CN109898068B - 一种合金镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合金镀膜装置，属于真空镀膜技术领域，解决钢板连续真空镀膜过程中镀膜不均匀、无法一次生产多种成分镀膜的问题。本发明的装置包括蒸镀装置，蒸镀装置包括真空腔体；真空腔体的侧边设置有传送辊，传送辊用于传送钢板；真空腔体内设置有至少两个金属熔融容器；金属熔融容器分别通过主蒸气管道与混合蒸气箱连接；混合蒸气箱设置开口大小可调节的喷气嘴，喷气嘴用于向钢板镀膜。本发明的装置可用于连续生产真空镀不同元素含量合金镀膜钢板。

Description

一种合金镀膜装置

技术领域

本发明涉及一种镀膜装置，尤其涉及一种连续生产真空镀不同元素含量合金镀膜钢板的装置。

背景技术

真空镀膜技术即物理气相沉积技术具有镀膜品种不受限，镀膜可以为无机、有机、单一金属、合金等，产品灵活，可以实现产品定制，能够满足不同用户不同使用环境的要求等优点，因而真空镀膜技术应用广泛。目前我国批量真空镀膜技术已经成熟且应用广泛，即将生产好的零件放入镀膜机中进行镀膜，镀膜完成后取出，不能实现连续作业；而连续真空镀膜技术我国尚没有自主建设的实例，尤其钢带连续真空镀膜生产线在国内就没有相应报道。由于技术进步和市场需求的增加，目前连续生产真空镀膜钢板的产业化是钢板表面处理行业的一个发展趋势。真空镀膜技术中，一般需要将镀膜材料加热至高温，然后冷却到钢板上形成薄膜，镀膜过程中由于镀膜材料会形成气体，气体具有不稳定性，并且由于真空镀膜的腔体较大，会使薄膜形成的不均匀；并且现有技术中的镀膜装置一般只能镀一种成分的镀膜，在镀不同种类的膜层直接切换时，需要更换不同的蒸发系统，费时费力，并且无法一次生产多种成分镀膜的钢板。本发明提出了一种生产合金镀膜钢板的装置，能够在真空环境中一次生产成分可调的复合合金镀膜钢板。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种合金镀膜装置，解决现有技术中钢板(带)连续真空镀膜过程中镀膜不均匀、无法一次生产多种成分镀膜的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种合金镀膜装置，包括蒸镀装置，蒸镀装置包括真空腔体；真空腔体的侧边设置有传送辊，传送辊用于传送钢板；真空腔体内设置有至少两个金属熔融容器；金属熔融容器分别通过主蒸气管道与混合蒸气箱连接；混合蒸气箱设置开口大小可调节的喷气嘴，喷气嘴用于向钢板镀膜。

在一种可能的设计中，主蒸气管道的侧边还设有分蒸气管道，分蒸气管道上设置开口大小可调节的喷气嘴。

在一种可能的设计中，主蒸气管道和分蒸气管道上均设置有流量控制器和/或单向阀。

在一种可能的设计中，喷气嘴为可拆卸结构，喷气嘴为长条形的喷嘴通道，喷气嘴设置有用于调节喷嘴通道的长度的可移动挡板。

在一种可能的设计中，金属熔融容器、主蒸气管道、分蒸气管道、混合蒸气箱和喷气嘴的四周均设置有加热装置。

在一种可能的设计中，加热装置为感应加热、电阻丝加热或远红外加热。

在一种可能的设计中，金属熔融容器、主蒸气管道、分蒸气管道和混合蒸气箱均设有温度传感器。

在一种可能的设计中，金属熔融容器的数量为3个。

在一种可能的设计中，真空腔体的侧边设有观察窗。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

a)本发明提供的合金镀膜装置，在真空腔体内设置至少两个金属熔融容器和混合蒸气箱，可以在不更换系统的情况下生产不同成分镀膜的钢板，结构简单，控制准确，节省工作量；并且可以一次生产成分可调的复合合金镀膜钢板。

b)本发明提供的合金镀膜装置，由于设置了两个分蒸气管道和一个混合蒸气箱，可以进行单金属镀膜、双金属混合镀膜、单金属-单金属复合镀膜或单金属-双金属混合-单金属复合镀膜，结构简单，实现的膜层种类丰富，生产效率明显提高；分蒸气管道和混合蒸气箱的设置可以避免金属蒸气的相互污染，精确控制合金膜层的成分含量。

c)本发明提供的合金镀膜装置，在真空腔体的侧边设置有用于放置钢板的传送辊，可以实现连续生产，提高生产效率。

d)本发明提供的合金镀膜装置，在混合蒸气箱上部设置喷气嘴，狭窄的喷嘴通道使喷嘴内外形成压力差，这个压力差促使金属蒸气以较高速率喷出到达钢板表面，金属蒸气粒子撞击并沉积在钢板表面，形成致密均匀的镀膜。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书实施例以及附图中所特别指出的方法来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明提供的实施例1中蒸镀装置的内部结构示意图；

图2为本发明提供的实施例1中蒸镀装置的侧视图；

图3为本发明提供的实施例2中蒸镀装置的侧视图；

图4为本发明提供的实施例2中优选实施方式的蒸镀装置的侧视图。

附图标记：

1-第一金属熔融容器；2-第二金属熔融容器；3-第一主蒸气管道；31-第一分蒸气管道；4-第二主蒸气管道；41-第二分蒸气管道；5-混合蒸气箱；6-喷气嘴；7-第一流量控制器；8-第二流量控制器；9-钢板；10-传送辊；11-喷气口；12-真空腔体。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

实施例1

本实施例公开了一种合金镀膜装置，如图1所示，该装置包括蒸镀装置，蒸镀装置包括真空腔体12；真空腔体12的侧边设置有传送辊10，传送辊10用于传送钢板9；上述真空腔体12内设置有第一金属熔融容器1和第二金属熔融容器2；第一金属熔融容器1通过第一主蒸气管道3与混合蒸气箱5连接，第二金属熔融容器2通过第二主蒸气管道4与混合蒸气箱5连接；混合蒸气箱5设置开口大小可调节的喷气嘴6，喷气嘴6用于向钢板9镀膜。

与现有技术相比，本实施例提供的合金镀膜装置，在真空腔体内设置两个金属熔融容器和混合蒸气箱，可以在不更换系统的情况下生产不同成分镀膜的钢板，结构简单，控制准确，节省工作量；并且可以一次生产复合合金镀膜钢板；在混合蒸气箱上部设置喷气嘴，狭窄的喷嘴通道使喷嘴内外形成压力差，这个压力差促使金属蒸气以较高速率从喷气嘴的喷气口11喷出到达钢板表面，金属蒸气粒子撞击并沉积在钢板表面，形成致密均匀的镀膜。

具体的，第一主蒸气管道3上设置第一流量控制器7，第二主蒸气管道4上设置第二流量控制器8，流量控制器用来精确控制蒸气流量，进而得到不同含量比的合金镀膜，例如合金镀膜可以是纯锌镀膜、纯铝镀膜、锌镁合金镀膜、铝镁合金镀膜等其它低熔点合金金属；如果不考虑加热产生的成本，技术上也可以为其它高熔点金属元素。

进一步的，金属熔融容器的数量与主蒸气管道的数量相同。

进一步的，喷气嘴为可拆卸结构，喷气嘴为长条形的喷嘴通道，喷气嘴沿长度方向设置有滑轨，喷气嘴上方设置可沿滑轨移动的盖板，盖板平铺于喷气嘴上方，通过滑动盖板远离钢板和靠近钢板实现喷嘴通道的长度能够调节至与钢板的宽度一致，防止喷嘴通道的长度大于钢板的宽度导致金属蒸气的浪费；优选的，喷气嘴设置有电机，混合蒸气箱上设置宽度感应器，电机和宽度感应器均与控制器连接，宽度感应器用来测量钢板的宽度，将数据反馈至控制器，控制器驱动电机实现盖板的自动调节。

值得注意的是，主蒸气管道上均设置有流向为由主蒸气管道流向混合蒸气箱的单向阀，防止不同金属蒸气相互扩散污染金属溶液。

为了避免镀膜过程中金属蒸气冷却后沉积在主蒸气管道或者混合蒸气箱的内壁上，金属熔融容器、主蒸气管道、混合蒸气箱及喷气嘴四周均设置有加热装置。

具体的，上述加热装置为感应加热、电阻丝加热或远红外加热。

优选的，金属熔融容器四周布置感应加热装置，可以实现快速、均匀加热；主蒸气管道、混合蒸气箱及喷气嘴四周布置加热带，避免镀膜过程中金属蒸气冷却后沉积在主蒸气管道或者混合蒸气箱的内壁上，避免堵塞喷气嘴。

具体的，上述金属熔融容器、主蒸气管道、混合蒸气箱均设置有温度传感器，进而实现对温度的精确控制，保证生产过程的精确实施。

值得注意的是，传送辊10能够连续转动，进而实现连续生产，提高生产效率。

当然，金属熔融容器的数量可以是3个以上。

为了观察生产情况，真空腔体12的侧边设置有观察窗。

实施例2

本实施例公开了一种合金镀膜装置，如图3所示，该装置包括蒸镀装置，蒸镀装置包括真空腔体12；真空腔体12的侧边设置有传送辊10，传送辊10用于传送钢板9；上述真空腔体12内设置有第一金属熔融容器1和第二金属熔融容器2；第一金属熔融容器1通过第一主蒸气管道3与混合蒸气箱5连接，第二金属熔融容器2通过第二主蒸气管道4与混合蒸气箱5连接；混合蒸气箱5设置喷气嘴6，喷气嘴6用于向钢板9镀膜；第一主蒸气管道3的侧边还设有第一分蒸气管道31，第二主蒸气管道4的侧边还设有第二分蒸气管道41；第一分蒸气管道和第二分蒸气管道上均设置喷气嘴。

与现有技术相比，本实施例提供的合金镀膜装置由于设置了两个分蒸气管道和一个混合蒸气箱，可以进行单金属镀膜、双金属混合镀膜、单金属-单金属复合镀膜或单金属-双金属混合-单金属复合镀膜，结构简单，实现的膜层种类丰富，生产效率明显提高；混合蒸气箱和分蒸气管道上均设置喷气嘴，狭窄的喷嘴通道使喷嘴内外形成压力差，这个压力差促使金属蒸气以较高速率喷出到达钢板表面，金属蒸气粒子撞击并沉积在钢板表面，形成致密均匀的镀膜；分蒸气管道和混合蒸气箱的设置可以避免金属蒸气的相互污染，精确控制合金膜层的成分含量。

具体的，第一主蒸气管道3上设置第一流量控制器7，第二主蒸气管道4上设置第二流量控制器8，第一分蒸气管道31和第二分蒸气管道41上均设置有流量控制器，流量控制器用来精确控制蒸气流量，进而得到不同种类的合金镀膜，例如单金属镀膜、双金属混合镀膜、单金属-单金属复合镀膜或单金属-双金属混合-单金属复合镀膜；例如合金镀膜可以是纯锌镀膜、纯铝镀膜、锌镁混合膜、锌-镁复合膜、锌-锌镁混合-镁复合膜、铝镁合金镀膜等其它低熔点合金金属；如果不考虑加热产生的成本，技术上也可以为其它高熔点金属元素。

进一步的，混合蒸气箱上设有用于放置喷气嘴的通道，喷气嘴为可拆卸结构，喷气嘴为长条形的喷嘴通道，喷气嘴沿长度方向设置有滑轨，喷气嘴上方设置可沿滑轨移动的盖板，盖板平铺于喷气嘴上方，通过滑动盖板远离钢板和靠近钢板实现喷嘴通道的长度能够调节至与钢板的宽度一致，防止喷嘴通道的长度大于钢板的宽度导致金属蒸气的浪费；优选的，喷气嘴设置有电机，混合蒸气箱上设置宽度感应器，电机和宽度感应器均与控制器连接，宽度感应器用来测量钢板的宽度，将数据反馈至控制器，控制器驱动电机实现盖板的自动调节。

优选的，喷气嘴两侧设置角度可调节的弧形挡板，用来调节喷气嘴的宽度，当所需要镀膜厚度较厚时，调节弧形挡板让喷气嘴的宽度调大，增加金属蒸气流量；当所需要镀膜厚度较薄时，调节弧形挡板让喷气嘴的宽度调小，减少金属蒸气流量。

优选的，混合蒸气箱上设有3条用于放置喷气嘴的通道，通道上设有盖子，在进行复合镀膜的时候，喷气嘴可以根据需要放置在不同的窄道上，调节与其他喷气嘴的距离，进一步控制不同工序之间的时间。

值得注意的是，主蒸气管道和分蒸气管道上均设置有流向为由主蒸气管道流向混合蒸气箱的单向阀，防止不同金属蒸气相互扩散污染金属溶液。

进一步的，金属熔融容器的数量与主蒸气管道的数量相同。

为了避免镀膜过程中金属蒸气冷却后沉积在主蒸气管道或者混合蒸气箱的内壁上，金属熔融容器、主蒸气管道、分蒸气管道、混合蒸气箱及喷气嘴四周均设置有加热装置。

具体的，上述加热装置为感应加热、电阻丝加热或远红外加热。

优选的，金属熔融容器四周布置感应加热装置，可以实现快速、均匀加热；主蒸气管道、分蒸气管道、混合蒸气箱及喷气嘴四周布置加热带，避免镀膜过程中金属蒸气冷却后沉积在主蒸气管道、分蒸气管道或者混合蒸气箱的内壁上，避免堵塞喷气嘴。

为了优化金属蒸气的气流路线，金属熔融容器的上端设置导流板(参见附图4)，导流板与主蒸气管道连接，金属蒸气沿导流板进入主蒸气管道，提高效率，同时避免金属蒸气的浪费。

优选的，混合蒸气箱与主蒸气管道连接的部分的截面是等腰梯形的，远离主蒸气管道的一侧是梯形的长边；混合蒸气箱与喷气嘴连接的部分是长方体，适合批量生产；混合蒸气箱内设置导流板(参见附图4)，主蒸气管道里的金属蒸气进入混合蒸气箱后膨胀，混合均匀，混合均匀后的金属蒸气沿导流板至喷气嘴喷出，进行镀膜。导流板的设置可以优化金属蒸气的流向，避免金属蒸气的损失。

具体的，导流板可以是弧形的。

具体的，上述金属熔融容器、主蒸气管道、分蒸气管道和混合蒸气箱均设置有温度传感器，进而实现对温度的精确控制，保证生产过程的精确实施。

值得注意的是，传送辊10能够连续转动，进而实现连续生产，提高生产效率。

当然，金属熔融容器的数量可以是3个以上。

为了观察生产情况，真空腔体12的侧边设置有观察窗。

实施例3

本实施例公开了一种连续生产合金镀膜钢板的方法，采用实施例一提供的合金镀膜装置，上述连续生产合金镀膜钢板的方法包括如下步骤：

步骤S1、将钢板进行除油和电解清洗等表面处理后送入真空腔室；

步骤S2、将真空腔室中的钢板预热后进行表面离子清洗；

步骤S3、将清洗后的钢板送入蒸镀装置进行镀膜；将金属熔融容器内的金属加热至气体状态，金属蒸气通过主蒸气管道输送至混合蒸气箱，在混合蒸气箱充分混合后，金属蒸气以较高速率从喷气嘴的喷气口喷出，沉积在钢板表面，形成合金镀膜钢板；

步骤S4、完成镀膜，进入其他处理工序。

具体的，步骤S2中，将钢板预热至一定温度，例如镀锌时将钢板预热至150-200℃，保证钢板有一定的温度，结合力更好。

值得注意的是，步骤S3中，第一金属熔融容器内放入一种金属，例如锌；第二金属熔融容器内不放金属，这样可以实现钢板表面一种元素的镀膜。

具体的，步骤S3中，第一金属熔融容器和第二金属熔融容器内可以放入不同的金属，例如第一金属熔融容器内放入金属锌，第二金属熔融容器内放入金属镁；通过流量控制器，精确控制第一主蒸气管道和第二主蒸气管道内的蒸气流量，进而得到不同含量比的合金镀膜，例如控制锌和镁蒸气比例的质量比为90：10，通过调整加热器的功率控制蒸气压强来调整沉积速率，通过调整钢板的速率调整沉积时间，得到镀膜厚度为6μm镁含量约为10％的锌镁合金镀膜钢板。

与现有技术相比，本实施例提供的连续生产合金镀膜钢板的方法由于在真空腔体内设置至少两个金属熔融容器和混合蒸气箱，可以在不更换系统的情况下生产不同成分镀膜的钢板，结构简单，控制准确，节省工作量；并且可以一次生产成分可调的复合合金镀膜钢板；由于在真空腔体的侧边设置有用于传送钢板的传送辊，可以实现连续生产，提高生产效率；由于在混合蒸气箱上部设置喷气嘴，狭窄的喷嘴通道使喷嘴内外形成压力差，这个压力差促使金属蒸气以较高速率喷出到达钢板表面，金属蒸气粒子撞击并沉积在钢板表面，形成致密均匀的镀膜。

实施例4

本实施例公开了一种连续生产合金镀膜钢板的方法，采用实施例二提供的合金镀膜装置，上述连续生产合金镀膜钢板的方法包括如下步骤：

步骤S1、将钢板进行除油和电解清洗等表面处理后送入真空腔室；

步骤S2、将真空腔室中的钢板预热后进行表面离子清洗；

步骤S3、将清洗后的钢板送入蒸镀装置进行镀膜；

步骤S4、完成镀膜，进入其他处理工序。

具体的，步骤S2中，将钢板预热至一定温度，例如镀锌时将钢板预热至150-200℃，保证钢板有一定的温度，结合力更好。

值得注意的是，步骤S3中，第一金属熔融容器内放入一种金属，例如锌；第二金属熔融容器内不放金属，将第一金属熔融容器内的金属加热至气体状态，第一种金属蒸气通过第一分蒸气管道的喷气嘴喷出，沉积在钢板表面；这样可以实现钢板表面一种元素的镀膜。

具体的，上述步骤S3中，将两个金属熔融容器内的金属加热至气体状态，金属蒸气通过主蒸气管道输送至混合蒸气箱，在混合蒸气箱充分混合后，金属蒸气从喷气嘴喷出，沉积在钢板表面，形成双金属混合膜钢板；

具体的，上述步骤S3中，分别将两个金属熔融容器内的金属加热至气体状态，第一种金属蒸气通过第一分蒸气管道的喷气嘴喷出，沉积在钢板表面；钢板继续移动，第二种金属蒸气通过第二分蒸气管道的喷气嘴喷出，沉积在钢板表面；形成单金属-单金属复合膜；

具体的，上述步骤S3中，将两个金属熔融容器内的金属加热至气体状态，第一种金属蒸气通过第一分蒸气管道的喷气嘴喷出，沉积在钢板表面；钢板继续移动，混合蒸气箱的混合金属蒸气从喷气嘴喷出，沉积在钢板表面；钢板继续移动，第二种金属蒸气通过第二分蒸气管道的喷气嘴喷出，沉积在钢板表面；形成单金属-双金属混合-单金属复合膜；

与现有技术相比，本实施例提供的连续生产合金镀膜钢板的方法由于设置了两个分蒸气管道和一个混合蒸气箱，可以进行单金属镀膜、双金属混合镀膜、单金属-单金属复合镀膜或单金属-双金属混合-单金属复合镀膜，结构简单，实现的膜层种类丰富，生产效率明显提高；混合蒸气箱和分蒸气管道上均设置喷气嘴，狭窄的喷嘴通道使喷嘴内外形成压力差，这个压力差促使金属蒸气以较高速率喷出到达钢板表面，金属蒸气粒子撞击并沉积在钢板表面，形成致密均匀的镀膜；分蒸气管道和混合蒸气箱的设置可以避免金属蒸气的相互污染，精确控制合金膜层的成分含量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种合金镀膜装置，其特征在于，包括蒸镀装置，所述蒸镀装置包括真空腔体(12)；所述真空腔体(12)的侧边设置有传送辊(10)，所述传送辊(10)用于传送钢板(9)；所述真空腔体(12)内设置有至少两个金属熔融容器；所述金属熔融容器分别通过主蒸气管道与混合蒸气箱(5)连接；混合蒸气箱(5)设置开口大小可调节的喷气嘴，所述喷气嘴用于向钢板(9)镀膜；

所述主蒸气管道的侧边还设有分蒸气管道，分蒸气管道上设置开口大小可调节的喷气嘴；

所述喷气嘴为可拆卸结构，所述喷气嘴为长条形的喷嘴通道，所述喷气嘴设置有用于调节喷嘴通道的长度的可移动挡板；喷气嘴两侧设置角度可调节的弧形挡板，用来调节喷气嘴的宽度；

混合蒸气箱(5)上设有3条用于放置喷气嘴的通道，通道上设有盖子，在进行复合镀膜的时候，喷气嘴可以根据需要放置在不同的通道上，调节混合蒸气箱(5)上的喷气嘴与其他喷气嘴的距离；

所述金属熔融容器的上端设置导流板。

2.根据权利要求1所述的合金镀膜装置，其特征在于，所述主蒸气管道和分蒸气管道上均设置有流量控制器。

3.根据权利要求2所述的合金镀膜装置，其特征在于，所述主蒸气管道和分蒸气管道上均设置有单向阀。

4.根据权利要求3所述的合金镀膜装置，其特征在于，所述金属熔融容器、主蒸气管道、分蒸气管道、混合蒸气箱(5)和喷气嘴的四周均设置有加热装置。

5.根据权利要求4所述的合金镀膜装置，其特征在于，所述加热装置为感应加热、电阻丝加热或远红外加热。

6.根据权利要求4所述的合金镀膜装置，其特征在于，所述金属熔融容器、主蒸气管道、分蒸气管道和混合蒸气箱(5)均设有温度传感器。

7.根据权利要求1所述的合金镀膜装置，其特征在于，所述金属熔融容器的数量为3个。

8.根据权利要求1-7任一项所述的合金镀膜装置，其特征在于，所述真空腔体(12)的侧边设有观察窗。

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