一种多层金属复合带的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种多层金属复合带的制备工艺，涉及多层金属复合带材制备技术领域。本发明专利技术的工艺步骤为：S1：选择原材料并对其进行低温退火处理；S2：对选择的原材料进行打磨和清洗；S3：对处理后的原材料进行嵌套组装；S4：对组装好的套管坯进行锻压预变形，形成前端是尖楔形的套管坯；S5：将预变形后的套管坯进行冷轧复合；S6：冷轧复合后的金属复合板带进行扩散退火处理；S7：将热处理后的金属复合板带进行多道次冷轧减薄；S8：对冷轧减薄后的多层金属复合带材进行二次扩散退火处理。本发明专利技术得到的多层金属复合带材表面平整光滑、结合力强，和现有技术相比，本发明专利技术对生产设备的要求低，原材料组合自由度大，产品规格灵活，制备工艺简单、生产成本低，适合大规模工业化生产。适合大规模工业化生产。适合大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种多层金属复合带的制备工艺


[0001]本专利技术涉及多层金属复合带材制备
，更具体地说，涉及一种套管轧制多层金属复合带的制备工艺。

技术介绍

[0002]多层金属复合带材是将物理、化学或力学性能不同的两种(或两种以上)金属材料通过适当的加工工艺合成具有综合各组元优点的一种新型材料。与传统的单一金属材料相比，多层金属复合带材具有低成本、节约能源、高强度和优异的耐腐蚀性、导电性、导热性、导磁性、成形性、焊接性等诸多优势，具有显著的经济效益，广泛应用于航空航天、交通运输、国防军工、电子信息、石油化工、仪器仪表等领域，具有极为广阔的应用前景。
[0003]目前，多层金属复合带材的制备方法主要包括：轧制复合法、爆炸复合法、铸造复合法、挤压复合法、扩散复合法、钎焊复合法等；另外还有喷射沉积复合法、粉末烧结法、超声波焊接法、电磁成型复合法、反向凝固复合法等一些新兴的制备方法。其中轧制复合法是应用最为广泛的多层金属复合带材的制备方法，该方法是利用轧机上下轧辊的强大轧制力和搓轧作用使异种(或同种)金属接触表面的覆膜发生破裂，从裂纹处挤压出新鲜金属并在轧制压力的作用下形成原子间的相互结合，最终使金属层间接触面形成稳定的结合。与其他方法相比，轧制复合法具有工艺简单、设备投资少、成本低、效率高且易于实现大规模工业化生产的优势。
[0004]经检索，中国专利申请号：201910259904.9，申请公开日为2020年10月13日，专利技术创造名称为：一种超薄极薄多层金属复合带材及其制备方法，该申请案的具体制备方法为：(1)母材板材的预处理：将母材板材表面进行机械打磨、清洗；(2)将处理好的板材按照一定顺序堆叠，并将其放入真空热压炉进行热压；(3)将真空热压后的板材进行热轧；(4)将热轧后的复合板直接进行多道次冷轧或者进行中间退火，获得表面质量良好、厚度小于或等于0.5mm的多层金属复合带材；(5)最终将带材进行热处理。该申请案采用的“真空热压+热轧+冷轧+热处理”方法能够很好地避免热轧过程中界面氧化的问题，且制备出了界面结合力强、表面质量良好的多层金属复合带材。但是，该申请案涉及热轧阶段，需要对坯料进行合理的加热和保温，对轧辊的耐热性要求较高，热轧获得的产品表面易出现氧化层，往往需要一系列后续工序处理，导致生产工序增加、成本升高、效率降低、能源消耗增大。
[0005]专利技术人也致力于多层金属复合带材的研究，例如，中国专利申请号：201510541165.4，申请公开日为2020年12月23日，专利技术创造名称为：一种多层异种金属复合极薄带的制备方法，该申请工艺步骤为：(1)将不同金属材料进行同步冷轧进行首次减薄；(2)金属薄带的打磨和清洗；(3)两种及以上金属薄带上、下表面紧密贴合；(4)异种金属组合带材的二辊同步冷轧；(5)2～10片初步复合的异种金属薄带上下表面紧密贴合后重复步骤(1)～(4)的过程2～10次；(6)多层异种金属复合薄带的可逆四辊同步冷轧；(7)多层异种金属复合薄带的可逆四辊异步冷轧，得到厚度为0.01～0.02mm的多层异种金属复合极薄带。但是，该申请案涉及多层金属薄带间复合，容易在轧制复合过程跑偏，复合率低；该申请
案涉及的初步冷轧复合压下率小，并且多道次冷轧过程中无中间退火，均不利于金属间的紧密结合，产品质量不稳定，成品率低。
[0006]中国专利申请号：200410051497.6，申请公开日为2006年03月22日，专利技术创造名称为：一种冷轧连续焊接金属内复合管的制造方法，该申请的制造方法依次包括以下步骤：(1)确定金属带卷的尺寸；(2)开卷；(3)制管机组内冷轧成型；(4)焊接成管；(5)精整后切割；其中步骤(3)是在制管机组内装有2～3道固定内扩张器，成型时通过压延使内层复层金属带在成管后的两侧接缝边伸出外层基层金属带成管后的接缝外1～3mm。但是，该申请案采用“冷轧+焊接+压延+精整”方法将多层金属带制备成金属管，套管制备工艺复杂，设备多，需要对侧边接缝进行焊接和表面处理，劳动强度高，效率低，成本高。
[0007]因此，目前亟需寻求一种多层金属复合带的制备工艺。

技术实现思路

[0008]1.专利技术要解决的技术问题
[0009]本专利技术的目的是为了解决现有多层金属复合带材制备工艺中，设备成本高、能源消耗大、工艺复杂和效率低的问题，提出了一种多层金属复合带的制备工艺，本专利技术通过将预变形后的套管坯进行单道次或多道次的冷轧复合、扩散退火、多道次的冷轧减薄和二次扩散退火获得表面平整光滑、厚度均匀且界面处结合良好的多层金属复合带材，整个过程对生产设备的要求较低，减少了生产成本且制备工艺简单。
[0010]2.技术方案
[0011]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0012]一种多层金属复合带的制备工艺，将金属原材料退火去硬化后，打磨并清洗金属原材料的表面，嵌套组装金属原材料形成套管坯，再对套管坯的一端进行锻压预变形，再将预变形后的套管坯依次经过冷轧复合、中间退火和冷轧减薄，最后进行轧后退火得到多层金属复合带，其中，所述金属原材料由n个金属套筒和单个金属芯棒组成，n为正整数。
[0013]更进一步地，所述金属原材料的材质包括铜、钢、铝、钛、镁中的两种及以上，且退火去硬化工艺中，热处理温度为350～1150℃，保温时间为0.5～4h。
[0014]更进一步地，各原材料退火去硬化的温度分别为：铜500～650℃，钢950～1150℃，铝400～600℃，钛450～700℃，镁350～400℃。退火去硬化的目的是去除原料加工硬化。
[0015]更进一步地，所述金属套筒和金属芯棒的截面形状为圆形、四边形或六边形，截面形状外切圆直径为5～120mm，优选截面为四边形，其外截面尺寸长5～500mm，宽3～20mm。
[0016]更进一步地，所述金属原材料中，每个金属套筒套接后的间隙为0.05～1mm，n个金属套筒套接后，其最小金属套筒的内径与金属芯棒的直径之差的范围为0.02～1.2mm。
[0017]更进一步地，n等于1时，即如图2中右边所示的截面图，套管坯包括金属套筒和金属芯棒两种材料组成，金属套筒的壁厚t、金属芯棒的直径d、金属芯棒的弹性模量E
芯
与金属套筒的弹性模量E
套
存在以下关系式：t＝(0.1～1)
×
d
×
E
芯
/E
套
。
[0018]更进一步地，n等于2时，即如图2左边所示的截面图，套管坯由三种金属材料组成，金属套筒由从外到内套接的金属外套筒和金属内套筒组成，金属外套筒的壁厚t1、金属内套筒的壁厚t2、金属外套筒的弹性模量E1、金属内套筒的弹性模量E2存在以下关系式：
[0019]t1＝(0.5～2)
×
t2×
E2/E1。
[0020]更进一步地，退火去硬化后，对金属原材料表面进行表面处理：将金属套筒和金属芯棒的表面均进行打磨，采用超声波清洗打磨后的表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层金属复合带的制备工艺，其特征在于：将金属原材料退火去硬化后，打磨并清洗金属原材料的表面，嵌套组装金属原材料形成套管坯，再对套管坯的一端进行锻压预变形，再将预变形后的套管坯依次经过冷轧复合、中间退火和冷轧减薄，最后进行轧后退火得到多层金属复合带，其中，所述金属原材料由n个金属套筒和单个金属芯棒组成，n为正整数。2.根据权利要求1所述的一种多层金属复合带的制备工艺，其特征在于：所述金属原材料中，每个金属套筒套接后的间隙为0.05～1mm，n个金属套筒套接后，其最小金属套筒的内径与金属芯棒的直径之差的范围为0.02～1.2mm。3.根据权利要求2所述的一种多层金属复合带的制备工艺，其特征在于：n等于1时，金属套筒的壁厚t、金属芯棒的直径d、金属芯棒的弹性模量E
芯
与金属套筒的弹性模量E
套
存在以下关系式：t＝(0.1～1)
×
d
×
E
芯
/E
套
。4.根据权利要求2所述的一种多层金属复合带的制备工艺，其特征在于：n等于2时，金属套筒由从外到内套接的金属外套筒和金属内套筒组成，金属外套筒的壁厚t1、金属内套筒的壁厚t2、金属外套筒的弹性模量E1、金属内套筒的弹性模量E2存在以下关系式：t1＝(0.5～2)
×
t2×
E2/E1。5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种多层金属复合带的制备工艺，其特征在于：所述锻压预变形形成前端...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋孟，李雪，蒋承玉，白风梅，陈峰，曹学云，黄贞益，刘相华，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：