[发明专利]一种热轧复合板制坯过程层间真空涂层方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属复合制坯方法。

背景技术

低合金钢/不锈钢复合板作为一种资源节约型的产品，不仅应具有不锈钢的耐腐蚀性，又要具有碳钢良好的机械强度和加工性能。在复合板夹层间引入镍层，一方面在基层和覆层之间起到隔离作用，阻碍碳的扩散，避免形成金属间化合物，保证复合板的耐腐蚀性能。另外，由于镍层的存在，可以显著的降低应力腐蚀裂纹的扩散速率。在现有的技术条件下，制备镀镍不锈钢复合坯料的一般方法是：首先，对不锈钢表面进行清除油脂的脱脂工作；其次在待复合的碳钢表面进行酸洗清洗和机械清洗；然后在清洗过的碳钢板的待复合面上采用电镀或热喷涂的方法涂镀镍层；最后将碳钢和不锈钢坯料焊接在一起制成碳钢/镍/不锈钢复合坯料。此种方法存在如下弊端：一方面，电镀镍工艺比较落后，工艺过程中产品的质量很难控制，电镀后的电镀废水如果得不到有效处理，会给环境造成极大的污染；热喷涂技术的涂层致密性较低、与碳钢基体结合不紧密、抗热震性不好。另一方面，碳钢表面的镀镍层在外部环境下易沾附异物(如水分、土灰、结晶物、纤维等)导致镀层不平滑，有凹洞、针孔、颗粒物等，需要进行镀后除杂处理和表面精整，工艺过程复杂，降低其生产效率。所以现有阶段，针对制备镀镍不锈钢复合坯料，有不足之处可以改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既可以保证不锈钢复合坯料之间镍层的纯度和厚度，又能抑制表面氧化物和金属间化合物的形成，而且工艺简单、快捷方便的制备镀镍不锈钢热轧复合板制坯过程层间真空涂层方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一、本发明的真空涂层装置：主要包括：电解熔炉、电磁振荡器、虹吸管、虹吸阀、真空管和机械泵与扩散泵组件。其中电解熔炉下部设有电磁振荡器，以保持电解熔炉内熔融的镍水常流态和均匀性。电解熔炉的出液管即虹吸管一端位于镍水中，而位于电解熔炉外部的虹吸管上设有虹吸阀，该虹吸管位于电解熔炉外面的端部可与对称组合的不锈钢复合坯料相连，另有机械泵与扩散泵组件其与真空管一端相连，该真空管另一端可与对称组合的不锈钢复合坯料相连。所述的对称组合的不锈钢复合坯料为长宽尺寸相同的两组，它们均包括有低合金钢基层和不锈钢覆层，最好低合金钢基层和不锈钢覆层坯料的表面粗糙度为0.1～5μm，低合金钢基层与不锈钢覆层间产生镀镍夹层，夹层厚度控制在0.1～0.5mm。上下两组坯料的不锈钢覆层相对，它们之间涂覆有隔离剂层，隔离剂层厚度1～3mm，并以该隔离剂层为对称。上述隔离剂为耐高温、延展性好、易脱落的材料，以防止高温轧制时出现连接现象，同时又方便轧制完成后对两组复合板进行剥离。上述对称组合的不锈钢复合坯料固定在相应的夹具上，该夹具根据碳钢和不锈钢的规格制作，并且该夹具在碳钢和不锈钢之间预留有填充镍水的间隙，该间隙由围绕在两不锈钢板四周的矩形支撑框确定。

二、具体操作方法：

1、按照真空涂层装置的真空管和虹吸管的规格在上述对称组合的不锈钢复合坯料侧面钻孔，最好钻孔的位置设在复合板相对的两个侧面，然后将真空管和虹吸管分别插入对应的通孔内，随后将真空管和虹吸管与复合板焊接在一起，使虹吸管端部位于碳钢和不锈钢夹层中，以便于镍水直接填充在夹层中，防止镍水进入不需要有镍层的隔离剂层中。然后将上述的对称组合的不锈钢复合坯料四周焊接封装，使其密封。最好采用真空电子束焊接进行焊接封装。

2、开启机械泵与扩散泵组件，对封装好的不锈钢复合坯料抽真空，使其真空度为10^-2～10^-1Pa，然后将真空管密封。

3、打开虹吸阀，在内外压力差的作用下，基于虹吸原理，使电解熔炉里的镍水，最好电解熔炉镍水的温度在55-60℃，在内聚分子力作用下通过虹吸管进入不锈钢复合坯料层间，在复合坯料夹层涂膜，当内外压力差相等，镍水不再流动，完成真空涂膜，构成低合金钢/镍/不锈钢-隔离材料-不锈钢/镍/低合金钢的组坯形式，关闭虹吸阀。

4、待镍凝固后，将上述不锈钢复合板坯进行复合对称多道次轧制，总压下率超过50％。轧制完成后将四周边的焊缝部分切除，两组复合板在隔离剂作用下很容易分开，成为单层低合金钢/镍/不锈钢。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明的复合板制坯过程层间真空涂层方法比传统复合板制坯方法方便快捷：首先省去了对清洗过的碳钢进行表面涂镀镍工艺，避免了因涂覆不均匀和掺杂杂质等造成的复合坯料厚度不均、性能下降等后果；提高了镀镍不锈钢复合板的复合质量和成品率，并降低成本。