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采用新工艺技术的表面处理钢板

信息来源:paintkey.com  时间:2009-05-25  浏览次数:477

  1 采用干式喷镀法的表面处理钢板
  上世纪六十年代为改善钢板的耐蚀性,开始研究钢板的连续干式喷镀法。为开发出热浸镀无法实现的高性能和高功能电镀钢板,在上世纪八十年代日本对干式喷镀钢板的实用化进行了积极的研究。但是,遗憾的是至今除了连续真空蒸镀Zn钢板和采用化学蒸镀(CVD)法使钢板表面析出Si再进行热处理使Si扩散的电磁钢板外,目前几乎没有干式喷镀钢板。

  这期间,干式喷镀法在切削工具、红外线反射玻璃、食品用保鲜膜和半导体领域等已达到实用化,而且已成为不可缺少的制造方法。

  关于这一发展的差异,以前就提出了以下两个问题:①提高生产率和降低成本;②用途开发和高功能化。由于这些问题在钢板的连续干式喷镀中几乎没有解决,因此至今仍停留在研究阶段。

  (1)提高生产率和降低成本

  作为解决这一课题的最有效方法是蒸发的高速化,研究了通过开发蒸发源来提高蒸发速度的方法。开发了自感应离子喷镀法和空心阴极活化蒸镀法等。前者让从靶极喷镀蒸发的金属离子冲撞到靶极,利用此时发生的热使靶极金属溶化、蒸发,以此提高蒸发速度;后者为了在蒸发速度提高后镀膜也能形成致密,采用空心阴极使电子束(EB)蒸发。采用自感应离子喷镀法时,若在Sn的镀膜成形过程中采用分批法能得到220m/min的镀膜成形速度;若采用air-to-air方式的试验作业线,能以400m/min的速度在钢板上进行涂镀。

  (2)用途开发和高功能化

  为提高热浸镀钢板和镀Zn钢板的耐蚀性、涂层的密合性和挤压成形时的耐磨损性,大部分研究是采用干式喷镀法进行了用途开发和高功能化的试验。研究了采用电阻加热式真空蒸镀法在钢板上形成Zn-Mg-Zn三层构造的电镀钢板、利用EB蒸膜在热浸镀或镀Zn层上喷镀大约300nm厚的Mg薄膜层形成合金化的电镀钢板和在镀Zn层上涂覆大约400nm厚SiOx膜层以取代铬酸盐的电镀钢板等。此外,还对采用TiN涂覆来减少电工钢板的铁损和改善耐蚀性等进行了研究。

  2 熔盐电镀钢板

  电镀一般是指从水溶液中的电极沉淀,在电镀液中使用熔盐进行电极沉淀在原理上也是说得通的。使用熔盐的优点是Al、Ti和Mg等金属不会从水溶液中电极沉淀,而其合金能够电极沉淀。九十年代对电镀钢板进行了开发研究,但由于熔盐的温度一般很高,且在工程技术上受到制约,因此目前尚未达到实用化。

  (1)Al和镀Al合金

  Al使用最普通的熔盐电镀液是AlCl3-氯化碱系熔盐液。这种熔盐液的特征是AlCl3的成分超过50mol%,故融点低。它满足了电镀液所需的各种物理特性,如金属离子的溶度、粘性系数和电导率等。但是,AlCl3的蒸气压力高,吸湿性和腐蚀性强,因而对设备不利,而且难以获得平滑的电镀表面。

  另外,通过将AlCl3和有机系氯化物混合,因此能形成常温的熔盐液。AlCl3-丁基吡啶氯化物(BPC)液和AlCl3-1-乙基-3-甲基咪唑氯化物(EMIC)液的融点分别为-50℃和-70℃。使用这种常温熔盐液,就能进行纯度在99.9%以上的纯Al电镀,且电镀表面平滑。电镀工序的顺序为碱电解脱脂→水洗→盐酸酸洗→水洗→干燥→镀Al→水洗→干燥,电镀槽用氮气氛保护。除电镀前的干燥工序外,其它都与普通电镀相同。

  镀Al合金时,在200℃的AlCl3-NaCl-KCl系熔盐液中添加了无水MnCl3或无水TiCl3,因此能镀Al-Mn合金和镀Al-Ti合金。镀Al-25mass%Mn时,镀层结构为非晶质,外观光亮。另外,利用电镀液的流动特性,即使最大电流密度为8000A/m2,也能进行平滑电镀,由此进行了带卷连续电镀的研究,目前已处于扩大带卷宽度比例的实际验证试验。

  (2)其它的熔盐电镀

  有的研究是在实验室规模试验中,进行了在500~700℃的NaCl-KCl-LiCl液中添加了K2TiF6的镀Ti试验、用KF-LiF-NaF-K3MoF6液镀Mo和添加K2WO4的镀W等试验。
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