界面熔合法制备金属复合板、金属复合管的方法技术

本发明专利技术公开了一种界面熔合法制备金属复合板、金属复合管的方法。该界面熔合法制备金属复合板、金属复合管的方法，包括表面处理、制备浇注腔、浇注合金金属液等步骤，采用陶瓷模具与基体管层或基体板层之间形成浇注腔，可使用高频加热器对基体管层或基体板层加热，而且陶瓷管模具有蓄热功能，可减少基体管层或基体板层的热量损失，实现复合界面的二次重熔，解决了传统金属模具不宜高温加热，不宜控温的缺陷。

Method for preparing metal clad plate and metal composite pipe by interfacial fusion method

The invention discloses a method for preparing metal composite plate and metal composite pipe by interface fusion method. The interface fusion method to prepare the composite metal pipe, metal composite plate, including surface treatment, preparation of casting cavity, pouring molten metal alloy steps, using ceramic mold and substrate tube casting cavity is formed between the layer or substrate layer, the substrate layer or substrate layer heating tube using high frequency heater, and ceramic tube die with heat storage function, can reduce the heat loss of pipe layer or substrate substrate layer, to achieve the two remelting interface, to solve the traditional metal mold is heated to a high temperature, the temperature control for defects.

【技术实现步骤摘要】
界面熔合法制备金属复合板、金属复合管的方法
本专利技术涉及界面熔合法制备金属复合板、金属复合管的方法。
技术介绍
复合板、复合管、复合棒等金属复合材料是指利用复合技术将多种化学、力学性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的复合材料，其极大地改善了单一金属材料的热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能，因而被广泛应用到防腐、压力容器制造、电建、石化、医药、轻工、汽车等行业。将具有优异性能的金属复合到基体板层或者基体管层上，不仅能使材料的综合性能达到最佳，而且还能节省稀有金属用量，减少冶炼高质量合金钢的用量而节约生产成本。各种性能的金属复合管有着广泛的需求及应用，例如，化学药品船所用钢管，基体管层有综合力学及焊接性能，复合管层耐蚀，使复合管兼具普通管材和不锈管材的两种性能；输油输气管道通过复合技术既可做到外部耐盐腐蚀，又可做到内部耐硫化物和酸腐蚀。以压力容器用不锈钢-钢复合板为例，基层用一般的碳钢(Q245R，Q345R等)有很好的机械性能，复层用不锈钢(304，316L等)有很好的耐腐蚀性能，两者结合在一起，只需要几毫米的高价不锈钢，大量节约了成本，并且基本不改变基材的各种机械性能。目前，我国金属复合板主要为爆炸复合板，复合板层厚度为15-30mm，不锈钢基体板层厚度为2-4mm。而金属复合管的复合方法主要有机械滚压法、爆炸复合法、拉拔复合法等。使用传统生产工艺制备得到的金属复合板或者金属复合管由于基体板层或管层与复合层的结合力不足，尤其是在向管壁较薄的基体管坯上复合层时不仅难度大，复合管长度受限，而且在使用过程中很容易出现破损，导致安全事故发生。
技术实现思路
本专利技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种在普通碳钢表面复合合金层、通过液-液复合使界面结合牢固、生产成本低的界面熔合法制备金属复合板、金属复合管的方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种界面熔合法制备金属复合板的方法，采用如下步骤：(1)表面处理：基体板坯表面较为平整的，通过酸液脱除基体板坯表面的油脂，使用钢丝刷机械摩擦除去基体板坯表面的锈；(2)将基体板坯平放在一支撑底座上，保持基体板坯上表面水平放置；(3)根据复合合金层的厚度，在基体板坯的顶部四边竖直放置四条板状陶瓷模具，在板状陶瓷模具结合处以及板状陶瓷模具与基体板坯结合处用含有自流耐火泥浆的硅酸铝岩棉塞紧密封，使板状陶瓷模具与基体板坯之间形成一长方体状的浇注腔；(4)烘干封堵板状陶瓷模具之间以及板状陶瓷模具与基体板坯之间缝隙的自流耐火泥浆的硅酸铝岩棉；(5)合理制定合金金属液温度，保证使基体板坯吸收热量后基体板坯表面熔解与合金金属液复合，又避免基体板坯完全熔化，倒入合金金属液时从基体板坯一端向另一端移动倒入，避免在固定地方浇注对基体板坯造成伤害；而且合金金属液倒入速度缓慢而均匀，避免产生气孔；(6)步骤(5)中合金金属液浇注完成后得到复合钢板坯，复合钢板坯温度降至800℃以下时，移除复合钢板坯顶部四周的板状陶瓷模具；(7)将步骤(6)处理得到的复合钢板坯送入加热炉加热至1100-1250℃，出炉；(8)将步骤(7)得到的高温复合钢板坯轧制到所需尺寸或形状，得复合钢板；(9)将步骤(8)得到的复合钢板进行热处理、切头、检验，得到在基体板坯表面复合合金层的金属复合板。所述基体板坯与合金层的厚度比为10:1以上，步骤(1)中基体板坯表面有明显蚀坑的，使用车床车去表面至平整光亮；步骤(5)中合金金属液的温度为高于合金金属液熔点与基体板坯熔点较高值以上30℃，在浇注合金金属液的前方，使用高频加热器自基体板坯上方的一端向另一端移动加热基体板坯表面，使基体板坯表面的温度达到临近基体板坯熔点20℃范围，高频加热器的移动速度与合金金属液倒入时的移动速度保持一致。所述基体板坯与合金层的厚度比为1:1-1:10；步骤(1)中基体板坯表面有明显蚀坑的，不采用；步骤(5)中合金金属液的温度为高于合金金属液熔点与基体板坯熔点较高值以上30℃。重复步骤(1)-步骤(9)的操作，即可在复合板坯的基础上进行另一种合金层的复合，得到在基体板坯表面复合多层合金层的金属复合板。一种界面熔合法制备金属复合管的方法，采用如下步骤：(1)棒芯表面较为平整的，通过酸液脱除棒芯表面的油脂，使用钢丝刷机械摩擦除去棒芯表面的锈；(2)将棒芯平稳放在支撑底座上，保持棒芯轴线水平；(3)将由两片半圆管组成的柱状的陶瓷管模套在棒芯外侧，陶瓷管模轴线与棒芯轴线重合，组成陶瓷管模的两半圆管关于竖直平面对称放置，将两半圆管之间的下部缝隙以及陶瓷管模的两端开口使用含自流耐火泥浆的硅酸铝岩棉密封塞紧，将两半圆管之间的上部缝隙使用含自流耐火泥浆的硅酸铝岩棉间隔封堵，未封堵的陶瓷管模上部一侧缝隙形成浇注口，另一侧缝隙作为冒口，此时陶瓷管模内部形成圆环形的浇注腔；(4)烘干封堵陶瓷管模的含自流耐火泥浆的硅酸铝岩棉；(5)合理制定合金金属液的温度，使合金金属液浇入陶瓷管模后，既能保证使棒芯外表面熔化，又不会全部熔解；浇注时通过陶瓷管模上的浇注口将合金金属液自陶瓷管模较低一端向较高一端移动倒入陶瓷管模内；合金金属液的倒入速度均匀，以免产生气孔；(6)待步骤(5)浇注完后得到的复合棒材表面温度降至800℃拆除复合棒材外侧的陶瓷管模，得复合棒坯；(7)将复合棒坯送入加热炉，加热至1100-1250℃，出炉；(8)将步骤(7)得到的复合棒坯经穿孔机组穿孔制成毛管，将毛管经减径定径机组进行减径、定径、整形；(9)将步骤(8)得到的毛管进行热处理、矫直、切头、检验，得到表面复合合金层的金属复合管。所述棒芯直径与合金层的壁厚比例是5:1以上，步骤(1)中棒芯表面有明显蚀坑的，车床车去表面至平整光亮；步骤(5)中合金金属液的温度为高于棒芯熔点与合金金属液熔点较高值以上20℃，浇注合金金属液的同时，在合金金属液浇注位置的前方，使用高频加热器自陶瓷管模较低一端向较高一端移动加热陶瓷管模，使棒芯吸收热量后外表面温度棒材熔点以下30℃范围内；合金金属液的倒入速度与高频加热器移动速度保持一致。所述棒芯直径与合金层壁厚比例为1:5以下；步骤(1)中棒芯表面有明显蚀坑的，不采用；步骤(5)中合金金属液的温度为超过棒芯熔点3-4℃。所述棒芯直径与合金层壁厚相等，步骤(1)中棒芯表面有明显蚀坑的，车床车至表面平整；步骤(5)中合金金属液的温度为超过棒芯熔点50℃。一种界面熔合法制备金属复合管的方法，采用如下步骤：(1)取锥度为1000:1的陶瓷管模竖直放置，陶瓷管模的底部细端开口封闭；顶部开口使用陶瓷板封盖，陶瓷板与陶瓷管模之间缝隙用耐热硅胶密封；在陶瓷板的中部开设一浇注口；(2)取金属薄板弯曲成锥度为1000:1的金属薄管，金属薄板的接缝自然叠接，且叠接宽度为5mm，并保持金属薄板具有向外张开的趋势应力，金属薄板叠接处边缘向管内侧煨弯，煨弯曲率与陶瓷管模内壁曲率相同；(3)把金属薄管细端向下插入陶瓷管模内侧底部，使金属薄管的外壁紧贴陶瓷管模内壁；(4)通过陶瓷板顶部的浇注口向金属薄管内侧缓慢倒入合金金属液，合金金属液的温度为高于合金金属液熔点以上30℃；金属薄管在合金金属液的热量下软化，并紧贴陶瓷模具内壁；在合金金属液浇注完毕后，立即在合金金属液顶端中部插本文档来自技高网...

【技术保护点】
界面熔合法制备金属复合板的方法，其特征是：包括如下步骤：(1)表面处理：基体板坯表面较为平整的，通过酸液脱除基体板坯表面的油脂，使用钢丝刷机械摩擦除去基体板坯表面的锈；(2)将基体板坯平放在一支撑底座上，保持基体板坯上表面水平放置；(3)根据复合合金层的厚度，在基体板坯的顶部四边竖直放置四条板状陶瓷模具，在板状陶瓷模具结合处以及板状陶瓷模具与基体板坯结合处用含有自流耐火泥浆的硅酸铝岩棉塞紧密封，使板状陶瓷模具与基体板坯之间形成一长方体状的浇注腔；(4)烘干封堵板状陶瓷模具之间以及板状陶瓷模具与基体板坯之间缝隙的自流耐火泥浆的硅酸铝岩棉；(5)合理制定合金金属液温度，保证使基体板坯吸收热量后基体板坯表面熔解与合金金属液复合，又避免基体板坯完全熔化，倒入合金金属液时从基体板坯一端向另一端移动倒入，避免在固定地方浇注对基体板坯造成伤害；而且合金金属液倒入速度缓慢而均匀，避免产生气孔；(6)步骤(5)中合金金属液浇注完成后得到复合钢板坯，复合钢板坯温度降至800℃以下时，移除复合钢板坯顶部四周的板状陶瓷模具；(7)将步骤(6)处理得到的复合钢板坯送入加热炉加热至1100‑1250℃，出炉；(8)将步骤(7)得到的高温复合钢板坯轧制到所需尺寸或形状，得复合钢板；(9)将步骤(8)得到的复合钢板进行热处理、切头、检验，得到在基体板坯表面复合合金层的金属复合板。...

【技术特征摘要】
2017.02.28 CN 201710114737X1.界面熔合法制备金属复合板的方法，其特征是：包括如下步骤：(1)表面处理：基体板坯表面较为平整的，通过酸液脱除基体板坯表面的油脂，使用钢丝刷机械摩擦除去基体板坯表面的锈；(2)将基体板坯平放在一支撑底座上，保持基体板坯上表面水平放置；(3)根据复合合金层的厚度，在基体板坯的顶部四边竖直放置四条板状陶瓷模具，在板状陶瓷模具结合处以及板状陶瓷模具与基体板坯结合处用含有自流耐火泥浆的硅酸铝岩棉塞紧密封，使板状陶瓷模具与基体板坯之间形成一长方体状的浇注腔；(4)烘干封堵板状陶瓷模具之间以及板状陶瓷模具与基体板坯之间缝隙的自流耐火泥浆的硅酸铝岩棉；(5)合理制定合金金属液温度，保证使基体板坯吸收热量后基体板坯表面熔解与合金金属液复合，又避免基体板坯完全熔化，倒入合金金属液时从基体板坯一端向另一端移动倒入，避免在固定地方浇注对基体板坯造成伤害；而且合金金属液倒入速度缓慢而均匀，避免产生气孔；(6)步骤(5)中合金金属液浇注完成后得到复合钢板坯，复合钢板坯温度降至800℃以下时，移除复合钢板坯顶部四周的板状陶瓷模具；(7)将步骤(6)处理得到的复合钢板坯送入加热炉加热至1100-1250℃，出炉；(8)将步骤(7)得到的高温复合钢板坯轧制到所需尺寸或形状，得复合钢板；(9)将步骤(8)得到的复合钢板进行热处理、切头、检验，得到在基体板坯表面复合合金层的金属复合板。2.根据权利要求1所述的界面熔合法制备金属复合板的方法，其特征是：所述基体板坯与合金层的厚度比为10:1以上，步骤(1)中基体板坯表面有明显蚀坑的，使用车床车去表面至平整光亮；步骤(5)中合金金属液的温度为高于合金金属液熔点与基体板坯熔点较高值以上30℃，在浇注合金金属液的前方，使用高频加热器自基体板坯上方的一端向另一端移动加热基体板坯表面，使基体板坯表面的温度达到临近基体板坯熔点20℃范围，高频加热器的移动速度与合金金属液倒入时的移动速度保持一致。3.根据权利要求1所述的界面熔合法制备金属复合板的方法，其特征是：所述基体板坯与合金层的厚度比为1:1-1:10；步骤(1)中基体板坯表面有明显蚀坑的，不采用；步骤(5)中合金金属液的温度为高于合金金属液熔点与基体板坯熔点较高值以上30℃。4.根据权利要求1-3任一所述的界面熔合法制备金属复合板的方法，其特征是：重复步骤(1)-步骤(9)的操作，即可在复合板坯的基础上进行另一种合金层的复合，得到在基体板坯表面复合多层合金层的金属复合板。5.界面熔合法制备金属复合管的方法，其特征是：包括如下步骤：(1)棒芯表面较为平整的，通过酸液脱除棒芯表面的油脂，使用钢丝刷机械摩擦除去棒芯表面的锈；(2)将棒芯平稳放在支撑底座上，保持棒芯轴线水平；(3)将由两片半圆管组成的柱状的陶瓷管模套在棒芯外侧，陶瓷管模轴线与棒芯轴线重合，组成陶瓷管模的两半圆管关于竖直平面对称放置，将两半圆管之间的下部缝隙以及陶瓷管模的两端开口使用含自流耐火泥浆的硅酸铝岩棉密封塞紧，将两半圆管之间的上部缝隙使用含自流耐火泥浆的硅酸铝岩棉间隔封堵，未封堵的陶瓷管模上部一侧缝隙形成浇注口，另一侧缝隙作为冒口，此时陶瓷管模内部形成圆环形的浇注腔；(4)烘干封堵陶瓷管模的含自流耐火泥浆的硅酸铝岩棉；(5)合理制...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙劲腾，孙学贤，贺怀芝，
申请(专利权)人：孙劲腾，孙学贤，
类型：发明
国别省市：山东,37