[发明专利]带钢镀膜方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及实现带钢镀膜工艺的方法，以及使用该方法的带钢镀膜系统。

背景技术

通常的带钢镀膜工艺，如镀锌、彩涂等都需要化学前处理工艺。环保性带钢处理和镀膜工艺会是今后钢铁生产工艺的一个研发重点。化学前处理通常涉及到酸、碱及废水等，环保性比较差，工序的所需空间很大

具有良好表面性能的钢板是汽车、建筑和家电行业的关键材料。

现有的带钢镀膜技术主要包括热镀锌、电镀锌、电镀锡、彩涂等镀膜工艺。通常还包括化学前处理和磷化、钝化、耐指纹镀膜等前后处理工序。化学前处理工序的主要目的是去除前道工序所带来的油脂、杂质和表面氧化皮等，给镀膜工序提供新鲜、清洁的镀膜表面，通常使用酸碱进行处理，根据带钢速度的不同，通常需要30-40米左右的长度，所需空间较大；镀膜单元通常也需要几十米的距离；一般情况下，现有镀膜工艺整条机组的长度都在200米左右，所需的空间较大。从环保的角度来讲，现有的化学前处理、镀膜工艺、后处理工艺都涉及到酸碱、废水的处理，虽然通过酸碱的循环利用、减少废水的排放减少对环境的影响，但是不能从根本上解决环保的问题。

近些年来，市场对具有较好表面性能钢板的需求不断增长，同时，用户对涂镀层产品的性能要求也越高越高。用户希望涂镀层产品不仅能满足耐腐蚀、环保相容性、优良的可加工性和表面光学性能，还能具有装饰性、抗涂写性、易清洁、耐磨损、耐指纹、隔音、抗划痕等性能；用户要求涂镀层越来越薄，综合性能越来越好。传统的磷化、铬化、电镀和热镀技术经过多年发展，已经进入成熟期，同时由于其固有的局限性，未来发展的空间有限。比如在可镀物质上，热镀技术仅限定在低熔点金属，电镀仅限于水溶体系，难以制备多功能的钢板涂镀层产品，且对环境都有一定的影响。与此同时，各行业对环保要求日益增加，比如家电和汽车行业要求去除Cr、Pb、Cd、Hg等对人体有害的元素，以满足行业标准。激烈的市场竞争要求钢板涂镀层用户减少工业生产线的能耗、提高材料的利用率，大幅度减少实现单项功能所需的成本，上述要求难以通过传统生产线的优化改造实现。

因此，空间大、不环保、功能单一是目前带钢镀膜工艺所面临的主要问题。

等离子处理工艺被认为是最环保的一种处理工艺，比如辉光放电。为了发生和保持辉光，需要一定的电极电压，并保持一定的真空度。真空获得需要一定的等待时间，真空稳定保持需要手动或自动的复杂的控制系统，其设备和运行维护费用昂贵。尤其是对于辉光放电必须保持恒定的真空度，因为清洗效果很大程度上取决于压力。如果常压下等离子能完成带钢清洁表面和活化的工作，将会大幅度降低成本。工业上，常压等离子工艺通常用于表面活化、产生臭氧和颗粒的电荷加载，但是也可以作为表面清洁、功能化表面工具。常压介质放电可以对钢板表面进行精细的清洁，比如去除表面有机污染物，同时也可以作为下部工序的活化步骤。

真空镀膜作为表面改性和镀膜工艺，已经在电子、玻璃、塑料等行业得到了广泛的应用。真空镀膜技术主要优点在于其环保、良好的薄膜性能和可镀物质的多样性。可以作为带钢镀膜的环保、多功能工艺，已经进行了很多研发，但是大多采用传统的化学前处理[1，2]，前处理段很长，虽然真空镀膜段很环保，但是前处理没有实现环保理念。

以下是相关现有技术的参考文献，合并于此作为参考。

1.Kagechika，H.and H.Kibe，NIPPON KOKAN KK <NKK>，CORROSION-RESISTING PLATED STEEL SHEET，JP：62109966，1987

2.Isaki，T.and M.Yoshida，NIPPON STEEL CORP，ZINC ALLOYPLATED STEEL SHEET EXCELLENT IN PLATING ADHESION ANDCORROSION RESISTANCE，JP：7003436，1995

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保、紧凑、多功能的带钢镀膜方法。该方法将常压等离子前处理和真空镀膜相结合，可以大大减少工艺段的长度，提高环保和灵活性。可以不光实现环保的化学前处理，环保及多功能的镀膜工艺，同时整条线的长度控制在100米以内。

本发明提出采用常压真空等离子处理作为带钢镀膜前处理工艺，采用PVD技术作为带钢镀膜工艺，实现环保、紧凑和多功能型镀膜工艺。该工艺步骤如下：

第一步：带钢开卷后，进入常压等离子环境中进行表面清洗和表面活化。产生等离子的气体可以是氧气、氮气、氢气、氩气或者是这几种气体的组合。