本发明涉及一种金属叠层复合板材及其制备方法，属于复合金属板材领域。
背景技术：
金属叠层复合材料是利用复合技术使两种或两种以上物理、化学性能不同的金属层牢固结合在一起而获得的一种新型材料。它传承了各组元的优良性能，弥补了各组元的不足，其优异的综合性能是任一单一组元都不能比拟的。金属层状复合材料具有高比强度、比模量；优良的耐高温性能，而且能在高温、氧化性气氛中正常工作；耐磨，导热性好，热膨胀小，尺寸稳定；成本低廉，适用于批量生产。现在层状金属材料的制备方法，有爆炸焊接复合、轧制复合和爆炸－轧制复合等几种主流的加工制备方法，这里主要介绍一下轧制复合的方法。轧制复合法的复合机理是：在轧制压力作用下，金属待复合表面产生大塑性变形，迫使表面的硬化层破裂，新鲜而活化的金属从待复合表面的裂缝中挤出，从而能够获得牢固结合界面的一种复合工艺。传统轧制复合工艺最主要的三个步骤是：表面预处理，轧制复合，轧后热处理。
在轧制复合工艺中，对待复合金属的表面处理是轧制复合能够成功的重要步骤。表面处理包括表面预处理和表面毛化处理。表面预处理由脱脂、清洗和烘干组成。通常为避免锈蚀，复合金属带表面往往涂有油脂，而金属的表面油污若不去除，不仅会影响复合面的结合，更重要的是在轧后扩散热处理时，会生成气泡，使复合金属的结合面脱离。一般用碱性溶液进行脱脂，清洗、烘干后方可进入轧制线。表面毛化处理即是对金属复合表面进行磨削或打磨，即去除了金属表面氧化层外，同时使金属表面具有一定的粗糙度。
但是，在酸洗和碱洗的过程中有大量酸洗和碱洗废水产生，酸洗废水呈酸性、碱洗废水呈碱性，且其中含有大量的铁、锰等污染物质，对环境产生极大的污染性，必须经过合理有效的工艺进行处理才能排放。但对酸碱废液的清洁处理，势必会增加生产的成本，且环保处理的成本远高于去污处理的成本。另外，经酸洗和碱洗过的金属表面，或存在一定的酸性和碱性残留物，很难完全洗掉，带有酸性和碱性残留物的金属板在正常服役时，随着时间的推移，酸性和碱性残留物会促使叠层复合金属板复合界面产生应力腐蚀，会促使结合面结合强度的减弱，存在一定的安全隐患。酸洗和碱洗的过程虽然可以去除油污，但随之也带来了环保问题和长期服役时存在的安全隐患，所以开发更加环保、安全、方便的金属表面处理方法很重要。
等离子体技术在本世纪60年代起就开始应用于化学合成、薄膜制备、表面处理和精细化工等领域，在大规模或超大规模集成电路工艺干法化、低温化方面，近年来也开发应用了等离子体聚合、等离子体蚀刻、等离子体灰化及等离子体阳极氧化等全干法工艺技术。等离子清洗技术也是工艺干法化的进步成果之一。等离子清洗的机理是依靠处于“等离子态”的物质的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。从目前各类清洗方法来看，可能等离子体清洗也是所有清洗方法中最为彻底的剥离式的清洗。由于等离子清洗机可采用压缩空气作为气源，产生等离子焰，所以不会对周围的环境产生其他影响，不仅环保，而且无需进行后续其他处理，且可以获得更加清洁的金属表面。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种制备金属叠层复合板材，该复合板材具有高的结合强度。
本发明的另一目的在于提供一种制备金属叠层复合板材的方法，以提高轧制复合板结合面的结合强度，同时简化现有的轧制复合工艺流程。
本发明的目的是按如下技术方案实现的：一种金属叠层复合板材，所述金属板材待复合表面进行去污处理，去污处理步骤为：等离子清洗→磨砂→等离子清洗。
优选的，所述金属板材待复合表面进行去污前需进行均匀化退火处理。所述均匀化退火处理，当金属板的材质为钢时，其退火温度为640～680℃，退火时间为30min；当金属板的材质为铜时，其退火温度为450℃～500℃，退火时间为30min；当金属板的材质为铝时，其退火温度为280℃～320℃，退火时间为30min。
进一步优选的，所述等离子清洗的气源为空气，工作气压范围：0.05MPa～0.5MPa，输出功率为300W～900W，清洗时间为2min。
本发明一种金属叠层复合板材的制备方法，包括如下步骤：
1）对预轧制的板材进行均匀化退火处理；
2）对经过均匀化退火处理的金属板材表面进行等离子清洗，再用不锈钢钢丝刷打磨板材的待复合表面，继续用等离子清洗待复合表面；
3）将金属板叠层固定好后进行热轧或冷轧，在一定的压下量下制备出金属叠层复合板材；
4）对轧制后的复合板材进行扩散退火处理。
优选的，在步骤1）中，当金属板的材质为钢时，其退火温度为640～680℃，退火时间为30min；当金属板的材质为铜时，其退火温度为450℃～500℃，退火时间为30min；当金属板的材质为铝时，其退火温度为280℃～320℃，退火时间为30min。
优选的，在步骤2）中，所述等离子清洗的气源为空气，工作气压范围：0.05MPa～0.5MPa，输出功率为300W～900W，清洗时间为2min。
优选的，在步骤3）中，金属板的固定采用铆接或焊接；冷轧或热轧时至少经一道次轧制，第一道次轧制压下量至少为50%，总压下量控制在55%～70%之间。
优选的，在步骤4）中，复合金属板材的扩散退火温度为450～550℃，退火时间为10~30min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1）本发明采用等离子清洗的方法处理金属表面，选择空气作为等离子清洗气源，工作气压范围：0.05MPa～0.5MPa，输出功率为300W～900W，清洗时间为2min，去除油污的效果不但好于酸洗和碱洗，而且方法更加快捷方便，且不会产生工业废液，而且与处理废液所需的成本相比，添置等离子清洗机等设备的成本并不高。
2）本发明采用等离子清洗的方法处理金属表面，再用不锈钢钢丝刷打磨板材的待复合表面，继续用等离子清洗金属表面，能够得到合适的表面粗糙度，使得在复合轧制过程中参与复合的金属板的结合表面产生机械嵌合，轧后再经恰当的热处理，基板与复合金属板可以有机地成为一体，大幅提高轧制复合板结合面的结合强度。
具体实施方式
下述实施例以铝铝、铜铝、铜钢、铝钢叠层复合金属板材为例，但本发明不限与以下几种实施例。
实施例1
步骤1）备料：准备两块宽度为60mm的铝板，为固定方便，可在两块铝板一端打两个孔；另外需在铝板咬入端与轧辊接触面加工出倾斜度为200~400的咬入角，以便于轧辊咬合轧制；为使铝板成分更加均匀，需在轧制前对铝板进行退火处理，铝板的退火温度及时间为 300℃，30min；
步骤2）表面处理：用等离子清洗机对铝板材待复合表面进行清洗，去掉坯料表面的油污，用铁丝刷将铝板表面进行打磨处理，将表面磨砂，继续用等离子清洗待复合表面，使表面处于活化状态，易于进行金属板复合，等离子发生器的功率设置为500W，进气气压设置为0.3MPa，清洗时间为2min；
步骤3）复合轧制：将固定在一起的板料送入轧机，进行冷轧，一次压下60%左右的压下量；
步骤4）扩散退火：扩散退火时间为30min，退火温度为450℃，冷却方式为炉冷。
实施例2
步骤1）备料同实施例1；
步骤2）表面处理：用等离子清洗机对铝板材待复合表面进行清洗，去掉坯料表面的油污，用铁丝刷将铝板表面进行打磨处理，将表面磨砂，继续用等离子清洗待复合表面，使表面处于活化状态，易于进行金属板复合，等离子发生器的功率设置为600W，进气气压设置为0.3MPa，清洗时间为2min；
步骤3）复合轧制：将固定在一起的板料送入轧机，进行冷轧，一道次轧制压下量为60%，通过二道次轧制将总压下量控制在70%左右；
步骤4）扩散退火：扩散退火时间为30min，退火温度为450℃，冷却方式为炉冷。
实施例3
步骤1）的备料同实施例1；
步骤2）表面处理：用等离子清洗机对铝板材待复合表面进行清洗，去掉坯料表面的油污，用铁丝刷将铝板表面进行打磨处理，将表面磨砂，继续用等离子清洗待复合表面，使表面处于活化状态，易于进行金属板复合，等离子发生器的功率设置为750W，进气气压设置为0.3MPa，清洗时间为2min；
步骤3）复合轧制：将固定在一起的板料送入轧机，进行冷轧，一道次轧制压下量为70%；
步骤4）扩散退火：扩散退火时间为10min，退火温度为450℃，冷却方式为炉冷；
实施例4
步骤1）备料：准备两块宽度为60mm的金属板，分别为铝板和铜板；在铝板咬入端与轧辊接触面加工出倾斜度为200~400的咬入角，以便于轧辊咬合轧制；为使铝板和铜板的成分更加均匀，需在轧制前对铝板和铜板进行退火处理，铜板的退火温度及时间为450℃，30min，铝板的退火温度及时间为 300℃，30min；
步骤2）表面处理：用等离子清洗机对铝板和铜板待复合表面进行清洗，去掉坯料表面的油污，用铁丝刷将铝板和铜板表面进行打磨处理，将表面磨砂，继续用等离子清洗待复合表面，使表面处于活化状态，易于进行金属板复合，等离子发生器的功率设置为500W，进气气压设置为0.4MPa，清洗时间为2min；
步骤3）复合轧制：将固定在一起的板料送入轧机，进行冷轧，一次压下60%左右的压下量；
步骤4）扩散退火：扩散退火时间为30min，退火温度为450℃，冷却方式为炉冷。
实施例5
步骤1）的备料与实施例4；
步骤2）表面处理：用等离子清洗机对铝板和铜板待复合表面进行清洗，去掉坯料表面的油污，用铁丝刷将铝板和铜板表面进行打磨处理，将表面磨砂，继续用等离子清洗待复合表面，使表面处于活化状态，易于进行金属板复合，等离子发生器的功率设置为600W，进气气压设置为0.4MPa，清洗时间为2min；
步骤3）复合轧制：将固定在一起的板料送入轧机，进行冷轧，一道次轧制压下量为60%，通过二道次轧制将总压下量控制在70%左右；
步骤4）扩散退火：扩散退火时间为30min，退火温度为450℃，冷却方式为炉冷。
实施例6
步骤1）的备料同实施例4；
步骤2）表面处理：用等离子清洗机对铝板和铜板待复合表面进行清洗，去掉坯料表面的油污，用铁丝刷将铝板和铜板表面进行打磨处理，将表面磨砂，继续用等离子清洗待复合表面，使表面处于活化状态，易于进行金属板复合，等离子发生器的功率设置为750W，进气气压设置为0.4MPa，清洗时间为2min；
步骤3）复合轧制：将固定在一起的板料送入轧机，进行冷轧，轧制压下量控制在70%左右；
步骤4）扩散退火：扩散退火时间为30min，退火温度为450℃，冷却方式为炉冷。
实施例7
步骤1）和步骤2）同实施例1；
步骤3）复合轧制：将固定在一起的板料在400℃温度下预热，送入轧机，进行热轧，轧制压下量在60%左右；
步骤4）扩散退火：扩散退火时间为30min，退火温度为450℃，冷却方式为炉冷。
实施例8
步骤1）和步骤2）同实施例1；
步骤3）复合轧制：将固定在一起的板料在450℃温度下预热，送入轧机，进行热轧，一次压下60%左右的压下量；
步骤4）扩散退火：扩散退火时间为30min，退火温度为450℃，冷却方式为炉冷。
实施例9
步骤1）备料：准备两块宽度为60mm的金属板，分别为铝板和钢板；在铝板和钢板咬入端与轧辊接触面加工出倾斜度为200~400的咬入角，以便于轧辊咬合轧制；为使铝板和钢板的成分更加均匀，需在轧制前对铝板和钢板进行退火处理，钢板的退火温度及时间为640℃，30min，铝板的退火温度及时间为 300℃，30min；
步骤2）表面处理：用等离子清洗机对铝板材和钢板材待复合表面进行清洗，去掉坯料表面的油污，用铁丝刷将铝板和钢板表面进行打磨处理，将表面磨砂，继续用等离子清洗待复合表面，使表面处于活化状态，易于进行金属板复合，等离子发生器的功率设置为500W，进气气压设置为0.5MPa，清洗时间为2min；
步骤3）复合轧制：将固定在一起的板料送入轧机，进行冷轧，一次压下60%左右的压下量；
步骤4）扩散退火：扩散退火时间为30min，退火温度为450℃，冷却方式为炉冷。
实施例10
步骤1）备料：准备两块宽度为60mm的金属板，分别为铜板和钢板；在铜板和钢板咬入端与轧辊接触面加工出倾斜度为200~400的咬入角，以便于轧辊咬合轧制；为使铜板和钢板的成分更加均匀，需在轧制前对铜板和钢板进行退火处理，钢板的退火温度及时间为640℃，30min，铜板的退火温度及时间为450℃，30min；
步骤2）表面处理：用等离子清洗机对铜板和钢板材待复合表面进行清洗，去掉坯料表面的油污，用铁丝刷将铜板和钢板表面进行打磨处理，将表面磨砂，继续用等离子清洗待复合表面，使表面处于活化状态，易于进行金属板复合，等离子发生器的功率设置为500W，进气气压设置为0.5MPa，清洗时间为2min；
步骤3）复合轧制：将固定在一起的板料送入轧机，进行冷轧，一次压下60%左右的压下量；
步骤4）扩散退火：扩散退火时间为30min，退火温度为450℃，冷却方式为炉冷。
对比例1
对比例1在金属板材待复合表面的处理过程中，未继续用等离子清洗待复合表面。其余同实施例1。具体步骤为：
步骤1）备料：准备两块宽度为60mm的铝板，为固定方便，可在两块铝板一端打两个孔；另外需在铝板咬入端与轧辊接触面加工出倾斜度为200~400的咬入角，以便于轧辊咬合轧制；为使铝板成分更加均匀，需在轧制前对铝板进行退火处理，铝板的退火温度及时间为300℃，30min；
步骤2）表面处理：用等离子清洗机对铝板材待复合表面进行清洗，去掉坯料表面的油污，用铁丝刷将铝板表面进行打磨处理，将表面磨砂，等离子发生器的功率设置为500W，进气气压设置为0.3MPa，清洗时间为2min；
步骤3）复合轧制：将固定在一起的板料送入轧机，进行冷轧，一次压下60%左右的压下量；
步骤4）扩散退火：扩散退火时间为30min，退火温度为450℃，冷却方式为炉冷。
表1为实施例1和对比例1经轧后扩散退火的铝铝叠层复合板材的界面结合强度对比。
表1