电镀铬基板表面粗糙度控制探析范文

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《鞍钢技术杂志》2016年第4期

摘要：

根据高端电镀铬基板后步工序的要求，结合鞍钢冷轧现有设备，研究了轧机轧辊粗糙度配置、轧辊磨削、干平整等工艺对于钢板表面粗糙度的影响，使得平整后表面粗糙度达到了0.1μm以下，表面光泽度达到了400，表面反射亮点满足要求，成功开发出具有鞍钢特色的高端电镀铬冷轧基板。

关键词：

电镀基板；表面粗糙度；表面光泽度；平整工艺

电镀铬板即在钢板表面进行电解铬酸盐处理，使钢板表面沉积一层金属铬以及铬的水合氧化物。镀铬板产品具有低成本、附着力强、耐高温性好、抗硫性强等特点。目前高端镀铬板产品的主要缺陷是表面孔隙率较高，这直接影响到镀铬板表面耐蚀性的好坏，研究表明，镀铬基板表面形貌对孔隙的形成有着重要的影响［1］。镀铬基板的表面形貌以麻面、光亮表面和特别平滑表面最为普遍，鞍钢的光亮表面和特别平滑表面镀铬基板已能常规生产。近年来，高端电镀铬基板趋向于要求超低粗糙度和高光泽度（≤0.1μm，光泽度400），鞍钢因此而加大了对此类产品的开发研究。本文通过对轧制工艺、光亮退火及平整工艺的研究，基本可满足生产高端电镀铬基板的特殊要求。

1试验材料及方案

选用厚度为3.5mm的热轧SPCC普碳钢为原料，其化学成分如表1所示。钢板轧制及处理过程如下：酸洗→5机架连轧→清洗机组脱脂→全氢罩式炉退火→4机架平整机组平整，轧机和平整工作辊磨削粗糙度方案如表2所示。为降低带钢表面粗糙度，设计了三种生产方案，轧机润滑条件为乳化液，试验方案1和2选用湿平整，试验方案3选用干平整方式。生产完成后，利用100XMICROSCOPE观察带钢表面形貌，用TR201手持式粗糙度测量仪测试带钢表面粗糙度，用BYK4430光泽度仪测量带钢表面光泽度。

2试制结果及分析

2.1轧后带钢表面形貌

图1为轧后带钢的表面形貌。经过连续5机架轧制后，带钢表面凹坑和辊痕的尺寸已逐渐减小，带钢表面光洁度逐渐提高［2］，带钢经过5机架时，带钢与轧辊表面的实际接触面积增加。经不同方案轧制，带钢表面形貌存在较大差异，轧辊粗糙度对带钢表面形貌有较大影响。图1（a）中，带钢表面辊痕缺陷较为明显，辊痕不规则，粗细深浅不一，表面反射亮点多；图1（b）中，带钢表面辊痕缺陷明显，辊痕线条均匀，但深浅不一，表面反射亮点较多；图1（c）中，带钢表面辊痕缺陷不明显，辊痕线条粗细深浅均匀，表面反射亮点较少。根据陈金山等［3］对冷轧过程中轧辊表面粗糙度对带钢表面粗糙度和表面微观缺陷率影响的研究，随轧辊粗糙度的增大，带钢表面微坑缺陷增多、表面粗糙度逐渐增大，带钢表面质量恶化，图1（a）产生原因为第4机架轧辊粗糙度偏高，复印到带钢表面的辊痕较多；而按试验方案2轧制时，因第4机架轧辊粗糙度偏低，出现轧制不稳打滑现象，使带钢横向轧制力不均，而出现带钢表面辊痕线条深浅不一，如图1（b）中所示；试验方案3中，第4机架轧辊粗糙度与福田国夫试验曲线轧辊表面粗糙度0.26μm相近，轧辊咬入入口处通过轧辊上较粗的磨纹的谷处轧制油被挤出，使微小缺陷的油膜厚度变薄从而使微小缺陷平滑化，使得轧后带钢表面微小凹坑缺陷大幅减少，表现出反射亮点很少，如图1（c）所示。

2.2平整后带钢表面形貌

轧制后带钢钢卷经脱脂烘干，进入全氢罩式退火炉中进行再结晶退火，此过程消除了轧制时的加工硬化，保证后续平整时轧辊粗糙度的复印，另因带钢表面油脂和铁粉的去除，使带钢表面光泽度得到进一步提高。图2为平整后带钢表面形貌。从图中可看出，三种方案平整后带钢表面辊痕和反射亮点缺陷均较大减少。图2（a）中，带钢表面辊痕缺陷较为明钢板轧制及处理过程如下：酸洗→5机架连显，辊痕有深浅现象，表面反射亮点多；图2（b）中，带钢表面辊痕缺陷不明显，表面反射亮点较多；图2（c）中，带钢表面辊痕缺陷不明显，辊痕线条粗细深浅均匀，表面反射亮点较少。图2（c）为干平整生产，表面反射亮点较湿平整生产的图2（a）、（b）大幅度减少。由图1和图2对比可看出，轧后带钢表面形貌对平整的效果影响很大，减少轧后带钢反射亮点及不规则辊痕可明显降低平后反射亮点及辊痕。

2.3带钢表面粗糙度及光泽度

平整轧制前后带钢表面粗糙度和光泽度变化如表3、4所示。冷轧带钢表面光泽度在实际生产中是用粗糙度进行控制的，试验方案2湿平整后表面粗糙度达到0.1μm，而试验方案3干平整后表面粗糙度低于0.1μm，干平整对表面粗糙度的调整较湿平整稍好。试验方案2干平整后表面光泽度达到350，而试验方案3干平整后表面光泽度达到405，因此干平整对提高带钢表面光泽度效果更好。2.4分析通过三种生产方案对比，方案1效果不好，带钢成品粗糙度和光泽度均不能满足要求；方案2生产不稳定；方案3的效果最好，干平整后带钢粗糙度降低到0.1μm以下，表面光泽度达到了405，且带钢表面反射亮点满足电镀铬要求，达到了国外产品的质量水平。

3结论

（1）大幅度降低4机架和5机架工作辊粗糙度，对改善带钢表面形貌的效果不佳，轧制不稳定，试验失败。

（2）采用平整轧制，使带钢成品表面形貌更好，粗糙度降低，光泽度提高。

（3）试验方案3为较为合理的工艺，产品已达到用户使用要求。通过更深入研究，电镀铬基板表面形貌控制水平将进一步提高。

参考文献：

［1］唐超，徐冬梅，张裕海，等.镀铬板表面孔隙率的研究［J］.上海金属，2015，37（5）：15-19.

［2］井玉安，臧晓明，商秋月，等.不同润滑条件下带钢冷轧后表面形貌演变规律研究［J］.轧钢，2015，32（6）：18-23.

［3］陈金山，李长生，曹勇．轧辊粗糙度对不锈钢板带表面和工艺参数的影响［J］．机械工程学报，2013，49（4）：30-36．

作者:李红雨 伏思保 杨军荣 丁燕勇 刘英明 单位:鞍钢股份有限公司冷轧厂 鞍钢股份有限公司产品发展部