CN105296916A - 用于处理板材的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理板材的方法，所述方法包括以下步骤：a)将图案施加到所述板材(1、14)的至少一个表面上，其中，所述图案由含有至少一个合金元素的物料(6)构成；并且接着b)对所述板材(1、14)进行热处理，以便使所述合金元素扩散到所述板材(1、14)内，其中，至少具有图案的表面被由足够耐热的材料构成的接触层覆盖。

Description

用于处理板材的方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理板材的方法。

背景技术

已知用于处理板材以便生产出在局部、在部分区域具有改变的特性的板件的方法。

具有局部改变的特性的板件可通过相应合金元素的局部合金化来制造。DE19650258A1说明了一种用于通过引入棒或线形式的合金成分来进行金属件的激光合金的方法。这种方法主要适用于线状区域的合金化，但并不适用于平面区域的均匀合金化。另外，使用激光只有对于改变板材或者构件的较小平面部分是经济的，但对于较大的平面部分不经济。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于成本低廉地处理板材的方法，在该方法中，在板材的任意位置上制造具有改变的合金成分的至少一个部分区域。

所述技术问题根据本发明通过一种用于处理板材的方法解决，所述方法包括以下步骤：

a)将图案施加(Aufbringen)到所述板材的至少一个表面上，其中，所述图案是由含有至少一种合金元素的物料构成的；接着

b)对所述板材进行热处理，以便使所述合金元素扩散到所述板材内，其中，至少具有图案的表面被由耐热处理的或者相对热处理稳定的材料构成的接触层覆盖。

所述板材的表面通过所述接触层覆盖，并且在很大程度上防止了其在热处理时与周围的大气环境发生不期望的化学反应，因此能够省去用于调节大气环境的耗费方法。

最简单且成本最低的提供所述接触层的方案是，为此使用同样待处理的板材。

所述板材可在热处理时以由具有相同几何形状的板件构成的堆垛的形式存在。因此，待处理的板材表面就可通过作为接触层的相邻板材被完全覆盖。

为了使所述待处理的表面与所述相邻板材之间的间隙宽度达到最小，所述板件应该是板状或片状的。因此，它们在热处理时能够平面地相互堆叠。

备选方案是，所述板材可在热处理时以卷材的形式存在或者说形成卷材。那么，所卷绕的板材的外层可以分别构成用于被其所覆盖的内层的接触层。

所述图案的施加可以是物料的压印，尤其是丝网印制。丝网印制尤其适用于板状的板件。

所述图案的施加可以是对物料进行喷涂。这尤其是在加工卷材时非常适宜，因为可使用相对于连续的板带不可移动的或者只可横向于板带运行方向移动的喷嘴。

所述图案可施加到所述板材的两个表面上。这是通过分别用相同的方法、例如压印、喷涂等将物料涂抹到所述板材的正面和背面上来实现的。

更简单的是，只将物料涂抹到所述板材的第一表面上，并且将所述图案施加到对置的第二表面上(通过使该表面与形成于所述接触层上的图案形成接触)。如果物料以在所述接触层上干燥或凝固的膏体或悬浮液的形式被施加，则可能相宜的是，只要物料尚未固定就建立与所述第二表面的接触，因此它们也与所述第二表面处于紧密接触，并且在接下来的热处理中，合金元素可扩散到所述板材内并且所述接触层扩散到相同部件内。

所述图案可被施加到所述板材的两个表面上。如果合金元素在所述板材的整个厚度上进行扩散，就可由此缩短热处理的时间。

这种叠合的或者说完全一致(kongruent)的施加尤其能在可堆叠的板件中通过以下方式简单地实现，即，所述物料分别被施加到每个板件的第一表面上并且接着所述板件一致地被层叠成一个堆垛，因此所述图案通过与涂抹到相邻板件上的物料的接触而施加到所述第二表面上。

所述物料可包含所述至少一种合金元素的粉末。但所述物料也可包含一种合金的粉末或者多种合金元素的粉末的混合物。

热处理可在立式熔炉、尤其是罩式炉内进行。这恰恰在批量或者件数较小时比使用连续式加热炉的成本更低。

热处理可在惰性气体内或者在真空下进行。当所述板件之间或者所述卷材的卷绕部分之间的接触并不足以确保充分保护相对置的板层表面不受环境大气的影响时，或者当在所述板材或所述卷材的边缘上在板层之间存在向外敞开的间隙时，使用惰性气体或真空就非常有意义。

附图说明

由下面参照附图对实施例所进行的说明得出本发明的其它特征和优点。在附图中：

图1示出所述方法的第一种实施例的示意性流程；

图2示出剖切卷材得到的示意性局部横截面图；

图3示出图2中的局部在扩散退火之后的情形；

图4示出板材堆垛的俯视图；

图5示出剖切所述板材堆垛得到的示意性局部横截面图；

图6示出图5中的局部在扩散退火之后的情形。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的方法的不同阶段。在第一个阶段中，如图1的左边部分所示，待处理的板材以卷绕成卷材2的板带1的形式存在。

在此，所述板带由低合金铝构成，优选由合金组1xxx构成，板材厚度为0.5至3.5mm。但所述方法也可应用于其它板材、尤其是优选由IF钢构成的低合金钢板以及应用于其它壁厚。

图1以其中间的部分示出了板带1，其由卷材2部分地展开并且被卷成新的卷材5。在卷材2、5之间布置有一个或多个喷嘴4，以便在带1由卷材2卷到卷材5上的过程中，通过喷涂而将物料6施加到带1的第一表面3(正面)上。喷嘴4可位置固定地布置或者可横向于板带1的运行方向移动。喷嘴4布置用于在表面3上形成由被物料6所覆盖的区域与没有物料6的区域所组成的图案。

物料6包含至少一种粉末形式的合金元素，所述粉末悬浮在可能混合有黏合剂的液体内，以便在喷涂后附着在表面3上。如果板带1由铝构成，则所述合金元素尤其可以是铜和/或锌。如果其是钢板，则也可以考虑使用碳作为合金元素。

所述液体可以是挥发性的，以便在新鲜喷涂的表面3到达卷材5并且由于物料夹杂在之前就存在的卷材5与表面3之间而阻碍进一步的蒸发之前至少在很大程度上蒸发。

但也可规定，物料6在其夹杂在卷材5上的那一刻仍然含有大部分液体，使得其仍然是塑性的并且紧紧贴在板带1的背面上，所述背面在通过喷嘴4下方时未涂有物料6。

在整个板带1被绕成卷材5并且配有物料6之后，卷材5就如图1的右边部分所示在罩式炉10内经过热处理。

根据一种备选的设计，喷嘴被滚筒代替，待施加的图案预成型在该滚筒上。这种预成型可在于，所述滚筒通过由凹版印制已知的方式具有凹陷，这些凹陷容纳借助橡胶滚轴抹到滚筒上的物料6，而所述滚筒的未凹陷的表面区域则不容纳物料6，并且它们在与带1接触时将物料6传递到其表面3上。

喷嘴4主要适用于施加具有沿板带1的运行方向延伸的元素的图案，而还可借助所述滚筒来制造具有横向于运行方向延伸的元素的图案。

图2示出了剖切卷材5、板带1连同施加的物料6得到的局部横截面图。在板带1的两边的边缘区域9上没有物料6。在这两个边缘区域9之间，物料6可以覆盖表面的方式被施加。

尽管物料6首先只是被喷涂或者是滚压到板材1的正面3上，但其现在也与板材1的背面7紧密接触。通过这种方式，在带1的两个表面3、7上均存在图案。

这种方法首先适用于由线条构成的图案，这些线条在板带1的纵向边缘的方向上延伸。通过将这些线性图案传递到板材的背面7上，在两个板材表面3、7上形成了完全一致的图案。在此，所述图案也可由任意宽度的多个线条构成。在此要注意的是，在板带1卷绕成卷材5时，所施加的物料6必须尽可能在整个面积上与外侧面7接触，因为否则所述图案就不能够被均匀地传递到外侧面7上。

在罩式炉10内的热处理中，具有物料6的由铝板材构成的卷材5被加热，并且在200℃至600℃之间的温度条件下维持10至60分钟，以便实现物料6中的合金元素的扩散。在卷材由钢板构成的情况下，温度要选得更高，例如在900至1100℃之间，理想情况下为1050℃。在这种扩散退火时，加热以及维持时的温度变化和时间要取决于卷材5和板材厚度的尺寸。如果可能的话这样调节它们，从而使物料6中的合金元素完全扩散进入板材1。

扩散退火可在大气环境下进行。如果物料6或者以与物料6相似的方式施加的密封材料紧密地封闭了板带1的在卷材5内相邻的卷绕部分之间的间隙，则与空气中氧气的反应就局限在卷带边缘处，并且尤其是当在分拣这些部件时可能起火的或者发生其它改变的板带边缘被割去时，对于由所退火的板带制成的部件就没有任何影响。

如果如图2中那样沿着边缘区域9不进行任何物料6的涂抹并且按规定地调节边缘区域9的特性，就能够通过使用惰性气体、例如氮气而避免与氧气发生带来干扰的反应。在个别情况下，在真空内进行热处理也可能非常有意义。

图3示出了图2的局部在扩散退火之后的情形。通过合金元素从所涂抹的物料6中扩散进入板材1，相对于初始状态提高了合金元素的浓度。由此在板材1内产生扩散区域8。因为所述图案已经一致地施加到板带的两个表面3、7上，所以两个板材表面3、7的扩散同时进行。在本实施例中，在扩散区域8内在整个板材厚度内实现了合金化(Auflegieren)。通过两个板材表面3、7的扩散，相对于单面的扩散而言，扩散时间就得以缩短。此外，还可在板材厚度上对称地调节合金浓度。

在卷材5的最外面的卷绕部分上，仅单面施加物料6。此外，其有一面并未被接触的板材覆盖。由此，该卷绕部分的特性就不同于更里面的卷绕部分的特性。在实践中，这个外面的卷绕部分在卷材5的后续加工中要被丢掉。

浓度的高低以及合金元素在板材内的分布决定了可达到的强度提升和硬度提升。在本实施例中，在扩散区域8内实现了强度和硬度的提升，而边缘区域9则保持韧性。

对于卷材5内的板材正面3上尚潮湿的物料6与板材背面7的接触不适用于将图案令人满意地传递到背面7上的情况，物料6可一致地施加到板材1的两个表面3、7上。这还可在步骤S1中通过将所述图案一致地喷涂或者滚压到板材1的两个表面3、7上来实现。在此可能有利的是，在板材1被卷绕成卷材5之前，干燥物料6。由此避免污染物料6或者使图案不期望地传递到接触的表面3或7上。

在第二种实施例中，板材1以由钢板构成的板状的平面的未变形的板件堆垛的形式存在。在第一个步骤中，物料6以图案的形式施加到板件上。为此，每个板件被单独地置入丝网印制机内并且单面地印制物料6。在图4中示出了其中一个取出的板件14，其被放置在具有已经印刷的板件14的堆垛15上。在此如第一种实施例中那样，印制表面17上的尚潮湿的物料6与未印制的表面19(背面)发生接触。在此要注意的是，被印制的板件14要尽量好地与堆垛15的处于其下的板件接触并且一致地放到其上。在第二个步骤中，板材堆垛15在罩式炉10内经过热处理。

在图4中可以看到板件14上的图案的俯视图。所述图案可由不同形状的由物料6制成的线条构成。在这种实施例中，在沿着板件14边缘的区域内不施加物料6。所述图案可如所示的那样由线条构成，其中，这些线条也可相交或者构成圆形。所述图案还可由任意成型的平面构成。所述边缘区域也可被所述图案覆盖。

图5示出了剖切卷材15和被施加到板件14上的物料6得到的局部横截面图。由于是堆垛，所以板材14的未被覆盖的背面与另一个板材14的已印制的正面17上的尚潮湿的物料6发生接触，从而将所述图案传递到未被印制的背面19上。通过这种方式，在板件的两个表面17、19上一致地形成了所述图案。

在第二个步骤中，板材堆垛15在罩式炉10内经过热处理。在热处理的第一个阶段中，堆垛15被加热，并且在900℃至1100℃之间的温度条件下维持15至60分钟，以便使碳从物料6中扩散进入钢板件14内。在这种扩散退火时，加热以及维持时的温度变化和时间取决于对堆垛15和板材厚度的尺寸。所述尺寸优选这样调节，从而使合金元素从物料6中完全扩散进入板件14。

接着，板材堆垛15由扩散退火的温度以已知的方式被淬火。淬火介质和淬火条件的选择取决于钢材料和待实现的特性。

在热处理的第二个阶段，堆垛15在罩式炉10内经过回火处理。回火条件按照已知的方式取决于钢材料和待实现的特性。加热以及维持时的温度变化和时间取决于堆垛15和板材厚度的尺寸。

扩散退火和回火处理可在大气环境下进行。与大气氧气的反应如上所述地尤其沿着板件14的边缘进行。如果由此得到的边缘特性并不重要(因为边缘稍后例如要被切割)，就可使用大气空气。如果如图5中那样沿着边缘不施加物料6并且边缘的特性应按规定地调节，则能够通过使用惰性气体、例如氮气来避免与氧气发生带来干扰的反应。在个别情况下，真空内的热处理也可能非常有意义。

图6示出了图5中的局部在扩散退火之后的情形。通过合金元素从所施加的物料6中扩散进入板材14，相对于初始状态提高了合金元素的浓度。由此在板材14内产生扩散区域18。因为所述图案已经被一致地施加到板件的两个表面17、19上，所以两个板材表面17、19的扩散同时进行。在本实施例中，在扩散区域18内在整个板材厚度内实现了合金化。通过两个板材表面17、19的扩散，相对于单面的扩散而言，扩散时间就得以缩短。此外，还可在板材厚度上对称地调节合金浓度。

两种实施例并不局限于上述材料和合金元素。

不言而喻的是，虽然上文的详细描述以及附图针对的是本发明特定的示范性设计方案，但这些内容只是为解释本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。上述设计方案可以有不同的变型，只要不超过权利要求书及其等同技术方案的保护范围即可。尤其是从本说明书和附图中还可以推断出权利要求书中未提到的实施例的特征。这些特征还可以以不同于此处特定公开的组合方式出现。因此，多个这些特征在同一句话中或者在其它方式的上下文关系中提到，均不表示这些特征只能在特定公开的组合中出现；而是原则上可以认为只要不影响本发明的功能性，也可以从多个这些特征中去掉个别特征或者将个别特征变型。

附图标记清单

1板带

2卷材

3正面

4喷嘴

5卷材

6物料

7背面

8扩散区域

9边缘区域

10罩式炉

14板件

15堆垛

17正面

18扩散区域

19背面

Claims (13)

1.一种用于处理板材的方法，包括以下步骤，：

a)将图案施加到所述板材(1、14)的至少一个表面上，其中，所述图案由含有至少一种合金元素的物料(6)构成；接着

b)对所述板材(1、14)进行热处理，以便使所述合金元素扩散到所述板材(1、14)内，其中，至少具有图案的表面被由耐热处理的材料构成的接触层覆盖。

2.根据权利要求1所述的用于处理板材的方法，其特征在于，所述接触层同样是待处理的板材(1、14)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的用于处理板材的方法，其特征在于，所述板材(14)在热处理时以由具有相同几何形状的板件(14)构成的堆垛(15)的形式存在。

4.根据权利要求3所述的用于处理板材的方法，其特征在于，所述板件(14)是板状的并且在热处理时平面地相互叠置。

5.根据权利要求1或2所述的用于处理板材的方法，其特征在于，所述板材(1)在热处理时作为卷材(2)存在。

6.根据上述权利要求中任一项所述的用于处理板材的方法，其特征在于，所述图案的施加是对所述物料(6)进行压印，尤其是凹版印制或丝网印制。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的用于处理板材的方法，其特征在于，所述图案的施加是对所述物料(6)进行喷涂。

8.根据上述权利要求中任一项所述的用于处理板材的方法，其特征在于，所述图案被施加到所述板件(1、14)的两个表面(3、7；17、19)上。

9.根据权利要求8所述的用于处理板材的方法，其特征在于，所述施加是使得所述表面(7；19)与形成于所述接触层上的图案相接触。

10.根据上述权利要求中任一项所述的用于处理板材的方法，其特征在于，所述图案被一致地施加到两个表面上。

11.根据上述权利要求中任一项所述的用于处理板材的方法，其特征在于，所述物料(6)包含所述至少一种合金元素的粉末。

12.根据上述权利要求中任一项所述的用于处理板材的方法，其特征在于，所述热处理在立式熔炉、尤其是罩式炉(10)内进行。

13.根据上述权利要求中任一项所述的用于处理板材的方法，其特征在于，所述热处理在惰性气体环境下或者在真空内进行。