1.本发明涉及超薄钢带技术领域，具体为一种超薄精密不锈钢带的制备方法。
背景技术：
2.精密不锈钢带广泛应用于航空航天、电子电器、建筑装潢、石油化工、环保装备、精密仪器等领域，是国民经济建设和国防领域不可或缺的关键材料。不锈钢合金元素种类多、含量高，变形抗力大。轧制困难，带材成形时宽度、厚度、表面质量以及组织性能等控形与控性相互制约、难以协调。随着科技的发展，各类产品向着轻薄、高性能的方向发展，人们对新型材料的需求日趋强烈。因此，我们提出一种超薄精密不锈钢带的制备方法。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于提供一种超薄精密不锈钢带的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种超薄精密不锈钢带的制备方法，包括以下工艺：（1）一次轧制：取厚度为0.34～0.48mm的钢带进行9～12道次轧制；（2）一次退火：在氢气气体氛围中，于800～880℃温度下退火，退火速度8～15m/min；（3）二次轧制：进行4～6道次轧制；（4）二次退火：在氢气气体氛围中，于1050～1120℃温度下退火，退火速度10～15m/min；（5）拉矫处理：以0.3～0.7%的延伸率，700～800n/mm
²
的张力进行矫正；（6）热处理：在氢气气体氛围中，于500～550℃温度下退火，得到热处理钢带。
5.进一步的，所述钢带的材质为316不锈钢，板差小于1%。
6.进一步的，所述（1）一次轧制工艺为：总变形量控制在50～80%；轧制力为150～400kn，轧制张力为5～60kn，轧制速度80～150m/min。
7.进一步的，所述（3）二次轧制工艺为：总变形量控制在60～70%；轧制力为100～350kn，轧制张力为5～50kn，轧制速度60～120m/min。
8.进一步的，所述（2）一次退火、（4）二次退火后，不锈钢带在氢气气氛中冷却至室温，于60～80℃水中进行脱脂清洗，清洗速度为60～100m/min；氮气吹干。
9.进一步的，所述（5）拉矫处理后不锈钢带的不平度小于0.25mm/m。
10.进一步的，所述（6）热处理工艺为：退火速度18～25m/min，张力为85～150n/mm
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；进一步的，所述（6）热处理后在氢气气氛中冷却，氢气的露点控制在-70～-50℃，氧含量控制在10～50ppm。
11.进一步的，所述氢气气氛中氢气体积占比95～100%，余量为氮气。
12.在上述技术方案中，利用两次冷轧，依次轧制9～12道次和4～6道次，将原料钢带
逐渐轧制至0.02～0.05mm的超薄钢带（厚度偏差
±
0.005mm），轧制工作辊的粗糙度ra为0.15～0.6μm，按照轧制顺序粗糙度递减；一次轧制的前三道轧制工作辊的粗糙度ra为0.5～0.6μm，其余为道次轧制工作辊的粗糙度ra为0.3～0.4μm；二次轧制的首道轧制工作辊的粗糙度ra为0.3～0.4μm，其余为道次轧制工作辊的粗糙度ra为0.15～0.2μm；在降低钢带厚度的同时，确保所制热处理钢带具有较低的表面粗糙度。在热处理中保持对不锈钢带的张力，能够均匀内应力，消除内应力带来的负面影响，不锈钢的板面平直，有助于所制不锈钢带机械性能、表观外貌的改善；氢气气氛的控制能够避免不锈钢带发生氧化现象。
13.进一步的，所述热处理钢带表面设置有尖晶石涂层和镍镀层。
14.进一步的，所述尖晶石涂层由以下工艺制得：（1）硅沉积：将热处理钢带置于丙酮中，超声清洗15～20min进行除油，乙醇洗涤，氮气吹干；置于沉积炉中，抽真空至10～20pa，升温至450～550℃，通入渗硅源，沉积反应15～25min；取出，置于1000～1100℃温度下高温烧结60min，得到渗硅钢；进一步的，渗硅源包括四氢化硅和氩气，氩气的体积占比为90%。
15.（2）氧化：取铬粉与氧化铬混合，与渗硅钢置于密封装置内，抽真空至10～20pa；置于700～800℃温度下热处理5.0～5.8h，生成氧化硅，得到氧化钢带；进一步的，铬粉、氧化铬的质量比为（0.5～1.2）:1；平均粒径为68～80μm；（3）涂布：将氧化镁、氧化铝与去离子水在3～7℃温度下混合，配置成质量浓度为12～13%的涂布液；保持3～7℃环境，将氧化钢带浸渍9～10s；取出，置于280～320℃温度下干燥2～5min；在氮气气氛中，升温至700～720℃，保温2h；以16～18℃/h升温至900～920℃，通入氮气、氢气混合气体；继续升温至1170～1200℃，在氢气氛围中恒温保温5h；随炉冷却，形成尖晶石涂层，得到涂层钢带；进一步的，氧化镁、氧化铝均为球状，粒径为50～120nm；氧化镁、氧化铝的质量比为1:（1.5～3.0）；在上述技术方案中，利用气相沉积法，在热处理后的钢带表面沉积硅元素，并通过高温退火，均匀表面成分，消除产生的内应力；与铁元素形成金属间化合物，并能够强化热处理钢带表面渗碳体，提高了钢带强度和抗氧化能力；氩气作为保护气氛，能够保持钢带表面较高的致密度，减少表面空洞；利用元素铬、铁、硅间的氧势差，利用铬和氧化铬，将渗硅钢表面的硅元素氧化，生成二氧化硅；在二氧化硅的表面设置一层氧化镁、氮化铝；在高温下，氧化镁与钢带表面的二氧化硅反应，得到硅酸镁，铝离子扩散，将其转化为镁铝尖晶石；二氧化硅的存在能够促进尖晶石的烧结，利于降低尖晶石的比表面积和钢带表面孔隙，提高所制涂层钢带的表面强度和耐磨性；其中，球状的氧化镁、氧化铝粉末流动性好，团聚程度小，在氧化钢带表面的附着力好，活性大，在钢带表面的涂覆性能好，利于所制涂层钢带粗糙度的改善。
16.进一步的，所述镍镀层由以下工艺制得：将柠檬三钠、硫酸镍、钼酸钠、氯化铵、次磷酸钠依次与去离子水混合，加入氨水调节体系ph至8.5，得到镀液；以8～12a/dm2的电流密度，20～40℃的镀液对涂层钢带进行电镀，形成镍镀层，得
到成品不锈钢带。
17.进一步的，镀液中柠檬三钠的浓度为90g/l，硫酸镍的浓度为35g/l，钼酸钠的浓度为5g/l，氯化铵的浓度为30g/l，次磷酸钠的浓度为11g/l；进一步的，镀层厚度0.2～0.5μm。
18.在上述技术方案中，钼、磷元素的加入，能够促进晶粒细化，改善组织结构，使得镀层更为致密，钢带表面存在的孔洞得到填充，表面硬度得到提高，能够有效减少所制成品不锈钢带表面的孔隙率，具有更为优异的耐腐蚀性能。使得具有尖晶石涂层、镍镀层的成品不锈钢带在提高拉伸强度、硬度的同时，具有优异的耐磨、耐蚀性能。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明的超薄精密不锈钢带的制备方法，通过多次连续轧制和退火、热处理工艺，获得超薄钢带，板面平直，机械性能、表观外貌得到改善；并通过硅沉积、氧化、涂布，高温烧结工艺，在钢带表面设置尖晶石涂层，电镀形成镍镀层，使得成品不锈钢带在提高拉伸强度、硬度的同时，具有优异的耐磨、耐蚀性能，能够适应多种应用途径。
具体实施方式
20.下面将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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1s1、轧制：（1）一次轧制：取厚度为0.42mm的钢带进行9道次轧制，总变形量控制在50%；轧制力为150～400kn，轧制张力为5～60kn，轧制速度80～150m/min，工艺参数随轧制道次阶梯递增；（2）一次退火：在氢气气体氛围中，于800℃温度下退火，退火速度8m/min；于60℃水中进行脱脂清洗，清洗速度为60m/min；氮气吹干；（3）二次轧制：进行4道次轧制，总变形量控制在60%；轧制力为100～350kn，轧制张力为5～50kn，轧制速度60～120m/min，工艺参数随轧制道次阶梯递增；（4）二次退火：在氢气气体氛围中，于1050℃温度下退火，退火速度10m/min；于60℃水中进行脱脂清洗，清洗速度为60m/min；氮气吹干；（5）拉矫处理：以0.3%的延伸率，700n/mm
²
的张力进行矫正；（6）热处理：在氢气气体氛围中，于500℃温度下退火，退火速度18m/min，张力为85n/mm
²
；在氢气气氛中冷却，氢气的露点控制在-50℃，氧含量控制在50ppm，得到热处理钢带；上述氢气气氛中氢气体积占比95%，余量为氮气；s2、表面处理：（1）尖晶石涂层的制备：1.1.硅沉积：将热处理钢带置于丙酮中，超声清洗15min进行除油，乙醇洗涤，氮气
吹干；置于沉积炉中，抽真空至10pa，升温至450℃，通入渗硅源，沉积反应15min；取出，置于1000℃温度下高温烧结60min，得到渗硅钢；渗硅源包括四氢化硅和氩气，氩气的体积占比为90%；1.2.氧化：取铬粉与氧化铬混合，与渗硅钢置于密封装置内，抽真空至10pa；置于700℃温度下热处理5.0h，生成氧化硅，得到氧化钢带；铬粉、氧化铬的质量比为0.5:1；平均粒径为68μm；1.3.涂布：将氧化镁、氧化铝与去离子水在7℃温度下混合，配置成质量浓度为12%的涂布液；保持7℃环境，将氧化钢带浸渍9s；取出，置于280℃温度下干燥2min；在氮气气氛中，升温至700℃，保温2h；以16℃/h升温至900℃，通入氮气、氢气混合气体；继续升温至1170℃，在氢气氛围中恒温保温5h；随炉冷却，形成尖晶石涂层，得到涂层钢带；氧化镁、氧化铝均为球状，平均粒径为120nm；氧化镁、氧化铝的质量比为1:1.5；（2）镍镀层的制备：将柠檬三钠、硫酸镍、钼酸钠、氯化铵、次磷酸钠依次与去离子水混合，加入氨水调节体系ph至8.5，得到镀液；以8a/dm2的电流密度，20℃的镀液对涂层钢带进行电镀，形成镍镀层，得到成品不锈钢带；镀液中柠檬三钠的浓度为90g/l，硫酸镍的浓度为35g/l，钼酸钠的浓度为5g/l，氯化铵的浓度为30g/l，次磷酸钠的浓度为11g/l；镀层厚度0.2μm。
22.实施例2s1、轧制：（1）一次轧制：取厚度为0.42mm的钢带进行10道次轧制，总变形量控制在65%；轧制力为150～400kn，轧制张力为5～60kn，轧制速度80～150m/min，工艺参数随轧制道次阶梯递增；（2）一次退火：在氢气气体氛围中，于840℃温度下退火，退火速度10m/min；于70℃水中进行脱脂清洗，清洗速度为80m/min；氮气吹干；（3）二次轧制：进行5道次轧制，总变形量控制在65%；轧制力为100～350kn，轧制张力为5～50kn，轧制速度60～120m/min，工艺参数随轧制道次阶梯递增；（4）二次退火：在氢气气体氛围中，于1080℃温度下退火，退火速度12m/min；于70℃水中进行脱脂清洗，清洗速度为80m/min；氮气吹干；（5）拉矫处理：以0.5%的延伸率，750n/mm
²
的张力进行矫正；（6）热处理：在氢气气体氛围中，于520℃温度下退火，退火速度20m/min，张力为120n/mm
²
；在氢气气氛中冷却，氢气的露点控制在-60℃，氧含量控制在30ppm，得到热处理钢带；上述氢气气氛中氢气体积占比97%，余量为氮气；s2、表面处理：（1）尖晶石涂层的制备：1.1.硅沉积：将热处理钢带置于丙酮中，超声清洗18min进行除油，乙醇洗涤，氮气
吹干；置于沉积炉中，抽真空至15pa，升温至500℃，通入渗硅源，沉积反应20min；取出，置于1050℃温度下高温烧结60min，得到渗硅钢；渗硅源包括四氢化硅和氩气，氩气的体积占比为90%；1.2.氧化：取铬粉与氧化铬混合，与渗硅钢置于密封装置内，抽真空至15pa；置于750℃温度下热处理5.4h，生成氧化硅，得到氧化钢带；铬粉、氧化铬的质量比为0.8:1；平均粒径为74μm；1.3.涂布：将氧化镁、氧化铝与去离子水在5℃温度下混合，配置成质量浓度为12.5%的涂布液；保持5℃环境，将氧化钢带浸渍9.5s；取出，置于300℃温度下干燥3min；在氮气气氛中，升温至710℃，保温2h；以17℃/h升温至910℃，通入氮气、氢气混合气体；继续升温至1180℃，在氢气氛围中恒温保温5h；随炉冷却，形成尖晶石涂层，得到涂层钢带；氧化镁、氧化铝均为球状，平均粒径为85nm；氧化镁、氧化铝的质量比为1:2.2；（2）镍镀层的制备：将柠檬三钠、硫酸镍、钼酸钠、氯化铵、次磷酸钠依次与去离子水混合，加入氨水调节体系ph至8.5，得到镀液；以10a/dm2的电流密度，30℃的镀液对涂层钢带进行电镀，形成镍镀层，得到成品不锈钢带；镀液中柠檬三钠的浓度为90g/l，硫酸镍的浓度为35g/l，钼酸钠的浓度为5g/l，氯化铵的浓度为30g/l，次磷酸钠的浓度为11g/l；镀层厚度0.3μm。
23.实施例3s1、轧制：（1）一次轧制：取厚度为0.42mm的钢带进行12道次轧制，总变形量控制在80%；轧制力为150～400kn，轧制张力为5～60kn，轧制速度80～150m/min，工艺参数随轧制道次阶梯递增；（2）一次退火：在氢气气体氛围中，于880℃温度下退火，退火速度15m/min；于80℃水中进行脱脂清洗，清洗速度为100m/min；氮气吹干；（3）二次轧制：进行6道次轧制，总变形量控制在70%；轧制力为100～350kn，轧制张力为5～50kn，轧制速度60～120m/min，工艺参数随轧制道次阶梯递增；（4）二次退火：在氢气气体氛围中，于1120℃温度下退火，退火速度15m/min；于80℃水中进行脱脂清洗，清洗速度为100m/min；氮气吹干；（5）拉矫处理：以0.7%的延伸率，800n/mm
²
的张力进行矫正；（6）热处理：在氢气气体氛围中，于550℃温度下退火，退火速度25m/min，张力为150n/mm
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；在氢气气氛中冷却，氢气的露点控制在-70℃，氧含量控制在10ppm，得到热处理钢带；上述氢气气氛中氢气体积占比99%，余量为氮气；s2、表面处理：（1）尖晶石涂层的制备：1.1.硅沉积：将热处理钢带置于丙酮中，超声清洗20min进行除油，乙醇洗涤，氮气
吹干；置于沉积炉中，抽真空至20pa，升温至550℃，通入渗硅源，沉积反应25min；取出，置于1100℃温度下高温烧结60min，得到渗硅钢；渗硅源包括四氢化硅和氩气，氩气的体积占比为90%；1.2.氧化：取铬粉与氧化铬混合，与渗硅钢置于密封装置内，抽真空至20pa；置于800℃温度下热处理5.8h，生成氧化硅，得到氧化钢带；铬粉、氧化铬的质量比为1.2:1；平均粒径为80μm；1.3.涂布：将氧化镁、氧化铝与去离子水在3℃温度下混合，配置成质量浓度为13%的涂布液；保持7℃环境，将氧化钢带浸渍10s；取出，置于320℃温度下干燥5min；在氮气气氛中，升温至720℃，保温2h；以18℃/h升温至920℃，通入氮气、氢气混合气体；继续升温至1200℃，在氢气氛围中恒温保温5h；随炉冷却，形成尖晶石涂层，得到涂层钢带；氧化镁、氧化铝均为球状，平均粒径为50nm；氧化镁、氧化铝的质量比为1:3.0；（2）镍镀层的制备：将柠檬三钠、硫酸镍、钼酸钠、氯化铵、次磷酸钠依次与去离子水混合，加入氨水调节体系ph至8.5，得到镀液；以12a/dm2的电流密度，40℃的镀液对涂层钢带进行电镀，形成镍镀层，得到成品不锈钢带；镀液中柠檬三钠的浓度为90g/l，硫酸镍的浓度为35g/l，钼酸钠的浓度为5g/l，氯化铵的浓度为30g/l，次磷酸钠的浓度为11g/l；镀层厚度0.5μm。
24.对比例1删除了工艺s1中的（6）热处理；其他工艺、参数与实施例1相同。
25.对比例2删除了工艺s1中的（4）（6）；其他工艺、参数与实施例1相同。
26.对比例3删除了工艺s2中的（1）1.1，未在热处理钢带表面沉积硅和氧化；其他工艺、参数与实施例1相同。
27.对比例4将工艺s2中的（1）替换为以下工艺：将氧化镁、氧化铝、二氧化硅与去离子水在7℃温度下混合，配置成质量浓度为12%的涂布液；保持7℃环境，将氧化钢带浸渍9s；取出，置于280℃温度下干燥2min；在氮气气氛中，升温至700℃，保温2h；以16℃/h升温至900℃，通入氮气、氢气混合气体；继续升温至1170℃，在氢气氛围中恒温保温5h；随炉冷却，形成尖晶石涂层，得到涂层钢带；氧化镁、氧化铝、氧化铝均为球状，平均粒径为120nm；氧化镁、氧化铝、二氧化硅的质量比为1:1.5:0.4；其他工艺、参数与实施例1相同。
28.对比例5删除了工艺s2中的（1）1.2，仅在热处理钢带表面沉积硅和氧化；其他工艺、参数与
实施例1相同。
29.对比例6删除了工艺s2中的（1），未在热处理钢带表面设置尖晶石涂层，且镀液中不含钼酸钠、次磷酸钠；其他工艺、参数与实施例1相同。
30.实验取实施例1-3、对比例1-6中得到的成品不锈钢带，制得试样，分别对其性能进行检测并记录检测结果：粗糙度：采用粗糙度测试仪，在试样表面进行5次测试，取平均值；硬度：以qb/t 3822为参考标准，采用维氏硬度计对试样进行整体硬度测试，测试负荷为200g，测试试样上5个均匀分布的点，取平均值；耐腐蚀性能：以astm b117-2011中性盐雾试验为参考标准，将试样置于盐雾试验箱中进行试验，试验中使用的盐雾溶液为5wt.%的氯化钠溶液，ph为7.0，试验温度35℃，试验时间720h：试验后观察试样表面形貌和腐蚀现象，计算得到腐蚀评级（腐蚀评级=3（2-loga），a为试验后奥氏体钢带腐蚀所占总面积的百分数）；耐摩擦性能实验：采用高速往复式摩擦试验机测试试样的耐磨性，摩擦对偶为直径3mm的氮化硅球，载荷为10n，往复距离为5mm，作用时间10min；利用非接触式光学轮廓仪测量磨损面积，计算磨损率，为磨痕的磨损体积/磨损距离/外载压力。
31.表1：热处理钢带厚度（mm）表面粗糙度ra（μm）不平度（mm/m）维氏硬度（hv）实施例10.080.220.11187.6实施例20.050.180.06198.4实施例30.030.210.09192.5对比例10.080.270.17176.8对比例20.090.330.22163.5表2：
成品维氏硬度（hv）粗糙度（μm）耐腐蚀等级磨损率（
×
10-4
mm/nm）拉伸强度（gpa）实施例1236.10.7110级0.202.20实施例2245.30.6310级0.172.27实施例3242.00.6810级0.192.24对比例3233.40.729级0.412.02对比例4227.20.848级0.541.85对比例5221.60.795级0.331.67对比例6176.30.756级0.701.50
根据上表中的数据，可以清楚得到以下结论：实施例1-3中得到的成品不锈钢带与对比例1-6中得到的成品不锈钢带形成对比，检测结果可知，与对比例1-6相比，实施例1-3中得到的热处理钢带、成品不锈钢带具有更为优异的实验数据，这充分说明了本发明实现了对成品不锈钢带拉伸强度、硬度、耐磨和耐蚀性能的提高。
32.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实
体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程方法物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程方法物品或者设备所固有的要素。
33.最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。