[发明专利]含铬钢合金带的连续热浸镀铝的方法无效

专利信息
申请号: 95105015.X 申请日: 1995-04-19
公开(公告)号: CN1055511C 公开(公告)日: 2000-08-16
发明(设计)人: J·C·贾斯帕 申请(专利权)人: 阿姆科公司
主分类号: C23C2/12 分类号: C23C2/12
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 刘元金,罗才希
地址: 美国俄*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 铬钢 合金 连续 镀铝 方法
【说明书】:

本发明总的来说涉及含铬的、镀以可能最多含15%硅的铝的钢合金。更具体的是,本发明涉及一种镀铝的铁素体不锈钢,如AISI Type409钢。热浸镀铝带钢的连续镀覆线包括表面氧化物的在线清除及退火处理。很多这种镀覆线采用具有燃料和空气的气态燃烧产物气围而不含游离氧的高温直接火焰炉。然后,带材通常在幅射管加热炉中加热,再冷却至镀池温度。该带材进入镀覆池而镀覆金属的量在最终工序中调整。

已知含铬的钢合金是难以镀铝的。这一般归因于该表面上的铬的氧化物非常难以湿润。根据基体金属组分,在加热过程中形成铬、铝、钛和硅的氧化物,而且它们不易被还原。它们滞留在该钢合金的表面上,并且抑制在该带材浸于该池中时基体和铝镀覆金属间的反应。结果形成未镀部分和针孔。

制备用于热浸镀铝的铬合金钢带材包括在镀覆之前清洗此带材并保持保护性的氢气氛。通常,用镀覆炉对该带材进行退火以获得所需的机械性能,然后在镀覆之前将此带材温度提高到镀池温度以上。已开发了种种镀覆方法来改善该含铬合金的可润湿性。

美国专利4,891,274指出,大于0.1%的硅会引起可润湿性的问题,而大于0.16%的钛在钢的熔炼过程中起着还原剂的作用并促使硅从渣和耐火材料中进入该熔体中,含量低于0.1%的硅对于避免在该镀覆过程中在该带材上形成硅的氧化物的可润湿性是重要的。

美国专利4,675,214指出,一旦该带材从直接火焰炉退出来时,为使铬的氧化减至最小,必须提供还原气氛。通常,该带材在气氛为,比如是20%(体积)的氢和80%(体积)的氮的幅射管加热炉中从677℃加热到954℃,然后在进入镀池之前在几乎纯的氢,而露点最好低于-12℃,氧含量小于40PPM的气氛中冷却到660-732℃。

美国专利5,023,113确信,由于在表面上有水和铬,即使直接火焰炉中没有游离氧,也仍有明显的氧化倾向。在进入该镀池之前,保护性的氢气氛并不能去除形成于带材表面上的铬的氧化物。在降低该直接火焰炉的温度的同时要继续去除该表面上的油、污物及氧化铁,并力求避免铬的氧化。然后将此带材在有至少95%的氢,小于200PPM的氧而露点小于0°F(-18℃)的另一炉段中进一步加热至完全退火的状况。然后,该带材在通入镀池之前通过有至少97%的氢和露点不大于-20°F(-29℃)的保护气氛的炉咀。

美国专利4,883,723指出将一种铁素体合金加热至至少1232°F(666℃)的温度或熔铝镀池的温度。其气氛为至少95%的氢,而露点不超过40°F(5.5℃)。这种加热一般在与镀池相连的直接火焰炉和幅射管加热炉中进行。

改善含铬铁类合金的可润湿性的其它方法是在镀铝之前有一中间镀覆。这些镀层是镍或铜基的,或在镀铝前先形成一铁—硼或铁——磷层。美国专利提供一种镍镀层来改善铬合金钢的可润湿性。该专利指出,用常规的镀覆方法,如果气氛中的氧大于1PPM而露点高于-40℃则不能得到令人满意的铝镀层。还指出在炉中控制上述水平是困难的,而且表面会遭受氧化从而导致不良的可润湿性及镀层缺陷。

近来,已有两种改善铬合金对铝的可润湿性的途径。第一种是EP467,749,它公开一种在镀铝炉中无需高纯氢的方法。通过将带材在含氧量小于3%的非氧化气氛中于500℃(932°F)温度下预热,然后在第二非氧化气氛中将此带材加热至低于950℃(1740°F)的温度,所述气氛的露点低于-40℃(-40°F),而更好是低于50℃(-58°F),使冷却炉和炉咀中的气氛不必是纯氢。可将此带材表面通过非反应性气氛,如氮或氮/氢气氛。这种氮气氛含有小于20PPM的氧,其露点小于-60℃(-76°F),而氢气氛含有小于10PPM的氧,其露点小于-60℃(-76°F),该带材温度被降到约为镀池温度,然后进入镀池。宣称含硅的铝镀池使合金层减至最小并能降低脆性。准备在连续镀炉中镀铝的带材的制备的方法的总的处理时间约小于7分钟。

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