[发明专利]一种热挤压模具用铜钢固液复合双金属材料及制备方法

说明书

本发明提供了一种热挤压模具用铜钢固液复合双金属材料及制备方法，所述双金属复合材料中基板为钢板，铜合金板附着在钢板表面；所述铜合金板与钢板的厚度比为1：(22.3～27.9)；制备方法包括钢板预处理、预热、固液复合、‑复合板坯加热、热轧、矫直、热处理；应用本发明生产的铜钢双金属复合材料具有36～41HRC的截面洛氏硬度，截面硬度差≤4HRC，Z向抗拉强度Rm≥550MPa，A≥12％，复合界面剪切强度380～410MPa，弯曲检验均合格，同时具有良好的耐摩擦磨损及耐酸腐蚀性能。本发明的双金属复合材料在热挤压模具钢领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种热挤压模具用铜钢固液复合双金属材料及其制备方法。

背景技术

近年来我国从国外进口了大量的铜合金材料来制作挤压模具，取代了合金钢。该种模具铜合金材料要求具有硬度高、减磨性能好、耐磨性高、静载压力大、强度高、刚性稳定、不易变形、导热系数高等优良的性能。用该种铜合金制作的模具在拉伸、压延坯料时不易发生粘模、划伤工件等现象，不仅可以提高产品的质量而且可以减少修模次数及模具损耗，但是价格高昂。因此发展热挤压模具用铜/钢双金属复合材料成为发展趋势，一方面可体现铜合金的性能优势，一方面降低成本同时可发挥合金钢使用上高强度及硬度的优势。

目前，国内外一些专家学者致力于铜-钢双金属的研究，一方面减少贵重金属Cu的使用，另一方面提高复合材料的性能。

发明《铋青铜-钢复合材料双金属轴承材料及其制造方法》(申请号：200910044854.9)中基层采用碳素钢为材料，表层为铋青铜合金，铋青铜合金烧结在碳素钢表面。采用粉末冶金烧结法原理把铋青铜合金烧结在碳素钢材料表面；其不足之处在于，烧结的双金属复合材料孔隙率大，力学性能差，承载能力和抗冲击性较差，使用寿命较短。

发明《一种铜钢复合材料及其制备方法》(申请号：200910162920.2)中化学成分重量比为：Cu 10-15％，钢85-90％，其结构为铜与钢复合为一体。将铜与钢带通过表面处理后，经冷轧轧制成高精度钢带和高精度铜带；经过表面清洗后，去除表面残留物，脱脂，经冷轧机轧制成高精度铜钢复合带，并进行退火；其不足之处在于，采用冷轧轧制复合的方法生产效率低，且成功率较低，产品易分层。

发明《生产铜钢复合材料的等温熔接法》(申请号：01107029.3)中首先将保护剂加入没有钢芯棒的复合坯料的钢芯棒与外壁间隙中，然后将电解铜加入复合坯料的料斗内；将加料后的复合坯料放入已经升温的井式电炉内，加热至1130-1150℃，待电解铜全部熔化后，电炉从底部开始逐段断电，使复合坯件从底向上顺序冷却；其不足之处在于，其生产双金属复合材料受生产装备限制，尺寸有限，且不能大规模生产。

发明《铜钢复合构件的感应熔铸连接方法》(申请号：200910306947.4)解决了现有钎焊方法焊后工件气密性差、接头抗拉强度低的问题；其不足之处在于，采用感应熔铸方法，使复合构件中抗拉强度可达232MPa,但应用具有局限性，产品仅用于铜钢复合构件的连接。

发明《一种铜钢复合板材的生产方法》(申请号：201210188109.3)中采用表面清理-毛化处理-喷涂结合层-轧制-退火-平整、抛光等步骤进行双金属复合材料的生产；其不足之处在于，该方法对钢和铜表面粗糙度要求较高，且需喷涂结合层，不仅过程繁琐，生产效率低，且易造成结合界面不均匀。

申请号：201710630328.5的发明《一种焊接式铜钢复合冷却壁制作方法》中首先对铜板和钢板进行预处理：切割处理、除锈、打磨抛光、整平和弯曲，随后在惰性环境、高温、高压条件下，将铜板和钢板预处理过的板面相对，边轧制边进行跟踪焊接，形成铜钢复合冷却壁坯体，最后进行后续加工；其不足之处在于，该发明采用边轧制边进行焊接，难度较大，很难在大生产中同步进行，实施困难。

发明内容