钛钢复合板材的制造方法及钛钢内胆杯

摘要

本发明公开了钛钢复合板材的制造方法及钛钢内胆杯，包括以下步骤将不锈钢钢板和钛板的表面进行净化处理，将钢板与钛板的复合表面相对叠着放在一起，通过爆炸复合或者热压复合的方式得到一复合板材，经多次冷轧和退火处理后将复合板材轧薄，优点是钛层与钢层爆炸复合在一起，整体结构牢固，使钛钢复合板材既具有钛的耐腐蚀性，又具有钢的优良焊接性、成形性和导热性，且大幅度节约了钛的使用量，通过多次冷轧和退火工艺缩减复合板材的厚度，大大缩减了钛钢复合板材的厚度，可用于加工杯子、碗等器皿。

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造方法，尤其涉及一种钛钢复合板材的制造方法及钛钢内胆杯。

背景技术

金属钛作为一种稀有金属，具有密度小、强度高、耐高温、耐腐蚀、无磁性、透声波、抗冲击振动等良好的综合性能，是优质的耐腐蚀轻型结构材料、新型功能材料和重要的生物工程材料，但是钛金属资源少，制造难度大，成本高，所有其价格非常昂贵。

现有的许多容器采用钛与钢双层结构，外层结构采用钢材质，内侧结构采用钛材质，这样可以减少钛材质的用量，降低成本。

如公告号CN109226262A的钢钛复合板材，所述钢板基层的上、下两表面中至少有一面复合有钛板层。本发明还提供了一种钢钛复合板材的制备方法，具体步骤如下：将碳钢卷带与钛板分别置于200-350摄氏度的环境中进行加热处理，然后再次将其置于 500-650摄氏度的条件下进行加热，将加热完成的碳钢卷带与钛板置于冷轧差速复合轧机上进行轧制复合成型，再次将钢钛复合板材毛坯置于罩式炉内，并采用扩散热处理烧结工艺，将烧结温度控制在700-1100摄氏度，且烧结时间为20-48h。

通过上述制备方法所制成的钛钢复合板材的厚度较厚，该种厚度较厚的钛钢复合板材难以通过模具再次加工成型，不适合用于加工杯子、碗等器皿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种厚度薄的钛钢复合板材的制造方法，进一步地提供一种通过上述制造方法所制成的钛钢复合板材成型的钛钢内胆杯。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：钛钢复合板材的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)胚料准备：准备由不锈钢钢板和钛板组合而成的复合胚料；

(2)冷轧：将复合胚料置于冷轧差速复合轧机上进行冷轧处理，将复合胚料通过冷轧的方式将其轧薄；

(3)退火：将经过冷轧处理后的复合胚料置于炉内加热保温，加热完成后，将复合胚料冷却至常温；

(4)多次加工：经步骤(3)处理后的复合胚料，再次进行步骤(2)的处理，将复合胚料再一次的轧薄，轧薄后再一次进行步骤(3)的热处理，反复多次，直至复合胚料轧至所需厚度得到极薄的复合板材。

本发明的进一步优选方案为：所述步骤(1)中，所述复合胚料包括钢层、钛层和钢层与钛层之间的钛钢合金层，钢层与钛层的金属键结合得到所述钛钢合金层，钛钢合金层将钛层与钢层结合在一起得到一体连接的复合胚料。

本发明的进一步优选方案为：所述步骤(1)中，所述复合胚料通过不锈钢板材和钛板通过爆炸复合或者热压复合的方式进行复合。

本发明的进一步优选方案为：所述步骤(3)中，炉内复合板材的加热温度为1000℃～ 1200℃。

本发明的进一步优选方案为：所述步骤(3)中，炉内复合板材的加热时常为1～3小时。

本发明的进一步优选方案为：所述步骤(4)中，经过多次冷轧及热处理退火后，复合板材最终的厚度为0.1mm～1.2mm。

本发明的另一主题，钛钢内胆杯，包括钛钢内胆和外壳，钛钢内胆设于外壳内，所述钛钢内胆通过上述钛钢复合板材的制造方法所制成的钛钢复合板材制成。

本发明的进一步优选方案为：所述钛钢内胆通过拉伸工艺一体成型。

本发明的进一步优选方案为：所述钛钢内胆包括杯身和底座，杯身焊接在底座上。

本发明的进一步优选方案为：所述钛钢内胆与外壳之间设有真空隔热腔。

与现有技术相比，本发明的优点是钛层与钢层爆炸复合在一起，整体结构牢固，使钛钢复合板材既具有钛的耐腐蚀性，又具有钢的优良焊接性、成形性和导热性，且大幅度节约了钛的使用量，通过多次冷轧和退火工艺缩减复合板材的厚度，大大缩减了钛钢复合板材的厚度，可用于加工杯子、碗等器皿。

具体实施方式

本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本发明的保护范围。

钛钢复合板材的制造方法，包括以下步骤：

实施例一：

(1)胚料准备：选用3mm厚的不锈钢钢板和2mm厚的钛板，将不锈钢钢板和钛板的表面进行净化处理，采用激光清洗板材表面油污和锈，并用丙酮将不锈钢钢板和钛板的待复合面冲洗干净，然后用打磨机对钢板的待复合面进行打磨，打磨后的表面粗糙度为Ra25。

(2)胚料复合：将钢板与钛板的复合表面相对叠着放在一起得到一组合胚料，组合坯料以爆炸复合或者热压复合的方式进行复合得到一复合板材，复合板材包括钢层、钛层和钢层与钛层之间的钛钢合金层，钢层与钛层的金属键结合得到钛钢合金层，钛钢合金层将钛层与钢层结合在一起得到一体连接的复合板材，此时该复合板材的厚度为 5mm。

钛钢合金层将钛板与钢板稳定的连接在一起，在接下来的冷轧轧制过程中，能够防止钛板与钢板脱离，更好的进行进一步的加工。

(3)冷轧：将复合板材送入冷轧差速复合轧机上进行轧制复合成型，压下率在8％，经过一轮轧制后，此时，复合板材的厚度为4.6mm。

(4)退火：将冷轧后的复合板材置于炉内加热保温，加热温度为1050℃，持续2 小时，然后炉内开始冷却至常温，最后出炉。

经过冷轧轧制后的复合板材硬度高，要再次轧薄就要将复合板材进行热处理退火处理，使复合板材的硬度降低，能够使复合板材再次进行冷轧，将复合板材继续进行轧薄。

冷却的方式为可以将复合板材置于炉内，采用炉内冷风循环的方式冷却，或者通过自然风冷的方式进行冷却，冷却至常温后，将复合板材取出。

(5)多次加工：经加热退火冷却后的复合板材从炉内取出，再次送入冷轧差速复合轧机上进行轧制，将复合板材再一次的轧薄，然后再次将冷轧后的复合板材置于炉内加热保温，加热温度为1050℃，持续2小时，最后炉内开始冷却，直至复合板材将至常温，多次重复上述加工工序，将复合板材轧薄，直至复合板材轧至所需厚度，得到极薄的复合板材。

实施例二：

(1)胚料准备：选用3.5mm厚的不锈钢钢板和2.5mm厚的钛板，将不锈钢钢板和钛板的表面进行净化处理，采用激光清洗板材表面油污和锈，并用丙酮将不锈钢钢板和钛板的待复合面冲洗干净，然后用打磨机对钢板的待复合面进行打磨，打磨后的表面粗糙度为Ra25。

(2)胚料复合：将钢板与钛板的复合表面相对叠着放在一起得到一组合胚料，组合坯料以爆炸复合或者热压复合的方式进行复合得到一复合板材，复合板材包括钢层、钛层和钢层与钛层之间的钛钢合金层，钢层与钛层的金属键结合得到钛钢合金层，钛钢合金层将钛层与钢层结合在一起得到一体连接的复合板材，此时该复合板材的厚度为 5mm。

钛钢合金层将钛板与钢板稳定的连接在一起，在接下来的冷轧轧制过程中，能够防止钛板与钢板脱离，更好的进行进一步的加工。

(3)冷轧：将复合板材送入冷轧差速复合轧机上进行轧制复合成型，压下率在10％，经过一轮轧制后，此时，复合板材的厚度为5.4mm。

(4)退火：将冷轧后的复合板材置于炉内加热保温，加热温度为1200℃，持续1 小时，然后炉内开始冷却至常温，最后出炉。

经过冷轧轧制后的复合板材硬度高，要再次轧薄就要将复合板材进行热处理退火处理，使复合板材的硬度降低，能够使复合板材再次进行冷轧，将复合板材继续进行轧薄。

冷却的方式为可以将复合板材置于炉内，采用炉内冷风循环的方式冷却，或者通过自然风冷的方式进行冷却，冷却至常温后，将复合板材取出。

(5)多次加工：经加热退火冷却后的复合板材从炉内取出，再次送入冷轧差速复合轧机上进行轧制，将复合板材再一次的轧薄，然后再次将冷轧后的复合板材置于炉内加热保温，加热温度为1200℃，持续1小时，最后炉内开始冷却，直至复合板材将至常温，多次重复上述加工工序，将复合板材轧薄，直至复合板材轧至所需厚度，得到极薄的复合板材。

实施例三：

(1)胚料准备：选用2.5mm厚的不锈钢钢板和1.5mm厚的钛板，将不锈钢钢板和钛板的表面进行净化处理，采用激光清洗板材表面油污和锈，并用丙酮将不锈钢钢板和钛板的待复合面冲洗干净，然后用打磨机对钢板的待复合面进行打磨，打磨后的表面粗糙度为Ra25。

(2)胚料复合：将钢板与钛板的复合表面相对叠着放在一起得到一组合胚料，组合坯料以爆炸复合或者热压复合的方式进行复合得到一复合板材，复合板材包括钢层、钛层和钢层与钛层之间的钛钢合金层，钢层与钛层的金属键结合得到钛钢合金层，钛钢合金层将钛层与钢层结合在一起得到一体连接的复合板材，此时该复合板材的厚度为 5mm。

钛钢合金层将钛板与钢板稳定的连接在一起，在接下来的冷轧轧制过程中，能够防止钛板与钢板脱离，更好的进行进一步的加工。

(3)冷轧：将复合板材送入冷轧差速复合轧机上进行轧制复合成型，压下率在6％，经过一轮轧制后，此时，复合板材的厚度为3.8mm。

(4)退火：将冷轧后的复合板材置于炉内加热保温，加热温度为1000℃，持续3 小时，然后炉内开始冷却至常温，最后出炉。

经过冷轧轧制后的复合板材硬度高，要再次轧薄就要将复合板材进行热处理退火处理，使复合板材的硬度降低，能够使复合板材再次进行冷轧，将复合板材继续进行轧薄。

冷却的方式为可以将复合板材置于炉内，采用炉内冷风循环的方式冷却，或者通过自然风冷的方式进行冷却，冷却至常温后，将复合板材取出。

(5)多次加工：经加热退火冷却后的复合板材从炉内取出，再次送入冷轧差速复合轧机上进行轧制，将复合板材再一次的轧薄，然后再次将冷轧后的复合板材置于炉内加热保温，加热温度为1000℃，持续3小时，最后炉内开始冷却，直至复合板材将至常温，多次重复上述加工工序，将复合板材轧薄，直至复合板材轧至所需厚度，得到极薄的复合板材。

上述实施例中，轧制时每次的压下率为6％～10％，轧制的次数不限，使其总压下率达到90％～98％，直至复合板材轧至所需厚度。

根据所要加工的器皿所需的厚度来决定最终所得到的钛钢复合板材的厚度，轧制时每次的压下率由于金属硬度的关系，压下率的值不定，说明此时的钛钢复合板材的硬度大，通过退火处理来减小复合板材的硬度，使复合板材能够通过轧机再次将其轧薄。

最终轧制所得的复合板材的厚度一般为0.1mm～1.2mm，能够满足现有的常规器皿的壁厚要求，如杯子、碗等器皿，如杯子，一般选取0.4mm厚度的复合板材作为加工原料。

钛钢内胆杯，包括钛钢内胆和外壳，钛钢内胆设于外壳内，外壳的顶部外缘与钛钢内胆的顶部外缘连接，然后在外壳底部开设有抽真空孔，将外壳与钛钢内胆之间的间隙抽真空形成真空隔热腔。

钛钢内胆通过上述制造方法所制成的钛钢复合板材制成，钛钢内胆的内侧为钛层，钛钢内胆的外壁为钢层，钛与介质不会发生反应，因此采用钛层作为内侧层，同时，由于钛材料本身是一种多孔隙的材料，在长期使用过程中外界空气极易从杯胆向真空隔热腔弥散，降低内部真空度，保温隔热效果下降，因此，采用该种钛钢复合板材，外层不锈钢材质可以有效的弥补钛内层的该种缺陷，使整体的保温以及隔热的效果更好。

钛钢内胆通过极薄的钛钢复合板材制成，一般的成型方式为：

1、钛钢内胆为一体结构，通过拉伸成型，选取圆形的钛钢复合板材，通过拉伸工艺将钛钢内胆拉伸成型。

2、钛钢内胆包括杯身和底座，选取通过钛钢复合板材制成的管材，裁切管材，得到上下开口的杯身，然后将杯身焊接在由钛钢复合板材制成的底座上。区别于现有的钛钢双层内胆杯，钛层与钢层是分离的，焊接时需要将内部钛层和外部钢层双重焊接，操作复杂难度大，通过该种钛钢复合板材进行焊接，由于钛层与钢层已经是一体结构，只需将外部钢层焊接在一起即可。

上述制造方法所制成的复合板材的应用不仅限于杯子，复合板材的厚度取决于实际使用需求，厚度也可以小于0.1mm，用于电路板或者其他电子领域产品的使用，也可以大于1.2mm，当复合板材的厚度为2mm左右时，该复合板材又能用于加工锅等厚度需求较大的器皿，使用范围大，适用于各个领域。

以上对本发明所提供的钛钢复合板材的制造方法及钛钢内胆杯进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。