鎂基包鋁複合板帶的反鑄造製備方法
2023-09-22 04:23:05 2
專利名稱：鎂基包鋁複合板帶的反鑄造製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鎂基包鋁複合板帶材的生產方法，尤其涉及採用反鑄造法製備鎂 基包鋁複合板帶材的方法，屬於有色金屬複合板帶材生產技術領域。
背景技術：
鎂合金具有密度低、比強度和比剛度高、導熱性和電磁屏蔽性好、易回收等優點， 在航空、航天、汽車、3C領域具有廣闊的應用前景，被譽為「21世紀的綠色工程材料」。近年 來鎂合金的研究和應用日益受到材料學界和工業界的重視，汽車、電子、通信等行業對鎂合 金薄板帶材產品的需求也越來越強烈。傳統鎂合金板帶製備工藝主要有熱軋開坯、擠壓供 坯輔以後續熱溫軋制的方法，在製備板厚為0. 4 2. Omm鎂合金薄板帶材時，存在板坯邊 裂、板形差以及板帶產品極易氧化腐蝕等問題，限制了鎂合金薄板帶材大規模工業應用。目前，已有科研團隊及企業採用熱軋覆合方式製備鎂基包覆鋁材的複合板帶，其 目的主要是提高鎂合金板材耐蝕性能，此外，也可大幅度改善鎂合金薄板帶材熱溫軋制過 程中邊裂缺陷。但是，該工藝需準備好包覆鋁材帶卷，熱軋覆合過程中開卷、直頭、包覆板預 處理、在線加熱、熱軋覆合等工序複雜，流程較長，相應輔助設備繁多，工藝參數控制困難， 最終導致採用該工藝製備的鎂基包覆鋁材複合板材成本較高，複合界面結合力較差。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種製備包覆鋁材的鎂基複合板 帶材的方法，旨在解決傳統工藝製備鎂合金薄板帶材存在的工序複雜、成材率低及成品耐 蝕性差的問題；通過冶金結合方式，進一步提高鎂基包鋁複合板帶的界面結合能力。本發明的目的通過以下技術方案來實現鎂基包鋁複合板帶的反鑄造製備方法，具體包括以下步驟1)母帶開卷母帶開卷時，由加熱保溫裝置對鎂合金帶卷進行均勻加熱和保溫， 使鎂合金帶卷的溫度控制在250 450°C ；2)母帶在線表面處理採用機械方法或化學方法對母帶表面進行處理，去除母帶 表面的氧化皮，並將母帶表面粗糙化；3)母帶在線加熱在防氧化氣氛中對母帶進行溫度調整，控制其溫度在100 450 0C ；4)母帶與複合層金屬液熱複合鎂合金板帶經夾送輥進入凝固器，母帶和複合層 金屬液在凝固器內進行熱複合；5)熱複合板帶平整熱複合板帶出凝固器後經平整軋輥進行平整；6)熱複合板帶在線加熱對平整後的熱複合板帶進行加熱，溫度控制在350 400 0C ；7)熱複合板帶熱軋在熱軋機上對熱複合板帶進行變形率在10 50%的軋制，使 基材和包覆材進一步結合；
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8)複合板帶卷取熱軋後的鎂基包鋁複合板帶經剪切、導料輥夾送、鉗口咬入卷 取機後，進行卷取；卷取機配有加熱保溫裝置，控制帶坯卷取溫度在250 450°C。進一步地，上述的鎂基包鋁複合板帶的反鑄造製備方法，其中，所述鎂合金帶卷為 純鎂系列、Mg-Al系列合金、Mg-Zn系列合金、Mg-Y系列合金、Mg-Re系列合金、Mg-Ca系列 合金、Mg-Ag系列合金或Mg-Cu系列合金的鑄軋卷或擠壓卷，厚度為3 6mm ；所述包覆鋁材 為純鋁系列、Al-Mn系列合金或Al-Mg系列合金。更進一步地，上述的鎂基包鋁複合板帶的反鑄造製備方法，其中，步驟4)母帶與 複合層金屬液熱複合，鎂合金板帶經夾送輥進入凝固器，凝固器分為複合層金屬液注入區 和板帶複合區，由擋渣牆隔開，熔池溫度為複合層金屬液相線以上10 50°C，母帶在池時 間為0. 5 20s ；所述凝固器配有加熱裝置，並設有放液口。本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在針對傳統鎂合金板帶塑性加工性能差和耐蝕性差的缺點，本發明利用鋁合金塑性 加工性能好、表面防護簡單的特點，提高鎂合金板帶塑性加工性能，改善鎂合金板帶的耐蝕 性能。本方法製備的包覆鋁材的鎂基複合板帶，可有效地實現基材和包覆材的冶金結合，二 者結合力強，結合牢固，成材率高。
下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明圖1 反鑄造法製備鎂基包鋁複合板帶材的原理圖。圖中各附圖標記的含義見下表1-開卷機，2-鎂合金帶卷加熱保溫裝置，3-母帶，4-母帶表面處理裝置，5-母帶 在線加熱裝置，6-夾送輥，7-凝固器，8-複合層金屬液供給系統，9-放液口，10-廢料箱， 11-平整軋輥，12-熱複合板帶在線加熱裝置，13-熱複合板帶導料輥，14-熱軋機，15-剪切 裝置，16-複合板帶導料輥，17-卷取機，18-複合板帶加熱保溫裝置
具體實施例方式為簡化流程，改善普通包鋁熱軋覆合鎂基板材界面結合能力，提供一種鎂基包鋁 複合板帶反鑄造製備方法，採用反鑄造方法實現鎂合金基材包鋁過程。鎂基包鋁複合板帶材反鑄造製備方法的主要工序包括母帶的開卷一母帶的在線 表面處理一母帶的在線加熱一母帶和複合層金屬液的熱複合一熱複合板帶的平整一熱復 合板帶的在線加熱一熱複合板帶的熱軋一複合板帶的卷取。整體機列根據工藝流程配置，如圖1所示包括鎂合金帶卷開卷機1、鎂合金帶卷 加熱保溫裝置2、母帶表面處理裝置、母帶在線加熱裝置5、夾送輥6、凝固器7、複合層金屬 液供給系統8、廢料箱10、平整軋輥11、熱複合板帶在線加熱裝置12、熱複合板帶導料輥13、 熱軋機14、剪切裝置15、複合板帶導料輥16、卷取機17、複合帶卷加熱保溫裝置18。鎂合金帶卷通過開卷機1開卷，由鎂合金帶卷加熱保溫裝置2對鎂合金帶卷進行 均勻且溫度精確的加熱和保溫，鎂合金帶卷的溫度控制在250 450°C。開卷後，由母帶表面處理裝置4採用機械或化學方法對母帶3進行表面處理，去除 氧化皮並粗糙化。
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表面處理好的母帶在防氧化氣氛如氬氣中通過母帶在線加熱裝置5進行加熱，具 體採用紅外線感應加熱、電磁線圈感應加熱或電加熱元器件輻射加熱等方式；母帶加熱溫 度為100 450°C，具體加熱溫度根據複合層厚度要求來定；若表面處理後的母帶溫度在工 藝設定範圍內，可不加熱。達到工藝設定溫度的母帶經夾送輥6穿過凝固器7，穿帶口有完善的防漏措施；凝 固器7分為注液區和板帶複合區；由複合層金屬液供給系統8向注液區倒入複合層金屬液； 凝固器內的複合層金屬液溫度一般在其液相線以上10 50°C ；凝固器配有加熱系統，當凝 固器內的複合層金屬液溫度低於預設溫度時，啟動加熱系統對複合層金屬液進行加熱，把 凝固器內的複合層金屬液溫度控制在預設的溫度範圍內；當凝固器內的複合層金屬液溫度 達到預設溫度後，使母帶開始運行，並迅速提高液面，使母帶浸入複合層金屬液中進行熱復 合；熱複合的時間為0. 5 20s ；複合層的厚度由母帶的預熱溫度、複合時間及複合層金屬 液的溫度決定，一般在2 10mm。凝固器7帶有放液口 9，下有廢料箱10。熱複合後的板帶由平整軋輥11進行平整；熱複合板帶經熱複合板帶在線加熱裝 置12加熱到熱軋溫度後，經熱複合板帶導料輥13進入熱軋機14進行軋制，熱軋溫度為 350 400°C，熱軋變形率一般控制在10% 50%;若熱複合板帶的溫度在工藝設定的熱軋 溫度範圍內，可不加熱。複合板帶經剪切裝置15剪切後，送入複合板帶導料輥16，咬入卷取機鉗口後進行 卷取；卷取機17配有複合板帶加熱保溫裝置18，複合板帶加熱保溫裝置18控制帶坯卷取 溫度在250 450°C ；熱軋複合速度根據恆速度進行控制，速度設定範圍根據包覆率要求， 考慮基材溫度、複合層金屬液溫度、熱複合時間綜合確定；卷取速度採用恆張力控制，張力 範圍為2 25kN範圍內。根據最終產品及工藝要求，合理選取母帶的厚度(3 6mm)；制定合適的母帶預熱 溫度、複合時間及複合層金屬液的溫度，以獲得合適厚度的包覆層。鎂合金基材帶卷為純鎂系列、Mg-Al系列合金、Mg-Zn系列合金、Mg-Y系列合金、 Mg-Re系列合金、Mg-Ca系列合金、Mg-Ag系列合金或Mg-Cu系列合金的鑄軋卷或擠壓卷，厚 度為3 6mm。包覆鋁材為純鋁系列、Al-Mn系列合金或Al-Mg系列合金。實施例1 採用AZ31鎂合金鑄軋板坯為母帶，1060鋁合金為包覆材，利用反鑄造法製備鎂基 包鋁複合板帶。將6mm厚AZ31鎂合金鑄軋卷在開卷機上開卷，開卷溫度為320 350°C ；由母帶表 面處理裝置4去除母帶表面的氧化皮並粗糙化；將表面處理好的母帶加熱到200 300°C， 經夾送輥6穿過凝固器7 ；凝固器7內1060鋁合金熔體溫度為670 680°C，複合時間控制 在3 5s，熱複合板帶厚度為9 IOmm ；熱複合板帶熱軋時，熱軋溫度控制在350 400°C， 熱軋變形率設置為40% ；熱軋後複合板帶由卷取機17進行卷取，卷取機配置的加熱保溫裝 置控制複合板帶卷取溫度在300 350°C。實施例2 採用AZ31鎂合金擠壓板坯為母帶，1060鋁合金為包覆材，利用反鑄造法製備鎂基 包鋁複合板帶。將4mm厚AZ31鎂合金擠壓卷在開卷機上開卷，開卷溫度為320 350°C ；由母帶表面處理裝置4去除母帶表面的氧化皮並粗糙化；將表面處理好的母帶加熱到350 400°C， 經夾送輥6穿過凝固器7 ；凝固器7內1060鋁合金熔體溫度控制在670°C 680°C，複合時 間控制在1 3s，熱複合板帶厚度為5 7mm ；熱複合板帶熱軋時，熱軋溫度控制在350 400°C，熱軋變形率設置為30% ；熱軋後複合板帶由卷取機17進行卷取，卷取機配置的加熱 保溫裝置控制複合板帶卷取溫度在300 350°C。綜上所述，本發明採用反鑄造法製備的鎂基包鋁複合板帶材有良好的塑性變形性 能和耐蝕性能，基材和包覆材之間能形成良好的冶金結合，界面結合力強，成材率高。需要理解到的是以上所述僅是本發明的優選實施方式，對於本技術領域的普通 技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤 飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
鎂基包鋁複合板帶的反鑄造製備方法，其特徵在於包括以下步驟1)母帶開卷母帶開卷時，由加熱保溫裝置對鎂合金帶卷進行均勻加熱和保溫，使鎂合金帶卷的溫度控制在250～450℃；2)母帶在線表面處理採用機械方法或化學方法對母帶表面進行處理，去除母帶表面的氧化皮，並將母帶表面粗糙化；3)母帶在線加熱在防氧化氣氛中對母帶進行溫度調整，控制其溫度在100～450℃；4)母帶與複合層金屬液熱複合鎂合金板帶經夾送輥進入凝固器，母帶和複合層金屬液在凝固器內進行熱複合；5)熱複合板帶平整熱複合板帶出凝固器後經平整軋輥進行平整；6)熱複合板帶在線加熱對平整後的熱複合板帶進行加熱，溫度控制在350～400℃；7)熱複合板帶熱軋在熱軋機上對熱複合板帶進行變形率在10～50％的軋制，使基材和包覆材進一步結合；8)複合板帶卷取熱軋後的鎂基包鋁複合板帶經剪切、導料輥夾送、鉗口咬入卷取機後，進行卷取；卷取機配有加熱保溫裝置，控制帶坯卷取溫度在250～450℃。
2.根據權利要求1所述的鎂基包鋁複合板帶的反鑄造製備方法，其特徵在於所述鎂 合金帶卷為純鎂系列、Mg-Al系列合金、Mg-Zn系列合金、Mg-Y系列合金、Mg-Re系列合金、 Mg-Ca系列合金、Mg-Ag系列合金或Mg-Cu系列合金的鑄軋卷或擠壓卷，厚度為3 6mm ；包 覆鋁材為純鋁系列、Al-Mn系列合金或Al-Mg系列合金。
3.根據權利要求1所述的鎂基包鋁複合板帶的反鑄造製備方法，其特徵在於步驟4) 母帶與複合層金屬液熱複合，鎂合金板帶經夾送輥進入凝固器，凝固器分為複合層金屬液 注入區和板帶複合區，由擋渣牆隔開，熔池溫度為複合層金屬液相線以上10 50°C，母帶 在池時間為0. 5 20s ；所述凝固器配有加熱裝置，並設有放液口。
全文摘要
本發明涉及鎂基包鋁複合板帶的反鑄造製備方法，鎂合金帶卷經開卷、母帶在線表面處理、母帶在線加熱後，穿過凝固器內的熔融複合層金屬液，進行熱複合；然後經過一定變形率的熱軋得到一定厚度的包覆鋁材鎂基複合板帶材；複合板帶由卷取機進行卷取，母帶開卷溫度為250～450℃，熱複合前母帶預熱溫度為100～450℃，凝固器內複合層金屬液的溫度為其液相線以上10～50℃，複合時間為0.5～20s，熱複合板帶的熱軋溫度為350～400℃，熱軋變形率為10～50％，包覆鋁材的鎂基複合板帶的卷取溫度為250～450℃。本發明製備的包覆鋁材的鎂基複合板帶材，基材與包覆材能形成良好的冶金結合，界面結合力強，成材率高。
文檔編號B21B1/38GK101947550SQ201010281610
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月14日 優先權日2010年9月14日
發明者劉國金, 吳維治, 翁文憑, 趙奇特, 遲之東, 陳琦 申請人:蘇州有色金屬研究院有限公司