CN109127763A - 一种铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法 - Google Patents

一种铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，首先取5052铝卷、1060铝卷及316L不锈钢卷为原料进行表面处理，然后依次经过打磨处理后将三层材料叠放好后置于热复合轧机中进行热复合轧制，将经过轧制变形的铝/铝/不锈钢三层热复合材料在钟罩炉中进行扩散退火处理，钟罩炉内填充为氨气分解气体，加热温度为400~450℃，保温4~8个小时，缓慢冷却至60℃以下出炉；最后经平整、拉弯矫直后定条。本发明制备方法简单，步骤易于操作，本发明中以5052铝板为基板，中间过渡层为1060铝带再与316L不锈钢复合，解决了5052铝直接与316L不锈钢直接复合的难度，得到的三层材料复合既具有铝材优良导热、散热性能，又具有不锈钢的高强度、耐磨、耐腐蚀性。

Description

一种铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法
技术领域
本发明涉及一种铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，属于金属材料生产技术领域。
背景技术
316L不锈钢，国标牌号022Cr17Ni，具有导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良、外观光泽度好等特点，广泛用于建筑装饰、手机配件、家庭用器具、家电部件领域。
5052铝，属5系铝镁合金系列，是应用最广的一种防锈铝，高强度合金，特别是具有抗疲劳强度，焊接性能良好，可抛光。
常见的金属复合板生产方式大致可分为：爆炸式复合法、热轧制复合法和冷轧制复合法等。爆炸复合利用炸药爆炸时产生的高压脉冲载荷来实现异种材料的冶金结合，常用来生产单面复合的板材，而今环境保护成为社会主题的前提下，爆炸式复合已被新的复合工艺取代掉。20世纪50年代开始冷轧复合法已开始用于工业生产的复合带卷，尺寸精确，效率高，但结合强度低且不稳定。在热轧复合板带材料的工艺过程中，将两种不同材料金属结合为整体，可单、双面复合，但在连续生产过程中，两种金属直接复合不易复合、复合牢度不强、材料性能难以控制等问题。采用中间过渡材料复合很容易解决复合牢度及材料性能控制问题，中间过渡层一般为总厚度的5～15 %，基层一般为85～60 %，复合层一般为10%~25%的情况下，生产出的铝不锈钢复合材料，结合牢度强，不易分层，剥离强度高达15N/mm以上。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，增加了以1060铝为过渡层的热复合材料的生产方法，得到的三层复合材料结合牢固。
本发明采用如下技术方案：一种铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，包括如下步骤：
（1）原材料表面处理：取5052铝卷、1060铝卷及316L不锈钢为原料，置于脱脂溶液中处理，所述脱脂溶液中脱脂剂的质量百分数为20～30%，脱脂溶液的温度为50℃～80℃，直至原料带材表面光亮、无油污；
（2）打磨处理：取5052铝板为基板，1060铝带为中间层，316L不锈钢为复合面层，对5052铝板表面进行毛化打磨，对1060铝带进行双面细刷，除去表面氧化膜，对316L不锈钢的表面进行打磨毛化处理；
（3）复合轧制：将1060铝带为中间层，5052铝板和316L不锈钢分别置于1060铝带的两侧，将三层材料叠放好后置于复合轧机中进行热复合轧制，其中5052铝板的加热温度为380~450℃，1060铝带的加热温度为250~300℃，316L不锈钢的加热温度为400~450℃，得到铝/铝/不锈钢三层热复合材料；
（4）扩散退火：将经过轧制变形的铝/铝/不锈钢三层热复合材料在钟罩炉中进行扩散退火处理，钟罩炉内填充为氨气分解气体，加热温度为400~450℃，保温4~8个小时，缓慢冷却至60℃以下出炉；
（5）平整：经扩散退火后的铝/铝/不锈钢三层热复合材料在平整机下进行平整，
（6）拉弯矫直：将平整后的铝/铝/不锈钢三层热复合材料进行拉弯矫直处理，速度为20～60米/分，延伸率控制为3%以内；
（7）对铝/铝/不锈钢三层热复合材料进行定尺分条。
进一步的，所述步骤（2）中5052铝板的厚度为2.0~2.5mm，所述1060铝带的厚度为0.2～0.5mm，所述316L不锈钢的厚度为0.2~0.4mm。
进一步的，所述步骤（2）中5052铝板打磨时采用的砂带为100-120目粒度，打磨深度为0.02～0.05mm。
进一步的，所述步骤（2）中316L不锈钢打磨时的打磨砂带采用160目粒度，打磨深度为0.02~0.05mm。
进一步的，所述钟罩炉中的气体强度为180-250MPa。
进一步的，所述平整机的压力为50～100吨，平整机的平整速度为10～30 m/min。
本发明制备方法简单，步骤易于操作，本发明中以5052铝板为基板，中间过渡层为1060铝带再与316L不锈钢复合，解决了5052铝直接与316L不锈钢直接复合的难度，中间过渡层1060铝与316L不锈钢金属的亲和性高于5052铝的亲和性，制备得到的三层材料复合既具有铝材优良导热、散热性能，又具有不锈钢的高强度、耐磨、耐腐蚀性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：
一种铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，包括如下步骤：
基板选用5052冷轧铝卷，其宽度为500 mm，厚度为2.0 mm；中间复合层选用1060铝卷，其宽度为500 mm，厚度为0.2 mm；底层复合采用316L不锈钢卷，其宽度为500 mm，厚度为0.35 mm；
（1）取5052铝卷、1060铝卷及316L不锈钢卷放在清洗脱脂机组上进行化学脱脂处理，溶液槽内放入1000公斤的水和200公斤的脱脂剂制成的脱脂剂溶液，溶液脱脂剂的重量百分浓度为20%，溶液温度为70℃，脱脂时间为50米/分；烘干温度为90℃；
（2）将5052铝卷、1060铝卷及316L不锈钢卷分别放在上、中、下不同开卷机，三层金属同时进行表面打磨处理，打磨机转速为1200转/分，将复合面打磨完全且打磨深度合适，不锈钢打磨深度为0.03mm，5052铝带打磨深度为0.04mm，1060铝卷的打磨深度为0.03mm；
（3）将经打磨处理好的三种金属送入热复合轧机上，316L不锈钢张力设定为450Kg，5052铝开卷张力设定为1800Kg，1060铝开卷张力设定为300Kg，复合后卷取张力设定为2500Kg，5052铝卷加热温度设定为400℃，1060铝加热温度设定为260℃，316L不锈钢温度设定为400℃，复合轧机速度为8米/分，复合后厚度控制1.0mm，轧制变形率为60.7%；
（6）将上述复合好的铝铝不锈钢复合卷进行三种金属间的扩散退火，使其结合牢度加强，达到不分层效果，采用钟罩炉退火，炉内保护气体为氨气分解的混合气体，即75%氢和25%氮，保护金属表面光亮不被氧化，且对表面氧化膜进行高氢还原，气流量控制为40m3/小时，加热方式采用天然气加热，扩散退火温度为400℃，保温时间为4小时，使5052铝与1060铝、1060铝与316L不锈钢之间分子扩散，结合面形成合金层，缓慢冷却至60℃出炉；抗拉强度达到200MPa，延伸率17%；5052铝面硬度HV75，316L不锈钢硬度HV290；
（7）将上述扩散退火后的铝/铝/不锈钢三层热复合材料进行平整机平整，消除材料屈服平台印痕，保证表面光洁度大于7级，平整量小于5%，平整力为70吨，速度为20米/分；
（8）将上述平整后的铝/铝/不锈钢三层热复合材料进行拉弯矫直处理，速度为30米/分，延伸率控制为1.5%；
（9）将上述拉弯矫直后的复合卷根据客户要求进行定尺分条，最小分条宽度为20mm，宽度公差为±0.10，分条速度为15米/分。
实施例二：
一种铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，包括如下步骤：
基板选用5052冷轧铝卷，其宽度为600㎜，厚度为2.0㎜；中间复合层选用1060纯铝卷，其宽度为600mm，厚度为0.2mm；底层复合采用316L不锈钢卷，其宽度为600mm，厚度为0.35mm；
（1）取冷轧5052铝卷、1060铝卷及不锈钢卷放在清洗脱脂机组上进行化学脱脂处理，溶液槽内放入1000公斤的水和230公斤的脱脂剂制成的脱脂剂溶液，溶液脱脂剂的重量百分浓度为：23%，溶液温度为80℃，脱脂时间为：50米/分；烘干温度为90℃；
（2）将上述经化学脱脂处理的铝卷和不锈钢卷分别放在上、中、下不同开卷机，三层金属同时进行表面打磨处理，打磨机转速为1200转/分，将复合面打磨完全且打磨深度合适，不锈钢打磨深度为0.03mm，5052铝带打磨深度为0.04mm，1060铝打磨深度为0.03mm；
（3）将上述经打磨处理好的三种金属送入热复合轧机上，不锈钢带张力设定为550Kg，5052铝开卷张力设定为2000Kg，1060铝开卷张力设定为400Kg，复合后卷取张力设定为3000Kg，5052铝卷加热温度设定为420℃，1060铝加热温度设定为250℃，316L不锈钢温度设定为420℃，复合轧机速度为8米/分，复合后厚度控制1.10mm，轧制变形率为56.8%；
（4）将上述复合好的铝铝不锈钢复合卷进行三种金属间的扩散退火，使其结合牢度加强，达到不分层效果。采用钟罩炉退火，炉内保护气体为氨气分解的混合气体，即75%氢气与25%氮气，保护金属表面光亮不被氧化，且对表面氧化膜进行高氢还原，气流量控制为40m3/小时，加热方式采用天然气加热，扩散退火温度为420℃，保温时间为6小时，使5052铝与1060铝、1060铝与316L不锈钢之间分子扩散，结合面形成合金层，缓慢冷却至60℃出炉；抗拉强度达到190MPa，延伸率19%；5052铝面硬度HV73，316L不锈钢硬度HV288；
（5）将上述扩散退火后的铝/铝/不锈钢三层热复合材料进行平整机平整，消除材料屈服平台印痕，保证表面光洁度大于7级，平整量小于5%，平整力为100吨，速度为20米/分；
（6）将上述平整后的铝/铝/不锈钢三层热复合材料进行拉弯矫直处理，速度为30米/分，延伸率控制为1.8%；
（7）将上述拉弯矫直后的复合卷根据客户要求进行定尺分条，最小分条宽度为20mm，宽度公差为±0.10，分条速度为15米/分。
实施例三：
一种铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，包括如下步骤：
基板选用5052冷轧铝卷，其宽度为450㎜，厚度为2.5㎜；中间复合层选用1060纯铝卷，其宽度为450mm，厚度为0.30mm；底层复合采用316L不锈钢卷，其宽度为450mm，厚度为0.40mm；
（1）取冷轧5052铝卷、1060铝卷及不锈钢卷放在清洗脱脂机组上进行化学脱脂处理，溶液槽内放入1000公斤的水和280公斤的脱脂剂制成的脱脂剂溶液，溶液脱脂剂的重量百分浓度为：28%，溶液温度为：80℃，脱脂时间为：60米/分；烘干温度为90℃；
（2）将上述经化学脱脂处理的铝卷和不锈钢卷分别放在上、中、下不同开卷机，三层金属同时进行表面打磨处理，打磨机转速为1200转/分，将复合面打磨完全且打磨深度合适，不锈钢打磨深度为0.04mm，5052铝带打磨深度为0.05mm，1060铝打磨深度为0.03mm；
（3）将上述经打磨处理好的三种金属送入热复合轧机上，316L不锈钢带张力设定为400Kg，5052铝板的开卷张力设定为1500Kg，1060铝卷开卷张力设定为280Kg，复合后卷取张力设定为2500Kg，5052铝卷加热温度设定为400℃，1060铝加热温度设定为250℃，316L不锈钢温度设定为450℃，复合轧机速度为8米/分，复合后厚度控制1.5mm，轧制变形率为53%；
（4）将上述复合好的铝/铝/不锈钢三层热复合材料进行三种金属间的扩散退火，使其结合牢度加强，达到不分层效果。采用钟罩炉退火，炉内保护气体为氨气分解的混合气体，即75%氢气和25%氮气，保护金属表面光亮不被氧化，且对表面氧化膜进行高氢还原，气流量控制为40m3/小时，加热方式采用天然气加热，扩散退火温度为450℃，保温时间为4小时，使5052铝板与1060铝带、1060铝带与316L不锈钢之间分子扩散，结合面形成合金层，缓慢冷却至60℃出炉；抗拉强度达到180MPa，延伸率21%；5052铝面硬度HV70，316L不锈钢硬度HV280；
（5）将上述扩散退火后的铝/铝/不锈钢三层热复合材料进行平整机平整，消除材料屈服平台印痕，保证表面光洁度大于7级，平整量3%，平整力为60吨，速度为20米/分；
（6）将上述平整后的铝/铝/不锈钢三层热复合材料进行拉弯矫直处理，速度为30米/分，延伸率控制为1.5%；
（7）将上述拉弯矫直后的复合卷根据客户要求进行定尺分条，最小分条宽度为30mm，宽度公差为±0.10，分条速度为15米/分。

Claims (7)

1.一种铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，其特征是：包括如下步骤：
（1）原材料表面处理：取5052铝卷、1060铝卷及316L不锈钢卷为原料，置于脱脂溶液中处理，所述脱脂溶液中脱脂剂的质量百分数为20～30%，脱脂溶液的温度为50～80℃，直至原料带材表面光亮、无油污；
（2）打磨处理：取5052铝板为基板，1060铝带为中间层，316L不锈钢为复合面层，对5052铝板表面进行毛化打磨，对1060铝带进行双面细刷，除去表面氧化膜，对316L不锈钢的表面进行打磨毛化处理；
（3）复合轧制：将1060铝带为中间层，5052铝板和316L不锈钢分别置于1060铝带的两侧，将三层材料叠放好后置于热复合轧机中进行热复合轧制，其中5052铝板的加热温度为380~450℃，开卷张力设定为1500-2000Kg，1060铝带的加热温度为250~300℃，开卷张力设定为280-400Kg，316L不锈钢的加热温度为400~450℃，开卷张力为400-550Kg，复合后的卷取张力为2500-3000 Kg，得到铝/铝/不锈钢三层热复合材料；
（4）扩散退火：将经过轧制变形的铝/铝/不锈钢三层热复合材料在钟罩炉中进行扩散退火处理，钟罩炉内填充为氨气分解气体，加热温度为400~450℃，保温4~8个小时，缓慢冷却至60℃以下出炉；
（5）平整：经扩散退火后的铝/铝/不锈钢三层热复合材料在平整机下进行平整，
（6）拉弯矫直：将平整后的铝/铝/不锈钢三层热复合材料进行拉弯矫直处理，速度为20～60米/分，延伸率控制为3%以内；
（7）对铝/铝/不锈钢三层热复合材料进行定尺分条。
2.如权利要求1所述的铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，其特征是：所述步骤（2）中5052铝板的厚度为2.0~2.5mm，所述1060铝带的厚度为0.2～0.5mm，所述316L不锈钢的厚度为0.2~0.4mm。
3.如权利要求1所述的铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，其特征是：所述步骤（2）中5052铝板打磨时采用的砂带为100-120目粒度，打磨深度为0.02～0.05mm。
4.如权利要求1所述的铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，其特征是：所述步骤（2）中316L不锈钢打磨时的打磨砂带采用160目粒度，打磨深度为0.02~0.05mm。
5.如权利要求1所述的铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，其特征是：所述钟罩炉中的气体强度为180-250MPa。
6.如权利要求1所述的铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，其特征是：所述平整机的压力为60～100吨，平整机的平整速度为10～30 m/min。
7.如权利要求1所述的铝/铝/不锈钢三层热复合材料的生产方法，其特征是：所述热复合轧机的速度为8米/分，轧制变形率为53-60.7%。
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