Способ изготовления плакированных металлов Советский патент 1979 года по МПК B23P3/08 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАКИРОВАННЫХ МЕТАЛЛОВ

I

Иаобретение относится к производству

многослойных металлов, изготавливаемых методом совместной пластической деформации, разнородных металлов. Эти материалы широко применяются в различных областях техники: в машиностроении, в химической, электронной, электро- и радиотехнической и других отраслях промышленности.

Известен способ изготовления плакированных металлов по следующей схеме:

подготовка и сборка пакета с подслоем;

сварка давлением, например, прокаткой;

промежуточный отжиг полуфабриката;

деформация на конечную толщину;

окончательный отжиг 1.

Согласно этому способу исходный пакет собирается с подслоем из металлов, облегчающих схватывание. Подслой вводится в пакет либо в виде отдельной прокладки, либо наносится предварительно хотя бы на одну из свариваемых поверхностей.

В качестве материала подслоя наиболее часто применяют химически активный алюминий, обладающий хорошей способностью к схватыванию с другими металлами.

После операции сварки, например, методом холодной совместной прокатки с различной для каждой конкретной композиций степенью деформации проводят низкотемпературный промежуточный отжиг (температура отжига композиций с химически активным подслоем не может превышать известной для конкретных пар металлов критической температуры с целью исключения или ограничения возможности образования хрупких интерметаллидов, ухудшающих качество соединений).

Далее проводится деформация на конечную толщину с обжатиями, определяемыми механическими свойствами материалов, начальной толщиной пакета и требуемой толщиной готового материала.

В конечном размере материал подвергается окончательному отжигу. При этом выбор режима отжига производится с теми же ограничениями, что и при промежуточном отжиге, так как в составе готового материала содержится химически активный подслой. Недостатками этого способа являются: 1. Низкая температура отжига, не позволяющая использовать химическую активность подслоя для связывания нежелательных газообразных продуктов, выделяющихся при этом на границе раздела металлов нарущающих прочность и сплошность сварных соединений, а также не позволяющая . обеспечить необходимую степень рекристаллизации компонентов. . 2. Наличие в многослойном готовом материале подслоя с более низкими прочностными свойствами, что обусловливает низкую прочность соединений. Цель изобретения - повьтщение прочности и сплощности сцепления слоев, а также обеспечения полной рекристаллизации основных составляющих при изготовлении многослойных материалов с технологическим подслоем из химически активного металла (например, алюминия). Поставленная цель достигается тем, что промежуточный отжиг ведут в диапазоне температур: минимальная - на 50-100°С выше температуры начала образования интерметаллидов между подслоем и основными составляющими полуфабриката, максимальная на 50-100°С ниже температуры плавления менее тугоплавкой составляющей. При этом она может превышать температуру плавления подслоя. Время выдержки при выбранной температуре подбирают с таким расчетом, чтобы произощло полное превращение подслоя в интерметаллиды. Затем образовавшийся при отжиге слой интерметаллидов разрушают путем деформации полуфабриката до конечного размера с суммарным обжатием не менее 50% и проводят окончательный отжиг при режимах, обеспечивающих рекристаллизацию составляющих и диффузионное упрочнение сварных соединений. Режим окончательного отжига выбирают из условия отсутствия химически активного подслоя. Промежуточный отжиг в предлагаемом диапазоне температур обеспечивает высокую химическую активность алюминия и связывание выделяющихся при нагреве газообразных продуктов, а также рекристаллизацию составляющих. Кроме того, образующийся слой интерметаллидов, обладая геттерными свойствами, дополнительно поглощает часть газов, предотвращая .тем самым нарущение сплощности сварных соединений в виде полостей и пузырей. Толщину образующихся при отжиге интерметаллидов регулируют путем подбора толщины подслоя в исходном пакете. Деформация на конечный размер с суммарным, относительным обжатием не ниже 50% об еспечивает удаление в окружающую среду поглощенных интерметаллидным елоем газов, разрушение этого слоя и возникновение металлических связей непосредственно между поверхностями основных составляющих. Кроме того, при этом создаются благоприятные условия для диффузионного упрочнения сварных соединений в процессе окончательного отжига, температура которого выбирается с учетом необходимой степени как упрочнения сварных соединений так и рекристаллизации составляющих. Пример. Предлагаемый способ был проверен при изготовлении трехслойного материала медь-монель-медь с алюминиевым подслоем (марки А99), нанесенным предварительно на медь (марки Моб) методом совместной холодной прокатки. Двуслойное покрытие медь-алюминий перед нанесением на монель отжигали в среде водорода в течение 20 мин при температуре 320°С с целью очистки от поверхностных загрязнений. При этом режиме взаимодействие алюминия с медью отсутствует, так как критическая температура для этой пары 350°С. Монель-металл в отожженном состоянии перед плакированием обезжиривали и зачищали вращающейся проволочной щеткой. Затем биметаллические пластины медьалюминий накладывали алюминиевой стороной на монель-металл с обеих сторон. Толщина слоев собранного пакета, мм: Медь0,6 Алюминиевый подслой на меди.0,015 Монель-металл2,0 Алюминиевый подслой на Меди0,015 Медь0,6 Общая толщина пакета3,23 Ширина пакета80 Плакирование проводили методом совместной холодной прокатки на стане Кварто 110/320x300 за один проход с относительным обжатием 62% (толщина после плакирования 1,2 мм). Промежуточный отжиг проводили в электропечи в среде водорода при температуре 700°С в течение 30 мин. При этом алюминий полностью переходит в интерметаллиды (критические температуры для пары медьалюминий 350°С, для пары монель-алюминий 450°С), вспучивание покрытия отсутствует, а полученный полуфабрикат, подвергнутый испытанию на гиб с перегибом, не расслаивается. Прокатку на готовый размер (до толщины 0,3 мм) проводили на том же стане за несколько проходов (суммарное обжатие 75%). Конечный отжиг в той же печи при температуре 800°С в течение 15 мин также не привел к образованию пузырей. Испытания образцов на гиб с перегибом показали прочность сцепления слоев на уровне всех требований (расслоения не наблюдалось до полного разрушения образца). Применение предлагаемого способа позволяет улучшить качество сварных соединении за счет исключения местных нарушений сплошности сварки газообразными продуктами, диффузионного упрочнения зоны сварки и снятия остаточных срезающих напряжений между слоями в процессе отжигов, а также за счет обеспечения контакта ювенильных поверхностей на участках нарушения сплошности интерметаллидов при прокатке на готовую толщину. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает необходимую степень рекристаллизации составляющих многослойного материала.

Формула изобретения

Способ изготовления плакированных металлов, включающий рборку пакета с подслоем из химически активного металла, сварку давлением, промежуточный отжиг деформацию на конечный размер и окончательный отжиг, отличающийся тем, что, с целью повышення прочности и сплошности сцепления слоев, а также обеспечения полНОЙ рекристаллизации основных составляющих, промежуточный отжиг проводят в диапазоне температур: минимальная - на 50 - 100°С выше температуры начала образования интерметаллидов между подслоем и основными составляющими полуфабриката, максимальная - на 50-100°С ниже температуры плавления менее тугоплавкой составляющей с выдержкой при выбранной температуре до полного превращения материала подслоя в интерметаллиды, деформацию полуфабриката до конечного размера производят с суммарным обжатием не менее 50%, а окончательный отжиг осуществляют в интервале температур рекристаллизации составляющих.

З сточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рабкин Д. М., Рябов В. Р. Сварка алюминия и его сплавов со сталью и медью. М., «Машиностроение, 1965, с. 18 - 20, 31, 32.