[发明专利]一种层状复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种层状复合材料，包括合金层和镍铜合金层，所述合金层和所述镍铜合金层通过压制和烧结工艺冶金结合，所述合金层背离所述镍铜合金层的一侧表面通过渗硼工艺形成渗硼层。本发明还公开了如上所述的层状复合材料的制备方法及其在锅具中的应用。本发明提供的层状复合材料解决了现有复合材料中存在的抗氧性差、脆性大、硬度不高、结合力差等问题。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种层状复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

目前制造锅具产品的金属板材多为单一材料或对单一材料进行表面处理、物理压制等方式来形成。比如高铬铸铁磨球单一材料、高铬铸铁与低碳钢冶金烧结、碳钢表面渗碳、渗氮、渗硼、金属表面涂层，金属表面热喷涂、两种层状材料压合等等。

但是通过这些技术来形成的金属板材，无法满足特殊场合的要求，比如需要导热性、壁厚度、强度、韧性、抗氧化性同时具备时，上述技术中存在着很大局限性。比如碳钢抗氧化性差，高铬铸铁脆性大，渗碳渗氮硬度不高，热喷涂件表面粗糙且表面涂层属于物理结合，所以结合力差，涂层容易脱落等。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种层状复合材料及其制备方法与应用，以解决现有复合材料中存在的抗氧性差、脆性大、硬度不高、结合力差等问题。

为了达到上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种层状复合材料，其特征在于，包括合金钢层和镍铜合金层，所述合金钢层和所述镍铜合金层通过压制和烧结工艺冶金结合，所述合金钢层背离所述镍铜合金层的一侧表面通过渗硼工艺形成渗硼钢层。

优选地，所述合金钢层的材料为铬钼合金粉料和镍铜合金粉料的混合粉料，其中添加有硬脂酸锌；所述镍铜合金层的材料为镍铜合金粉料，其中添加有硬脂酸锌。

优选地，所述合金钢层的材料中，所述硬脂酸锌的重量百分比为0.3%~0.5%，所述铬钼合金粉料和所述镍铜合金粉料的混合的重量比为4:1~6:1；所述镍铜合金层的材料中，所述硬脂酸锌的重量百分比为0.3%~0.5%。

优选地，所述合金钢层的厚度为2~2.5mm，所述镍铜合金层的厚度为1~1.5mm，所述渗硼钢层的厚度为0.05~0.1mm。

优选地，所述合金钢层背离所述镍铜合金层的一侧表面设置有若干沟槽结构，所述沟槽结构的深度为0.25~0.35mm，宽度为0.25~0.35mm。

优选地，任意两个所述沟槽结构之间的间距为1~1.5mm。

本发明还提供了一种如上所述的层状复合材料的制备方法，包括：

在镍铜合金粉料中添加预定重量百分比的硬脂酸锌，混合形成第一混合粉料；

在铬钼合金粉料中添加预定重量比例的镍铜合金粉料和预定重量百分比的硬脂酸锌，混合形成第二混合粉料；

将所述第一混合粉料装入模具的下层并刮平，将所述第二混合粉料装入模具的上层并刮平；

将所述模具放置于压力机中进行压制，制备获得包括第一混合粉料层和第二混合粉料层的坯体；

对所述坯体进行烧结，使所述第一混合粉料层和第二混合粉料层分别对应形成为相互冶金结合的镍铜合金层和合金钢层；

在所述合金钢层背离镍铜合金层的一侧通过渗硼工艺制备形成渗硼钢层。

优选地，制备所述坯体时施加的压力值为140~160MPa，烧结所述坯体的烧结温度为1280~1300℃。

优选地，制备形成所述渗硼钢层之前包括：

在所述合金钢层背离所述镍铜合金层的一侧表面上通过切削加工制备形成若干沟槽结构。