涂覆鋁的不銹鋼帶制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供一種具有涂層的不銹鋼帶（１）產(chǎn)品，在所述鋼帶的一側(cè)或兩側(cè)上具有密實(shí)的并且均勻分布的涂層（２）。所述涂層由基本純的鋁構(gòu)成，所述涂層的厚度最大為１５μｍ，所述涂層的容許偏差最大為層厚的＋／－３０％，鋼帶基底的Ｃｒ含量至少為１０％，并且該涂層具有如此優(yōu)良的粘附力，從而被涂覆的鋼帶能夠在最大等于所述鋼帶厚度（３）的半徑上被彎曲１８０度，而不會(huì)表現(xiàn)出發(fā)生剝落等情形的任何趨勢(shì)。涂覆鋁的鋼帶產(chǎn)品適于應(yīng)用在例如戶(hù)外應(yīng)用、運(yùn)動(dòng)和海洋應(yīng)用、家庭應(yīng)用和人員護(hù)理等具有高的濕度或者濕潤(rùn)條件的環(huán)境中。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種在卷繞式(roll-to-roll)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中制造涂覆鋁的不銹鋼的方法，該方法所形成的薄的鋁覆蓋層具有優(yōu)良的粘附力。具體的，其涉及涂覆鋁的不銹鋼帶，該不銹鋼帶在鋼帶表面上的薄的鋁層呈現(xiàn)出良好的粘附力，并且適于有成本效益地和高生產(chǎn)率地制造用于抗腐蝕應(yīng)用的構(gòu)件。
技術(shù)介紹
已經(jīng)公知鋁涂層可用于抗腐蝕應(yīng)用中。然而，對(duì)于需要以有成本效益的和高生產(chǎn)率的方式進(jìn)行生產(chǎn)的具有較小尺寸的構(gòu)件而言，尋找一種能夠滿(mǎn)足質(zhì)量和生產(chǎn)率要求的方法是困難的。由于生產(chǎn)率的原因，卷繞式連續(xù)涂覆過(guò)程是必要的，并且由于質(zhì)量原因，具有良好粘附力的薄層是必須的。優(yōu)良的粘附力是由最終產(chǎn)品的功能質(zhì)量所要求的，并且也用于能夠保證以有成本效益的和高生產(chǎn)率的方式制造構(gòu)件。因此，具有不良粘附力的被涂覆帶狀材料將產(chǎn)生例如剝落等問(wèn)題，并且將導(dǎo)致這種制造過(guò)程具有低的產(chǎn)量并且還存在由剝落的薄片自身所引起的干擾，特別當(dāng)制造過(guò)程在連續(xù)生產(chǎn)線(xiàn)中進(jìn)行時(shí)。而且，需要更加頻繁的停工以便進(jìn)行質(zhì)量檢查以及清潔生產(chǎn)線(xiàn)中剝落的薄片。總之，具有不良粘附力的涂層將導(dǎo)致不能令人接受的高的制造成本以及低劣的質(zhì)量。在卷繞式連續(xù)過(guò)程中用鋁對(duì)鋼帶進(jìn)行涂覆的公知的、傳統(tǒng)的方法如下-用鋁箔覆蓋基底鋼材。該覆層過(guò)程″以冶金方式″將金屬結(jié)合在一起，產(chǎn)生連續(xù)的鋼帶。這是一種較為簡(jiǎn)單的和直接的工藝，具有高產(chǎn)量和低成本。然而，該方法具有一些重大的缺陷。首先，經(jīng)常存在不良粘附力的問(wèn)題。而且，在技術(shù)上難以利用覆層技術(shù)實(shí)現(xiàn)良好的、均勻的薄涂層。-通過(guò)在冶煉熔池中進(jìn)行浸漬，可以利用浸漬向基底材料施加低熔點(diǎn)金屬。該方法的一個(gè)明顯的缺陷在于，鋁具有相當(dāng)高的熔點(diǎn)(658℃)。這導(dǎo)致對(duì)于控制過(guò)程參數(shù)而言具有很高的復(fù)雜性，并且難以實(shí)現(xiàn)具有良好粘附力的均勻分布的覆蓋薄層。還有一些氣相沉積方法可用于對(duì)鋁進(jìn)行沉積。大多數(shù)方法為分次進(jìn)行的過(guò)程，但是也存在一些連續(xù)的過(guò)程。在WO 98/08986中公開(kāi)了一種利用電子束沉積的卷繞式連續(xù)生產(chǎn)方法的實(shí)例，該文獻(xiàn)描述了一種通過(guò)在卷繞式連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中形成基底材料鋁涂層而制造鐵素體(FeCrAl)不銹鋼帶的方法。然而，在該專(zhuān)利申請(qǐng)中描述的該方法被優(yōu)化用于生產(chǎn)適于用在高溫腐蝕性環(huán)境中的產(chǎn)品，因此要求材料具有良好的高溫強(qiáng)度并且還具有良好的高溫抗腐蝕性，即抗氧化性。在該環(huán)境中，鋁還扮演用作氧化物形成元素的角色，這對(duì)于在高溫下的抗腐蝕性是有益的。這意味著基底材料與稀土金屬熔合，并且鋁涂層還形成在鋼帶的兩側(cè)上。而且，該專(zhuān)利申請(qǐng)建議對(duì)于涂層在950-1150℃的溫度下進(jìn)行勻化退火處理，以便使得鋁均勻地分布在鐵素體中。這說(shuō)明最終產(chǎn)品在該情形中不是在表面上具有鋁層的被涂覆產(chǎn)品。因此，它實(shí)際上是具有均勻分布的合金元素的FeCrAl帶狀產(chǎn)品，該合金元素也包括Al。而且，這意味著對(duì)于無(wú)氧化物界面以及對(duì)于良好的涂層粘附力沒(méi)有特殊的要求。例如除了利用去離子水進(jìn)行的普通的濕法清潔以清除殘油以外，在PVD涂覆步驟之前沒(méi)有進(jìn)行其它的清潔。因?yàn)殇X的作用是擴(kuò)散到鐵素體中，對(duì)于涂層的任何特殊均勻性也不作要求。因此如在WO 98/08986中公開(kāi)的該方法不能用于本專(zhuān)利技術(shù)。在US 4655168中公開(kāi)了用在連續(xù)氣相沉積過(guò)程中的設(shè)備的另外一個(gè)實(shí)例，其中通過(guò)在真空腔室內(nèi)部使用特殊的控制面板而實(shí)現(xiàn)厚度的均勻分布。所給實(shí)例用于對(duì)低碳鋼進(jìn)行Zn涂覆，但是指出也可根據(jù)所述專(zhuān)利技術(shù)涂覆鋁。然而該方法與本專(zhuān)利技術(shù)很不同。例如存在導(dǎo)輥，鋼帶在導(dǎo)輥上被引導(dǎo)，該鋼帶被加熱到高于待涂覆物質(zhì)熔化溫度的溫度，并且在涂覆鋁的情形，這將意味著高于658℃。該溫度將不利的影響到一些不銹鋼的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。未提及用于進(jìn)行蒸發(fā)的能量源并且也沒(méi)有討論任何離子侵蝕。關(guān)于無(wú)氧化物的界面或者涂層的良好粘附力也沒(méi)有特殊的要求。所描述的是涂層是均勻分布的，但是沒(méi)有給出任何細(xì)節(jié)，并且沒(méi)有限定任何容許偏差范圍。而且，用于控制沉積物質(zhì)分布的系統(tǒng)好像非常復(fù)雜。因此如在US 4655168中描述的該方法不能用于本專(zhuān)利技術(shù)中。在US 5429843中描述了使用氣相沉積鍍覆進(jìn)行鋁涂覆的一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)例，其中在真空氣氛中將物質(zhì)施加到鋼材的表面。鋼材保持在100和400℃之間的溫度下以在表面中形成有效點(diǎn)從而保證所要求的特性例如良好的粘附力。同樣對(duì)于該涂覆過(guò)程使用離子束照射，但是是在與進(jìn)行涂覆的同一腔室中進(jìn)行。所形成的層在隨后的噴涂過(guò)程中用作粘結(jié)層。理論上，在該專(zhuān)利技術(shù)中描述了兩種具有不同結(jié)合方式的涂層即，AL+Zn和Al+Ti。然而，在所有情形中均表明，涂覆基本純的鋁不能用于所期的應(yīng)用。對(duì)于AL+Zn，對(duì)Al和Zn同時(shí)進(jìn)行蒸發(fā)，以生產(chǎn)A1/Zn涂層，該涂層具有優(yōu)選在3-30％之間的Zn含量。對(duì)于Al+Ti，使用兩層涂層以實(shí)現(xiàn)可接受的特性，并且前提條件是靠近鋼的層必須是Ti層。其中示出，如果涂覆基本純的鋁，將產(chǎn)生這樣的問(wèn)題，即在涂層的針孔中產(chǎn)生點(diǎn)狀腐蝕，并且因此還形成原電池，其最終將加速鋼帶材料的腐蝕。與本專(zhuān)利技術(shù)的主要差異在于，基底材料是普通鋼而非不銹鋼，并且還使用防蝕劑例如Zn添加劑或Ti層以避免電化腐蝕的發(fā)生。該方法還明顯不同之處在于，所使用的過(guò)程是對(duì)鋼帶進(jìn)行分次的涂覆，而不像在本專(zhuān)利技術(shù)中，在卷繞式連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)不銹鋼帶材進(jìn)行連續(xù)涂覆。因此如在US 5429843中描述的方法不能用于本專(zhuān)利技術(shù)。有鑒于此，本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種新的卷繞式連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程以形成薄的并且連續(xù)的鋁涂層的操作，在不銹鋼表面上涂層具有良好的粘附力。而且，本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于使得以有成本效益的并且高生產(chǎn)率的方式制造用于涂層材料抗腐蝕應(yīng)用中的構(gòu)件成為可能。本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步的目的在于獲得具有盡可能均勻的厚度的涂層。令人意外的，通過(guò)根據(jù)在權(quán)利要求1中所限定特征提供一種涂層鋼產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了這些以及其它的目的。在從屬權(quán)利要求中限定了本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種在卷繞式連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中制造涂覆鋁的不銹鋼的方法，該方法形成具有優(yōu)良粘附力的鋁覆蓋薄層。涂覆鋁的不銹鋼帶應(yīng)該具有粘附力如此優(yōu)良的薄層使得它們適于以有成本效益的并且高生產(chǎn)率的方式制造用于抗腐蝕應(yīng)用中的構(gòu)件。形式為涂覆鋁的鋼帶材料的最終產(chǎn)品適于在消費(fèi)者相關(guān)應(yīng)用中用作抗腐蝕構(gòu)件，它們通常用在具有高的濕度或濕潤(rùn)條件的環(huán)境中。該涂覆鋁的不銹鋼構(gòu)件能夠保護(hù)另一個(gè)金屬部件不受電化腐蝕，因此用作犧牲陽(yáng)極。在卷繞式連續(xù)過(guò)程中利用電子束蒸發(fā)(EB)將鋁層沉積成具有優(yōu)選低于15μm的厚度的均勻分布層。基底材料應(yīng)當(dāng)是具有高于10％(重量百分比)的Cr含量并且通常小于3mm的帶厚的不銹鋼。作為第一步驟，該卷繞式連續(xù)過(guò)程還可包括侵蝕腔室，以便去除通常存在于不銹鋼上的氧化層。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明附圖說(shuō)明圖1示出在對(duì)所述粘附力在最大半徑等于鋼帶厚度上進(jìn)行180°彎曲試驗(yàn)以測(cè)試粘附力之前，對(duì)根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的試樣即具有粘附力良好的薄的密實(shí)鋁層的不銹鋼帶的示意。圖2示出在如圖1中所述彎曲試驗(yàn)中彎曲之后，對(duì)根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的試樣，即涂覆有粘附力良好的薄的密實(shí)鋁層的不銹鋼帶的示意。圖3示出厚度為0.3mm的并且涂覆有2μm的薄的鋁涂層的不銹鋼帶截面的照片，該不銹鋼帶已經(jīng)在發(fā)生在0.3mm的半徑上的180°彎曲中被彎曲。沒(méi)有發(fā)生任何剝落的趨勢(shì)。圖4示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的卷繞式連續(xù)生產(chǎn)線(xiàn)的概略圖片。具體實(shí)施例方式本專(zhuān)利技術(shù)涂層及其使用的描述形式為涂本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有涂層的不銹鋼帶產(chǎn)品，在所述鋼帶的一側(cè)或兩側(cè)上具有密實(shí)的并且均勻分布的涂層，其特征在于，所述涂層基本由純鋁構(gòu)成并且直接施加到鋼帶上，所述涂層的厚度最大為１５μｍ，所述涂層的容許偏差最大為層厚的＋／－３０％，鋼帶基底的Ｃｒ含量至少為１０％，并且該涂層具有如此優(yōu)良的粘附力，從而被涂覆的鋼帶能夠在最大等于所述鋼帶厚度的半徑上被彎曲１８０°，而不會(huì)表現(xiàn)出發(fā)生剝落等情形的任何趨勢(shì)。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：安娜胡爾廷斯蒂根貝里，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：山特維克知識(shí)產(chǎn)權(quán)股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：SE[瑞典]