一种铌钢复合板及其制备方法与流程

本发明公开了一种复合材料及复合材料的制备方法，特别是一种铌钢复合板及其制备方法。

背景技术：

铌的化学性质非常稳定，常温下表面形成致密氧化膜，可以保护金属内部不被腐蚀。铌可以抵抗熔融碱金属和酸(包括王水、盐酸、硫酸、硝酸和磷酸等)的腐蚀，在化工领域具有广阔的应用前景。

尽管铌具有很多优良的性能，但是它在地壳中的资源占有量少，且与其它金属元素共生导致冶炼提取困难，使得价格昂贵，限制其广泛的应用。铌钢复合板是一种以铌为覆层，钢为基层的双金属新型复合材料；即具有铌的优良耐蚀特性，又具有普通钢板作为结构物的强度，重要较之纯铌产品，其成本大幅度下降。

中国发明专利(申请号201510738639.4)公布了一种爆炸焊接铌钢复合板的方法。爆炸焊接复合法通常在常温下进行，指利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法，但由于生产噪声大，产生废气污染，对于生产场地要求很高，不适合在城区内生产，复合界面的强度不均，而且无法生产薄板和面积较大的板材，不能满足连续化生产的要求。

热轧复合方法是在复合坯料的再结晶温度以上轧制复合坯料以产生大量的变形，在热与力的综合作用下使异种金属坯料完成复合的方法，热轧设备及工艺简单，工况环境良好，产品尺寸范围广，是未来复合板生产的主要发展方向。

技术实现要素：

发明目的：本发明公开了一种铌钢复合板及其制备方法，该铌钢复合板将铌化学性质稳定，可以保护金属内部不被腐蚀的优点与钢板剪切强度高的优点相结合形成性能更优的复合材料；该铌钢复合板的制备方法对生产场地要求不高，且不会产生废气污染环境。

技术方案：一种铌钢复合板的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)准备适当尺寸的钢板、铌板各两块，并将预结合面进行磨抛处理，露出新鲜金属；

(2)在铌板的非结合的一面涂抹隔离剂，并将涂抹面相向放置；

(3)将相向放置的铌板四边边缘密封焊接，并在一角预留一通气孔；

(4)按照钢板、铌板、铌板、钢板的次序对称叠放组坯；

(5)将钢板四周封焊，在钢板一角设通气孔，并在通气孔位置焊接通气管；

(6)将通气管与三通连接，三通分别与真空泵和惰性气体瓶相连；

(7)打开惰性气体瓶阀门补充惰性气体至0.2mpa，检验钢板封焊的气密性；

(8)关闭惰性气体瓶阀门，打开真空泵阀门，将钢层内压力抽至

0.01-0.001mpa；

(9)关闭真空泵阀门，打开惰性气体瓶阀门，补充惰性气体至常压；

(10)重复步骤(9)和(10)，反复两次，将钢层空气含量降至0.0001mpa以下；

(11)将板坯加热至1000-1200℃保温15-40min；

(12)经轧机轧制，累计下压量大于80％，反复轧制至尺寸；

(13)退火处理，加热至600-1100℃，保温30-80min；

(14)沿成品板四周，将板坯切割开，得两块板材；

(15)将板材覆层清洗、打磨干净，得到两块成品铌钢复合板。

有益效果：本发明提供的铌钢复合板耐腐蚀性好，强度较高；本发明提供的铌钢复合板制备方法对生产场地要求较低，并且不会产生废气污染其加工效率较高，可节约成本。

附图说明

图1为本发明组坯封焊后的结构示意图；

图2为本发明组坯的俯视图。

具体实施方式

一种铌钢复合板的制备方法，主要包括以下步骤：选料—表面处理—涂抹隔离剂—焊接铌板—组坯(封焊周边—焊接通气管—气密检验—抽真空—充惰性气体)—加热—轧制—热处理—校平—切边—表面处理—成品复合板材。

铌钢复合板的制备方法具体包括以下步骤：

步骤(1)选择厚度为100mm的碳钢板和厚度为10mm的铌板，并对铌板和钢板的待结合面进行打磨处理，使得待结合表面无氧化层、杂质及空洞，呈现新鲜金属面；

步骤(2)配制隔离剂，取目数大于200目的氧化铝粉和聚氯乙烯粉末与水按(2-3)：(1-2)：100的比例混合并搅拌均匀，并均匀涂抹在铌板的非结合面，厚度为0.3－0.8mm，静止晾干或置于烘箱烘干，烘箱温度不得高于180℃；

步骤(3)如图1所示，将铌板2涂抹隔离剂5的一面相对放置，并将铌板四周密封焊接并在封焊的一角留有一通气孔；

步骤(4)将铌板和钢板待结合表面酒精擦拭干净，将封焊好的铌板对中放置在钢板的结合面上，将另一块钢板叠放在铌板之上，使得钢板与铌板结合面相对放置；组成如图1所示的钢板1、铌板2、铌板2、钢板1对称堆叠型式；

步骤(5)沿钢板四周密封焊接，同时在封焊一角预留通气孔，并在通气孔位置焊接ф22×3mm的通气管6，如图2所示；

步骤(6)将通气管与三通连接，三通一端接连接真空机组的阀门，另一端接带有调压阀的瓶装氩气；打开氩气调压阀充压至0.1-0.2mpa，用肥皂水检验板坯焊接气密性，然后关闭氩气阀门，打开真空机组阀门将钢坯空腔内压力抽至0.01-0.001mpa，关闭机组阀门打开氩气阀补充氩至大气压，再次关闭氩气阀门打开机组阀门抽真空至0.01-0.001mpa，充氩气至大气压，缓慢拆掉三通的同时用锡块将通气管塞封上；

步骤(7)将复合板加热1000-1200℃，保温15-40min，采用轧机压延复合，第一道变形率不得低于20％，经多次轧制总变形率为70％-90％，终轧温度不低于900℃，空冷至常温得到复合板；

步骤(8)将复合板加热至600-1100℃，保温30-80min，进行退火处理，板坯校平；

步骤(9)切除板料头、尾和两侧焊接部分，清除隔离层，清洗板面，即可得到两张结合性能良好的铌钢复合板。

经过上述步骤制备出的铌钢复合板包括了铌板层、钢板层以及中间由于高温轧制以及退火处理形成了扩散层，该扩散层包括钽板层与钢板层之间的原子互扩散以及原子结合后形成的金属间化合物相，具体包括铌原子与铁原子扩散形成的固溶体以及原子结合后形成的金属间化合物相。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种铌钢复合板及其制备方法，该铌钢复合板包括钢板层和铌板层，钢板层与铌板层之间形成扩散层。该铌钢复合板制备方法包括步骤大致为选料—表面处理—涂抹隔离剂—焊接铌板—组坯(封焊周边—焊接通气管—气密检验—抽真空—充惰性气体)—加热—轧制—热处理—校平—切边—表面处理—成品复合板材；该方法制作铌钢复合板无污染，并且其最终成型之后的复合板材性能优良。

技术研发人员：魏洁;陈怀浩
受保护的技术使用者：南京佑天金属科技有限公司
技术研发日：2019.01.04
技术公布日：2019.04.02