[發明專利]一種海洋工程用銅鋼固液復合雙金屬材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110034945.5
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112848552B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 馮丹竹;趙坦;胡筱璇;于明光;朱隆浩;金耀輝
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;B22D19/00;B21B1/22;C21D1/18;C21D9/46;C22F1/08;C22C9/06;C22C38/24;C22C38/22;C22C38/32;C22C38/04;C22C38/02
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本發明提供了一種海洋工程用銅鋼固液復合雙金屬材料及其制備方法，所述雙金屬復合材料中基板為鋼板，銅合金板附著在鋼板表面；銅合金與鋼的板坯厚度之比為1：(5.6～11.2)，制備方法，包括鋼板預處理、預熱、固液復合、復合板坯加熱、熱軋、矯直、熱處理；應用本發明生產的銅鋼雙金屬復合材料，使該種材料具有192～208HV的截面維氏硬度，截面硬度差≤16HV，Z向抗拉強度Rm≥440MPa，伸長率A≥25％，復合界面剪切強度240～260MPa，彎曲檢驗均合格，同時具有良好的耐海水腐蝕性能。

技術領域

本發明屬于金屬材料生產領域，尤其涉及一種海洋工程用銅鋼固液復合雙金屬材料及其制備方法。

背景技術

海洋是最具有腐蝕的環境，是含3％NaCl海水+溶解氣體+懸浮固體+有機物+生物體所組成的復合體。眾多材料中碳鋼的耐海水腐蝕性差，不銹鋼會發生縫隙、應力、點蝕；在金屬材料中，銅合金具有優良的耐海水腐蝕性能和抗氧化物生長能力，但成本較高。因此發展銅鋼復合材料不僅可以發揮各自組元材料的性能優勢，而且可以實現各組元材料之間的性能優勢互補，滿足單一金屬材料不能達到的性能要求，并且可以節約貴重金屬材料，具有較高的經濟效益和社會效益。

國內外一些專家學者致力于銅-鋼雙金屬的研究，一方面減少貴重金屬Cu的使用，另一方面提高復合材料的性能。

申請號為200910044854.9的發明《鉍青銅-鋼復合材料雙金屬軸承材料及其制造方法》中提供的技術方案中，材料基層采用碳素鋼為材料，表層為鉍青銅合金，鉍青銅合金燒結在碳素鋼表面。采用粉末冶金燒結法原理把鉍青銅合金燒結在碳素鋼材料表面。其不足之處在于，但是燒結的雙金屬復合材料孔隙率大，力學性能差，承載能力和抗沖擊性較差，使用壽命較短。

申請號為200910162920.2的發明《一種銅鋼復合材料及其制備方法》公開的技術方案中復合材料的化學成分重量比為：Cu 10％～15％，鋼85％～90％，其結構為銅與鋼復合為一體。將銅與鋼帶通過表面處理后，經冷軋軋制成高精度鋼帶和高精度銅帶；經過表面清洗后，去除表面殘留物，脫脂，經冷軋機軋制成高精度銅鋼復合帶，并進行退火。其不足之處在于，采用冷軋軋制復合的方法生產效率低，且成功率較低，產品易分層。

申請號為01107029.3的發明《生產銅鋼復合材料的等溫熔接法》中首先將保護劑加入沒有鋼芯棒的復合坯料的鋼芯棒與外壁間隙中，然后將電解銅加入復合坯料的料斗內；將加料后的復合坯料放入已經升溫的井式電爐內，加熱至1130～1150℃，待電解銅全部熔化后，電爐從底部開始逐段斷電，使復合坯件從底向上順序冷卻。其不足之處在于，生產雙金屬復合材料受生產裝備限制，尺寸有限，且不能大規模生產。

申請號為200910306947.4的發明《銅鋼復合構件的感應熔鑄連接方法》解決了現有釬焊方法焊后工件氣密性差、接頭抗拉強度低的問題。采用感應熔鑄方法，使復合構件中抗拉強度可達232MPa,但應用具有局限性，產品僅用于銅鋼復合構件的連接。

申請號為201210188109.3的發明《一種銅鋼復合板材的生產方法》中采用表面清理-毛化處理-噴涂結合層-軋制-退火-平整、拋光等步驟進行雙金屬復合材料的生產，其不足之處在于，該方法對鋼和銅表面粗糙度要求較高，且需噴涂結合層，不僅過程繁瑣，生產效率低，且易造成結合界面不均勻。

申請號為201710630328.5的發明《一種焊接式銅鋼復合冷卻壁制作方法》中首先對銅板和鋼板進行預處理：切割處理、除銹、打磨拋光、整平和彎曲，隨后在惰性環境、高溫、高壓條件下，將銅板和鋼板預處理過的板面相對，邊軋制邊進行跟蹤焊接，形成銅鋼復合冷卻壁坯體，最后進行后續加工。其不足之處在于，該發明采用邊軋制邊進行焊接，難度較大，很難在大生產中同步進行，實施困難。

發明內容

本發明的目的在于克服上述問題和不足而提供一種兼顧成本及使用性能，使復合材料具有高耐海水腐蝕性能，高強度、硬度、較高的剪切強度及高效的生產流程的一種海洋工程用銅鋼固液復合雙金屬材料及其制備方法。