[发明专利]一种热喷涂预置钎料热轧制备复合板的方法

说明书

技术领域：

本发明属于金属材料加工领域，特别是涉及一种金属复合板的制造方法。

背景技术：

随着科学技术的发展，许多领域对材料的品种和性能提出了更高的要求，迫切需要具有优良综合性能的材料，例如，人们希望这些材料具有使用寿命长、安全可靠，高的强度、韧性和更小的比重，有时还需要复合材料具有优良的耐热性和耐腐蚀性，而且价格低，能够节约稀贵金属。然而，在单一的金属材料上同时实现以上这些性能要求是不可能的；但是，通过几种物理性能相异材料的相互复合，就可以实现这些功能。金属复合板是借助某种技术将两种或多种不同材质或性能的材料复合在一起的层状材料。通过科学地选择材料组元，合理的设计复层结构，可以满足不同工作场合的应用需要。由于金属复合板的优异性能，它的应用和制造也越来越受到人们的重视。

对层压复合材料的研究始于20世纪30年代，主要采用轧制法、铸造法、爆炸法、扩散焊法等方法生产铝、钛、钢等金属与合金的复合材料，尤其在冷轧复合方面的研究比较深入。后来，美国人率先提出金属层压复合的三步工艺，即：表面处理--轧制复合--退火强化处理，这项技术使双金属室温固相复合得到了迅速的发展。目前，英、法、德等发达国家对复合材料的研究已达到较高水平，并得到了广泛的应用。日本在复合材料方面的研究起步较晚，但其发展十分迅速，近年来已成为从事金属复合研究最多的国家之一；特别是20世纪90年代以后，对金属复合板的研究更是取得了多项成果和专利，尤其在阶梯式加热复合及温轧复合方面取得了令人瞩目的研究成果。复合板的生产方式主要有固-液相复合法和固相复合法。固-液复合法的工作环境比较恶劣，而且复合温度、各层厚度等方面的控制难度较大。固相复合法具有生产效率高，生产成本低，无污染，节约能源，成材率高的特点，因此，采用固相复合技术是我国现阶段层状金属复合板生产的发展趋势。

我国对金属层状复合材料的研究起始于20世纪60年代初，主要生产方式有爆炸复合法、爆炸+轧制(冷轧、热轧)复合法、包浇(固-液结合)+轧制复合法等。其中热轧复合法由于界面结合较差，结合面抗剪强度较低以及复层金属厚度不均等没有大面积的普及。现阶段我国双金属复合板的生产中，爆炸+轧制复合法已经比较成熟。爆炸复合法投资少、成本低，不需要复杂的大型设备，只要有爆炸场地即可生产。爆炸复合通过强大的爆破力作用实现不同金属原子的紧密结合，通过金属键形成牢固的焊接界面，实现基层和复层牢固的冶金结合。但是爆炸复合法工艺繁杂，生产效率低，难以实现大规模、连续化生产，而且工作环境恶劣，噪音大，污染环境，是该方法的缺点。爆炸复合法主要适用于单张面积较大、板材较厚的双层或多层复合板的生产。

轧制复合法是借助大的压下量轧制两层或多层金属和合金，依靠原子间金属键的相互吸引力而使组元层结合起来的一种复合技术。根据轧制复合时是否加热可以分为热轧复合和冷轧复合。这种方法一般包括三个步骤：表面处理、轧制复合和扩散退火。轧制复合可以进行成卷连续生产，各金属组元层的厚度均匀，产品尺寸精确，性能稳定，生产效率高、成本低，易于实现大规模工业化生产。轧制复合法可以生产不同厚度和表面质量较高的层状复合板，但复合板的宽度受到轧机能力的限制。

多层复合板除了在石油化工及食品工业领域得到广泛应用外，在人们日常生活中，尤其在炊具制造领域也有极大的市场。就炊具材料而言，不锈钢、低碳钢、钛、铝等金属间的相互组合制成的多层复合材料有其独特的优势。我国现阶段制造的炊具基本上都是采用铝、铝合金、生铁、不锈钢等单一材料来制作。由于材料固有的物理、化学特性的局限，由单一材料制作的炊具在内，在品质和外观方面很难兼顾。而由于复合板制成的炊具可以在化学、物理性能上互补弥补、组合，不仅可以改善了炊具外观形貌和使用性能，而且可以明显地提高炊具产品的档次和市场竞争力。现在复合材料炊具制品发展十分迅速，正在逐渐取代单一材料制品，成为目前世界炊具制造的趋势。所以开发出能够满足炊具使用性能要求，符合安全、环保、健康、节能标准的多层金属复合材料有着很迫切的需求。

炊具领域需要的复合材料主要集中在厚度小于3mm的薄板范围。随着制备技术的不断发展和相关理论研究的深入，轧制复合法在复合板的生产中逐渐成为制造薄复合板的主流工艺。但是，直接轧制复合法还存在诸如在大气中轧制后复合板由于界面氧化导致结合不良和质量不稳定的问题。此外，采用直接轧制复合法需要获得至少60％以上的材料变形率，对于幅面较大的复合板，再结晶温度较高，或者硬度较高的金属材料就必须具备更大吨位的轧机。