一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法

摘要

本发明属于覆膜金属复合板加工制备的技术领域，具体涉及一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法，包括以下步骤：对铝合金板材和不锈钢箔的待复合面进行处理；将不锈钢箔平铺于垫板之上，确保不锈钢箔与垫板平整接触，将铝合金板置放于不锈钢箔之上，使用夹具将不锈钢箔和铝合金板进行固定；采用搅拌头对铝合金板的上表面进行加工，得到覆不锈钢箔的铝基金属复合板；对覆不锈钢箔的铝基金属复合板的铝合金表面进行加工处理，得到覆不锈钢箔的铝基金属复合板。本发明制备的覆不锈钢箔的铝基金属复合板尺寸、厚度不受限，连接界面强度高，制备成本低、效率高，是制备覆不锈钢箔的铝基金属复合板的有效方法。

权利要求

1.一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法，其特征在于：包括以下步骤：A.准备铝合金板材和不锈钢箔，对铝合金板材和不锈钢箔的待复合面进行处理；

B.将不锈钢箔平铺于垫板之上，确保不锈钢箔与垫板平整接触，所述垫板上表面的粗糙度为Ra0.02—0.05μm，将铝合金板材置放于不锈钢箔之上，使用夹具将不锈钢箔和铝合金板材进行固定；

C.采用搅拌头对铝合金板材的上表面进行搅拌摩擦加工，得到表面粗糙的覆不锈钢箔的铝基金属复合板，所述搅拌头的下压深度为0.5—0.6mm，旋转速度为800—1000r/min，进给速度为0.002m/min，对铝合金板材施加的压力为3kN；

D.对表面粗糙的覆不锈钢箔的铝基金属复合板的铝合金表面进行加工处理；

E.对表面处理完的覆不锈钢箔的铝基金属复合板进行切割，将覆不锈钢箔的铝基金属复合板四周未加工到的部分切割掉，得到合格的覆不锈钢箔的铝基金属复合板。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法，其特征在于：所述步骤A中，对铝合金板材和不锈钢箔的待复合面进行处理的方法为：用无水乙醇擦拭铝合金板材和不锈钢箔的表面及侧面，进行去油污处理。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法，其特征在于：所述步骤B中，铺设不锈钢箔之前，用无水乙醇擦拭垫板的上表面，进行去油污处理。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法，其特征在于：所述步骤B中的夹具包括用于固定铝合金板材和不锈钢箔四周的侧板和用于压紧铝合金板材和不锈钢箔的压条，所述侧板、压条和垫板相配合对铝合金板材和不锈钢箔实现全方位的固定。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法，其特征在于：所述搅拌头的移动路线为蛇形往复运动，且相邻路线之间存在不小于0.5mm的加工重叠区，从而增加结合强度。

6.根据权利要求1所述的一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法，其特征在于：所述步骤D中，对覆不锈钢箔的铝基金属复合板的铝合金表面进行加工处理至铝合金表面的粗糙度为Ra4.5±0.5。

说明书

一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于覆膜金属复合板加工制备的技术领域，具体为一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法。

背景技术

[0002] 如今我国工业飞速发展，铝合金具有质量轻、导电性能好、传热性能好，加工成形性能好等特点，广泛应用于航空航天、汽车制造、飞机和轮船制造、电子工业等领域。同时，
磨损和腐蚀是其常见的导致零部件、产品失效的破坏方式。为了改善铝合金的强度、耐磨损
和耐腐蚀性能，进一步拓宽其应用领域，在铝合金表面覆一层耐磨、耐腐蚀性能好的金属或
陶瓷材料，是目前常用且有效的解决方式之一。

[0003] 不锈钢具有优异的耐腐蚀性能，目前，已制备出最薄的不锈钢箔材，其厚度可以达到0.02毫米，厚度不到头发直径的1/3、比A4纸还要薄、可以用手轻易撕开，又称“手撕钢”。
将整体性好、耐腐蚀性优的不锈钢箔材整体覆在铝合金金属板材表面，制备成覆不锈钢箔
的复合板材是本发明的目的。

[0004] 目前，改善铝合金表面耐磨和耐腐蚀性能的方法有：电化学覆膜(电镀)，激光/电弧熔覆技术两种方法。其中，电化学覆膜获得的膜层金属具有与基体金属结合良好和性能
好的优势。但是，其镀层金属一般较薄，从几个微米到几十微米不等；且电镀会产生大量污
水，是污染的三大行业之一。激光/电弧熔覆技术是利用激光热源或电弧热源使得待熔覆的
合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化，光束移开后自激冷却形成稀释率极低，
与基体材料呈冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀等性能。但是，熔覆
涂层很难避免出现气孔、裂纹、组织不均匀等缺陷。同时，受激光束和电弧束尺寸的限制，该
熔覆技术的效率较低，特别是激光设备的成本较高。

发明内容

[0005] 针对现有技术的缺点和不足，本发明提供了一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法。该加工制备方法不受熔覆金属材料尺寸限制，适合大面积金属覆层板的制备，
适用于任意厚度覆层金属层的复合，且覆层金属与基体金属结合界面可达到冶金结合性能
的特点。

[0006] 为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

[0007] 一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法，包括以下步骤：

[0008] A.准备铝合金板材和不锈钢箔，对铝合金板材和不锈钢箔的待复合面进行处理；

[0009] B.将不锈钢箔平铺于垫板之上，确保不锈钢箔与垫板平整接触，将铝合金板材置放于不锈钢箔之上，使用夹具将不锈钢箔和铝合金板材进行固定；

[0010] C.采用搅拌头对铝合金板材的上表面进行搅拌摩擦加工，得到表面粗糙的覆不锈钢箔的铝基金属复合板；

[0011] D.对表面粗糙的覆不锈钢箔的铝基金属复合板的铝合金表面进行加工处理；

[0012] E.对表面处理完的覆不锈钢箔的铝基金属复合板进行切割，将覆不锈钢箔的铝基金属复合板四周未加工到的部分切割掉，得到合格的覆不锈钢箔的铝基金属复合板。

[0013] 进一步，所述步骤A中，对铝合金板材和不锈钢箔的待复合面进行处理的方法为：用无水乙醇擦拭铝合金板材和不锈钢箔的表面及侧面，进行去油污处理。

[0014] 再进一步，所述步骤B中，垫板上表面的粗糙度为Ra0.02—0.05μm，且铺设不锈钢箔之前用无水乙醇擦拭垫板上表面，进行去油污处理，垫板的设置可以是防止加工过度，保
证工作台光滑平整，避免材料不平整影响焊头前进，避免底部平台损伤不锈钢箔。

[0015] 更进一步，所述步骤B中的夹具包括用于固定铝合金板材和不锈钢箔四周的侧板和用于压紧铝合金板材和不锈钢箔的压条，所述侧板、压条相配合对铝合金板材和不锈钢
箔实现全方位的固定。

[0016] 更进一步，所述步骤C中搅拌头的下压深度为0.5—0.6mm，旋转速度为800—1000r/min，进给速度为0.002m/min，对铝合金板材施加的压力为3kN。

[0017] 更进一步，所述搅拌头的移动路线为蛇形往复运动，且相邻路线之间存在不小于0.5mm的加工重叠区，从而增加结合强度。

[0018] 更进一步，所述步骤D中，对覆不锈钢箔的铝基金属复合板的铝合金表面进行加工处理至铝合金表面的粗糙度为Ra4.5±0.5。

[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0020] 1.本发明制备的覆不锈钢箔的铝基金属复合板尺寸不受限制，可用于大面积覆金属箔复合板的一次性成型，具有制备成本低、效率高的优势；

[0021] 2.本发明制备的覆不锈钢箔的铝基金属复合板厚度不受限制，可满足不同覆层厚度金属复合板的制备；

[0022] 3.本发明制备的覆不锈钢箔的铝基金属复合板达到了冶金结合，连接界面结合强度高。

附图说明

[0023] 图1为本发明的加工制备示意图；

[0024] 图2为本发明中夹具的结构示意图；

[0025] 图3为本发明加工出的覆不锈钢箔的铝基金属复合板连接界面形貌图；

[0026] 图中：1‑搅拌针，2‑搅拌头，3‑不锈钢箔，4‑铝合金板材，5‑结合区，6‑重叠区，7‑侧板，8‑压条。

具体实施方式

[0027] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

[0028] 准备材料：铝合金板材、不锈钢箔、无水乙醇、砂纸；

[0029] 具体如下：铝合金板材6061，尺寸为130mm×60mm×8mm；304不锈钢箔，尺寸为130mm×60mm×0.05mm；无水乙醇C2H6O；砂纸。

[0030] 一种铝合金板材表面覆不锈钢箔的加工制备方法，包括以下步骤：

[0031] A.对铝合金板材4和不锈钢箔3的待复合面进行处理：

[0032] 具体为用无水乙醇擦拭铝合金板材4和不锈钢箔3的表面及侧面，进行去油污处理；

[0033] B.取A4纸大小的钢板作为垫板，将垫板的上表面进行打磨、机械抛光至粗糙度Ra4.5±0.5，用无水乙醇擦拭表面，进行去油污处理，然后将垫板放置在底座上；

[0034] 将不锈钢箔3平铺于垫板之上，确保不锈钢箔3与垫板平整接触，将铝合金板材4置放于不锈钢箔3之上，用侧板7将铝合金板材4和不锈钢箔3的四周进行固定，在距离材料左
右边缘5mm处各设置一个压条8，再拧紧压条8上的定位螺栓和压紧螺栓，使压条8牢牢压紧
铝合金板材4和不锈钢箔3；

[0035] C.采用搅拌头2对铝合金板材4的上表面进行加工，得到表面粗糙的覆不锈钢箔的铝基金属复合板，所述搅拌头2的移动路线为蛇形往复运动，每道次搅拌头2圆心向下移动
2mm，保证相邻路线之间存在1mm的加工重叠区，从而增加结合强度，所述搅拌头2是直径为
3mm的锥形螺纹搅拌头，搅拌头2轴肩类型为漩涡形，搅拌头2倾斜角为3°；加工过程中，搅拌
头2的下压深度为0.5—0.6mm，旋转速度为800—1000r/min，进给速度为0.002m/min，对铝
合金板材4施加的压力为3kN，具体加工过程为搅拌针1旋入铝合金板材4→搅拌头2轴肩预
热材料→搅拌头2向前进给→焊后下压保温→搅拌针1拔出；

[0036] D.采用铣刀对覆不锈钢箔的铝基金属复合板的铝合金表面进行加工处理至铝合金表面的粗糙度为Ra4.5±0.5；

[0037] E.利用机械切割对表面处理完的覆不锈钢箔的铝基金属复合板进行裁切，将覆不锈钢箔的铝基金属复合板四周未加工到的部分切割掉，得到合格的覆不锈钢箔的铝基金属
复合板；

[0038] F.对合格的覆不锈钢箔的铝基金属复合板进行表征分析，分析检测结果，进行表征：

[0039] 将合格的覆不锈钢箔的铝基金属复合板放到线切割操作台上，使用线切割，切割出大小相同的规则形状的试样，将切割好的试样使用800‑2000目砂纸精细打磨正反面及侧
面，使材料正反面及侧面都光滑整洁；使用金相显微镜观察复合板材连接界面结合形貌，界
面结合形貌图进行表征。

[0040] 如图3所示：为不锈钢箔材与铝合金板材连接界面的宏观形貌特征，在搅拌力的作用下，铝合金和不锈钢金属材料均发生一定的塑性流动，形成了互锁结构的混合金属区结
构特征。

[0041] 最后所应说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案
进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖权利要求
保护范围中。