CN108927407B - 一种低波纹度表面的金属材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低波纹度表面的金属材料，所述金属材料的表面具有大量毛化点：单个毛化点的面积为400～10000μm²；各个毛化点之间的大小差异小于50％；毛化点无序分布，毛化点之间相互重叠量小于10％。此外，本发明还公开了一种上述的低波纹度表面的金属材料的制造方法，包括步骤：(1)对轧辊进行磨削抛光加工，并对辊面进行清洁，使轧辊表面粗糙度Ra<0.5μm，表面无油污；(2)对轧辊表面进行毛化加工：采用激光脉冲照射轧辊表面，以在轧辊表面形成毛化点；(3)使用毛化后的轧辊对金属材料进行轧制或平整，获得具有低波纹度表面的金属材料。本发明所述的金属材料在材料表面具有一定粗糙度的同时具有低波纹度表面。

Description

一种低波纹度表面的金属材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种材料及其制造方法，尤其涉及一种金属材料及其制造方法。

背景技术

近几年来，由于持续提高的环保要求和市场压力，越来越多的汽车厂将传统的3C2B涂装工艺升级为2C1B涂装工艺，其主要区别在于取消了中涂层及中涂烘烤步骤。由于减少了一道涂层和一次烘烤流平过程，材料上的表面微观不平度将更加容易传递到涂装表面，因此新的2C1B涂装工艺对材料表面的微观不平度提出了更高要求。而大量的专家学者研究发现，材料表面的波纹度和涂装效果具有显著的对应关系，通常波纹度越低，涂装效果越好。实践表明，降低材料表面粗糙度可以有效的降低波纹度，但由于金属材料一般都有冲压成型的需求，其要求材料表面具有一定的粗糙度，以便在冲压时其表面微坑能储存润滑油减少摩擦，此外，一定的粗糙度也有利于增强涂层的附着力。

综上所述，如何在保障材料表面具有一定粗糙度的基础上获得具有低波纹度表面的钢板成为各大钢铁厂的生产目标。

公开号为CN103769431A，公开日为2014年5月7日，名称为“一种汽车外板的生产方法”的中国专利文献公开了一种汽车外板的生产方法。该专利文献所公开的技术方案主要为制造低波纹度热镀锌汽车外板的生产方法，其通过调整不同工序的轧辊粗糙度，合理控制各个工序过程中的钢板表面粗糙度，最终保证成品钢板具有一定的粗糙度同时有较低的波纹度。然而，该专利文献所公开的技术方案其主要是对轧制平整过程中的配辊工艺进行了优化改进，未涉及对微观表面形貌的具体优化改进内容。

公开号为CN104884180A，公开日为2015年9月2日，名称为“由金属材料特别是钢材制成的平板产品、该平板产品的用途、辊以及用于生产该平板产品的方法”的中国专利文献涉及由金属材料特别是钢材制成的平板产品，涉及有利的用途并且涉及特别适用于制造该种平板产品的辊，以及涉及用于生产该种平板产品的方法。在该专利文献所公开的技术方案中，其公开了一种表面形貌具有特定纹理的金属板材及其制造工艺，其板材上的形貌通过使用具有双I形、H形、十字形、C形或X形确定性纹理的轧辊轧制而来，其表面纹理特征在于RPc值范围45～180个/cm，Ra值范围0.3～3.6μm，Wsa值范围在0.05～0.65μm。然而，该专利文献所公开的技术方案存在的问题在于其表面形貌是一种规则的纹理形貌，而规则的表面形貌在涂装时容易产生“莫尔纹”缺陷。

综上所述，现有技术中通过轧制平整配辊工艺的优化来降低钢板表面波纹度，其可以适当降低表面波纹度，但未对轧辊微观形貌进行过优化设计，而在公开号为CN104884180A的中国专利文献中提出的轧辊微观表面形貌设计，其又会导致表面纹理过于规则，容易产生涂装缺陷。

因此，期望获得一种金属材料，其通过对表面形貌进行合理的优化设计，降低表面波纹度，从而解决在材料表面具有一定粗糙度的基础上获得具有低波纹度表面的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种低波纹度表面的金属材料，其通过对表面形貌进行合理的优化设计，降低表面波纹度，使得该金属材料具有一定粗糙度同时具有低波纹度表面。

为了实现上述目的，本发明提出了一种低波纹度表面的金属材料，所述金属材料的表面具有大量毛化点：

单个毛化点的面积为400～10000μm²；各个毛化点之间的大小差异小于50％；毛化点无序分布，毛化点之间相互重叠量小于10％。

在本发明所述的技术方案中，发明人通过大量实验研究发现，金属材料的表面具有大量毛化点，当单个毛化点的面积为400～10000μm²，各个毛化点在各区域的分布较均匀，各个毛化点之间的大小差异小于50％，且毛化点无序分布，毛化点之间相互重叠量小于10％时，所获得金属材料表面粗糙度适中，有效降低了金属材料的表面波纹度。具体设计原理如下所述：

单个毛化点的面积限定为400～10000μm²是因为当毛化点面积小于400μm²，则加工难度增加，加工效率偏低，且金属粗糙度范围受限；而当毛化点面积大于10000μm²时，则在涂装时不容易被漆膜遮盖；

将各个毛化点在各区域的分布控制均匀，且控制各个毛化点的大小差异小于50％，是为了保证金属材料的微观形貌均匀性，当毛化点之间的大小差异性过大，或单位面积内的毛化点数量差异过大，则容易造成局部区域的微观形貌不均匀；

控制毛化点之间相互重叠量小于10％，是因为当毛化点之间的重叠量过大，会破坏毛化点的完整性，容易造成局部区域的微观形貌不均匀。

需要说明的是，在本发明所述的技术方案中，金属材料包括但不限于纯金属材料、合金金属材料、金属复合材料、带涂层或金属镀层的金属材料。

进一步地，在本发明所述的低波纹度表面的金属材料中，所述金属材料表面每平方毫米的内的毛化点数量差异小于10％。

更进一步地，在本发明所述的低波纹度表面的金属材料中，所述金属材料表面每平方毫米的内的毛化点数量差异小于5％。

进一步优选地，在本发明所述的低波纹度表面的金属材料中，所述金属材料表面每平方毫米的内的毛化点数量差异小于2％。

进一步地，在本发明所述的低波纹度表面的金属材料中，所述金属材料的表面粗糙度Ra为0.5～2.0μm。

进一步地，在本发明所述的低波纹度表面的金属材料中，所述金属材料的表面波纹度Wa＜0.4μm。

更进一步地，在本发明所述的低波纹度表面的金属材料中，各个毛化点之间的大小差异小于20％。

进一步优选地，在本发明所述的低波纹度表面的金属材料中，各个毛化点之间的大小差异小于5％。

更进一步地，在本发明所述的低波纹度表面的金属材料中，毛化点之间相互重叠量小于5％。

相应地，本发明的另一目的在于提供上述的低波纹度表面的金属材料的制造方法，通过该制造方法所获得的金属材料表面粗糙度Ra为0.5～2.0μm，表面波纹度Wa＜0.4μm。

为了实现上述目的，本发明提出了上述的低波纹度表面的金属材料的制造方法，包括步骤：

(1)对轧辊进行磨削抛光加工，并对辊面进行清洁，使轧辊表面粗糙度Ra<0.5μm，表面无油污；

(2)对轧辊表面进行毛化加工：采用激光脉冲照射轧辊表面，以在轧辊表面形成毛化点；

(3)使用毛化后的轧辊对金属材料进行轧制或平整，获得具有低波纹度表面的金属材料。

需要说明的是，通过改变激光脉冲照射在轧辊表面的位置和激光加工工艺参数，可使得轧辊表面形成所需的毛化点，进而在轧制或平整的压力下，使得轧辊上的表面形貌复制到金属材料表面上，从而获得具有低波纹度表面的金属材料。

本发明所述的低波纹度表面的金属材料通过对表面形貌进行合理的优化设计，降低表面波纹度，使得该金属材料具有一定粗糙度同时具有低波纹度表面。

附图说明

图1示意了实施例1的低波纹度表面的金属材料的毛化点表面分布情况。

图2示意了实施例2的低波纹度表面的金属材料的毛化点表面分布情况。

图3示意了实施例3的低波纹度表面的金属材料的毛化点表面分布情况。

图4示意了实施例4的低波纹度表面的金属材料的毛化点表面分布情况。

图5示意了实施例5的低波纹度表面的金属材料的毛化点表面分布情况。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的一种低波纹度表面的金属材料及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

实施例1-5及对比例1-5

实施例1-5分别采用了冷轧板、退火平整板、热镀锌平整板作为金属材料的基材，并对轧制基材的轧辊的表面形貌进行设计，使得轧辊表面具有大量毛化点，单个毛化点的面积为400～10000μm²；各个毛化点之间的大小差异小于50％；毛化点无序分布，毛化点之间相互重叠量小于10％。具体的轧辊表面形貌设计参数可参见表1。

表1.

需要说明的是，在本实施例4中的毛化点面积为2260～3391μm²，其目的是为了验证当毛化点尺寸存在明显差异时，所获得的材料其是否仍然会具有较低的波纹度。

由于金属材料的表面形貌主要是通过轧辊复制而来，因而实施例1-5的基材通过对轧辊的表面形貌设计，并通过一定的步骤使得基材轧制或平整后形成的金属材料表面具有大量毛化点，单个毛化点的面积为400～10000μm²；各个毛化点之间的大小差异小于50％；毛化点无序分布，毛化点之间相互重叠量小于10％的特征。而对比例1-5采用常规工艺条件，因而所获得的常规金属材料并不具有上述特征。

实施例1-5所采用的步骤如下所述：

(1)对轧辊进行磨削抛光加工，并对辊面进行清洁，使轧辊表面粗糙度Ra<0.5μm，表面无油污；

(2)对轧辊表面进行毛化加工：采用激光脉冲照射轧辊表面，以在轧辊表面形成毛化点；

(3)使用毛化后的轧辊对金属材料进行轧制或平整，获得具有低波纹度表面的金属材料。

图1至图5分别示意了实施例1-5的低波纹度表面的金属材料的毛化点表面分布情况。由图1至图5可以看出，各个实施例的金属材料表面具有大量毛化点，单个毛化点的面积为400～10000μm²；各个毛化点之间的大小差异小于50％；毛化点无序分布，毛化点之间相互重叠量小于10％。

此外，将实施例1-5的金属材料和对比例1-5的常规金属材料依照测量标准ISO4287:1997进行测试，滤波器采用高斯滤波，其中针对RPc的上下限设定为±0.5μm，波纹度Wa取样长度为40mm，滤波区间0.8～8mm。所测得结果列于表2。

表2.

	材料	粗糙度Ra	峰值数RPc	波纹度Wa
					实施例1	冷轧板	0.76μm	87个/cm	0.23μm
实施例2	退火平整板	1.16μm	126个/cm	0.23μm
					实施例3	退火平整板	1.05μm	135个/cm	0.23μm
实施例4	热镀锌平整板	0.85μm	120个/cm	0.19μm
					实施例5	热镀锌平整板	1.08μm	105个/cm	0.22μm
对比例1	冷轧板	0.66μm	70个/cm	0.41μm
					对比例2	退火平整板	1.18μm	85个/cm	0.35μm
对比例3	退火平整板	1.10μm	81个/cm	0.37μm
					对比例4	热镀锌平整板	0.82μm	106个/cm	0.29μm
对比例5	热镀锌平整板	1.12μm	110个/cm	0.28μm

由表2可以看出，在粗糙度接近的情况下，本案各实施例的金属材料的波动度显著低于各对比例的波纹度。

需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种低波纹度表面的金属材料，所述金属材料的表面具有大量毛化点；其特征在于：

单个毛化点的面积为400～10000μm²；各个毛化点之间的大小差异小于50％；毛化点无序分布，毛化点之间相互重叠量小于10％；

所述金属材料表面每平方毫米内的毛化点数量差异小于10％；

其中，所述金属材料的表面波纹度Wa＜0.4μm。

2.如权利要求1所述的低波纹度表面的金属材料，其特征在于，所述金属材料表面每平方毫米内的毛化点数量差异小于5％。

3.如权利要求1所述的低波纹度表面的金属材料，其特征在于，所述金属材料表面每平方毫米内的毛化点数量差异小于2％。

4.如权利要求1所述的低波纹度表面的金属材料，其特征在于，所述金属材料的表面粗糙度Ra为0.5～2.0μm。

5.如权利要求1所述的低波纹度表面的金属材料，其特征在于，各个毛化点之间的大小差异小于20％。

6.如权利要求5所述的低波纹度表面的金属材料，其特征在于，各个毛化点之间的大小差异小于5％。

7.如权利要求1所述的低波纹度表面的金属材料，其特征在于，毛化点之间相互重叠量小于5％。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的低波纹度表面的金属材料的制造方法，其特征在于，包括步骤：

(1)对轧辊进行磨削抛光加工，并对辊面进行清洁，使轧辊表面粗糙度Ra<0.5μm，表面无油污；

(2)对轧辊表面进行毛化加工：采用激光脉冲照射轧辊表面，以在轧辊表面形成毛化点；

(3)使用毛化后的轧辊对金属材料进行轧制或平整，获得具有低波纹度表面的金属材料。

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