專利名稱：耐腐蝕復合鋼板及其制造方法
技術領域：
本發明涉及耐腐蝕復合鋼板，特別涉及在不同金屬之間具有良好機械接合力的耐腐蝕復合鋼板及其制造方法。
與普通金屬相比，耐腐蝕金屬，如鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉭(Ta)、鈮(Nb)和鎳合金不容易焊接并且價格昂貴，因此在工業中不經常使用。然而，這種具有耐腐蝕性的、重量輕的、強度好的金屬可以用于各種不同的領域，但只限于它們所應用的范圍內。在需要優良耐腐蝕材料的領域(如化工廠、環保設施等)，將耐腐蝕材料接合到不昂貴的碳鋼板上的復合鋼板，由于它們的經濟優勢、便于使用和各種效用，因此被廣泛使用。采用很多方法來制造不同復合鋼板。例如，熱軋法適合軋壓復合鋼板，而爆炸焊接法適合于爆炸焊接復合鋼板。另外，電阻縫焊也用于制造復合鋼板。
在用熱軋法制造軋壓復合鋼板的制備技術中，帶有優良耐腐蝕性的耐腐蝕合金層被同時加熱，然后通過一個軋輥在高溫下熱軋。其中，該合金層包括在碳鋼板上作為基底材料的鎳合金或鎳-銅合金或鈦合金。從制造成本的角度看，它并不是一種有利的技術。
與通過熱軋形成軋壓復合板相比，通過爆炸焊接方法來形成復合鋼板的技術由于使用了炸藥的爆炸能量，因此具有比軋壓更高的接合力。然而，該技術的缺點在于具有更為昂貴的制造成本；需要比軋壓更長的制備時間；并且限制了復合鋼板的尺寸；以及炸藥為工作場所帶來了危險。
為了經濟地并且簡單地解決上面提到的問題，提出了使用電阻縫焊來制造復合鋼板的方法。在該方法中，根據James Joule發明的原理，當大的電流通過金屬時，利用電阻產生的熱量來焊接金屬。已經提出了利用這種電阻縫焊來接合不同金屬的嘗試。例如，將銅合金和不銹鋼的條帶或網作為接合體嵌入到復合鋼板和耐腐蝕鎳合金的鋼板或鈦鋼板中，然后被縫焊。
因而，為了解決上述問題的本發明的目的是提供一種復合板及其制造方法，它所具有的耐腐蝕材料和碳鋼不但不昂貴，而且在不同金屬之間具有良好的接合力。
通過以下結合附圖的詳細說明，可以更清楚地理解本發明的上述和其它目的、特點和其它優點。附圖中
圖1是本發明的耐腐蝕復合板的示意圖，該復合板被帶有兩個環形電極的電阻焊接機焊接。
圖2是本發明的復合板的斷面立體圖。
根據本發明，上述目的可以由以下步驟實現將鐵基非晶合金的薄條帶作為接合體平頭焊接(tack-welding)到碳鋼板的一側或兩側，并將諸如鎳或鈦合金等耐腐蝕金屬板縫焊到接合體上，以生產耐腐蝕復合鋼板。
可選地，也可以通過以下步驟來生產耐腐蝕復合鋼板將鐵基非晶合金的薄條帶作為第一接合體平頭焊接到碳鋼板的一側或兩側，將鎳或不銹鋼和銅合金的薄條帶作為第二接合體平頭焊接到薄條帶上，并將諸如鎳或鈦合金等耐腐蝕金屬板縫焊到接合體上。
鐵基非晶合金的薄條帶被用作耐腐蝕材料和基底金屬(通常為碳鋼)之間的中間層的接合體。因此，利用非晶合金的特性可以將不同的金屬接合到一起，同時可以制造具有良好接合力的復合鋼板。
將鐵基非晶合金作為第一接合體的原因在于，鐵基非晶合金在通常在結構晶體中發現的滑移系統中是缺乏的，但由于隨機的原子排列而保持了自由體積。它具有高強度和高延展性，并且表現出高電阻以便產生縫焊(一種電阻焊)所需的高熱量，從而帶來優良的接合力。
通常，鐵基非晶薄條帶具有高的電阻并且比普通金屬具有更好的延展性和流動性，從而當進行電阻縫焊時，它可以不依賴于材料的形狀或它們表面的形狀而進行接合。而且，由于鐵基非晶條帶在通常溫度下不穩定但在大約300-500度時結晶，因此當在約1000度或更高溫度下進行縫焊時，它的焊接部分形成了穩定結構，從而形成了具有高接合力和機械強度的復合板。
可選地，為了獲得具有更好接合力和機械強度的復合鋼板，具有高強度的第二接合體(包括鎳或不銹鋼)可以被同時疊層到第一接合體上，然后被縫焊以制造復合鋼板。該復合鋼板包括具有高強度的不同金屬。
參見圖1，本發明的復合鋼板是如下制造的將薄的鎳條帶3作為第二接合體疊層到作為第一接合體的非晶鐵基薄條帶2上，將該疊層置于耐腐蝕金屬板4與基底金屬1之間，然后利用環形電極5進行縫焊。本發明的方法與常規方法相比具有更高的接合力。在常規方法中僅對鎳合金的薄條帶進行縫焊，或在進行縫焊之前將鐵絲網、銅網、不銹鋼網或類似物疊層到鎳合金薄條帶上。因此，本發明可以根據耐腐蝕材料、接合體和復合鋼板的種類和厚度，對壓制壓力、電流和時間周期進行適當的控制，以實現最佳的縫焊。
現在參見圖2，其中示出了復合鋼板。該鋼板包括接合到基底金屬1上的耐腐蝕金屬板4或位于耐腐蝕金屬板4之間的基底金屬1。其中，縫焊的焊縫6出現在復合鋼板的表面上。
除了將鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉭(Ta)、鈮(Nb)和鎳等耐腐蝕材料接合到碳鋼上，還可以將這些耐腐蝕材料與不銹鋼、銅、鋁等相接合。另外，包括鎳合金和碳鋼、銅合金和碳鋼等在內的其它不同材料也可以被接合。
當使用鐵基非晶薄條帶時，我們希望通過使用除鐵(Fe)之外的其它元素，如硼(B)或硅(Si)的薄條帶來提高焊接的容易程度，從而提高接合強度。另外，為了提高復合鋼板的接合力和機械強度，可以采用很多第一和第二接合體層來進行縫焊，并可以在接合體上施加焊劑以改善焊接效果。
通過以下的實例可以更好地理解本發明。這些例子僅用于說明，而不構成對本發明的限制。例1接合體層置于6mm厚的作為基底金屬的碳鋼(SS400)與1.6mm厚的作為耐腐蝕材料的鈦之間。在2kg/mm2的壓制壓力、15000-40000A的焊接電流、5-10小時的電阻焊時間和5-10小時的停機時間下，利用電阻焊接機將它們接合在一起，以獲得復合鋼板。通過本發明方法和常規方法制造的鈦復合鋼板的機械強度示于下表1。在表1中，發現本發明的產品具有比常規產品高的剪切強度。
表1
*基底金屬SS400，6mm厚/鈦，1.6mm厚例2通過本發明的方法和常規方法來制造復合鋼板，并測量它們的機械強度。其中使用鎳和鎳合金作為耐腐蝕材料。從表2的結果中可以看出，通過本發明方法制造的鋼板比只使用鎳條帶的常規鋼板的焊接強度高。
表2
*基底金屬SS400，6mm厚/耐腐蝕金屬，1.6mm厚例3通過本發明的方法和常規方法來制造復合鋼板并測量它們的機械強度。其中使用鋯、鉭、鈮作為耐腐蝕材料，其結果示于表3。從表3中可以看出，該復合鋼板的強度與鈦復合鋼板的強度相似。因此，本發明的方法可以有效地接合這些耐腐蝕的金屬。
表3
*基底金屬SS400，6mm厚/耐腐蝕金屬，1.0mm厚如上面的例子所示，可以看出用本發明方法制造的復合鋼板優于常規的復合鋼板，并具有與其接合力直接相關的優良的剪切強度。
具有優良接合特性和強度的本發明的復合鋼板可以大批量生產，并作為常規昂貴的耐腐蝕材料的替代產品。另外，在工作場所使用具有高強度的復合鋼板，不但能夠延長耐腐蝕設備的預期壽命，還能夠減小在設備制備過程中伴隨的材料消耗。因此，本發明的復合鋼板具有比常規鋼板更大的經濟優勢，并適用于不同的領域。
已采用示例的方式公開了本發明。應當理解，所使用的術語用于說明而不用于限制。根據上述教導可以對本發明進行很多修改和變換。因此應當理解，可以在附屬權利要求的范圍內實施本發明，而不限于以上的具體說明。
權利要求
1.一種制造耐腐蝕復合鋼板的方法，其特征在于，將鐵基非晶合金的薄條帶作為第一接合體平頭焊接到碳鋼板的一側或兩側，然后將耐腐蝕金屬板縫焊到接合體上。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，將鎳基的薄條帶作為第二接合體平頭焊接到作為第一接合體的鐵基非晶合金的薄條帶上。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，第二接合體是不銹鋼或銅合金的薄條帶。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，耐腐蝕金屬板從下面的組中選擇鈦、鋯、鉭、鈮、鎳、銅以及它們的合金。
5.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第一接合體和第二接合體上施加焊劑。
6.如權利要求2所述的方法，其特征在于，很多第一和第二接合體層交替地層疊在一起。
7.一種復合鋼板，它包括接合到碳鋼板一側或兩側的耐腐蝕金屬板，其特征在于，作為碳鋼板和耐腐蝕金屬板之間的第一接合體，鐵基非晶合金的薄條帶被焊接。
8.如權利要求7所述的復合鋼板，其特征在于，鎳基的薄條帶作為第二接合體被進一步焊接到作為第一接合體的鐵基非晶合金的薄條帶上。
9.如權利要求8所述的復合鋼板，其特征在于，第二接合體是不銹鋼或銅合金的薄條帶。
10.如權利要求7或8所述的復合鋼板，其特征在于，耐腐蝕金屬板從下面的組中選擇鈦、鋯、鉭、鈮、鎳、銅以及它們的合金。
11.如權利要求8所述的復合鋼板，其特征在于，很多第一和第二接合體層交替地層疊在一起。
全文摘要
一種耐腐蝕復合鋼板及其制造方法。該耐腐蝕復合鋼板可以如下制造:將鐵基非晶合金的薄條帶作為接合體平頭焊接到碳鋼板的一側或兩側,并將耐腐蝕金屬板,例如鎳或鈦合金縫焊到接合體上,以生產耐腐蝕復合鋼板。可選地,將鐵基非晶合金的薄條帶作為第一接合體平頭焊接到碳鋼板的一側或兩側,將鎳或不銹鋼和銅合金的薄條帶作為第二接合體平頭焊接到薄條帶上,并將諸如鎳或鈦合金等耐腐蝕金屬板縫焊到接合體上。
文檔編號B23K103/24GK1355098SQ0111886
公開日2002年6月26日 申請日期2001年6月26日 優先權日2000年11月30日
發明者鄭珠鏞 申請人:鄭珠鏞