本發(fā)明涉及一種研究金屬塑性變形的方法，特別是金屬表面制備坐標(biāo)網(wǎng)格的方法。

背景技術(shù)：

極薄帶軋制過程中變形區(qū)金屬的橫向位移是求解張力橫向分布的基礎(chǔ)，對(duì)于極薄帶軋制過程中有關(guān)橫向位移分布的假設(shè)已不再適用，開發(fā)新的適合極薄帶軋制特點(diǎn)的變形區(qū)金屬橫向位移函數(shù)是極薄帶軋制三維變形理論研究的關(guān)鍵。但是，極薄帶變形區(qū)沿橫向方向流動(dòng)很小，現(xiàn)有的塑性變形研究方法不適合極薄帶軋制過程中變形的研究。

坐標(biāo)網(wǎng)格法是研究金屬塑性變形分布應(yīng)用最廣泛的一種方法，其實(shí)質(zhì)是，變形前在試樣表面刻上坐標(biāo)網(wǎng)格，變形后根據(jù)網(wǎng)格變化測(cè)量相應(yīng)的位移量或者計(jì)算相應(yīng)的應(yīng)變。坐標(biāo)網(wǎng)格可劃分為正方形或圓形，其尺寸根據(jù)坯料尺寸及變形程度確定。

在試件表面制備坐標(biāo)網(wǎng)格，可采用直接刻畫法、絲網(wǎng)印刷法、貼片法等，但是現(xiàn)有的這些方法制備的網(wǎng)格線徑大約在0.1mm左右，而且線條邊界不清晰比較粗糙。極薄帶軋制過程中金屬橫向位移的數(shù)量級(jí)在微米級(jí)，如果采用上述方法制備的網(wǎng)格進(jìn)行極薄帶變形區(qū)金屬橫向流動(dòng)的研究就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差很大，甚至無法測(cè)量位移變化量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種線徑更細(xì)，邊界更清晰，測(cè)量結(jié)果誤差更小的一種極薄帶表面制備精細(xì)坐標(biāo)網(wǎng)格的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種極薄帶表面坐標(biāo)網(wǎng)格制備方法，其包括以下步驟：

1、準(zhǔn)備坯料：使用剪板機(jī)將鋼帶剪切為小于等于250mm長(zhǎng)的試件，兩端剪為半圓形。清洗干凈試件后，放入鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行加熱。最好，用丙酮清洗試件，去除表面有機(jī)污染物，再通過超聲波清洗器用去離子水清洗，去除試件表面的微粒，清洗之后用氣槍將試件吹干。再進(jìn)一步，將試件吹干之后放入鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行對(duì)流加熱，溫度設(shè)定為150-160度，加熱時(shí)間為10-15分鐘。因?yàn)闇囟冗^高，加熱時(shí)間過長(zhǎng)試件會(huì)被烤焦，影響網(wǎng)格清晰度。

2、勻膠處理：使用勻膠機(jī)在鋼帶表面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂膠，所述的光刻膠是重氮萘醌磺酰氯為感光劑主體的紫外正性光刻膠(KMP-BP212)。最好，先在1200-1300r/min的低轉(zhuǎn)速下勻膠5s，再在1700-2000r/min的高轉(zhuǎn)速下勻膠20s，因?yàn)楫?dāng)高速勻膠轉(zhuǎn)速太高時(shí)，極薄帶表面光刻膠脫落；而高速勻膠速度太低時(shí)，膠層又比較厚。

3、固化處理：勻膠結(jié)束后，將試件放入鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行固化處理。最好，放入鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行固化處理，溫度設(shè)定為80-100度，加熱時(shí)間為10-20分鐘。因?yàn)闇囟冗^低，加熱時(shí)間過短時(shí)，固化不完全，顯影時(shí)會(huì)脫落；溫度過高，加熱時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致顯影時(shí)間過長(zhǎng)。

4、曝光處理：將事先準(zhǔn)備好的不同線徑、不同大小網(wǎng)格的掩膜版通過真空吸盤吸附在曝光機(jī)上，然后進(jìn)行曝光處理。最好，使用的曝光機(jī)為BG-401A型單面曝光機(jī)，在室溫下曝光15-20s，曝光時(shí)間過短，顯影后試件表面網(wǎng)格不清晰。

5、顯影處理：將曝光完的試件放入盛有顯影液的培養(yǎng)皿中浸泡。最好，在0.26N濃度的四甲基氫氧化氨顯影液(TMAH)中浸泡2-3分鐘，直到殘留光刻膠被清洗干凈。

6、加強(qiáng)固化：再次將試件放入鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行固化處理。最好，再次將試件放入鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行固化處理，以提高光刻膠對(duì)襯底的粘附性，溫度設(shè)定為130-140度，加熱時(shí)間為15-25分鐘左右，最好，溫度設(shè)定為135度，加熱時(shí)間為20分鐘。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明將光刻工藝引入到精密網(wǎng)格制備過程中，旨在克服現(xiàn)有制備網(wǎng)格方法具有線徑比較粗，線條邊界不清晰的共同缺點(diǎn)。通過該方法制備線徑在5-20μm，線條邊界清晰的網(wǎng)格，為研究金屬微小塑性變形提供準(zhǔn)確的方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法制備的坐標(biāo)網(wǎng)格軋制前在放大50倍顯微鏡下照片圖；

圖2為本發(fā)明方法制備的坐標(biāo)網(wǎng)格軋制后在放大50倍顯微鏡下照片圖；

圖3為絲網(wǎng)印刷方法制備的坐標(biāo)網(wǎng)格軋制前在放大50倍顯微鏡下照片圖；

圖4為絲網(wǎng)印刷方法制備的坐標(biāo)網(wǎng)格軋制前在放大50倍顯微鏡下照片圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

在304不銹鋼極薄帶表面制備精細(xì)網(wǎng)格，具體如下：

使用剪板機(jī)將厚0.2mm、寬85mm的304不銹鋼帶剪切為250mm長(zhǎng)的試件，兩端剪為半圓形。用丙酮清洗試件，去除表面有機(jī)污染物，再通過超聲波清洗器用去離子水去除試件表面的微粒，清洗之后用氣槍將試件吹干。再將試件放入鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行對(duì)流加熱，溫度設(shè)定為150度，加熱時(shí)間為15分鐘。通過KW-4A型勻膠機(jī)將重氮萘醌磺酰氯為感光劑主體的紫外正性光刻膠(KMP-BP212)涂勻在帶鋼表面。先在1250r/min的轉(zhuǎn)速下勻膠5s，再在1800r/min的轉(zhuǎn)速下勻膠20s。勻膠結(jié)束后，將試件放入烘箱進(jìn)行固化處理，溫度設(shè)定為90度，加熱時(shí)間為15分鐘。將提前準(zhǔn)備好的線徑為10μm，邊長(zhǎng)為2*0.3mm的石英玻璃掩膜版吸附在BG-401A型曝光機(jī)真空吸盤上，再將準(zhǔn)備好的試件吸附在曝光機(jī)吸盤上，在室溫下曝光20s。將適量的0.26N濃度四甲基氫氧化氨顯影液(TMAH顯影液)盛放在直徑為300mm的培養(yǎng)皿中，將曝光完的試件放入培養(yǎng)皿中來回?fù)u晃顯影液約2分鐘，直到未曝光部分的光刻膠清洗干凈為止。再次將試件放入鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行固化處理。溫度設(shè)定為135度，加熱時(shí)間為20分鐘。

實(shí)施例2

在Q235極薄帶表面制備精細(xì)網(wǎng)格，具體如下：

使用剪板機(jī)將厚0.3mm、寬68mm的Q235極薄帶剪切為250mm長(zhǎng)的試件，兩端剪為半圓形。用丙酮清洗試件，去除表面有機(jī)污染物，再通過超聲波清洗器用去離子水去除試件表面的微粒，清洗之后用氣槍將試件吹干。再將試件放入鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行對(duì)流加熱，溫度設(shè)定為160度，加熱時(shí)間為10分鐘。通過KW-4A型勻膠機(jī)將重氮萘醌磺酰氯為感光劑主體的紫外正性光刻膠(KMP-BP212)涂勻在帶鋼表面。先在1300r/min的轉(zhuǎn)速下勻膠5s，再在2000r/min的轉(zhuǎn)速下勻膠20s。勻膠結(jié)束后，將試件放入烘箱進(jìn)行固化處理，溫度設(shè)定為80度，加熱時(shí)間為20分鐘。將提前準(zhǔn)備好的線徑為15μm，邊長(zhǎng)為2.5*0.5mm的石英玻璃掩膜版吸附在曝光機(jī)真空吸盤上，再將準(zhǔn)備好的試件吸附在BG-401A型曝光機(jī)吸盤上，在室溫下曝光15s。將適量的0.26N濃度四甲基氫氧化氨顯影液(TMAH顯影液)盛放在直徑為300mm的培養(yǎng)皿中，將曝光完的試件放入培養(yǎng)皿中來回?fù)u晃顯影液約3分鐘，直到未曝光部分的光刻膠清洗干凈為止。再次將試件放入鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行固化處理。溫度設(shè)定為130度，加熱時(shí)間為25分鐘。

對(duì)本實(shí)施例得到的刻有精密網(wǎng)格的極薄帶進(jìn)行軋制實(shí)驗(yàn)。用302膠將試件與兩條引帶分別粘結(jié)，使用20輥軋機(jī)進(jìn)行極薄帶軋制。軋制后，通過光學(xué)顯微鏡觀察網(wǎng)格的邊界，圖1和圖2分別為采用本發(fā)明方法制備的線徑為10μm，邊長(zhǎng)為2*0.3mm的精密網(wǎng)格，軋制前后在顯微鏡下放大50倍拍攝結(jié)果，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格沒有出現(xiàn)明顯的脫落現(xiàn)象，而且邊界依舊比較清晰。圖3和圖4分別為采用絲網(wǎng)印刷法獲得的線徑為0.1mm，邊長(zhǎng)為1*1mm的網(wǎng)格，軋制前后在顯微鏡下放大50倍拍攝結(jié)果，發(fā)現(xiàn)線徑比較粗而且邊界很模糊。通過上述對(duì)比發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有網(wǎng)格制備方法相比，本發(fā)明非常適合極薄帶橫向微小變形的研究。