CN102700186A - 超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属复合材料，属于新材料技术领域，具体是涉及一种超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料。同时，本发明还公开该复合金属材料的制造方法。超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料，以钢带卷作为基材，基材的上、下两面复合有铜带卷，复合材料金属分层重量比为：铜11～30％，钢70～89％。复合轧制后的带卷在全氢光亮罩式退火炉进行退火，消除冷轧加工硬化，形成良好的冲压性能，同时有利于复合材料的结合界面金属原子之间充分扩散，使铜钢结合面上达到原子间结合形成一体，从而使制造的复合金属材料表面性能等同于纯铜，而整体机械性能超过纯铜。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属复合材料，属于新材料技术领域，具体是涉及一种超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料。同时，本发明还公开该复合金属材料的制造方法。
背景技术
众所周知，金属铜具有良好延展性、导电导热性、耐腐蚀性，具有亮丽的金属光泽，是人们长期使用的一种装饰性金属材料，广泛应用于航空、航天、汽车、运输、桥梁、民用建筑、体育设施及国防建设等诸多领域。同时，铜还具有很好的杀菌消毒功能，是非常好的食品容器和餐具。由于铜资源在自然界储量较少，价格较为昂贵，使其不能得到广范的应用。
现有技术中，主要采用下述方案来解决上述问题：
一、使用纯铜(红铜)或铜合金(黄铜)板材经深冲加工，制造出不同用途的铜制品。如：灯具、门锁、餐具和建材装饰面板等。
该方案存在的缺陷：铜材价格较高，使铜制品制造成本高，产品价格昂贵，不能得到广泛的应用。
二、采用钢材深冲成形后的制品表面电镀一层铜，替代纯铜制品。
该方案存在的缺陷：电镀铜制品由于铜层的致密性、附着性、抗冲击性和耐腐蚀性较差，制品的使用寿命短。电镀液对环境污染也非常严重。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种表面性能等同于纯铜，而整体机械性能超过纯铜的新材料，即超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料。
本发明采用的技术方案如下：
超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料，其特征在于，以钢带卷作为基材，基材的上、下两面复合有铜带卷，复合材料金属分层重量比为：铜11～30％，钢70～89％。
优选地，所述钢带卷为冷轧带卷或热轧带卷，采用碳素钢08A1或无间隙原子钢IF。
进一步，所述钢带卷厚度为2.0～8.0mm，宽度为600～1000mm。
优选地，所述铜带卷为紫铜T3或黄铜H68～H90。
进一步，所述铜带卷厚度为0.3～2.0mm，宽度为600～1000mm。
超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料的制造方法，步骤如下：
①、冷轧
轧机的入口侧设有三套带卷开卷设备，分上中下布置；
中层的钢带开卷后，经砂带打磨机将钢带上下表面的氧化铁皮打磨干净，然后用钢丝刷机将钢带表面刷毛，使其表面达到复合轧制要求的表面织构；
上、下层的铜带开卷后，用钢丝刷机将复合面的表面刷毛，使其复合面也达到复合要求的表面织构；
三层金属经表面处理好后同时穿过轧机，并将带头送至卷进取机钳口夹住，使复合后的带材缠绕在卷取机的卷筒上，进行复合轧制，轧制变形量为60～70％；
②、全氢罩式退火
将复合带卷垛放在罩式退火炉台上，每两卷之间放置一块中间对流板，顶部放顶部对流板，扣上保护内罩和加热罩，用氮气吹扫炉内空气，使炉内氧气量降到升温退火要求；
向炉内通入氨分解氮氢混合气体，要求氮氢比为25∶75，露点-50℃，炉内残氨≤5ppm；
按100℃/h的升温速率将炉温升到680～720℃，保温4～6小时；
开始降温，移出加热罩，扣上冷却罩，空冷至550℃，再采取快速水冷却至90℃以下，再吊开冷却罩和保护罩，冷却至40℃；
③、平整
经复合轧制和退火后的复合带卷，通过四辊单机架平整机进行平整，带材的平整度为1.8～2.2％。
优选地，平整操作后还设有精整步骤，精整步骤包括：
①、质量检查，将不良品和不合格品切除；
②、表面磨砂或抛光处理；
③、纵剪分条或横剪定尺剪板；
④、包装入库。
制造方法中，复合轧制后的带卷在全氢光亮罩式退火炉进行退火，消除冷轧加工硬化，形成良好的冲压性能，同时有利于复合材料的结合界面金属原子之间充分扩散，使铜钢结合面上达到原子间结合形成一体，从而使制造的复合金属材料表面性能等同于纯铜，而整体机械性能超过纯铜。
本发明超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料，与现有技术相比，其有益效果表现在：
1、节约铜资源，在使用铜钢铜复合材料，铜的含量仅为11～30％。
2、降低铜制品的生产成本，铜钢铜复合材料的成本只有纯铜的1/3。
3、使有限的铜资源得到合理的使用，可广泛应用于装饰、家电、五金等各行各业。
4、制造的复合金属材料，表面质量好，厚度精度高，可进行超深冲加工，这是其他类似复合材料所无法比拟的优点，产品适应性较广。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对发明作进一步的说明。
图1是本发明超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料，以钢带卷作为基材1，基材1的上面3和下面2两面复合有铜带卷，其中：
钢带卷为冷轧带卷或热轧带卷，采用碳素钢08A1或无间隙原子钢IF，厚度为2.0～8.0mm，宽度为600～1000mm。
铜带卷为紫铜T3或黄铜H68～H90，铜带卷厚度为0.3～2.0mm，宽度为600～1000mm。
超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料的制造方法：
实施例一
①、原料准备
A、钢带：热轧深冲钢带卷，钢种为IF(无间隙原子钢)
规格：2.0～8.0×600～1000×Cmm(根据复合成品规格要求确定原料规格)化学成份为：
卷重：10～20吨
钢卷内径：φ760mm
钢卷外径：φ2000mm
B、铜带：冷轧紫铜(T3)带卷
规格：0.3～2.0mm×600～1000×Cmm(根据复合成品规格要求确定原料规格)
化学成份：铜≥99.7％，杂质≤0.3％(重量百分比)。
卷重：2～5吨
铜卷内径：φ508mm
铜卷外径：φ1200mm
(注：冷轧退火平整铜带，表面无油。)
②、冷轧
轧机的入口侧设有三套带卷开卷设备，分上中下布置；
中层的钢带开卷后，经砂带打磨机将钢带上下表面的氧化铁皮打磨干净，然后用钢丝刷机将钢带表面刷毛，使其表面达到复合轧制要求的表面织构；
上、下层的铜带开卷后，用钢丝刷机将复合面的表面刷毛，使其复合面也达到复合要求的表面织构；
三层金属经表面处理好后同时穿过轧机，并将带头送至卷进取机钳口夹住，使复合后的带材缠绕在卷取机的卷筒上，进行复合轧制，轧制变形量为60～70％；
③、全氢罩式退火
将复合带卷垛放在罩式退火炉台上，每两卷之间放置一块中间对流板，顶部放顶部对流板，扣上保护内罩和加热罩，用氮气吹扫炉内空气，使炉内氧气量降到升温退火要求；
向炉内通入氨分解氮氢混合气体，要求氮氢比为25∶75，露点-50℃，炉内残氨≤5ppm；
按100℃/h的升温速率将炉温升到680～700℃，保温4～6小时；
开始降温，移出加热罩，扣上冷却罩，空冷至550℃，再采取快速水冷却至90℃以下，再吊开冷却罩和保护罩，冷却至40℃；
④、平整
经复合轧制和退火后的复合带卷，通过四辊单机架平整机进行平整，带材的平整度为1.8～2.0％。
⑤、精整
①、质量检查，将不良品和不合格品切除；
②、表面磨砂或抛光处理；
③、纵剪分条或横剪定尺剪板；
④、包装入库。
制造的超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料，复合材料金属分层重量比为：铜15％，钢85％。
实施例二
①、原料准备
A、钢带：冷轧深冲钢带卷，钢种为08A1(碳素钢，含碳低于0.10％)
规格：2.0～3.0×600～1000×Cmm(根据复合成品规格要求确定原料规格)
卷重：10～20吨
钢卷内径：φ760mm
钢卷外径：φ2000mm
B、铜带：黄铜H90带卷
规格：0.8～1.2mm×600～1000×Cmm(根据复合成品规格要求确定原料规格)
化学成分：铜88～91％，锌9～12％，杂质≤0.2％(重量百分比)。
卷重：2～5吨
铜卷内径：φ508mm
铜卷外径：φ1200mm
(注：冷轧退火平整铜带，表面无油。)
②、冷轧
轧机的入口侧设有三套带卷开卷设备，分上中下布置；
中层的钢带开卷后，经砂带打磨机将钢带上下表面的氧化铁皮打磨干净，然后用钢丝刷机将钢带表面刷毛，使其表面达到复合轧制要求的表面织构；
上、下层的铜带开卷后，用钢丝刷机将复合面的表面刷毛，使其复合面也达到复合要求的表面织构；
三层金属经表面处理好后同时穿过轧机，并将带头送至卷进取机钳口夹住，使复合后的带材缠绕在卷取机的卷筒上，进行复合轧制，轧制变形量为60～70％；
③、全氢罩式退火
将复合带卷垛放在罩式退火炉台上，每两卷之间放置一块中间对流板，顶部放顶部对流板，扣上保护内罩和加热罩，用氮气吹扫炉内空气，使炉内氧气量降到升温退火要求；
向炉内通入氨分解氮氢混合气体，要求氮氢比为25∶75，露点-50℃，炉内残氨≤5ppm；
按100℃/h的升温速率将炉温升到700～720℃，保温4～6小时；
开始降温，移出加热罩，扣上冷却罩，空冷至550℃，再采取快速水冷却至90℃以下，再吊开冷却罩和保护罩，冷却至40℃；
④、平整
经复合轧制和退火后的复合带卷，通过四辊单机架平整机进行平整，带材的平整度为2.0～2.2％。
⑤、精整
①、质量检查，将不良品和不合格品切除；
②、表面磨砂或抛光处理；
③、纵剪分条或横剪定尺剪板；
④、包装入库。
制造的超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料，复合材料金属分层重量比为：铜30％，钢70％。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料，其特征在于，以钢带卷作为基材，基材的上、下两面复合有铜带卷，复合材料金属分层重量比为：铜11～30％，钢70～89％。
2.根据权利要求1所述的超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料，其特征在于，所述钢带卷为冷轧带卷或热轧带卷，采用碳素钢08A1或无间隙原子钢IF。
3.根据权利要求2所述的超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料，其特征在于，所述钢带卷厚度为2.0～8.0mm，宽度为600～1000mm。
4.根据权利要求1所述的超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料，其特征在于，所述铜带卷为紫铜T3或黄铜H68～H90。
5.根据权利要求4所述的超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料，其特征在于，所述铜带卷厚度为0.3～2.0mm，宽度为600～1000mm。
6.制造权利要求1所述超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料的方法，其特征在于，步骤如下：
①、冷轧
轧机的入口侧设有三套带卷开卷设备，分上中下布置；
中层的钢带开卷后，经砂带打磨机将钢带上下表面的氧化铁皮打磨干净，然后用钢丝刷机将钢带表面刷毛，使其表面达到复合轧制要求的表面织构；
上、下层的铜带开卷后，用钢丝刷机将复合面的表面刷毛，使其复合面也达到复合要求的表面织构；
三层金属经表面处理好后同时穿过轧机，并将带头送至卷进取机钳口夹住，使复合后的带材缠绕在卷取机的卷筒上，进行复合轧制，轧制变形量为60～70％；
②、全氢罩式退火
将复合带卷垛放在罩式退火炉台上，每两卷之间放置一块中间对流板，顶部放顶部对流板，扣上保护内罩和加热罩，用氮气吹扫炉内空气，使炉内氧气量降到升温退火要求；
向炉内通入氨分解氮氢混合气体，要求氮氢比为25∶75，露点-50℃，炉内残氨≤5ppm；
按100℃/h的升温速率将炉温升到680～720℃，保温4～6小时；
开始降温，移出加热罩，扣上冷却罩，空冷至550℃，再采取快速水冷却至90℃以下，再吊开冷却罩和保护罩，冷却至40℃；
③、平整
经复合轧制和退火后的复合带卷，通过四辊单机架平整机进行平整，带材的平整度为1.8～2.2％。
7.根据权利要求6所述的超深冲铜钢铜冷轧层压复合金属材料制造方法，其特征在于，平整操作后还设有精整步骤，精整步骤包括：
①、质量检查，将不良品和不合格品切除；
②、表面磨砂或抛光处理；
③、纵剪分条或横剪定尺剪板；
④、包装入库。
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