CN1163163A

CN1163163A - 复合钢板及其制造方法

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Publication number: CN1163163A
Application number: CN 97104620
Authority: CN
Inventors: 袁奕琅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1997-10-29
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: CN1053602C

Abstract

本发明公开一种复合钢板结构及其制造方法。它专为增强复合钢板强度和表面处理而设计的。这种复合钢板，其由带凸缘部的母材和覆盖材组成，凸缘部要穿透到覆盖材表面，通过它把母材和覆盖材连接起来。该复合钢板具有强度高、表面易处理、隔热隔音性能优良、生产成本低等优点。

Description

复合钢板及其制造方法

本发明涉及钢板结构及其制造方法，尤其涉及复合钢板技术领域。

把不同种类的金属接合一体化而做成的复合钢板，作为一种兼备了所结合金属特性的优良复合材料，广泛运用于汽车零部件、家电产品、日常用品等领域。这种复合钢板的制造方法，通常是用热轧的方法使不同种类金属接合一体化。但是热轧法有其缺点：接合表面容易氧化，一旦产生氧化，材料间的接合强度就很差，因此，为了防止结合面的氧化现象，而事先要在接合面周围进行封闭焊接，但是要在异类金属的端面进行封闭焊十分困难，技术要求很高。此外，为了解决这个难题，正在开发一种在真空中进行真空轧制的技术。可是，这种真空轧制法也有其弊端：首先为了制造真空环境得需要另外购买设备，这是不用说的事，另外，要达到高真空度得花很长时间，所以相应地生产成本也就提高得多了。

基于上述本发明的目的在于提供一种母材与覆盖材结合强度高、性能优越、同时生产技术简单、生产成本便宜的复合钢板及其制造方法。

本发明的技术方案是这样的。这种复合钢板，其由带凸缘部的母材和覆盖材组成，凸缘部要穿透到覆盖材表面，通过它把母材和覆盖材连接起来。

上述的母材表面有渗氮处理的氮化层；上述的母材与覆盖材之间置有有机质或无机质的片材。

生产上述复合钢板的制造方法为将覆盖材重叠在有凸缘部的母材之上然后轧制而成。这样使凸缘部穿透覆盖材表面从而使母材和覆盖材连接起来。

上述的制造方法也可为将有凸缘部的母材进行氮化处理，然后把覆盖材放在氮化处理过的母材之上轧制，由此可以使母材和覆盖材接合起来构成复合钢板。上述的制造方法中也可在母材与覆盖材之间置入有机质或无机质的片材，也可以同时使用粘接剂。

附图说明：

图1.本发明的复合钢板一个示例剖面图；

图2.本发明的另一种示例剖面图；

图3.本发明的第三种示例剖面图；

图4.本发明的第四种示例剖面图；

图5.本发明的第五种示例剖面图；

图6.本发明的母材示例剖面图；

图7.本发明的复合钢板俯视图；

图8.本发明的复合钢板另一种俯视图；

图9.本发明的复合钢板又一种俯视图；

图10.本发明的母材氮化处理装置结构原理图；

图11.本发明的复合钢板轧制示意图。

下面结合附图说明对本发明的实施例作进一步说明。

如图1-11所示，本发明的复合钢板(1)由母材(2)和由母材连接一体化的覆盖材(3)组成，对于母材(2)必需是带有凸缘部的，并可经过氮化处理的，凸缘部(21)穿透覆盖材(3)表面由此使母材(2)和覆盖材(3)接合一体化。作为母材(2)和覆盖材(3)的材质，一般在制作复合钢板时使用的大家熟知的金属材料均可使用，但对于母材来说，若使用含有容易制作Cr、Mo、Al、Ti、V等氮化物等元素的钢会更好些。具体可以为不锈钢、氮化用钢Al-Cr、Mo钢等好材料。与本发明相关的复合钢板(1)也可以不对母材(2)进行氮化处理，在这种情况之下，作为覆盖材使用Pb、Zn等软金属。此外，即便是在不对母材(2)进行氮化处理的构成里，母材(2)及覆盖材(3)的材质完全不受限制，若母材(2)的硬度比覆盖材(3)大的话，通用的金属材料均可使用。

另外，与本发明相关的复合钢板，如图2所示，可以采用在母材(2)与覆盖材(3)之间放入有机质或无机质的片材如布、纸或者薄膜等片材(5)的方法。作为放在母材(2)和覆盖材(3)之间的有机质或无机质的布、纸或者薄膜片材(5)可以诸如：玻璃纤维布、石墨纤维布、石墨纸、化纤布、合成树脂薄膜、陶瓷纸等。由于在母材与覆盖材之间放入了有机质或无机质的纸、布、薄膜，于是便能生产出一种适合诸如在汽车零件如引擎盖密封片、空调机等生活用品领域中对阻热、绝热要求甚高的产品、零部件的复合钢板。除此以外，利用本发明生产出的钢板，在其它领域也可以使用，如可以设置很多孔(22)乃至作为消音、隔音材料使用。另外，通过调节母材与覆盖材的厚度，便可以得到母材层厚覆盖层薄的复合钢板，或者相反，也可以得到母材层薄、覆盖层厚的复合钢板等，不仅如此，还可以自由地调节母材层与覆盖层的厚度比，生产出复合钢板。

利用本发明生产的复合钢板，在模具冲压成型的时候，即便是象容易发生断裂的铝材，不退火的材料，由于是和其它材料重叠成复合板的缘故，在模具成型的时候就成为十分优质的材料了。而原来那种使用两种以上材料的成品，需要两次以上的冲压工序，而对于利用本发明来制造复合钢板来讲，只需一次冲压工序便可以了，可以讲在生产效率，生产成本方面有极大的优越性。而且，以往异类金属的焊接十分困难，而现在，由于在母材上放上极富焊接性的覆盖材，所以焊接起来就十分容易了。有些时候，尽管不得不使用喷漆很困难的材料，由于喷漆的覆盖材是覆盖在母体上一体化的缘故，能够制造出优质的复合钢板。比方说，单体铜板就不可能进行激光加工，可是当它与铁板重叠成为复合板的时候，激光加工便成为可能。另外，镀金处理也一样，比如说，由铜板和铁板构成的复合板，在铁板侧的表面镀铜，由此可以得到一种在材料里既是用了铁板、还具有铜板的外观、性质的复合钢板。还有一些材料，用熔射很难进行表面处理，但一旦做成复合钢板，就能很容易用熔射进行表面处理了。也就是讲，用单体很难进行表面处理的材料，一旦做成复合钢板后，由此便会成为表面处理性能优良材料。

本发明相关的复合钢板(1)的其它实施例形态，如图3所示，把覆盖材(3)连接在母材(2)的两面，形成了3层构造，或者如图4所示的5层结构，或者5层以上的结构都可以采用。另外，如图5所示，也可以采用在母材(2)的同一面上设置两层以上的覆盖材(3)层，还有，在这些图3乃至图5所示的结构中，当然也可以采用在母材(2)和覆盖材(3)之间放入有机质或无机质的布、纸、薄膜等片材。

下面举一个例子来说明与本发明相关的复合钢板制造方法。

首先，如图6的剖面图所示，可以随便用一种加工方法来制作母材上的凸缘部或孔，这时，母材上的凸缘部或孔最好如图7的平面图所示，设计成哪种形状，但并不特限于此。并且母材凸缘部的形状、个数及大小均不特别限定，可以任意设定，只要母材(2)和覆盖材(3)之间有足够的接合强度。母材孔形状的其它样式，如图8所示的三角锉、或者图9所示的四角锉等。图7只是一面上有凸缘部(21)，图8、图9则是两面都有凸缘部。

其次是对有凸缘部的母材进行氮化处理。另外可以采用前面提到的不对母材进行氮化处理的结构。

作为氮化处理的方法，可以采用历来为大家熟悉的方法，但是最好采用如下说明方法。

图10表示用于氮化处理方法的装置模式图。图中的箭头表示瓦斯流动方向，(47)是真空泵。

首先，在炉(41)内设置一个容器(42)，在容器的底部铺满Ca(CN)₂粒子(43)，在它的上面放被处理材料(44)，然后再撒上Ca(CN)₂粒子。根据容器大小、处理量、反复操作后振动容器(42)，这样一来，Ca(CN)₂就刚好塞到母材上的窄沟或者细长孔里。然后，再在上面搁上用陶瓷绒做的分散板(45)，再盖上一个带有叫做分散室(46)的小容器。而且，把氨气或者氮气与氨气和氧气的混合气其混合比例若以氨气为1的话，氮气为0.2～2，氧气为0.1～1，一次引进前述分散室里。这样一来，均匀地达到分散室的气流，从设置在分散室底部的喷嘴朝容器(42)方向流出。因为要通过陶瓷绒，所以气流便可以均匀地扩散到容器内便能进行氮化处理了。氮化处理的条件，只要根据被处理的材质适当设定便可以了。但气压为0.1～0.4MPa，气温为430～500℃，处理时间最好设定在7～50个小时的范围内。依照上述方法来进行的氮化处理方法优点是：1.可以均匀处理有细沟、深孔等复杂形状制品；2.对那些认为很难进行瓦斯氮化的不锈钢、镍基合金也能发挥作用；3，氮化深度很深；4.氮化膜很硬；5.产品很容易凝固。

传统的氮化处理方法是利用氨气分解出来的氮，与此相对，上述方法是：Ca(CN)₂在极低的氧分压下进行热分解的，由此便产生极大的氮分压，就靠这氮来形成被处理材料的氮化层，由氨气分解所产生的氮补充因氮化处理而被Ca(CN)₂损耗掉的氮。也就是讲，在这种方法的氮化处理过程中，Ca(CN)₂一边重复着分解和生成，一边进行氮化处理。

因此，这种氮化处理方法里，在Ca(CN)₂调节被处理材料时会有振动现象，就因为靠这振动，Ca(CN)₂就能匀匀地接触到处理材料上去，所以就能对复杂形状的产品进行均匀的氮化处理了。

按照上述方法，在对母材(2)进行氮化处理以后，把覆盖材放在母材之上轧制。这样一来设计在母材(2)上的凸缘部便穿透覆盖材(3)扩展到其表面，如图11所示，据此，母材(2)和覆盖材(3)便接合一体化了，也便能完成图1所示的复合钢板。

此外，在轧制时，母材(2)由于是经过氮化处理了，其硬度已达到Hv900～1100，所以母材的凸缘部(21)就能很容易穿透覆盖材了。如果采用不对母材(2)进行氮化处理这种结构，如果用比母材硬度低的覆盖材也可以。另外，采用在母材与覆盖材之间放入有机质或无机质的布、纸、薄膜这种方法时，在进行上述轧制工序之前，不用说也是可以在母材与覆盖材之间放入有机质或无机质的布、纸、薄膜。

在进行轧制处理时，分几个步骤来进行轧制，逐渐减少其厚度，一直达到自己所需要的厚度。

作为轧制的方法，使用大家熟知的热轧制、冷轧制等任何一种方法均可。

正如上面所说明的，由于该复合钢板的特点是：它有带凸缘部的母材和连接在它之上的覆盖材组成，凸缘部穿透覆盖材扩展到其表面通过这种方法有效地使母材和覆盖材连接起来，所以它有以下的效果：

也就是讲，母材的凸缘部穿透覆盖材表面并扩展开去，靠这种方法把两者紧密结合起来，这样制造出来的复合钢板母材与覆盖材的连接性能十分优越。

另外此种复合钢板还适用于在汽车零部件、热水器、空调机等领域里对绝热、断热要求高的产品，也还适用于作隔音、消音材料，使用范围广。而且，通过调节母材与被覆盖材的厚度，就能制造出母材厚、覆盖材薄或者覆盖材厚、母材薄的复合钢板，象这样不仅仅能调节复合钢板的厚度，还能自在地调节母材层与覆盖材层的厚度比。

次外，象铝材等在模具冲压时角部容易发生断裂的材料，由于它是与其他材料组合成复合板，也能成为模具成型性能优良的材料，并且按照传统的方法，那些使用了两种以上材料的成品，需要两次以上的冲压工序，可是按照本发明制造出的复合钢板。只需要一次冲压工序便能完成，所以在生产效率成本方面极具优越性。

再次，对按照传统方法很难进行焊接的异类金属，由于是把极易与其它材料焊接的覆盖材重叠在母材之上，所以焊接起来就极容易了。

另外，即便使用那些难于进行表面喷漆处理的材料，由于是把漆好的覆盖材连接在母材上一体化，所以便能制出优良的复合钢板。

比方说，单体铜板就不能用激光加工，和铁组合成复合铜板后，便能进行激光加工了。另外镀处理也一样，如由铜板和铁板构成复合钢板，通过对铁板侧表面镀铜，尽管在材料里用了铁，但可以制造出带有铜板外观、性质的复合钢板、即便是那些便于熔射进行表面处理的材料，一旦做成了复合钢板。那么就能很容易地用熔射进行表面处理了。

换句话说，用单体很难进行表面处理的材料，一旦弄成复合钢板后就成了表面处理性能优越的材料了。不用真空轧制，就能使母材与覆盖材牢固地接合在一起，这样就既能提高了生产效率又降低成本。

对带有凸缘部的母材进行氮化处理，使氮化处理的母材特别坚硬，这样母材的凸缘部就能轻而易举地穿过覆盖材使它们连接起来。

Claims

1.一种复合钢板，其由带凸缘部的母材和覆盖材组成，凸缘部要穿透到覆盖材表面，通过它把母材和覆盖材连接起来。

2.如权利要求1所述的复合钢板，其特征在于所述的母材表面有渗氮处理的氮化层。

3.如权利要求1所述的复合钢板，其特征在于所述的母材与覆盖材之间置有有机质或无机质的片材。

4.生产如权利要求1所述的复合钢板，其制造方法为将覆盖材重叠在有凸缘部的母材之上然后轧制而成，这样使凸缘部穿透覆盖材表面从而使母材和覆盖材连接起来。

5.生产如权利要求2所述的复合钢板，其制造方法为将有凸缘部的母材进行氮化处理，然后把覆盖材放在氮化处理过的母材之上轧制，由此可以使母材和覆盖材接合起来。

6.如权利要求5所述的复合钢板，其特征在于所述的方法还可以在母材与覆盖材之间置入有机质或无机质的片材，也可以同时使用粘接剂。