专利名称：镁基包铝复合板带的反铸造制备方法
技术领域：
本发明涉及一种镁基包铝复合板带材的生产方法，尤其涉及采用反铸造法制备镁 基包铝复合板带材的方法，属于有色金属复合板带材生产技术领域。
背景技术：
镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、导热性和电磁屏蔽性好、易回收等优点， 在航空、航天、汽车、3C领域具有广阔的应用前景，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。近年 来镁合金的研究和应用日益受到材料学界和工业界的重视，汽车、电子、通信等行业对镁合 金薄板带材产品的需求也越来越强烈。传统镁合金板带制备工艺主要有热轧开坯、挤压供 坯辅以后续热温轧制的方法，在制备板厚为0. 4 2. Omm镁合金薄板带材时，存在板坯边 裂、板形差以及板带产品极易氧化腐蚀等问题，限制了镁合金薄板带材大规模工业应用。目前，已有科研团队及企业采用热轧覆合方式制备镁基包覆铝材的复合板带，其 目的主要是提高镁合金板材耐蚀性能，此外，也可大幅度改善镁合金薄板带材热温轧制过 程中边裂缺陷。但是，该工艺需准备好包覆铝材带卷，热轧覆合过程中开卷、直头、包覆板预 处理、在线加热、热轧覆合等工序复杂，流程较长，相应辅助设备繁多，工艺参数控制困难， 最终导致采用该工艺制备的镁基包覆铝材复合板材成本较高，复合界面结合力较差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种制备包覆铝材的镁基复合板 带材的方法，旨在解决传统工艺制备镁合金薄板带材存在的工序复杂、成材率低及成品耐 蚀性差的问题；通过冶金结合方式，进一步提高镁基包铝复合板带的界面结合能力。本发明的目的通过以下技术方案来实现镁基包铝复合板带的反铸造制备方法，具体包括以下步骤1)母带开卷母带开卷时，由加热保温装置对镁合金带卷进行均勻加热和保温， 使镁合金带卷的温度控制在250 450°C ；2)母带在线表面处理采用机械方法或化学方法对母带表面进行处理，去除母带 表面的氧化皮，并将母带表面粗糙化；3)母带在线加热在防氧化气氛中对母带进行温度调整，控制其温度在100 450 0C ；4)母带与复合层金属液热复合镁合金板带经夹送辊进入凝固器，母带和复合层 金属液在凝固器内进行热复合；5)热复合板带平整热复合板带出凝固器后经平整轧辊进行平整；6)热复合板带在线加热对平整后的热复合板带进行加热，温度控制在350 400 0C ；7)热复合板带热轧在热轧机上对热复合板带进行变形率在10 50%的轧制，使 基材和包覆材进一步结合；
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8)复合板带卷取热轧后的镁基包铝复合板带经剪切、导料辊夹送、钳口咬入卷 取机后，进行卷取；卷取机配有加热保温装置，控制带坯卷取温度在250 450°C。进一步地，上述的镁基包铝复合板带的反铸造制备方法，其中，所述镁合金带卷为 纯镁系列、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系列合金的铸轧卷或挤压卷，厚度为3 6mm ；所述包覆铝材 为纯铝系列、Al-Mn系列合金或Al-Mg系列合金。更进一步地，上述的镁基包铝复合板带的反铸造制备方法，其中，步骤4)母带与 复合层金属液热复合，镁合金板带经夹送辊进入凝固器，凝固器分为复合层金属液注入区 和板带复合区，由挡渣墙隔开，熔池温度为复合层金属液相线以上10 50°C，母带在池时 间为0. 5 20s ；所述凝固器配有加热装置，并设有放液口。本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在针对传统镁合金板带塑性加工性能差和耐蚀性差的缺点，本发明利用铝合金塑性 加工性能好、表面防护简单的特点，提高镁合金板带塑性加工性能，改善镁合金板带的耐蚀 性能。本方法制备的包覆铝材的镁基复合板带，可有效地实现基材和包覆材的冶金结合，二 者结合力强，结合牢固，成材率高。
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明图1 反铸造法制备镁基包铝复合板带材的原理图。图中各附图标记的含义见下表1-开卷机，2-镁合金带卷加热保温装置，3-母带，4-母带表面处理装置，5-母带 在线加热装置，6-夹送辊，7-凝固器，8-复合层金属液供给系统，9-放液口，10-废料箱， 11-平整轧辊，12-热复合板带在线加热装置，13-热复合板带导料辊，14-热轧机，15-剪切 装置，16-复合板带导料辊，17-卷取机，18-复合板带加热保温装置
具体实施例方式为简化流程，改善普通包铝热轧覆合镁基板材界面结合能力，提供一种镁基包铝 复合板带反铸造制备方法，采用反铸造方法实现镁合金基材包铝过程。镁基包铝复合板带材反铸造制备方法的主要工序包括母带的开卷一母带的在线 表面处理一母带的在线加热一母带和复合层金属液的热复合一热复合板带的平整一热复 合板带的在线加热一热复合板带的热轧一复合板带的卷取。整体机列根据工艺流程配置，如图1所示包括镁合金带卷开卷机1、镁合金带卷 加热保温装置2、母带表面处理装置、母带在线加热装置5、夹送辊6、凝固器7、复合层金属 液供给系统8、废料箱10、平整轧辊11、热复合板带在线加热装置12、热复合板带导料辊13、 热轧机14、剪切装置15、复合板带导料辊16、卷取机17、复合带卷加热保温装置18。镁合金带卷通过开卷机1开卷，由镁合金带卷加热保温装置2对镁合金带卷进行 均勻且温度精确的加热和保温，镁合金带卷的温度控制在250 450°C。开卷后，由母带表面处理装置4采用机械或化学方法对母带3进行表面处理，去除 氧化皮并粗糙化。
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表面处理好的母带在防氧化气氛如氩气中通过母带在线加热装置5进行加热，具 体采用红外线感应加热、电磁线圈感应加热或电加热元器件辐射加热等方式；母带加热温 度为100 450°C，具体加热温度根据复合层厚度要求来定；若表面处理后的母带温度在工 艺设定范围内，可不加热。达到工艺设定温度的母带经夹送辊6穿过凝固器7，穿带口有完善的防漏措施；凝 固器7分为注液区和板带复合区；由复合层金属液供给系统8向注液区倒入复合层金属液； 凝固器内的复合层金属液温度一般在其液相线以上10 50°C ；凝固器配有加热系统，当凝 固器内的复合层金属液温度低于预设温度时，启动加热系统对复合层金属液进行加热，把 凝固器内的复合层金属液温度控制在预设的温度范围内；当凝固器内的复合层金属液温度 达到预设温度后，使母带开始运行，并迅速提高液面，使母带浸入复合层金属液中进行热复 合；热复合的时间为0. 5 20s ；复合层的厚度由母带的预热温度、复合时间及复合层金属 液的温度决定，一般在2 10mm。凝固器7带有放液口 9，下有废料箱10。热复合后的板带由平整轧辊11进行平整；热复合板带经热复合板带在线加热装 置12加热到热轧温度后，经热复合板带导料辊13进入热轧机14进行轧制，热轧温度为 350 400°C，热轧变形率一般控制在10% 50%;若热复合板带的温度在工艺设定的热轧 温度范围内，可不加热。复合板带经剪切装置15剪切后，送入复合板带导料辊16，咬入卷取机钳口后进行 卷取；卷取机17配有复合板带加热保温装置18，复合板带加热保温装置18控制带坯卷取 温度在250 450°C ；热轧复合速度根据恒速度进行控制，速度设定范围根据包覆率要求， 考虑基材温度、复合层金属液温度、热复合时间综合确定；卷取速度采用恒张力控制，张力 范围为2 25kN范围内。根据最终产品及工艺要求，合理选取母带的厚度(3 6mm)；制定合适的母带预热 温度、复合时间及复合层金属液的温度，以获得合适厚度的包覆层。镁合金基材带卷为纯镁系列、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系列合金的铸轧卷或挤压卷，厚 度为3 6mm。包覆铝材为纯铝系列、Al-Mn系列合金或Al-Mg系列合金。实施例1 采用AZ31镁合金铸轧板坯为母带，1060铝合金为包覆材，利用反铸造法制备镁基 包铝复合板带。将6mm厚AZ31镁合金铸轧卷在开卷机上开卷，开卷温度为320 350°C ；由母带表 面处理装置4去除母带表面的氧化皮并粗糙化；将表面处理好的母带加热到200 300°C， 经夹送辊6穿过凝固器7 ；凝固器7内1060铝合金熔体温度为670 680°C，复合时间控制 在3 5s，热复合板带厚度为9 IOmm ；热复合板带热轧时，热轧温度控制在350 400°C， 热轧变形率设置为40% ；热轧后复合板带由卷取机17进行卷取，卷取机配置的加热保温装 置控制复合板带卷取温度在300 350°C。实施例2 采用AZ31镁合金挤压板坯为母带，1060铝合金为包覆材，利用反铸造法制备镁基 包铝复合板带。将4mm厚AZ31镁合金挤压卷在开卷机上开卷，开卷温度为320 350°C ；由母带表面处理装置4去除母带表面的氧化皮并粗糙化；将表面处理好的母带加热到350 400°C， 经夹送辊6穿过凝固器7 ；凝固器7内1060铝合金熔体温度控制在670°C 680°C，复合时 间控制在1 3s，热复合板带厚度为5 7mm ；热复合板带热轧时，热轧温度控制在350 400°C，热轧变形率设置为30% ；热轧后复合板带由卷取机17进行卷取，卷取机配置的加热 保温装置控制复合板带卷取温度在300 350°C。综上所述，本发明采用反铸造法制备的镁基包铝复合板带材有良好的塑性变形性 能和耐蚀性能，基材和包覆材之间能形成良好的冶金结合，界面结合力强，成材率高。需要理解到的是以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润 饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
镁基包铝复合板带的反铸造制备方法，其特征在于包括以下步骤1)母带开卷母带开卷时，由加热保温装置对镁合金带卷进行均匀加热和保温，使镁合金带卷的温度控制在250～450℃；2)母带在线表面处理采用机械方法或化学方法对母带表面进行处理，去除母带表面的氧化皮，并将母带表面粗糙化；3)母带在线加热在防氧化气氛中对母带进行温度调整，控制其温度在100～450℃；4)母带与复合层金属液热复合镁合金板带经夹送辊进入凝固器，母带和复合层金属液在凝固器内进行热复合；5)热复合板带平整热复合板带出凝固器后经平整轧辊进行平整；6)热复合板带在线加热对平整后的热复合板带进行加热，温度控制在350～400℃；7)热复合板带热轧在热轧机上对热复合板带进行变形率在10～50％的轧制，使基材和包覆材进一步结合；8)复合板带卷取热轧后的镁基包铝复合板带经剪切、导料辊夹送、钳口咬入卷取机后，进行卷取；卷取机配有加热保温装置，控制带坯卷取温度在250～450℃。
2.根据权利要求1所述的镁基包铝复合板带的反铸造制备方法，其特征在于所述镁 合金带卷为纯镁系列、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系列合金的铸轧卷或挤压卷，厚度为3 6mm ；包 覆铝材为纯铝系列、Al-Mn系列合金或Al-Mg系列合金。
3.根据权利要求1所述的镁基包铝复合板带的反铸造制备方法，其特征在于步骤4) 母带与复合层金属液热复合，镁合金板带经夹送辊进入凝固器，凝固器分为复合层金属液 注入区和板带复合区，由挡渣墙隔开，熔池温度为复合层金属液相线以上10 50°C，母带 在池时间为0. 5 20s ；所述凝固器配有加热装置，并设有放液口。
全文摘要
本发明涉及镁基包铝复合板带的反铸造制备方法，镁合金带卷经开卷、母带在线表面处理、母带在线加热后，穿过凝固器内的熔融复合层金属液，进行热复合；然后经过一定变形率的热轧得到一定厚度的包覆铝材镁基复合板带材；复合板带由卷取机进行卷取，母带开卷温度为250～450℃，热复合前母带预热温度为100～450℃，凝固器内复合层金属液的温度为其液相线以上10～50℃，复合时间为0.5～20s，热复合板带的热轧温度为350～400℃，热轧变形率为10～50％，包覆铝材的镁基复合板带的卷取温度为250～450℃。本发明制备的包覆铝材的镁基复合板带材，基材与包覆材能形成良好的冶金结合，界面结合力强，成材率高。
文档编号B21B1/38GK101947550SQ201010281610
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者刘国金, 吴维治, 翁文凭, 赵奇特, 迟之东, 陈琦 申请人:苏州有色金属研究院有限公司