Биметаллическая композиция цветной металл - цветной металл и способ ее изготовления

 

Группа изобретений относится к области обработки металлов давлением, а именно к получению биметаллических композиций совместной пластической деформацией. В качестве материала основного слоя биметаллической композиции используется лента из меди с содержанием примесей не более 0,1%. В качестве материала покрытия - медно-никелевый сплав, содержащий 18:20% никеля. Наилучшие эксплуатационные характеристики биметаллической композиции получаются, когда суммарная толщина покрытия составляет 4-20% от толщины основного слоя. Суммарную степень деформации пакета из медной и наложенных на нее двух медноникелевых лент в процессе плакирования выбирают в интервале 2,4-2,7. В качестве технологической смазки используют смесь минерального масла (50%) и керосина (50%). Охлаждение подката осуществляют до температуры ниже 30^oC. Холодную прокатку осуществляют со степенью деформации не менее 1,2. Отжиг проводят при 370-480^oC в течение 700:740 мин с последующим охлаждением с печью ниже 150^oC. Изобретение позволяет получить немагнитный композиционный материал с поверхностью белого цвета и обеспечивает возможность варьирования оттенков биметалла. 2 с.п. ф-лы.

Группа изобретений относится к обработке металлов давлением, а именно, к получению биметаллических композиций совместной пластической деформацией.

Известен композиционный материал, состоящий из стальной основы, покрытой медно-никелевым сплавом с содержанием никеля 4-26%, суммарной толщиной покрытия 14-40% от толщины стальной основы, и способ производства биметалла, включающий подготовку поверхностей основы и покрытия, совместную пластическую деформацию, холодную прокатку со смазкой, отжиг при температуре металла 650-700^oC с последующим охлаждением с печью ниже 140^oC (патент RU 2071892, B 23 K 20/04, 20.01.97).

Данный аналог позволяет получить магнитный композиционный материал белого цвета.

Наиболее близким аналогом к заявляемой группе изобретений в части композиционного материала является немагнитный композиционный материал, имеющий поверхность золотистой окраски (патент US 4330559, B 32 B 15/20, 18.05.82), где в качестве основного слоя служит сплав на основе меди, содержащий 2-3% алюминия, 1-2,5% кремния.

Задачей заявляемого изобретения является необходимость получения немагнитного композиционного материала, в качестве основы которого используется цветной металл, имеющего поверхность белого цвета, с возможностью варьирования оттенками биметалла.

Указанная задача решается тем, что в качестве материала основного слоя используется лента из меди с содержанием примесей не более 0,1%, а в качестве материала покрытия - медно-никелевый сплав, содержащий 18-20% никеля. При этом суммарная толщина покрытия составляет 4-20% от толщины основного слоя.

Экспериментально установлено, что при содержании никеля менее 18% поверхность биметаллической композиции имеет желтовато-белый цвет, увеличение содержания никеля свыше 20% приводит к удорожанию материала.

Также экспериментально установлено, что наилучшие эксплуатационные характеристики могут быть получены при равенстве толщин плакирующих слоев и равных 4-6% от толщины основного слоя. Толщина покрытия менее 4% не обеспечивает качество поверхности плакирующего слоя и его цвет.

Известен способ получения составной металлической детали (патент US 3634926. Способ получения составной металлической детали посредством прокатки и рекристаллизации. Д. Винтер, Н. Хавен. 30.03.66), заключающийся в деформации наложенных друг на друга составляющих с обжатием от 40 до 90% и последующим рекристаллизационным отжигом одного компонента.

Недостатком данного способа является сложность подбора составляющих для обеспечения высоких пластических свойств, необходимых для дальнейшей обработки.

Известен способ изготовления биметалла с основным слоем из меди, покрытым с двух сторон никелем или его сплавами (патент US 3407050. Двойной /дуплекс/ никелевый материал от 22.10.68), включающий подготовку поверхности, отжиг собранного пакета при температуре 620^oC, нагрев при температуре 810^oC и последующую прокатку со степенью деформации не менее 25%, удаление окалины и последующую холодную прокатку.

Известен метод получения биметаллического соединения с основным слоем из меди, основанный на сварке составляющих взрывом (Биметаллические соединения. Чарухина К.Е. и др. Металлургия, 1970, с. 159-169).

Недостатком данного метода горячей прокатки является высокая трудоемкость, вредные условия труда, сложность механизации и автоматизации.

Сварка взрывом требует наличия дорогостоящего оборудования, низкая производительность.

Наиболее близким к заявляемому способу техническим решением является способ получения биметаллической ленты никель - латунь - никель (А.с. SU 1142246, B 23 K 20/04, 28.02.85), включающий подготовку поверхности латунной и никелевых лент, совместную прокатку с обжатием 50-80%, термическую обработку, прокатку на окончательный размер с обжатием 10%, отжиг, дрессировку и отделку.

Недостатком данного метода является невозможность обеспечения точности по толщине лент и сложность обеспечения требований механических свойств.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно обеспечение требуемого качества при минимально возможных затратах на производство.

Указанная задача решается тем, что суммарную степень деформации пакета из медной и наложенных на нее двух медно-никелевых лент в процессе плакирования выбирают в интервале от 2,4 до 2,7, в качестве технологической смазки используют смесь минерального масла (50%) и керосина (50%), охлаждение подката осуществляют до температуры ниже 30^oC, холодную прокатку осуществляют со степенью деформации не менее 1,2, отжиг проводят при температуре металла 370-480^oC в течение 700-740 минут с последующим охлаждением с печью до температуры ниже 150^oC.

Экспериментально установлено, что при степени деформации в плакирующем проходе менее 2,4 прочность соединения слоев в биметалле не обеспечивает возможность дальнейшей обработки, при степени деформации более 2,7 наблюдается разрушение материала в виде разрывов по кромке.

При нагреве биметаллического подката в процессе плакирования протекает низкотемпературная термическая обработка (возврат), когда происходит уменьшение точечных дефектов и перераспределение дислокаций. Далее в процессе естественного охлаждения подката снижаются напряжения и частично рода. При этом комплекс механических свойств не меняется. Охлаждение до температуры не выше 30^oC несколько повышает пластичность подката, что позволяет докатать его без промежуточной термической обработки.

Степень деформации биметаллического подката при прокатке в заданный размер менее 1,2 не обеспечивает требуемой точности биметалла.

Способ реализуется следующим образом.

В качестве исходных материалов используются лента медная марки M1 размером 4,5 х 280 мм, состояние поставки - мягкое и лента мельхиоровая марки МН19 размером 0,25 х 298 мм, состояние поставки - мягкое. Ленту медную перед плакированием обезжиривают в растворе моющего средства и зачищают с двух сторон металлическими щетками. Ленту мельхиоровую также обезжиривают в растворе моющего средства, промывают, сушат и зачищают металлическими щетками с одной или двух сторон.

Двухстороннее плакирование проводят на стане КВАРТО 400/1000х500 за один пропуск по маршруту: (4,5 + 2 · 0,25) -> 2,0 + 0,1 мм.

В процессе плакирования на мельхиоровые ленты подается смазка в составе масло МС-20 или ПС-28 - 50% и керосин - 50% сверху капельным способом, снизу - промасливающим валиком. Скорость прокатки регулируют в интервале 0,2-0,6 м/с. Натяжение медной ленты поддерживают равным 190-210 H, мельхиоровых лент 45-50 H, а для биметаллической ленты 200-220 H. После охлаждения подката в естественных условиях до температуры ниже 30^oC производят холодную прокатку по маршруту: 2,0 -> 1,75 -> 1,65 -> 1,50 - 0,07 мм, заднее и переднее натяжение при этом поддерживают равным 175-225 H.

С целью обеспечения чистоты цвета поверхности ленты, ее перед прокаткой в окончательный размер и перед термической обработкой подвергают обезжириванию в растворе технического моющего средства.

Отжиг биметалла для обеспечения требований по механическим свойствам проводят в среде защитного газа при температуре металла 400^oC в течение 720 минут с последующим охлаждением с печью до температуры ниже 150^oC.

Формула изобретения

1. Биметаллическая композиция, состоящая из цветного металла-основы и двух лент из сплава на основе меди, полученная методом холодного плакирования и последующей холодной прокатки, отличающаяся тем, что в качестве материала основного слоя используют медь с содержанием примесей не более 0,1%, а в качестве материала покрытия - медно-никелевый сплав с содержанием никеля 18-20%, при этом суммарная толщина покрытия составляет 4-20% от толщины основного слоя.

2. Способ получения биметаллической композиции цветной металл - цветной металл, включающий подготовку поверхности основного и плакирующего слоев, их совместную пластическую деформацию, термическую обработку, холодную прокатку, отжиг, дрессировку и отделку, отличающийся тем, что суммарную степень деформации медной и двух медно-никелевых лент в плакирующем проходе выбирают в интервале 2,4-2,7, для протекания процесса термической обработки используют температуру деформации, степень деформации при холодной прокатке задают не менее 1,2, отжиг проводят при температуре металла 370-480^oC с последующим охлаждением с печью ниже 150^oC.