CN106676339A - 复合金属材料、其制备方法及金属材料制品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合金属材料、其制备方法及金属材料制品,复合金属材料包括:第一合金层,第二合金层和第三合金层,所述第三合金层为4A60铝合金;所述第三合金层位于第一合金层与第二合金层之间。复合金属材料的制备方法包括以下步骤:步骤1,将第一合金层的一面与第三合金层的一面热轧复合;步骤2,将第三合金层的另一面与第二合金层的一面热轧复合,热轧复合的温度为200℃~400℃;步骤3,对热轧复合的成品进行退火,获得复合金属材料;本发明使用第三合金层4A60铝合金,提高了铝铁中间脆性相生成的热力学温度,因此,本发明方法在保证产品合格率的前提下,提高铝与430不锈铁深冲过程的温度,提高产品加工效率。

Description

复合金属材料、其制备方法及金属材料制品
技术领域
本发明属于厨房用具材料技术领域,特别是涉及一种复合金属材料,该复合金属材料的制备方法,以及利用该复合金属材料制成的金属材料制品。
背景技术
目前厨具市场中的汤锅、炒锅、电饭煲锅等锅具已由原先的铝质锅、铁质锅变为铝/不锈铁、不锈钢/铝/不锈铁的复合材料加工而成,不仅拥有了铝的高导热的特性,同时拥有不锈铁的导磁性,并且具备了耐磨、耐蚀、外表美观等优点。
传统的铝/不锈铁复合材料是由3003铝合金和430不锈铁复合而成,该材料的锅具是在410~430℃条件下深冲成型,随着市场竞争越来越激烈,如何降低成本,提高生产效率是国内厨具厂家最关心和亟待解决的问题。国内某知名家电企业在提高了深冲温度后,大大提高了加工效率,但是由于3003铝合金和430不锈铁复合材料在≥460℃条件下深冲极易生成粗大连续的铝铁金属间脆性化合物,造成铝层与钢层分离,因此造成利用该方法深冲成型的厨具的铝钢界面分层,厨具产品报废。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种复合金属材料,以解决目前已有材料在大于460℃条件下深冲极易生成粗大连续的铝铁金属间脆性化合物,造成铝层与钢层分离,厨具产品良品率低的技术问题。
本发明的第二目的是提供一种复合金属材料的制备方法,以解决目前已有方法在大于460℃条件下对3003铝合金和430不锈铁复合材料深冲极易生成粗大连续的铝铁金属间脆性化合物,造成铝层与钢层分离,厨具产品良品率低的技术问题。
本发明的第三目的是提供一种金属材料制品。
为了实现上述第一目的,本发明提供一种复合金属材料,包括:
第一合金层,所述第一合金层为3003铝合金,所述3003铝合金包括总质量份数为100份的以下材料:铜(Cu)0.05份~0.2份,锰(Mn)为1.0份~1.5份,铁(Fe)≤0.7份,硅(Si)≤0.6份,锌(Zn)≤0.1份,其余为铝(Al)以及不可避免的杂质元素;
第二合金层,所述第二合金层为430不锈铁,所述430不锈铁包括总质量份数为100份的以下材料:铬(Cr)16份~18份,碳(C)≤0.12份,硅(Si)≤0.75份,锰(Mn)≤1份,磷(P)≤0.04份,硫(S)≤0.03份,其余为铁(Fe)以及不可避免的杂质元素;
第三合金层,所述第三合金层为4A60铝合金,4A60铝合金包括总质量份数为100份的以下材料:硅(Si)0.9份~1.2份,铁(Fe)≤0.8份,铜(Cu)≤0.1份,锰(Mn)≤0.05份,锌(Zn)≤0.05份,其余为铝(Al)以及不可避免的杂质元素;
所述第三合金层位于第一合金层与第二合金层之间。
本发明如上所述的复合金属材料,优选地,所述第一合金层与第三合金层厚度之和为1.4mm~3.5mm。
本发明如上所述的复合金属材料,优选地,所述第三合金层厚度为80μm~150μm。
为了实现上述第二目的,本发明提供一种复合金属材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,将第一合金层的一面与第三合金层的一面热轧复合;
步骤2,将第三合金层的另一面与第二合金层的一面热轧复合,热轧复合的温度为200℃~400℃;
步骤3,对热轧复合的成品进行退火,获得复合金属材料;
所述第一合金层为3003铝合金,所述3003铝合金包括总质量份数为100份的以下材料:铜0.05份~0.2份,锰1.0份~1.5份,铁≤0.7份,硅≤0.6份,锌≤0.1份,其余为铝以及不可避免的杂质元素;
所述第二合金层为430不锈铁,所述430不锈铁包括总质量份数为100份的以下材料:铬16份~18份,碳≤0.12份,硅≤0.75份,锰≤1份,磷≤0.04份,硫≤0.03份,其余为铁以及不可避免的杂质元素;其特征在于还包括:
所述第三合金层为4A60铝合金,4A60铝合金包括总质量份数为100份的以下材料:硅0.9份~1.2份,铁≤0.8份,铜≤0.1份,锰≤0.05份,锌≤0.05份,其余为铝以及不可避免的杂质元素。
本发明如上所述的复合金属材料的制备方法,优选地,在步骤1中,所述第三合金层的包覆比为5%~10%。
本发明如上所述的复合金属材料的制备方法,优选地,在步骤2中,进行热轧复合前,第二合金层与第三合金层热轧复合的一面经过酸碱清洗,并利用滚刷打磨后;热轧复合的轧制速度2m/min~8m/min,压下率25%~35%。
本发明如上所述的复合金属材料的制备方法,优选地,在步骤3中,退火过程温度为300℃~350℃,退火过程保温时间为1h~2.5h。
本发明如上所述的复合金属材料的制备方法,优选地,所述第一合金层与第三合金层厚度之和为1.4mm~3.5mm。
为了实现上述第三目的,本发明提供一种金属材料制品,所述制品利用如上任一项所述的复合金属材料制成。优选地,所述金属材料制品包括烹饪器皿、餐具和其他厨房用具。
本发明的有益效果是:
本发明使用中间层4A60铝合金,提高了铝铁中间脆性相生成的热力学温度,4A60铝合金含有0.9%~1.2%(wt%)的硅(Si),在4A60铝/430不锈铁之间的高温深冲过程中,在界面复合微合金化的作用下,界面生成铝铁硅三元化合物,可以有效的抑制铁铝间的相互扩散,减缓界面铁铝脆性化合物的生成,避免界面生成粗大连续的金属间脆性化合物,能够有效避免铁铝两次的分离,保证界面结合强度。因此,利用本发明复合金属材料的制备方法,在保证产品合格率的前提下,可以提高4A60铝与430不锈铁深冲过程的温度,提高产品加工效率。
附图说明
图1为本发明一种实施例的复合金属材料示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、第一金属层;2、第二金属层;3、第三金属层。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
本发明以下实施例所使用3003铝合金、4A60铝合金、430不锈铁三种材料如下:
4A60铝合金,包括总质量份数为100份的以下材料:硅(Si)0.9份~1.2份,铁(Fe)≤0.8份,铜(Cu)≤0.1份,锰(Mn)≤0.05份,锌(Zn)≤0.05份,其余为铝(Al)以及不可避免的杂质元素。
3003铝合金,包括总质量份数为100份的以下材料:铜(Cu)0.05份~0.2份,锰(Mn)为1.0份~1.5份,铁(Fe)≤0.7份,硅(Si)≤0.6份,锌(Zn)≤0.1份,其余为铝(Al)以及不可避免的杂质元素。所述不可避免的杂质元素总和不大于0.15份,且单个杂质元素不大于0.05份。
430不锈铁,包括总质量份数为100份的以下材料:铬(Cr)16份~18份,碳(C)≤0.12份,硅(Si)≤0.75份,锰(Mn)≤1份,磷(P)≤0.04份,硫(S)≤0.03份,其余为铁(Fe)以及不可避免的杂质元素。所述不可避免的杂质元素总和不大于0.15份,且单个杂质元素不大于0.05份。
实施例1
本实施例复合金属材料包括第一合金层1、第二合金层2和位于第一合金层1与第二合金层2之间的第三合金层3。
第一合金层为3003铝合金,3003铝合金包括质量份数为100份的以下材料:铜(Cu)0.13份,锰(Mn)为1.2份,铁(Fe)0.6份,硅(Si)0.5份,锌(Zn)0.08份,其余为铝及不可避免的杂质元素。
第二合金层为430不锈铁,430不锈铁包括质量份数为100份的以下材料:铬(Cr)16.8份,碳(C)0.10份,硅(Si)0.7份,锰(Mn)1份,磷(P)0.03份,硫(S)0.02份,其余为铁及不可避免的杂质元素。
第三合金层为4A60铝合金,4A60铝合金包括质量份数为100份的以下材料:硅(Si)为1份,铁(Fe)0.7份,铜(Cu)0.1份,锰(Mn)0.03份,锌(Zn)0.04份,其余为铝及不可避免的杂质元素。
复合金属材料的制备方法包括以下步骤:
先将3003铝合金和4A60铝合金热轧复合,4A60包覆比为8%;
再与430不锈铁轧制复合时,将经过酸碱洗的不锈铁板材表面用滚刷打磨后与3003铝合金/4A60铝合金复合板的4A60铝合金面轧制复合,轧制温度250℃,轧制速度4m/min,压下率25%;
然后进行成品退火,退火制度为300℃,保温1.5h。
3003铝/4A60铝/430不锈铁复合材料最终厚度为2mm,3003铝/4A60铝层厚1.4mm,430不锈铁层厚0.6mm,4A60铝合金厚度112μm。
本发明使用中间层4A60铝合金,提高了铝铁中间脆性相生成的热力学温度,4A60铝合金含有0.9%~1.2%(wt%)的硅(Si),在4A60铝/430不锈铁之间的高温深冲过程中,在界面复合微合金化的作用下,界面生成铝铁硅三元化合物,可以有效的抑制铁铝间的相互扩散,减缓界面铁铝脆性化合物的生成,避免界面生成粗大连续的金属间脆性化合物,能够有效避免铁铝两次的分离,保证界面结合强度。
实施例2
本实施例复合金属材料包括第一合金层、第二合金层和位于第一合金层与第二合金层之间的第三合金层,对应合金层的成分与实施例1中相同。
复合金属材料的制备方法包括以下步骤:
先将3003铝合金和4A60铝合金热轧复合,4A60包覆比为10%;
再与430不锈铁轧制复合时,将经过酸碱洗的不锈铁板材表面用滚刷打磨后与3003铝合金/4A60铝合金复合板的4A60铝合金面轧制复合,轧制温度200℃,轧制速度4m/min,压下率25%;
然后进行成品退火,退火制度为320℃,保温2h。
3003铝/4A60铝/430不锈铁复合材料最终厚度为2.6mm,3003铝/4A60铝层厚2mm,430不锈铁层厚0.6mm,4A60铝合金厚度200μm。
实施例3
本实施例复合金属材料包括第一合金层、第二合金层和位于第一合金层与第二合金层之间的第三合金层,对应合金层的成分与实施例1中相同。
复合金属材料的制备方法包括以下步骤:
先将3003铝合金和4A60铝合金热轧复合,4A60包覆比为5%;
再与430不锈铁轧制复合时,将经过酸碱洗的不锈铁板材表面用滚刷打磨后与3003铝合金/4A60铝合金复合板的4A60铝合金面轧制复合,轧制温度400℃,轧制速度4m/min,压下率25%;
然后进行成品退火,退火制度为350℃,保温2.5h。
3003铝/4A60铝/430不锈铁复合材料最终厚度为4.1mm,3003铝/4A60铝层厚3.5mm,430不锈铁层厚0.6mm,4A60铝合金厚度175μm。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例,不用于限制本发明,本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种复合金属材料,包括:第一合金层,所述第一合金层为3003铝合金,所述3003铝合金包括总质量份数为100份的以下材料:铜0.05份~0.2份,锰1.0份~1.5份,铁≤0.7份,硅≤0.6份,锌≤0.1份,其余为铝以及不可避免的杂质元素;第二合金层,所述第二合金层为430不锈铁,所述430不锈铁包括总质量份数为100份的以下材料:铬16份~18份,碳≤0.12份,硅≤0.75份,锰≤1份,磷≤0.04份,硫≤0.03份,其余为铁以及不可避免的杂质元素;其特征在于还包括:
第三合金层,所述第三合金层为4A60铝合金,4A60铝合金包括总质量份数为100份的以下材料:硅0.9份~1.2份,铁≤0.8份,铜≤0.1份,锰≤0.05份,锌≤0.05份,其余为铝以及不可避免的杂质元素;
所述第三合金层位于第一合金层与第二合金层之间。
2.根据权利要求1所述的复合金属材料,其特征在于,所述第一合金层与第三合金层厚度之和为1.4mm~3.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的复合金属材料,其特征在于,所述第三合金层厚度为80μm~150μm。
4.一种复合金属材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,将第一合金层的一面与第三合金层的一面热轧复合;
步骤2,将第三合金层的另一面与第二合金层的一面热轧复合,热轧复合的温度为200℃~400℃;
步骤3,对热轧复合的成品进行退火,获得复合金属材料;
所述第一合金层为3003铝合金,所述3003铝合金包括总质量份数为100份的以下材料:铜0.05份~0.2份,锰1.0份~1.5份,铁≤0.7份,硅≤0.6份,锌≤0.1份,其余为铝以及不可避免的杂质元素;
所述第二合金层为430不锈铁,所述430不锈铁包括总质量份数为100份的以下材料:铬16份~18份,碳≤0.12份,硅≤0.75份,锰≤1份,磷≤0.04份,硫≤0.03份,其余为铁以及不可避免的杂质元素;其特征在于还包括:
所述第三合金层为4A60铝合金,4A60铝合金包括总质量份数为100份的以下材料:硅0.9份~1.2份,铁≤0.8份,铜≤0.1份,锰≤0.05份,锌≤0.05份,其余为铝以及不可避免的杂质元素。
5.根据权利要求4所述的复合金属材料的制备方法,其特征在于,在步骤1中,所述第三合金层的包覆比为5%~10%。
6.根据权利要求4所述的复合金属材料的制备方法,其特征在于,在步骤2中,进行热轧复合前,第二合金层与第三合金层热轧复合的一面经过酸碱清洗,并利用滚刷打磨后;热轧复合的轧制速度2m/min~8m/min,压下率25%~35%。
7.根据权利要求4-6任一项所述的复合金属材料的制备方法,其特征在于,在步骤3中,退火过程温度为300℃~350℃,退火过程保温时间为1h~2.5h。
8.根据权利要求4-6任一项所述的复合金属材料的制备方法,其特征在于,所述第一合金层与第三合金层厚度之和为1.4mm~3.5mm。
9.一种金属材料制品,其特征在于,利用权利要求1-3任一项所述的复合金属材料制成。
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