СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ СО СЛОИСТОЙ ПЛАКИРОВКОЙ Российский патент 2006 года по МПК B23K20/04 B32B15/01 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения заготовки из металлов и сплавов с тонкой слоистой плакировкой на основе алюминия с легкоплавким односторонним металлическим покрытием, применяемым в качестве связующего слоя при последующем соединении металлов и сплавов с алюминием и его сплавами при горячей обработке давлением.

Известно применение слоистой прослойки при соединении металлов и сплавов, например стали, титана, меди и др.; с алюминием и его сплавами (Патент РФ №2232076). При этом прослойка изготавливается прокаткой и прокаткой же наносится на прочные металлы и сплавы. Толщина наружного легкоплавкого покрытия составляет 0,1-0,2 общей толщины прослойки.

Задача изобретения - совмещение процесса изготовление слоистой прослойки и ее нанесение прокаткой на металлы и сплавы.

Задача решается тем, что слоистую прослойку - плакировку - формируют на металлах и сплавах с одной или двух сторон прокаткой многослойного пакета (трехслойного или шестислойного) с расположением слоев по схеме: основа, алюминий, легкоплавкое металлическое покрытие с температурой плавления ниже температуры горячей обработки давлением алюминия и его сплавов.

Технический результат изобретения сводится к повышению адгезионного взаимодействия основы и слоистой плакировки. Из плоских заготовок металлов - стали, титана, меди и других, составляющих основу совместно со слоями из алюминия и легкоплавкого металла, собирают пакеты. Многослойные пакеты прокатывают с общим обжатием 40-90%.

Для тонких многослойных пакетов толщиной до 8 мм холодная прокатка проводится с общим обжатием пакета 60-90% на станах с диаметром валков 400-700 мм со скоростью 0,1-0,5 м/сек. Для толстых многослойных пакетов, толщиной свыше 8 мм прокатка пакетов ведется с общим обжатием 40-60% при температуре нагрева пакета или отдельных его составляющих, равной (0,4-0,75) температуры плавления легкоплавкого металлического покрытия перед сборкой и прокаткой пакета.

В качестве легкоплавкого покрытия применяется цинк, сплав цинка с 5% алюминия, цинк с небольшими добавками титана в пределах 0,06-0,2%.

При формировании слоистого покрытия на поверхности металлов и сплавов при холодной прокатке тонких пакетов при обжатии пакета в первом проходе менее 60% прочного соединения слоев между основой и алюминием не достигается. При общем обжатии пакета свыше 90% наблюдается разрушение основного слоя и нарушение сплошности легкоплавкого покрытия из-за упрочнения слоев и снижения их пластичности.

При прокатке толстых слоистых пакетов с общим обжатием 40-60% при частном обжатии пакета не менее 8-10% за 1 проход при температуре пакета или отдельных его слоев менее 0,4 температуры плавления металла легкоплавкого покрытия прочное соединение слоев не достигается: при температуре свыше 0,75 температуры плавления из-за интенсификации диффузионных процессов изменяется химический состав покрытия.

При общем обжатии пакета менее 40% наблюдается разброс прочности соединении слоев. При общем обжатии пакета свыше 60% значительно снижается пластичность основного слоя. При деформации пакета с обжатием 40% и более при формировании слоистого двухслойного покрытия на поверхности металлов и сплавов с одной или двух сторон со стороны алюминия под легкоплавким покрытием поверхность полностью освобождается от окислов Al₂О₃ за счет их разрушения и внедрения в мягкую алюминиевую матрицу.

При обжатии менее 40% часть алюминиевой поверхности под плакировкой содержит окислы, при обжатии свыше 90% появляются участки с локальным утонением и разрушением легкоплавкого покрытия - выходом на поверхность алюминиевого слоя.

При толщине легкоплавкого слоя менее 0,1 от толщины двухслойной плакировки - прослойки на металлах металл покрытия диффундирует в алюминий, снижая активность прослойки - плакировки. При толщине легкоплавкого наружного слоя более 0,2 толщины двухслойной плакировки - прослойки, нанесенной на металлическую основу из титана, стали, меди и других металлов образуется технологический избыток легкоплавкого металла.

Пример

Совмещали процесс изготовления слоистой прослойки (Патент РФ 2232076) с ее нанесением на металлы и сплавы. Изготавливали пакеты из стали 12X18 H10Т, титана ВТ1-0, меди марки M1, алюминия марки А1, цинка ЦО и сплавов цинка с алюминием и титаном. Плакирование проводили при комнатной температуре и температуре 250°С с общим обжатием пакетов 40-90%.

Для холодной прокатки применяли заготовки из стали, титана, меди толщиной 3 мм, алюминий - 2,5 мм и цинк - 0,5 мм.

Для прокатки при температуре 250°С применяли заготовки из стали, титана толщиной 10 мм, алюминий - 5 мм, цинк - 1 мм.

Перед плакированием поверхности заготовок обезжиривали и зачищали.

1. Для получения тонких заготовок со слоистой плакировкой (прослойкой) трехслойные пакеты из стали 12Х18 H10Т, титана ВТ 1-0, меди марки M1, алюминия А1 и цинка общей толщиной 6 мм прокатывали за один проход с обжатием 75%. Получены заготовки из стали, титана, меди общей толщиной 1,5 мм с двухслойным покрытием алюминием с легкоплавким наружным покрытием цинком и сплавами цинка.

2. Для получения толстых заготовок со слоистой плакировкой (прослойкой) симметричные шестислойные пакеты из стали 12Х18 H10Т, титана ВТ 1-0 с расположением слоев по схеме цинк - алюминий - сталь (титан) - сталь (титан) - алюминий - цинк общей толщиной 32 мм нагревали до 250°С и прокатывали с общим обжатием 50% при частных деформациях не мене 8-10% за один проход. После прокатки пакеты разделяли на два листа стали (титана) со сформированным двухслойным покрытием (прослойкой) из алюминия и цинка.

Способ может быть использован при получении обработкой давлением заготовок с тонкой слоистой плакировкой. Собирают пакет, включающий металлическую основу из стали или титана или меди или их сплавов и слоистую плакировку из алюминия с легкоплавким металлическим покрытием толщиной 0,1-0,2 общей толщины плакировки. Пакет собирают с расположением слоев по схеме: основа, алюминий, легкоплавкое покрытие, с получением трехслойного или симметричного шестислойного пакета. Прокатку пакета толщиной до 8 мм проводят без нагрева с общим обжатием 60-90%. Прокатку пакета толщиной более 8 мм проводят с общим обжатием 40-60% при температуре нагрева пакета или его составляющих перед сборкой и прокаткой, равной 0,4-0,75 от температуры плавления легкоплавкого металлического покрытия. В качестве легкоплавкого металлического покрытия применяют покрытие из цинка или сплава цинка с 5% алюминия или сплава цинка с 0,06-0,2% титана. Технический результат заключается в повышении адгезионного взаимодействия основы и слоистой плакировки. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ получения заготовки из металлов и сплавов со слоистой плакировкой, включающий сборку пакета из металлической основы и слоистой плакировки, выполненной из алюминия с легкоплавким металлическим покрытием толщиной 0,1-0,2 толщины плакировки, и прокатку пакета, отличающийся тем, что слоистую плакировку собирают на металлической основе с расположением слоев по схеме - основа, алюминий, легкоплавкое покрытие с получением трехслойного или симметричного шестислойного пакета, при этом прокатку пакета толщиной до 8 мм проводят без нагрева с общим обжатием 60-90%, а прокатку пакета толщиной более 8 мм проводят с общим обжатием 40-60% при температуре нагрева пакета или его составляющих перед сборкой и прокаткой, равной 0,4-0,75 температуры плавления легкоплавкого металлического покрытия.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлической основы используют плоские заготовки из стали, или титана, или меди, или их сплавов.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого металлического покрытия применяют покрытие из цинка или сплава цинка с 5% алюминия или сплава цинка с 0,06-0,2% титана.