[发明专利]源于增材叠层工艺的完全均匀覆盖非光滑表面的薄且纹理化的膜

说明书

本发明涉及可施加到非光滑表面上以改善所述表面的硬度、耐腐蚀性和耐磨性同时保持所述非光滑表面的基础轮廓的薄且纹理化的膜。可采用增材叠层工艺在所述非光滑表面上产生所述薄且纹理化的膜，而基本上不改变或降解所述非光滑表面的所述基础表面纹理或轮廓，以便充分保留所述基础表面纹理或轮廓。所述薄且纹理化的膜以均匀的方式完全覆盖所述非光滑表面并且保持所述表面轮廓。

技术领域

本发明涉及施加到非光滑表面上以用于多种应用的连续的薄且纹理化的膜，由此该膜充分地保持被叠置在基础表面纹理上的非光滑表面的基础表面纹理。

背景技术

许多涂覆基底表面需要涂层，以保持或不会显著降解基底表面的基础表面纹理或图案。应当理解，术语“纹理”、“表面纹理”和“图案”旨在具有与此处和全文所用的相同的含义。如此处和全文所用，术语“基底”是指以某种无规或非无规表面图案或纹理化轮廓为特征的任何非光滑表面。基底包括任何合适类型的材料，包括金属表面和合金表面。

基底的一个示例为压花辊，它具有凹陷或凹槽构造和/或升高的突起构造，以形成特定图案或表面纹理。基底的另一个示例是具有预定义表面纹理的工作辊。例如，可能需要用于金属或金属合金(例如，钢、钛、铜、黄铜和铝)且具有特定表面纹理的工作辊来生产轧制工件和其他产品。如此处和全文所用，“工件”和“产品”是作为轧制方法或最终应用的一部分(例如，热处理、退火等)涂覆基底可接触的任何类型材料的通用说法，包括例如带材、板材或其他轧制片材金属和其他片材产品。热轧机和冷轧机执行的纹理化工作辊具有特定优点，包括能够显著减小穿过工作辊的工件材料的厚度。

此外，工作辊表面纹理是所需的，因为其可起到将润滑剂夹带在原本为润滑剂耗尽的辊咬合处(由于与热轧相关的极端温度导致润滑剂耗尽)中的作用，这种润滑剂随后被排出到辊/板材界面，此时其作用是使由于辊表面和板材表面之间的粘附而导致的材料转移基本上最小化，并且使板材表面进入冷轧机架时其上的轧入碎屑和污迹最小化。

另外，要求用于生产钢板的大型冷轧机和平整机工作辊具有紧密限定的纹理化表面。然后在钢板穿过辊时，将这种纹理赋予钢板。在随后将钢板形成为一些所需的轮廓例如车体外壳时，其拥有的表面纹理最初在压制过程中所需的用油进行润滑时以及随后在对金属外壳进行喷漆时发挥着非常重要的作用。在本领域中已知的是，对于汽车工业以及其他应用而言，在对钢板进行压制加工时需要表面粗糙度和润滑度的某些特质。

已经采用了许多涂覆方法，但都未能产生合适的磨损寿命。一个示例就是如今普遍使用的硬铬镀层方法。然而，硬铬镀层方法的主要缺点是其使用六价铬。由于六价铬具有致癌性，根据《化学品注册、评估、授权和限制法规》(REACH)，欧盟从2017年9月起禁止未经授权使用Cr(VI)化合物。

作为替代方案，已经探索了放电涂覆(EDC)，放电涂覆能够形成基础表面的纹理，同时能够将涂层沉积到工件表面上。EDC是一种表面合金化/涂覆方法，用于在金属基底上形成具有放电纹理化表面的硬质耐磨层。已经在放电纹理化过程中使用了生坯和/或烧结的金属碳化物电极，以通过表面合金化来改善辊的耐磨性。在EDC方法中，电流流过电极并且导致电介质在火花间隙中电离。在电离过程中，温度将超过8000K，此时电极和工件表面发生局部熔融和汽化，以形成涂覆的表面。结果往往显示不合格的低水平的沉积在工件表面上的碳化钨，从而导致耐磨性较差。

另外，当前的其他涂覆方法一般不能保留非光滑表面的基础表面纹理或轮廓。如今，当将涂层施加到可例如通过纹理化、压花、雕刻、蚀刻或滚花产生的非光滑表面上时，在其上沉积厚的保护性涂层时非均匀表面会丧失。

鉴于当前涂覆方法的缺点，仍需要改进的涂层以及用于产生该涂层的方法，该方法能够以足以赋予保护性耐磨性并且不会使非光滑表面的基础表面纹理或轮廓大幅降解的膜含量涂覆非光滑基底表面，从而充分保留基础表面纹理或轮廓。

发明内容