CN109016726A - 一种包含不锈钢的复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包含不锈钢的复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一，将不锈钢与铝合金进行复合；所述复合方法为将不锈钢与铝合金压在一起，然后对两者结合的边缘进行火焰钎焊，焊接完毕后进行热轧，加热温度为680‑880℃；步骤二，在铝合金表面进行腐蚀蚀刻处理，使处理后的铝合金表面粗糙度Ra为5‑10μm，所述铝合金材料的厚度不低于3mm；步骤三，利用PVD或者热喷涂在在铝合金粗糙表面加工出厚度为20‑50μm的纯铝层。利用本发明中方法将不锈钢与铝合金进行复合，使复合材料具有相对于不锈钢的低密度，还具有比铝合金更高的强度，同时，复合材料铝合金表面更加致密耐蚀、具有光亮的金属观感效果。

Description

一种包含不锈钢的复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于不锈钢复合材料领域，具体涉及一种包含不锈钢的复合材料的制备方法。
背景技术
随着各领域科学技术的发展，各领域应用中对金属材料性能的要求越来越高。不锈钢材料作为应用最广泛的金属材料之一，由于具有高强度、高硬度、高耐腐蚀性的特性得到了广泛的认可，同时对不锈钢材料提出了更多新的要求，例如更低的密度和更多样化的表面处理工艺，但是受限于不锈钢材料本身的性能，无法在短期内获得满足各种需要的不锈钢产品。相比之下，利用不锈钢材料与其他材料相配合制成复合材料，便能够获得具有更多功能的新材料。现有技术中，不锈钢-塑胶材料、不锈钢-碳钢材料等的制备及应用已经有了长足的发展，并且在许多领域的产品中得到了应用。不锈钢-塑胶材料是不锈钢复合材料中的一大类，应用于需要降低不锈钢材料质量的场合，不锈钢-碳钢材料则主要应用于增强碳钢材料机械强度的应用场合。既能够降低不锈钢复合材料的密度，同时还能够维持复合材料本身的机械强度的新型复合材料，目前开发及应用的都比较少。
发明内容
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种利用不锈钢与铝合金进行复合制成复合材料的方法，利用该方法将不锈钢与铝合金进行复合，使复合材料具有相对于不锈钢的低密度，还具有比铝合金更高的强度，同时，复合材料铝合金表面更加致密耐蚀、具有光亮的金属观感效果。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：
本发明中提供的包含不锈钢的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将不锈钢与铝合金进行复合，所述不锈钢材料的厚度为0.1-0.5mm；
所述复合方法为将不锈钢与铝合金压在一起，然后对两者结合的边缘进行火焰钎焊，所使用的含量为银铜焊丝配合银钎料，焊接完毕后在真空度低于100Pa的环境下对不锈钢-铝合金复合材料加热后进行热轧，加热温度为680-880℃；
步骤二，在铝合金表面进行腐蚀蚀刻处理，使处理后的铝合金表面粗糙度Ra为5-10μm，所述铝合金材料的厚度不低于3mm；
步骤三，利用PVD或者热喷涂在在铝合金粗糙表面加工出厚度为20-50μm的纯铝层。
进一步地，步骤一中，所述不锈钢为奥氏体不锈钢。
进一步地，步骤一中，铝合金为变形铝合金。
进一步地，所述变形铝合金为3系、6系、7系铝合金。
进一步地，步骤二中，对铝合金进行腐蚀蚀刻处理的方法为：将铝合金浸入腐蚀液中，所述腐蚀液为含有5-8wt%氢氧化钠、5wt%硫化钠、3wt%氢氟酸、1-2.5wt%单质硫、2wt%三乙醇胺、5wt%甘油的去离子水溶液，腐蚀温度为45-60℃，腐蚀时长为15-40s，腐蚀完毕后再置于饱和苹果酸、柠檬酸或者酒石酸溶液中漂洗5-10s，取出后利用喷淋水将铝合金腐蚀面冲洗干净、烘干。
单纯的铝合金表面耐蚀能力不足，需要进行进一步地处理。本发明中，采用的是在铝合金表面进行PVD或者热喷涂一层纯铝来提升铝合金的防腐蚀能力，进一步地，纯铝层加工出来以后还具有非常亮丽的金属效果的外观，非常适合作为消费类电子产品的外观面。步骤二中的腐蚀过程目的是在铝合金表面形成均匀孔隙，从而使PVD或者热喷涂的铝层深入孔隙，形成强力保护。在该步骤中，不宜采用可能形成二次腐蚀的腐蚀蚀刻液进行处理，本发明中利用混合型腐蚀蚀刻液处理，不仅能够获得均匀的铝合金腐蚀表面，而且能够促进纯铝层与铝合金之间的结合。现有技术中的铝合金腐蚀液中以氢氧化钠为主，在实践中，容易产生过量的氢气，对铝合金表面蚀刻产生不良的影响，在本发明张工添加了硫化钠、单质硫和其他与之适配的活性组分，使多余的氢氧根离子形成氢氧化铝胶体存在于腐蚀液中，抑制了氢气的产生，能够有效降低腐蚀过程中的气体量，从而促进了腐蚀的进程，也使得腐蚀过程更加稳定均匀。
进一步地，所述腐蚀液中还包含有2-3wt%的除氢剂，所述除氢剂为胡椒醛、肉桂醛、苯醌、糠醛中的一种或者多种的混合物。除氢剂能够进一步降低腐蚀过程中的气体量，从而促进了腐蚀的进程，也使得腐蚀过程更加稳定均匀。
进一步地，漂洗过程中配合超声处理。
进一步地，步骤三完成后，将铝合金加工面置于沸水中处理45-60s。
本发明具有以下优点：
本发明提供了一种利用不锈钢与铝合金进行复合制成复合材料的方法，利用该方法将不锈钢与铝合金进行复合，使复合材料具有相对于不锈钢的低密度，还具有比铝合金更高的强度，同时，复合材料铝合金表面更加致密耐蚀、具有光亮的金属观感效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
本实施例中，将12CrMn6Ni5N制成长宽均为5cm、厚度为0.4mm的不锈钢片，将3003铝合金制成长宽均为5cm、厚度为1cm的铝合金片，使两者复合，具体步骤如下：
步骤一，将上述不锈钢片与铝合金片利用热压机压在一起，压力为15MPa，然后对两者结合的边缘进行火焰钎焊，所使用的含量为银铜焊丝配合银钎料，焊接完毕后在真空度低于100Pa的环境下对不锈钢-铝合金复合材料加热至700℃后立即进行热轧。
步骤二，在铝合金片表面进行腐蚀蚀刻处理，使处理后的铝合金表面粗糙度Ra为10μm。
对铝合金进行腐蚀蚀刻处理的方法为：将铝合金浸入腐蚀液中，所述腐蚀液为含有6wt%氢氧化钠、5wt%硫化钠、3wt%氢氟酸、2wt%单质硫、2wt%三乙醇胺、5wt%甘油的去离子水溶液，2wt%的胡椒醛，腐蚀温度为50℃，腐蚀时长为25s，腐蚀完毕后再置于饱和苹果酸水溶液中漂洗5-10s，漂洗过程中配合超声处理，漂洗完成后取出后利用喷淋水将铝合金腐蚀面冲洗干净、烘干。
步骤三，利用热喷涂在在铝合金粗糙表面加工出厚度为50μm的纯铝层，完成后将铝合金加工面置于沸水中处理50s进行封孔处理，处理完毕后取出自然冷却，形成致密纯铝层。
实施例2
本实施例中，将12CrMn6Ni5N制成长宽均为5cm、厚度为0.4mm的不锈钢片，将6061铝合金制成长宽均为5cm、厚度为1cm的铝合金片，使两者复合，具体步骤如下：
步骤一，将上述不锈钢片与铝合金片利用热压机压在一起，压力为10MPa，然后对两者结合的边缘进行火焰钎焊，所使用的含量为银铜焊丝配合银钎料，焊接完毕后在真空度低于100Pa的环境下对不锈钢-铝合金复合材料加热至680℃后立即进行热轧。
步骤二，在铝合金片表面进行腐蚀蚀刻处理，使处理后的铝合金表面粗糙度Ra为8μm。
对铝合金进行腐蚀蚀刻处理的方法为：将铝合金浸入腐蚀液中，所述腐蚀液为含有6wt%氢氧化钠、5wt%硫化钠、3wt%氢氟酸、2wt%单质硫、2wt%三乙醇胺、5wt%甘油的去离子水溶液，2wt%的苯醌，腐蚀温度为50℃，腐蚀时长为25s，腐蚀完毕后再置于饱和柠檬酸水溶液中漂洗5-10s，漂洗过程中配合超声处理，漂洗完成后取出后利用喷淋水将铝合金腐蚀面冲洗干净、烘干。
步骤三，利用热喷涂在在铝合金粗糙表面加工出厚度为20μm的纯铝层，完成后将铝合金加工面置于沸水中处理60s进行封孔处理，处理完毕后取出自然冷却，形成致密纯铝层。
实施例3
本实施例中，将12CrMn6Ni5N制成长宽均为5cm、厚度为0.4mm的不锈钢片，将7075铝合金制成长宽均为5cm、厚度为1cm的铝合金片，使两者复合，具体步骤如下：
步骤一，将上述不锈钢片与铝合金片利用热压机压在一起，压力为12MPa，然后对两者结合的边缘进行火焰钎焊，所使用的含量为银铜焊丝配合银钎料，焊接完毕后在真空度低于100Pa的环境下对不锈钢-铝合金复合材料加热至700℃后立即进行热轧。
步骤二，在铝合金片表面进行腐蚀蚀刻处理，使处理后的铝合金表面粗糙度Ra为10μm。
对铝合金进行腐蚀蚀刻处理的方法为：将铝合金浸入腐蚀液中，所述腐蚀液为含有8wt%氢氧化钠、5wt%硫化钠、3wt%氢氟酸、2.5wt%单质硫、2wt%三乙醇胺、5wt%甘油的去离子水溶液，2wt%的胡椒醛，腐蚀温度为45℃，腐蚀时长为30s，腐蚀完毕后再置于饱和酒石酸水溶液中漂洗5-10s，漂洗过程中配合超声处理，漂洗完成后取出后利用喷淋水将铝合金腐蚀面冲洗干净、烘干。
步骤三，利用热喷涂工艺在在铝合金粗糙表面加工出厚度为40μm的纯铝层，完成后将铝合金加工面置于沸水中处理60s进行封孔处理，处理完毕后取出自然冷却，形成致密纯铝层。
本发明实施例中制备出的包含不锈钢的复合材料具有相对于不锈钢的低密度，还具有比铝合金更高的强度，同时，复合材料铝合金表面更加致密耐蚀、具有光亮的金属观感效果，可直接作为外观结构件材料进行使用。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种包含不锈钢的复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，将不锈钢与铝合金进行复合，所述不锈钢材料的厚度为0.1-0.5mm；
所述复合方法为将不锈钢与铝合金压在一起，然后对两者结合的边缘进行火焰钎焊，所使用的含量为银铜焊丝配合银钎料，焊接完毕后在真空度低于100Pa的环境下对不锈钢-铝合金复合材料加热后进行热轧，加热温度为680-880℃；
步骤二，在铝合金表面进行腐蚀蚀刻处理，使处理后的铝合金表面粗糙度Ra为5-10μm，所述铝合金材料的厚度不低于3mm；
步骤三，利用PVD或者热喷涂在在铝合金粗糙表面加工出厚度为20-50μm的纯铝层。
2.如权利要求1所述包含不锈钢的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述不锈钢为奥氏体不锈钢。
3.如权利要求1所述包含不锈钢的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，铝合金为变形铝合金。
4.如权利要求4所述包含不锈钢的复合材料的制备方法，其特征在于：所述变形铝合金为3系、6系、7系铝合金。
5.如权利要求1所述包含不锈钢的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤二中，对铝合金进行腐蚀蚀刻处理的方法为：将铝合金浸入腐蚀液中，所述腐蚀液为含有5-8wt%氢氧化钠、5wt%硫化钠、3wt%氢氟酸、1-2.5wt%单质硫、2wt%三乙醇胺、5wt%甘油的去离子水溶液，腐蚀温度为45-60℃，腐蚀时长为15-40s，腐蚀完毕后再置于饱和苹果酸、柠檬酸或者酒石酸溶液中漂洗5-10s，取出后利用喷淋水将铝合金腐蚀面冲洗干净、烘干。
6.如权利要求5所述包含不锈钢的复合材料的制备方法，其特征在于：所述腐蚀液中还包含有2-3wt%的除氢剂，所述除氢剂为胡椒醛、肉桂醛、苯醌、糠醛中的一种或者多种的混合物。
7.如权利要求5所述包含不锈钢的复合材料的制备方法，其特征在于：漂洗过程中配合超声处理。
8.如权利要求1所述包含不锈钢的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤三完成后，将铝合金加工面置于沸水中处理45-60s。
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