一种金属粉末和金属板复合轧制方法.pdf

本发明公开了一种金属粉末和金属板复合轧制方法，本发明包括如下步骤：(1)金属粉末的热处理；(2)金属板的表面处理；(3)复合轧制：轧制时操作环境温度是20℃-500℃、金属粉末温度≥100℃；金属粉末和金属板复合轧制总的变形量≥30％，轧制速度≥8m/min。本发明制出的复合板的基体和复合层的厚度都可以按需要进行调整，本发明可制出复合层的单面厚度在0.05-4.0mm之间、复合板的厚度在0.1-16mm之间的复合板。制得的复合板的复合层和基体的结合力大，表面复合层的成份可按不同用途进行调配，灵活性高。并且本发明工艺流程简单、无污染、成本低。

1、  一种金属粉末和金属板复合轧制方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)金属粉末的热处理：将金属粉末在惰性气体中加热到金属粉末熔点的50％-90％，保温时间60-120min，然后冷却；(2)金属板的表面处理：对金属板进行表面去锈、脱污和粗糙化处理，经过处理的金属板面积应≥95％，粗糙度为40--110μm；(3)复合轧制：将金属粉末和金属板送入轧辊辊缝进行辊制，金属粉末轧制成板材并与金属板结合在一起，轧制时操作环境温度是20℃-500℃、金属粉末温度≥100℃；金属粉末和金属板复合轧制总的变形量≥30％，轧制速度≥8m/min，辊制后的复合板的单侧的复合层厚为0.05-4mm，复合板的厚度0.1-16mm。

2、  根据权利要求1所述的复合轧制方法，其特征在于：所述的金属粉末是铝、铝合金、锌、锌合金、铅、铅合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镍、镍合金、铁、铁合金、钼、钼合金、稀土和稀土合金中的一种或两种，所述的金属板是钢板、钛、钛合金板、铝、铝合金板、铜、铜合金板、锌、锌合金板、镍和镍合金板中的一种。

3、  根据权利要求1所述的复合轧制方法，其特征在于：在步骤(1)中，在经过热处理的金属粉末中加入低熔点的金属粉末，低熔点的金属粉末重量占总金属粉末重量的1-4％，低熔点的金属粉末为镁粉、锌粉、铅锌粉、锌铝粉中的一种或两种。

4、  根据权利要求1-3中任何一项所述的复合轧制方法，其特征在于：所述的金属板是单面复合金属粉末或者两面复合金属粉末，金属板单面复合时，材料进入辊缝时，金属粉末在金属板的一侧，金属板两面复合金属粉末时，材料进入辊缝时，金属板在中间，金属粉末在金属板的两侧。

一种金属粉末和金属板复合轧制方法
技术领域
本发明涉及一种金属复合板的加工方法，特别涉及一种金属粉末和金属板复合轧制方法。
背景技术
不同的金属相复合是利用了不同金属所具有的特性，将它们复合为一体，成为比单一金属性能更优异的新材料。在国民经济各领域，都不同程度的存在一些恶劣的工况环境，往往单一金属难以胜任，致使其寿命短，造成很大的经济损失。对金属材料构成损害的，如大气腐蚀，海洋气候和海水腐蚀，化学物的腐蚀，高温氧化的损害，高温化学腐蚀，水和酸碱盐类的腐蚀；还有用单一金属强度偏低，耐磨性偏差或重量偏大等不符合工况要求的等等。针对这些不同的工况条件，选择性能优越的金属材料作为面层，与常规用金属相复合就能达到提高强度，提高耐磨性，减少腐蚀提高寿命等目的。复合材料及复合材料的制造技术是当前世界范围内研究的热点和前沿技术。
目前，复合板带的制造方法主要有四种，以下以铝和钢板带复合为例加以说明：
1.1热浸镀工艺
热浸镀铝是将钢板带热浸在铝液中，使钢板带表面附着厚度40-150μm金属铝或铝合金；热浸镀铝的铝钢复合材料其表面复合的铝层厚度受到限制，一次性热浸镀的复合铝层厚度不超过150μm，如果工艺不严格，表面容易出现针孔，水纹、气泡、浮，渣、沙眼等情况，影响其耐腐蚀性，因此必须增加封孔工艺。该工艺易产生脆性化合物，对变形处理不利。该工艺对环境有污染，且只能生产厚度4.0毫米以下的板带产品。
1.2热渗工艺
该工艺是将钢(铁)工件用含铝粉的渗剂埋起来，在一定温度下经过较长时间使铝渗入钢件表面；热渗铝使铝钢复合材料表面出现脆性金属间化合物，影响产品的机械性能，热渗铝工件外表层含铝量一般不大于30％，此工艺方法只适合铸钢件或铸铁件及渗铝后不再变形的工件，不适用变形材料。该工艺生产效率低，成本高。
1.3爆炸复合工艺
爆炸复合工艺包括单一爆炸复合和爆炸+轧制复合两种方法。该工艺是将金属铝或铝合金板带与钢板(带)通过爆炸或爆炸+轧制复合。该工艺只能单张板生产，生产效率低，且每次只能单面复合。表面复合层厚度较厚，一般复合层厚度不低于1.5毫米，成本高。复合的板材其厚度一般大于6毫米，不适合生产薄的板带复合材。
1.4板带冷轧或热轧复合
冷轧和热轧复合是将两种板带通过轧制复合在一起，只适用于薄板带生产，不适于中厚板带生产。
需要说明的是爆炸复合和冷轧或热轧复合只能用常规生产的铝或铝合金板带生产复合材料，而对于复合层特殊要求而常规又不能生产的铝合金，就无法生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种金属粉末和金属板复合轧制方法，使其制出的复合板的厚度及复合层的厚度范围大。
为了解决上述技术问题，本发明包括如下步骤：(1)金属粉末的热处理：将金属粉末在惰性气体中加热到金属粉末熔点的50％-90％，保温时间60-120min，然后冷却；(2)金属板的表面处理：对金属板进行表面去锈、脱污和粗糙化处理，经过处理的金属板面积应≥95％，粗糙度为40--110μm；(3)复合轧制：将金属粉末和金属板送入轧辊辊缝进行辊制，金属粉末轧制成板材并与金属板结合在一起，轧制时操作环境温度是20℃-500℃、金属粉末温度≥100℃；金属粉末和金属板复合轧制总的变形量≥30％，轧制速度≥8m/min，辊制后的复合板的单侧的复合层厚为0.05-4mm，复合板的厚度在0.1-16mm。
所述的金属粉末是铝、铝合金、锌、锌合金、铅、铅合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镍、镍合金、铁、铁合金、钼、钼合金、稀土和稀土合金中的一种，所述的金属板是钢板、钛、钛合金板、铝、铝合金板、铜、铜合金板、锌、锌合金板、镍和镍合金板中的一种。
为了促进烧结，在步骤(1)中，在经过热处理的金属粉末中加入低熔点的金属粉末，低熔点的金属粉末重量占总金属粉末重量的1-4％，低熔点的金属粉末为镁粉、锌粉、铅锌粉、锌铝粉中的一种或两种。
为了能够实现单面复合和双面复合，所述的金属板是单面复合金属粉末或者两面复合金属粉末，金属板单面复合时，材料进入辊缝时，金属粉末在金属板的一侧，金属板两面复合金属粉末时，材料进入辊缝时，金属板在中间，金属粉末在金属板的两侧。
本发明的有益效果是：本发明制出的复合板的基体和复合层的厚度都可以按需要进行调整，本发明可制出复合层的单面厚度在0.05-4.0mm之间、复合板的厚度在0.1-16mm之间的复合板。制得的复合板的复合层和基体的结合力大，表面复合层的成份可按不同用途进行调配，灵活性高。并且本发明工艺流程简单、无污染、成本低。
具体实施方式
具体实施例1
本具体实施例中使用的原料为钢板和铝粉，钢板作为复合板的基板，铝粉作为复合板的复合层。
本具体实施例包括如下步骤：
(1)铝粉的热处理
将铝粉装入充满惰性气体的加热器加热到铝粉熔点温度的52％，保温110min，然后随炉冷却。
(2)钢板的表面处理
用钢丝辊刷机对钢板进行表面去锈、脱污、粗糙化处理。钢板受钢丝辊刷处理的面积大于或等于97％，粗糙度控制在75-110μm。
(3)复合轧制
采用二辊立轧机进行复合轧制，轧制时，操作环境温度是50℃，铝粉温度是110℃，复合轧制时，先开动轧机，通过布料器将铝粉和钢板同时送入轧辊辊缝；材料进入辊缝时，钢板在中间，铝粉在钢板的两侧，轧机将铝粉轧制成板材并与钢板结合在一起。形成基板双侧有铝复合层的复合板。
布料器是用钢板加工而成，主要作用是防止铝粉外流。布料器要固定在机架上，以防止布料器活动。
钢板每一侧的复合层的厚度为0.1mm，复合板厚度为2.50mm。
钢板和铝粉复合轧制总的变形量为33％，轧制速度9m/min。
(4)轧制出来的复合板进卷曲机进行卷曲；
(5)复合板卷曲后进行第二次或多次冷轧；
(6)对冷轧后的复合板进行退火处理。
具体实施例2
本具体实施例中使用的原料为铜板和钛合金粉，铜板作为复合板的基板，钛合金粉作为复合板的复合层。
本具体实施例包括如下步骤：
(1)钛合金粉的热处理
将钛合金粉装入充满惰性气体的加热器加热到钛合金粉熔点温度的88％，保温65min，然后随炉冷却。
(2)铜板的表面处理
用钢丝辊刷机对铜板进行表面去锈、脱污、粗糙化处理。铜板受钢丝辊刷处理的面积大于96％，粗糙度控制在50-80μm。
(3)复合轧制
采用二辊立轧机进行复合轧制，轧制时，操作环境温度是45℃，钛合金粉温度是550℃，复合轧制时，先开动轧机，通过布料器先将铜板送入轧辊辊缝，然后在铜板的两侧将钛合金粉送入轧辊辊缝，轧机将钛合金粉轧制成板状并与铜板结合在一起。形成基板双侧有钛合金复合层的复合板。
铜板每侧的复合层的厚度为1.5mm，复合板厚度为13mm。
铜板和钛合金粉复合轧制总的变形量为43％，轧制速度≥8.5m/min。
具体实施例3
本具体实施例中使用的原料为铝合金板、镍粉和镁粉，镁粉占镍粉和镁粉总量的2％，铝合金板作为复合板的基板，镍粉和镁粉作为复合板的复合层。
本具体实施例包括如下步骤：
(1)镍粉和镁粉的热处理
将镍粉装入充满惰性气体的加热器加热到镍粉熔点温度的60％，保温100min，然后随炉冷却。镁粉不加热，直接与镍粉混匀。
(2)铝合金板的表面处理
用钢丝辊刷机对铝合金板进行表面去锈、脱污、粗糙化处理。铝合金板受钢丝辊刷处理的面积大于96％，粗糙度控制在50-70μm。
(3)复合轧制
采用二辊平轧机进行复合轧制，轧制时，操作环境温度是60℃，镍粉和镁粉温度是400℃，复合轧制时，先开动轧机，通过布料器先将铝合金板送入轧辊辊缝，然后再铝合金板的上侧布镍粉和镁粉，镍粉和镁粉随铝合金板进入轧辊辊缝，轧机将镍粉和镁粉轧制成板状并与铝合金板结合在一起。形成基板一侧有镍粉和镁粉复合层的复合板。
铝合金板上的复合层的厚度为1.5mm，复合板厚度为6mm。
铝合金板与镍粉和镁粉复合轧制总的变形量为36％，轧制速度≥10m/min。
(4)轧制出来的复合板进加热炉烧结再冷轧；热炉烧结是在惰性气体中进行，烧结温度为350℃-600℃，保温20-90min。
(5)对冷轧后的复合板进行退火处理。