[发明专利]一种铁基热浸镀铜锌复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铁基热浸镀铜锌复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。本发明首先对待处理钢基体进行加工变形，可以使其获得动态再结晶，也可在后续的退火热处理中，使变形晶粒发生再结晶或重结晶，从而使待处理钢基体的晶粒得到显著细化，可有效避免热浸镀过程导致复合材料晶粒粗大的问题，有效提高了复合材料的硬度和强度；同时通过加工变形使得待处理钢基体的组织更加致密，阻碍了铜在钢基体晶界处的聚集，避免了铜脆问题的发生；并且，本发明通过控制加工变形的变形量，能够精准控制成品脱碳层厚度；此外，通过退火处理可以进一步细化变形钢基体的晶粒尺寸，消除变形应力。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种铁基热浸镀铜锌复合材料及其制备方法。

背景技术

热浸镀简称热镀，是把被镀件浸入到熔融的金属液体中使其表面形成金属镀层的一种工艺方法。其中，钢是最常用的基体金属。经过热浸镀的钢材可以获得更高的力学性能与耐环境腐蚀能力。但是，热浸镀工艺获得性能优良的复合镀层材料的巨大障碍为镀层金属在基体金属中的扩散问题，主要包括扩散深度不足、扩散不均匀、扩散元素易在基体组织中形成晶间化合物等，均会导致热浸镀复合材料的性能恶化。而且，对于热浸镀含铜的复合材料，由于铜在钢基体中易引发铜脆，会严重降低复合材料的力学性能。

目前，现有技术克服上述问题的主要手段包括对基体进行变形处理、提高热浸镀熔体的温度、以及进行镀后热处理等。对基体进行变形处理后，基体组织更加致密，错位增加，晶界也相应增加，元素扩散时需要穿越更多晶界并达到均匀扩散效果的难度也相应增加。然而，提高热浸镀熔体的温度虽然可以提高镀层元素的扩散能力，为镀层元素的扩散提供较高的驱动力，以获得较厚、且均匀的复合材料，但是在更高的热浸镀温度下进行，也会导致镀层氧化、晶粒粗化、铜脆等问题。另外，退火热处理不仅容易导致镀层氧化，而且也难以有效细化复合材料的晶粒尺寸并提升热浸镀复合材料的力学性能至较高的水平，从而使对力学性能有较高要求的热浸镀复合材料的应用受到极大的限制。

因此，亟须提供一种铁基热浸镀铜锌复合材料的制备方法，使其制备得到的铁基热浸镀铜锌复合材料能够满足目前现有技术对热浸镀复合材料的较高力学性能的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁基热浸镀铜锌复合材料及其制备方法，本发明提供的制备方法制备得到的铁基热浸镀铜锌复合材料具有高硬度和高强度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铁基热浸镀铜锌复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)对待镀钢基体依次进行加工变形和退火，得到变形钢基体；所述加工变形的变形量为15％～90％；

(2)将所述步骤(1)得到的变形钢基体在铜锌合金的熔体中进行热浸镀，得到铁基热浸镀铜锌复合材料。

优选地，所述步骤(1)中的待镀钢基体在进行加工变形还包括脱碳处理。

优选地，所述步骤(1)中的加工变形为热加工变形或冷加工变形。

优选地，所述热加工变形包括热轧或热锻。

优选地，所述冷加工变形包括冷轧或拉拔。

优选地，所述冷加工变形的温度为5℃～445℃。

优选地，所述步骤(2)中的铜锌合金包括以下质量百分比的组分：Zn 30％～90％，Al 0％～5％，Fe 0％～5％和余量Cu。

优选地，所述步骤(2)中的热浸镀的温度为670℃～950℃，热浸镀的时间为1～30s。

本发明还提供了一种如上述技术方案所述的制备方法制备得到的铁基热浸镀铜锌复合材料。

优选地，所述的铁基热浸镀铜锌复合材料依次包括钢基体层、相互扩散层和Cu-Zn层。