CN103551548B - 一种铜锌复合板的制备方法及实现该方法的模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜锌复合板的制备方法及实现该方法的模具，制备方法包括下列步骤：1）将经过表面处理的铜板加热，保温备用；2）将锌锭放进熔炼炉内进行熔炼得锌液；3）将保温铜板放入预热后的模具，在铜板上表面浇铸锌液，快速加压800～1500MPa，保压1～2min，脱模、空冷，即得。本发明的铜锌复合板的制备方法，将锌液浇注在预热后的铜板上，快速加压实现一次性固-液复合，使锌液在压力下凝固，有利于铜与锌的相互扩散，减少铸造缺陷，形成良好的铜锌冶金结合界面层，增强结合界面层的结合力，从而增强铜锌复合板的强度；一次成型性能好，成型零件形状不受限制，省去了后续的轧制及其他工序，工艺简单，操作方便。

Description

一种铜锌复合板的制备方法及实现该方法的模具
技术领域
本发明属于金属复合材料技术领域，具体涉及一种铜锌复合板的制备方法，同时还涉及实现该方法的模具。
背景技术
双（多）层金属复合材料是利用复合技术使两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的金属在界面上实现牢固的冶金结合而制备的一种新型材料，该复合材料既能保持各层材料原有的性能特征，又使其物理、化学、力学性能比单一材料更加优越，提高材料的综合性能。复合板、带的轧制方法有热轧复合法、冷轧复合法、粉末轧制复合法、异步轧制复合法、包覆轧制法、爆炸复合法等，这些方法因其成材率低、生产工序长、复合质量不稳定、成品卷径小等问题，使复合金属板带的生产成本居高不下，制约了产业的发展。
锌及锌合金的力学性能与铜带相近，且锌资源丰富，较铜价格低，以锌代铜成为近年来研究的热点。目前国内外对铜锌复合板带研究的较少，且主要制备方法主要有轧制复合、爆炸复合、扩散焊接复合等固-固复合法。如专利CN102145447B公开了一种锌铜复合带材的制备方法，是将制备好的黄铜带和锌带轧制复合，制备的锌铜复合带材具有适用的力学性能，可以代替传统的黄铜H68、H65的使用，大幅度降低成本；但是该方法形成的结合强度不足，影响复合板带的力学性能，并且存在工艺流程长、操作复杂、生产环境差等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜锌复合板的制备方法，解决了直接将锌板与铜板进行复合时造成的结合强度不足造成的复合板强度低的问题。
本发明的第二个目的是提供一种实现上述铜锌复合板的制备方法的模具。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种铜锌复合板的制备方法，包括下列步骤：
1）将经过表面处理的铜板加热至300～500℃，保温备用；
2）将锌锭放进熔炼炉内进行熔炼，得410～480℃的锌液；
3）将步骤1）所得保温铜板放入预热后的模具，在铜板上表面浇铸步骤2）所得锌液，在锌液表面快速加压800～1500MPa，保压1～2min，脱模、空冷，即得。
步骤1）所述表面处理为对铜板表面依次进行打磨、碱洗、酸洗、水洗处理。
步骤3）中所述模具的预热温度为150～300℃。
一种实现上述铜锌复合板的制备方法的模具，包括凹模和凸模，所述凹模包括横截面为环形的套体，所述套体的底部设有侧面与套体的内表面紧密配合的垫片；所述凸模的外侧面与所述套体的内表面吻合插接配合。
本发明的铜锌复合板的制备方法，将锌液浇注在预热后的铜板上，快速加压实现一次性固-液复合，使锌液在压力下凝固，有利于铜与锌的相互扩散，减少铸造缺陷，形成良好的铜锌冶金结合界面层，增强结合界面层的结合力，从而增强铜锌复合板的强度；一次成型性能好，成型零件形状不受限制，省去了后续的轧制及其他工序，工艺简单，操作方便。
本发明的实现上述铜锌复合板的制备方法的模具，操作时，将铜板置于凹模的套体内的垫片上，浇注锌液后，将凸模插接入套体，快速加压，实现铜锌固-液复合板一次成型，操作简单，缩短了工艺流程，明显改善铜锌复合板的结合界面层冶金结合的质量。
附图说明
图1为实施例1的实现铜锌复合板的制备方法的模具。
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的铜锌复合板的制备方法，包括下列步骤：
1）对铜板表面依次进行打磨、碱洗、酸洗、水洗处理，去除铜板表面的油脂和氧化皮，将经过表面处理的铜板加热至440℃，保温备用；
2）将锌锭放进熔炼炉内进行熔炼，得450℃的锌液；
3）将模具进行150℃预热，将步骤1）所得保温铜板放入预热后的模具，在铜板上表面浇铸步骤2）所得锌液，在锌液表面快速加压1100MPa，保压1.5min，脱模、空冷，即得。
本实施例实现上述铜锌复合板的制备方法的模具，如图1、2所示，包括凹模和凸模1，所述凹模包括横截面为圆环形的套体2，所述套体2的底部设有侧面与套体2的内表面紧密配合的垫片5；所述凸模1的外侧面与所述套体2的内表面吻合插接配合。
本实施例的模具在操作时，将铜板4置于凹模的套体2内的垫片5上，浇注锌液3后，将凸模1插接入套体2，快速加压，实现铜锌固-液复合板一次成型；操作简单，缩短了工艺流程，明显改善铜锌复合板的结合界面层冶金结合的质量。
实施例2
本实施例的铜锌复合板的制备方法，包括下列步骤：
1）对铜板表面依次进行打磨、碱洗、酸洗、水洗处理，去除铜板表面的油脂和氧化皮，将经过表面处理的铜板加热至300℃，保温备用；
2）将锌锭放进熔炼炉内进行熔炼，得410℃的锌液；
3）将模具进行200℃预热，将步骤1）所得保温铜板放入预热后的模具，在铜板上表面浇铸步骤2）所得锌液，在锌液表面快速加压800MPa，保压2min，脱模、空冷，即得。
本实施例实现上述铜锌复合板的制备方法的模具，与实施例1不同之处在于：所述套体的横截面为方环形。
实施例3
本实施例的铜锌复合板的制备方法，包括下列步骤：
1）对铜板表面依次进行打磨、碱洗、酸洗、水洗处理，去除铜板表面的油脂和氧化皮，将经过表面处理的铜板加热至500℃，保温备用；
2）将锌锭放进熔炼炉内进行熔炼，得480℃的锌液；
3）将模具进行300℃预热，将步骤1）所得保温铜板放入预热后的模具，在铜板上表面浇铸步骤2）所得锌液，在锌液表面快速加压800MPa，保压2min，脱模、空冷，即得。
本实施例实现上述铜锌复合板的制备方法的模具同实施例1。
实验例
本实验例对实施例1～3所得铜锌复合板带进行检测，并与对比例进行比较，结果如表1所示。其中，对比例为直接将固态锌板与铜板进行轧制复合的方法所得铜铝复合板（固-固）。
表1实施例1～3所得铜锌复合板带检测结果
项目 检测方法 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
结合界面层厚度，μm 扫描电镜 32 24 56 2
复合板带结合强度，MPa 剪切强度 36 44 28 19

Claims (4)

1.一种铜锌复合板的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
1）将经过表面处理的铜板加热至300～500℃，保温备用；
2）将锌锭放进熔炼炉内进行熔炼，得410～480℃的锌液；
3）将步骤1）所得保温铜板放入预热后的模具，在铜板上表面浇铸步骤2）所得锌液，在锌液表面快速加压800～1500MPa，保压1～2min，脱模、空冷，即得。
2.根据权利要求1所述的铜锌复合板的制备方法，其特征在于：步骤1）所述表面处理为对铜板表面依次进行打磨、碱洗、酸洗、水洗处理。
3.根据权利要求1所述的铜锌复合板的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述模具的预热温度为150～300℃。
4.一种实现如权利要求1所述铜锌复合板的制备方法的模具，其特征在于：包括凹模和凸模，所述凹模包括横截面为环形的套体，所述套体的底部设有侧面与套体的内表面紧密配合的垫片；所述凸模的外侧面与所述套体的内表面吻合插接配合。
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