镁/铝基层状复合板的制备方法技术

本发明专利技术涉及金属复合板制备方法，具体为镁/铝基层状复合板的制备方法，解决目前现有的镁合金基层状复合板制备方法要求制备条件苛刻，复合效果差，对设备要求高的问题，步骤：1、打磨、超声波清洗风干；2、镁、铝合金板材在氩气环境、加弧辉光和外水循环冷却条件下表面溅射铜层；3、镁/铝基层状复合板在等离子放电烧结炉内，在电流加热、加压、外水循环冷却条件下选用石墨模具进行热压烧结；4、打磨、砂光处理。优点：1、镁/铝基层状复合板的界面结合良好，界面处没有裂纹、气孔等缺陷；2、镁/铜界面处存在约3μm的元素扩散层，铜/铝界面处存在约为7μm的元素扩散层，界面处溅射铜层的存在抑制了脆性相的产生；3、镁/铝层状复合板的界面结合强度可达80 Mpa。

Preparation of magnesium / aluminum base type composite plate

The invention relates to a preparation method of a metal composite plate, which is specifically a preparation method of a magnesium / aluminum base type composite plate, and solves the problem of demanding preparation conditions, poor compound effect and high requirement for the equipment. The steps are: 1, grinding and ultrasonic cleaning of the air dry; 2, magnesium and aluminum alloy. The sheet is sputter copper layer on the surface of argon gas environment, Ka Teruhikaru and external water cooling. 3, magnesium / aluminum base type composite plate in plasma discharge sintering furnace, under the condition of current heating, pressure, and external water cooling conditions, graphite mold is selected for hot pressing and sintering; 4, grinding, sand light treatment. Advantages: 1, the interface bonding of magnesium / aluminum base composite plate is good, there are no cracks and pores at the interface; 2, the interface of magnesium / copper is about 3 mu m element diffusion layer, the copper / aluminum interface is about 7 Mu element diffusion layer, and the existence of sputtering copper layer at the interface inhibits the formation of embrittlement phase; 3, magnesium / aluminum lamellar composite plate The bonding strength of the interface is up to 80 Mpa.

【技术实现步骤摘要】
镁/铝基层状复合板的制备方法
本专利技术涉及金属复合板制备方法，具体为镁/铝基层状复合板的制备方法。
技术介绍
有色金属镁合金具有低密度、高比强度/比刚度、弹性模量大、消震性好、可回收再利用等优点，是目前发现的最轻的金属材料，已被广泛地应用于航空航天、交通运输、医疗器械和汽车制造等工业领域。然而，镁合金存在耐腐蚀性较差、塑性低的缺点，这在一定程度上限制了镁合金的发展。为了提高镁合金的耐腐蚀性和塑性，常在镁合金表面包覆一层耐腐蚀好、塑性高的金属材料，如在镁合金表面包覆一层铝合金，制备成镁/铝层状复合板。但是高温下镁铝之间易形成脆性相，导致界面结合强度降低。目前，制备层状复合板的方法主要有爆炸复合法、热轧法和热压烧结法。爆炸复合法是通过炸药爆轰波的瞬时高温高压作用下来达到板材的结合，但是制备条件苛刻，同时其均匀度和安全性能还有待提高。而热轧法对由于首道次压下率较大，对轧机提出了更高的要求。因此，设计一种工艺方法、条件简单，复合效果好，对设备要求不高的镁/铝基层状复合板制备方法是十分有必要的。
技术实现思路
本专利技术解决目前现有的镁合金基层状复合板制备方法要求制备条件苛刻，复合效果差，对设备要求高的问题，提供一种制备工艺方法简单，复合效果好，对设备要求不高的镁/铝基层状复合板制备方法。本专利技术是通过以下操作步骤实现的：镁/铝基层状复合板的制备方法，包括以下操作步骤：（1）、板材的预处理对镁合金板材和铝合金板材进行表面砂纸打磨处理，去除表层的氧化物层，进行超声波清洗后风干；（2）、板材表面溅射铜层镁合金板材和铝合金板材表面溅射铜层在氩气环境、加弧辉光和外水循环冷却条件下进行如下操作步骤：a、开启设备总电源，开启外水循环冷却系统，开启充气阀，待炉内气压升至标准大气压时，开启磁控溅射炉的上盖；b、将镁合金板放入磁控溅射炉的工作台上，关闭磁控溅射炉的上盖；c、开启机械泵和角阀，对炉腔内进行抽真空，待炉腔内真空度达到10Pa后，关闭角阀；d、开启前级阀和插板阀，待炉内真空度降至5Pa以下时，开启分子泵；e、待炉内真空度降至8×10-4Pa后，开启氩气瓶开关，开启氩气控制阀，进行充氩气并关闭所有插板阀，手动调节插板阀，使炉腔内真空度达到溅射所需值；f、开启溅射面板控制器，调节电流控制器，直到起辉光为止；g、对镁合金板材进行磁控溅射铜层，溅射时间为60min；h、溅射完成后依次关闭分子泵、插板阀和机械板；i、待炉内温度降至100℃后，开启磁控溅射炉盖，取出镁合金板材，关闭外水循环冷却系统；j、采用上述同样工艺对铝合金板材进行表面磁控溅射铜层；（3）、镁/铝基层状复合板的热压烧结镁/铝基层状复合板的热压烧结是在等离子放电烧结炉内，在电流加热、加压、外水循环冷却条件下选用石墨模具进行如下操作步骤：k、在石墨模具内部放置下垫块，在下垫块上方放置石墨纸，在石墨纸上方放置镁合金板，镀铜层一侧方向朝上，在镀铜镁合金板材上部放置铝合金板，铝合金板材的镀铜层一侧朝下，在铝合金板材上部放置石墨纸，在石墨纸上部放置上压块；l、开启等离子放电烧结炉的电源开关，开启外水循环冷却系统，打开等离子放电烧结炉炉门，将装有层状复合板的石墨模具置于等离子放电烧结炉的下电极上部，石墨模具的中心与下电极的中心对中；m、移动等离子放电烧结炉的上电极，对石墨模具施压，压紧石墨模具，加载压力30MPa并保压，关闭等离子放电烧结炉炉门；n、开启等离子热压烧结炉的真空系统，开启真空泵，对等离子放电烧结炉进行抽真空，使炉内真空度≤3Pa；o、开启等离子烧结炉的脉冲电流加热器，对试样进行加热，升温速度为50℃/min,升温至400℃后，提高压力至40MPa并保压，继续升高温度至520℃，在520℃保温5min，保温后关闭脉冲电流控制器、停止加热，随炉冷却至100℃；p、关闭真空控制器，打开等离子放电烧结炉炉门，移动等离子放电烧结炉上电极，取出石墨模具，打开石墨模具，取出热压烧结镁/铝基层状复合板；（4）、打磨、砂光处理将热压烧结的镁/铝基层状复合板置于钢质平板上，用砂纸打磨周边及表面，使其洁净。制备完成后，可对制备的镁/铝层状复合板的各项性能进行检测、分析、表征：包括1、用金相显微镜进行微观组织分析；2、用扫描电镜进行界面成分分析；3、用万能拉伸试验机进行界面剪切性能分析。制备好的镁/铝基层状复合板在储存时用软质材料包装，储存于洁净、干燥环境，要防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度≤10%。由各项性能检测结果分析可知本专利技术具有以下优点：1、镁/铝基层状复合板的界面结合良好，界面处没有裂纹、气孔等缺陷；2、镁/铜界面处存在约为3μm的元素扩散层，铜/铝界面处存在约为7μm的元素扩散层，界面处溅射铜层的存在抑制了界面脆性相的产生；3、镁/铝层状复合板的界面结合强度可达85Mpa。附图说明图1为本专利技术制备的镁/铝层状复合板的微观组织形貌图；由图上可以看出，镁/铝基层状复合板的界面结合良好，界面处没有裂纹、气孔等缺陷；图2为本专利技术制备的镁/铝层状复合板的界面元素分布图，由图上可以看出镁/铜界面处存在约为3μm的元素扩散层，铜/铝界面处存在约为7μm的元素扩散层；图3为本专利技术制备的镁/铝层状复合板的剪切强度曲线图，由图上可以看出镁/铝层状复合板的界面结合强度可达85Mpa。具体实施方式镁/铝基层状复合板的制备方法，包括以下操作步骤：（1）、板材的预处理对镁合金板材和铝合金板材进行表面砂纸打磨处理，去除表层的氧化物层，进行超声波清洗后风干；（2）、板材表面溅射铜层镁合金板材和铝合金板材表面溅射铜层在氩气环境、加弧辉光和外水循环冷却条件下进行如下操作步骤：a、开启设备总电源，开启外水循环冷却系统，开启充气阀，待炉内气压升至标准大气压时，开启磁控溅射炉的上盖；b、将镁合金板放入磁控溅射炉的工作台上，关闭磁控溅射炉的上盖；c、开启机械泵和角阀，对炉腔内进行抽真空，待炉腔内真空度达到10Pa后，关闭角阀；d、开启前级阀和插板阀，待炉内真空度降至5Pa以下时，开启分子泵；e、待炉内真空度降至8×10-4Pa后，开启氩气瓶开关，开启氩气控制阀，进行充氩气并关闭所有插板阀，手动调节插板阀，使炉腔内真空度达到溅射所需值；f、开启溅射面板控制器，调节电流控制器，直到起辉光为止；g、对镁合金板材进行磁控溅射铜层，溅射时间为60min；h、溅射完成后依次关闭分子泵、插板阀和机械板；i、待炉内温度降至100℃后，开启磁控溅射炉盖，取出镁合金板材，关闭外水循环冷却系统；j、采用上述同样工艺对铝合金板材进行表面磁控溅射铜层；（3）、镁/铝基层状复合板的热压烧结镁/铝基层状复合板的热压烧结是在等离子放电烧结炉内，在电流加热、加压、外水循环冷却条件下选用石墨模具进行如下操作步骤：k、在石墨模具内部放置下垫块，在下垫块上方放置石墨纸，在石墨纸上方放置镁合金板，镀铜层一侧方向朝上，在镀铜镁合金板材上部放置铝合金板，铝合金板材的镀铜层一侧朝下，在铝合金板材上部放置石墨纸，在石墨纸上部放置上压块；l、开启等离子放电烧结炉的电源开关，开启外水循环冷却系统，打开等离子放电烧结炉炉门，将装有层状复合板的石墨模具置于等离子放电烧结炉的下电极上部，石墨模具的中心与下电极的中心对中；m、移动等离子放电烧结炉的上电极，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镁/铝基层状复合板的制备方法，其特征在于：包括以下操作步骤：（1）、板材的预处理对镁合金板材和铝合金板材进行表面砂纸打磨处理，去除表层的氧化物层，进行超声波清洗后风干；（2）、板材表面溅射铜层镁合金板材和铝合金板材表面溅射铜层在氩气环境、加弧辉光和外水循环冷却条件下进行如下操作步骤：a、开启设备总电源，开启外水循环冷却系统，开启充气阀，待炉内气压升至标准大气压时，开启磁控溅射炉的上盖；b、将镁合金板放入磁控溅射炉的工作台上，关闭磁控溅射炉的上盖；c、开启机械泵和角阀，对炉腔内进行抽真空，待炉腔内真空度达到10 Pa后，关闭角阀；d、开启前级阀和插板阀，待炉内真空度降至5 Pa以下时，开启分子泵；e、待炉内真空度降至8×10‑4 Pa后，开启氩气瓶开关，开启氩气控制阀，进行充氩气并关闭所有插板阀，手动调节插板阀，使炉腔内真空度达到溅射所需值；f、开启溅射面板控制器，调节电流控制器，直到起辉光为止；g、对镁合金板材进行磁控溅射铜层，溅射时间为60 min；h、溅射完成后依次关闭分子泵、插板阀和机械板；i、待炉内温度降至100 ℃后，开启磁控溅射炉盖，取出镁合金板材，关闭外水循环冷却系统；j、采用上述同样工艺对铝合金板材进行表面磁控溅射铜层；（3）、镁/铝基层状复合板的热压烧结镁/铝基层状复合板的热压烧结是在等离子放电烧结炉内，在电流加热、加压、外水循环冷却条件下选用石墨模具进行如下操作步骤：k、在石墨模具内部放置下垫块，在下垫块上方放置石墨纸，在石墨纸上方放置镁合金板，镀铜层一侧方向朝上，在镀铜镁合金板材上部放置铝合金板，铝合金板材的镀铜层一侧朝下，在铝合金板材上部放置石墨纸，在石墨纸上部放置上压块；l、开启等离子放电烧结炉的电源开关，开启外水循环冷却系统，打开等离子放电烧结炉炉门，将装有层状复合板的石墨模具置于等离子放电烧结炉的下电极上部，石墨模具的中心与下电极的中心对中；m、移动等离子放电烧结炉的上电极，对石墨模具施压，压紧石墨模具，加载压力30 MPa并保压，关闭等离子放电烧结炉炉门；n、开启等离子热压烧结炉的真空系统，开启真空泵，对等离子放电烧结炉进行抽真空，使炉内真空度≤3 Pa；o、开启等离子烧结炉的脉冲电流加热器，对试样进行加热，升温速度为50 ℃/min, 升温至400 ℃后，提高压力至40 MPa并保压，继续升高温度至520 ℃，在520℃保温5min，保温后关闭脉冲电流控制器、停止加热，随炉冷却至100 ℃；p、关闭真空控制器，打开等离子放电烧结炉炉门，移动等离子放电烧结炉上电极，取出石墨模具，打开石墨模具，取出热压烧结镁/铝基层状复合板；（4）、打磨、砂光处理将热压烧结的镁/铝基层状复合板置于钢质平板上，用砂纸打磨周边及表面，使其洁净。...

【技术特征摘要】
1.一种镁/铝基层状复合板的制备方法，其特征在于：包括以下操作步骤：（1）、板材的预处理对镁合金板材和铝合金板材进行表面砂纸打磨处理，去除表层的氧化物层，进行超声波清洗后风干；（2）、板材表面溅射铜层镁合金板材和铝合金板材表面溅射铜层在氩气环境、加弧辉光和外水循环冷却条件下进行如下操作步骤：a、开启设备总电源，开启外水循环冷却系统，开启充气阀，待炉内气压升至标准大气压时，开启磁控溅射炉的上盖；b、将镁合金板放入磁控溅射炉的工作台上，关闭磁控溅射炉的上盖；c、开启机械泵和角阀，对炉腔内进行抽真空，待炉腔内真空度达到10Pa后，关闭角阀；d、开启前级阀和插板阀，待炉内真空度降至5Pa以下时，开启分子泵；e、待炉内真空度降至8×10-4Pa后，开启氩气瓶开关，开启氩气控制阀，进行充氩气并关闭所有插板阀，手动调节插板阀，使炉腔内真空度达到溅射所需值；f、开启溅射面板控制器，调节电流控制器，直到起辉光为止；g、对镁合金板材进行磁控溅射铜层，溅射时间为60min；h、溅射完成后依次关闭分子泵、插板阀和机械板；i、待炉内温度降至100℃后，开启磁控溅射炉盖，取出镁合金板材，关闭外水循环冷却系统；j、采用上述同样工艺对铝合金板材进行表面磁控溅射铜层；（3）、镁/铝基层状复合板的热压烧结镁/铝基层状复合板的热压烧结是在等离子放电烧结炉内，在电流加热、加压、外水循环冷却条件下选用石墨模具进行如下操作步骤：k、在石墨模具内部放置...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜华云，王文先，陈洪胜，刘瑞峰，王晋凤，张宇阳，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14