专利名称：铜合金镍网磁性复合材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种铜合金镍网磁性复合材料及其制造方法，可应用于硬币制造，使硬币具有一种独特的电磁性能，从而提高硬币的金融机具识别性能和大众防伪能力。
背景技术：
复合材料是由一种或两种以上的不同性能的材料通过适当的方法结合在一起的整体。随着现代科学技术的迅速发展，高新科技不断地得到推广应用，人们对传统的材料工业提出了新的挑战。尤其是在造币行业，目前的硬币由于大都采用单一的金属或合金，使得硬币的防伪性能较差，不利于金融机具的识别，尤其是百姓很难辨别其真假，所以单一的金属或合金在很多情况下很难满足硬币对材料综合性能的要求，研制复合材料应用于造币是目前的当务之急。
发明内容
本发明的目的是针对上述传统技术中存在的问题，提供一种铜合金镍网磁性复合材料及其制造方法，将一种非磁性材料铜合金和另一种磁性材料镍网(冲孔镍带或拉网镍带)复合在一起，应用于造币，在硬币的外观上显示为铜合金的色泽(也可以把镍网作为表面层进行复合，可在外观上显示出镍的网状图案)，同时又具有一定的磁性，解决了传统技术中硬币的金融机具识别性能低，防伪功能较差的问题，而且在易于识别的同时，提高了硬币的大众防伪能力。
本发明的技术方案如下本发明铜合金镍网磁性复合材料包括上下表面层和中间层，设置成上下表面层和中间层的原料带材复合轧制成一体的带材结构。
所述的上下表面层为非磁性材料白铜/黄铜合金，中间层为磁性材料镍网，其中间层占总厚度的5-12％。白铜/黄铜合金为白铜Cu68％，Ni15％，Zn17％，黄铜Cu72％，Ni1％，Sn1％，Zn26％。
所述的上下表面层为磁性材料镍网，中间层为非磁性材料白铜/黄铜合金，其中间层占总厚度的88-95％。所述的白铜/黄铜合金为白铜Cu68％，Ni15％，Zn17％，黄铜Cu72％，Ni1％，Sn1％，Zn26％。
所述的镍网可以为冲孔镍带或拉网镍带。
所述的铜合金镍网磁性复合材料的结构设置为三层。
本发明铜合金镍网磁性复合材料的制造方法，包括下述步骤刷料、固相复合、扩散退火和冷轧；刷料步骤该工艺是在辊洗机组上进行，钢丝刷钢丝直径为0.3mm-0.4mm；规格冲孔镍带，圆孔直径0.5mm-4mm，孔距0.8mm-4mm；拉网镍带，网梗径0.1mm-0.9mm，网径0.5mm-4mm；固相复合步骤固相复合前设备应洁净，轧辊通蒸汽预热到80℃以上，分别将上下表面层和中间层原料带材经复合轧机进行轧制，使三层带材复合成一体，设定固相复合参数(1)张力上下表面层为非磁性材料白铜/黄铜合金，中间层为磁性材料镍网的复合材材料的上层张力为2.4吨、中间层张力为500公斤-1吨、下层张力为2.4吨；上下表面层为磁性材料镍网，中间层为非磁性材料白/黄铜合金的复合材料的上层张为500公斤-1吨，中间层张力为2.4吨，下层张力为500公斤-1吨；(2)轧制速度2m/min；(3)轧制力240T～280T；轧制压下率应在65％～75％之间；扩散退火步骤在氨分解连续炉上进行，控制扩散退火参数如下(1)、扩散退火速度850℃×8min，0.8m/min；(2)、主要参数Hv5为65～85，保护时间6～10min，加热区长度6mm；冷轧步骤冷轧工艺包括剪边和成品冷轧；剪边在纵剪机组进行，剪切速度8.5～32m/min，剪切宽度10～300mm，剪后成品宽度应视下道工序要求制定；成品冷轧冷轧是在四辊轧机上进行，控制主要参数(1)、支持辊工作名义直径560/215mm；最小502/195mm；(2)、轧制力1600KN；(3)、轧制速度5m/min；(4)、压下及压下速度全液压式辊缝控制；(5)、测厚自动测厚。
本发明的优点效果如下
本发明能够实现以一种非磁性材料铜合金和另一种磁性材料拉网镍带/冲孔镍带复合在一起，使该材料在外观上显示为铜合金的色泽(也可以把镍网作为表面层进行复合，可在外观上显示出镍的网状图案)，同时又具有一定的磁性。这种材料的电、磁性能明显区别于普通的铜合金材料。这种材料可以应用于硬币制造，使其具有磁性，提高了硬币的金融机具识别性能和大众防伪能力。
图1为三层复合材料示意图。
图2为拉网镍实物示意图。
图3为冲孔镍带实物示意图。
图4为三层复合材料实施例示意图。
具体实施例方式
实施例1如图1所示，本发明复合材料是由上下表面层1和中间层2的原料带材经复合轧机复合轧制为一体的三层带材结构，其上下表面层1为非磁性材料白铜(Cu68％，Ni15％，Zn17％)/黄铜(Cu72％，Ni1％，Sn1％，Zn26％)合金，中间层2为磁性材料拉网镍带，其中间层2占三层总厚度的5％。
本发明三层铜合金镍网磁性复合材料的制造方法是将上下表面层1和中间层2的原料带材经复合轧机复合轧制为一体的三层带材结构。
本发明采用的复合轧制设备包括开卷机、导卫、夹板、轧辊、卷取机；其冷轧复合带材工艺流程为刷料、固相复合、扩散退火、剪边、冷轧；所述刷料工艺是在辊洗机组上进行；钢丝刷钢丝直径0.3mm～0.4mm；该刷料工艺的目的是用钢丝刷使铜带以及镍网表面呈粗糙无光的“毛态”，除去表面氧化膜及其污染物露出“新鲜”金属，使表面洁净，增加了铜带表面的活性，使铜带以及镍网表面产生许多微观的凹凸不平，增加表面积。如果此工序有问题使铜带以及镍网表面的污物、油物，去不干净，它的影响是致命的，直接导致复合失败。
所述固相复合轧制工艺如下1、复合是在固相复合轧机进行，设定固相复合参数(1)张力上层2.4吨、中层800公斤、下层2.4吨；
(2)轧制速度；2m/min；(3)轧制力240T；2、复合内芯带材复合前设备应洁净，轧辊通蒸汽预热到80℃以上，上、下开卷机分别装上外层材料黄铜/白铜，中层开卷机装上内层镍网；分别将三层带材通过开卷机，经导卫、夹板送进工作辊，经压轧使三层带材复合成一体。轧制压下率应在65％～75％之间。在生产过程中，三个开卷机均设有光电对中装置，以防铜带跑偏，影响复合效果。
所述复合带材的扩散退火工艺如下扩散退火参数(1)扩散退火速度850℃×8min，0.8m/min；(2)主要参数Hv5为65～85；扩散退火目的是在保护气氛下进行扩散退火，使已经极为靠近的组元层材料接触面处的分子相互扩散，形成金属键相互吸引达到牢固结合。
所述冷轧工艺包括剪边、成品冷轧；剪边在纵剪机组进行，剪切速度8.5m/min，剪切宽度10mm；剪边工序是为了把复合时的裂边尽可能剪去，以便后序精轧。剪后带材宽度应视下道工序要求制定。
成品冷轧1、冷轧是在四辊轧机上进行，控制主要参数(1)、支持辊工作名义直径560/215mm(最小502/195mm)；(2)、轧制力1600KN；(3)、轧制速度5m/min；(4)、压下及压下速度全液压式辊缝控制；(5)、测厚自动测厚。
实施例2本发明复合材料是由上下表面层1和中间层2的原料带材经复合轧机复合轧制为一体的三层带材结构，其上下表面层1为非磁性材料白铜(Cu68％，Ni15％，Zn17％)/黄铜(Cu72％，Ni1％，Sn1％，Zn26％)合金，中间层2为磁性材料冲孔镍带，其中间层2占三层总厚度的12％。
本发明三层铜合金镍网磁性复合材料的制造方法是将上下表面层1和中间层2的原料带材经复合轧机复合轧制为一体的三层带材结构。
本发明采用的复合轧制设备包括开卷机、导卫、夹板、轧辊、卷取机；其冷轧复合带材工艺流程为刷料、固相复合、扩散退火、剪边、冷轧。
所述刷料工艺是在辊洗机组上进行；钢丝刷钢丝直径0.3mm～0.4mm；该刷料工艺的目的是用钢丝刷使铜带以及冲孔镍带表面呈粗糙无光的“毛态”，除去表面氧化膜及其污染物露出“新鲜”金属，使表面洁净，增加了铜带表面的活性，使铜带以及冲孔镍带表面产生许多微观的凹凸不平，增加表面积。如果此工序有问题使铜带以及冲孔镍带表面的污物、油物，去不干净，它的影响是致命的，直接导致复合失败。
所述固相复合轧制工艺如下1、复合是在固相复合轧机进行，设定固相复合参数(1)张力上层2.4吨、中层800公斤、下层2.4吨；(2)轧制速度2m/min；(3)轧制力280T；2、复合内芯带材复合前设备应洁净，轧辊通蒸汽预热到80℃以上，上、下开卷机分别装上外层材料黄铜/白铜，中层开卷机装上内层冲孔镍带。分别将三层带材通过开卷机，经导卫、夹板送进工作辊，经压轧使三层带材复合成一体。轧制压下率应在65％～75％之间。在生产过程中，三个开卷机均设有光电对中装置，以防铜带跑偏，影响复合效果。
所述复合带材的扩散退火工艺如下扩散退火参数(1)扩散退火速度850℃×8min，0.8m/min；(2)主要参数Hv5为65～85；扩散退火目的是在保护气氛下进行扩散退火，使已经极为靠近的组元层材料接触面处的分子相互扩散，形成金属键相互吸引达到牢固结合。
所述冷轧工艺包括剪边、成品冷轧。
剪边在纵剪机组进行，剪切速度；32/min，剪切宽度300mm；剪边工序是为了把复合时的裂边尽可能剪去，以便后序精轧；剪后带材宽度应视下道工序要求制定。
成品冷轧1、冷轧是在四辊轧机上进行，控制主要参数
(1)、支持辊工作名义直径560/215mm(最小502/195mm)；(2)、轧制力1600KN；(3)、轧制速度5m/min；(4)、压下及压下速度全液压式辊缝控制；(5)、测厚自动测厚。
实施例3本发明复合材料是由上下表面层1和中间层2的原料带材经复合轧机复合轧制为一体的三层带材结构，其上下表面层1为非磁性材料白铜(Cu68％，Ni15％，Zn17％)/黄铜(Cu72％，Ni1％，Sn1％，Zn26％)合金，中间层2为磁性材料镍网，其中间层2占三层总厚度的10％。
本发明铜合金镍网磁性复合材料的制造方法同实施例1。
实施例4如图4所示，本发明复合材料是由上下表面层3和中间层4的原料带材经复合轧机复合轧制为一体的三层带材结构，其上下表面层3为磁性材料镍网，中间层4为非磁性材料黄铜(Cu72％，Ni1％，Sn1％，Zn26％)合金，其中间层4占三层总厚度的88％。
本发明铜合金镍网磁性复合材料的制造方法是将上下表面层3和中间层4的原料带材经复合轧机复合轧制为一体的三层带材结构。
本发明采用的复合轧制设备包括开卷机、导卫、夹板、轧辊、卷取机；其冷轧复合带材工艺步骤包括刷料、固相复合、扩散退火、剪边、冷轧。
所述的刷料步骤是在辊洗机组上进行；钢丝刷钢丝直径0.3mm-0.4mm；该刷料步骤的目的是用钢丝刷使铜带、镍网表面呈粗糙无光的“毛态”，除去表面氧化膜及其污染物露出“新鲜”金属，使表面洁净，增加了铜带表面的活性，使铜带以及镍网表面产生许多微观的凹凸不平，增加表面积。如果此工序有问题使铜带以及镍网表面的污物、油污，去不干净，它的影响是致命的，直接导致复合失败。
所述固相复合轧制步骤如下1、复合是在固相复合轧机进行，设定固相复合参数(1)张力上层800公斤、中层3.6吨、下层800公斤；(2)轧制速度2m/min；(3)轧制力240T～280T；2、复合内芯带材
复合前设备应洁净，轧辊通蒸汽预热到80℃以上，上、下开卷机分别装上外层材料镍网带材，中层开卷机装上非磁性黄铜(Cu72％，Ni1％，Sn1％，Zn26％)带材。分别将三层带材通过开卷机，经导卫、夹板送进工作辊，经压轧使三层带材复合成一体。轧制压下率应在65％-75％之间。在生产过程中，三个开卷机均设有光电对中装置，以防铜带跑偏，影响复合效果。
所述复合带材的扩散退火工艺如下扩散退火参数(1)扩散退火速度800℃×8min，0.8m/min；(2)主要参数Hv5为65～85；保护时间6～10min；加热区长度6mm。
扩散退火目的是在保护气氛下进行扩散退火，使已经极为靠近的组元层材料接触面处的分子相互扩散，形成金属间相互吸引达到牢固结合。
所述冷轧工艺包括剪边、成品冷轧。
剪边在纵剪机组进行，剪切速度8.5-32m/min，剪切宽度10-300mm；剪边工序是为了把复合时的裂边尽可能剪去，以便后序精轧。剪后带材宽度应视下道工序要求制定。
成品冷轧1、冷轧是在四辊轧机上进行，控制主要参数(1)、支持辊工作名义直径560/215mm(最小502/195mm)；(2)、轧制力1650KN；(3)、轧制速度5.5m/min；(4)、压下及压下速度全液压式辊缝控制；。
(5)、测厚自动测厚。
实施例5本发明复合材料是由上下表面层3和中间层4的原料带材经复合轧机复合轧制为一体的三层带材结构，其上下表面层3为磁性材料冲孔镍带，中间层4为非磁性材料黄铜(Cu72％，Ni1％，Sn1％，Zn26％)合金，其中间层4占三层总厚度的95％。
本发明铜合金镍网磁性复合材料的制造方法是将上下表面层3和中间层4的原料带材经复合轧机复合轧制为一体的三层带材结构。
本发明采用的复合轧制设备包括开卷机、导卫、夹板、轧辊、卷取机；其冷轧复合带材工艺步骤包括刷料、固相复合、扩散退火、剪边、冷轧。
所述的刷料步骤是在辊洗机组上进行；钢丝刷钢丝直径0.3mm-0.4mm；该刷料步骤的目的是用钢丝刷使铜带、冲孔镍带表面呈粗糙无光的“毛态”，除去表面氧化膜及其污染物露出“新鲜”金属，使表面洁净，增加了铜带表面的活性，使铜带以及冲孔镍带表面产生许多微观的凹凸不平，增加表面积。如果此工序有问题使铜带以及冲孔镍带表面的污物、油污，去不干净，它的影响是致命的，直接导致复合失败。
所述固相复合轧制步骤如下1、复合是在固相复合轧机进行，设定固相复合参数(1)张力上层600公斤、中层4吨、下层600公斤；(2)轧制速度2m/min；(3)轧制力260T；2、复合内芯带材复合前设备应洁净，轧辊通蒸汽预热到80℃以上，上、下开卷机分别装上外层材料冲孔镍带带材，中层开卷机装上非磁性黄铜(Cu72％，Ni1％，Sn1％，Zn26％)带材。分别将三层带材通过开卷机，经导卫、夹板送进工作辊，经压轧使三层带材复合成一体。轧制压下率为68％。在生产过程中，三个开卷机均设有光电对中装置，以防铜带跑偏，影响复合效果。
所述复合带材的扩散退火工艺如下扩散退火参数(1)扩散退火速度800℃×8min，0.8m/min；(2)主要参数Hv5为65-85；保护时间8min；加热区长度6mm。
扩散退火目的是在保护气氛下进行扩散退火，使已经极为靠近的组元层材料接触面处的分子相互扩散，形成金属间相互吸引达到牢固结合。
所述冷轧工艺包括剪边、成品冷轧。
剪边在纵剪机组进行，剪切速度18m/min，剪切宽度100mm；剪边工序是为了把复合时的裂边尽可能剪去，以便后序精轧。剪后带材宽度应视下道工序要求制定。
成品冷轧1、冷轧是在四辊轧机上进行，控制主要参数(1)、支持辊工作名义直径560/215mm。
(2)、轧制力1650KN。
(3)、轧制速度5.5m/min。
(4)、压下及压下速度全液压式辊缝控制。
(5)、测厚自动测厚。
实施例6本发明复合材料是由上下表面层3和中间层4的原料带材经复合轧机复合轧制为一体的三层带材结构，其上下表面层3为磁性材料镍网，中间层4为非磁性材料黄铜(Cu72％，Ni1％，Sn1％，Zn26％)合金，其中间层4占三层总厚度的90％。
本发明铜合金镍网磁性复合材料的制造方法同实施例4。
权利要求
1.一种铜合金镍网磁性复合材料，其特征在于设置成上下表面层和中间层的原料带材复合轧制成一体的带材结构，包括上下表面层和中间层。
2.根据权利要求1所述的铜合金镍网磁性复合材料，其特征在于其上下表面层为非磁性材料白铜/黄铜合金，中间层为磁性材料镍网，其中间层占总厚度的5-12％。
3.根据权利要求2所述的铜合金镍网磁性复合材料，其特征在于所述的白铜/黄铜合金为白铜Cu68％，Ni15％，Zn17％，黄铜Cu72％，Ni1％，Sn1％，Zn26％。
4.根据权利要求1所述的铜合金镍网磁性复合材料，其特征在于其上下表面层为磁性材料镍网，中间层为非磁性材料黄铜合金，其中间层占总厚度的88-92％。
5.根据权利要求4所述的铜合金镍网磁性复合材料，其特征在于所述的黄铜合金为Cu72％，Ni1％，Sn1％，Zn26％。
6.根据权利要求2或4所述的铜合金镍网磁性复合材料，其特征在于所述的镍网可以为冲孔镍带或拉网镍带。
7.根据权利要求2或4所述的铜合金镍网磁性复合材料，其特征在于结构设置为三层。
8.一种铜合金镍网磁性复合材料的制造方法，其特征在于包括下述步骤刷料、固相复合、扩散退火和冷轧；刷料步骤该工艺是在辊洗机组上进行，钢丝刷钢丝直径为0.3mm-0.4mm；规格冲孔镍带，圆孔直径0.5mm-4mm，孔距0.8mm-4mm；拉网镍带，网梗径0.1mm-0.9mm，网径0.5mm-4mm；固相复合步骤固相复合前设备应洁净，轧辊通蒸汽预热到80℃以上，分别将上下表面层和中间层原料带材经复合轧机进行轧制，使三层带材复合成一体；设定固相复合参数(1)张力上层2.4吨、中层500公斤-1吨、下层2.4吨；(2)轧制速度2m/min；(3)轧制力240T～280T；轧制压下率应在65％～75％之间；扩散退火步骤在氨分解连续炉上进行，控制扩散退火参数如下(1)、扩散退火速度850℃×8min，0.8m/min；(2)、主要参数Hv5为65～85，保护时间6～10min，加热区长度6mm；冷轧步骤冷轧工艺包括剪边和成品冷轧；剪边在纵剪机组进行，剪切速度8.5～32m/min，剪切宽度10～300mm；剪后成品宽度应视下道工序要求制定；成品冷轧冷轧是在四辊轧机上进行，控制主要参数(1)、支持辊工作名义直径560/215mm；最小502/195mm；(2)、轧制力1600KN；(3)、轧制速度5m/min；(4)、压下及压下速度全液压式辊缝控制；(5)、测厚自动测厚。
9.根据权利要求8所述的铜合金镍网磁性复合材料的制造方法，其特征在于包括下述步骤刷料、固相复合、扩散退火和冷轧；刷料步骤该工艺是在辊洗机组上进行，钢丝刷钢丝直径为0.3mm-0.4mm；规格冲孔镍带，圆孔直径0.5mm-4mm，孔距0.8mm-4mm；拉网镍带，网梗径0.1mm-0.9mm，网径0.5mm-4mm；固相复合步骤固相复合前设备应洁净，轧辊通蒸汽预热到80℃以上，分别将上下表面层镍网/冲孔镍带和中间层黄铜原料带材经复合轧机进行轧制，使其复合成一体；设定固相复合参数(1)张力上层500公斤-1吨、中层3.6吨、下层500公斤-1吨；(2)轧制速度2m/min；(3)轧制力240T～280T；轧制压下率应在65％～75％之间；扩散退火步骤在氨分解连续炉上进行，控制扩散退火参数如下(1)、扩散退火速度800℃×8min，0.8m/min；(2)、主要参数Hv5为65～85；保护时间6～10min；加热区长度6mm；冷轧步骤冷轧工艺包括剪边和成品冷轧；剪边在纵剪机组进行，剪切速度8.5～32m/min，剪切宽度10～300mm剪后成品宽度应视下道工序要求制定；成品冷轧冷轧是在四辊轧机上进行，控制主要参数(1)、支持辊工作名义直径560/215mm；最小502/195mm；(2)、轧制力1650KN；(3)、轧制速度5.5m/min；(4)、压下及压下速度全液压式辊缝控制；(5)、测厚自动测厚。
全文摘要
本发明铜合金镍网磁性复合材料是由上下表面层和中间层的原料带材复合轧制成一体的带材结构。其制造方法包括刷料、固相复合、扩散退火、和冷轧工艺步骤。本发明能够实现以一种非磁性材料铜合金和另一种磁性材料镍网冲孔镍带(或拉网镍带)复合在一起，使该材料在外观上显示铜合金的色泽(也可以把镍网作为表面层进行复合，可在外观上显示出镍的网状图案)，同时又具有一种独特的电磁性能。这种材料的电、磁性能明显区别于普通的铜合金材料。这种材料可以应用于硬币制造，使其具有磁性，提高了硬币的金融机具识别性能和大众防伪能力。
文档编号H01F1/01GK101041279SQ20061006562
公开日2007年9月26日 申请日期2006年3月21日 优先权日2006年3月21日
发明者刘迪, 赖茂明, 张吉刚, 梁军, 张晓楠, 罗宝华, 勾久斌, 张波 申请人:中国印钞造币总公司