[发明专利]平整辊表面毛化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及毛化工艺，更具体地说，涉及一种平整辊表面毛化处理方法。

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，附加值高。目前，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，包括表面镀铬毛化技术和喷墨毛化技术。

其中，喷丸毛化是最传统的毛化方法，其通常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。然而，喷丸毛化工艺的根本性缺陷在于，其毛化过程及结果可控性和重复性较差，不适合硬质钢辊的毛化处理。

电火花毛化技术是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，从而在轧辊表面就形成了一系列电蚀坑。然而，经电火花毛化后轧辊表面往往形成白层而使得硬度降低，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，激光毛化技术存在效率较低，毛化成本高等不足之处。另外，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，从而影响了喷漆后板材的美观性。

电子束毛化是采用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，通过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，形成凹坑。此毛化方法较适用于薄带连铸结晶辊。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，限制了推广和实际应用。

表面镀铬毛化则本质上是一种电化学沉积的过程。通过将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。

喷墨毛化技术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。该方法毛化虽然可控性高，但工作效率极低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种平整辊表面毛化处理方法，用以在平整辊上获得耐磨性能良好的均匀毛化表面。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该平整辊表面毛化处理方法，具体包括以下步骤：

A.采用机械加工方式清理平整辊表面，去除油污和残余应力层；

B.根据待处理平整辊的材质和热处理状态，选择粉末颗粒的材质，并根据平整辊表面形貌要求进行筛分，获得所需粒径的粉末颗粒；

C.采用高压流体携带粉末颗粒，对待处理平整辊表面进行预轰击研磨处理，在平整辊表层制备一层厚度大于100微米的超细晶表层，该表层平均晶粒尺寸小于1微米；

D.采用高压流体携带粉末颗粒，对预处理后的平整辊表面进行第二次轰击研磨处理，通过高速微小颗粒对平整辊表面的冲蚀，获得所需表面形貌，同时实现平整辊毛化表面的二次强化，使其表面层晶粒尺寸小于100nm；

E.通过高速旋转的弹性抛光轮对毛化后平整辊表面进行抛磨处理。

在步骤A中，

所述的机械加工方式为车削、磨削或抛光；

所述的清理后平整辊的表面粗糙度≤Ra 0.8，表面硬度介于HRC30-HRC70之间，且整个工作面加工均匀。

在步骤B中，

所述的粉末颗粒的材质为氧化铝、氧化锆、氧化钇、氮化硼、碳化钨、高速钢、铬铁、硬质合金、非晶合金中的一种或几种的混合物。

所述的粉末颗粒包括平均粒径为150～300微米的预轰击和平均粒径为30～150微米的二次轰击粉末颗粒。