[发明专利]高温用无氧铜-316L不锈钢层状复合材料及制备工艺

说明书

本发明公开一种高温用无氧铜‑316L不锈钢层状复合材料及制备工艺，该复合材料为三层层状结构，依次为无氧铜、纯镍和316L不锈钢，总厚度为0.1mm‑0.5mm，其中无氧铜的厚度占总厚度的25％‑75％，纯镍的厚度占总厚度的0.5％，其余为316不锈钢；该制备工艺采用纯镍为界层，在无氧铜与316L不锈钢之间通过两次热轧制复合的方式进行复合，并通过扩散热处理形成铜镍和镍铁过渡层。该工艺制备的无氧铜‑316L不锈钢层状复合材料界面的强度很高，可以保证长期在高温，尤其是800℃以上的高温长期使用，复合材料的可靠性好。

技术领域

本发明涉及金属基层状复合材料及制备工艺，尤其是高温用无氧铜-316L不锈钢层状复合材料及制备工艺。

背景技术

无氧铜具有良好的导电性，316L不锈钢具有良好的强度及耐腐蚀性,这种无氧铜与316L不锈钢形成的层状复合材料从而具备良好的导电、高强度及耐腐蚀特性，因此在很多电子、电器及军工行业得到广泛应用。目前无氧铜与316L不锈钢复合带材的生产，通常是采用无氧铜带或板与316L带或板，表面清刷后，通过冷轧或热轧的方式进行复合形成层状复合材料，后续通过软化退火及压延轧制形成所述的复合材料。这种复合材料制备工艺具有工艺简单、可以连续大批量生产等特点。

但在某些特殊领域，如军工等领域，材料长期需要在800度以上的高温工作，铜钢容易出现界面分层等问题。主要原因为：铜与钢界面之间很难形成原子间扩散，且界面长期高温下使用，铜层晶粒度长大，加之两种材料热膨胀系数及热应力存在差异，铜与钢之间的界面强度很弱，从而导致铜与不锈钢出现分层，而出现过早失效的问题。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本发明提供高温用无氧铜-316L不锈钢层状复合材料及制备工艺，该复合材料具有在高温下，尤其是800度以上高温下界面不会出现分层等问题，该复合材料具有良好的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

高温用无氧铜-316L不锈钢层状复合材料，该复合材料为三层层状结构，依次为无氧铜、纯镍和316L不锈钢，总厚度为0.1mm-0.5mm，其中无氧铜的厚度占总厚度的25％-75％，纯镍的厚度占总厚度的0.5％，其余为316不锈钢。

高温用无氧铜-316L不锈钢层状复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一，将厚度为1.5mm-4.5mm的无氧铜带与厚度为0.03mm-0.09mm的纯镍带，纯镍的纯度不低于N6的标准，表面进行清洗去油，并分别进行酸洗打磨，上述材料采用热轧制复合设备进行连续轧制复合，轧制复合时，轧制复合的温度控制在500℃-700℃之间，轧制复合的变形量不小于50％，轧制复合后形成厚度为0.7mm-2.1mm的铜镍复合坯料，轧制复合时采用氨分解气体；

步骤二，将厚度为0.7mm-2.1mm的316L不锈钢带清洗去油后的一面进行酸洗打磨，同时对步骤一的铜镍复合坯料的镍面进行酸洗打磨后再次采用热轧制复合设备进行连续轧制复合，轧制复合时，保证酸洗打磨的镍面与酸洗打磨的316L不锈钢面进行复合，轧制复合的温度控制在800℃-900℃之间，轧制复合的变形量不小于50％，轧制复合后形成厚度为1.4mm的铜钢复合坯料，轧制复合时采用氨分解气体；

步骤三，将步骤二得到的铜钢复合坯料进行连续扩散热处理，扩散热处理温度控制在950℃-1050℃之间，扩散热处理时间不小于3分钟，界面形成铜镍过渡层和镍铁过渡层，扩散热处理采用氮气和氨分解气体；

步骤四，将步骤三的铜钢复合坯料后续通过多辊轧机冷轧、表面处理和再结晶退火得到总厚度为0.1mm-0.5mm的成品卷料，其中无氧铜的厚度占总厚度的25％-75％，纯镍的厚度占总厚度的0.5％，其余为316L不锈钢；

步骤五，将步骤四的总厚度为0.1mm-0.5mm的成品卷料通过拉弯矫直和连续纵剪机剪切成铜钢复合带即得到本发明所述的复合材料。