专利名称：一种三金属材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种金属材料及其制造方法，尤其涉及一种新型的高敏感性三金属材 料及其制造方法。
背景技术：
三金属是在双金属基础上发展起来的一种复合材料，即在两层膨胀系数存在较大 差异的组元层材料之间增加一种电阻率与这两组元层相差很大的低电阻率材料后复合而 成的材料。其中两层组元层材料分别称为高膨胀层和低膨胀层，两层组元层材料中间即是 中间层，也叫分流层。三金属经过多年发展，已形成了系列化品种和相应牌号，如纳入国家标准GB/ T4461 中的 5J1305、5J1306、5J1309、5J1411、5J1415、5J1325、5J1433、5J1440 等。三金属的 主要性能指标包括比弯曲K、电阻率P，如上述三金属牌号中，13或14表示比弯曲，06或15 等表示电阻率，分别反映三金属的敏感性高低和电阻率的大小。三金属经加工成钢带，冲制为片状或带状的小部件用以制作温控元器件，广泛应 用于家电、汽车和机电等行业，作为位移补偿、温度控制、电流控制，以及过载保护之用。由 于三金属结构简单、使用可靠、成本低，其在各个领域获得了广泛的应用。为了满足具有不同设计要求的产品的使用，需要具有不同比弯曲值和电阻率的三 金属材料。对于比弯曲K，其值在10以下一般可归为低敏感性；其值在12 15之间可归 为中敏感性；其值在17以上可归为高敏感性。对于电阻率P，其值在10以下可归为低电 阻型；其值为10 30可归为中电阻型，其值在30以上为高电阻型。目前标准GB/T4461中所列三金属可大致分为三类。第一类是中敏感、低电阻率， 如上述的5J1305、5J1306、5J1309 ；第二类是中敏感、中电阻率，如上述的5J141U5J1415 ； 第三类是中敏感、高电阻率，如上述的5J1433、5J1440。上述这些牌号的三金属已在家电、汽车和机电等行业中获得了广泛应用，满足了 不同电器产品的设计、生产、使用要求。随着电器产品应用的不断发展和深入，三金属的应 用将更加多元化，如要求它具有更高的敏感性，并形成一定的电阻系列，以满足一些温控产 品的需要。而目前尚没有能满足这种产品需要的三金属。因此本发明提出一种新型的高敏感、低(中)电阻率三金属材料，通过选取合适的 组元层和分流层，采用冷轧复合方法制造，相比标准GB/T4461中现有的三金属，具有更高 的敏感性(更高的比弯曲)，可实现电阻系列化，适用于具有更快响应要求和电阻系列化的 电器产品，对于进一步拓展三金属品种，更好地满足市场需求，扩大产品影响力有着十分重 要的意义。
发明内容
本发明的目的之一是设计一种新型的高敏感、低(中)电阻率三金属材料，通过选 取合适的组元层和分流层，并采用合适的厚度及厚度配比，再通过冷轧复合方法获得该三金属。相比标准GB/T4461中现有的三金属，这种新型应当具有更高的敏感性，同时可实现 电阻系列化。本发明的另一目的是提供一种上述新型高敏感、低或中电阻率三金属材料的制造 方法，通过控制复合轧制的工艺参数和烧结制度等，来获得质量稳定的新型三金属。本发明的技术构思为通过确定合适的组元层和分流层材料品种、厚度及厚度配 比，保证最终产品的比弯曲K、电阻率P符合要求，同时保证复合轧制后三金属的板型。通 过确定相关复合轧制的工艺参数，保证复合后三金属坯的结合强度，减少分层和碎边。通过 确定三金属复合坯的烧结制度，即扩散热处理制度和冷轧中间坯热处理制度，更好地提高 三金属的结合强度，保证生产稳定性。根据本发明的上述目的和技术构思，提出一种三金属材料，由高膨胀组元层、 分流层和低膨胀组元层组成，所述高膨胀组元层、分流层和低膨胀组元层的厚度比值为 1 (0.40 1.2) (1.0 1.40)，其中高膨胀组元层的材料为Mn75Nil5CulO，分流层的 材料为Cu，低膨胀组元层的材料为Ni36。优选地，所述高膨胀组元层、分流层和低膨胀组元层的厚度比值为1 (0.46 1. 17) (1.0 1.33)。相应地，本发明还提供了一种三金属材料的制造方法，包括下列步骤(1)选材选取高膨胀组元层材料为Mn75Nil5CulO，分流层材料为Cu，低膨胀组元 层材料为Ni36 ；(2)制造高膨胀组元层、低膨胀组元层和分流层将上述步骤(1)中所述的组元层 坯料进行精整，然后冷轧至1. 0 1. 8mm，然后采用连续热处理炉在温度为850 1100°C、 走带速度为0. 8 3. Om/min的工艺条件下进行热处理，然后进行表面预处理清刷，清刷 电流为60 70A，制得高膨胀组元层和低膨胀组元层；将上述步骤(1)中所述的分流层 材料冷轧至0. 50 1. 5mm,然后采用连续热处理炉在温度为750 900°C、走带速度为 1. O 3. 5m/min的工艺条件下进行热处理，接着进行表面预处理清刷，清刷电流为60 70A，制得分流层，上述高膨胀组元层、分流层和低膨胀组元层的厚度比值为1 (0.40 1.2) (1.0 1.40)；控制清刷电流在60 70A范围内可使得复合坯，特别是高膨胀组元 层Mn75Nil5CulO能够获得良好的表面状态，从而有利于下面的步骤中组元层和分流层的纟口口。(3)复合轧制将上述高膨胀组元层、低膨胀组元层和分流层一道次轧制成复合 材料；(4)扩散热处理将上述轧制后的复合材料进行扩散热处理；(5)冷轧将上述经过扩散热处理的复合材料进行若干道次的冷轧，总的成品轧 制变形率为20% 30% ；(6)将上述冷轧产品纵切分条，制造成成品。优选地，所述步骤O)中高膨胀组元层、分流层和低膨胀组元层的厚度比值为 1 (0. 46 1. 17) (1. O 1. 33)。优选地，所述步骤(3)复合轧制的工艺参数为轧制速度为0. 50 2. Om/min,轧 制变形率为50 % 65 %，对中控制的进口导卫宽度偏差小于0. 5mm,同时在复合轧制过程 中使用润滑介质。采用这样的工艺参数是因为控制轧制速度在0. 50 2. Om/min范围内，可保证轧制过程的稳定，同时保证了高膨胀组元层、分流层和低膨胀组元层的结合强度；轧 制变形率为50% 65%也是为了保证复合坯的结合强度；此外由于该复合轧制过程中轧 制变形率较大，故为了保证轧制后三金属带坯的表面质量和板型，在此复合轧制过程中需 要使用润滑介质进行润滑；最后为了进一步优化复合坯的质量，在复合轧制过程中增加对 中控制调整频率，使进口导卫宽度偏差小于0. 5mm，可以避免因组元层、分流层厚度过薄产 生偏移而导致的碎边。优选地，所述步骤(4)中采用连续热处理炉、在温度800 900°C下，对轧制后的复 合材料进行扩散热处理，走带速度为0. 8 1. 2m/min。在该工艺条件下进行扩散热处理，可 以更好的提高三金属的结合强度，保证产品的稳定性。优选地，所述步骤( 中冷轧轧制道次至少为4次。采用多道次、小压下量的变形 制度，可以避免三金属带坯因组元层和分流层材料延伸不均勻而产生的表面印记，从而保 证最终成品的板型和公差精度。优选地，所述步骤(5)的冷轧过程还包括中间热处理，所述中间热处理的工艺参 数为温度800 900°C，走带速度1. 0 1. 5m/min。本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效 果1.本发明中的三金属材料相比标准GB/T4461中现有的三金属，具有更高的敏感 性，比弯曲K值可达17 20，同时实现了电阻系列化，电阻率P值可达5 15。这种新型 三金属适用于具有更快响应要求和电阻系列化的电器产品。2.本发明所提供的三金属生产方法实施简单、易于控制，同时使用该方法生产出 的三金属不仅满足敏感性要求和电阻率要求，而且产品稳定、具有良好的板型。
具体实施例方式实施例1-3表1.本发明实施例1-3中三金属的组成和厚度配比
[003权利要求
1.一种三金属材料，由高膨胀组元层、分流层和低膨胀组元层组成，其特征在于所述高 膨胀组元层、分流层和低膨胀组元层的厚度比值为1 (0.40 1.幻(1.0 1.40)，其 中所述高膨胀组元层的材料为Mn75Nil5CulO，所述分流层的材料为Cu，所述低膨胀组元层 的材料为Ni36。
2.如权利要求1所述的三金属材料，其特征在于所述高膨胀组元层、分流层和低膨胀 组元层的厚度比值为1 (0.46 1.17) (1.0 1.33)。
3.—种三金属材料的制造方法，其特征在于包括下列步骤(1)选材选取高膨胀组元层材料为Mn75Nil5CulO，分流层材料为Cu，低膨胀组元层材 料为Ni36 ；(2)制造高膨胀组元层、低膨胀组元层和分流层将上述步骤(1)中所述的组元层和 分流层材料经过坯料精整、冷轧、热处理和表面清刷预处理制造成高膨胀组元层、分流层 和低膨胀组元层，上述高膨胀组元层、分流层和低膨胀组元层的厚度比值为1 (0.40 1. 2) (1. 0 1. 40)；(3)复合轧制将上述高膨胀组元层、低膨胀组元层和分流层一道次轧制成复合材料；(4)扩散热处理将上述轧制后的复合材料进行扩散热处理；(5)冷轧将上述经过扩散热处理的复合材料进行若干道次的冷轧，总的成品轧制变 形率为20% 30% ；(6)将上述冷轧产品纵切分条，制造成成品。
4.如权利要求3所述的三金属材料的制造方法，其特征在于所述步骤O)中高膨胀组 元层、分流层和低膨胀组元层的厚度比值为1 (0.46 1.17) (1.0 1.33)。
5.如权利要求4所述的三金属材料的制造方法，其特征在于所述步骤O)中制造高膨 胀组元层、低膨胀组元层和分流层的表面清刷预处理采用60 70A的清刷电流。
6.如权利要求5所述的三金属材料的制造方法，其特征在于所述步骤C3)复合轧制的 工艺参数为轧制速度为0. 50 2. Om/min，轧制变形率为50% 65%，对中控制的进口导 卫宽度偏差小于0. 5mm,同时在复合轧制过程中使用润滑介质。
7.如权利要求6所述的三金属材料的制造方法，其特征在于所述步骤(4)中采用连续 热处理炉、在温度800 900°C下，对轧制后的复合材料进行扩散热处理，走带速度为0. 8 1. 2m/min。
8.如权利要求7所述的三金属材料的制造方法，其特征在于所述步骤(5)中冷轧轧制 道次至少为4次。
9.如权利要求8所述的三金属材料的制造方法，其特征在于所述步骤(5)的冷轧过 程还包括中间热处理，所述中间热处理的工艺参数为温度800 900°C，走带速度1. O 1. 5m/min。
全文摘要
本发明公开了一种三金属材料，其由高膨胀组元层、分流层和低膨胀组元层组成，且上述三层的厚度比值为1∶(0.40～1.2)∶(1.0～1.40)，其中高膨胀组元层的材料为Mn75Ni15Cu10，分流层的材料为Cu，低膨胀组元层的材料为Ni36。该新型三金属材料具有高敏感性，适用于具有更快响应要求和电阻系列化的电器产品。此外本发明还公开了这种三金属材料的制造方法，该方法通过控制复合轧制工艺参数和扩散热处理工艺参数等，使得三金属成品不仅满足高敏感性的性能需要，还具有良好的结合强度和板型。
文档编号G05D23/08GK102039698SQ20091019749
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者郭南翔, 黄庆华 申请人:宝山钢铁股份有限公司