[發明專利]等離子弧增強超聲金屬復合板制備裝置及方法

有效

• 申請號: 202011470016.0
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112692422B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 張超群;孫冬柏;俞宏英
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;B23K20/00;B23K20/24;B23K20/26
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 李慶

本發明提供一種等離子弧增強超聲金屬復合板制備裝置及方法，其中裝置包括一超聲波發生器、一超聲滾輪、一水平傳動機構、一第一等離子弧噴嘴、一第二等離子弧噴嘴、一第三等離子弧噴嘴、一等離子弧噴嘴電源、一紅外溫度監測系統和一自動控制端；超聲滾輪連接超聲波發生器；超聲波發生器與水平傳動機構傳動連接；第一等離子弧噴嘴固定于超聲滾輪的前方，第二等離子弧噴嘴和第三等離子弧噴嘴分別固定于超聲滾輪的兩側；等離子弧噴嘴電源與第一等離子弧噴嘴、第二等離子弧噴嘴和第三等離子弧噴嘴電連接。本發明的一種等離子弧增強超聲金屬復合板制備裝置及方法，更有利于超聲復合，可顯著增金屬之間的冶金結合效果，并且能夠實現較薄金屬層的制備。

技術領域

本發明涉及新型金屬板材制備技術領域，尤其涉及一種等離子弧增強超聲金屬復合板制備裝置及方法。

背景技術

鋼材以其具有強度高、成本低等優點，成為如今在各領域中應用相當廣泛的一種金屬材料。然而，鋼的耐腐蝕性能較差，尤其在海洋工程等領域，其應用受到極大限制。另一方面，一些抗腐蝕金屬及其合金具有良好的耐腐蝕性，但成本較高。因此，耐腐蝕且節約成本的金屬復合材料具有巨大的潛力和良好的應用前景。

傳統的金屬復合板制備方法包括爆炸復合法和熱軋制復合法。

中國發明專利CN201821521447.3提出了一種寬幅鈦鋼復合板爆炸復合結構及其制備方法，該法利用爆炸產生的高熱和高壓使鈦鋼層結合。但該法難以生產較薄的復合金屬層，并且金屬結合面的強度不足；此外，爆炸還會造成較嚴重的環境污染和噪音。另一方面，此方法為避免出現斷裂問題，需額外布置與復合金屬層材料一致的緩沖條和支撐片，當使用鈦等價格較高的金屬時，成本將顯著提高。

中國發明專利CN201710769999.X提出了一種鈦鋼復合板熱軋制制備方法，一定程度上提高了復合板的結合性能。但該法仍然無法軋制生成較薄的復合金屬層，且對金屬板材表面光潔度有較高要求。另外，熱軋設備通常體積巨大，不輕便，需要較大的生產空間，增大生產成本。

中國發明申請CN201510109043.8公開了一種鋁鈦鋼復合板爆炸復合結構及其制備鋁鈦鋼復合板的方法，利用爆炸復合法實現了鋁鈦鋼三層金屬板的復合。但爆炸法對場地有較高的要求，且危險性高，還易造成嚴重的噪音和環境問題。此外，采用該方法生產的復合板邊緣存在細小的不貼合。

中國發明申請CN202010045930.4公開了一種不銹鋼/碳鋼復合板及其制作工藝，采用澆筑與熱軋結合的固液復合法，降低了生產難度并提高了生產效率。然而，澆筑步驟需要制備相應的模具，且對模具要求較高，并且此方法仍未解決熱軋法難以生產薄復合金屬層的問題。

中國發明專利CN201210153819.2公開了一種鈦鋼復合板材及其制造方法，采用多道次超高壓熱軋工藝，一定程度上提高了復合金屬板的平整度和強度。但金屬板界面表層氧化的問題仍未得到解決，成品復合金屬板的強度性能仍有不足，此外該工藝需要超高壓條件，對設備有較高要求，導致成本較高。

中國發明專利CN201110029651.X公開了一種不銹鋼-碳鋼復合板的制備方法，該方法在板材間引入復合坯料，先焊接后軋制，隔絕氧氣，顯著解決了板材氧化造成的界面強度低的問題。但該方法僅適用于厚板，對于薄板材，其操作難度較大，此外該方法不利于精確控制復合金屬層的厚度。

發明內容

針對上述現有技術中的不足，本發明提供一種等離子弧增強超聲金屬復合板制備裝置及方法，在超聲滾輪的前方，左側和右側分別加裝了等離子弧噴嘴，使用非轉移型等離子弧加熱表層復層金屬板，使其軟化，使其更容易在超聲驅動下與下層基板之間發生充分的高頻摩擦，更加有利于超聲復合，可顯著增強復層金屬板與基板之間的冶金結合效果，并且能夠實現較薄金屬層的制備。