CN102352468A - 一种制备手机外壳用不锈钢薄带的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备手机外壳用不锈钢薄带的制备方法。本发明通过对铬铁素体不锈钢的合金设计，控制Cr的含量范围，优化设计Nb、Ti含量，并严格控制杂质元素的含量，保证不锈钢的综合性能。并针对所设计的合金成分，在大量实验的基础上，优化了热轧和冷轧的工艺参数，控制适当的热轧和冷轧的压下率，及中间退火温度，从而有利得保证了所述不锈钢薄带达到预计性能指标：屈服强度大于700MPa，延伸率大于3.0％。

Description

一种制备手机外壳用不锈钢薄带的制备方法

技术领域

本发明涉及合金领域，具体涉及一种不锈钢薄带的制备方法，特别是一种用于制备手机外壳的不锈钢薄带的制备方法。

背景技术

不锈钢外壳的手机能带来无以伦比的视觉冲击感，同时具有手感细腻、耐磨、防摔、抗腐蚀等优点。不锈钢刚度、强度好，耐腐蚀性强，极具强烈的金属质感，一直以来倍受消费者推崇，代表高端电子产品的发展方向。

铁素体不锈钢采用超低碳氮工艺生产，材料的抗腐蚀性能明显改善，且不使用资源稀缺而价格昂贵的金属镍，其材料成本明显低于含镍的奥氏体不锈钢(如304)等，因此，该类不锈钢近年来获得快速发展。为了降低材料成本，越来越多的手机外壳用钢都采用了400系列的铁素体不锈钢(如410等)。410铁素体不锈钢主要是通过在其常规的410L或410S等低铬钢中添加提高强度的V、Nb等合金元素，使410不锈钢的强度得到明显提高，其屈服强度和抗拉强度均比常规的410不锈钢提高约100Mpa，屈服强度也超过了常规的奥氏体不锈钢，成为手机外壳的主要用钢。

尽管经过改进的410铁素体不锈钢的强度特别是屈服强度较常规不锈钢超出100Mpa，达到300Mpa，但对于一些使用薄带产品的电子产品，如手机，其厚度越来越薄，也要求外壳的厚度低至0.30～0.40mm，屈服强度为300Mpa级的不锈钢不能满足强度指标要求。为了获得更好的外观效果并节约材料，一些手机外壳要求材料强度更高，厚度更薄，如屈服强度达到650Mpa以上，这样可以将原来使用的厚度为0.50～0.60mm左右的铁素体不锈钢厚度进一步降为0.30mm仍满足使用要求。

申请号为200510073061.1的中国专利申请公开了一种低铬(9-13％)的铁素体不锈钢，其中添加了Cu、Mo、Ni、Co、W等合金元素，且相关合金元素含量较高，如Ni为4-7％，Mo为2.5-4.5％，钴为7-13％等，不属于常规的经济型400系列铁素体不锈钢。申请号为200610030594.6的中国专利申请涉及一种低铬的铁素体不锈钢，添加有少量的Ni(0.3～1.0％)和Nb(最高0.60％)，经罩式炉热处理后合金屈服强度为480～520Mpa，与强度要求超过650Mpa有着明显差距，同时，该不锈钢产品涉及一种热轧不锈钢，其厚度范围主要是3.0～10.0mm。

由于400系(10.5～17％Cr)铁素体不锈钢采用低碳氮生产技术，大大提高了铬铁素体不锈钢的抗腐蚀能力，拓展了其应用范围。同时，在该不锈钢中添加的Nb、Ti等稳定化元素不仅可以固定不锈钢中的碳氮，还可进一步提高铬铁素体不锈钢的抗腐蚀能力。在该铬不锈钢中添加提高不锈钢强度的V等元素，可以提高不锈钢屈服强度约100Mpa，达到300～350Mpa水平，但仍不能满足更高强度薄带材料的需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种制备手机外壳用不锈钢薄带的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种制备手机外壳用不锈钢薄带的制备方法，该不锈钢薄带以重量百分比计包括下列组份：C：≤0.012％，Si：0.6-0.8％，Mn：1.1-1.3％，Cr：12.5-15.0％，Nb：0.8-1.0％，Ti：0.2-0.4％，Ni：≤0.3％，P：≤0.03％，S：≤0.01％，Al：≤0.01％，控制N和O的含量，其中N：≤0.012％，O：≤0.006％，或N+O≤0.018％，其中Nb/Ti＝2.5-4，其余为Fe和不可避免的杂质，所述杂质总量低于0.04wt％；

所述制备方法包括如下步骤：

(1)冶炼：配料后采用电炉、AOD炉和VOD炉三步法冶炼，控制各元素成分满足上述含量范围，其中采用精炼结束喂Ti丝方式加Ti，其余元素均在冶炼过程中添加；

(2)连铸：采用带有电磁搅拌器的结晶器进行板坯连铸；

(3)热轧：所述热轧工序中加热温度为1000-1030℃，加热时间为60-90分钟，首先进行粗轧开坯，粗轧压下率65-75％，粗轧坯经过精轧、冷却和卷取获得厚度为3.5-4.5mm的热轧板卷；

(4)退火：退火温度为770-790℃，退火后采用稀盐酸酸洗；

(5)冷轧：采用多道次冷轧，每道次的冷轧压下率为20-30％，中间进行退火，温度为800-830℃，冷轧后的厚度为0.3-0.6mm；

(6)后处理：所述后处理包括酸洗，涂油，卷曲包装。

其中主要成分设计理由如下：

Cr：Cr是提高耐蚀性和强度的主要合金元素。Cr可提高不锈钢在氧化性酸中的耐蚀性，提高其在氯化物溶液中的耐应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀能力。但Cr在提高钢的强度的同时会降低钢的塑性和韧性，若其含量过高，不仅增加成本，而且对焊接性不利。因此，在400系Cr含量10.5～17.0％的范围内优选12.5-15.0％含量范围，可使综合性能优化。

Ti和Nb：Ti和Nb主要用于防止钢中的铬和碳结合形成铬碳化物引起铬浓度降低，而铬浓度降低会导致钢的耐腐蚀性降低，特别是引起晶间腐蚀。另外，Ti和Nb可以提高不锈钢的室温和高温强度。在大量实验的基础上，发现二者添加量为Nb：0.8-1.0％，Ti：0.2-0.4％，并且其中Nb/Ti＝2.5-4，将获得良好的综合性能。

控制杂质元素C、N、O、Al、Ni、S、P的含量：在铁素体不锈钢种，除常规的O、N、S、P外，C、Al、Ni也都属于杂质元素，需要尽可能降低其含量来保证钢的耐腐蚀性能。另外，降低碳和氮和氧的含量可降低稳定化元素特别是Ti的用量，以保证产品的表面质量、提高晶间腐蚀性能。

Si：Si在钢中起到脱氧、增加强度和改善耐蚀性的作用，含量低起不到上述作用，含量高则钢的加工和韧性恶化。

Mn：Mn为弱奥氏体元素，可以抑制不锈钢中硫的有害作用，提高热塑性，综合考虑耐蚀性能，以1.1-1.3％含量为宜

本发明的不锈钢薄带的制备方法具有如下有益效果：

1.本发明通过对铬铁素体不锈钢的合金设计，在常规400系铁素体不锈钢的Cr含量范围内在大量实验的基础上进一步优选Cr的含量范围，使得综合性能优化；优化设计Nb、Ti含量，以固定材料中的C和N，提高不锈钢的耐腐蚀性能以满足材料腐蚀性能要求；通过各元素的协同，并严格控制杂质元素的含量，保证不锈钢的综合性能。

2.针对所设计的合金成分，在大量实验的基础上，优化了热轧和冷轧的工艺参数，控制适当的热轧和冷轧的压下率，及中间退火温度，从而有利得保证了所述不锈钢薄带达到预计性能指标：屈服强度大于700MPa，延伸率大于3.0％。

3.本发明不锈钢薄带几乎不采用成本较高的Ni元素，且采用常规的制备工艺，即制备工艺简单；从而通过成分的合理设计和工艺参数的适当控制可使得制备的不锈钢薄带性能优异，满足使用要求。

具体实施方式

实施例一

一种制备手机外壳用不锈钢薄带的制备方法，该不锈钢薄带以重量百分比计包括下列组份：C：0.012％，Si：0.8％，Mn：1.1％，Cr：15.0％，Nb：1.0％，Ti：0.25％，Ni：0.3％，P：≤0.03％，S：≤0.01％，Al：≤0.01％，控制N和O的含量，其中N：≤0.012％，O：≤0.006％，或N+O≤0.018％，其中Nb/Ti＝4，其余为Fe和不可避免的杂质，所述杂质总量低于0.04wt％；所述制备方法包括如下步骤：

(1)冶炼：配料后采用电炉、AOD炉和VOD炉三步法冶炼，控制各元素成分满足上述含量范围，其中采用精炼结束喂Ti丝方式加Ti，其余元素均在冶炼过程中添加；

(2)连铸：采用带有电磁搅拌器的结晶器进行板坯连铸；

(3)热轧：所述热轧工序中加热温度为1000℃，加热时间为90分钟，首先进行粗轧开坯，粗轧压下率65％，粗轧坯经过精轧、冷却和卷取获得厚度为4.5mm的热轧板卷；

(4)退火：退火温度为770℃，退火后采用稀盐酸酸洗；

(5)冷轧：采用多道次冷轧，每道次的冷轧压下率为30％，中间进行退火，温度为800℃，冷轧后的厚度为0.6mm；

(6)后处理：所述后处理包括酸洗，涂油，卷曲包装。

实施例二

一种制备手机外壳用不锈钢薄带的制备方法，该不锈钢薄带以重量百分比计包括下列组份：C：0.009％，Si：0.6％，Mn：1.3％，Cr：12.5％，Nb：0.8％，Ti：0.32％，Ni：≤0.3％，P：≤0.03％，S：≤0.01％，Al：≤0.01％，控制N和O的含量，其中N：≤0.012％，O：≤0.006％，或N+O≤0.018％，其中Nb/Ti＝2.5，其余为Fe和不可避免的杂质，所述杂质总量低于0.04wt％；所述制备方法包括如下步骤：

(1)冶炼：配料后采用电炉、AOD炉和VOD炉三步法冶炼，控制各元素成分满足上述含量范围，其中采用精炼结束喂Ti丝方式加Ti，其余元素均在冶炼过程中添加；

(2)连铸：采用带有电磁搅拌器的结晶器进行板坯连铸；

(3)热轧：所述热轧工序中加热温度为1030℃，加热时间为60分钟，首先进行粗轧开坯，粗轧压下率75％，粗轧坯经过精轧、冷却和卷取获得厚度为3.5mm的热轧板卷；

(4)退火：退火温度为790℃，退火后采用稀盐酸酸洗；

(5)冷轧：采用多道次冷轧，每道次的冷轧压下率为20％，中间进行退火，温度为830℃，冷轧后的厚度为0.3mm；

(6)后处理：所述后处理包括酸洗，涂油，卷曲包装。

实施例三

一种制备手机外壳用不锈钢薄带的制备方法，该不锈钢薄带以重量百分比计包括下列组份：C：0.008％，Si：0.7％，Mn：1.2％，Cr：14％，Nb：0.9％，Ti：0.3％，Ni：≤0.2％，P：≤0.03％，S：≤0.01％，Al：≤0.01％，控制N和O的含量，其中N：≤0.008％，O：≤0.004％，或N+O≤0.012％，其中Nb/Ti＝3，其余为Fe和不可避免的杂质，所述杂质总量低于0.04wt％；所述制备方法包括如下步骤：

(1)冶炼：配料后采用电炉、AOD炉和VOD炉三步法冶炼，控制各元素成分满足上述含量范围，其中采用精炼结束喂Ti丝方式加Ti，其余元素均在冶炼过程中添加；

(2)连铸：采用带有电磁搅拌器的结晶器进行板坯连铸；

(3)热轧：所述热轧工序中加热温度为1015℃，加热时间为75分钟，首先进行粗轧开坯，粗轧压下率70％，粗轧坯经过精轧、冷却和卷取获得厚度为4.0mm的热轧板卷；

(4)退火：退火温度为780℃，退火后采用稀盐酸酸洗；

(5)冷轧：采用多道次冷轧，每道次的冷轧压下率为25％，中间进行退火，温度为815℃，冷轧后的厚度为0.45mm；

(6)后处理：所述后处理包括酸洗，涂油，卷曲包装。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (1)

1.一种制备手机外壳用不锈钢薄带的制备方法，其特征在于，该不锈钢薄带以重量百分比计包括下列组份：C：≤0.012％，Si：0.6-0.8％，Mn：1.1-1.3％，Cr：12.5-15.0％，Nb：0.8-1.0％，Ti：0.2-0.4％，Ni：≤0.3％，P：≤0.03％，S：≤0.01％，Al：≤0.01％，控制N和O的含量，其中N：≤0.012％，O：≤0.006％，或N+O≤0.018％，其中Nb/Ti＝2.5-4，其余为Fe和不可避免的杂质，所述杂质总量低于0.04wt％；

所述制备方法包括如下步骤：

(1)冶炼：配料后采用电炉、AOD炉和VOD炉三步法冶炼，控制各元素成分满足上述含量范围，其中采用精炼结束喂Ti丝方式加Ti，其余元素均在冶炼过程中添加；

(2)连铸：采用带有电磁搅拌器的结晶器进行板坯连铸；

(3)热轧：所述热轧工序中加热温度为1000-1030℃，加热时间为60-90分钟，首先进行粗轧开坯，粗轧压下率65-75％，粗轧坯经过精轧、冷却和卷取获得厚度为3.5-4.5mm的热轧板卷；

(4)退火：退火温度为770-790℃，退火后采用稀盐酸酸洗；

(5)冷轧：采用多道次冷轧，每道次的冷轧压下率为20-30％，中间进行退火，温度为800-830℃，冷轧后的厚度为0.3-0.6mm；

(6)后处理：所述后处理包括酸洗，涂油，卷曲包装。