[发明专利]金属复合材料制备新技术

说明书

本发明涉及一种金属复合材料制备新技术，属于金属材料复合技术。

现有金属材料的复合技术分为液态复合与固态复合。液态复合技术又分直接浇入技术和热喷涂法。直接浇入技术是将熔融态的金属直接浇入预先加工的另一材料的内壁或外壁，实现异类金属的复合。该技术仅适用于机械零件单件生产。因而生产效率低，产品质量不稳定。热喷涂法是将熔融状的金属喷涂于另一材料的表面上。该技术亦用于机械、冶金等工业部门磨损件的修复与零件的再利用，难以大规模工业化生产应用。固态复合技术又分以下几种：1.轧制复合：是将两种或两种以上的不同金属板或带同时送入轧机。通过一定的轧制变形进行复合。该技术存在明显地机械结合面，结合强度低，设备投资大。2.挤压复合：是将异种金属同时进入挤压机，通过大的挤压变形进行复合。本方法生产成本高，仅适用于特殊用途的复合材料及贵金属复合材料的生产。3.爆炸复合：是利用爆炸产生的高温、高压的瞬态激波作用于异种金属表面实现其复合。该技术是制取特殊性能复合材料有希望的途径之一。4.镀膜与真空沉积法：利用电镀、化学镀、真空气相沉积等方法获得复合层。因镀层太薄，与基体结合强度低，该复合层经加工变形后容易剥落，且在生产过程中，还存在环境污染等美中不足。

本发明的任务在于：针对上述金属复合技术存在的不足，提供一种新的金属复合材料制备技术。除对不能由化合物在温度与还原剂作用下分解出单质金属的金属（如铝）不适用外，能对绝大部分金属与金属间复合。

本发明是将金属粉末与复合剂（含一定比例的粘接剂、还原剂、熔剂组成）均匀混合后，通过喷涂、刷涂等途径附着在洁净的异种金属的表面上，送入加热装置，通入保护气氛在加热炉中进行分级加热，由于温度的作用与变化，在复合层中将进行下列过程：a、粘接剂被挥发;b、粉末中部分氧化物颗粒及基材表面氧化层在还原剂及保护气氛作用下被还原;c、粘接剂残余物在熔剂熔化的表面张力作用下带至表层;d、粉末颗粒间进行熔合;e、粉末与基体间进行熔合扩散。最终获得一定厚度（0.03～0.30mm）的复合层。复合层的厚度可通过浆料涂刷技术进行调整。

本发明是金属与金属的复合，由于金属粉末与基体金属间扩散作用的结果将形成无明显界面的复合层，因而结合强度优于现有的复合技术;由于复合层无明显界面，该复合层在随后的加工成型中不致分层与剥落，因而可以进行再加工;该复合技术适应面广，可在金属板、带、管、棒、线等材料上实施复合技术;工艺过程简单，复合技术基础性投资低，适应于大规模的工业化生产，无环境污染等隐患。且复合层耐大气腐蚀、有装饰特性，以及特殊的物理、化学性能，可用于建筑、装饰、轻工、汽车、家电、五金、化工等领域，有广泛的应用前景。

下面结合实施例对本发明作进一步详述。

实施例1.

低碳钢与不锈钢的复合：用95%不锈钢粉末，3%聚乙烯醇，0.5%藻肮酸钠，0.5%正辛醇，1%氢化钛均匀混合后，涂于洁净的低碳钢板表面上，在氨基还原气氛保护下，于250°～1100℃下分级加热4小时，即可制得0.04～0.30mm厚的低碳钢-不锈钢复合材料。该复合材，其内部为普碳钢，而外部为一薄层不锈钢，并可施行再加工。在化工、建材、装饰、轻工等行业有广泛用途，其价格比纯不锈钢低廉。

实施例2.

低碳钢与青铜的复合：用粒度为8um、含量为85%的青铜粉、10%的碳、5%CMc混合均匀，涂于低碳钢表面，在氮基还原气氛下，通过250°～850℃分级加热三小时，即可在低碳钢表面生成一层厚0.05～0.25mm的复合层。该复合材料具有碳钢的机械性能，又兼有铜合金的装饰效应与电学性能，该复合材在电子、建材工业中应用前景广阔。

实施例3.

低碳钢与锌的复合：将含91%锌粉、5%碳粉、1%氯化锌、3%石蜡均匀混合后，涂于低碳钢的表面，在150°～420℃条件下分级加热二小时，即可制取厚度为0.05～0.25mm钢-锌复合材料，用此方法取代传统的热镀锌板、管生产工艺，对节约原材料消耗、环境污染等具有积极意义。

实施例4.

低碳钢与钛的复合：将90%钛粉、1%氢化钙、2%钼粉、5%硝酸棉溶液、2%草酸二乙酯均匀混合，涂于钢的表面，在氢气保护下，通过250°～1250℃分级加热三小时，即可制取厚度为0.03～0.15mm的钢-钛复合材料。该材料在化工、轻工部门有良好的应用前景。