轻体金属复合板的制作方法
【专利摘要】一种轻体金属复合板的制作方法，其技术要点是，包括以下步骤：1）用双金属复合板分别制作盒体、盒盖备用，制作发泡金属条备用；2）将发泡金属条均匀地布置在盒体内，将盒盖封焊在盒体上，在盒体上封焊排气管；3）通过排气管抽真空，压合封堵排气管；4）置于加热炉内，保温取出后进行温轧；5）平整、裁剪，即得到三明治复合板坯；6）将三明治复合板坯安置在模具中，送入加热炉内进行发泡处理，保温后得到热态三明治泡沫铝，将热态三明治泡沫铝置于冷却装置中进行阶梯式冷却至室温，裁剪、修整、表面处理后即得到成品轻金属复合板。从根本上解决了现有三明治复合板生产工艺局限性高、不能根据需要自由调整产品规格的问题。
【专利说明】轻体金属复合板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属复合板的制作方法，具体地说是一种轻体金属复合板的制作方法，主要适用于制作层状结构的三明治复合板材。
【背景技术】
[0002]三明治泡沫铝复合板具有质轻、强度高、阻燃、减震、降噪、性价比高等特点，可完全取代传统的均质金属材料，因此可应用于诸多领域，市场前景广阔。现有的三明治泡沫铝复合板，其面板通常为均质金属材料(如钛、钢、铝、不锈钢等)，制作方法主要为包套轧制和钎焊。
[0003]其中，包套轧制方法首先采用包套填充泡沫铝发泡粉末，轧制成预制板坯，然后发泡成泡沫铝三明治。但是，采用该方法只能获得厚度较小的复合板坯。主要是因为轧制过程中，粉末压缩时易产生层状裂纹，工艺过程难于控制和调整。
[0004]另一种则是将均质金属板与泡沫铝板进行钎焊，进而获得三明治泡沫铝复合板。采用该方法虽然可获得不同厚度的复合板。但是，泡沫铝板是预制的，导致难以切割成薄板；泡沫铝板规格通常较小，难以制得大面积复合板；若想获得大面积板块，势必将小块泡沫铝板拼接，但是拼接部位强度较低，影响了产品质量。为此，需要一种不但能根据产品需要自由调整厚度和面积，而且能保证板块质量的制作方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种轻体金属复合板的制作方法，从根本上解决了现有三明治复合板生产工艺局限性高、不能根据需要自由调整产品规格的问题。
[0006]本发明的目的是这样实现的:该轻体金属复合板的制作方法，其技术要点是，包括以下步骤:
1)用双金属复合板分别制作盒体、盒盖备用，制作发泡金属条备用；
2)打磨盒体内表面，将发泡金属条均匀地布置在盒体内，将盒盖封焊在盒体上，在盒体上封焊与盒体内相连通的排气管；
3)对焊缝进行测漏堵漏后，通过排气管抽真空至真空度<10Pa，压合封堵排气管，得到三明治复合板坯I ;
4)将三明治复合板坯I置于加热炉内，在200°C?40(TC下保温0.2tTl.2h取出后进行温轧，得到三明治复合板坯II ;
5)将三明治复合板坯II轧制到所需厚度后，进行平整、裁剪，即得到三明治复合板坯
III ;
6)将三明治复合板坯III安置在内表面涂敷氧化锆的模具中，送入加热炉内，在500 V?800 V下进行发泡处理，保温10mirT90min，得到热态三明治泡沫铝，将热态三明治泡沫铝置于冷却装置中进行阶梯式冷却至室温，裁剪、修整、表面处理后即得到成品轻金属复合板； 发泡金属条制作方法如下:
a)将100?400目原料粉末混合均匀得到合金粉末I，原料粉末包括8wt9Tl3wt%硅粉、lwt%?6wt%镁粉、lwt%?4wt%铜粉、余量招粉，以合金粉末I总重量的lwt%?5wt%继续向合金粉末I中加入20(Γ400目氢化钛粉末混合均匀，得到合金粉末II ；
b)在油压机工作台上，使用粉末冶金模具压制合金粉末制作成相对密度>85%的柱状泡沫铝发泡坯备用；
c)采用热挤压方法将相对密度>85%的泡沫铝发泡坯制作成相对密度100%的致密发泡金属条备用。
[0007]所述双金属复合板选自钛铝板、钛钢板、铝钢板或不锈钢铝板的一种。
[0008]所述发泡金属条选自圆柱体、长方体或六方体的一种。
[0009]本发明具有的优点及积极的技术效果是:通过将成熟的双金属复合板制作方法、粉末冶金制作泡沫铝方法与轧制三明治复合板方法有机地结合，可用于制作不同板面尺寸、不同厚度、无缝的轻体金属复合板。复合板结构仍为具有泡沫铝芯部的三明治复合结构，因此仍具有原三明治复合板材的隔离噪音、减震，隔热等特点。但是，由于复合结构的两侧均采用了金属键结合的双金属复合板，兼顾了不同金属材料的优点和特性，结合泡沫铝的蜂窝结构，进一步增强了材料整体的性能。三明治面板采用双金属复合板，在泡沫铝三明治制取方法采用粉末冶金工艺制坯、模压、热压得到100%致密的发泡体金属条，通过组合轧制板坯、温轧获得发泡复合板板坯。再通过改轧方法获得不同厚度产品的粉末冶金泡沫铝发泡复合板坯，供后期的发泡制作，以获得不同厚度及板面尺寸的轻体金属泡沫复合板产品。采用本发明的制作方法可用于更大板面尺寸、不同厚度的三明治复合板的生产，方便流水化作业，提高生产效率；工艺过程易于控制，适合不同规模的生产。从根本上解决了现有工艺中局限性问题。本发明制备的轻金属复合板相对于均质金属复合板重量更轻，比强度更高，比刚度更优良；钛金属、不锈钢、铝金属经过处理表面耐蚀，金属质感；材料结构具有隔离噪音、减震，隔热；材料通体冶金结合，可制作无缝的轻体金属复合板，可适应各种方法进行后续加工，包括模压、卷曲、开孔、铆接、焊接等等。材料表面经过机械抛光、吹沙、化学着色、电化学着色等等工艺方法进行处理，能够满足各类产品外观要求。本发明方法所制作的复合板材价格低廉、功能多样，因此可广泛用于轿车蒙皮，轨道交通蒙皮、隔断、地板、餐桌，滚梯防护侧板，高速电梯轿厢壁，建筑外立面，室内装潢装修等行业，完全可取代传统的均质金属材料。
【具体实施方式】
[0010]以下结合具体实施例详细说明本发明的内容。
[0011]实施例1
制作一种用于商场滚动扶梯防护板的厚重感、外表面不锈钢拉丝亚光，长X宽X厚:2000mmX600mmX20mm的环保型轻体金属复合板,包括以下步骤:
1)按照长X宽X厚:2200mmX1220mmX20mm的规格，用不锈钢铝复合板分别制作盒体、盒盖备用，制作发泡金属条备用；
2)打磨盒体内表面，将发泡金属条均匀地布置在盒体内，将盒盖封焊在盒体上，在盒体上封焊与盒体内相连通的排气管；预制发泡板坯各层的厚度分别为:不锈钢0.3mm、铝0.2mm、发泡金属条5mm、招0.2mm、不锈钢0.3mm ；
3)对焊缝进行测漏堵漏后，通过排气管抽真空至真空度<lOPa，压合封堵排气管，得到三明治复合板坯I ;
4)将三明治复合板坯I置于加热炉内，在200°C?400°C下保温0.2tT0.5h取出后进行温轧，得到三明治复合板坯II ;
5)将三明治复合板坯II轧制到所需厚度后，进行平整、裁剪，即得到三明治复合板坯
III ;
6)将三明治复合板坯III安置在内表面涂敷氧化锆的模具中，送入加热炉内，在600 V?700 V下进行发泡处理，保温10mirT30min，得到热态三明治泡沫铝，将热态三明治泡沫铝置于外部设有水套结构的冷却装置中，通过控制冷却水的流量，进行阶梯式冷却至室温，使用水刀切割机裁剪成两块，每块轻体金属防护板尺寸为2000mmX600mmX 20mm,复合板周边采用20mm不锈钢带封闭，氩弧焊微弧焊接或激光封焊，不锈钢表面进行海绵轮抛光成为亚光拉丝面即得到具有不锈钢、铝、泡沫铝、铝、不锈钢五层金属复合结构的成品轻金属复合板。不成品轻体金属三明治层状结构的各层厚度分别为:不锈钢0.3_、铝0.2_、泡沫招19mm、招0.2mm、不锈钢0.3mm ；
其中，发泡金属条制作方法如下:
a)将100目原料粉末混合均匀得到合金粉末I，原料粉末包括8wt%硅粉、lwt%镁粉、lwt%铜粉、90wt%铝粉，以合金粉末I总重量的2wt%*续向合金粉末I中加入200目氢化钛粉末混合均匀，得到合金粉末II ；
b)在油压机工作台上，使用粉末冶金模具压制合金粉末制作成相对密度>85%的柱状泡沫铝发泡坯备用；
c)采用热挤压方法将相对密度>85%的泡沫铝发泡坯制作成相对密度100%的致密长方体发泡金属条备用。
[0012]实施例2
制作一种用于轨道列车车厢地板的海绵轮拉丝铝金属表面的长X宽X厚为6000mmX 1200mmX 20mm的耐腐蚀、减震、降噪、阻燃、保温、轻体、刚度大的环保型轻体金属复合板，包括以下步骤:
O按照长X宽X厚:6020mmX620mmX20mm的规格，用铝钢复合板分别制作盒体、盒盖备用，制作发泡金属条备用；
2)打磨盒体内表面，将发泡金属条均匀地布置在盒体内，将盒盖封焊在盒体上，在盒体上封焊与盒体内相连通的排气管；预制发泡板坯各层的厚度分别为:铝0.2_、钢0.3_、发泡金属条 5mm、钢 0.3mm、.! 0.2mm ；
3)对焊缝进行测漏堵漏后，通过排气管抽真空至真空度<10Pa，压合封堵排气管，得到三明治复合板坯I ;
4)将三明治复合板坯I置于加热炉内，在200°C?400°C下保温0.4tT0.8h取出后进行温轧，得到三明治复合板坯II ;
5)将三明治复合板坯II轧制到所需厚度后，进行平整、裁剪，即得到三明治复合板坯
III ;
6)将三明治复合板坯III安置在内表面涂敷氧化锆的模具中，送入加热炉内，在5500C?700°C下进行发泡处理，保温30mirT75min，得到热态三明治泡沫铝，将热态三明治泡沫铝置于外部设有水套结构的冷却装置中，通过控制冷却水的流量，进行阶梯式冷却至室温，使用水刀进行切割修整达到规格6000mmX600mmX20mm，最后将两块复合板拼接起来，即得到规格6000 X 1200 X 20mm的成品轻金属复合板，成品轻体金属三明治层状结构的各层厚度分别为:铝0.2mm、钢0.3mm、泡沫铝19臟、钢0.3mm、铝0.2mm。
[0013]拼接方法为:在两块复合板长度方向一侧夹ImmX20mmX6000mm的铝带，采用激光焊接双面方法连接，然后用ImmX 20mm的铝带将6000mm X 1200mm X 20mm的三明治复合板周边围起来并且采用激光焊接方法焊接成为一体。最后用磨光机对轻体金属三明治复合板进行海绵轮拉丝处理，达到产品标准。
[0014]在发泡金属条制作上，步骤a)采用400目的原料粉末，原料粉末包括由13wt%硅粉、6wt%镁粉、4被％铜粉、77wt%铝粉组成的合金粉末I，以及合金粉末I总重量3wt%的400目氢化钛粉末；步骤c)制成圆柱体形的发泡条，其余步骤同实施例1。
[0015]实施例3
制作一种用于建筑外立面的外表面是钛金属亚光金色的长X宽X厚为100mmX4000mmX4mm的板面模压成凸台、凹台、圆台形状的周边向一侧翻边1mm的耐腐蚀、减震、降噪、阻燃、时尚、装饰性好、没有光污染的环保型轻体金属复合板，包括以下步骤:
1)按照长X宽X厚1040mmX4040mmX4mm的规格下料，用钛铝复合板分别制作盒体、盒盖备用，制作发泡金属条备用；
2)打磨盒体内表面，将发泡金属条均匀地布置在盒体内，周边翻边10mm，得到1020mmX4020mmX4mm规格的盒体,将盒盖封焊在盒体上,在盒体上封焊与盒体内相连通的排气管；预制发泡板还各层的厚度分别为:钛0.2_、招0.3_、发泡金属条1_、招0.3mm>钦 0.2mm ；
3)对焊缝进行测漏堵漏后，通过排气管抽真空至真空度<10Pa，压合封堵排气管，得到三明治复合板坯I ;
4)将三明治复合板坯I置于加热炉内，在200°C?400°C下保温0.6tTl.2h取出后进行温轧，得到三明治复合板坯II ;
5)将三明治复合板坯II轧制到所需厚度后，进行平整、裁剪，即得到三明治复合板坯
III ;
6)将三明治复合板坯III安置在内表面涂敷氧化锆的模具中，送入加热炉内，在6000C?800°C下进行发泡处理，保温lOmin，得到热态三明治泡沫铝，将热态三明治泡沫铝置于外部设有水套结构的冷却装置中，通过控制冷却水的流量，进行阶梯式冷却至室温，在表面喷玻璃丸处理，阳极化着色后即得到具有钛、铝、泡沫铝、铝、钛五层金属复合结构的成品轻金属复合板。成品轻体金属三明治层状结构的各层厚度分别为:钛0.2mm、铝0.3mm、泡沫招 4mm.0.3mm、钛 0.2mm ；
在发泡金属条制作上，步骤a)采用200目的原料粉末，原料粉末包括由llwt%硅粉、4wt%镁粉、2?丨％铜粉、83wt%铝粉组成的合金粉末I，以及合金粉末I总重量2wt%的300目氢化钛粉末；步骤c)制成圆柱体形的发泡条，其余步骤同实施例1。
[0016]实施例4 一种不锈钢铝复合板的制作方法，包括以下步骤:
1)用不锈钢铝复合板分别制作盒体、盒盖备用，制作发泡金属条备用；(规格略)
2)打磨盒体内表面，将发泡金属条均匀地布置在盒体内，将盒盖封焊在盒体上，在盒体上封焊与盒体内相连通的排气管；
3)对焊缝进行测漏堵漏后，通过排气管抽真空至真空度<lOPa，压合封堵排气管，得到三明治复合板坯I ;
4)将三明治复合板坯I置于加热炉内，在200°C?400°C下保温0.8^1.0h取出后进行温车L，得到三明治复合板坯II ;
5)将三明治复合板坯II轧制到所需厚度后，进行平整、裁剪，即得到三明治复合板坯
III ;
6)将三明治复合板坯III安置在内表面涂敷氧化锆的模具中，送入加热炉内，在600 V?700 V下进行发泡处理，保温68mirT90min，得到热态三明治泡沫铝，将热态三明治泡沫铝置于外部设有水套结构的冷却装置中，通过控制冷却水的流量，进行阶梯式冷却至室温，裁剪、修整、表面处理后即得到成品轻金属复合板。
[0017]在发泡金属条制作上，步骤a)采用200目的原料粉末，原料粉末包括由9wt%硅粉、5wt%镁粉、3?丨％铜粉、83wt%铝粉组成的合金粉末I，以及合金粉末I总重量3wt%的300目氢化钛粉末；步骤c)制成六方体形的发泡条，其余步骤同实施例1。
[0018]本发明的轻体金属泡沫复合板是由双金属复合板作面板、中间为金属键结合的泡沫铝的层状复合结构，俗称泡沫三明治金属结构。本发明所涉及的双金属复合板均可从市场上购得，双金属复合板厚度米用5mnT0.Imm范围内，并可根据实际产品的需求而自由选择。双金属复合板的名称是根据由外向内的复合顺序进行命名的，如钛钢复合板则是指三明治复合板由两侧(外)向中部(内)依次为钛、钢、泡沫铝的三明治复合结构；不锈钢铝复合板则是指三明治复合板由两侧(外)向中部(内)依次为不锈钢、铝、泡沫铝的三明治复合结构；钛铝复合板则是指三明治复合板由两侧(外)向中部(内)依次为钛、铝、泡沫铝的三明治复合结构，以此类推。
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[0019]粉末冶金模压法属于现有【技术领域】，以下仅作简要说明。粉末冶金模压法是一种最简单，最直接的成型方法。首先造粒(擦筛造粒、滚筒造粒、喷雾造粒)，将具有一定粒度配比的金属陶瓷复合粉末(例如碳化钨)与金属粉末、少量增塑剂进行造粒。将流动性好，粒配合适的粒状粉料倒入一定形状的钢模内，借助于模塞，通过外加压力在压机上受压，便可将粉料压制成一定形状的坯体。模压工艺(干压工艺)的实质是，在外力的作用下，颗粒在模具空间内靠近，并靠内摩擦力牢固地联接起来。在成型中，模中的坯料受压方式有单向受压和双向受压两种。可根据还件的高径比和厚度来确定压制方式。
【权利要求】
1.一种轻体金属复合板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)用双金属复合板分别制作盒体、盒盖备用，制作发泡金属条备用； 2)打磨盒体内表面，将发泡金属条均匀地布置在盒体内，将盒盖封焊在盒体上，在盒体上封焊与盒体内相连通的排气管； 3)对焊缝进行测漏堵漏后，通过排气管抽真空至真空度<lOPa，压合封堵排气管，得到三明治复合板坯I ; 4)将三明治复合板坯I置于加热炉内，在200°C?40(TC下保温0.2tTl.2h取出后进行温轧，得到三明治复合板坯II ; 5)将三明治复合板坯II轧制到所需厚度后，进行平整、裁剪，即得到三明治复合板坯III ; 6)将三明治复合板坯III安置在内表面涂敷氧化锆的模具中，送入加热炉内，在500 V?800 V下进行发泡处理，保温10mirT90min，得到热态三明治泡沫铝，将热态三明治泡沫铝置于冷却装置中进行阶梯式冷却至室温，裁剪、修整、表面处理后即得到成品轻金属复合板； 发泡金属条制作方法如下: a)将100?400目原料粉末混合均匀得到合金粉末I，原料粉末包括8wt9Tl3wt%硅粉、lwt%?6wt%镁粉、lwt%?4wt%铜粉、余量招粉，以合金粉末I总重量的lwt%?5wt%继续向合金粉末I中加入20(Γ400目氢化钛粉末混合均匀，得到合金粉末II ； b)在油压机工作台上，使用粉末冶金模具压制合金粉末制作成相对密度>85%的柱状泡沫铝发泡坯备用； c)采用热挤压方法将相对密度>85%的泡沫铝发泡坯制作成相对密度100%的致密发泡金属条备用。
2.根据权利要求1所述的轻体金属复合板的制作方法，其特征在于:所述双金属复合板选自钛铝板、钛钢板、铝钢板或不锈钢铝板的一种。
3.根据权利要求1或2所述的轻体金属复合板的制作方法，其特征在于:所述发泡金属条选自圆柱体、长方体或六方体的一种。
【文档编号】B32B37/10GK104129141SQ201410329845
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】宋洪海, 阎东辉 申请人:沈阳和世泰通用钛业有限公司