[发明专利]利用钎焊技术原理生产金属复合材料的方法

说明书

本发明属于钎焊技术应用领域。主要是将用于一般零件的钎焊技术应用于大面积的板、带材料的复合生产上，制造出整张或整卷的金属复合材料。

金属复合材料是将两种或两种以上的金属材料复合在一起，以发挥出各自材料的特性，如不锈钢与普碳钢复合，就可以发挥不锈钢的耐腐蚀、美观大方与普碳钢的强度高、价格低的特点，适合制做既需要具备抗腐蚀能力又需一定强度的压力容器，以及化工、石油、食品、医药等行业代替单纯不锈钢使用。

现有的金属复合材料，由于生产工艺复杂，生产周期长、设备投资大，所以很难实施大规模的连续生产。现有的金属复合材料制造方法主要有爆炸复合及热轧复合。

爆炸复合是利用爆炸所产生的高能量高压力来达到复合的目的，此种方法是将基材和复材表面加工合拢一起，在山沟或废矿井中将复材上面放上炸药通过爆炸而复合在一起。生产效率低只能单张生产一次一块地进行，难以进行规模批量生产。

热轧法是将基材和复材表面经加工后叠加在一起，周圈焊接，抽真空，密封好两层板的界面，防止表面氧化，然后送入加热炉中加热，达到一定的温度后进行热轧，使两种金属复合一起，成为热轧复合板。

以上两种方法都存在着很多缺点，由于加工工艺复杂，工序长，还有一定的手工劳动，热轧复合还需要有大轧制力的热轧机，投资很大，又都不能连续大规模的生产，因而影响了它的发展。

本发明的目的是利用钎焊技术原理提供一种生产金属复合材料的方法。

本发明是将金属零件钎焊的理论应用于大面积的金属板、带材料的复合上。如以普碳钢为基板可与不锈钢、铜、铝等材料复合，如果复合的材料不同所选的工艺也就不同，采用的保护气体、温度、钎料、冷却方式都各不相同。本发明的工艺过程通常是将复材、基材、焊料经去油清洗后，通过夹送辊将其送入炉中加热，通过平整、冷却等工序成为金属复合材料，本发明具有以下一些主要特点：

(1)、钎料是极薄带状，夹在两层金属板中间，覆盖面100％，三层

金属叠好一同入炉；

(2)、加热炉内使用还原性气氛，保护金属不氧化，炉温保持在950-1050℃；

(3)炉内气体为H₂ 75％、N₂ 25％，露点为-40℃；

(4)出炉的温度等于钎料的溶点±10℃；

(5)轧制温度不小于900℃；

(6)在热轧后采用强制冷却；

(7)从加热、轧制、冷却，全都在还原性气体保护下进行。下面就以普碳钢板、带为基材，不锈钢板、带为复材详细说明其工艺特点。

1、焊前准备：

(1)材料准备：Q235钢板、奥氏体不锈钢板、镍基焊料。(焊料要求轧成薄带状)

(2)使用机械方法或用化学方法去除不锈钢板、焊料及碳钢板上的氧化物油污。

2、把不锈钢、焊料、碳钢板按顺序叠加在一起，通过夹送辊送入炉内加热，炉内设有炉底辊，炉底辊不停地转动以确保板材温度均匀。

3、炉内通入H₂ 75％、N₂ 25％，保证炉内有足够的还原性气氛，将金属表面的氧化膜还原。如：，反应式中的Me表示复合材中的任一金属元素。

4、炉温的选择：奥氏体不锈钢在480～820℃长时间保温则在晶界处会析出碳化铬(Cr₂₃C₆)而使晶界附近含铬量减少形成贫铬区。在强烈的腐蚀气氛条件下晶界贫铬区容易产生腐蚀，即形成晶间腐蚀。受到晶间腐蚀的不锈钢，在表面没有明显的变化，但在受力时即会沿晶界断裂，几乎完全丧失强度。为此，炉温选择为950～1050℃。

5、炉内复合的开始：经过清洗去油后的金属板材在炉内由于H₂的还原性作用将一切残留的氧化物还原，为溶化后的焊料与复合材料的亲合创造了条件，使溶化后钎料能粘附在固态复合材料表面，这就要求溶化后钎料有较小的表面张力，同时固态材料的原子对溶化钎料的原子作用力(附着力)要大，这不仅要求溶化的钎料有良好的流动性，同时也要求能很好地粘附在材料表面——良好的湿润性。要求炉内有充足的还原性气氛，露点必须达到-40℃。