[發明專利]高溫用無氧銅-316L不銹鋼層狀復合材料及制備工藝

在審

• 申請號: 202010625260.3
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN113881834A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 朱解祖
• 申請（專利權）人: 朱解祖
• 主分類號: C21D8/02
• 分類號: C21D8/02;C21D9/52;B21B1/38;C21D1/74
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本發明公開一種高溫用無氧銅?316L不銹鋼層狀復合材料及制備工藝，該復合材料為三層層狀結構，依次為無氧銅、純鎳和316L不銹鋼，總厚度為0.1mm?0.5mm，其中無氧銅的厚度占總厚度的25％?75％，純鎳的厚度占總厚度的0.5％，其余為316不銹鋼；該制備工藝采用純鎳為界層，在無氧銅與316L不銹鋼之間通過兩次熱軋制復合的方式進行復合，并通過擴散熱處理形成銅鎳和鎳鐵過渡層。該工藝制備的無氧銅?316L不銹鋼層狀復合材料界面的強度很高，可以保證長期在高溫，尤其是800℃以上的高溫長期使用，復合材料的可靠性好。

技術領域

本發明涉及金屬基層狀復合材料及制備工藝，尤其是高溫用無氧銅-316L不銹鋼層狀復合材料及制備工藝。

背景技術

無氧銅具有良好的導電性，316L不銹鋼具有良好的強度及耐腐蝕性,這種無氧銅與316L不銹鋼形成的層狀復合材料從而具備良好的導電、高強度及耐腐蝕特性，因此在很多電子、電器及軍工行業得到廣泛應用。目前無氧銅與316L不銹鋼復合帶材的生產，通常是采用無氧銅帶或板與316L帶或板，表面清刷后，通過冷軋或熱軋的方式進行復合形成層狀復合材料，后續通過軟化退火及壓延軋制形成所述的復合材料。這種復合材料制備工藝具有工藝簡單、可以連續大批量生產等特點。

但在某些特殊領域，如軍工等領域，材料長期需要在800度以上的高溫工作，銅鋼容易出現界面分層等問題。主要原因為：銅與鋼界面之間很難形成原子間擴散，且界面長期高溫下使用，銅層晶粒度長大，加之兩種材料熱膨脹系數及熱應力存在差異，銅與鋼之間的界面強度很弱，從而導致銅與不銹鋼出現分層，而出現過早失效的問題。

發明內容

為解決上述存在的技術問題，本發明提供高溫用無氧銅-316L不銹鋼層狀復合材料及制備工藝，該復合材料具有在高溫下，尤其是800度以上高溫下界面不會出現分層等問題，該復合材料具有良好的可靠性。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

高溫用無氧銅-316L不銹鋼層狀復合材料，該復合材料為三層層狀結構，依次為無氧銅、純鎳和316L不銹鋼，總厚度為0.1mm-0.5mm，其中無氧銅的厚度占總厚度的25％-75％，純鎳的厚度占總厚度的0.5％，其余為316不銹鋼。

高溫用無氧銅-316L不銹鋼層狀復合材料的制備工藝，包括以下步驟：

步驟一，將厚度為1.5mm-4.5mm的無氧銅帶與厚度為0.03mm-0.09mm的純鎳帶，純鎳的純度不低于N6的標準，表面進行清洗去油，并分別進行酸洗打磨，上述材料采用熱軋制復合設備進行連續軋制復合，軋制復合時，軋制復合的溫度控制在500℃-700℃之間，軋制復合的變形量不小于50％，軋制復合后形成厚度為0.7mm-2.1mm的銅鎳復合坯料，軋制復合時采用氨分解氣體；

步驟二，將厚度為0.7mm-2.1mm的316L不銹鋼帶清洗去油后的一面進行酸洗打磨，同時對步驟一的銅鎳復合坯料的鎳面進行酸洗打磨后再次采用熱軋制復合設備進行連續軋制復合，軋制復合時，保證酸洗打磨的鎳面與酸洗打磨的316L不銹鋼面進行復合，軋制復合的溫度控制在800℃-900℃之間，軋制復合的變形量不小于50％，軋制復合后形成厚度為1.4mm的銅鋼復合坯料，軋制復合時采用氨分解氣體；

步驟三，將步驟二得到的銅鋼復合坯料進行連續擴散熱處理，擴散熱處理溫度控制在950℃-1050℃之間，擴散熱處理時間不小于3分鐘，界面形成銅鎳過渡層和鎳鐵過渡層，擴散熱處理采用氮氣和氨分解氣體；

步驟四，將步驟三的銅鋼復合坯料后續通過多輥軋機冷軋、表面處理和再結晶退火得到總厚度為0.1mm-0.5mm的成品卷料，其中無氧銅的厚度占總厚度的25％-75％，純鎳的厚度占總厚度的0.5％，其余為316L不銹鋼；

步驟五，將步驟四的總厚度為0.1mm-0.5mm的成品卷料通過拉彎矯直和連續縱剪機剪切成銅鋼復合帶即得到本發明所述的復合材料。