專利名稱：利用釬焊技術(shù)原理生產(chǎn)金屬復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于釬焊技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。主要是將用于一般零件的釬焊技術(shù)應(yīng)用于大面積的板、帶材料的復(fù)合生產(chǎn)上，制造出整張或整卷的金屬復(fù)合材料。
金屬復(fù)合材料是將兩種或兩種以上的金屬材料復(fù)合在一起，以發(fā)揮出各自材料的特性，如不銹鋼與普碳鋼復(fù)合，就可以發(fā)揮不銹鋼的耐腐蝕、美觀大方與普碳鋼的強度高、價格低的特點，適合制做既需要具備抗腐蝕能力又需一定強度的壓力容器，以及化工、石油、食品、醫(yī)藥等行業(yè)代替單純不銹鋼使用。
現(xiàn)有的金屬復(fù)合材料，由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長、設(shè)備投資大，所以很難實施大規(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)。現(xiàn)有的金屬復(fù)合材料制造方法主要有爆炸復(fù)合及熱軋復(fù)合。
爆炸復(fù)合是利用爆炸所產(chǎn)生的高能量高壓力來達(dá)到復(fù)合的目的，此種方法是將基材和復(fù)材表面加工合攏一起，在山溝或廢礦井中將復(fù)材上面放上炸藥通過爆炸而復(fù)合在一起。生產(chǎn)效率低只能單張生產(chǎn)一次一塊地進(jìn)行，難以進(jìn)行規(guī)模批量生產(chǎn)。
熱軋法是將基材和復(fù)材表面經(jīng)加工后疊加在一起，周圈焊接，抽真空，密封好兩層板的界面，防止表面氧化，然后送入加熱爐中加熱，達(dá)到一定的溫度后進(jìn)行熱軋，使兩種金屬復(fù)合一起，成為熱軋復(fù)合板。
以上兩種方法都存在著很多缺點，由于加工工藝復(fù)雜，工序長，還有一定的手工勞動，熱軋復(fù)合還需要有大軋制力的熱軋機，投資很大，又都不能連續(xù)大規(guī)模的生產(chǎn)，因而影響了它的發(fā)展。
本發(fā)明的目的是利用釬焊技術(shù)原理提供一種生產(chǎn)金屬復(fù)合材料的方法。
本發(fā)明是將金屬零件釬焊的理論應(yīng)用于大面積的金屬板、帶材料的復(fù)合上。如以普碳鋼為基板可與不銹鋼、銅、鋁等材料復(fù)合，如果復(fù)合的材料不同所選的工藝也就不同，采用的保護(hù)氣體、溫度、釬料、冷卻方式都各不相同。本發(fā)明的工藝過程通常是將復(fù)材、基材、焊料經(jīng)去油清洗后，通過夾送輥將其送入爐中加熱，通過平整、冷卻等工序成為金屬復(fù)合材料，本發(fā)明具有以下一些主要特點(1)、釬料是極薄帶狀，夾在兩層金屬板中間，覆蓋面100％，三層金屬疊好一同入爐；(2)、加熱爐內(nèi)使用還原性氣氛，保護(hù)金屬不氧化，爐溫保持在950-1050℃；(3)爐內(nèi)氣體為H275％、N225％，露點為-40℃；(4)出爐的溫度等于釬料的溶點±10℃；(5)軋制溫度不小于900℃；(6)在熱軋后采用強制冷卻；(7)從加熱、軋制、冷卻，全都在還原性氣體保護(hù)下進(jìn)行。下面就以普碳鋼板、帶為基材，不銹鋼板、帶為復(fù)材詳細(xì)說明其工藝特點。
1、焊前準(zhǔn)備(1)材料準(zhǔn)備Q235鋼板、奧氏體不銹鋼板、鎳基焊料。(焊料要求軋成薄帶狀)(2)使用機械方法或用化學(xué)方法去除不銹鋼板、焊料及碳鋼板上的氧化物油污。
2、把不銹鋼、焊料、碳鋼板按順序疊加在一起，通過夾送輥送入爐內(nèi)加熱，爐內(nèi)設(shè)有爐底輥，爐底輥不停地轉(zhuǎn)動以確保板材溫度均勻。
3、爐內(nèi)通入H275％、N225％，保證爐內(nèi)有足夠的還原性氣氛，將金屬表面的氧化膜還原。如，反應(yīng)式中的Me表示復(fù)合材中的任一金屬元素。
4、爐溫的選擇奧氏體不銹鋼在480～820℃長時間保溫則在晶界處會析出碳化鉻(Cr23C6)而使晶界附近含鉻量減少形成貧鉻區(qū)。在強烈的腐蝕氣氛條件下晶界貧鉻區(qū)容易產(chǎn)生腐蝕，即形成晶間腐蝕。受到晶間腐蝕的不銹鋼，在表面沒有明顯的變化，但在受力時即會沿晶界斷裂，幾乎完全喪失強度。為此，爐溫選擇為950～1050℃。
5、爐內(nèi)復(fù)合的開始經(jīng)過清洗去油后的金屬板材在爐內(nèi)由于H2的還原性作用將一切殘留的氧化物還原，為溶化后的焊料與復(fù)合材料的親合創(chuàng)造了條件，使溶化后釬料能粘附在固態(tài)復(fù)合材料表面，這就要求溶化后釬料有較小的表面張力，同時固態(tài)材料的原子對溶化釬料的原子作用力(附著力)要大，這不僅要求溶化的釬料有良好的流動性，同時也要求能很好地粘附在材料表面——良好的濕潤性。要求爐內(nèi)有充足的還原性氣氛，露點必須達(dá)到-40℃。
6、最終復(fù)合經(jīng)過加熱的復(fù)合材料，進(jìn)入二輥平整機，其目的是使復(fù)材與基材緊密結(jié)合，使溶化后的釬料有良好的填縫作用，并與復(fù)合材料發(fā)生相互溶解和原子擴(kuò)散，使兩種金屬牢固地結(jié)合。同時也使復(fù)合后的材料有一個很好的板形，并達(dá)到設(shè)計要求的尺寸公差，成為一個全面合格的復(fù)合板材。此軋制過程要在還原性氣氛保護(hù)下進(jìn)行。
7、冷卻熱復(fù)合后的金屬材料進(jìn)入冷卻階段，為了避免產(chǎn)生晶間腐蝕要采取強制冷卻，以加快冷卻速度，使不銹鋼形成均勻的奧氏體組織。
因為進(jìn)入冷卻階段是從高溫開始的，所以必須仍保持在還原性氣氛中進(jìn)行，待降到200℃以下出爐，即可完成復(fù)合全過程。
權(quán)利要求
1.一種利用釬焊技術(shù)原理生產(chǎn)金屬復(fù)合材料的方法，即將復(fù)材、基材、焊料經(jīng)去油清洗后，通過夾送輥將其送入爐中加熱，通過平整、冷卻等工序成為金屬復(fù)合材料，其特征在于(1)、釬料是極薄帶狀，夾在兩層金屬板中間，覆蓋面100％，三層金屬疊好一同入爐；(2)、加熱爐內(nèi)使用還原性氣氛，保護(hù)金屬不氧化，爐溫保持在950-1050℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是爐內(nèi)氣體為H275％、N225％，露點為-40℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是出爐的溫度等于釬料的溶點±10℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是軋制溫度不小于900℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在熱軋后采用強制冷卻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是從加熱、軋制、冷卻，全都在還原性氣體保護(hù)下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明屬于釬焊技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。即將兩種不同材質(zhì)的金屬板(帶),疊加在一起,中間放入低于母材熔點的焊料,在還原性氣氛加熱爐中加熱,待達(dá)到焊料熔點時出爐,經(jīng)軋機軋制、冷卻,成為復(fù)合材料。以不銹鋼與普碳鋼復(fù)合帶為例,焊料選用鎳基材料,其主要流程是將三種料卷以不銹鋼、焊料、普碳鋼為上中下順序分別放入開卷機(箱)中,通過夾送輥送入還原性氣氛加熱爐內(nèi)加熱,當(dāng)溫度達(dá)到970—1000℃時,經(jīng)軋機軋制后進(jìn)行快速冷卻,待溫度低于200℃時卷曲機卷曲,完成生產(chǎn)全過程。加熱、軋制、冷卻全在還原性氣氛中進(jìn)行。
文檔編號B23K1/008GK1245098SQ9811731
公開日2000年2月23日 申請日期1998年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月13日
發(fā)明者李慶祺 申請人:李慶祺