一种铝锡合金-钢复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝锡合金‑钢复合材料及其制备方法，包括钢板层和铝锡合金层；铝锡合金‑钢复合材料的制备方法，由钢板为基板、前端先由铸轧工艺得到一定比例成分的铝锡合金板，再把两种板材经过清洗打磨后经过冷轧轧制、热处理等工序，制成铝锡合金‑钢复合板材；产品可在火箭、飞机、汽车、船舶、石油等制造业领域得到广泛应用。本发明专利技术采用铝锡合金作为减摩层，钢板作为基体支撑层，与传统的纯铝层相比，铝锡合金层可以起到更好的减摩作用，同时前端的铝锡合金板铸轧工艺可以自行调节合金板的成分比例。

【技术实现步骤摘要】
一种铝锡合金-钢复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种复合材料，具体是一种铝锡合金-钢复合材料及其制备方法。
技术介绍
钢铝双层复合材料兼备了钢,铝材料的优点,而摒弃了它们的不足,是一种具有广阔应用范围和巨大发展潜力的复合材料；现有的钢铝双层复合材料，包括以爆炸焊接法、摩擦焊接法、复合铸锭热轧法等方法制备的材料，存在操作复杂，设备要求高等工艺上的缺点，对复合过程中的参数控制要求高，设备的维护和保养也较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铝锡合金-钢复合材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种铝锡合金-钢复合材料，包括钢板层和铝锡合金层，所述钢板层的厚度为1-5mm，铝锡合金层的厚度为0.3-1mm；所述钢板层为含碳量在0.02-2.11％之间的铁碳合金，铝锡合金层为铝锡合金经过铸轧而成，铸轧壁厚为5-10mm。进一步的，所述铝锡合金的主要成分为铝78-94％；锡3-20％；Ni0.1-5％；铜0.1-5％；硅0.1-5％；锰0.1-5％；铅0.1-5％。一种铝锡合金-钢复合材料的制备方法，由钢板为基板、前端先由铸轧工艺得到一定比例成分的铝锡合金板，再把两种板材经过清洗打磨后经过冷轧轧制成铝锡合金-钢复合板材；具体的，包括以下步骤：S1、在熔炼炉中加入一定比例成分的铝锭、锡锭以及其他金属成分，加热至700-900℃，使其成为液态的铝锡合金液；S2、随后将铝液进行倾倒，使其经过铸轧工艺，得到相应壁厚的板材，之后将铝锡合金板进行改轧后退火，在保洁状态下备用；具体的，铸轧工艺参数：铸轧采用双辊倾斜式铸轧机φ500*600mm，其中前箱内熔体温度为690-705℃，辊缝为6.0-6.3mm，铸轧区长度为40-45mm，冷却水水压为0.5MPa、水温低于25℃，铸轧速度为0.8-0.90m/min。S3、在保洁状态与环境下，开卷、校平、通过砂带磨削工艺修磨钢带表面，消除卷钢带表面的轧制缺陷，使卷钢带的表面外露全新金属本质、洁净无污，钢带的复合表面粗糙度Ra1.6～12.5μm；钢带的非复合表面粗糙度Ra≤0.63μm；S4、再将铝锡合金板进行清洗去杂去油，通过钢丝刷轮抛磨工艺，对铝锡合金板的表面层进行刷光处理，获取合金带表面刷新、洁净无污的处理效果，调整轧下量为40-80％，轧制力为300-900t，得到轧制后的铝锡合金-钢复合板材，并在复合时喷洒油基热轧油；S5、再将板材在真空气氛下进行扩散退火，退火温度为200-600℃，增加铝锡合金与钢板之间的结合力；具体的，铝锡合金和钢的复合过程是由铝锡合金层和钢板层表面硬化层破裂，新鲜的金属接触、相互咬合，实现机械结合的过程，退火处理不仅可以实现铝锡合金层和钢板层的再结晶回复，同时还可以发生铝-钢复合板界面间的相互扩散，使得铝钢复合板由冷轧条件下的机械咬合转变为冶金结合，提高铝-钢界面的结合的强度；S6、最后进行精轧，将板材轧至所需壁厚，冷却铝锡合金-钢复合材料通过开卷、检验、对不合格部位标记及祛除卷带料头、料边、料尾等，完成规格化后上油卷取成卷。进一步的，所述轧制方式为包辊异步轧制、拉直异步轧制、异步恒延伸轧制或单机异步连轧的其中一种。进一步的，所述步骤S1中熔炼采用圆形重油熔炼炉，熔体温度为720℃-760℃，静置采用电阻加热静置炉，精炼温度720℃-740℃，H2含量小于0.10ml/100g铝。进一步的，所述步骤S1中晶体细化剂为AL-Ti-B丝，熔体净化采用CCL4精炼和玻璃丝布过滤相结合的方法。进一步的，所述步骤S2中整个系统都需要经过300℃、4h以上的预热处理。进一步的，所述步骤S4中首道次扎下量控制在20％-60％之间，之后的单道次扎下量控制在20％-30％，累计轧下量为40-80％。进一步的，所述步骤S5中退火温度为600℃，保温60min时，钢板层的晶粒沿轧向伸长的纤维组织转变为细小、等轴的再结晶晶粒，组织发生了完全再结晶，铝-钢界面结合强度最佳。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出直接分步冷轧法制备的铝锡合金-钢复合材料，具有优异的耐磨性、抗冲击韧性；与传统的爆炸焊接法、摩擦焊接法、复合铸锭热轧法等方法制备的纯铝钢复合材料相比，其工艺流程更加简单，对设备的要求更低，复合过程中控制的工艺参数要求更低，同时在铝中加入一定量的锡制成铝锡合金，可以很大程度上提高铝锡合金-钢复合材料的抗磨性。一般通过拉铸工艺铝材壁厚大约15-30mm，本专利技术的铝锡合金层为铝锡合金经过铸轧而成，铸轧壁厚一般5-10mm，由于壁厚小，可减少后道轧制-退火工艺的次数，提高效率，同时，连续铸轧具备以下的优点A、设备简单、集中，缩短了从铝水—铸块—铸块处理—热轧板带的时间，节省了铸锭、锯切、铣面、铸块加热、开坯、热轧等多道工序，简化了生产工艺，缩短了生产周期，提高了劳动生产率，自动化程度高；B、节能降耗，连续铸轧工艺的生产线配置合理，机构紧凑，方便操作，降低了热轧所需的一系列工序的能耗；C、切头、切尾等几何废料少，成品率高，生产成本低；D、由于连续铸轧带坯厚度较薄，冷却后可以直接冷轧，节省了大功率的热轧机和铸锭加热所消耗的电能和热能；E、设备投资少，见效快，投资回收周期短，占地面积小，建设速度快，适合中小型铝板带材企业的建设；F、连续铸轧坯料可完全替代热轧坯料用于铝及铝合金板、带、箔材的生产；G、可以用部分回收废料做原料，生产成本低廉，在价格上颇具竞争力。采用分步冷轧法制备铝锡合金-钢复合材料，可以在前端制备铝锡合金板时，自行调整铝锡合金的金属比例以及铝锡合金板的规格，且可以在其中自由添加其他的化学组分，达到其他技术要求，满足不同客户的需要。附图说明图1为一种铝锡合金-钢复合材料的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。请参阅图1，一种铝锡合金-钢复合材料，包括钢板层1和铝锡合金层2，所述钢板层的厚度为1-5mm，铝锡合金层的厚度为0.3-1mm；所述钢板层为含碳量在0.02-2.11％之间的铁碳合金，铝锡合金层为铝锡合金经过铸轧而成，铸轧壁厚为5-10mm；铝锡合金-钢复合材料可减少后道轧制-退火工艺的次数，提高效率，由于连续铸轧的铝锡合金层带坯厚度较薄，冷却后可以直接冷轧，节省了大功率的热轧机和铸锭加热所消耗的电能和热能；同时铝锡合金层采用铸轧工艺制备，制得的铝锡合金层为连续的料带，传统的拉铸工艺制备的铝合金板为板状，与钢板层复合时，为多块不连续的铝合金板复合在钢板层，相较于传统的拉铸工艺制备的铝合金板，切头、切尾等几何废料少，成品率高，生产成本低；所述铝锡合金的主要成分为铝78-94％：(铝的密度在金属中偏小，仅为2.7g/cm3，同时储量丰富，价格低廉，具有良好的导电导热性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝锡合金-钢复合材料，包括钢板层和铝锡合金层，其特征在于，所述钢板层的厚度为1-5mm，铝锡合金层的厚度为0.3-1mm；所述钢板层为含碳量在0.02-2.11％之间的铁碳合金，铝锡合金层为铝锡合金经过铸轧而成，铸轧壁厚为5-10mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝锡合金-钢复合材料，包括钢板层和铝锡合金层，其特征在于，所述钢板层的厚度为1-5mm，铝锡合金层的厚度为0.3-1mm；所述钢板层为含碳量在0.02-2.11％之间的铁碳合金，铝锡合金层为铝锡合金经过铸轧而成，铸轧壁厚为5-10mm。


2.根据权利要求1所述的一种铝锡合金-钢复合材料，其特征在于，铝锡合金的主要成分为铝78-94％；锡3-20％；Ni0.1-5％；铜0.1-5％；硅0.1-5％；锰0.1-5％；铅0.1-5％。


3.一种铝锡合金-钢复合材料的制备方法，其特征在于，由钢板为基板、前端先由铸轧工艺得到一定比例成分的铝锡合金板，再把两种板材经过清洗打磨后经过冷轧轧制成铝锡合金-钢复合板材；具体的，包括以下步骤：
S1、在熔炼炉中加入一定比例的铝锭、锡锭以及其他金属成分，加热至700-900℃，使其成为液态的铝锡合金液；
S2、随后将铝锡合金液进行倾倒，使其经过铸轧工艺，得到相应壁厚的板材，之后将铝锡合金板进行改轧后退火，在保洁状态下备用；
具体的，铸轧工艺参数：铸轧采用双辊铸轧机φ500*600mm，其中前箱内熔体温度为690-705℃，辊缝为6.0-6.3mm，铸轧区长度为40-45mm，冷却水水压为0.5MPa、水温低于25℃，铸轧速度为0.8-0.90m/min。
S3、在保洁状态与环境下，开卷、校平、通过砂带磨削工艺修磨钢带表面，消除卷钢带表面的轧制缺陷，使卷钢带的表面外露全新金属本质、洁净无污，钢带的复合表面粗糙度Ra1.6～12.5μm；钢带的非复合表面粗糙度Ra≤0.63μm；
S4、再将铝锡合金板进行清洗去杂去油，通过钢丝刷轮抛磨工艺，对铝锡合金板的表面层进行刷光处理，获取合金带表面刷新、洁净无污的处理效果，调整轧下量为40-80％，轧制力为300-900t，得到轧制后的铝锡合金-钢复合板材，并在复合时喷洒油基热轧油；
S5、再将板材在真空气氛下进行扩散退火，退火温度为200-600℃，增加铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜文栋，华俊娟，王奕顺，陈家园，沈震宇，杨萍，陈健超，徐跃，
申请(专利权)人：嘉善双飞润滑材料有限公司，浙江双飞无油轴承股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33