CN101568663A - 利用大气压等离子体生产热浸镀铝不锈钢板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生产热浸镀铝不锈钢板的方法，该方法通过对不锈钢板执行大气压等离子体处理并对不锈钢板进行热浸镀铝，来提高不锈钢板和铝之间的润湿性和粘合性。根据本发明的一方面，一种利用大气压等离子体生产热浸镀铝不锈钢板的方法包括以下步骤：在预定温度下加热不锈钢板；对加热后的不锈钢板的表面执行大气压等离子体处理；使经受大气压等离子体处理的不锈钢板经过热浸镀铝镀锅，以对不锈钢板热浸镀铝。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产热浸镀铝不锈钢板的方法，更具体地说，涉及这样一种生产热浸镀铝不锈钢板的方法，即，通过在对不锈钢板执行大气压等离子体处理之后对不锈钢板进行热浸镀铝，来提高不锈钢板和铝之间的润湿性和粘合性。
背景技术
等离子体是电离气体。与只包含电中性原子的高温气体不同，在等离子体中，具有彼此相反的电荷的粒子(即，电子和原子核)彼此混合。等离子体在整体上呈中性。然而，局部地，由于阳离子和电子之间的电荷分离而产生电场，并且由于电荷的流动而产生电流的磁场。
根据产生等离子体时的温度，等离子体可被分为低温等离子体和高温等离子体。另外，根据产生等离子体时施加的压力，等离子体可被分为低压等离子体(几毫托(mTorr)至几托(Torr))和大气压(达到760Torr)等离子体。在这些等离子体中，由于大气压等离子体在大气压下产生，所以不需要产生低压等离子体时所需的昂贵的真空系统。因此，大气压等离子体被广泛地用于工业应用。
不锈钢本身具有良好的耐腐蚀性。然而，镀铝不锈钢具有显著提高的耐腐蚀性。镀铝不锈钢已经被认为是用于车辆排气系统的良好材料或良好的建筑材料。近来，镀铝不锈钢的应用已经扩展到燃料电池的电极或分隔件。另外，当不锈钢被镀有铝或铝合金时，其具有优良的耐热性或耐腐蚀性。因此，镀覆的不锈钢被广泛地用于耐热或耐腐蚀。在耐热的情况下，镀有铝或铝合金的不锈钢通常已经被用作构成燃烧装置、加热装置或车辆排气管的部件。
作为对不锈钢镀铝的方法，热浸镀是最经济的方法之一。然而，由于不锈钢表面和熔融铝之间的润湿性差，所以通常难以通过热浸镀对不锈钢镀铝。公知的是，形成在不锈钢表面的致密氧化铬层降低不锈钢和熔融铝之间的润湿性。
为了解决该问题，在相关领域中应用了各种方法和工艺。例如，与Kilbane工艺、Boston工艺或Jasper工艺等公知的工艺相似，第1995-337022号日本特许公开(于1995年9月5日公开)提供了一种对不锈钢热浸镀铝的方法，该方法利用这样的工艺，即，在对不锈钢热浸镀铝之前控制不锈钢的温度，从而在热浸镀铝之前精确地控制气氛气体的组分和露点。然而，在上述工艺中，由于需要非常精确地控制气氛气体的露点，所以非常难以满足工艺条件。即，为了使引入气氛气体的氧气的量降低到最小值，需要使用先进的氧气清除技术，并且需要使用防止氧气从外部渗透到气氛气体中的技术和设备。由于难以通过通常的方法来实现该方法和设备，所以难以将该方法和设备应用到通常的热浸镀铝生产线中。
此外，第2005-0104667号韩国专利公开(于2005年11月3日公开)披露了一种在镀铝镀锅中对不锈钢热浸镀铝的方法。根据该方法，通过控制氮气和氢气的分压来对不锈钢镀铝。由于需要精确地控制氮气和氢气的分压，所以难以满足工艺条件。
另外，可使用在对不锈钢镀铝之前用具有良好润湿性的铁或镍来对不锈钢进行镀覆的方法。然而，该方法需要额外的设备来首先对不锈钢镀中间镀层。额外设备的使用使该方法很难应用到通常的热浸镀生产线，还导致制造成本增加。
发明内容
技术问题
本发明的一方面提供一种利用大气压等离子体生产热浸镀铝不锈钢的方法，该方法通过利用大气压等离子体对不锈钢的表面预处理，然后对不锈钢热浸镀铝来提高不锈钢和铝之间的润湿性和粘合性。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种利用大气压等离子体生产热浸镀铝不锈钢板的方法，该方法包括以下步骤：在预定温度下加热不锈钢板；对加热后的不锈钢板的表面执行大气压等离子体处理；使经受大气压等离子体处理的不锈钢板经过热浸镀铝镀锅，以对不锈钢板热浸镀铝。
该方法还可包括在加热不锈钢之前，对不锈钢板的表面执行大气压等离子体处理。
执行大气压等离子体处理的步骤可包括：通过将直流或交流电源施加到彼此面对且其间具有预定间隔的一对电极来产生大气压等离子体；使不锈钢板经过在所述一对电极之间的产生大气压等离子体的位置。
有利效果
如上所述，根据本发明，可通过简单地将大气压等离子体处理单元添加到已有的镀生产线来对不锈钢镀铝，并且可通过简单的方法来生产具有优良的润湿性和粘合性的镀铝不锈钢。
附图说明
图1是示出可实施本发明的连续热浸镀铝工艺的示图；
图2是示出根据本发明的用于生产热浸镀铝不锈钢的方法的流程图；
图3是示出根据本发明的在执行大气压等离子体处理之前和之后铝在不锈钢上的形状的示例图；
图4是示出根据本发明实施例的执行实际大气压等离子体处理之前和之后的不锈钢以及对熔融铝的润湿性进行试验的结果的照片的示图。
具体实施方式
在下文中，现在将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。然而，在详细描述示例性实施例的操作时，当认为对相关公知功能或构造的详细描述会不必要地使本发明的关键点变得不清楚时，将省略这样的详细描述。
图1是示出可实施本发明的连续热浸镀铝工艺的视图。
如图1所示，不锈钢10在电解清洗单元20中经受电解清洗工艺，使得不锈钢10表面上的外来物被去除。这样，不锈钢10表面上的外来物被电解清洗工艺去除，使得在后续工艺中的镀特性能够被提高。经过电解清洗单元20的不锈钢10被放入到预热和还原单元30。
在对不锈钢10热浸镀铝之前，预热和还原单元30在适当的温度下加热不锈钢10。这时，优选地，将还原性气体用作气氛气体。另外，露点被控制得尽可能地低。然而，根据不锈钢10的种类、厚度、宽度和传输速度，可不同地执行预热和还原工艺。因此，优选地，考虑到这些变量来确保最适宜条件。被预热和还原单元30在适当的温度下加热后的不锈钢10被放入镀铝镀锅50中。
这里，根据本发明的实施例，在预热和还原单元30的入口和出口分别设置等离子体处理单元40和41。入口等离子体处理单元40对经过电解清洗工艺的不锈钢10的表面执行初次等离子体处理。出口等离子体处理单元41在不锈钢10进入镀铝镀锅50之前对不锈钢10执行二次等离子体处理。这时，优选地，初次等离子体70和二次等离子体70是在工艺方面有利的大气压等离子体。由于等离子体在大气压下处理，所以可容易地处理大气压等离子体。另外，大气压等离子体在要求的设备和装置方面比高压等离子体有利。大气压等离子体处理执行如下。形成彼此面对且其间具有预定间隔的一对电极。将电流施加到电极，以在电极之间产生直流或交流大气压等离子体70。不锈钢10经过两个电极之间的产生大气压等离子体70的位置。这样，大气压等离子体的离子与不锈钢10的表面碰撞，使得不锈钢10的表面能够被改良。
这里，根据本发明的另一实施例，入口等离子体处理单元40可被选择性地去除。在这种情况下，可在不锈钢10进入镀铝镀锅50之前仅执行一次大气压等离子体处理。根据执行大气压等离子体处理的结果，可执行一次或两次大气压等离子体处理。
根据本发明的实施例，可使用AC或DC电源来产生大气压等离子体70。通常，使用2kV至20kV范围内的电压。脉冲电源可被用作DC电源。在这种情况下，通常，使用1kHz至10kHz范围内的频率。不锈钢10经过在两个电极之间产生的大气压等离子体70，从而执行大气压等离子体处理。当产生大气压等离子体70时，X射线与大气压等离子体70一起产生。因此，优选地，为了安全起见，可围绕产生等离子体的部分安装屏蔽装置。屏蔽装置防止人体直接接触X射线。
在不锈钢10进入热浸镀铝镀锅50之前执行大气压等离子体处理。然后，不锈钢10被放入热浸镀铝镀锅50。这样，在经受大气压等离子体处理之后，不锈钢10经过镀锅50以对不锈钢10镀铝。在对不锈钢10镀铝之后，不锈钢10沿竖直方向离开镀锅50。这时，用气刀60适当地喷射空气以控制镀量。
图2是示出根据本发明实施例的生产热浸镀铝不锈钢的方法的流程图。
参照图2，通过电解清洗工艺将外来物从不锈钢10的表面去除(S200)。对去除了外来物的不锈钢10的表面执行初次等离子体处理(S202)。然后，为了对不锈钢10镀铝，在对不锈钢10的初次等离子体处理完成之后，预热和还原单元30在适当的温度下加热不锈钢10(S204)。
在将不锈钢10浸入热浸镀铝镀锅50中之前，对加热后的不锈钢10的表面执行二次等离子体处理(S206)。当二次等离子体处理完成时，不锈钢10经过热浸镀铝镀锅50，从而对不锈钢10镀铝(S208)。
根据本发明的实施例，优选地，利用大气压等离子体70来执行初次和二次等离子体处理。为此，通过向彼此面对且其间具有预定间隔的一对电极施加DC或AC电源来产生大气压等离子体70。不锈钢20经过两个电极之间的产生大气压等离子体的位置。这样，对不锈钢10表面执行大气压等离子体处理。在这种情况下，大气压等离子体的离子撞击不锈钢10的表面，使得不锈钢10的表面能够被改良。
另外，根据本发明的实施例，可选择性地省略初次等离子体处理。即，在热浸镀铝镀锅50中对不锈钢10镀铝之前，可使不锈钢10经受一次大气压等离子体处理。
另外，气刀60将空气喷射到被完全镀铝并离开镀铝镀锅50的不锈钢10的表面上，从而控制镀量(S210)。
图3是示出根据本发明实施例在大气压等离子体处理之前和之后铝在不锈钢上的形状的示例图。图4是示出根据本发明实施例的执行实际大气压等离子体处理之前和之后的不锈钢以及对熔融铝的润湿性进行试验的结果的照片的示图。
首先，参照图3，将描述根据本发明实施例的执行大气压等离子体处理之前和之后，熔融铝80在不锈钢10上的形状。在执行大气压等离子体处理之前，由于熔融铝80和不锈钢10之间的粘合性差，所以熔融铝80具有球形形状。然而，在根据本发明的实施例执行大气压等离子体处理之后，由于熔融铝80和不锈钢10之间良好的粘合性，所以熔融铝80分布在宽的区域。在根据本发明实施例的实际试验的结果中也可表明这一点。
在图4中，根据本发明的实施例，电极设置在不锈钢10的前表面和后表面，同时每个电极以4mm的间隔与不锈钢10分开。频率为300Hz的1kV脉冲电源被施加到电极，以产生大气压等离子体。在图4中的(a)中示出了执行该试验之前和之后的不锈钢10的表面的照片。如图4中的(a)所示，由于经受大气压等离子体处理的部分具有粗糙度，所以出现表面改良。另外，出现表面的氧化。
另外，图4中的(b)和图4中的(c)是示出在上述试验条件下执行大气等离子体处理之前和之后，通过滴落熔融铝来执行粘合性和润湿性试验的结果的照片。在图4中的(b)中，在执行大气压等离子体处理之前，不锈钢与熔融铝之间的粘合性和润湿性差。在图4中的(c)中，在执行大气压等离子体处理之后，不锈钢与熔融铝之间的粘合性和润湿性优异。
虽然已经结合示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行各种修改和改变。
Claims (3)
1、一种利用大气压等离子体生产热浸镀铝不锈钢板的方法，该方法包括以下步骤：
在预定温度下加热不锈钢板；
对加热后的不锈钢板的表面执行大气压等离子体处理；
使经受大气压等离子体处理的不锈钢板经过热浸镀铝镀锅，以对不锈钢板热浸镀铝。
2、如权利要求1所述的方法，还包括在加热不锈钢板之前，对不锈钢板的表面执行大气压等离子体处理。
3、如权利要求1或2所述的方法，其中，执行大气压等离子体处理的步骤包括：通过将直流或交流电源施加到彼此面对且其间具有预定间隔的一对电极来产生大气压等离子体；使不锈钢板经过在所述一对电极之间的产生大气压等离子体的位置。
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