CN116020896A - 一种改善钛带卷表面显微形貌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改善钛带卷表面显微形貌的方法，包括步骤S1、将钛带卷原料经第一轧程冷轧处理，获得厚度为0.3‑2.0mm的第一冷轧钛带卷；步骤S2、将所述第一冷轧钛带卷进行第一次脱脂处理；步骤S3、将第一次脱脂处理后的第一冷轧钛带卷进行中间退火处理，获得退火态钛带卷；步骤S4、将所述退火态钛带卷进行拉矫处理；步骤S5、将经过拉矫处理后的钛带卷进行表面磨抛处理，获得磨抛态钛带卷；步骤S6、将所述磨抛态钛带卷经第二轧程冷轧处理至目标厚度；步骤S7、将目标厚度的钛带卷依次进行第二次脱脂处理和成品退火处理，获得成品钛带卷。本发明能够解决冷轧钛带卷表面出现的鱼鳞状凸起和显微裂纹等问题。
Description
技术领域
本发明涉及钛材加工技术领域，具体涉及一种改善钛带卷表面显微形貌的方法。
背景技术
氢能作为高效清洁能源得到越来越多的重视。其中，质子交换膜氢燃料电池因具有体积小、能量密度高、安全性好等优势而成为氢能规模化应用的一个重要载体。
双极板是质子交换膜氢燃料电池中的重要组件，约占整个电池重量的50％以上。钛材因具有密度低、耐腐蚀的特性，而成为氢燃料电池双极板的理想选材。然而，由于钛材的导热性差，其在冷轧获得钛带卷时，由于冷轧变形热的作用而容易使钛带卷产生粘辊的现象，从而导致钛带卷表面存在诸多显微缺陷，如鱼鳞状凸起和显微裂纹等。这些缺陷会影响后续双极板表面涂层的均匀性和耐久性，进而影响双极板的使用寿命。
值得注意的是，鱼鳞状凸起和显微裂纹在冷轧钛带卷上是一个普遍存在的表面质量缺陷，会对钛带卷的耐蚀性、深冲成形质量等造成不利影响，目前尚无有效的解决方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种改善钛带卷表面显微形貌的方法，用于解决冷轧钛带卷表面出现的鱼鳞状凸起和显微裂纹等问题。其具体技术方案如下：
一种改善钛带卷表面显微形貌的方法，包括以下步骤：
步骤S1、将钛带卷原料经第一轧程冷轧处理，获得厚度为0.3-2.0mm的第一冷轧钛带卷；
步骤S2、将所述第一冷轧钛带卷进行第一次脱脂处理；
步骤S3、将第一次脱脂处理后的第一冷轧钛带卷进行中间退火处理，获得退火态钛带卷；
步骤S4、将所述退火态钛带卷进行拉矫处理；
步骤S5、将经过所述拉矫处理后的钛带卷进行表面磨抛处理，获得磨抛态钛带卷；
步骤S6、将所述磨抛态钛带卷经第二轧程冷轧处理至目标厚度；
步骤S7、将目标厚度的钛带卷依次进行第二次脱脂处理和成品退火处理，获得成品钛带卷。
可选的，在步骤S4中，所述拉矫处理采用延伸率控制模式处理所述退火态钛带卷，其中，延伸率为0.2％-0.5％。
可选的，在步骤S5中，所述表面磨抛处理是在连续磨抛机组上进行，采用的工艺参数如下：所述连续磨抛机组的运行速度为5-10m/min，磨头砂带目数为240-400目。
可选的，在步骤S6中，所述第二轧程冷轧处理包括依次进行的前序道次冷轧和成品道次冷轧，在所述前序道次冷轧中采用辊面粗糙度为Ra0.2-0.3μm的工作辊完成，在所述成品道次冷轧中采用辊面粗糙度为Ra0.1-0.2μm的工作辊完成。
可选的，在步骤S6中，所述前序道次冷轧包括对所述磨抛态钛带卷依次进行4-7道次冷轧，具体的，在每个道次冷轧中控制变形量为6％-15％，且按冷轧顺序，在各道次冷轧中控制的变形量依次降低；在所述成品道次冷轧中控制变形量为4％-10％。
可选的，在步骤S1中，所述钛带卷原料包括经抛丸酸洗处理去除表面氧化层的热轧钛带卷，或经退火处理的中间厚度冷轧钛带卷，其中采用的退火温度为600-700℃，采用的退火时间为8-12小时。
可选的，在步骤S1中，所述第一轧程冷轧处理包括对钛带卷原料依次进行6-10道次冷轧，具体的，在每个道次冷轧中控制变形量为5％-20％，且按冷轧顺序，在各道次冷轧中控制的变形量依次降低；所述第一轧程冷轧处理采用辊面粗糙度为Ra0.3-0.6μm的工作辊完成。
可选的，在步骤S3，所述中间退火处理采用的退火温度为600-650℃，退火时间为6-10小时。
可选的，在步骤S7，所述成品退火处理采用的退火温度为580-630℃，退火时间为6-10小时。
可选的，在步骤S6中，所述目标厚度为0.1-1.0mm。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
本发明通过组合使用步骤S4-S6，能够有效改善成品钛带卷表面显微形貌，使得成品钛带卷表面光洁，无明显鱼鳞状凸起和显微裂纹，避免成品钛带卷表面出现鱼鳞状凸起和显微裂纹等问题、进而影响钛带卷的使用效果。具体的，本发明将步骤S5设置在步骤S6之前，能够将钛带卷在第一轧程冷轧处理中及其他前工序中产生的表面显微缺陷去除，为步骤S6改善成品钛带卷表面显微形貌做好准备；本发明在步骤S5之前设置步骤S4，通过拉矫改善退火态钛带卷的平直度，保证在步骤S5进行表面磨抛处理时整个钛带卷表面都可以与磨头砂带接触，从而保证整个钛带卷表面的显微缺陷得到有效去除；反之，若不设置步骤S4拉矫处理，钛带卷会存在一定浪形、翘曲等板形缺陷，在步骤S5磨抛过程中会有局部因板形不良而不能与砂带有效接触，导致不能有效去除第一轧程冷轧处理中及其他前工序中产生的表面缺陷，进而使得成品钛带卷表面质量不合格。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例1中获得的成品钛带卷的表面显微形貌图；
图2是对比例1中获得的成品钛带卷的表面显微形貌图；
图3是对比例2中获得的成品钛带卷的表面显微形貌图；
图4是对比例3中获得的成品钛带卷的表面显微形貌图；其中，图(a)为步骤S5有效磨抛区域轧制到成品目标厚度时对应的表面显微形貌；图(b)为步骤S5中因翘曲而未有效磨抛区域轧制到成品目标厚度时对应的表面显微形貌。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种改善钛带卷表面显微形貌的方法，包括以下步骤：
步骤S1、选取中间厚度为0.7mm的退火态TA1冷轧钛带卷原料进行第一轧程冷轧处理，获得厚度为0.3mm的第一冷轧钛带卷；
步骤S2、将所述第一冷轧钛带卷进行第一次脱脂处理，以去除表面油脂；
步骤S3、将第一次脱脂处理后的第一冷轧钛带卷进行中间退火处理，获得退火态钛带卷；
步骤S4、将所述退火态钛带卷进行拉矫处理，改善退火态钛带卷的平直度；
步骤S5、将经过所述拉矫处理后的钛带卷进行表面磨抛处理，获得磨抛态钛带卷；
步骤S6、将所述磨抛态钛带卷经第二轧程冷轧处理至目标厚度0.15mm；
步骤S7、将目标厚度的钛带卷依次进行第二次脱脂处理和成品退火处理，获得成品钛带卷。
在步骤S4中，所述拉矫处理采用延伸率控制模式处理所述退火态钛带卷，其中，延伸率为0.35％。
在步骤S5中，所述表面磨抛处理是在连续磨抛机组上进行，采用的工艺参数如下：所述连续磨抛机组的运行速度为6.5m/min，磨头砂带目数为320目。其中，在步骤S5中的磨头砂带目数的选择至关重要，若磨头砂带目数太小，则容易导致钛带卷表面磨抛痕迹太深，在步骤S6第二轧程冷轧处理中消除不掉，反而会造成额外表面缺陷；若磨头砂带目数太大，则容易导致钛带卷表面磨抛效果不佳，不能有效去除钛带卷在第一轧程冷轧处理中产生的表面显微缺陷，进而难以产出符合表面质量要求的成品钛带卷。
在步骤S6中，所述第二轧程冷轧处理包括依次进行的前序道次冷轧和成品道次冷轧，在所述前序道次冷轧中采用辊面粗糙度为Ra0.25μm的工作辊完成，在所述成品道次冷轧中采用辊面粗糙度为Ra0.15μm的工作辊完成。
在所述前序道次冷轧中和成品道次冷轧中，若工作辊粗糙度过大，则会加剧钛带卷粘辊现象，产生鱼鳞状凸起；若工作辊粗糙度过小，则会导致钛带卷滑动产生表面擦伤。本发明在所述前序道次冷轧中采用粗糙度较大的工作辊、在成品道次冷轧中采用粗糙度较小的工作辊，粗糙度高低搭配并逐渐减小能够有效避免表面挫伤并抑制成品钛带卷表面新生缺陷的产生，从而改善成品钛带卷表面显微形貌。若在所述前序道次冷轧中和成品道次冷轧中均采用粗糙度较小的工作辊，则容易导致成品钛带卷表面产生挫伤缺陷。
在步骤S6中，所述前序道次冷轧包括对所述磨抛态钛带卷依次进行五个道次冷轧，具体的，按冷轧顺序依次将五个道次冷轧分别记为前序第一道次冷轧、前序第二道次冷轧、前序第三道次冷轧、前序第四道次冷轧和前序第五道次冷轧。其中，在前序第一道次冷轧中控制变形量为14％，在前序第二道次冷轧中控制变形量为13％，在前序第三道次冷轧中控制变形量为11％，在前序第四道次冷轧中控制变形量为10％，在前序第五道次冷轧中控制变形量为9％。
在所述成品道次冷轧中控制变形量为8％。
在步骤S1中，获得所述退火态TA1冷轧钛带卷原料采用的退火温度为650℃，退火时间为10小时。
在步骤S1中，所述第一轧程冷轧处理包括对退火态TA1冷轧钛带卷原料依次进行八个道次冷轧，具体的，按冷轧顺序依次将八个道次冷轧分别记为A1道次冷轧、A2道次冷轧、A3道次冷轧、A4道次冷轧、A5道次冷轧、A6道次冷轧、A7道次冷轧和A8道次冷轧。其中，在A1道次冷轧中控制变形量为15％，在A2道次冷轧中控制变形量为13％，在A3道次冷轧中控制变形量为11.5％，在A4道次冷轧中控制变形量为10％，在A5道次冷轧中控制变形量为9％，在A6道次冷轧中控制变形量为8％，在A7道次冷轧中控制变形量为6.5％，在A8道次冷轧中控制变形量为6％。
所述第一轧程冷轧处理采用辊面粗糙度为Ra0.5μm的工作辊完成。
在步骤S3，所述中间退火处理采用的退火温度为630℃，退火时间为8小时。
在步骤S7，所述成品退火处理采用的退火温度为600℃，退火时间为8小时。
对比例1：
与实施例1不同的是，所述第二轧程冷轧处理中采用辊面粗糙度同所述第一轧程冷轧处理采用的辊面粗糙度。
对比例2：
与实施例1不同的是，不设置步骤S5表面磨抛处理。
对比例3：
与实施例1不同的是，不设置步骤S4拉矫处理。
对实施例1和对比例1-3获得的成品钛带卷分别进行扫描电镜观察，获得成品钛带卷表面显微形貌图。具体的，参见图1-4知，相比于对比例1-3，本发明在实施例1中通过组合使用步骤S4-S6，能够有效改善成品钛带卷表面显微形貌，避免成品钛带卷表面出现鱼鳞状凸起和显微裂纹等问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种改善钛带卷表面显微形貌的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将钛带卷原料经第一轧程冷轧处理，获得厚度为0.3-2.0mm的第一冷轧钛带卷；
步骤S2、将所述第一冷轧钛带卷进行第一次脱脂处理；
步骤S3、将第一次脱脂处理后的第一冷轧钛带卷进行中间退火处理，获得退火态钛带卷；
步骤S4、将所述退火态钛带卷进行拉矫处理；
步骤S5、将经过所述拉矫处理后的钛带卷进行表面磨抛处理，获得磨抛态钛带卷；
步骤S6、将所述磨抛态钛带卷经第二轧程冷轧处理至目标厚度；
步骤S7、将目标厚度的钛带卷依次进行第二次脱脂处理和成品退火处理，获得成品钛带卷。
2.根据权利要求1所述的改善钛带卷表面显微形貌的方法，其特征在于，在步骤S4中，所述拉矫处理采用延伸率控制模式处理所述退火态钛带卷，其中，延伸率为0.2％-0.5％。
3.根据权利要求1所述的改善钛带卷表面显微形貌的方法，其特征在于，在步骤S5中，所述表面磨抛处理是在连续磨抛机组上进行，采用的工艺参数如下：所述连续磨抛机组的运行速度为5-10m/min，磨头砂带目数为240-400目。
4.根据权利要求1所述的改善钛带卷表面显微形貌的方法，其特征在于，在步骤S6中，所述第二轧程冷轧处理包括依次进行的前序道次冷轧和成品道次冷轧，在所述前序道次冷轧中采用辊面粗糙度为Ra0.2-0.3μm的工作辊完成，在所述成品道次冷轧中采用辊面粗糙度为Ra0.1-0.2μm的工作辊完成。
5.根据权利要求4所述的改善钛带卷表面显微形貌的方法，其特征在于，在步骤S6中，所述前序道次冷轧包括对所述磨抛态钛带卷依次进行4-7道次冷轧，具体的，在每个道次冷轧中控制变形量为6％-15％，且按冷轧顺序，在各道次冷轧中控制的变形量依次降低；在所述成品道次冷轧中控制变形量为4％-10％。
6.根据权利要求1所述的改善钛带卷表面显微形貌的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述钛带卷原料包括经抛丸酸洗处理去除表面氧化层的热轧钛带卷，或经退火处理的中间厚度冷轧钛带卷，其中采用的退火温度为600-700℃，采用的退火时间为8-12小时。
7.根据权利要求1所述的改善钛带卷表面显微形貌的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述第一轧程冷轧处理包括对钛带卷原料依次进行6-10道次冷轧，具体的，在每个道次冷轧中控制变形量为5％-20％，且按冷轧顺序，在各道次冷轧中控制的变形量依次降低；所述第一轧程冷轧处理采用辊面粗糙度为Ra0.3-0.6μm的工作辊完成。
8.根据权利要求1所述的改善钛带卷表面显微形貌的方法，其特征在于，在步骤S3，所述中间退火处理采用的退火温度为600-650℃，退火时间为6-10小时。
9.根据权利要求1所述的改善钛带卷表面显微形貌的方法，其特征在于，在步骤S7，所述成品退火处理采用的退火温度为580-630℃，退火时间为6-10小时。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的改善钛带卷表面显微形貌的方法，其特征在于，在步骤S6中，所述目标厚度为0.1-1.0mm。
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