[發(fā)明專(zhuān)利]基于凝膠注模成型技術(shù)制備多層復(fù)合不銹鋼的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410220228.1
• 申請(qǐng)日: 2014-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104028764A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 車(chē)曉舟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F3/22
• 分類(lèi)號(hào): B22F3/22
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多層復(fù)合金屬材料成型加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于凝膠注模成型技術(shù)制備多層復(fù)合不銹鋼的方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，人們對(duì)于日用品的要求已不僅僅限于其功能性，對(duì)外形的美觀、裝飾性以及對(duì)健康的影響等方面的要求也日益提高。廚房刀具是最常用的日用品之一，廚房環(huán)境中的水、蒸汽、鹽、酸等極易造成金屬材料的腐蝕，普通碳鋼廚刀很快就變得銹跡斑斑，不僅影響美觀，而且鐵銹的過(guò)量攝入會(huì)對(duì)人的肝臟造成損害。馬氏體不銹鋼刀具由于具有高的硬度、耐磨性以及優(yōu)良的耐蝕性，可長(zhǎng)期保持靚麗的外觀，又避免了鐵銹對(duì)人體健康的損害，正逐步走進(jìn)越來(lái)越多的家庭。不銹鋼刀具材料的發(fā)展，是兼顧耐蝕性與提高刀具材料的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、韌性的過(guò)程。現(xiàn)在的馬氏體不銹鋼刀具材料已經(jīng)從最初的Cr13型不銹鋼發(fā)展到高碳高鉻不銹鋼、多層復(fù)合不銹鋼，以及粉末冶金不銹鋼等。

多層復(fù)合不銹鋼刀具材料，是兼顧實(shí)用性與裝飾性發(fā)展的新型不銹鋼材料。材料由多層不同成分的合金層組成，合金成分包括高碳不銹鋼(7Cr17型,9Cr18型)、低中碳馬氏體不銹鋼(2Cr13型～4Cr13型)等，由于不同成分合金的耐蝕性差異，經(jīng)拋光腐蝕后呈現(xiàn)出黑白間隔的美麗條紋，給不銹鋼刀具增加了裝飾性和觀賞性。

現(xiàn)有制備多層復(fù)合不銹鋼刀具材料的方法包括：(1)爆炸焊接-軋制復(fù)合法；(2)軋制復(fù)合法；(3)澆鑄-軋制復(fù)合法。

爆炸焊接-軋制復(fù)合法是將炸藥的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能使金屬材料連接的一種有效方法。利用炸藥的高速引爆和沖擊作用，使被焊接金屬表面形成一層薄的塑性變形區(qū)，并熔化和微擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)兩層金屬的焊接。將經(jīng)過(guò)爆炸焊合的復(fù)合板作為原料進(jìn)行熱軋，最終獲得大幅面的復(fù)合板、帶。軋制復(fù)合法是通過(guò)軋機(jī)的壓力使金屬?gòu)?fù)合的方法，是生產(chǎn)復(fù)合板的一種較普遍的方法，目前世界上80％的復(fù)合板是采用軋制復(fù)合法生產(chǎn)的。軋制復(fù)合法可分為熱軋復(fù)合法和冷軋復(fù)合法,是讓兩種表面潔凈的金屬相互接觸，通過(guò)加熱和塑性變形使原子間高度擴(kuò)散作用達(dá)到連續(xù)的冶金結(jié)合的復(fù)合方法。其基本原理是:在軋機(jī)的強(qiáng)大壓力條件下，有時(shí)伴以熱作用，使組元層表面氧化皮破碎，并在整個(gè)金屬截面內(nèi)產(chǎn)生塑性變形，在破碎后露出的新鮮金屬表面處形成組元層間的原子鍵合和榫扣結(jié)合。澆鑄-軋制技術(shù)的基本工藝是利用離心澆鑄技術(shù)制備出不同成分的多層合金復(fù)合管坯，然后利用軋制技術(shù)獲得多層復(fù)合不銹鋼板。由于不同合金層是利用熔融-澆鑄技術(shù)連接，界面實(shí)現(xiàn)了完全冶金結(jié)合。澆鑄-軋制技術(shù)的主要特點(diǎn)是生產(chǎn)的復(fù)合不銹鋼界面結(jié)合強(qiáng)度高，方便生產(chǎn)大尺寸的復(fù)合板。

現(xiàn)有制備多層復(fù)合不銹鋼刀具材料的方法主要存在以下不足：

(1)爆炸焊接-軋制復(fù)合法由于射流的作用使復(fù)合界面呈波浪形，而且產(chǎn)量、生產(chǎn)率及成材率都比較低，產(chǎn)品質(zhì)量差，尺寸精度低。同時(shí)由于炸藥的存放、爆破地點(diǎn)的選擇、噪音的處理、人身安全的保障及對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重等一系列問(wèn)題而使得該法不易被推廣使用。

(2)軋制復(fù)合法對(duì)軋制時(shí)首道次的壓下量要求高，需要使用大噸位的壓機(jī)，設(shè)備投資大。加工前需對(duì)兩層金屬間的結(jié)合面進(jìn)行潔凈化處理、抽真空、快速焊接，工藝復(fù)雜。

(3)澆鑄-軋制技術(shù)含量高，需要控制的工藝因素包括模具涂層、澆鑄溫度、模具轉(zhuǎn)速等，工藝復(fù)雜，離心澆鑄多層合金時(shí)熔融合金中的雜質(zhì)難以排除，易于形成較多夾雜物。鑄坯加工量大，材料利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供基于凝膠注模成型技術(shù)制備多層復(fù)合不銹鋼的方法。

本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

基于凝膠注模成型技術(shù)制備多層復(fù)合不銹鋼的方法，包括如下步驟：

第一步，以重量份數(shù)計(jì)，將10份～50份的甲基丙稀酸羥乙酯與1份三縮四乙二醇雙丙稀酸酯混合，制成混合物；在100份去離子水中加入5份～30份所述混合物、1份～20份水溶性高分子材料、0.17份～2份過(guò)硫酸胺，制成單體溶液；

第二步，將至少兩種不銹鋼粉末分別加入所述單體溶液中，制成至少兩種不銹鋼粉-單體混合物；以重量份數(shù)計(jì)，每種不銹鋼粉末為95份～97份，每種不銹鋼粉末加入的單體溶液為3份～5份；

第三步，將一種不銹鋼粉-單體混合物澆注到模具中，加熱至60℃～70℃，保溫1小時(shí)～2小時(shí)，制成不銹鋼凝膠坯；再將至少另一種不銹鋼粉-單體混合物澆注到模具中凝膠坯的表面，加熱至60℃～70℃，保溫1小時(shí)～2小時(shí)，依次逐層添加不銹鋼粉-單體混合物，加熱至60～70℃，保溫1～2小時(shí)，制成多層不銹鋼凝膠坯；