[发明专利]一种铜锌复合板带的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合板材技术领域，具体涉及一种铜锌复合板带的制备方法。

背景技术

双（多）层金属复合材料是利用复合技术使两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的金属在界面上实现牢固的冶金结合而制备的一种新型材料，该复合材料既能保持各层材料原有的性能特征，又使其物理、化学、力学性能比单一材料更加优越，提高材料的综合性能。复合板、带的轧制方法有热轧复合法、冷轧复合法、粉末轧制复合法、异步轧制复合法、包覆轧制法、爆炸复合法等，这些方法因其成材率低、生产工序长、复合质量不稳定、成品卷径小等问题，使复合金属板带的生产成本居高不下，制约了产业的发展。

锌及锌合金的力学性能与铜带相近，且锌资源丰富，较铜价格低，以锌代铜成为近年来研究的热点。目前国内外对铜锌复合板带研究的较少，且主要制备方法主要有轧制复合、爆炸复合、扩散焊接复合等固-固复合法。如专利CN102145447B公开了一种锌铜复合带材的制备方法，是将制备好的黄铜带和锌带轧制复合，制备的锌铜复合带材具有适用的力学性能，可以代替传统的黄铜H68、H65的使用，大幅度降低成本；但是该方法形成的结合强度不足，影响复合板带的力学性能，并且存在工艺流程长、操作复杂、生产环境差等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜锌复合板带的制备方法，解决了直接将锌板与铜板进行复合时造成的结合强度不足造成的复合板强度低的问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种铜锌复合板带的制备方法，包括下列步骤：

1）将锌锭去除表面杂质后，在420～480℃条件下进行熔炼，形成锌液；

2）将步骤1）所得锌液制成半固态的浆料；

3）将步骤2）所得浆料浇注在预热后的铜板上，轧制拉出，即得。

步骤3）中所述预热的温度为400～600℃。对铜板进行预热的目的是减少浇注时铜锌之间的温度差；铜板的预热温度若太低，则达不到预热的效果；若太高，会导致表面氧化严重，阻碍扩散，不利于冶金结合。

步骤3）中所述铜板在预热前经过表面处理。

所述表面处理是使铜板依次经过打磨、碱洗、水洗、酸洗、水洗、酒精清洗处理。

步骤3）中所述轧制的轧辊压下量为20%～50%。

步骤3）中所述轧制速度为50～100mm/min。

一种实现上述制备方法的复合板带连铸装置，包括坩埚、振动制浆装置、导热辊和轧制装置，所述坩埚的底部设有出液口，该出液口与振动制浆装置的液体进口相连通，所述振动制浆装置的浆料出口向连铸方向倾斜；所述导热辊位于振动制浆装置的浆料出口的下方，用于使底板盛接来自振动制浆装置的浆料出口的浆料；所述导热辊和轧制装置沿连铸方向依次排列的。

所述坩埚内设有控制出液口开闭的塞棒。

复合板带连铸装置，采用振动制浆装置与传统的连铸装置相耦合，快速制备出符合要求的优质半固态浆料，实现了半固态-固态的金属复合和复合板带的连续生产，极大地提高了复合板带的生产效率，操作简单方便，适合大规模工业化生产。

本发明的铜锌复合板带的制备方法，将锌液先制成半固态的浆料，再与固态铜在压力条件下冶金复合，降低锌液的浇注温度，进行半固态浇注，有效减少铜锌之间的温度差，铜锌扩散缓慢，容易形成铜锌固溶体，最终形成冶金结合而不形成金属间化合物；缩短铜锌固/液界面达到热平衡时所需的时间，铜板升温到热平衡温度所需吸收的热量减少，锌液在凝固时释放的能量减少，降低铜锌扩散速率并且缩短扩散时间，结合界面层容易形成固溶体，形成的结合界面层比较薄，厚度低于10μm；解决了直接将锌液与铜板进行复合时造成的结合界面层较厚、复合板强度低的问题；大大提高复合板带的强度；另外，半固态金属加工技术能与近净加工技术相接轨，能生产高质量、该精度、机械性能良好的复杂零部件毛坯。

本发明的铜锌复合板带的制备方法，解决了铜锌复合生产环境差、工艺流程长、效率低等问题，明显改善了铜锌复合板带的冶金结合质量；有效提高铜锌复合板带的强度，并且实现连续生产。

附图说明

图1为实施例1所用的复合板带连铸装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例的铜锌复合板带的制备方法，包括下列步骤：

1）将锌锭去除表面杂质后，在480℃条件下进行熔炼，形成锌液；

2）将步骤1）所得锌液制成半固态的浆料；