[发明专利]平整辊表面纳米晶强化点镀铬毛化方法

说明书

技术领域

本发明涉及平整辊表面处理技术，尤其涉及平整辊表面纳米晶强化点镀铬毛化方法。

背景技术

具有特殊表面形貌的冷轧薄钢板在汽车和家电产业有着广泛的应用。毛化冷轧薄钢板是由表面经毛化处理的平整辊轧制而成的，其一系列表面形貌特征对钢板的深冲、涂装等工艺性能影响极大，毛化冷轧钢板附加价值极高。

平整辊毛化技术依据加工原理可分成三大类：第一、物理加工，包括喷丸毛化技术；第二、熔化、汽化加工，包括电火花毛化技术、激光毛化技术及电子束毛化技术；第三、电化学加工，包括Pretex毛化技术和喷墨毛化技术。文献2007中国钢铁年会论文集，2007年对比进行了综述。

喷丸毛化是最传统的毛化方法，如《Wear》，207：34～40，1997；中国专利申请号CN93221264.6，CN97201491.8，美国专利US 5643054，利用高速旋转的离心轮将具有尖锐边缘、高硬度的冲击材料(一般为钢丸)加速喷向欲毛化的轧辊(速度约80m/s)。在轧辊表面“切割”下细小的金属微粒。喷丸毛化(SBT)工艺的根本性缺陷在于其毛化过程及结果是随机且不均匀的、不可控和难再现的。《制造技术与机床》2002年第5期，采用气体喷丸毛化，并对比了不同方法的优缺点。

电火花毛化技术工作原理及毛化方法，文献《Electrical dischargetexturing.Int.J.Mach.Tools Manufact，1992，32(1/2)：183～193；和文献J.Mater.Process.Technol，1994，45：207～214；美国专利US20020132050，US5250364。将轧辊和电极浸没在绝缘的工作液中，在轧辊和电极上施加一定幅值和频率的脉冲电压。脉冲电压使极间介质电离、击穿，形成放电通道。在通道内、正极和负极表面分别成为瞬时热源，瞬时高温(约20000℃)使金属材料熔化、汽化。在轧辊表面就形成了一系列电蚀坑。电火花毛化后轧辊表面往往形成白层而硬度降低，且其投资和设备运行成本相对较高，工作效率不高，并且也有污染问题。

激光毛化是采用高能量脉冲激光束作用于轧辊表面，使之加热、熔化并部分汽化。使熔池金属向四周堆起，同时在中间产生凹坑。但是激光毛化技术存在以下不足之处，效率较低，毛化成本高。激光毛化冷轧钢板的凹坑排列过于整齐和具有规则，在喷漆后往往还能隐约看到凹坑所形成的螺旋纹路，影响了喷漆后板材的美观性。如中国专利CN93109710.X，CN00128273.5，CN98242107.9，CN00264774.5均是在激光毛化的基础上进行一定程度的优化。

电子束毛化，文献《Iron and Steel Engineer》，1997(9)：36～40，美国专利US 3941970。为轧辊在真空室内旋转并沿轴向移动，往复经过固定的电子枪。高能电子束投射在轧辊表面，以热的形式释放出能量。在足够高的温度下与电子束相遇的那部分材料便熔化并部分蒸发，形成形成凹坑。这可能是薄带连铸结晶辊毛化最可靠的技术，但是电子束毛化的设备十分昂贵，且工艺需要在真空中实现，这就限制了推广和实际应用。

Pretex毛化技本质上是一种电化学沉积的过程。美国专利US99367840，US 5789066，日本专利JP 6315584轧辊浸在含铬的电解液中，通以直流电，轧辊表面形成微小的铬球面的涂层，达到了毛化轧辊表面的目的。这种毛化技术还处于试验阶段，其加工效率不是很高，且由于发生电化学反应，易造成大量的有毒性化学废物，对环境污染较严重。专利US 5186981采用了热浸溶方法。

喷墨毛化技术，文献“34th mWSP conf.Proc.，ISS-AIME”，1993，30：485～489)，美国专利US 6555223，日本专利JP 9155403)是将喷墨打印技术与电化学加工相结合而成的一种新颖的轧辊毛化技术。首先在计算机程序中设定好欲达到的毛化参数值，驱动打印头将光致抗蚀剂打印在轧辊表面，这样在轧辊表面形成一系列的光致抗蚀剂小点，然后利用与打印头并列的腐蚀头对轧辊进行电化学腐蚀，从而形成轧辊表面毛化形貌。但其加工效率不高。

综合可见，镀铬是最有效的毛化技术之一，但是环境污染问题是目前关键的技术瓶径，亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平整辊表面纳米晶强化点镀铬毛化方法，在平整辊的表面形成纳米晶强化层，并进行点镀铬及结合硬化处理，达到特定的粗糙度、Pc值等表面纹理要求的目的；而且，本发明表面点镀铬与基体的结合力良好，不产生环境污染问题。