[发明专利]一种镶嵌复合金属结构板带材、冲压件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种镶嵌复合金属结构板带材、冲压件及其制造方法，板带材包括基材和嵌材，基材和嵌材为异质金属，嵌材的两外侧面及下端面镶嵌于所述基材中，在嵌材与基材的贴合界面处形成牢固的物理冶金键合，嵌材的横断面上具有下宽上窄的防脱结构；板带材经切割、冲压加工处理，制得冲压件；采用选择性局部包覆工艺将基材包覆在具有防脱结构的待嵌金属条材的下端面和两外侧面位置，制得待嵌金属条材与基材间具有初步结合的镶嵌复合带材；采用致密化工艺在嵌材和带材结合面间形成致密牢固结合的材料组织，制得致密结合的复合金属结构板带材。本发明根本性解决目前镶嵌复合材料基材与嵌材结合面剥离强度不稳定、不可靠的问题。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种镶嵌复合金属结构板带材、冲压件及其制造方法，板带材经冲压等精密成型后所制得的金属零部件可广泛适用于电池、电器、电子、机械等应用领域。

背景技术

目前，在电池、电器、电子、机械等应用领域常采用一些由两种以上的异质金属所组成的镶嵌复合结构的金属零部件，例如方形电池负极盖板、家用电器开关跷板、钮扣电池焊脚、继电器的连接端子、引线框架、微型马达换向器及电刷聚合物等，它们大多选择铜(或铜合金)或铝(或铝合金)为基材，而嵌材则选择较基材更硬的材料(例如铜嵌入铝基材)以满足导电性、焊(连)接性、耐磨性、经济性等方面的综合优化方案要求。然而，对于一些高可靠应用要求(例如汽车行业)，上述镶嵌复合材料所制备的金属零部件往往因其各组元间的结合力(抗剥离强度)常存在不稳定或偏低的现象而使得其难以推广使用。其中造成结合力不稳定现象的最主要原因实际在于目前所采用的镶嵌轧制复合过程的固有工艺缺陷，参见图1：一方面，为了保证镶嵌轧制复合过程的工艺参数稳定，在轧制变形区加入润滑油必不可少；而另一方面，具有较低粘度特性润滑油的加入，使得待嵌材与基材之间在相接触的侧面间容易形成毛细管作用而容易渗入润滑油，此时在轧辊8轧制过程宽展本身就很小的特性下嵌材与基材特别是相接触的侧面间很难形成牢固的结合，因此采用这种制备方法所得到的镶嵌复合材料存在接触电阻不稳定甚至出现嵌材脱落的质量隐患。另外，目前这种镶嵌轧制复合工艺要求嵌入的条材大多为矩形，它可以通过对宽幅板带材进行简单方便的纵剪分条获得。而与嵌材相匹配的基材凹槽槽型是由槽成形过程的可行性以及镶嵌轧制复合本身工艺所决定的：一方面，对于金属带材的连续刨槽或连续铣槽工序而言，矩形(或者是上宽下窄且差异不大的倒梯形)的凹槽才有利于切削所产生的金属屑从槽内顺利排出槽外，否则不断堆积卡在槽内的金属屑将使得成槽过程无法持续进行；另一方面，只有矩形(或上宽下窄的倒梯型)的凹槽槽型才有可能使得嵌材顺利被压入槽内从而与基材充分接触。然而，矩形(或者是上下宽度差异不大的倒梯形)横截面的嵌材与基材所形成的复合接触面非常有限，再加上前述的接触侧面难以稳定结合的问题，这就决定了嵌材与基材的整体结合强度很难提高，因而更无法保障高可靠应用的要求。

由上可见，目前迫切需要开发出新的镶嵌复合结构及其制备方法以满足高可靠应用技术的场合。

发明内容

本发明为了根本性解决目前镶嵌复合材料基材与嵌材结合面剥离强度不稳定、不可靠的问题，提供了一种镶嵌复合金属结构板带材、冲压件及其制造方法。

本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种镶嵌复合金属结构板带材，方案如下：

一种镶嵌复合金属结构板带材，包括基材和嵌材，所述基材和嵌材为异质金属，所述嵌材的两外侧面及下端面镶嵌于所述基材中，在所述嵌材与所述基材的贴合界面处形成牢固的物理冶金键合，所述嵌材的横断面上具有下宽上窄的防脱结构。

所述嵌材的上端面与所述基材的上端面齐平。

沿所述基材的厚度方向上，所述防脱结构为所述嵌材的两外侧面所形成的向上逐渐收窄的结构。

所述防脱结构分布于所述嵌材的整个断面区域或者整个断面的局部区域。

所述嵌材横断面呈对称设置。