[发明专利]用于涂覆金属带材的方法和用于实施所述方法的设备

说明书

本发明涉及用于涂覆金属带材的方法，其更特别旨在使用基于锌和可氧化的金属元素的层来涂覆钢带材，但绝不仅限于此。

用于在金属表面例如钢带材上沉积由金属层、不同金属或金属合金的若干连续层构成的金属涂层的方法是已知的。其中，可特别提及热浸镀锌，电镀和各种真空沉积方法(蒸发、磁控溅射等)。

例如出于技术或甚至经济原因，某些产品必须以若干层的形式沉积，且必须经历扩散热处理以获得具有所需性能的合金。例如，这可以是用于锌-镁涂层的情形，该涂层可有利地取代纯锌涂层或其它锌合金的涂层。

扩散热处理可证明是复杂且昂贵的。其可包括使用大量的惰性化气体以便抑制在热处理期间因高温所促进的氧化反应。此外，为了避免在沉积可氧化元素和其扩散处理之间的任何氧化风险，必须进行两种操作，在进行一种操作之后立即进行另一种，而不能将带材暴露于露天。

此外，连续的热处理生产线以与扩散所需时间不相容的速度运行。

第一解决方案在于，生产在适中温度下操作的连续处理设备，该设备的长度允许对于发生扩散所需的时间，但该设备因而是庞大且昂贵的，且常常可能没有足够的空间将其安装在已有的生产线上。因此，有试验显示，对于覆盖有1.5μm厚的镁层的锌涂层，在300℃下为完成扩散需要50秒，这表示在此温度下要对以180m/分钟运行的带材保持150m的长度。

这样尺寸的设备并非可容易接受的，而且在工业操作中，因此需要设想较高温度，使用较短的连续处理设备。因此，对于覆盖有1.5μm厚的镁层的锌涂层，将扩散时间限于约10秒是可能的，这表示在此温度下要对以180m/分钟运行的带材保持30m的长度。然而，用于这种动态扩散处理的工作窗口是很窄的，因为一旦达到350-360℃，涂层熔化，穿过共晶相，导致涂层的性能受损。因此，在高容量的生产线上操作该过程是很复杂的，在所述生产线上带材以160-180m/分钟运行。此外，涉及的能量较高，且排除了特定等级钢例如广泛用于汽车工业中的烘烤硬化等级的处理，因为它们的性能将因这样的热处理而受损。

此外，即使通过降低设备的尺寸，仍保持要进行的处理的长度使得连续处理设备必须提供带材支撑辊子或带材导向挡板，这是复杂且昂贵的，因为必须对其进行冷却和设计以便不使形成的层劣化，当带材粘附于辊子上时特别可发生该劣化。

因此，本发明的目的是通过提供一种用于制造金属带材的方法来改正现有技术的缺点，该带材覆盖有基于锌或锌合金和可氧化金属或可氧化金属合金的涂层，该方法消耗极少能量或不消耗惰性化气体，该方法易于实施，其是紧凑的且允许处理各种金属基材。

为此目的，本发明的第一目的由涂覆金属带材的方法构成，其中将可氧化金属或可氧化金属合金的层真空沉积在预涂覆有锌或锌合金的金属带材上，然后将涂覆的金属带材盘绕，且使卷绕的卷材经受静态扩散处理以便获得具有涂层的带材，该涂层在上方部分包含由可氧化金属或可氧化金属合金在锌或锌合金层的全部或部分中扩散所形成的合金层。

根据本发明的方法还可以单独或组合地包含各种任选特征：

-涂层仅包含由可氧化金属或可氧化金属合金在锌或锌合金的层中扩散所形成的合金层；

-涂层包含由锌或锌合金构成的下方层，以及由可氧化金属或可氧化金属合金扩散到锌或锌合金层的一部分所形成的合金层构成的上方层；

-通过热浸镀锌法使金属带材预涂覆有锌或锌合金；

-通过电镀法使金属带材预涂覆有锌或锌合金；

-通过真空沉积法使金属带材预涂覆有锌或锌合金；

-使金属带材预涂覆有具有0.5-15μm，优选0.5-7.5μm且更特别优选0.5-5μm厚度的锌或锌合金层；

-通过真空沉积使锌或锌合金涂覆的金属带材涂覆有镁或镁合金；

-通过真空蒸发来沉积具有0.2-5μm，优选0.2-2μm厚度的镁层；

-在静态扩散退火期间形成合金层，该合金具有任选地含有Zn₁₁Mg₂化合物的组合物Zn₂Mg；

-在进行所述静态扩散处理之前使涂覆有可氧化金属或金属合金的金属带材上的涂层得到氧化；

-在低于200℃的温度下将金属带材的卷材加热4-40小时的时间；

-金属带材是钢带材且可以由烘烤硬化的钢制成。

本发明的第二目的由用于实施本发明的方法的设备构成，该设备包含：

-用于使所述金属带材镀锌的装置；其后为：

-真空沉积涂覆装置；及

-在受控气氛下工作的静态热处理装置。

根据本发明的设备还可单独或组合地包含以下变体：