CN114932170B - 一种贵廉双金属层状复合材料的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种贵廉双金属层状复合材料的生产工艺，属于双金属合金技术领域。本发明通过设置原材料规格，清洗原材料，在原材料上料过程中设置定位件，最后利用复合工艺得到贵廉双金属层状复合材料。本发明相对于现有的双金属复合工艺，减少了轧制、退火等工序，缩短了生产周期，通过设置定位块，提高了产品的精度，并且本发明不需要保护气体，加压等复杂机械装置，具有工艺简单，经简单改造后可用于全自动化生产的优点。
Description
技术领域
本发明涉及双金属合金复合材料技术领域，具体涉及一种贵廉双金属层状复合材料的生产工艺。
背景技术
双金属在温度变化时发生弯曲，并产生推力，基于双金属的此种功能，双金属被广泛地应用于电工、电子、电池行业，部分双金属还会用作结构件。但是传统的双金属生产工艺往往需要大型的设备生产，而大型设备不但生产成本高，往往还会带来较高的能耗和大量废料，生产过程参数波动大，产出的双金属产品精度低，需要后续多道工序才能达到成品的要求。因此，如何提供一种生产成本低、产品精度高、生产能耗低、可用于自动化生产的贵廉双金属层状复合材料成为目前研究的一个难点和热点。
申请号为201410157022.9的专利公布了一种可节省镍的层状热双金属材料及其生产方法，该专利制备的层状热双金属材料包括膨胀系数大的高膨胀层和膨胀系数小的低膨胀层，以及夹于高膨胀层和低膨胀层之间的中间层，中间层不用金属镍，而是采用铜合金层与钢合金层的相互层状复合的合金组合层，取得了节约镍使用量，自动化程度高等效果，但是该生产过程中仍需要对中间料进行轧制、退火、整形等工序处理，导致该方法的生产工艺复杂，且生产周期较长。
申请号为201910688748.8的专利公布了一种铜-锡连续焊接复合材料的制备工艺，虽然该专利提供的制备工艺也能将两种物理性能差异较大的材料制成合金，但是，一方面，该工艺仅适用于银锡带材和铜铁合金带的复合，另一方面，该专利中工艺参数的设置和本申请差异也较大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对传统双金属复合材料生产工艺的缺陷，提供一种贵廉双金属层状复合材料的生产工艺，本发明提供的生产工艺具有工序少、成材率高、产品精度高、生产能耗低、生产过程稳定、接近自动化生产的优点，能够将两种物理性能差异大的材料制成双金属复合材料。
本发明的第一个目的是提供一种贵廉双金属层状复合材料的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：设计原材料规格；
步骤二、清洗原材料，去除原材料的氧化层，保持表面清洁；
步骤三、原材料上料，将原材料穿过定位件，置于两个电极之间，两个电极之间连接冷却机构，其中冷却机构的作用是将工作状态的电极保持在设定的温度范围内；
步骤四、复合：设定好复合压力、复合速度、复合电流、复合时间和冷却时间，开始复合产出双金属材料，并用室温水能冲洗复合部位，得到贵廉双金属层状复合材料；
步骤五、平整：将步骤四复合后的材料收紧成卷材。
优选地，步骤四中可根据材料规格设置一定张力用以调整板形。
优选地，将步骤四得到的贵廉双金属层状复合材料进行清洗(可视材料本身情况选择是否清洗)，去除污渍，然后将清洗完成的双金属复合材料通过平整机构收卷至指定尺寸的卷材。
优选地，步骤一中所述原材料为镍基材料、铜基材料、纯银、银氧化锡合金和银氧化铬合金中的两种性能差异大的材料。
优选地，所述镍基材料包括银镍合金、铜镍合金、铁镍合金。
优选地，所述铜基材料包括黄铜、紫铜、铍铜、锡青铜和铜铁合金中的任意一种。
优选地，所述镍基材料的厚度为0.1mm～3.0mm，宽度为1.0mm～15mm。
优选地，所述铜基合金的厚度为0.1mm～3.0mm，宽度为1.0mm～30mm。
优选地，步骤三中，在工作状态下，所述电极的温度保持在15℃～25℃。
优选地，步骤四中所述复合压力为5千克力～30千克力，复合速度为300mm/min～1500mm/min，复合电流为7KA～30KA，复合时间为10ms～50ms，冷却时间为10ms～50ms。
对合金同时施加合适的压力、电流和复合速度才能使组元合金接触面牢固的结合在一起，而合适的复合和冷却时间间隔能保证复合表面质量。
特别地，步骤四的数值均为参考范围，实际生产中可以根据客户对复合强度和表面质量的要求进行调整。
本发明的第二个目的是提供一种利用上述生产工艺制备的贵廉双金属层状复合材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明相对于现有的双金属复合工艺，减少了轧制、退火等工序，缩短了生产周期；
2、本发明提供的双金属复合材料的生产工艺中，两种材料可以分开制备，相对于现有的层状复合工艺，本申请具有工序少、产生的废料较少、生成成本明显降低的效果；
3、本发明的生产工艺中设置有定位块，产出的材料精度较高，容易实现精细化生产；
4、本发明相对于现有的双金属复合材料生产工艺，具有不需要保护气体、加压等复杂机械装置，工艺简单，经简单改造后可用于全自动化生产的优点。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述原料和助剂，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1
一种紫铜-银镍合金的双金属复合材料的生产工艺，具体步骤如下：
步骤一：制造原材料，设计两种材料的组合为紫铜(C10200)和银镍合金(AgNi10)，将紫铜(C10200)制作成厚度为1.0mm，宽度为23mm规格的半成品作为原材料，将银镍合金(AgNi10)制作成厚度为0.5mm，宽度为6mm规格的半成品作为原材料；
步骤二、清洗原材料，去除原材料的氧化层，保持表面清洁；
步骤三、原材料上料，将原材料穿过定位件，置于两个电极之间，两个电极之间连接冷却机构，其中冷却机构的作用是将工作状态的电极保持在20℃；
步骤四、复合：设定好复合压力15-20千克力，复合速度500-800mm/min，复合电流为10～15KA，复合时间和冷却时间均设置在10-20ms之间，开始复合并产出双金属材料，用室温水能冲洗复合部位；
步骤五、清洗：清洗双金属材料，去除污渍(可视材料本身情况选择是否清洗)；
步骤六、平整：将清洗完成的双金属材料通过平整机构收卷至内圈圈径400mm。
实施例2
一种锡青铜-银镍合金的双金属复合材料的生产工艺，具体步骤如下：
步骤一、制造原材料：设计两种材料的组合为锡青铜(QSN6.5-0.1)和银镍合金(AgNi15)，将锡青铜(QSN6.5-0.1)制作成厚度为0.6mm，宽度为20.5mm规格的半成品作为原材料，将银镍合金(AgNi15)制作成厚度为0.2mm，宽度为4.5mm规格的半成品作为原材料；
步骤二、清洗原材料：将两种原材料去除氧化层，保持表面清洁；
步骤三、原材料上料：将原材料穿过定位件，置于两个电极之间，两个电极连接着冷却机构，冷却机构的作用是将工作状态的电极保持20℃；
步骤四、复合：设定好复合压力20-30千克力、复合速度400-800mm/min，复合电流为7-12KA，复合时间和冷却时间设置在10-18ms，开始复合产出双金属材料，并用室温水能冲洗复合部位；
步骤五、清洗：清洗双金属材料，去除污渍(可视材料本身情况选择是否清洗)；
步骤六、平整：将清洗完成的双金属材料通过平整机构收卷至内圈圈径400mm。
实施例3
一种黄铜-纯银的双金属复合材料的生产工艺，具体步骤如下：
步骤一、制造原材料：设计两种材料的组合为黄铜(H65)和银线(生产厂家：佛山通宝精密合金股份有限公司，型号：FPA200)，将黄铜(H65)制作成厚度为0.8mm，宽度为16mm规格的半成品作为原材料，将银线制作成厚度为0.1mm，宽度为16mm规格的半成品作为原材料；
步骤二、清洗原材料：将两种原材料去除氧化层，保持表面清洁；
步骤三、原材料上料：将原材料穿过定位件，置于两个电极之间，两个电极连接着冷却机构，冷却机构的作用是将工作状态的电极保持20℃；
步骤四、复合：设定好复合压力11-13千克力、复合速度800-1000mm/min，复合电流为15KA，复合时间13ms和冷却时间15ms，开始复合产出双金属材料，并用室温水能冲洗复合部位；
步骤五、清洗：清洗双金属材料，去除污渍(可视材料本身情况选择是否清洗)；
步骤六、平整：将清洗完成的双金属材料通过平整机构收卷至内圈圈径400mm。
实施例4
一种铍铜-纯银的双金属复合材料的生产工艺，具体步骤如下：
步骤一、制造原材料：设计两种材料的组合为铍铜(QBe2)和银氧化锡(AgSnO2)，将铍铜(QBe2)制作成厚度为2mm，宽度为8.5mm规格的半成品作为原材料，将银氧化锡(AgSnO2)制作成厚度为0.5mm，宽度为2.5mm规格的半成品作为原材料；
步骤二、清洗原材料：将两种原材料去除氧化层，保持表面清洁；
步骤三、原材料上料：将原材料穿过定位件，置于两个电极之间，两个电极连接着冷却机构，冷却机构的作用是将工作状态的电极保持20℃；
步骤四、复合：设定好复合压力25-30千克力、复合速度1000-1500mm/min，复合电流为25-30KA，复合时间和冷却时间设置在20-30ms，开始复合产出双金属材料，并用室温水能冲洗复合部位；
步骤五、清洗：清洗双金属材料，去除污渍(可视材料本身情况选择是否清洗)；
步骤六、平整：将清洗完成的双金属材料通过平整机构收卷至内圈圈径400mm。
实施例5
一种铁合金-镍合金的双金属复合材料的生产工艺，具体步骤如下：
步骤一、制造原材料：设计两种材料的组合为304铁合金(SUS304)和镍合金(Ni36)，将304铁合金(SUS304)制作成厚度为1.5mm，宽度为8.5mm规格的半成品作为原材料，将镍合金(Ni36)制作成厚度为1mm，宽度为2.5mm规格的半成品作为原材料；
步骤二、清洗原材料：将两种原材料去除氧化层，保持表面清洁；
步骤三、原材料上料：将原材料穿过定位件，置于两个电极之间，两个电极连接着冷却机构，冷却机构的作用是将工作状态的电极保持25℃；
步骤四、复合：设定好复合压力25-30千克力、复合速度1200-1500mm/min，复合电流为25-30KA，复合时间设置在30-50ms，和冷却时间设置在20-50ms，开始复合产出双金属材料，并用室温水能冲洗复合部位；
步骤五、清洗：清洗双金属材料，去除污渍可视材料本身情况选择是否清洗)；
步骤六、平整：将清洗完成的双金属材料通过平整机构收卷至内圈圈径400mm。
实施例6
一种铜合金-镍合金的双金属复合材料的生产工艺，具体步骤如下：
步骤一、制造原材料：设计两种材料的组合为铜合金(C10200)和镍合金(Ni42)，将铜合金(C10200)制作成厚度为0.36mm，宽度为8.5mm规格的半成品作为原材料，将镍合金(Ni42)制作成厚度为0.2mm，宽度为2.5mm规格的半成品作为原材料；
步骤二、清洗原材料：将两种原材料去除氧化层，保持表面清洁；
步骤三、原材料上料：将原材料穿过定位件，置于两个电极之间，两个电极连接着冷却机构，冷却机构的作用是将工作状态的电极保持25℃；
步骤四、复合：设定好复合压力9-11千克力、复合速度600-1000mm/min，复合电流为12-14KA，复合时间和冷却时间设置在16-18ms，开始复合产出双金属材料，并用室温水能冲洗复合部位；
步骤五、清洗：清洗双金属材料，去除污渍(可视材料本身情况选择是否清洗)；
步骤六、平整：将清洗完成的双金属材料通过平整机构收卷至内圈圈径400mm。
最后应当说明的是，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种贵廉双金属层状复合材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、设计原材料规格；
步骤二、清洗原材料；
步骤三、原材料上料，将步骤二所述原材料穿过定位件，置于两个电极之间，两个电极之间连接冷却机构；
步骤四、复合：设定好复合压力、复合速度、复合电流、复合时间和冷却时间，得到贵廉双金属层状复合材料；
步骤五、平整：将步骤四复合后的材料收紧成卷材；
步骤一所述原材料为镍基材料、铜基材料、纯银、银氧化锡合金和银氧化铬合金中的两种物理性能差异大的材料；
步骤四中所述复合压力为5千克力～30千克力，复合速度为300mm/min～1500mm/min，复合电流为7KA~30KA，复合时间为10ms～50ms，冷却时间为10ms～50ms。
2.根据权利要求1所述的贵廉双金属层状复合材料的生产工艺，其特征在于，所述镍基材料包括银镍合金、铜镍合金、铁镍合金中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的贵廉双金属层状复合材料的生产工艺，其特征在于，所述铜基材料包括黄铜、紫铜、铍铜、锡青铜和铜铁合金中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的贵廉双金属层状复合材料的生产工艺，其特征在于，所述镍基材料的厚度为0.1mm～3.0mm，宽度为1.0mm～15mm。
5.根据权利要求1所述的贵廉双金属层状复合材料的生产工艺，其特征在于，所述铜基材料的厚度为0.1mm～3.0mm，宽度为1.0mm～30mm。
6.根据权利要求1所述的贵廉双金属层状复合材料的生产工艺，其特征在于，步骤三中，在工作状态下，所述电极的温度保持在15℃~25℃。
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