專利名稱：一種高性能金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬制品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高性能金屬?gòu)?fù)合材料及其制造方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)炊具制品(如炒鍋等)材料通常采用單一的材料。由于單一材料受其固有的物理和化學(xué)特性等的限制，使鍋體材料的強(qiáng)硬度、耐磨性、耐腐性、熱傳遞性以及電磁感性能和表面處理的工藝性等受到很大局限性，從而使得由單一材料制作的炊具內(nèi)在和外表的綜合性能等表現(xiàn)顯得不夠領(lǐng)人滿意。人們也提出了不少改進(jìn)措施。例如為彌補(bǔ)不銹鋼材料熱傳導(dǎo)性不足，在不銹鋼鍋體底部復(fù)焊一片熱傳導(dǎo)性能較好的鋁板或銅板來(lái)加強(qiáng)傳熱，制成不銹鋼復(fù)合鍋。又如為使炊具能適合電磁灶具使用，在鋁或不銹鋼炊具底部復(fù)合焊上電磁感應(yīng)性能較好的材料，使炊具適應(yīng)在電磁炊具上使用。有時(shí)為克服鋁炊具材料耐腐蝕性差的缺點(diǎn)，在其表面進(jìn)行氧化處理，形成氧化膜層保護(hù)。又如為克服鐵鍋易生銹不衛(wèi)生的缺點(diǎn)，在鍋體內(nèi)表面涂敷防銹保護(hù)層。凡此種種，不僅使炊具制造工藝復(fù)雜，而且在許多場(chǎng)合也不能給出另人滿意的結(jié)果。而采用金屬?gòu)?fù)合板制作的炊具就可以避免上述問(wèn)題的困擾。金屬?gòu)?fù)合板可以根據(jù)炊具性能和功能的要求，將具有性能上互補(bǔ)的不同金屬材料組合在一起，采用獨(dú)特的加工方法，使復(fù)合板的各層金屬材料之間形成十分牢固的原子冶金結(jié)合，從而能適應(yīng)各種深沖、拉伸、脹形、彎曲、沖孔、曳邊等冷加工而不分層，使炊具仍然保持其原始的牢固結(jié)合狀態(tài)。
目前可提供的復(fù)合板材料組配和規(guī)格主要如下

以上復(fù)合板，基材采用鋁(型號(hào)為AL1050)或鋁金屬(型號(hào)為AL 3003)，復(fù)材采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼簿板(型號(hào)為sus304或sus430)。
金屬?gòu)?fù)合板的機(jī)械性能

采用這些金屬?gòu)?fù)合板材作為鍋等炊具材料，具有很大的優(yōu)越性，但其結(jié)合強(qiáng)度及使用壽命等尚有改進(jìn)和提高之處。其關(guān)鍵是各層材料及處理工藝選擇。本發(fā)明采用不同金屬材料組成復(fù)合板，并輔以各種相應(yīng)的表面處理，不僅使炊具的功能和性能上有改善，也極大的提高了炊具的觀賞價(jià)值和產(chǎn)品檔次。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高性能金屬?gòu)?fù)合材料及其制造方法，并將該金屬?gòu)?fù)合材料用于制作飲具。
本發(fā)明提供的高性能金屬?gòu)?fù)合材料，由5層金屬板材經(jīng)表面處理和熱壓工藝制備獲得，其結(jié)構(gòu)為第一層 材質(zhì)不銹鋼厚0.4-0.5mm，第二層 材質(zhì)純鋁 厚0.4-0.8mm，第三層 材質(zhì)合金鋁厚0.4-0.8mm，第四層 材質(zhì)純鋁 厚0.4-0.8mm，第五層 材質(zhì)不銹鋼或不銹鐵厚0.4-0.6mm。
上述復(fù)合材料中，第一層材質(zhì)可選用型號(hào)為sus304不銹鋼，第二層材質(zhì)可選用型號(hào)為AL1050純鋁，第三層材質(zhì)可選用型號(hào)為AL3003合金鋁，第四層可選用型號(hào)為AL1050的純鋁，第五層可選用型號(hào)為sus430或304的不銹鋼，或不銹鐵。
上述金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法如下1、將純鋁板和合金鋁板進(jìn)行表面打磨處理，使表面光潔、平整；按純鋁、合金鋁和純鋁的次序包復(fù)軋制，得復(fù)合鋁板；然后進(jìn)行退火處理，退火溫度控制在380-450℃，時(shí)間控制在5-7小時(shí)；2、將不銹鋼板或不銹鐵板進(jìn)行表面打磨處理，使表面光潔、平整；將不銹鋼板或不銹鐵板與前述復(fù)合鋁板按五層結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱軋壓復(fù)合，溫度控制在220-260℃，壓力控制在2500-3000KN；板材移動(dòng)速度3.5-4.5米/分；最后進(jìn)行退火處理，退火溫度控制在380-450℃，時(shí)間控制在1-3小時(shí)。
上述制備方法采用二次復(fù)合軋制、退火處理工藝，先將中間三層鋁質(zhì)板材進(jìn)行軋制、退火處理，確保各層材料原子的冶金結(jié)合。然后，將五層板材再次進(jìn)行加熱加壓復(fù)合和退火處理，進(jìn)一步確保了各層材料的復(fù)合強(qiáng)度。而且，中間三層鋁材的設(shè)置，對(duì)提高炊具的加工性能和使用性能有很大好處。由本發(fā)明工藝制備的五層金屬?gòu)?fù)合板材料，經(jīng)過(guò)拉伸、彎曲、脹形、沖孔、連等冷加工工藝，不會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，可保持其原始的牢固結(jié)合狀態(tài)。
本發(fā)明提供的五層金屬?gòu)?fù)合材料的物理性能如下1.抗拉強(qiáng)度 MPa 295-3352.伸長(zhǎng)率％ 45-523.屈服強(qiáng)度 MPa 200-230因此，本發(fā)明的金屬?gòu)?fù)合材料可以用于制備各種炊具，如炒鍋、燒鍋、電磁鍋等。其強(qiáng)度、耐磨性、耐腐性、傳熱性、電磁感應(yīng)等性能等都比原有材料好得多。其特點(diǎn)如下1、具有良好的熱傳遞性，傳熱迅速，比鐵和不銹鋼的傳熔率提高近四倍，節(jié)約能源。
2、傳熱十分均勻，炊具受熱面溫差極小，不易粘糊，使烹飪更加得心應(yīng)手，食物色香味更佳。
3、耐酸堿腐蝕性強(qiáng)，對(duì)人體無(wú)害。
4、適合電磁灶使用，增加了使用的功能。
5、鍋體強(qiáng)硬度好，不易變形，能確保鍋體與鍋蓋長(zhǎng)期密封吻合性能良好。
6、清洗容易，使用方便清潔衛(wèi)生。
7、耐腐、耐刮，使用壽命長(zhǎng)。
8、外觀漂亮、產(chǎn)品更具觀賞性，提高產(chǎn)品檔次品味。
具體實(shí)施例方式
采用的各層材料的材質(zhì)及化學(xué)成分和機(jī)械性能如下第一層，不銹鋼 型號(hào)sus304

第五層，不銹鐵 型號(hào)sus430

第二層和第四層，純鋁，型號(hào)為AL1050，

第三層，合金鋁，型號(hào)為AL3003，

五層金屬?gòu)?fù)合材料如下第一層不銹鋼304SS，第二層純鋁1050，第三層鋁合金3003，第四層純鋁1050，第五層不銹鋼430或不銹鐵。
實(shí)施例1，選材和制備工藝如下1、.鋁板AL1050，AG3003，剪切；2、表面打磨處理；3、三層包復(fù)軋制；4、退火溫度380℃，時(shí)間7小時(shí)；5、清洗；6、鋼板304SS和430，剪切；7、表面打磨處理；8、清洗；9、三層包復(fù)板和二層鋼板加熱軋制復(fù)合，溫度220℃，壓力2500KW，速度4米/分；10、退火溫度380℃，時(shí)間3小時(shí)。
即得所需五層金屬?gòu)?fù)合板。
物理性能(1)抗拉強(qiáng)度300MPa；伸長(zhǎng)率47％；屈服強(qiáng)度210MPa。
實(shí)施例2選材和制備工藝如下1、鋁板AL1050，AL3003，剪切；2、表面打磨處理；3、三層包復(fù)軋制；4、退火溫度390℃，時(shí)間6小時(shí)；5、清洗；6、鋼板sns304，sns304，剪切；7、表面打磨處理；8、清洗；9、三層包復(fù)板和二層鋼板加熱軋制復(fù)合，溫度260℃，壓力2500KW，速度4.5米/分；10、退火溫度450℃，時(shí)間1小時(shí)。
即得所需五層金屬?gòu)?fù)合板物理性能(1)抗拉強(qiáng)度305MPa，(2)伸長(zhǎng)率48％，(3)屈服強(qiáng)度215MPa。
實(shí)施例3選材和制備工藝如下1.鋁板AL1050，AL3003，剪切；2.表面打磨處理；3.三層包復(fù)軋制；4.退火溫度400℃，時(shí)間5小時(shí)；5.清洗；6.鋼板sus304，sus304，剪切；7.表面打磨處理；8.清洗；9 三層包復(fù)板和二層鋼板加熱軋制復(fù)合，溫度420℃，壓力2700KW，速度3.5米/分；10 退火溫度260℃，時(shí)間1小時(shí)。
即得所需五層金屬?gòu)?fù)合板機(jī)械物理性能(1)抗拉強(qiáng)度315MPa，(2)伸長(zhǎng)率49％，(3)屈服強(qiáng)度220MPa。
上述各例中的金屬?gòu)?fù)合材料均可以用制作炒鍋、燒鍋和電磁鍋等炊具，并具有優(yōu)異的功能和性能。
權(quán)利要求
1.一種金屬?gòu)?fù)合材料，其特征在于由5層金屬板材經(jīng)表面處理和熱壓工藝制備獲得，其結(jié)構(gòu)為第一層 材質(zhì)不銹鋼厚0.4-0.5mm，第二層 材質(zhì)純鋁 厚0.4-0.8mm，第三層 材質(zhì)合金鋁厚0.4-0.8mm，第四層 材質(zhì)純鋁 厚0.4-0.8mm，第五層 材質(zhì)不銹鋼或不銹鐵厚0.4-0.6mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬?gòu)?fù)合材料，其特征在于第一層材質(zhì)選用型號(hào)為sus304不銹鋼，第二層材質(zhì)選用型號(hào)為AL1050純鋁，第三層材質(zhì)選用型號(hào)為AL3003合金鋁，第四層選用型號(hào)為AL1050的純鋁，第五層選用型號(hào)為sus430或304的不銹鋼，或不銹鐵。
3.一種如權(quán)利要求1所述的金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)將純鋁板和合金鋁板進(jìn)行表面打磨處理，使表面光潔、平整；按純鋁、合金鋁和純鋁的次序包復(fù)軋制，得復(fù)合鋁板；然后進(jìn)行退火處理，退火溫度控制在380-450℃，時(shí)間控制在5-7小時(shí)；(2)將不銹鋼板或不銹鐵板進(jìn)行表面打磨處理，使表面光潔、平整；將不銹鋼板或不銹鐵板與前述復(fù)合鋁板按五層結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱軋壓復(fù)合，溫度控制在220-260℃，壓力控制在2500-3000KN；板材移動(dòng)速度3.5-4.5米/分；最后進(jìn)行退火處理，退火溫度控制在380-450℃，時(shí)間控制在1-3小時(shí)。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬?gòu)?fù)合材料在制備炊具中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬金屬制品技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高性能金屬?gòu)?fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。該復(fù)合材料由5層金屬板經(jīng)表面處理和熱軋工藝制備而成，其結(jié)構(gòu)為第一層不銹鋼，第二層純鋁，第三層合金鋁，第四層純鋁，第五層不銹鋼或不銹鐵。制備方法包括先將三層鋁質(zhì)材料板包覆軋制、熱處理，然后將兩層鋼板與3層鋁質(zhì)復(fù)合板再進(jìn)行熱壓軋制和熱處理。由本發(fā)明制得金屬?gòu)?fù)合板材料機(jī)械加工性能和物理性能十分優(yōu)異，可以用于制備各種炒具，如炒鍋、燒鍋和電磁鍋等，制備的炊具的傳熱性、耐磨性、電磁感應(yīng)性等較現(xiàn)有炊具都大大改善。
文檔編號(hào)B21B1/00GK1830656SQ200610025878
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月20日
發(fā)明者唐根興, 金林德 申請(qǐng)人:上海興云瀛復(fù)合金屬材料有限公司