биметаллическая композиция медно-никелевый сплав - сталь - медно-никелевый сплав и способ ее изготовления

Формула изобретения

1. Биметаллическая композиция медно-никелевый сплав - сталь - медно-никелевый сплав, содержащая основу из стальной ленты и два слоя из медно-никелевых лент, полученная холодным плакированием с последующей холодной прокаткой, отличающаяся тем, что в качестве медно-никелевых лент она содержит ленты из нейзильбера.

2. Биметаллическая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве стальной ленты она содержит ленту из качественной или высококачественной углеродистой спокойной стали, раскисленной алюминием.

3. Биметаллическая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве ленты из нейзильбера она содержит нейзильберовую ленту марки МНЦ 15-20.

4. Способ изготовления композиции медно-никелевый сплав - сталь - медно-никелевый сплав, включающий подготовку поверхности стальной и двух медно-никелевых лент, плакирование путем их совместной пластической деформации с использованием в качестве смазки смеси минерального масла и керосина, охлаждение подката, холодную прокатку, обезжиривание, отжиг, дрессировку и последующую отделку биметаллического проката, отличающийся тем, что степень деформации при плакировании выбирают в интервале 58-64%, при этом смесь минерального масла и керосина используют в соотношении 70: 30, охлаждение подката производят до температуры окружающей среды, холодную прокатку ведут до окончательного размера, отжиг проводят при температуре 680-720^oС с последующим охлаждением с печью до температуры не выше 140^oС.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к области обработки металлов давлением, а именно к получению биметаллических композиций совместной пластической деформацией.

Известен способ, включающий подготовку поверхности стальной и латунной лент, двухстороннее холодное плакирование, термическую обработку, травление, дрессировку и последующую адъюстажную обработку (П.Ф.Засуха и др. Биметаллический прокат. - М.: Металлургия, 1970.).

Недостатком данного способа производства биметалла является невозможность получения по нему качественных лент из никельсодержащих цветных сплавов за счет выхода меди на поверхность лент и потери потребительских свойств.

Наиболее близким аналогом к заявляемой относится группа изобретений "Биметалл для изготовления монет и способ его производства" (Патент RU 2071892, В 23 К 20/04, 20.01.97), включающая биметаллическую композицию, состоящую из стальной основы (сталь 11 кп), покрытой медно-никелевым сплавом (мельхиор МН 19) с содержанием никеля 4-26%, и способ производства биметалла, включающий подготовку поверхности основы и покрытия, совместную пластическую деформацию, холодную прокатку со смазкой, термическую обработку, дрессировку и последующую отделку готового проката.

Данный аналог позволяет получить композиционный магнитный материал мельхиор - сталь - мельхиор белого цвета.

Недостатком аналога является то, что мельхиоры характеризуются более низкой пластичностью по сравнению с нейзильберами из-за дополнительного легирования цинком ( Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1972), вследствие чего режимы и исходные материалы, указанные в прототипе, не обеспечивают прочного соединения слоев. Кроме того, нейзильбер имеет красивый серебристый цвет в отличие от мельхиора.

Биметаллические композиции для дальнейшей деформации должны отличаться большой пластичностью, поэтому для этих целей применяют сталь с минимальным содержанием углерода и характеризующуюся однородностью структуры. (Металловедение. Учебник для вузов. Гуляев А.П. 6-е изд., перераб. и доп.- М.: Металлургия, 1986).

Группа изобретений решает задачу получения биметаллической композиции серебристого цвета с прочным соединением слоев, с высоким уровнем пластичности и высокими потребительскими свойствами: эстетичностью, привлекательностью, долговечностью в обращении и др.

Для решения поставленной задачи предложена биметаллическая композиция медно-никелевый сплав - сталь - медно-никелевый сплав, содержащая основу из стальной ленты и два слоя из медно-никелевых лент, полученная холодным плакированием с последующей холодной прокаткой. В качестве медно-никелевых лент она содержит ленты из нейзильбера.

В качестве стальной ленты биметаллическая композиция содержит ленту из качественной или высококачественной углеродистой спокойной стали, раскисленной алюминием. В качестве ленты из нейзильбера она содержит нейзильберовую ленту марки МНЦ 15-20.

Способ изготовления биметаллической композиции медно-никелевый сплав - сталь - медно-никелевый сплав включает подготовку поверхности стальной и двух медно-никелевых лент, плакирование путем их совместной пластической деформацией с использованием в качестве смазки смеси минерального масла и керосина, охлаждение подката, холодную прокатку, обезжиривание, отжиг, дрессировку и последующую отделку биметаллического проката. Степень деформации при плакировании выбирают в интервале 58-64%, при этом смесь минерального масла и керосина используют в соотношении 70:30. Охлаждение подката производят до температуры окружающей среды, холодную прокатку ведут до окончательного размера, отжиг проводят при температуре 680-720^oС с последующим охлаждением с печью до температуры не выше 140^oС.

Экспериментально установлено, что при степени деформации пакета из стали и двух нейзильберовых лент в плакирующем проходе менее 56% не обеспечивается необходимая для дальнейшей обработки прочность соединения слоев, а увеличение степени деформации свыше 70% приводит к локальным разрушениям биметаллического пакета по кромкам.

Одним из важнейших технологических факторов, обеспечивающих качественное соединение слоев, является температура разогрева биметаллического подката в результате пластической деформации в плакирующем проходе. Степень деформации от 58 до 64% обеспечивает необходимую температуру подката.

Необходимость снижения контактного трения при невозможности подачи эмульсии в очаг деформации потребовала подбора технологической смазки, обеспечивающей, кроме того, частичное охлаждение поверхности валка и не пригорающей к материалу плакирующего слоя. Экспериментально установлено, что наилучшие результаты показывает смесь минерального масла и керосина. Из гаммы минеральных масел выбраны масла ПС-28 и МС-20, обладающие высоким смазывающим действием, низкой зольностью и высокой температурой возгонки. Добавка 30% керосина повышает текучесть смеси.

Структура и уровень свойств биметаллической композиции нейзильбер - сталь - нейзильбер определяется режимом термической обработки. Температура в диапазоне от 680 до 720^oС, поддерживаемая в течение от 850 до 1000 мин с последующим замедленным охлаждением до 140^oС, обеспечивает рациональное качество готовой продукции.

Таким образом совокупность свойств нейзильбера МНЦ 15-20 и качественной или высококачественной углеродистой спокойной стали, раскисленной алюминием, и способ изготовления биметаллической композиции позволяют получить композиционный материал красивого серебристого цвета с прочным соединением слоев, отличающийся высокой пластичностью, хорошо поддающийся дальнейшей деформации и другим аналогичным операциям, обладающий высокими потребительскими свойствами.

Способ реализуется следующим образом.

В качестве исходных материалов используют ленту из стали 08Ю с химическим составом по ГОСТ 9045 размером 0,3298 мм.

Стальную ленту перед плакированием подвергают обезжириванию в растворе моющего средства, травлению в растворе серной кислоты, сушке и зачистке металлическими щетками с двух сторон.

Ленту нейзильберовую обезжиривают, просушивают и зачищают металлическими щетками с одной стороны. Двухстороннее плакирование осуществляют на стане Кварто 400/1000500 по маршруту:

(5,0+20,3)-->2,35-0,1 мм

В процессе плакирования на ленты нейзильберовые подают смесь масла МС-20 и керосина (70+30%) сверху - капельным способом, снизу - валиком. Скорость плакирования регулируют в интервале от 0,3 до 0,9 м/с. Натяжение стальной ленты (заднее) -30+5,0 Н/мм²; нейзильбера (заднее) - 6,0+0,5 Н/мм²; биметаллического подката (переднее) - 60,0+5,0 Н/мм². Разогрев подката за счет пластической деформации не позволяет остаточным напряжениям достичь величины, приводящей к самопроизвольному отслоению материала плакирующего слоя, и не оставляет на поверхности следов пригара масла.

Охлаждение на воздухе в течение 36 ч позволяет произойти операции "отдых", а это приводит к некоторому снижению прочности и повышению пластичности, что позволяет выполнить дальнейшую холодную прокатку по маршруту:

2,35-->2,0-->1,8-->1,65-->1,5-->1,40,03 мм

Обезжиривание после прокатки с целью предупреждения пригара эмульсии с последующей термической обработкой при температуре 700^oС в течение 900 мин с последующим охлаждением с печью до 140^oС позволяет получить рациональный уровень свойств после дрессировки для готовой продукции либо продолжить дальнейшую прокатку.