专利名称：一种在取向硅钢工件表面绘制图案的物理方法
技术领域：
本发明涉及在金属工件表面绘制图案(如图画、图像、文字等)的方法，特别是在取向硅钢工件表面绘制图案的方法。
背景技术：
目前，金属工件表面绘制所需图案的方法通常有两大类方法，一是机械法(如喷砂、激光、机械雕刻等)，另一类为化学腐蚀法。
近年来，出现了喷涂成字技术和镀膜成字技术，但是这些技术很明显是通过物理和化学方法在基体上附加了完全不同的组织。
化学腐蚀法如CN86108399公开的一种不锈钢制品印刷花纹图案腐蚀技术，该方法把印刷膜转移到不锈钢表面上，经过腐蚀、过碱处理后，在其表面上形成花纹图案。
机械法如CN1397435公开的一种彩色不锈钢喷砂花纹图案装饰表面的形成方法。它是以厚度在0.6-3mm的本色(银白色)或彩色的不锈钢板上，贴上图像模具，经过喷砂处理，在不锈钢表面上形成喷砂花纹图案，其表面形成8K镜面与喷砂面的强烈对比，使之具有更强的装饰效果。该专利实质上是通过喷砂处理打毛基体表面而形成对比图案。
喷涂、镀膜的方法如CN1450206公开了一种使金属容器表面呈现两种颜色和/或表面效果的表面处理方法，它是将成型抛光后的金属容器的一部分覆盖保护，对露面部分进行腐蚀或喷砂处理，然后对整个金属容器进行电镀处理形成同一颜色的光滑镀层表面和花纹图案或喷砂镀层表面的两种表面效果；或者先将成型抛光后的金属容器进行电镀处理，再将其中一部分覆盖保护，对露面部分退镀处理后重新镀上新颜色的镀层，使金属容器表面形成两种不同颜色表面镀层；用这样的表面处理方法还可以得到两种以上的表面色彩以及两种以上的表面效果，使金属容器的表面色彩更加丰富，花纹图案可以变化多端，表面效果也多种多样，大大增强了金属容器的装饰作用。
CN1390650公开了一种金属材料表面涂层处理及花纹图案的利记博彩app涉及金属材料表面处理和装饰技术。提出一种利记博彩app简单，适宜多种金属材料表面处理，耐酸碱、抗氧化、图案清晰立体感强，成本低的金属材料表面涂层处理及花纹图案的利记博彩app。该方法是采用静电喷涂使字或图案在金属材料表面上生成。
上述这些方法虽然均可在金属工件表面绘制图案，但均会对金属工件表面造成不同程度的破坏，而喷涂、镀膜的方法在基体上附加了完全不同性质的凸凹组织，从而改变了基体本身。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在取向硅钢工件表面绘制图案的物理方法，该方法可使取向硅钢工件表面晶粒定位生长形成所需图案，不会对取向硅钢工件表面造成破坏，不会改变取向硅钢工件本身性质。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种在取向硅钢工件表面绘制图案的物理方法，它包括以下步骤包括(1)根据所需绘制图案，在经退火处理的取向硅钢工件表面喷砂的步骤；(2)退火的步骤；(3)酸洗的步骤；上述经退火处理的取向硅钢工件为经脱碳退火的取向硅钢工件，或经脱碳退火后再经高温退火的取向硅钢工件。
上述方案中，步骤(1)还包括喷砂后，在工件表面涂敷隔离剂的步骤。
上述方案中，喷砂为用金刚砂或铁砂喷砂，所述金刚砂或铁砂的粒度在20-300目之间。
上述方案中，步骤(2)的退火温度为750-1200℃。
上述方案中，隔离剂涂层的厚度为0.1-0.5μm。
取向硅钢热轧板研究证明沿板厚方向1/5-1/4处的过渡层中存在大量细小网状碳化物(或称珠光体)，网状碳化物之间为伸长的较粗大的铁素体区，其中存在位向准确的(110)
晶粒，(110)极密度最强。将热轧板常化后从表面研磨掉30％，去掉表面氧化层和过渡层就不能发生二次再结晶。脱碳退火后为均匀的12-14μm小晶粒，距表面1/5-1/4处原过渡层地区中{111}<112>极密度最强。二次再结晶前此地区的(110)
晶粒聚集长大，其周围为易被吞并的{111}<112>晶粒，聚集的(110)
晶粒长大到100-400μm时，即成为二次晶核，然后开始二次再结晶，并继续沿轧向进行各向异性的反常长大，直到二次再结晶完善为止。如(110)
二次晶核与其周围{111}<112>位向晶粒形成大角晶界，就可发展为完善的二次再结晶组织。
二次再结晶实际上是一种异常或不连续性晶粒长大过程，即在初次再结晶基体中某一小范围内只有少数晶粒发生快速长大成较大的晶粒尺寸。这些晶粒都为多边形，并且晶界往晶粒中心方向凹入。基体满足以下三个条件时有可能发生二次再结晶①存在细小弥散亚稳定第二相质点或沿晶界偏聚的元素；②具有强的单一初次再结晶织构；③初次晶粒长大受板厚限制并已达到极限尺寸。因此二次再结晶或异常长大的先决条件就是使初次再结晶基体晶粒稳定。也就是说必须强烈阻碍初次晶粒的正常长大。当温度足够高时，少数晶粒就能克服阻力而发生异常长大。取向硅钢通过二次再结晶形成强的单一的(110)
织构。
在脱碳退火阶段，取向硅钢一次晶粒尺寸大小约为8-15μm，在高温退火时，如果发生正常的二次再结晶，高斯晶粒就会吞并周围晶粒而长大，晶粒尺寸大小为5-100mm。否则就会发生正常晶粒长大而产生细晶组织，晶粒大小为0.1-2mm。
基于二次再结晶晶粒与细晶大小的不同，本发明方法采用喷砂处理经退火处理的取向硅钢工件表面的方法，在取向硅钢工件表面绘制图案。
本发明方法的工作原理为通过喷砂而改变脱碳退火取向硅钢工件距表层1/5-1/4处(110)
织构，使(110)
晶粒发生转动或改变高斯晶粒与周围晶粒的大角度关系，从而破坏了二次再结晶条件，最后成图案部位形成细晶组织，而其余部位为二次再结晶的大晶粒组织，再进行酸洗显现取向硅钢低倍组织，使图案在取向硅钢工件表面指定的位置显现出来。在脱碳退火取向硅钢工件表面非图案部位喷砂则反之，即图案部位形成二次再结晶的大晶粒组织，而其余部位为细晶组织。
或，通过喷砂而改变二次再结晶取向硅钢工件表层，使表面二次晶粒发生重构，并重新进行分布。在高温炉中进行750-1200℃的再结晶退火，最后成图案部位形成细晶组织，而其余部位为二次再结晶的大晶粒组织，再进行酸洗显现取向硅钢低倍组织，使图案在取向硅钢工件表面指定的位置显现出来。在二次再结晶取向硅钢工件表层非图案部位喷砂则反之，即图案部位形成二次再结晶的大晶粒组织，而其余部位为细晶组织。
本发明方法的优点在于1、本发明方法基于二次再结晶晶粒与细晶大小的不同，晶粒大小和位向不同而形成所需图案，可使图案(如图画、图像、文字等)在取向硅钢工件表面上指定的位置显现出来，而不会对取向硅钢工件表面造成破坏，不会改变取向硅钢工件本身性质。
2、在喷砂后的工件表面涂敷隔离剂，可防止工件退火时粘结(如钢带成卷时)。
3、喷砂所用金刚砂或铁砂粒度在20-300目之间，可降低取向硅钢工件表面所受的应力。
本发明方法处理的取向硅钢工件，其表面图案由硅钢板的低倍组织构成，立体感强。具有实用和收藏价值。本发明方法可应用于取向硅钢生产、取向硅钢工艺品制作、装饰等方面。
图1为取向硅钢的生产工艺流程框2为包括本发明方法实施例1的取向硅钢的生产工艺流程框3为包括本发明方法实施例2的取向硅钢的生产工艺流程框图具体实施方式
本发明在取向硅钢工件表面绘制图案的物理方法实施例1，它为高磁感取向硅钢工件表面绘制图案的物理方法。本实施例方法在高磁感取向硅钢的生产工艺中进行，取向硅钢的生产工艺如图1所示，包括本发明方法实施例1的取向硅钢的生产工艺如图2所示。
本发明方法实施例1包括以下步骤包括(1)根据所需绘制图案，用喷砂机在经脱碳退火处理的取向硅钢工件表面成图案部位喷砂，再在工件表面涂敷隔离剂。
上述经退火处理的取向硅钢工件为经脱碳退火的取向硅钢工件。
隔离剂各组分的重量百分比配比为MgO 5％、TiO25％，其余为去离子水。隔离剂涂层的厚度为0.5μm。
喷砂为用金刚砂喷砂，喷砂机主要由气瓶、储砂箱、喷头和工件移动平台组成，它利用压缩空气或惰性气体带动金钢砂喷射到工件表面，金钢砂经过储砂箱至喷沙管道，在气体压力作用下从喷砂口喷出，通过调整气体压力和喷口与工件的距离来调整喷射力的大小，通过调整金刚砂的粒度来调整硅钢板所受的应力大小。
本实施例采用氮气作压力气体，气体压力为0.5Mpa，喷头距样品距离20mm，金刚砂粒度200目。
(2)退火的步骤在高温炉1000-1200℃下退火2小时。
(3)酸洗的步骤酸洗至显现取向硅钢低倍组织即可。酸洗用硫酸或盐酸均可，酸洗温度0～100℃，酸洗时间0.5～200min。
在喷砂后的工件表面涂敷隔离剂，可防止工件退火时粘结，其原理为退火升到950-1020℃时MgO与钢带表面SiO2氧化膜发生化学反应(2MgO+SiO2→Mg2SO4)，形成硅酸镁玻璃膜底层，高温净化退火时促进脱硫和脱氮反应。
本发明在取向硅钢工件表面绘制图案的物理方法实施例2，包括本发明方法实施例2的取向硅钢的生产工艺如图3所示。它包括以下步骤包括(1)根据所需绘制图案，在经退火处理的取向硅钢工件表面喷砂的步骤。
具体为在工件表面成图案部位进行直接喷砂处理，喷砂为用铁砂喷砂，氮气瓶压力0.5Mpa，喷头距样品距离15mm，铁砂粒度为300目。
上述经退火处理的取向硅钢工件为经脱碳退火后再经常规高温退火的取向硅钢工件。
(2)退火的步骤在高温炉750-1000℃下退火2小时。
(3)酸洗的步骤酸洗至显现取向硅钢低倍组织即可。
本发明在取向硅钢工件表面绘制图案的物理方法实施例3，它为高磁感取向硅钢工件表面绘制图案的物理方法，它包括以下步骤包括(1)根据所需绘制图案，在经退火处理的取向硅钢工件表面喷砂的步骤。
具体为在工件表面成图案部位进行直接喷砂处理，喷砂为用金刚砂喷砂，氮气瓶压力0.3Mpa，喷头距样品距离40mm，金刚砂粒度为20目。随后涂敷隔离剂，隔离剂配比为该领域通常的涂层，涂层厚度0.1μm。
上述经退火处理的取向硅钢工件为经脱碳退火后再经高温退火的取向硅钢工件，即采用如图1所示工艺获得的产品。
(2)退火的步骤在高温炉850℃下退火2小时。
(3)酸洗的步骤酸洗至显现取向硅钢低倍组织即可。
权利要求
1.一种在取向硅钢工件表面绘制图案的物理方法，它包括以下步骤包括(1)根据所需绘制图案，在经退火处理的取向硅钢工件表面喷砂的步骤；(2)退火的步骤；(3)酸洗的步骤；上述经退火处理的取向硅钢工件为经脱碳退火的取向硅钢工件，或经脱碳退火后再经高温退火的取向硅钢工件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)还包括喷砂后，在工件表面涂敷隔离剂的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于喷砂为用金刚砂或铁砂喷砂，所述金刚砂或铁砂的粒度在20-300目之间。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)的退火温度为750-1200℃。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于隔离剂涂层的厚度为0.1-0.5μm。
全文摘要
本发明涉及一种在取向硅钢工件表面绘制图案的物理方法，它包括以下步骤包括(1)根据所需绘制图案，在经退火处理的取向硅钢工件表面喷砂的步骤；(2)退火的步骤；(3)酸洗的步骤；上述经退火处理的取向硅钢工件为经脱碳退火的取向硅钢工件，或经脱碳退火后再经高温退火的取向硅钢工件。本发明方法基于二次再结晶晶粒与细晶大小的不同，晶粒大小和位向不同而形成所需图案，可使图案(如图画、图像、文字等)在取向硅钢工件表面上指定的位置显现出来，而不会对取向硅钢工件表面造成破坏，不会改变取向硅钢工件本身性质。
文档编号B24C1/00GK101085587SQ200710052600
公开日2007年12月12日 申请日期2007年6月29日 优先权日2007年6月29日
发明者王若平, 曾武, 王向欣, 许光, 周晓东, 王蓓 申请人:武汉钢铁(集团)公司