專利名稱：一種在取向硅鋼工件表面繪制圖案的化學(xué)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在金屬工件表面繪制圖案(如圖畫、圖像、文字等)的方法，特別是在取向硅鋼工件表面繪制圖案的方法。
背景技術(shù)：
目前，金屬工件表面繪制所需圖案的方法通常有兩大類方法，一是機(jī)械法(如噴砂、激光、機(jī)械雕刻等)，另一類為化學(xué)腐蝕法。
化學(xué)腐蝕法如CN86108399公開的一種不銹鋼制品印刷花紋圖案腐蝕技術(shù)，該方法把印刷膜轉(zhuǎn)移到不銹鋼表面上，經(jīng)過腐蝕、過堿處理后，在其表面上形成花紋圖案。
機(jī)械法如CN1450206公開的一種使金屬容器表面呈現(xiàn)兩種顏色和/或表面效果的表面處理方法，它是將成型拋光后的金屬容器的一部分覆蓋保護(hù)，對(duì)露面部分進(jìn)行腐蝕或噴砂處理，然后對(duì)整個(gè)金屬容器進(jìn)行電鍍處理形成同一顏色的光滑鍍層表面和花紋圖案或噴砂鍍層表面的兩種表面效果；或者先將成型拋光后的金屬容器進(jìn)行電鍍處理，再將其中一部分覆蓋保護(hù)，對(duì)露面部分退鍍處理后重新鍍上新顏色的鍍層，使金屬容器表面形成兩種不同顏色表面鍍層；用這樣的表面處理方法還可以得到兩種以上的表面色彩以及兩種以上的表面效果，使金屬容器的表面色彩更加豐富，花紋圖案可以變化多端，表面效果也多種多樣，大大增強(qiáng)了金屬容器的裝飾作用。
CN1404627公開的一種處理襯底上薄金屬層的方法和設(shè)備，通過用第一受激準(zhǔn)分子激光脈沖輻射金屬層，可控制該金屬層中的顆粒度、顆粒形和顆粒界位置與定向。所述脈沖由掩膜限定的強(qiáng)度圖案具有遮蓋區(qū)與透光區(qū)。金屬層被透光區(qū)覆蓋的各區(qū)域貫穿其整個(gè)厚度熔化，而金屬層被遮蓋區(qū)覆蓋的各區(qū)域保持至少部分不熔。各至少部分不熔區(qū)鄰接相鄰的熔化區(qū)。經(jīng)第一受激準(zhǔn)分子激光脈沖輻射后，讓金屬層的熔化區(qū)再固化。再固化期間，至少部分不熔區(qū)在鄰接的熔化區(qū)內(nèi)使顆?；罨L(zhǎng)而產(chǎn)生較大的顆粒。繼第一受激準(zhǔn)分子激光脈沖輻射再使熔化區(qū)完成再固化后，用強(qiáng)度圖案偏移的第二受激準(zhǔn)分子激光脈沖輻射金屬層，使遮蓋區(qū)覆蓋金屬層具有更少更大顆粒的區(qū)域。金屬層被一個(gè)偏移的透光區(qū)覆蓋的各區(qū)域貫穿其整個(gè)厚度熔化，而金屬層被一個(gè)偏移的遮蓋區(qū)覆蓋的各區(qū)域保持至少部分不熔。在第二輻射束脈沖輻射后，熔化區(qū)在再固化期間，在至少部分不熔區(qū)中的較大顆粒在鄰接的熔化區(qū)里活化生長(zhǎng)甚至更大的顆粒。根據(jù)需要，可對(duì)金屬層重復(fù)輻射、再固化和再輻射，直到在金屬層中得到所要的顆粒結(jié)構(gòu)。
上述這些方法雖然均可在金屬工件表面繪制圖案，但均會(huì)對(duì)金屬工件表面造成不同程度的破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在取向硅鋼工件表面繪制圖案的化學(xué)方法，該方法可使取向硅鋼工件表面晶粒定位生長(zhǎng)形成所需圖案，不會(huì)對(duì)取向硅鋼工件表面造成破壞。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種在取向硅鋼工件表面繪制圖案的化學(xué)方法，它包括以下步驟包括(1)脫碳退火的步驟；(2)在工件表面涂敷涂料的步驟；(3)高溫退火的步驟；(4)酸洗的步驟；上述涂料包括結(jié)晶控制劑；結(jié)晶控制劑包括水、MgO、添加劑，結(jié)晶控制劑各組分的重量百分比配比為MgO1-20％、添加劑0.1-20％、其余為水；添加劑為CaO、氯化物、硼化物、硫化物、Al2O3、碳粉、純鋁粉、Sn的化合物、Sb的化合物、Sr的化合物中的一種或幾種的組合；步驟(2)包括根據(jù)所需繪制圖案在工件上涂敷結(jié)晶控制劑的步驟。
上述方案中，上述涂料包括隔離劑，步驟(2)包括在工件表面涂敷隔離劑的步驟。
上述方案中，步驟(2)具體為先在工件表面涂敷隔離劑，再在隔離劑涂層上涂敷結(jié)晶控制劑。
上述方案中，步驟(2)具體為先在工件表面上涂敷結(jié)晶控制劑，再在工件表面和結(jié)晶控制劑涂層上涂敷隔離劑。
上述方案中，步驟(2)具體為先在工件表面上涂敷結(jié)晶控制劑，再在結(jié)晶控制劑涂層以外的工件表面涂敷隔離劑。
上述方案中，結(jié)晶控制劑還包括TiO2，結(jié)晶控制劑各組分的重量百分比配比為MgO1-10％、TiO21-10％、添加劑1-40％、其余為水。
上述方案中，工件上隔離劑涂層的厚度、結(jié)晶控制劑的厚度均為0.1-0.5μm。
本發(fā)明方法采用在取向硅鋼工件表面涂敷包括添加劑的結(jié)晶控制劑來控制二次再結(jié)晶過程，由于添加劑為CaO、氯化物、硼化物、硫化物、Al2O3、碳粉、純鋁粉、Sn的化合物、Sb的化合物、Sr的化合物中的一種或幾種的組合。這些物質(zhì)對(duì)硅鋼工件產(chǎn)生二次再結(jié)晶或產(chǎn)生細(xì)晶產(chǎn)生影響，從而控制取向硅鋼表面晶粒生長(zhǎng)，達(dá)到晶粒排列成所需圖案的目的。其工作原理為在脫碳退火階段，取向硅鋼一次晶粒尺寸大小約為8～15μm，在高溫退火時(shí)，如果發(fā)生正常的二次再結(jié)晶，高斯晶粒就會(huì)吞并周圍晶粒而長(zhǎng)大，晶粒尺寸大小為5～100mm。否則就會(huì)出現(xiàn)細(xì)晶，晶粒大小為0.1～2mm。基于二次再結(jié)晶晶粒與細(xì)晶大小的不同，晶粒大小和位向不同而形成所需圖案，可使圖案(如圖畫、圖像、文字等)在取向硅鋼表面上指定的位置顯現(xiàn)出來，而不會(huì)對(duì)取向硅鋼工件表面造成破壞。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)還在于1、本發(fā)明方法取向硅鋼工件脫碳退火后，工件表面還涂敷隔離劑，可防止工件高溫退火時(shí)粘結(jié)(如鋼帶成卷時(shí))。
2、在工件表面涂敷涂料的步驟簡(jiǎn)單、方便，可先在工件表面涂敷隔離劑，再在隔離劑涂層上涂敷結(jié)晶控制劑；也可先在工件表面上涂敷結(jié)晶控制劑，再在工件表面和結(jié)晶控制劑涂層上涂敷隔離劑；也可先在工件表面上涂敷結(jié)晶控制劑，再在結(jié)晶控制劑涂層以外的工件表面涂敷隔離劑；也可只在工件表面上涂敷結(jié)晶控制劑。
3、在結(jié)晶控制劑中加入TiO2，可改進(jìn)玻璃膜質(zhì)量和降低鐵損。
本發(fā)明方法處理的取向硅鋼工件，其表面圖案由硅鋼板的低倍組織構(gòu)成，立體感強(qiáng)。具有實(shí)用和收藏價(jià)值。本發(fā)明方法可應(yīng)用于取向硅鋼生產(chǎn)、取向硅鋼工藝品制作、裝飾等方面。


圖1為取向硅鋼的生產(chǎn)工藝流程框2為包括本發(fā)明方法的取向硅鋼生產(chǎn)工藝流程框圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明在取向硅鋼工件表面繪制圖案的化學(xué)方法實(shí)施例1，它為高磁感取向硅鋼工件表面繪制圖案的化學(xué)方法，它包括以下步驟(1)脫碳退火的步驟；脫碳溫度800～900℃，脫碳時(shí)間1～10min。
(2)在工件表面涂敷涂料的步驟；涂料包括結(jié)晶控制劑、隔離劑。
步驟(2)包括根據(jù)所需繪制圖案在工件上涂敷結(jié)晶控制劑的步驟、在工件表面涂敷隔離劑的步驟。具體為先在工件表面涂敷隔離劑，再在隔離劑涂層上涂敷結(jié)晶控制劑。
工件上隔離劑涂層的厚度、結(jié)晶控制劑的厚度為0.1-0.5μm。
結(jié)晶控制劑各組分的重量百分比配比為MgO 2％、TiO21％、KCl 0.2％、硼酸0.2％、碳粉0.1-2％，其余為去離子水。
隔離劑各組分的重量百分比配比為MgO 5％、TiO25％，其余為去離子水。
(3)高溫退火的步驟；與本領(lǐng)域通用工藝相同。
(4)酸洗的步驟，酸洗至顯現(xiàn)取向硅鋼低倍組織即可，使得取向硅鋼工件表面的圖案顯現(xiàn)出來。
酸洗用硫酸或鹽酸均可，酸洗溫度0～100℃，酸洗時(shí)間0.5～200min。
本實(shí)施例方法在高磁感取向硅鋼的生產(chǎn)工藝中進(jìn)行，常規(guī)取向硅鋼的生產(chǎn)工藝如圖1所示，包括本發(fā)明方法的取向硅鋼的生產(chǎn)工藝如圖2所示。
高磁感取向硅鋼樣品經(jīng)酸洗后，測(cè)量結(jié)果如表1所示
表1

本實(shí)施例1中，步驟(2)也可先在工件表面上涂敷結(jié)晶控制劑，再在工件表面和結(jié)晶控制劑涂層上涂敷隔離劑；也可先在工件表面上涂敷結(jié)晶控制劑，再在結(jié)晶控制劑涂層以外的工件表面涂敷隔離劑。
工件表面涂敷隔離劑，可防止工件高溫退火時(shí)粘結(jié)，其原理為高溫退火升到950～1020℃時(shí)MgO與鋼帶表面SiO2氧化膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(2MgO+SiO2→Mg2SO4)，形成硅酸鎂玻璃膜底層，高溫凈化退火時(shí)促進(jìn)脫硫和脫氮反應(yīng)。
本發(fā)明在取向硅鋼工件表面繪制圖案的化學(xué)方法實(shí)施例2，它包括以下步驟包括(1)脫碳退火的步驟；(2)在工件表面涂敷涂料的步驟；涂料為結(jié)晶控制劑，步驟(2)具體為根據(jù)所需繪制圖案在工件上涂敷結(jié)晶控制劑的步驟。工件上結(jié)晶控制劑的厚度均為0.1-0.5μm。
結(jié)晶控制劑各組分的重量百分比配比為MgO 20％、Al2O32％、CaO 2％、FeS 2％，其余為水。
(3)高溫退火的步驟；(4)酸洗的步驟；酸洗至顯現(xiàn)取向硅鋼低倍組織即可，使得取向硅鋼工件表面的圖案顯現(xiàn)出來。
本發(fā)明方法中使用的結(jié)晶控制劑，其各組分的重量百分比配比為MgO 1-20％、添加劑0.1-20％、其余為水。
添加劑為CaO、氯化物、硼化物、硫化物、Al2O3、碳粉、純鋁粉、Sn的化合物、Sb的化合物、Sr的化合物中的一種或幾種的組合。
其中CaO可使MgO水化率增高，即吸水性[形成Mg(OH)2]強(qiáng)，可改善MgO附著性；CaO還起觸媒作用，促使形成良好的玻璃膜。結(jié)晶控制劑中，CaO的重量百分比≤0.5％最佳。
氯化物中的氯離子與H2O起反應(yīng)，形成HCl，浸蝕玻璃膜；在MgO中加低熔點(diǎn)氯化物可減少氧化膜中FeO含量和使SiO2更致密，從而改善玻璃膜質(zhì)量。結(jié)晶控制劑中，氯化物的重量百分比≥1％時(shí)，可破壞氧化膜并加快涂層中各種元素的滲入，因此，一般要求氯化物的重量百分比≤0.2％。
硼化物，在MgO+5％TiO2系涂液中加3％～5％Na2B4O7、NaBO2或H3BO4和(NH4)2SO4，相當(dāng)于硼加入量0.05％～0.3％，可防止鋼吸收過多的氮。硼化物起觸媒作用，促使形成良好的玻璃膜并使二次再結(jié)晶完善。當(dāng)加入B量超過5％時(shí)，由于B的原子半徑較大，在晶界產(chǎn)生偏聚，將嚴(yán)重阻礙晶粒長(zhǎng)大從而產(chǎn)生細(xì)晶。
硫化物，在MgO溶液中加入10％Al2(SO4)3或5％FeS，可提高磁感和降低鐵損。加入2％～5％SrSO4，MgSO4，F(xiàn)eSO4或硫也起同樣作用。加SrS還可防止玻璃膜出現(xiàn)亮點(diǎn)和使界面更光滑。
Sb或Sr的化合物，在MgO+TiO2系涂液中加入相當(dāng)于0.2％～3％的Sb量，可使二次再結(jié)晶更完善。在二次再結(jié)晶開始前表面滲入銻等加強(qiáng)了抑制力，促使表層二次晶粒發(fā)展，使磁性提高，也使玻璃膜減薄，以后涂應(yīng)力涂層可產(chǎn)生更大的拉應(yīng)力。為提高其在MgO中的分散性和反應(yīng)性，加入的顆粒要細(xì)。加Sb2(SO4)3可防止升溫階段表面脫硫，并有保護(hù)氧化膜的作用。當(dāng)加入Sb量超過5％時(shí)，由于Sb的原子半徑較大，在晶界產(chǎn)生偏聚，將嚴(yán)重阻礙晶粒長(zhǎng)大從而產(chǎn)生細(xì)晶。
在MgO中加0.25％～3％堿金屬化合物，氧化膜中SiO2與它們起反應(yīng)，可阻止鋼中氮跑出和滲氮，保證已析出的細(xì)小AlN不發(fā)生變化，而且在高溫下可浸蝕晶界，控制晶界移動(dòng)，使二次再結(jié)晶完善，鐵損降低，磁感提高。如果用堿金屬硼酸鹽還可以改善玻璃膜質(zhì)量。
Al2O3，在配制結(jié)晶控制劑時(shí)加入2-20％Al2O3的尖晶石型氧化物MgAl2O4或ZnAl2O4，可防止在MgO中加入TiO2時(shí)由于高溫退火將TiO2分解而使Ti滲入鋼中。同時(shí)加TiO2使玻璃膜外觀和附著性提高。在5％TiO2和2-20％2MgO·2Al2O3·5SiO2，形成的玻璃膜均勻，附著性好。用Al2O3細(xì)粉干涂或濕涂作為隔離劑，高溫退火后不形成玻璃膜，所形成的均勻氧化膜通過純干氫被還原，界面光滑，無氧化物質(zhì)點(diǎn)。如果在Al2O3中加3％～40％硅酸鹽礦物粉(如蛇紋石、高嶺土等)，高溫退火時(shí)Al2O3不粘接，退火后表面也不會(huì)形成氧化膜。
碳粉，碳在取向硅鋼中含量50～150ppm時(shí)，能夠起到促進(jìn)二次再結(jié)晶的作用，但超過250ppm將嚴(yán)重阻礙晶粒長(zhǎng)大而產(chǎn)生細(xì)晶。如果在高溫退火階段，鋼中滲入一定的碳元素將產(chǎn)生細(xì)晶。
純鋁粉，眾所周知，高磁感取向硅鋼主要的抑制劑是AlN，如果在高溫退火階段，鋼中滲入一定的鋁將破壞取向鋼中的抑制劑，二次再結(jié)晶不可能發(fā)生，從而產(chǎn)生細(xì)晶。
在配置結(jié)晶控制劑時(shí)加入1-10％TiO2，目的是改進(jìn)玻璃膜質(zhì)量和降低鐵損。TiO2在H2+N2還原性氣氛中加熱到高溫時(shí)放出氧，從而控制鋼卷各圈之間的氣氛。這對(duì)以AlN為主要抑制劑的Hi-B鋼效果更明顯，隨Als含量增高，TiO2加入量增加。形成的玻璃膜吸收氮的能力加強(qiáng)，使高溫凈化退火時(shí)脫氮效果好。當(dāng)TiO2量過大時(shí)，鋼中Als向表面擴(kuò)散時(shí)將還原TiO2生成Ti，破壞硅酸鎂底層，二次再結(jié)晶不完善，基板本身不美觀。
權(quán)利要求
1.一種在取向硅鋼工件表面繪制圖案的化學(xué)方法，它包括以下步驟包括(1)脫碳退火的步驟；(2)在工件表面涂敷涂料的步驟；(3)高溫退火的步驟；(4)酸洗的步驟；上述涂料包括結(jié)晶控制劑；結(jié)晶控制劑包括水、MgO、添加劑，結(jié)晶控制劑各組分的重量百分比配比為MgO 1-20％、添加劑0.1-20％、其余為水；添加劑為CaO、氯化物、硼化物、硫化物、Al2O3、碳粉、純鋁粉、Sn的化合物、Sb的化合物、Sr的化合物中的一種或幾種的組合；步驟(2)包括根據(jù)所需繪制圖案在工件上涂敷結(jié)晶控制劑的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述涂料包括隔離劑，步驟(2)包括在工件表面涂敷隔離劑的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(2)具體為先在工件表面涂敷隔離劑，再在隔離劑涂層上涂敷結(jié)晶控制劑。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(2)具體為先在工件表面上涂敷結(jié)晶控制劑，再在工件表面和結(jié)晶控制劑涂層上涂敷隔離劑。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(2)具體為先在工件表面上涂敷結(jié)晶控制劑，再在結(jié)晶控制劑涂層以外的工件表面涂敷隔離劑。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于結(jié)晶控制劑還包括TiO2，結(jié)晶控制劑各組分的重量百分比配比為MgO 1-10％、TiO21-10％、添加劑1-40％、其余為水。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于工件上隔離劑涂層的厚度、結(jié)晶控制劑的厚度均為0.1-0.5μm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在取向硅鋼工件表面繪制圖案的化學(xué)方法，它包括以下步驟包括(1)脫碳退火的步驟；(2)在工件表面涂敷涂料的步驟；(3)高溫退火的步驟；(4)酸洗的步驟；上述涂料包括結(jié)晶控制劑；步驟(2)包括根據(jù)所需繪制圖案在工件上涂敷結(jié)晶控制劑的步驟。本發(fā)明方法可使圖案(如圖畫、圖像、文字等)在取向硅鋼表面上指定的位置顯現(xiàn)出來，而不會(huì)對(duì)取向硅鋼工件表面造成破壞。
文檔編號(hào)C21D1/26GK101085586SQ200710052599
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者王若平, 毛炯輝, 王向欣, 許光, 周曉東, 王蓓, 葉影萍, 孫亮, 劉細(xì)兵, 歐陽(yáng)頁(yè)先 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司