CN1221685C - 钢带金属涂层电镀装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属涂层电镀设备，它可防止分离的金属在边缘的过多沉积，同时可避免边缘掩模装置的缺点。对以上任务的解决方案是，在上述类型的装置中，使每个阳极平行于钢带的运行方向被分成若干阳极条，而且阳极条相互之间是绝缘的，并对每个阳极条单独供电。

Description

用于钢带的金属镀层电镀装置

技术领域

本发明涉及一种用于钢带的金属镀层电镀装置，所述钢带穿过一种带有金属的酸性电解液运行，所述装置至少具有一个平行于钢带设置的不可溶阳极，电流从该阳极流向作为阴极的钢带，并且金属从电解液中沉积在钢带表面上。

背景技术

用普通碳钢制造的冷轧钢带必须涂上一层保护层才能防止腐蚀或者至少大大延缓腐蚀。保护层的种类根据其用途和经济上所能承受的成本而确定。

已有技术中使用的是镀锌镀层等。镀锌的防腐保护是通过金属镀层实现的，该镀层是采用电解方式形成的。

钢带的单面或双面镀锌的厚度大约为2.5-15微米，其采用的装置已公开在已有技术中。装置中的阳极平行于钢带布置，而且间隔尽可能小，为5-30毫米。每个阳极和钢带之间的空间充满了含有金属(锌)的酸性电解液。在镀覆过程中，电流从阳极流向作为阴极使用的钢带，使锌沉积钢带表面上。

这种公知的装置不仅会在单面镀覆中而且会在双面镀覆中出现问题。电流的密度在钢带边缘会增加。所以钢带边缘处会产生高密度电流，从而导致更大程度上的金属锌的离析。因此钢带的边缘区域镀锌层的厚度比中间镀锌层的厚度厚约2-3倍。

以上问题除了会导致金属和能量的消耗增加外，在钢带卷绕时以及在后续的加工过程中也会出现问题。从以上原因出发，钢带在卷绕之前必须对其边缘进行修整，这会带来较大的材料损失以及额外的加工成本。

如果利用这种装置仅对钢带进行单面镀覆则将产生另外的问题。如果阳极完全脱离不进行镀覆的钢带表面，或者通过一个假阳极(例如一块塑料板)代替阳极，则不仅有镀覆层的表面会出现边缘锌层增厚，而且由于电流的集肤效应，不进行镀覆的表面也会出现边缘锌层沉积。

如果仅仅将不进行镀覆的表面一侧的阳极电源切断，则不进行镀覆的钢带表面上还将出现有金属分离。其原因在于，位于钢带对面的较宽的阳极超过了钢带的宽度，电流通过电解液过渡到被切断的阳极上，从而在该阳极和钢带之间产生电压。

为了解决以上问题，公知的技术中有一种所谓边缘掩模，其形式为电绝缘板材或薄膜，可防止钢带旁的两个阳极之间有电流通过。

位于电绝缘板材端部的U形件将钢带边缘包容在内。钢带边缘伸到U形件内的侵入深度和边缘锌层沉积的程度有关。所以要求U形件应始终精确地适应钢带的形状。这需要钢带边缘位置测量装置以及高成本的具有复杂的测量和调节技术的边缘掩模移动装置。

边缘掩模的另一个缺点是容易出现故障。例如不光滑的钢带边缘或者突然出现的钢带宽度变化会损坏边缘掩模。其后果是代价很高的停车检修。

最后，钢带掩模还要求阳极之间有一个最小间隔，以便掩模有足够的强度。

除此以外，边缘掩模仍没有解决以下问题，即镀覆层厚度沿钢带的宽度直接反映了钢带的横截面形状。例如钢带如果出现横向弯曲或其他不平整的地方，或在阳极之间处于倾斜位置，则其后果是形成不均匀的镀层厚度。为了避免这种不良后果，已有技术中的镀覆工艺要采用成本很高的预矫正设备。

发明内容

从以上已有技术出发，本发明提出的任务是，提供一种上述类型的金属镀层电镀设备，它可防止分离的金属在边缘的过多沉积，同时可避免边缘掩模装置的缺点。该装置特别能够获得均匀的金属镀层，其厚度与钢带的平整程度无关，而且在不需要镀覆的一侧无需去掉阳极，并且在阳极区域也没有必要采用可移动部件。

根据本发明，提供了一种用于钢带的金属镀层电镀装置，所述钢带穿过一种含有金属离子的酸性电解液运行，所述装置至少具有一个平行于钢带设置的不可溶阳极，电流从该阳极流向作为阴极的钢带，并且金属离子从电解液中沉积到钢带表面上，每个阳极沿平行于钢带的运行方向被分成多个阳极条，所述各阳极条相互之间是绝缘的，每个阳极条单独由电源供电；在阳极条之间设置的绝缘材料将阳极条相互绝缘，并且绝缘材料至少超过每个阳极与钢带相对的表面伸到电解液中。

具体讲，对以上任务的解决方案是，在上述类型的装置中，使每个阳极平行于钢带的运行方向分布在阳极条上，而且阳极条相互之间是绝缘的。

本发明所述装置允许根据待镀覆钢带的宽度，仅向位于钢带对面的阳极条供电。其中实际的钢带位置是利用已有的钢带位置测量系统测定的。

本发明所述装置特别适用于不平整的钢带的镀覆，对每个阳极条可单独供电，该阳极条距钢带表面的间隔小于平均间隔时，可将电源切断。

由于相邻阳极条的散射效应，钢带虽然继续被镀上金属镀层，但其数量较少。同样，相隔的第二个阳极条也被减弱。所以切断单个阳极条的电源会使镀层趋向于均匀。

如果阳极条之间布置了绝缘材料将阳极条相互绝缘，并且绝缘材料至少超过每个阳极与钢带相对的表面伸到电解液中，则电流从加电的阳极条到不加电的阳极条之间的过渡将更加有效。这种方式特别有利于钢带的边缘区域，因为电流直接作用在钢带表面上，而在已有技术中，则会出现电流的集肤效应。

如果阳极条足够窄，则通过选择用加电阳极条从上边或下边覆盖钢带边缘，来控制镀层厚度，例如朝钢带边缘方向使厚度减小、保持均匀或增加。在每个阳极表面上凸出的绝缘条在阳极条足够窄时可保护阳极免受钢带的撞击。对极不平整的钢带或当钢带上作用的张力消失时，尤其可防止损坏阳极。在电流作用下，公知的装置由于钢带的接触会产生较高的短路电流，从而严重损坏阳极表面，但是本发明所述装置则可靠地避免了这一问题。

为了更有效地防止以上危险，绝缘材料应具有耐磨损和抗弯折的性能。

绝缘条伸出每个阳极表面的结构的另一个重要优点是，电解液的流动方向与钢带运行方向平行或者反向。在整个钢带宽度上均有均匀的流动速度，所以和公知装置相比其金属镀层的分离也更加均匀，因为后者会出现横向流动，特别是在阳极区输入和/或输出电解液的结构没有仔细设计时。

在本发明的一种有利结构中，有若干个阳极顺序布置在钢带的运行方向上。由于顺序布置的阳极可任意进行控制，所以从整体上看，每个阳极都能任意控制镀层截面，可始终保证镀层厚度的均匀性。

一种有效的结构是按以下方式控制，即通过电流调节器向阳极条供电。电流调节器可将每个阳极条的电流强度恒定保持在所要求的数值。因为根据库仑定律，镀覆中沉积的金属质量直接与电流总和成正比，所以可精确控制镀层厚度(例如每沉积1克金属锌需要1.22安培小时电能)。

另外也可通过以下方式选择镀层厚度，即每个阳极平行于钢带的运行方向分布在阳极条上，每个阳极所在的阳极条沿其长度被分成若干段，每一段阳极最好通过一个开关单独供电。例如将阳极条分成4段，则每段阳极条分别加上0％、25％、50％、75％和100％的电流。

这样可以在这部分阳极条的区域内按照百分比调节钢带的镀层厚度。

附图说明

下面根据本发明的原理图和附图对本发明和已有技术做进一步的说明。

图1表示已有技术中的一种钢带金属镀层电镀装置，其中没有边缘掩模。

图2表示已有技术中的一种钢带金属镀层电镀装置，其中具有边缘掩模。

图3表示一种不平整的钢带的镀层厚度，并以具有中间弯曲的钢带为例。

图4表示一种本发明所述钢带金属镀层电镀装置的实施例。

图5表示本发明所述装置具有4个串联在一起的阳极在单面镀覆中控制镀层厚度的方式。

图6表示钢带边缘区域镀层厚度补偿的示意图。

具体实施方式

图1表示的是一种钢带电镀装置，其中的钢带2浸在电解液1中运行。平行于钢带2的表面2a、2b设置有与表面呈较小间隔的上阳极和下阳极3a、3b。上阳极和下阳极3a、3b的宽度根据待镀覆钢带的最大宽度而定。例如钢带宽度为1850mm时，阳极的宽度可为2050mm。

在金属镀覆过程中，电流从阳极3a、3b流向作为阴极工作的钢带2。金属锌即从电解液1中沉积在钢带表面2a、2b上。

为了防止金属锌在钢带2的边缘2c、2d上过多沉积，已有技术中提供了一种所谓边缘掩模4，如图2所示。该掩模由绝缘板4a、4b和包围着钢带边缘2c、2d的U形件4c、4d组成。

钢带边缘2c、2d的插入深度t和金属锌的沉积量有关。一个图2中没有画出的掩模4的驱动装置可使U形件4c、4d精确地跟踪钢带边缘2c、2d。但这要求较高的测量和调节开销。

图1和图2所示装置均存在的缺点是，在钢带的整个宽度上，镀层厚度是钢带2的截面形状的直接反映。

图3表示的是以上情况的一个实例，其中处在上下阳极3a、3b之间的钢带2的截面呈弯曲状。

图4所示的是本发明所述装置。在所示的实施例中，各个阳极条5a、5b不仅设在钢带2的上方，而且也设在其下方。各个阳极条5a、5b之间通过绝缘条6a、6b相互绝缘，而绝缘条6a、6b则朝电解液1的方向从阳极条5a、5b的表面上伸出。

阳极条5a、5b各构成一个下部和一个上部箱形阳极，在图4中没有画出的侧面接线构成了用于电解液1的电流通道。

由于至少有一个用于电解液1电流通道的侧面接线是可以脱开的，所以整个装置可在短时间内移动到侧面，以便在维修和/或维护工作中进行更换。这种装置可避免使用特殊的镀覆电解槽。

在该实施例中，每个阳极条5a、5b经各自的开关8a、8b与向其供电的中央整流器7a、7b连接在一起。

如图4所示，只有那些位于钢带2的表面2a、2b对面的阳极条5a、5b所对应的开关8a、8b才处于闭合状态。

也可不使用中央整流器7a、7b，而为每个阳极条单独配备一个整流器，该整流器或者经一个开关或者经一个电流调节器与阳极条连接在一起。

绝缘条6a、6b仅伸到电解液1内几个毫米，所以可防止受到钢带2的撞击。

在图5所示的实施例中，有4个本发明所述阳极(见图4)沿钢带运行方向串连布置。在该实施例中，仅对钢带2的表面2a进行镀覆。下部阳极的所有阳极条5b均处于断开状态。

该图的左半边表示出各个阳极条5a的通断情况；在该图的右半边，表示沿钢带2的整个宽度其表面2a上形成的镀层厚度。

串连阳极所形成的镀层厚度叠加可由图中清楚地看出。

最后，图6表示钢带仅经过两个串连阳极后镀锌层在边缘处的平整程度，其中的阳极在钢带2的边缘处的阳极条5a、5b具有不同的通断情况。

Claims (8)

1、一种用于钢带的金属镀层电镀装置，所述钢带穿过一种含有金属离子的酸性电解液运行，所述装置至少具有一个平行于钢带设置的不可溶阳极，电流从该阳极流向作为阴极的钢带，并且金属离子从电解液中沉积到钢带表面上，其特征是，

每个阳极沿平行于钢带的运行方向被分成多个阳极条(5a，5b)，

所述各阳极条(5a，5b)相互之间是绝缘的，

每个阳极条(5a，5b)单独由电源供电；

在阳极条(5a，5b)之间设置的绝缘材料将阳极条相互绝缘，并且

绝缘材料至少超过每个阳极与钢带相对的表面伸到电解液(1)中。

2、如权利要求1所述的用于钢带的金属镀层电镀装置，其特征是，所述阳极比装置中的任何待镀覆钢带(2)的宽度要宽。

3、如权利要求1或2所述的用于钢带的金属镀层电镀装置，其特征是，绝缘材料呈条带(6a，6b)的形状，并且耐磨损和抗弯折。

4、如权利要求1或2所述的用于钢带的金属镀层电镀装置，其特征是，阳极条(5a，5b)的宽度范围在5-40毫米之间。

5、如权利要求1或2所述的用于钢带的金属镀层电镀装置，其特征是，有若干个阳极顺序布置在钢带(2)的运行方向上。

6、如权利要求1或2所述的用于钢带的金属镀层电镀装置，其特征是，每个阳极条(5a，5b)单独通过开关(8a，8b)与电源相连。

7、如权利要求6所述的用于钢带的金属镀层电镀装置，其特征是，每个阳极条(5a，5b)单独通过电流调节器与电源相连。

8、如权利要求5所述的用于钢带的金属镀层电镀装置，其特征是，每个阳极的阳极条(5a，5b)在其长度上被分成若干段，并且每段阳极条通过开关单独供电。

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