CN101285166A - 一种金属带材镀膜中提高结合力降低工艺温度的方法 - Google Patents
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Abstract
一种金属带材镀膜过程中，提高膜层与金属带材间结合力、降低金属带材表面工艺温度的方法，主要采用离子束清洗和采用溅射或多弧沉积获得中间过渡层相结合的方法。
Description
技术领域
本发明是一种移动着的金属带材——如钢带，在线镀膜时提高膜层和金属带材间结合力、降低金属带材工艺温度的方法，属于物理气相沉积法——PVD法镀膜前的一种新颖特殊预处理工艺方法。由于工业规格金属带材卷在线镀覆采用大功率电子束，本发明应属于应用PVD法镀膜时的新颖特殊预处理工艺方法。
背景技术
由于本发明涉及采用离子束扫描和溅射或多弧沉积相结合的方法，与单纯的离子源预处理不同，经过有关这类技术及相邻技术的国内、外专利检索及论文文献的网上调研。
例如：美国专利US 5273634，US 5459326。
中国专利200610042880，200510047071，
现对这些背景技术逐一分析如下：
专利持有人：日本Nisshin钢铁公司
发明人：FuKui Yasushi，Miono，Tadaaki，等。
名称：热浸钢带的方法和装置
钢带进入真空室后，由离子束溅射刻蚀和热浸，为了去除钢带表面氧化膜，改善钢的润湿性，以及防止形成裸斑，此专利与本发明不同，它只是用离子束进行溅射刻蚀。
专利持有人：日本研发公司
发明人：Yamada，Isao
名称：具有极低速离子束的表面处理方法
通过锥形喷管将气体绝热膨胀形成高压气注入到高真空区，使产生离子，依据高电压加速轰击基体表面，以清洗表面，可清洁非常背阴的区域。
申请人：西北工业大学
发明人：乔生儒
名称：一种电火花结合离子束增强沉积复合改性钛合金表面方法
采用离子束增强沉积，经过电火花强化处理过的钛合金表面，用氩离子轰击清洗，与本发明明显不同，它属于离子束增强沉积。
申请人：大连理工大学
发明人：雷明凯、苗牧谋等
名称：用强流脉冲离子束对涡轮叶片基体表面的清洗维修技术采用强脉冲离子束于室温直接辐照叶片，且不在真空中进行，与本发明明显不同。
论文文献：
美国AE公司，即“Advanced Energy”Co.文献。
作者：LiLian Lou，Nathan Capps，Boris Pinkhasor，FrdeKrannig，John Kester.
网址：WWW.google.com
搜索：lon source precleaning
将该公司的线性离子源产品应用于大面积沉积中的表面清洗和预处理。其结果确可改进膜层与基体间的结合力，但这种单一采用离子源来预处理镀覆表面，与本发明差异很大，本发明不光是一种预处理，还包括建立“中间过渡层”，是一种新颖特殊工艺方法的一部分。
发明内容
本发明涉及一种金属带材镀膜过程中，提高膜层与金属带材间结合力的方法，通常的镀覆方法，为了使膜层牢固，需要采用外加加热源，对金属带材加热，以使其表面温度在移动到镀膜前达到300℃为了保证产量，在工业规模的情况下，一般金属带材走速达30m/min-60m/min，对于这种快速移动的带材，迅速加热，需要采取先进的加热手段和耗费较大加热功率。
而采用本发明提供的方法，可使镀膜前表面温度降低200℃，只需原工艺温度的1/3左右，接近100℃时，即可牢固镀膜。
本发明提供的方法，关键亮点在于采用离子束扫描预处理待镀金属带材表面，然后采用溅射或多弧沉积法在金属带材表面建立中间过渡层——即“打底”，这种应用预处理和“打底”相结合的方法，使工艺温度明显降低，且达到了比单纯预处理后的金属带材镀膜的表面工艺温度降低30％。
本发明提供的方法，包括以下两方面内容，并分别对待镀表面起显著的效应，现叙述如下：
(1)所谓离子束扫描预处理，通常指的是采用离子束对移动着的金属带材，如钢带，待镀表面进行扫描，首先，以清除污染物，如吸附气体及微小杂质和“毛刺”，其次，对待镀表面活化，再次，对待镀表面化学改性，基于这三种效应大为改善膜层和表面之间的结合力，不单纯依赖常用的提高表面温度来获得表面活性。
(2)所谓建立中间过渡层——打底，指的是采用磁控溅射或多弧沉积法，将溅射或多弧蒸发的高密度无液滴金属等离子体，见本公司——北京长城钛金公司专利，申请号：2006100658952，在金属带材待镀表面首先镀覆，即所谓“打底”，以获得膜层与带材表面之间的中间过镀层，从而使后续镀覆的膜层质量优化。建立了中间过渡层，就象使膜层材料掺入预处理后变粗糙的表面，从而使膜层依附于这个牢固的基底上，显著提高了结合力。
具体实施方式
本发明是一项重要工业项目中实施的镀膜前的一种技术方法，该工业项目是“TGN-800G”大功率电子束镀膜连续生产线，涉及将工业规格宽800mm的成卷钢带，放卷后进入真空室，用大功率电子束镀膜，在线生产出工业规格成卷镀膜钢带，获得生产量极大的防锈耐蚀的钢带，而且生产线对环境无污染，用此生产线代替电镀生产线，是减少对环境污染的优先项目。
本发明已在该工业项目中实施。
Claims (4)
1. 一种金属带材镀膜中提高结合力降低工艺温度的方法，其特征是，金属带材在完成化学清洗后，进入真空室，采用物理气相沉积法-PVD法镀膜前，采用离子束清洗和采用溅射或多弧沉积中间过渡层相结合的方法，本发明采用的方法必须由以下两个步骤结合起来完成：
(1)先采用离子束对金属带材待镀表面进行扫描，以清除吸附气体及微小杂质和‘毛刺’，并对待镀表面进行活化、净化，从而降低了镀膜所需的金属带材表面工艺温度，易于提高膜层结合力；
(2)再采用磁控溅射或多弧沉积法，将溅射或多弧蒸发的高密度无液滴金属等离子体在金属带材待镀表面，首先镀覆，即所谓‘打底’，以获得中间过渡层，从而使后续镀覆的膜层质量优化。
2. 根据权利要求1所述的一种金属带材镀膜中提高结合力降低工艺温度的方法，其特征是，金属带材是移动的或不移动的两种状态均可，所谓离子束在移动金属带材表面扫描，实际是将工业规格卷绕的金属带材卷使其放卷后，离子束相对于移动着的金属带材形成扫描式离子束清洗，金属带材移动速度达10-60m/min，为‘打底’，以获得膜层和金属带材之间的中间过渡层作准备。
3. 根据权利要求1所述的一种金属带材镀膜中提高结合力降低工艺温度的方法，其特征是，所谓的溅射处理是采用磁控溅射法微刻蚀待镀金属带材表面，然后沉积中间过渡层，再在中间过渡层上镀覆膜层，从而提高膜层与金属带材的结合力。
4. 根据权利要求1所述的一种金属带材镀膜中提高结合力降低工艺温度的方法，其特征是，所谓的多弧沉积法是一种高密度无液滴金属等离子体的产生方法，将高密度无液滴金属等离子体沉积于金属带材表面，以获得中间过渡层，这里所谓金属等离子体指的金属是与最终膜层金属相同的金属，如膜层是铬，中间过渡层也是铬，或者与最终膜层金属不相同的金属，如膜层是铬，中间过渡层是钛或镍。
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2007
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