CN104011253A - 用于控制镀膜厚度的气体喷嘴及使用其的热浸镀装置 - Google Patents

Abstract

本发明的气体喷嘴的特征在于，具备外筒部、内筒部、间隙部、气体导入部及喷出孔，所述外筒部相对于熔融金属的液面竖立设置；所述内筒部设置在所述外筒部的内侧，并在内侧具有使从熔融金属提拉的线材通过的空腔；所述间隙部形成在所述外筒部与所述内筒部之间；所述气体导入部将气体导入所述间隙部；所述喷出孔将从所述气体导入部导入的气体的至少一部分通过所述间隙部从所述外筒部的一侧端部向熔融金属液面喷出。

Description

用于控制镀膜厚度的气体喷嘴及使用其的热浸镀装置

技术领域

本发明涉及一种在线材的热浸镀中使用的用于控制镀膜厚度的气体喷嘴及使用其的热浸镀装置。

背景技术

作为在金属线材表面形成热浸镀层(以下称为镀层)的装置，例如，已知如图11所示的热浸镀装置。

图11的热浸镀装置80是如下所述的装置：将沿箭头A的方向行进的金属线材W(以下称为线材W)连续地拉入存积了熔融金属L的镀槽81中，由沉没辊82转换方向后，从熔融金属L的液面S沿箭头B的方向连续提拉，在线材W表面上形成镀层。

此外，图11的热浸镀装置80具备覆盖线材W周围的熔融金属L的液面S的盖罩83，防止液面S氧化的惰性气体从气体供给源84通过配管85导入盖罩83内部。此外，在盖罩83的内部配置防止液面S的温度下降的加热器86，对盖罩83内部的惰性气体环境加热。从熔融金属L的液面S提拉的线材W在表面上形成镀层，卷取在没有图示的卷线筒上而回收。

另一方面，已知如果图11的热浸镀装置以高速提拉线材W而要提高生产效率，则附着在线材W表面上的熔融金属的量增加，镀层会成为厚膜。该现象起因于形成在线材W周围的熔融金属L的弯液面M的形状。即，如图12所示，与以低速提拉线材W时(图12(a))相比，以高速提拉线材W时(图12(b))，熔融金属L的弯液面M变高，附着在线材W表面上的熔融金属L变多，镀层会成为厚膜。

因此，在如图11所示的热浸镀装置中，一般通过对线材W表面喷气体或者使电磁力作用，来去除过量附着的熔融金属，从而限制镀层成为厚膜。另一方面，在以下的专利文献中，公开有根据熔融金属L的弯液面M形状，来控制镀层膜厚的方法。

专利文献1公开有一种热浸镀方法，其是将被镀线导入热浸镀液中，并从该热浸镀液导入非氧化性气体环境中，从而在被镀线外周连续形成镀层的热浸镀方法，在该方法中，一边将进行被镀线导出的热浸镀液搅拌成漩涡状，一边从热浸镀液的漩涡中心向与重力方向相反的方向导出被镀线。该热浸镀方法通过将热浸镀液搅拌成漩涡状，来控制弯液面M的形状，使热浸镀液的漩涡中心凹陷，将镀液液面作为流体限流器具。通过改变镀液的搅拌转速，能够改变漩涡中心的凹陷高度，因此能够通过简单的操作来控制形成薄镀层。

此外，专利文献2公开有一种热浸镀方法，其是将金属制线材连续浸入保持有热浸镀液的镀液槽而形成镀层的热浸镀方法，由液体表面张力形成筒包围从镀液槽的液面向上方拉出线材的部分，同时，形成该液体表面张力形成筒的内径为使该液体表面张力形成筒所包围的镀液面不具有水平面，而对线材实施热浸镀。根据专利文献2的表1的结果可知，即使提高线速(提拉线材的速度)，只要使液体表面张力形成筒为适当的材料及内径，也能够控制形成薄镀层。

此外，专利文献3公开有一种热浸镀铝钢线的制造方法，作为控制形成厚镀层的技术，在使用将浸渍在热浸镀铝液中的钢线向气相空间连续提拉的方法来对钢线表面实施热浸镀铝时，在包含从液面提拉的钢线的中心线的某平面内，作出在钢线的水平方向两侧产生液面高度差的状态，在维持该状态的同时提拉钢线。根据专利文献3的制造方法，能够高效地生产镀层附着量多的细径的热浸镀铝钢线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开平成6-081106号公报

专利文献2：日本专利公开2010-248589号公报

专利文献3：日本专利公开2011-084792号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

专利文献1、2的方法是形成薄镀层的方法，认为如果使用该方法，在以高速提拉线材时，能够限制使镀层不成为厚膜。但是，在工业上利用该方法的情况下，有下述问题。

由于专利文献1的方法是在熔融金属的漩涡中心配置线材，因此如果线材为箔条，则漩涡不会各向同性地作用于线材，可能会使镀层的膜厚产生不均。并且，使用该方法也可能由于漩涡使线材扭捻，为了不使线材扭捻，必须一边对线材施加张力一边提拉。如果对线材施加张力，有时线材会断裂，或者线材加工硬化而失去柔软性，从而成为问题。

此外，专利文献2的方法必须按照每个浸镀条件准备最佳的液体表面张力形成筒。而且，不能避免熔融金属的组成或液体表面张力形成筒内面的状态随时间变化，膜厚的控制有可能不稳定。

本发明提供一种在线材的热浸镀中使用的用于控制镀膜厚度的气体喷嘴及使用其的热浸镀装置，其解决上述现有技术的问题，即使以高速提拉线材，也能够控制膜厚，使其成为薄镀层。

(二)技术方案

第一技术方案的气体喷嘴的特征在于，其是在线材的热浸镀中使用的用于控制镀膜厚度的气体喷嘴，具备外筒部、内筒部、间隙部、气体导入部及喷出孔，所述外筒部相对于熔融金属的液面竖立设置；所述内筒部设置在所述外筒部的内侧，并在内侧具有使从熔融金属提拉的线材通过的空腔；所述间隙部形成在所述外筒部与所述内筒部之间；所述气体导入部将气体导入所述间隙部；所述喷出孔将从所述气体导入部导入的气体的至少一部分通过所述间隙部从所述外筒部的一侧端部向熔融金属液面喷出。

此外，所述用于控制镀膜厚度的气体喷嘴在所述外筒部的另一侧端部侧具备线材导出孔，也可以将从所述气体导入部导入的气体的至少一部分通过所述间隙部向所述线材导出孔排出。在这种情况下，优选使从所述气体导入部向所述喷出孔的气体的流路阻力小于从所述气体导入部向所述线材导出孔的气体的流路阻力。

此外，所述用于控制镀膜厚度的气体喷嘴也可以在所述间隙部的所述气体导入部与所述一侧端部之间，设置具有多个孔的整流板。此外，具有多个孔的整流板也可以相对于所述气体导入部，设置在所述喷出孔侧及所述线材导出孔侧的两侧。

此外，所述用于控制镀膜厚度的气体喷嘴也可以如下：所述气体导入部具有第一气体导入部和第二气体导入部，所述间隙部隔成所述喷出孔侧和所述线材导出孔侧，从所述第一气体导入部向所述喷出孔侧的间隙部导入气体，从所述第二气体导入部向所述线材导出孔侧的间隙部导入气体。在这种情况下，优选在所述间隙部的所述第一气体导入部与所述一侧端部之间，以及在所述第二气体导入部与所述另一侧端部之间，设置具有多个孔的整流板。

此外，第二技术方案的热浸镀装置的特征在于，将第一技术方案的用于控制镀膜厚度的气体喷嘴竖立设置，使所述喷出孔与熔融金属液面相对，在所述用于控制镀膜厚度的气体喷嘴的所述气体导入部上具备供给气体的气体供给装备，从熔融金属提拉的线材通过所述内筒部内侧的空腔，从所述喷出孔喷出的气体挤压所述线材周围的熔融金属弯液面。

在这种情况下，所述气体供给装备优选具备气体的温度调整装备。

此外，所述热浸镀装置也可以具备气体喷出高度检测装备，其检测所述用于控制镀膜厚度的气体喷嘴的所述喷出孔相对于所述熔融金属的液面的高度。

也可以是，所述气体导入部具有第一气体导入部和第二气体导入部，所述间隙部隔成所述喷出孔侧和所述线材导出孔侧，从所述第一气体导入部向所述喷出孔侧的间隙部导入气体，从所述第二气体导入部向所述线材导出孔侧的间隙部导入气体，具备压差检测装备，其检测从所述第一气体导入部导入的气体的压力与从所述第二气体导入部导入的气体的压力间的压力差。

(三)有益效果

本发明的在线材热浸镀中使用的用于控制镀膜厚度的气体喷嘴，能够对形成在线材周围的熔融金属的弯液面喷出均匀化的气体，能够在从上方均匀地挤压该熔融金属的弯液面的同时形成镀层。因此，能够使镀层薄膜化，且附着在线材表面的熔融金属的量均匀地变少。此外，使用该气体喷嘴的热浸镀装置能够控制膜厚，使得即使以高速提拉线材，也形成薄镀层。

附图说明

图1是表示本发明的线材的热浸镀装置的实施方式的一例的简要结构图。

图2是表示本发明的气体喷嘴的剖面形态的一例的图。

图3是说明从本发明的气体喷嘴喷出的气体对形成在线材周围的熔融金属的弯液面作用的情况的图。

图4是表示本发明的气体喷嘴的其他剖面形态的一例的图。

图5是表示本发明的气体喷嘴的其他剖面形态的一例的图。

图6是表示本发明的气体喷嘴的其他剖面形态的一例的图。

图7是表示本发明的气体喷嘴的其他剖面形态的一例的图。

图8(a)、(b)是表示本发明的气体喷嘴的其他剖面形态的一例的图。

图9是表示使用本发明的气体喷嘴时，镀箔带的总厚度与气体流量之间关系的图。

图10是表示使用本发明的气体喷嘴时，镀箔带的总厚度与线材的提拉速度之间关系的图。

图11是说明现有的线材的热浸镀装置的图。

图12是说明基于提拉速度的形成在线材周围的熔融金属的弯液面形状的差异的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的气体喷嘴及热浸镀装置的实施方式进行说明。

图1省略气体喷嘴的结构地表示本发明的热浸镀装置的实施方式的一例。热浸镀装置100具备存积熔融金属L的镀槽101、配置在熔融金属L上方并在两端具有开口的筒状气体喷嘴10、向气体喷嘴10供给气体G的气体供给装备102。

热浸镀装置100将沿箭头A的方向行进的线材W连续地拉入存积了熔融金属L的镀槽101中，由沉没辊103转换方向后，从熔融金属L的液面S沿箭头B的方向连续提拉，在线材W表面上形成镀层。

此外，线材W从液面S连续提拉后，插过配置在熔融金属L上方的气体喷嘴10内部，向上方提拉。气体喷嘴10将从气体供给装备102(包括气体供给源102a和配管102b)供给的气体G从气体喷嘴10的下端开口喷出。

这里，从气体喷嘴10的下端开口喷出的气体G如图3所示，从上方整体挤压熔融金属L的弯液面M，使液面的高度从M’下降至M，使与线材W的接触角度从θ’增大至θ。根据该作用，由于熔融金属L在线材W的整个外周表面上容易剪切变形，难以附着在线材W上而提拉，从而使镀层薄膜化。

另外，从本实施方式的气体喷嘴10喷出的气体G优选适当加热，以使熔融金属L的液面温度不过度下降，可以在气体供给装备102上设置加热器104等加热功能，将加热后的气体G供给气体喷嘴10。

另一方面，供给气体喷嘴10的气体G在气体喷嘴10内也具有使附着在线材W上的熔融金属L凝固的冷却作用。因此，将过度加热的气体G供给气体喷嘴10会使熔融金属L的凝固缓慢，导致生产效率降低，故不优选。例如，在利用熔融金属L的辐射热加热气体供给装备13的情况下，有时气体G过度加热，使线材W表面的熔融金属L难以凝固。在这样的情况下，优选在气体供给装备13上设置气体冷却功能，使气体G冷却至适当的温度而供给气体喷嘴10。

最后，线材W向气体喷嘴10的上方提拉，卷取在卷线筒等上而回收。另外，图1中省略了关于将线材W卷取在卷线筒等上的装备以及使熔融金属L加热熔融的装备的图示。

图2表示本发明的气体喷嘴的剖面形态的一例。本实施方式的气体喷嘴10是具备外筒部1和内筒部5的中空体，外筒部1与内筒部5通过支持部5a连接，在外筒部1与内筒部5之间形成有间隙部6。而且，在外筒部1的一侧端部(下端)上具备也作为线材导入口的喷出孔2，另一侧端部(上端)上具备也作为气体G排出孔的线材导出孔3。在热浸镀装置100中，该气体喷嘴10对于形成在线材W周围的熔融金属L的弯液面M，使喷出孔2以间隙h相对，竖立设置在熔融金属L上使用。

此外，本实施方式的气体喷嘴10设置从外筒部1的侧壁导入气体的气体导入部4，由气体供给装备102供给的气体G从气体导入部4导入间隙部6。另外，为了便于理解图，将图2的喷出孔2与线材导出孔3的开口直径扩大来夸张绘制。

本实施方式的气体喷嘴10，在外筒部1的内侧设置内筒部5，在内筒部5的内侧的空腔中插过线材W。因此，内筒部5具有遮蔽线材W的功能，使从气体导入部4导入的气体G不会直接喷到线材W上。根据该功能，本实施方式的气体喷嘴10在能够从喷出孔2喷出气体G的同时，还能够限制由于气体G的流动导致线材W振动。如果线材W的振动被限制，则会稳定地形成熔融金属L的弯液面M，难以产生镀层的膜厚不均。

这里，为了使内筒部5的遮蔽更加有效，优选使内筒部5的上端及下端从气体导入部4离开而设置，更加优选在内筒部5的上端与下端的中间高度上配置气体导入部4。

此外，取代内筒部5，而在线材W与气体导入部4之间配置板状的遮蔽板，也可以得到上述遮蔽效果。但是，本实施方式的内筒部5设置为包围线材W的一部分，因此从气体导入部4导入的气体G沿内筒部5的外面扩散。因此，通过内筒部5，能够使间隙部6内的气体G迅速均匀化而从喷出孔2喷出。因此，能够从上方均匀地挤压熔融金属L的弯液面M，使镀层均匀地薄膜化。为了使气体G更加迅速地均匀化，优选使内筒部的外壁为如圆筒外壁那样的平滑曲面。

此外，本实施方式的气体喷嘴10在气体喷嘴的长度方向的外筒部1的内部设置内筒部5，但也可以使内筒部5的至少一侧端部从外筒部1的上下突出地进行配置。如果这样配置内筒部5，能够控制镀层的膜厚，使内筒部5的遮蔽更加有效，并进一步限制线材W的振动，在镀层上不会产生膜厚不均。

此外，优选地，通过在外筒部1与内筒部5之间的间隙部6上设置具有多个孔的整流板7a、7b，使从气体导入部4导入的气体G通过整流板7a从喷出孔2喷出，通过整流板7b由线材导出孔3排出。

通过设置整流板7a，能够使通过整流板7a而进一步整流的气体G从喷出孔2喷出，因此能够进一步限制线材W的振动，在镀层上能够更加难以产生膜厚不均。而且，由于能够从喷出孔2喷出进一步整流的气体G，因此以更加均匀化的气流从上方挤压熔融金属L的弯液面M，能够使镀层更加均匀地薄膜化。

此外，通过设置整流板7b，能够使气体G通过整流板7b进一步整流而得到的气体G由线材导出孔3排出，因此能够进一步限制线材W的振动，在镀层上能够更加难以产生膜厚不均。

此外，如果同时设置整流板7a和整流板7b，由于通过整流板7a、7b之前的气体G的压力增大(换言之，在由整流板7a、7b包围的间隙部6的内侧与外侧产生压力差)，能够使气体G从全部的多个孔均匀地流出。因此，能够使进一步整流的气体G流向喷出孔2或线材导出孔3。

此外，在本实施方式的气体喷嘴10中，将在气体喷嘴10内部插过的线材W拉出至气体喷嘴10外部的线材导出孔3，排出来自间隙部6的气体G的一部分。但是，由线材导出孔3排出的气体G对形成薄镀层几乎没有帮助。因此，优选使从气体导入部4导入的气体G更多地从喷出孔2喷出。通过使气流如此，导入气体喷嘴10的气体G更加有效地用于控制镀层的膜厚，由于导入气体喷嘴10的气体量与从喷出孔2喷出的气体量接近，能够使从喷出孔2喷出的气体G的控制性良好，容易进行镀层的膜厚控制。

以下示出一种本发明的气体喷嘴的实施方式，其将从气体导入部4导入的气体G更多地从喷出孔2喷出。

图4表示本发明的气体喷嘴的其他剖面形态的一例，本实施方式的气体喷嘴10a的附图标记1～7b与图2的气体喷嘴10的附图标记1～7b相对应。此外，为了便于理解图，也将图4的喷出孔2与线材导出孔3的开口直径扩大来夸张绘制。

在本实施方式的气体喷嘴10a中，使喷出孔2的开口直径d1大于线材导出孔3的开口直径d2，使喷出孔2的开口面积大于线材导出孔3的开口面积。通过使形状如此，能够使从气体导入部4向喷出孔2的气体的流路阻力小于从气体导入部4向线材导出孔3的气体的流路阻力。因此，能够使气体G难以由线材导出孔3排出，而使更多的从气体导入部4导入的气体G高效地从喷出孔2喷出。

图5也表示本发明的气体喷嘴的其他剖面形态的一例，本实施方式的气体喷嘴10b的附图标记1～7b也与图2的气体喷嘴10的附图标记1～7b相对应。另外，为了便于理解图，也将图5的喷出孔2与线材导出孔3的开口直径扩大来夸张绘制。

本实施方式的气体喷嘴10b使喷出孔2的开口直径d1大于线材导出孔3的开口直径d2，并使在线材导出孔3穿过的气体G的流路比在喷出孔2穿过的气体G的流路窄且长(即，在线材导出孔3侧，使外筒部1的内径缩小)。通过使形状如此，能够使从气体导入部4向喷出孔2的气体的流路阻力小于从气体导入部4向线材导出孔3的气体的流路阻力。因此，能够使气体G难以由线材导出孔3排出，而使更多的从气体导入部4导入的气体G高效地从喷出孔2喷出。

此外，在图5的气体喷嘴10b上，设置整流板使得喷出孔2侧的整流板7a的孔面积总和大于线材导出孔3侧的整流板7b的孔面积总和。通过这样的整流板7a、7b，能够使从气体导入部4向喷出孔2的气体的流路阻力小于从气体导入部4向线材导出孔3的气体的流路阻力。因此，能够使气体G难以由线材导出孔3排出，而使更多的从气体导入部4导入的气体G高效地从喷出孔2喷出。

除此之外，作为从气体导入部4导入的气体G高效地从喷出孔2喷出的气体喷嘴的例子，也可以是对于图2的气体喷嘴10，堵塞气体导入部4的线材导出孔3侧的间隙部6的形状。该形状的气体喷嘴也能够作为使更多的从气体导入部4导入的气体G高效地从喷出孔2喷出，且喷出的气体G的控制性良好的气体喷嘴。

下面，关于本发明的气体喷嘴，对气体导入方式与气体喷嘴10、10a、10b不同的实施方式进行说明。图6表示该实施方式的剖面形态的一例。

本实施方式的气体喷嘴20是具备外筒部1和内筒部5的中空体，外筒部1与内筒部5通过凸缘状的支持部5a连接，在外筒部1与内筒部5之间，形成有间隙部6a、6b。而且，外筒部1的一侧端部(下端)与下盖2a接合，其另一侧端部(上端)与上盖3a接合，喷出孔2在下盖2a的中央开口，线材导出孔3在上盖3a的中央开口。在热浸镀装置100中，该气体喷嘴20对于形成在线材W周围的熔融金属L的弯液面M，使喷出孔2以间隙h相对，竖立设置在熔融金属L上而使用。

此外，本实施方式的气体喷嘴20通过连接外筒部1与内筒部5的凸缘状的支持部5a，将外筒部1与内筒部5之间的间隙分割成间隙部6a与间隙部6b，分别在间隙部6a和间隙部6b上设置有从外筒部1的侧壁导入气体的气体导入部4a和4b。

该气体喷嘴20的内部结构为：从气体导入部4a导入间隙部6a的气体G1从喷出孔2朝向熔融金属L的液面喷出，同时，能够从内筒部5的下端5b对内筒部5的空腔向上方加压。此外，其内部结构为：从气体导入部4b导入间隙部6b的气体G2由线材导出孔3排出，同时，能够从内筒部5的上端5c对内筒部5的空腔向下方加压。

此外，本实施方式的气体喷嘴20，在外筒部1的一侧端部(下端)附近的侧面，设置取出管8和温度传感器9。取出管8能够对间隙部6a内的气体的一部分进行取样。此外，温度传感器9能够测定气体喷嘴20内部的温度。如果将取出管8与氧分析器(没有图示)连接，则能够对从喷出孔2喷出的气体中含有的氧浓度进行管理，如果使用温度传感器9，则能够监控从喷出孔2喷出的气体的温度。

接下来，对气体喷嘴20的功能进行说明。如上所述，气体喷嘴20在间隙部6a、6b分别具有气体导入部4a、4b。因此，能够从气体导入部4a、4b双方分别向间隙部6a、6b导入气体。

从气体导入部4a导入间隙部6a的气体G1从喷出孔2朝向熔融金属L喷出。另一方面，如果从气体导入部4b导入气体G2，气体G2沿间隙部6b内上升并朝向线材导出孔3流动。

这里，假定从气体导入部4a导入的气体G1的一部分沿内筒部5内上升，向线材导出孔3方向流动。并且，假定导入气体导入部4b的气体G2的一部分沿内筒部5内下降，向喷出孔2方向流动。对此，通过调整气体G1和气体G2的气体压力，能够使沿内筒部5内上升的气体G1的流动与沿内筒部5内下降的气体G2的流动平衡。因此，能够使沿内筒部5的内部向上下方向流动的气流消失，能够将从气体导入部4a导入的全部气体G1从喷出孔2喷出。因此，即使在想对熔融金属L的液面使Ar、He等高价的气体作为气体G1喷出的情况下，也能够通过导入空气等低价的气体作为气体G2，能够使从线材导出孔3排出的气体大部分为低价的气体G2。这样，如果使用本实施方式的气体喷嘴20，能够限制由线材导出孔3排出的气体G1的量，能够将高价的气体G1有效地用于控制镀层的膜厚。

另外，为了在内筒部5的内部取得气体G1与G2的平衡，使内筒部5的内部的气流消失，只要能够确认气体G1与G2的平衡即可。例如，在从气体导入部4a导入Ar作为气体G1，从气体导入部4b导入空气作为气体G2的情况下，通过从取出管8对微量的气体进行取样并测定其氧浓度，则能够判断气体G1与G2的平衡。即，如果取样的气体的氧浓度高于原来的气体G1所含有的氧浓度，则能够判断气体G2的压力高于气体G1的压力，在内筒部5的内部产生了向下的气流；如果取样的气体的氧浓度等于原来的气体G1所含有的氧浓度，则能够判断出相反的结果。

下面，如果以气体G1为Ar、气体G2为空气的情况为例，对使气体G1与气体G2平衡的具体步骤的一例进行说明，首先，将气体G1的Ar的导入压力作为基准而固定，而后，一边观察氧浓度测定值一边改变气体G2的空气的导入压力。然后，当氧浓度从原来气体G1所含有的氧浓度急剧上升时，能够判断在内筒部5内产生了向下的气流。根据该氧浓度的变化，如果将空气导入压力设定为比在内筒部5内产生向下的气流时的导入压力稍弱，则能够使从气体导入部4a导入的Ar不会从线材导出孔3向外部排出，而有效地从喷出孔2喷出。通过上述步骤，从气体导入部4a导入的气体G1的大部分从喷出孔2喷出，另一方面，从气体导入部4b导入的气体G2的大部分也由线材导出孔3排出。

此外，图7表示本发明的气体喷嘴的其他剖面形态的一例。另外，在本图的气体喷嘴20a中，对与图6的气体喷嘴20相同的部分，附上相同的附图标记。

本实施方式的气体喷嘴20a与图6的气体喷嘴20间的不同点是：在气体喷嘴20a上设置有在内筒部5的侧面开口而连接的取出管8’，在内筒部5的下端5b与上端5c的外周侧设置具有多个通孔的整流板7a、7b，使它们分别到达外筒部1的内壁1a。由于气体喷嘴20a设置有在内筒部5的侧面开口的取出管8’，因此能够精确掌握在内筒部5的内部的气体G1与G2间的边界(氧浓度的边界)，能够容易且精确地取得气体G1与气体G2的平衡。

此外，由于在气体喷嘴20a上设置有整流板7a、7b，因此在整流板7a、7b的下游，能够使气体G1、G2的流动均匀化地进行整流，能够限制线材W的振动，难以在镀层上产生不均。此外，通过使气体G1、G2的流动均匀化，内筒部5的内部的气体G1与G2的平衡状态也稳定，也可以得到使气体的控制性良好的效果。

另外，优选使整流板7a和7b上的通孔的截面积各自的总和分别小于间隙部6a和间隙部6b的截面积。通过设置这样的整流板，能够使整流板7a、7b的上游的气体G1、G2的压力进一步提高，整流板7a、7b的下游的气体G1、G2的流动进一步均匀化地进行整流。

此外，图8也表示本发明的气体喷嘴的其他剖面形态的一例。另外，在本图的气体喷嘴20b、20c中，对与图6的气体喷嘴20相同的部分，也附上相同的附图标记。

本实施方式的气体喷嘴20b、20c与图6的气体喷嘴20、图7的气体喷嘴20a的不同点是：气体喷嘴20b、20c设置有两根在内筒部5的侧面开口而连接的取出管8a、8b。另外，在图8(a)的气体喷嘴20b中，两根取出管8a、8b贯通间隙部6a’。此外，图8(b)的气体喷嘴20c中的两根取出管8a、8b贯通间隙部6b’。气体喷嘴20b、20c各自的取出管8a、8b的不与内筒部5连接的另一端与测定两者间压差的压差计105连接，或者取出管8a、8b各自与单独的氧分析器或压力计(没有图示)连接。

在本实施方式的气体喷嘴20b、20c中，在将取出管8a、8b与压差计105连接的情况下，如果调整导入各个间隙部6a’和间隙部6b’的气体G1’和G2’的导入压力，使压差计显示压差为零，则能够在内筒部5内侧的空腔(取出管8a、8b的开口间)中使气流消失，能够取得气体G1’与G2’的平衡。

此外，在将取出管8a、8b与单独的压力计连接的情况下，通过调整导入各个间隙部6a’和间隙部6b’的气体G1’和G2’的导入压力，使两个压力计的值相等，同样能够在内筒部5内侧的空腔中使气流消失，能够取得气体G1’与G2’的平衡。

此外，在将取出管8a、8b与单独的氧分析器连接的情况下，如果调整导入各个间隙部6a’和间隙部6b’的气体G1’和G2’的导入压力，使得能够从取出管8a检测出与导入间隙部6a’的气体G1’相同的氧浓度的气体，并能够从取出管8b检测出与导入间隙部6b’的气体G2’相同的氧浓度的气体，则能够在内筒部5内侧的空腔中使气流消失，能够取得气体G1’与G2’的平衡。

根据上述任意一种方法，本实施方式的气体喷嘴20b、20c都能够掌握在内筒部5的内部，取出管8a、8b的开口间存在气体G1’与气体G2’的边界。因此，能够容易且非常精确地取得气体G1’与气体G2’的平衡，能够将从气体导入部4a’导入的气体G1’的大部分从喷出孔2喷出。

另外，在本实施方式的气体喷嘴20b、20c中，取出管8a、8b设置为贯通间隙部6a’或间隙部6b’任意一侧的空间，但也可以设置为取出管8a贯通间隙部6a’，取出管8b贯通间隙部6b’，并在内筒部5的侧面开口而连接。

至此，以气体喷嘴10、10a、10b、20、20a、20b、20c的实施方式为例，说明了本发明的气体喷嘴，但包含这些实施方式的本发明的气体喷嘴不必像将附着在线材上的熔融金属扫落的气体擦拭喷嘴那样猛烈地喷出大量的气体来使用，只要可以以熔融金属的弯液面从上方被挤压、变形的程度，喷出少量的气体来使用即可。如果喷出大量的气体，则熔融金属从熔融金属的液面或线材表面飞散，再次附着在提拉后的线材表面上而成为产生问题的原因，因此并不优选作为本发明的气体喷嘴的用途。例如，优选为通过从气体喷嘴的前端喷出的气体，在熔融金属L的表面不产生波纹的程度的气体压力及气体流量。

这里，熔融金属L是否产生波纹，也取决于气体喷嘴的前端与熔融金属L的距离。如果气体喷嘴的前端与熔融金属L间的距离过近，由于少量的气体量变动等，有熔融金属附着在气体喷嘴上的危险。此外，如果气体喷嘴的前端与熔融金属L间的距离过远，则挤压弯液面的效果变小，变得需要更多的气体。因此，气体喷嘴的前端与熔融金属L的表面间的距离优选为2～10mm程度(更加优选为3～6mm程度)。因此，在本发明中，在使气体喷嘴的前端与熔融金属L的表面间的距离为2～10mm程度的情况下，优选设定为在熔融金属L的表面不产生波纹的程度的气体压力及气体流量。

此外，优选使本发明的气体喷嘴的喷出孔为与提拉的线材的截面形状一致的形状。具备该喷出孔的气体喷嘴能够以少量的气体喷出量控制熔融金属的弯液面形状，在经济地控制镀层的膜厚的方面优选。例如，喷出孔的形状在圆形截面的线材时优选使喷出孔的开口形状为圆形，在矩形截面的线材时优选使喷出孔的开口形状为矩形。此外，如果使喷出孔为沿线材的细长形状，能够使进一步整流的气体集中喷熔融金属的弯液面，因此在经济地控制镀层的膜厚的方面更加优选。

此外，本发明气体喷嘴为了在线材表面上均匀地形成镀层，优选能够对形成在线材周围的熔融金属的弯液面，以线材为轴对称地喷出气体。为此，优选将线材从熔融金属的液面向垂直上方向提拉，并使气体从气体喷嘴的喷出孔垂直向下，即对熔融金属的液面垂直地喷出。

进而，在使用了本发明的气体喷嘴的本发明的热浸镀装置中，优选使气体喷嘴的喷出孔相对于熔融金属的液面的高度(间距)固定。如果气体喷嘴的喷出孔相对于熔融金属的液面的高度变化，则从气体喷嘴喷出的气体挤压熔融金属的弯液面的状态会变化，镀层的薄膜化不稳定。为了使气体喷嘴的喷出孔相对于熔融金属的液面的高度固定，优选具备能够检测该高度的气体喷出高度检测装备，优选能够根据检测高度，来调整气体喷嘴的喷出孔相对于熔融金属的液面的高度。进而，如果能够自动检测气体喷嘴的喷出孔相对于熔融金属的液面的高度，并自动调整该高度，则即使消耗镀槽的熔融金属而使液面下降，也能够使镀层稳定地薄膜化。

(实施例)

首先，关于本发明的实施例，对在图1的热浸镀装置100中使用了图2的气体喷嘴10的例子进行说明。本实施例是在作为线材的铜箔带表面上形成无铅焊锡(Sn-Ag-Cu合金)层的例子，但线材的截面形状即使为箔带以外的形状，例如为圆形截面的线材，也可以得到与本发明同样的作用效果。

本实施例的评价所使用的线材是将厚度为0.2mm的压延铜箔分切加工成2mm宽的铜箔带，在镀槽中存积熔融了3％的Ag、0.5％的Cu、其余部分为Sn的无铅焊锡，进行加热熔融，使铜箔带被提拉的焊锡液面部分的温度达到300℃。

本实施例中使用的气体喷嘴是外筒部和内外筒部为圆筒状的气体喷嘴，喷出孔和线材导出孔为开口成的圆形，喷出孔与线材导出孔间的间距(喷嘴长度)为30mm。气体喷嘴在竖立设置在热浸镀装置中时，使喷出孔与熔融的无铅焊锡液面间的间距为4mm。

此外，在进行热浸镀时，使铜箔带的提拉速度为6～24m/min，使导入气体喷嘴的Ar气体的气体流量为0～30L/min，气体温度为大约300℃。包含无铅焊锡层的镀膜后的铜箔带(镀箔带)的总厚度通过千分尺或显微镜观察铜箔带截面来测定，并根据箔带宽度中心部分的五点的总厚度计算它们的平均值。

图9表示使铜箔带的提拉速度为10m/min时的镀箔带的总厚度与气体流量间的关系，圆形标记为镀箔带的总厚度的平均值，上下的横杠为最大总厚度和最小总厚度。可知如果使导入气体喷嘴的气体流量增加，则镀箔带的总厚度变薄，通过从气体喷嘴喷出的气体，使焊锡膜厚薄膜化。

图10表示使导入气体喷嘴的气体流量为10L/min及30L/min时的镀箔带的总厚度与铜箔带的提拉速度间的关系。对于任意一种气体流量，如果提高提拉速度，则镀箔带的总厚度变厚，但在气体流量为30L/min的条件下，镀箔带的总厚度能够更薄，因此可知即使提高铜箔带的提拉速度，通过提高导入气体喷嘴的气体流量(从气体喷嘴喷出较多的气体)，也能够控制膜厚，使焊锡膜厚不会成为厚膜。

附图标记说明

1：外筒部

2：喷出孔

2a：下盖

3：线材导出孔

3a：上盖

4、4a、4b、4a’、4b’：气体导入部

5：内筒部

5a：支持部

5b：下端

5c：上端

6、6a、6b、6a’、6b’：间隙部

7a、7b：整流板

8：取出管

9：温度传感器

10、10a、10b、20、20a、20b、20c：气体喷嘴80：现有的热浸镀装置

81：镀槽

82：沉没辊

83：盖罩

84：气体产生源

85：配管

86：加热器

100：热浸镀装置

101：镀槽

102：气体供给装备

102a：气体供给源

102b：配管

103：沉没辊

104：加热器

105：压差计

h：喷出高度(间距)

θ、θ’：接触角

A、B：线材的移动方向

G：气体

L：熔融金属

M、M’：熔融金属的弯液面

S：熔融金属的液面

W：线材

Claims (11)

1.一种用于控制镀膜厚度的气体喷嘴，其特征在于，其在线材的热浸镀中使用；

具备外筒部、内筒部、间隙部、气体导入部及喷出孔；

所述外筒部相对于熔融金属的液面竖立设置；

所述内筒部设置在所述外筒部的内侧，并在内侧具有使从熔融金属提拉的线材通过的空腔；

所述间隙部形成在所述外筒部与所述内筒部之间；

所述气体导入部将气体导入所述间隙部；

所述喷出孔将从所述气体导入部导入的气体的至少一部分通过所述间隙部从所述外筒部的一侧端部向熔融金属液面喷出。

2.根据权利要求1所述的用于控制镀膜厚度的气体喷嘴，其特征在于，所述用于控制镀膜厚度的气体喷嘴在所述外筒部的另一侧端部侧具备线材导出孔，将从所述气体导入部导入的气体的至少一部分通过所述间隙部向所述线材导出孔排出。

3.根据权利要求1或2所述的用于控制镀膜厚度的气体喷嘴，其特征在于，在所述间隙部的所述气体导入部与所述一侧端部之间，设置具有多个孔的整流板。

4.根据权利要求2所述的用于控制镀膜厚度的气体喷嘴，其特征在于，具有多个孔的整流板相对于所述气体导入部，设置在所述喷出孔侧及所述线材导出孔侧。

5.根据权利要求2所述的用于控制镀膜厚度的气体喷嘴，其特征在于，从所述气体导入部向所述喷出孔的气体的流路阻力小于从所述气体导入部向所述线材导出孔的气体的流路阻力。

6.根据权利要求2所述的用于控制镀膜厚度的气体喷嘴，其特征在于，

所述气体导入部具有第一气体导入部和第二气体导入部，

所述间隙部隔成所述喷出孔侧和所述线材导出孔侧，

从所述第一气体导入部向所述喷出孔侧的间隙部导入气体，从所述第二气体导入部向所述线材导出孔侧的间隙部导入气体。

7.根据权利要求6所述的用于控制镀膜厚度的气体喷嘴，其特征在于，在所述间隙部的所述第一气体导入部与所述一侧端部之间，以及在所述第二气体导入部与所述另一侧端部之间，设置具有多个孔的整流板。

8.一种线材的热浸镀装置，其特征在于，

将权利要求1至7中任意一项所述的用于控制镀膜厚度的气体喷嘴竖立设置，使所述喷出孔与熔融金属液面相对；

在所述用于控制镀膜厚度的气体喷嘴的所述气体导入部上具备供给气体的气体供给装备；

从熔融金属提拉的线材通过所述内筒部内侧的空腔；

从所述喷出孔喷出的气体挤压所述线材周围的熔融金属弯液面。

9.根据权利要求8所述的线材的热浸镀装置，其特征在于，所述气体供给装备具备气体的温度调整装备。

10.根据权利要求8或9所述的线材的热浸镀装置，其特征在于，具备气体喷出高度检测装备，其检测所述用于控制镀膜厚度的气体喷嘴的所述喷出孔相对于所述熔融金属的液面的高度。

11.根据权利要求8至10中任意一项所述的线材的热浸镀装置，其特征在于，

所述气体导入部具有第一气体导入部和第二气体导入部；

所述间隙部隔成所述喷出孔侧和所述线材导出孔侧；

从所述第一气体导入部向所述喷出孔侧的间隙部导入气体，从所述第二气体导入部向所述线材导出孔侧的间隙部导入气体；

具备压差检测装备，其检测从所述第一气体导入部导入的气体的压力与从所述第二气体导入部导入的气体的压力间的压力差。