【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属复合材料成形，具体而言，尤其涉及一种大气环境下铜钢复合板的制备方法。
技术介绍
1、薄规格铜/钢复合板不仅具有铜的优良润滑性能、导热性能，还兼有钢的高强度、低成本等优点，在电子、铜冶金领域得到广泛的应用。复合板的制备方法常为通过复合带材或者板坯通过爆炸复合法和轧制复合法制备。爆炸瞬间反应短暂而且过于复杂，使得界面结合率不高，结合强度不稳定；同时对于生产覆层较厚的铜-钢复合板存在一定的局限性。除此之外，该方法的生产率和成材率都比较低，对环境污染严重，轧制复合无论是热轧复合还是冷轧复合，首先复合板均需产生较大的塑性变形，这会导致界面产生较大的残余应力，其次，双层带材在经过轧制的机械结合过程中，无法避免裹入环境中的气体及杂质，采用高温热处理退火处理后，常出现鼓包现象，以及生成界面氧化物，影响界面结合效果。
技术实现思路
1、根据上述提出的技术问题，而提供一种大气环境下铜钢复合板的制备方法。本专利技术提出了一种短流程的铜钢复合板方法，利用保护气氛电弧喷涂金属铜后通过冷轧+高温扩散退火的方法，避免复合后界面杂质氧化及鼓包问题。本专利技术有效实现了短流程薄规格铜/钢复合板制备，节约用料及生产成本，为制备高界面结合质量的金属层状复合材料提供了思路。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4、步骤一、对带钢进行预处理；
5、步骤二、采用电弧喷涂方法，通过喷涂系统在带钢
6、步骤三、完成带钢的双面喷涂铜粉；
7、步骤四、将喷涂后的带钢置于还原性气氛炉内进行热处理，包括脱气及干燥处理；
8、步骤五、热处理后检测喷涂铜层的孔隙率；
9、步骤六、将热处理后的带钢作为轧制复合坯料，采用四辊可逆轧机对坯料进行冷轧复合；
10、步骤七、冷轧后实现铜层与钢层界面的机械复合，之后进行退火处理，制备得到铜钢复合板。
11、进一步地，所述步骤一中，原始带钢的厚度为2~10mm，宽度为800~1300mm，带钢表面经砂带打磨去除表面氧化层，打磨后的带钢表面粗糙度保持＜60μm，依次通过酒精、丙酮对带钢打磨面进行清洗。
12、进一步地，所述步骤二中，喷涂过程以恒压惰性气体作为保护气氛，降低喷涂后疏松金属铜层内氧气含量；恒压惰性气体为氮气或氩气。
13、进一步地，所述步骤二中，喷涂原料为金属铜丝，铜丝为纯铜或以铜为基体的铜基材料，纯铜为黄铜、青铜或紫铜等。
14、进一步地，所述步骤二中，喷涂系统采用自动化控制，喷涂雾化压力为0.4~0.8mpa，喷涂距离为80~150mm，喷涂设备对称分布在带钢两面，喷涂过程带钢以恒定速度进行移动以保证喷涂均匀性，带钢移动速度为5~15mm/s。
15、进一步地，所述步骤三中，喷涂铜粉单层厚度为带钢厚度的15%~30%。
16、进一步地，所述步骤四的具体步骤为：喷涂后的带钢置于还原性气氛炉内进行脱气及干燥处理，炉内温度300~400℃，热处理时间为120~360min，将喷涂后带钢置于炉内，热处理炉经过还原性气体洗炉处理后，以2~10℃/min的升温速率，达到保温温度后，持续通气，保温结束后随炉冷却至室温后出钢轧制。
17、进一步地，所述步骤六中，经检测后喷涂铜层的孔隙率＜8%。
18、进一步地，所述步骤六中，冷轧过程总压向量为喷涂后总厚度的40%~70%，单次压下量5~20%，末道次压下量10~40%，轧制方式为多道次可逆式轧制，轧制环境为普通大气环境。
19、进一步地，所述步骤七的具体步骤为：冷轧后实现铜层与钢层界面的机械复合，再次进行高温退火处理后通过原子扩散，实现冶金结合，将冷轧后坯料置于还原性气氛热处理炉中进行退火处理，退火温度为700~900℃，退火时间为240~600min，保温结束后，通氩气快冷至室温后出炉，得到界面结合良好的铜钢复合板。
20、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
21、1、本专利技术提供的大气环境下铜钢复合板的制备方法，利用保护气氛电弧喷涂金属铜后通过冷轧+高温扩散退火的方法，避免复合后界面杂质氧化及鼓包问题。
22、2、本专利技术提供的大气环境下铜钢复合板的制备方法，有效实现了短流程薄规格铜/钢复合板制备，节约用料及生产成本，为制备高界面结合质量的金属层状复合材料提供了思路。
23、3、本专利技术提供的大气环境下铜钢复合板的制备方法，解决了铜板和钢板轧制复合后的热处理鼓包现象，提高了铜层和钢层的截面结合强度，铜-钢复合板制造的结构具有更长的寿命，而且节约了大量的贵重金属铜，很大程度上降低了成本，具有良好的经济效益。
24、基于上述理由本专利技术可在金属复合材料成形等领域广泛推广。
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1.一种大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，原始带钢的厚度为2~10mm，宽度为800~1300mm，带钢表面经砂带打磨去除表面氧化层，打磨后的带钢表面粗糙度保持＜60μm，依次通过酒精、丙酮对带钢打磨面进行清洗。
3.根据权利要求1所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，喷涂过程以恒压惰性气体作为保护气氛，降低喷涂后疏松金属铜层内氧气含量；恒压惰性气体为氮气或氩气。
4.根据权利要求1或3所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，喷涂原料为金属铜丝，铜丝为纯铜或以铜为基体的铜基材料，纯铜为黄铜、青铜或紫铜。
5.根据权利要求1所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，喷涂系统采用自动化控制，喷涂雾化压力为0.4~0.8MPa，喷涂距离为80~150mm，喷涂设备对称分布在带钢两面，喷涂过程带钢以恒定速度进行移动以保证喷涂均匀性，带钢移动速度为5~15mm/s。
6.根据权利要求1所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，喷涂铜粉单层厚度为带钢厚度的15%~30%。
7.根据权利要求1所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤四的具体步骤为：喷涂后的带钢置于还原性气氛炉内进行脱气及干燥处理，炉内温度300~400℃，热处理时间为120~360min，将喷涂后带钢置于炉内，热处理炉经过还原性气体洗炉处理后，以2~10℃/min的升温速率，达到保温温度后，持续通气，保温结束后随炉冷却至室温后出钢轧制。
8.根据权利要求1所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤六中，经检测后喷涂铜层的孔隙率＜8%。
9.根据权利要求1所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤六中，冷轧过程总压向量为喷涂后总厚度的40%~70%，单次压下量5~20%，末道次压下量10~40%，轧制方式为多道次可逆式轧制，轧制环境为普通大气环境。
10.根据权利要求1所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤七的具体步骤为：冷轧后实现铜层与钢层界面的机械复合，再次进行高温退火处理后通过原子扩散，实现冶金结合，将冷轧后坯料置于还原性气氛热处理炉中进行退火处理，退火温度为700~900℃，退火时间为240~600min，保温结束后，通氩气快冷至室温后出炉，得到界面结合良好的铜钢复合板。
...【技术特征摘要】
1.一种大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，原始带钢的厚度为2~10mm，宽度为800~1300mm，带钢表面经砂带打磨去除表面氧化层，打磨后的带钢表面粗糙度保持＜60μm，依次通过酒精、丙酮对带钢打磨面进行清洗。
3.根据权利要求1所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，喷涂过程以恒压惰性气体作为保护气氛，降低喷涂后疏松金属铜层内氧气含量；恒压惰性气体为氮气或氩气。
4.根据权利要求1或3所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，喷涂原料为金属铜丝，铜丝为纯铜或以铜为基体的铜基材料，纯铜为黄铜、青铜或紫铜。
5.根据权利要求1所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，喷涂系统采用自动化控制，喷涂雾化压力为0.4~0.8mpa，喷涂距离为80~150mm，喷涂设备对称分布在带钢两面，喷涂过程带钢以恒定速度进行移动以保证喷涂均匀性，带钢移动速度为5~15mm/s。
6.根据权利要求1所述的大气环境下铜钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，喷涂铜粉单层厚度为带钢厚度的15...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾泽瑶，罗许，白于良，胡浩然，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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