环球电镀网
当前位置: 首页 » 电镀技术 » 电镀百科 » 正文

钢带镀膜技术概述

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-19  浏览次数:525
核心提示:基于常规镀锌钢带的PVD镀膜的新型的高度抗腐蚀锌合金镀膜已经开发出试验规模的样机。
 

基于常规镀锌钢带的PVD镀膜的新型的高度抗腐蚀锌合金镀膜已经开发出试验规模的样机。在本文中,报道已成功把这种技术升级到具有速率为60m/min的带宽为300nm的连续试验型生产线的情况。这条试验型生产线的PVD技术包括了不同的等离子体清洗工艺,利用辐射加热的热蒸发和电子束蒸发。将给出利用在已经常规镀锌的钢带上蒸发各种金属的附加膜层的镀膜进展的最先结果。

介绍:表面镀膜钢板属于主要材料,其具有广泛的应用,尤其在汽车、建筑和家用器具等工业。目前,钢铁制造商面临用户对钢板复杂轮廓的日益增加的需求。除了有效的改善腐蚀保护的工艺外,诸如成型、连接和上漆等工艺也是必要的。然而,装饰用的最终面貌如颜色和结构以及表面性能(如抗刮伤或者抗指纹性能)变得日益重要。

然而,尤其在关于钢带表面热处理的常规基本功能,也就是腐蚀保护方面明确地存在着更进一步的挑战:未来镀膜系统的特殊的腐蚀保护必须得到充分的发送,以便与传统系统相比尽可能显著减少整体的镀膜厚度。这需要着力于开发未来的镀膜钢板材料,这种需要源自各种应用领域的不同趋势,比如使用日益减薄的钢板的小截面钢结构和防止不必要的资源消耗的需求。

现代对钢板的腐蚀保护的概念表征为一种锌或者锌合金和一种或多种不同有机物的镀膜的综合。在钢表面损伤时,锌会阴极保护暴露的钢铁表面并且溶解自身。锌合金的自由电势越低,锌合金的阴极保护作用的效率就越高。因此,关于优化这些电化学性质的新型锌合金膜的开发是很有潜力的。

然而,人们越来越明显地认识到,完全使用可利用的如热浸镀或者电镀等传统的连续钢带镀膜工艺来设计新型的锌合金镀膜膜机的可能性是很有限的。从而,不得不考虑使用如气相沉积尤其是PVD等镀膜工艺。不管怎样,这样的工艺升级到一条走带速度达到200m/min并且带宽为1m的连续高速带材镀膜加工线上并且以合理的成本运行是可行的也是必要的。

本文基本包括两个部分。在第一部分中,将描述一种利用PVD研制的高度抗腐蚀的锌合金膜的新型的联合方法。在第二部分中,将报道把这种方法成功升级到一条具有镀膜速率达到60m/min和带宽为300的连续试验型生产线的情况。这种基础工作会认为是升级到工业前的一个中间步骤。

1、发展中的新型镀锌合金镀膜的联合方法

PVD为新型钢带镀膜系统的有意义的发展方法提供了可能。特别是利用电子束蒸发和热喷射蒸发可以获得定制的几μm/s的很高的沉积速率。因此,这些工艺对于连续钢带镀膜在理论上是可行的。与传统镀膜工艺相比,这种PVD工艺具有关于所应用的镀膜材料的高度灵活性和高度的环境兼容性的优点。

在完全的PVD方法里面,金属化钢板镀膜是全部利用PVD进行的。因此,膜厚在几μm级别的镀膜不得不用气相沉积。在联合方法中,钢基底已经以利用传统的电镀或者热浸镀的锌膜或锌合金膜作了准备。利用PVD,薄的附加膜层在膜厚为典型的约为100nm的级别时是适用的。这样,膜层的性质就可以修改,同时也可以提供附加的功能性质。这种方法提供了把传统镀膜工艺的高效率和上面提及的PVD的在镀膜设计方面的灵活性联合起来的优点。

在图1中用示意图说明了联合工艺的特定步骤。首先,镀锌钢板要遭受到一次彻底的溅射刻蚀,以去除与锌膜一起来的氧化层。在第二步,附加的薄金属膜择优利用热喷射或者电子束蒸发的PVD方法进行沉积。得到的两个膜系最终遭受特定的短期的加热退火,退火温度通常在250~400℃的范围内。这次处理使得在两个膜层间发生充分的相互扩散作用,这样就形成了一个合金膜层。必须注意的是,热处理要小心调整以避免在膜层和在下面的钢基底之间发生多余的合金化作用。另一个重要的问题是关于退火的气氛,尤其是氧气的分压,因为在相互扩散作用完成前应该避免薄的附加膜层的大规模表面氧化。

显然,锌合金膜微观结构的形成取决于如相互内部扩散的动力学和成核现象以及金属间相的形成。因此,将得到不同的膜层结构,这取决于附加膜层的化学成分和短时间退火的温度/时间特性。如果如附加的锌合金或镁合金膜是适用的,那么合金膜就以包含一层金属间铁锌相或者镁锌相的紧凑顶层和基本由纯锌组成的底层组成的膜层结构为特征(图2)。在如镁合金膜的情况下,在一定的温度极限以外,相互间扩散可能很快以致镁扩散到整个原始锌膜层内并且可能富集在膜层和钢的分界面区域(图3)。

从镀膜的微观结构的特殊性质可能会产生有意思的膜层特性。联合的铁锌和镁锌膜层的值得注意的双膜层结构使人想到镀锌层退火处理的有益性质,比如良好的着漆粘附性和着漆后的腐蚀保护可以与纯锌膜层的展延性和良好的成型性能结合起来,这样就可能避免纯合金膜时的固有脆性。利用试验规模生产样机进行的相关应用的试验的首次结果实际上是证实了上面的建议,而且也表明了存在着用于优化镀膜的一种明显趋势。

锌镁合金膜不仅能在着漆或未着漆状态下提供良好的腐蚀保护,而且也展现了几乎和纯锌膜一致的展延性(图4)。因此,常规锌合金膜层的典型的有害的脆性,特别是镀锌层退火处理后导致在成形和冲压工艺中磨损增加的现象都可以避免。

由于传统纯锌膜的腐蚀保护可以利用显著更薄的锌合金膜来获得,这样的应用会使联合锌合金膜的吸引人的经济性得以呈现。这对这样的镀膜钢板的工艺行为是有利的,尤其在成型工艺中在、减少膜层磨损和延长点焊电极的寿命方面。2、连续钢带镀膜的试验型生产线

为了实现如前面章节所描述的联合工艺的新型镀膜概念,一条具有模块式结构包含很多新镀膜技术的用于钢带连续处理的试验型加工生产线被几个合作者(工业的和科研的团体)的 联营企业安装在DOC。这条试验型生产线的目的是用于为钢带特别研发新型镀膜系统和工艺。所有的工艺模块是按走带速率达到60M/MIN和带宽达300MM设计的。这样就可以 获得有价值的经验,以便把这些工艺升级到工业规模。在具有全长接近80M的试验型生产线上实现和结合的不同的新镀膜技术显示在图5中。PVD工艺技术是被凡阿那研究所和夫琅和费金属与电子技术协会通过紧密合作来研发和实现的.

网站首页 | 网站地图 | 友情链接 | 网站留言 | RSS订阅 | 豫ICP备16003905号-2
knee length prom dresses ralph lauren polo shirts for cheap swiss replica rolex long sleeve evening dresses replicas rolex