用于制造金屬多層復合材料,尤其是帶狀多層復合材料的方法
【專利摘要】本發明涉及通過軋制包覆和軋制至少兩次減薄厚層的方式生產多層復合材料，在多層復合材料上和/或在多層復合材料中具有薄金屬層。薄金屬層盡可能沒有非金屬雜質。層和金屬體之間的界面幾乎沒有氧化物。在擴散退火之后產生的固溶體層可以在最終產品中有目的地以薄的方式形成。
【專利說明】用于制造金屬多層復合材料，尤其是帶狀多層復合材料的方法
[0001]應用領域
[0002]本發明涉及多層復合材料，尤其是金屬帶狀多層復合材料的制造，在這種金屬帶材-多層復合材料的正面和/或背面上或者在這種多層復合材料中具有至少一個厚度(IOym的金屬層。本發明采用包覆法，尤其是厚層包覆法替代目前常規的薄層包覆法，其中通過軋制包覆和軋制至少兩次減薄至少一個層，尤其是與目前的方法相比的"厚"層來進行。依賴于生產方法，可能出現與具有隨后的擴散退火法的目前的包覆方法相比更薄的固溶體層。
現有技術
[0003]按照很多化學和物理方法制造金屬層，尤其是金屬物體上的所謂的薄金屬層。所謂的薄層是在納米范圍或微米范圍的層。在本發明的意義上的薄層優選是厚度小于10微米，優選在0.5?10微米范圍內的那些。此類層(視其組成和表面輪廓而定)具有例如美學或者工業上的功能；其例如可以用來保護芯材。
[0004]在相對厚的金屬帶材上制備薄金屬層(層厚比為10: I及更小)基本上是現有技術中已知的技術。凡是在載體帶材上產生薄金屬表面層之處，均可按照當前的現有技術逐一和業已產生所述表面層作為薄層，尤其是在產生層的時間點就已具有期望的最終厚度
的薄層。
[0005]已知用于產生薄金屬表面層的方法例如有
[0006]a)電鍍
[0007]b)無電(化學)鍍層
[0008]c)熱浸鍍
[0009]d)CVD/PVD。
[0010]這些方法的區別在于可用所述方法產生的層的厚度以及在于所產生的層的性質和結構。
[0011]這些包覆方法的缺陷是在已經接近最終尺寸的載體上進行包覆。因此要制作、凈化、活化和包覆相應大小的表面。因此這些包覆方法復雜而且成本不菲。
[0012]現有技術的缺點
[0013]通過薄層包覆法，尤其是通過電鍍制成的層并非沒有孔隙。因此必須在一道附加工序中對經薄層包覆、尤其經電鍍包覆的金屬帶材進行后軋制。芯材(也就是負載包層的金屬帶材的材料)比較容易沿著孔壁擴散透過覆蓋層。取決于沉積的材料而定，為了得到一致的層，需要最低限度的厚度。在用鎳進行電鍍包覆的情況下，最低限度的厚度為約3 u m0
[0014]如果沒有清除或還原氧化物，以及沒有在保護氣體下或者在真空中進行包覆，則用于包覆的金屬帶材具有連續的氧化層。由于該氧化層，在待包覆的金屬帶材和待鍍覆的層之間產生接觸電阻。如果將經包覆的金屬帶材用于傳導電流，則必須消除該接觸電阻。[0015]通過薄層包覆法，尤其是通過電鍍制成的層對于后來的大幅度的形變而言沒有足夠的附著力。因此必須對經薄層包覆或電鍍包覆的金屬帶材進行擴散退火，以便增強結合力。當隨后例如通過深沖使得復合體變形時，這尤其是必然的。在退火時，氧化層本身保持完整，但是通常在待包覆的金屬帶材與待鍍覆的層之間產生的擴散層中形成不期望的固溶體。這種由于擴散退火而產生的固溶體層消耗經鍍覆的層的物質，并因此降低其保護功能。
[0016]本發明的任務
[0017]本發明的任務在于，研發一種在金屬帶材的正面和/或背面上和/或在金屬帶材中的金屬層，尤其是所謂的薄金屬層的制造方法。
[0018]-通過該方法在包覆工藝過程中使得更少的表面氧化物和其它金屬雜質夾帶到復合體之中
[0019]-通過該方法可以限制由于熱處理產生的固溶體區域的厚度，和
[0020]-該方法與薄層包覆法相比在經濟上是有利的。
[0021]解決途徑
[0022]所述任務根據本發明由此得以解決，在制造生產金屬多層復合材料，尤其是帶狀金屬多層復合材料的方法中，將厚度為40?750微米的、由至少一種第一金屬構成的至少一種原始金屬帶材與由至少一種優選不同于第一金屬的第二金屬構成的至少一種另外的金屬帶材堆疊成多層疊堆，所述疊堆的總厚度在2_?15_的范圍內，尤其在5?10_范圍內，和通過軋制包覆法使所述多層疊堆的各個層相互結合，然后在至少一個軋制軋道中通過軋制繼續減薄所產生的多層復合材料。在此，在優選實施方式中通過軋制包覆和軋制在至少一個軋制軋道中將復合材料中的至少一種原始金屬帶材減薄至0.5?10微米厚度或者甚至更薄。
[0023]本發明的主要方面在于，首先制造多層疊堆，其中將每個后來的薄層(小于10微米)首先各自以相對厚的層(大于10微米)與至少一種另外的金屬帶材堆疊在一起，尤其是其中所述的至少一種另外的金屬帶材與形成所述各個后來的薄層的原始金屬帶材相比厚至少10倍，優選100倍以上。
[0024]這樣的多層疊堆例如通過將多個金屬帶材合并在一起而產生，所述金屬帶材從各個帶材卷筒上，尤其在回拉力或制動力作用下展開。這些金屬帶材中的至少一個形成至少一個以上所述的原始金屬帶材，而這些金屬帶材中的至少一個形成以上所述的另外的金屬帶材。
[0025]對起初呈松散狀態的多層疊堆進行軋制包覆，并在此第一次使厚度減薄，例如僅減薄結合所需的程度，例如減薄60%。由此產生多層復合材料，其與最初的多層疊堆相比已經降低了厚度，以及這時在至少一個軋制軋道中、任選地在多個軋制軋道中通過軋制將其繼續減薄。因此，根據本發明進行至少兩次厚度減薄，并且根據本發明這樣進行，使得在根據本發明制成的多層復合材料中的至少一個原始金屬帶材具有小于等于10微米的厚度，尤其具有0.5微米?10微米的厚度。優選地，通過在軋制包覆之后的軋制在至少一個軋制軋道中實現至少50%的減薄率，更優選實現至少75%的減薄率，且特別優選實現至少85%的減薄率。
[0026]因而，在本發明說明書中，多層疊堆表示在復合之前未結合的進入輥間隙之中的帶材，和所述多層復合材料表示在輥間隙中結合之后的這些帶材。多層疊堆的厚度應理解為多層疊堆的所有金屬帶材的總厚度。原始金屬帶材構成與另外的金屬帶材(例如芯帶)結合的層材料。
[0027]隨著厚度減薄，減薄的多層復合材料的面積必然增大:例如當6mm厚度的帶狀多層復合材料被減薄96%時，面積就會變大25倍。
[0028]當經過包覆和隨后的軋制減薄的層的面積增大時，各個階段的減薄度按照以下關系倍增:如果通過包覆將原始多層疊堆的厚度d減薄到0.4d，也就是使用0.6(-60%)的減薄度r，則所產生的多層復合材料的面積就會增大至2.5倍[I/(1-0.6)]。每次進一步減薄均產生"1-減薄度"的倒數的乘數。在繼續減薄90%的情況下，則總減薄度為96%，因此總面積增大為原始面積的25倍。
[0029]在根據本發明的生產具有根據本發明的"薄"層的多層復合材料時系統地利用了該效應。
[0030]這由此實現，
[0031]-盡可能高地選擇至少一種另外的金屬帶材的厚度
[0032]_在盡可能小的面積上進行貴的包覆過程，因為大面積的包覆相對昂貴。包覆應當通過軋制包覆法進行，因為軋制包覆是唯一的方法，其中在包覆時就已發生大幅度減薄，從而出現面積增大
[0033]-將至少一個另外的金屬帶材和至少一個形成期望的層的原始金屬帶材一起減薄，從而不必以高的成本單獨進行一個層的減薄
[0034]-通過包覆和軋制進行減薄，使得面積相應增大，其中通常通過生產效率特別高的方法，即帶材軋制實現主要的減薄。關于方法的經濟性重要的是，可以在包覆之后立即采用高的速度(例如在使用四輥機座或者六輥機座時)和/或減薄度(例如在使用森吉米爾(Sendzimir)機座時)進行軋制。
[0035]所提出的方法的效率和經濟效應就在于這些效果的組合。盡管軋制包覆與產生薄層的更便宜方法相比是一種包覆單位面積較昂貴的方法，但是如果減薄系數以及因此通過減薄引起的包覆面積增大足夠大的話，則與通過軋制減薄結合在經濟上是有利的。
[0036]上述方法的加工速度大致如下:
[0037]
【權利要求】
1.生產金屬多層復合材料尤其是帶狀多層復合材料的方法，其特征在于，將厚度為40微米至750微米的、由至少一種第一金屬構成的至少一種原始金屬帶材與由至少一種各自優選不同于第一金屬的第二金屬構成的至少一種另外的金屬帶材堆疊成多層疊堆，所述疊堆的總厚度在2mm至15mm范圍內，尤其在5至7mm范圍內，和通過軋制包覆法使所述多層疊堆的各個層相互結合，然后在至少一個軋制軋道中通過軋制繼續減薄所產生的多層復合材料，其中將復合材料中的至少一種原始金屬帶材減薄至各自0.5至10微米的厚度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，軋制包覆過程包括用來改進多層復合材料層間附著力的擴散退火處理步驟，和通過在至少一個軋制軋道中軋制將原始金屬帶材和另一種金屬帶材之間產生的各擴散層的厚度減薄。
3.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將由至少一種金屬構成的至少一個單獨的原始金屬帶材堆疊到單獨的另外的金屬帶材的正面和/或背面上形成多層疊堆。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，另外的金屬帶材的厚度在5至IOmm范圍內，并且單個原始金屬帶材的厚度在另外的金屬帶材厚度的0.8-15%范圍內。
5.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，至少一種原始金屬帶材是在其上或在其中包覆至少一種金屬層的金屬帶材，尤其在于，至少一種原始金屬帶材作為金屬帶材根據上述權利要求中任一項制備。
6.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，為了避免磨損原始金屬帶材，尤其是多層堆疊的設置在外側的原始金屬帶材，通過另外 的層保護所述原始金屬帶材，在包覆和進一步的軋制過程中通過磨損作用至少部分地、優選完全去除所述的另外的層。
7.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，至少一種原始金屬帶材和/或至少一種另外的金屬帶材通過電解沉積金屬的方式制備，尤其由彼此結合成為帶材的電解法制備的陰極板制備，尤其在彼此結合之后軋制所述陰極板。
8.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，通過在酸中尤其在鹽酸中進行酸洗和/或進行平整的方式，將原始金屬帶材和/或另外的金屬帶材限制在預定的粗糙度值。
9.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在連續退火中對采用至少一個軋道減薄的軋制的多層復合材料進行再結晶退火，尤其使用連續退火保證所形成的固溶體層的厚度小于原始金屬帶材厚度的50%，所述原始金屬帶材厚度是多層復合材料中的原始金屬帶材在包覆并且進一步減薄多層復合材料之后具有的厚度。
10.根據上述權利要求中任一項尤其根據權利要求3或4所述的方法，其特征在于，將鎳帶材用于至少一種原始金屬帶材，并且將碳含量<0.08重量％的鋼用于至少一種另外的金屬帶材。
11.根據上述權利要求中任一項制備的金屬帶材作為用于生產深沖電池殼的原始材料的用途。
12.根據上述權利要求中任一項制備的金屬帶材作為用于按照Bundy法生產卷繞管的原始材料的用途。
13.電池殼，其特征在于，它由金屬帶材制備，尤其是深沖，所述金屬帶材按照根據上述權利要求1至10中任一項所述的方法制備。
14.卷繞管，其特 征在于，它由金屬帶材制備，所述金屬帶材按照根據上述權利要求1至10中任一項所述的方法制備。
【文檔編號】B21B1/38GK103447298SQ201310343669
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月7日 優先權日:2012年5月7日
【發明者】伯恩哈德·施圖斯 申請人:伯恩哈德·施圖斯