金属复合板带的PPR法轧制镀工艺

1.轧制镀的提出

粉末轧制镀（plating powder and rolling method）全称为金属粉末—板带复合轧制镀，英文缩写为PPR法，是昆明理工大学在20世纪90年代研究开发的一项制备双金属复合薄板的新技术。该技术的主要工艺特点是：以一种金属为基材，在其表面覆上另一种金属粉末，通过将两者共同轧制和适当的后处理工艺，形成金属复合板带，板带表面金属轧制覆盖层的厚度可以控制在100～2000μm的范围内^[23，24]。

2.轧制镀的工艺过程

（1）表面预复合 将选定的基材进行表面活化处理后，通过特殊工艺在其表面沉积一定厚度的金属粉末。

（2）复合轧制 将经表面预复合的板带进行复合轧制，其目的是进一步强化覆层与基材的结合，改善复合板带材的表面质量，实现产品规格所需的最终几何尺寸。

（3）扩散处理 对轧制后的板材进行扩散处理，确保覆层与基材实现冶金结合。

3.轧制镀的原理

粉末轧制镀与传统双金属带复合轧制相同，金属在轧制力作用下的变形可分为滑动变形和粘结变形，如图1-2所示^[25]。在滑动变形区（Ⅰ区）内，粉末颗粒与轧辊、粉末颗粒与基材、粉末颗粒与颗粒之间均发生相对滑动，这种滑动促使金属粉末颗粒外表面包裹的氧化膜破裂甚至脱落。在轧制力作用下，较大直径的粉末颗粒开始发生延展变形，较小直径的粉末颗粒通过滑动填充到大直径颗粒的间隙中。在金属粉末颗粒尚未压紧变形之前，金属颗粒的变形是均匀向四周延展的。随变形量的增大，粉末颗粒逐渐变扁、展宽，彼此接近，间隙越来越小，最后相互焊合连接成一体。进入粘结变形区（Ⅱ区），已延展成一体的金属粉末与钢铁基体发生粘结，完成板带表面金属粉末镀层的轧制过程。(https://www.xing528.com)

图1-2 PPR法复合过程金属变形示意图

用PPR法制备金属复合板带的轧制过程是一种不同于单一板材或板材叠轧的工件不对称轧制。在轧制力的作用下，粉末由疏松的颗粒状延展成致密的片状，并与金属基体结合成一体，粉末的变形与轧制力的大小有关，并直接影响复合板材的质量，而轧制压力又受粉末材料的特性、覆层厚度、颗粒大小的影响。另外，轧制过程中的摩擦力也对轧制压力有影响^[25，26]。

4.轧制镀层的结合机理

在粉末轧制镀过程中，金属粉末颗粒在延展变形、连接成片的同时还对基材产生挤压作用，致使基材金属表面粗化，并与延展成片的粉末颗粒覆层紧密地“冷焊合”在一起完成复合过程，经过后续的扩散退火热处理，使镀层和基体之间达到扩散结合^[27-28]。

5.轧制镀的应用

至今，利用粉末轧制镀已成功地开发出铜-钢、黄铜-钢、铝-钢、钛-钢、不锈钢-钢、银-钢等表面复合金属板带材，其中铝-钢粉末轧制复合材料已经用于卷帘门等领域的工业生产。