TOPOCROM毛化工艺技术与优势

TOPOCROM毛化工艺：技术与优势

Karl Müll1) 与 Thomas Routschek2)

1) TOPOCROM SYSTEM AG, Weinfelden 8570, 瑞士

2) Salzgitter Flachstahl GmbH, Salzgitter 38239, 德国

摘要：TOPOCROM毛化工艺是一项对薄板金属表面进行毛化的先进技术。该项工艺为毛化薄板产品的冷作工及终端用户设定了新的标准。

(1)相比电火花毛化工艺，TOPOCROM镀层的特殊半球型结构与硬度使得辊筒的使用寿命大幅提高。

(2)板材表面质量稳定，且性能得到改善。表面冷轧机进行加工时，TOPOCROM 表面形貌的粗糙度只出现略微下降。TOPOCROM镀层的半球型结构将有利于提高材料表面的稳定性。

(3) 成本降低，产量提高。

(4) TOPOCROM毛化工艺可以为金属薄板表面形态定制设计提供最佳配套。该工艺将充分满足新型钢板材料在成型性与涂装性上日益增长的需求。

1) 形成封闭的润滑油穴

2) 大量均匀分布的封闭润滑油穴提高了材料的成型性

3) 高峰值数 (Pc) 、较高的粗糙度值以及较低的长、短波纹轮廓将改善涂装效果。

通过特殊的TOPOCROM硬铬电镀工艺，辊筒体上将形成毛化结构。TOPOCROM 轧辊电镀车间的反应炉技术得到专利保护和批准。TOPOCROM反应炉技术采用封闭式循环单元设计，可以满足环保与劳动保护上的最高要求。

关键词: TOPOCROM 毛化；辊筒；辊筒寿命；自由规程轧制；薄板；表面；表面粗糙度；成型；成型性；涂装；涂装性；涂装效果；PRETEX；POSTTEX；硬铬

引言

板材的表面特性是产品质量的一项重要特征，对材料的成型性和涂装性有显著影响。汽车工业的实际需求和未来预期使板材表面结构的重要性得到不断提升：

-要求苛刻的涂装外观

-不采用腻子填料的经济涂装成本

-更佳的成型效果

-降低的模具损耗

为了满足这些要求，钢板表面需要以下特性：

-辊筒体在长度和宽度上的粗糙度相同

-静压润滑的油穴分布细密、独立

-油穴分布均匀

-完全随机的粗糙度结构和高峰值

-长、短波率低

由于采用传统的毛化方法无法成功满足对于金属薄板粗糙度质量的实际和预期需求，因此Salzgitter AG（沙士基达股份公司）和TOPOCROM Systems AG (TOPOCROM系统股份公司)合作开发了PRETEX技术，根据TOPOCROM原理对轧辊进行毛化。

TOPOCROM毛化工艺是一项对薄板金属表面进行毛化的先进技术，为毛化薄板产品的冷作工及终端用户设定了新的标准。该项工艺在德国沙士基达股份公司（Salzgitter AG）和韩国浦项制铁公司（POSCO ）冷轧钢板和表面涂装钢板/1,2,3/.的生产中得到了成功应用。

金属板材表面结构生成

表面冷轧机轧制时板材表面粗糙度/表面形貌得到精确调节。轧辊的表面结构被传递至钢板。这一过程受表面冷轧机等级、轧辊保压时间、金属板材厚度以及冷轧带钢粗糙度各因素影响。粗糙度要求对轧制和表面冷轧的程序设计影响有限。在将轧辊安装至辊座前，要根据质量要求对轧辊进行研磨和毛化。

TOPOCROM轧辊毛化工艺

TOPOCROM轧辊毛化技术是一项电镀工艺。半球状凸面硬铬镀层直接沉积于基辊表面（图1）。

压辊表面特点：

•完全随机分布的半球状表面结构

•硬度与正常硬铬图层相当

•粗糙度和Pc值可以进行调整： Ra > 0,5 µm to Ra < 12 µm

•即便在高粗糙度情况下也能得到高峰值

•表面形貌可调整：开放式结构（图2）和封闭式结构（图3）

图1 TOPOCROM 镀层结构 (示意图)

轧辊

图2 TOPOCROM开放式结构图3 TOPOCROM 封闭式结构TOPOCROM毛化工艺与传统毛化方法存在本质却别。传统毛化包括喷丸毛化 (SBT)、

电火花毛化 (EDT) 或电子束毛化 (EBT)。在这类毛化工艺中，轧辊表面产生凹面纹理（图4），这些微坑的耐磨性很低。通常，表面还要再电镀覆上一层硬铬以延长其使用寿命。

图4 传统毛化结构

TOPOCROM 电镀工艺

TOPOCROM轧辊镀层车间采用了经过认证的反应炉技术。轧辊经过打磨和油污清洗后置入反应炉。炉头安装完轧辊后盖于反应炉上。电镀过程中，轧辊充当阴极，垂直位于反应炉内，周围则由同轴阳极包围（图5）。

图5 TOPOCROM 电镀炉 图6 Salzgitter TOPOCROM 车间

电镀过程中，电解液不断在反应炉与电解液罐之间循环。电流从整流器通过铜棒传至阳极和轧辊。通过适当控制工艺参数，尤其是 改变电流参数，可以大范围改变单位面积上半球的平均高度和半球数量，粗糙度和峰值也由此得以调整。即便是在粗糙度大的情况下，也可以通过相应调节工艺参数来实现高峰值。由于工艺的影响因素易于控制，因此Topocrom 是一项可靠、可简单重复的技术。镀层过程中，轧辊不断旋转确保了整个轧辊表面粗糙度的绝对均匀。由此可以实现车体外壳毛化辊 对粗糙度均值公差在 + 0,1 µm 范围内的要求。工艺参数采用数字存储，便于今后生产时进行调取。这样，可随时实现定制表面结构的再生产。

相比传统的电镀车间，TOPOCROM 的反应炉技术采用全封闭式操作。 TOPOCROM 车间的运行只产生废水，无污染排放。车间不仅符合严格的法律要求，而且在环保和劳动保护上达到很高标准。

图7为TOPOCROM 双反应炉车间的布置示意图。 图8为浦项公司的TOPOCROM 车间 (韩国光阳市)。

图7 TOPOCROM 双反应炉车间 图8 TOPOCROM 车间

金属薄板表面采用 PRETEX 的优势

1.反应头

2.轧辊轴颈

3.轧辊（阴极）

4.阳极

5.铬电解液

6.电解液容器