RU2006123480A

RU2006123480A - Способ нанесения покрытия ультратонким слоем на металлические изделия

Info

Publication number: RU2006123480A
Application number: RU2006123480/02A
Authority: RU
Inventors: КРАЗ Себасть н ЛЕ (BE); КРАЗ Себастьян ЛЕ
Original assignee: Сентр Де Решерш Металлюржик Асбл-Сентрум Воор Ресеч Ин Де Металлюржи Взв (Be); Сентр Де Решерш Металлюржик Асбл-Сентрум Воор Ресеч Ин Де Металлюржи Взв
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2008-01-27
Also published as: MXPA06007003A; TWI294920B; BRPI0417349B1; EP1694879A2; TW200521263A; AR047250A1; KR20060130063A; EP1694879B1; WO2005059196A3; CN1894436A; JP5030207B2; US20100173106A1; KR101145650B1; CA2546421A1; ES2477595T3; CN1894436B; RU2353702C2; CA2546421C; WO2005059196A2; JP2007514865A

Claims

1. Способ непрерывного нанесения покрытия на движущийся субстрат, например на металлическую полосу, изготовленную из стали, где готовое покрытие представляет собой ультратонкую пленку толщиной от 10 до 100 нм, осажденную на субстрате

из раствора, содержащего наночастицы оксидов,

в условиях регулируемого рН,

где указанный субстрат находится при температуре выше 120°С,

где суммарная продолжительность нанесения покрытия составляет менее 5 с, предпочтительно менее чем 1 с.

характеризующийся тем, что, по меньшей мере, одну химическую добавку, называемую «рафинер», включают в указанный раствор, где указанный рафинер, при соблюдении необходимых условий, обладает эффектом ограничения образования указанного покрытия.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что покрываемый субстрат представляет собой либо оголенный металл, предпочтительно сталь, нержавеющую сталь (или «неокисляемую» сталь), алюминий, цинк или медь, либо первый металл, покрытый вторым металлом, предпочтительно стальную полосу, покрытую слоем цинка, алюминия, олова или сплава, по меньшей мере, двух из этих металлов.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что наночастицы включают в себя оксиды, предпочтительно SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂О₃, CeO₂, Sb₂O₅, Y₂O₃, ZnO, SnO₂ или смеси этих оксидов, являются гидрофильными и/или гидрофобными, имеют размер от 1 до 100 нм и их содержание в растворе составляет от 0,1 до 10%, и предпочтительно от 0,1 до 1%.

4. Способ по любому из пп.1-3, характеризующийся тем, что концентрация рафинера составляет от 1 до 20 г на литр (г/л) раствора, предпочтительно от 5 до 10 г/л.

5. Способ по п.4, характеризующийся тем, что рафинер, используемый для нанесения покрытия из наночастиц кремнезема, выбран из группы соединений, включающей катехин и его производные, плавиковую и борную кислоты, бораты, карбонаты и гидрокарбонаты натрия и калия, гидроксид аммония и амины, которые являются растворимыми в воде.

6. Способ по п.4, характеризующийся тем, что рафинер, используемый для нанесения покрытия из наночастиц оксида двухвалентного или четырехвалентного олова, выбран из группы соединений, включающей бораты, карбонаты и гидрокарбонаты калия, гидроксид аммония и амины, которые являются растворимыми в воде.

7. Способ по п.4, характеризующийся тем, что рафинер, используемый для нанесения покрытия из наночастиц оксидов церия и циркония, выбран из группы соединений, включающей плавиковую, борную и карбоновые кислоты.

8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что рафинер, используемый для нанесения покрытия из наночастиц оксидов церия и циркония, выбран из группы соединений, включающей муравьиную, уксусную, аскорбиновую и лимонную кислоты.

9. Способ по любому из пп.1-3 и 5-8, характеризующийся тем, что рН раствора регулируют таким образом, чтобы дать возможность травления поверхностных оксидов с металлического субстрата, когда он находится в контакте с раствором, чтобы придать частицам максимальный электрический заряд с целью избежать какой-либо агломерации в растворе, а также чтобы сделать частицы насколько возможно реактивными без дестабилизации раствора.

10. Способ по п.9, характеризующийся тем, что рН растворов на основе наночастиц SiO₂, SnO₂, TiO₂, ZnO или Sb₂O₅ является щелочным и предпочтительно находится между 9 и 13.

11. Способ по п.9, характеризующийся тем, что рН растворов на основе наночастиц ZrO₂, CeO₂, SiO₂ или Sb₂O₅ является кислым и предпочтительно находится между 1 и 5.

12. Способ по п.10 или 11, характеризующийся тем, что рН растворов на основе смеси наночастиц регулируют так, чтобы раствор был стабильным в течение длительного времени.

13. Способ по п.9, характеризующийся тем, что в случае поверхностного слоя субстрата, содержащего компонент включающий цинк, алюминий, железо, олово, хром, никель или медь, рН является щелочным.

14. Способ по п.9, характеризующийся тем, что в случае поверхностного слоя субстрата, содержащего компонент включающий цинк, алюминий, железо, олово, хром, никель или медь, рН является кислым.

15. Способ по п.1, характеризующийся тем, что покрытие наносят путем погружения субстрата в течение регулируемого периода времени в погружную ванну для нанесения покрытий, содержащую раствор.

16. Способ по п.1, характеризующийся тем, что покрытие наносят путем распыления раствора на субстрате с помощью сопла, то есть устройства, которое с помощью или без помощи газа под давлением распыляет капли раствора.

17. Способ по п.1, характеризующийся тем, что покрытие наносят путем осаждения раствора на субстрате с помощью вращающегося валика.

18. Способ по п.1, характеризующийся тем, что раствор, который приводят в контакт с полосой, держат при температуре ниже 100°С, и предпочтительно ниже 80°С.

19. Способ по п.1, характеризующийся тем, что температура субстрата в начале процесса нанесения покрытия находится в интервале между 125 и 250°С.

20. Способ по п.19, характеризующийся тем, что, если субстрат уже имеет металлическое покрытие перед обработкой, температура субстрата в начале покрытия предпочтительно выше 125°С и ниже на 30-100°С температуры плавления покрывающего металла.

21. Способ по п.20, характеризующийся тем, что, если субстрат имеет металлическое покрытие, нанесенное путем погружения, как, например, при цинковании путем погружениния, покрытие наносят сразу после осаждения металлического покрытия до того, как субстрат охладится.

22. Способ по п.21, характеризующийся тем, что в случае субстрата, склонного к слишком высокому уровню окисления, для предотвращения окисления во время нанесения покрытия субстрат защищают от обширного контакта с воздухом с помощью нейтрального газа, например азота или аргона.

23. Способ по п.20 или 21, характеризующийся тем, что время нанесения покрытия ограничивают путем варьирования глубины погружения в случае нанесения покрытия в растворе, или длины участка распыления в случае распыления раствора соплами.

24. Способ по п.1, характеризующийся тем, что раствор представляет собой водный раствор или содержит любой другой растворитель, способный эффективно образовывать дисперсию указанных наночастиц.

25. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в раствор добавляют реагенты для повышения устойчивости к коррозии и/или улучшения адгезии к субстрату или красителю и/или для улучшения скольжения в процессе формования.

26. Способ по п.1, характеризующийся тем, что покрытый субстрат можно промывать после обработки водой или раствором на основе органических силанов или карбоновой кислоты со способностью к образованию сильной связи с органическим веществом.

27. Способ по п.1, характеризующийся тем, что он включает средства для

постоянного измерения и регуляции рН,

обеспечения пополнения раствора и удаления излишних продуктов реакции,

обеспечения однородности рабочего раствора ванны, таким образом, чтобы при этом избежать турбулентности на его поверхности.

28. Способ по п.15, характеризующийся тем, что температуры полосы и рабочего раствора ванны, время, в течение которого полоса находится в ванне, концентрация наночастиц в ванне и рН рабочего раствора ванны контролируются.

29. Способ по п.16, характеризующийся тем, что температура полосы, продолжительность времени распыления, концентрация наночастиц в распыляемом растворе, поток распыления и рН контролируются.

30. Установка для нанесения покрытия на стальную полосу, содержащая устройство для получения второго покрывающего слоя на первом покрывающем слое, полученном путем горячего погружения или путем распыления форсунками посредством применения способа по любому из пп.1-29, характеризующаяся тем, что указанная установка расположена после элементов, обеспечивающих операции формования и отвердевания первого покрывающего слоя, где указанный второй покрывающий слой наносят в данной установке при температуре, по меньшей мере на 100°С ниже температуры отвердевания первого покрывающего слоя.

31. Плоское или длинное металлургическое изделие, предпочтительно полоса, проволока, непрерывно-литая заготовка или труба, покрытое ультратонким защитным слоем способом по любому из пп.1-29, характеризующееся тем, что указанный защитный слой содержит наночастицы оксида или смеси этих оксидов, предпочтительно Al₂О₃, Y₂O₃, SiO₂, SnO₂, TiO₂, ZnO, Sb₂O₅, ZrO₂ или CeO₂, и имеет толщину менее чем 100 нм.

32. Металлургическое изделие, такое как полоса с покрытием, по п.31, толщина которого, возможно, исходная толщина перед производством непрерывно-литой заготовки или трубы, составляет от 0,15 до 5 мм.