專利名稱：利用大氣壓等離子體生產(chǎn)熱浸鍍鋁不銹鋼板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)熱浸鍍鋁不銹鋼板的方法，更具體地說，涉及這樣 一種生產(chǎn)熱浸鍍鋁不銹鋼板的方法，即，通過在對不銹鋼板執(zhí)行大氣壓等離 子體處理之后對不銹鋼板進(jìn)行熱浸鍍鋁，來提高不銹鋼板和鋁之間的潤濕性 和粘合性。
背景技術(shù)：
等離子體是電離氣體。與只包含電中性原子的高溫氣體不同，在等離子 體中，具有彼此相反的電荷的粒子(即，電子和原子核)彼此混合。等離子體在 整體上呈中性。然而，局部地，由于陽離子和電子之間的電荷分離而產(chǎn)生電 場，并且由于電荷的流動而產(chǎn)生電流的》茲場。
根據(jù)產(chǎn)生等離子體時的溫度，等離子體可被分為低溫等離子體和高溫等 離子體。另外，根據(jù)產(chǎn)生等離子體時施加的壓力，等離子體可被分為低壓等
離子體(幾毫托(mTorr)至幾托(Torr))和大氣壓(達(dá)到760 Torr)等離子體。在這些 等離子體中，由于大氣壓等離子體在大氣壓下產(chǎn)生，所以不需要產(chǎn)生低壓等 離子體時所需的昂貴的真空系統(tǒng)。因此，大氣壓等離子體被廣泛地用于工業(yè)應(yīng)用。
不銹鋼本身具有良好的耐腐蝕性。然而，鍍鋁不銹鋼具有顯著提高的耐 腐蝕性。鍍鋁不銹鋼已經(jīng)被認(rèn)為是用于車輛排氣系統(tǒng)的良好材料或良好的建 筑材料。近來，鍍鋁不銹鋼的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到燃料電池的電極或分隔件。另 外，當(dāng)不銹鋼被鍍有鋁或鋁合金時，其具有優(yōu)良的耐熱性或耐腐蝕性。因此， 鍍覆的不銹鋼被廣泛地用于耐熱或耐腐蝕。在耐熱的情況下，鍍有鋁或鋁合 金的不銹鋼通常已經(jīng)被用作構(gòu)成燃燒裝置、加熱裝置或車輛排氣管的部件。
作為對不銹鋼鍍鋁的方法，熱浸鍍是最經(jīng)濟(jì)的方法之一。然而，由于不 銹鋼表面和熔融鋁之間的潤濕性差，所以通常難以通過熱浸鍍對不銹鋼鍍鋁。 公知的是，形成在不銹鋼表面的致密氧化鉻層降低不銹鋼和熔融鋁之間的潤 濕性。為了解決該問題，在相關(guān)領(lǐng)域中應(yīng)用了各種方法和工藝。例如，與Kilbane 工藝、Boston工藝或Jasper工藝等公知的工藝相似，第1995-337022號曰本 特許公開(于1995年9月5日公開)提供了一種對不銹鋼熱浸鍍鋁的方法，該 方法利用這樣的工藝，即，在對不銹鋼熱浸鍍鋁之前控制不銹鋼的溫度，從 而在熱浸鍍鋁之前精確地控制氣氛氣體的組分和露點。然而，在上述工藝中， 由于需要非常精確地控制氣氛氣體的露點，所以非常難以滿足工藝條件。即， 為了使引入氣氛氣體的氧氣的量降低到最小值，需要使用先進(jìn)的氧氣清除技 術(shù)，并且需要使用防止氧氣從外部滲透到氣氛氣體中的技術(shù)和設(shè)備。由于難 以通過通常的方法來實現(xiàn)該方法和設(shè)備，所以難以將該方法和設(shè)備應(yīng)用到通 常的熱浸鍍鋁生產(chǎn)線中。
此外，第2005-0104667號韓國專利公開(于2005年11月3日公開)披露 了一種在鍍鋁鍍鍋中對不銹鋼熱浸鍍鋁的方法。根據(jù)該方法，通過控制氮氣 和氫氣的分壓來對不銹鋼鍍鋁。由于需要精確地控制氮氣和氬氣的分壓，所 以難以滿足工藝條件。
另外，可使用在對不銹鋼鍍鋁之前用具有良好潤濕性的鐵或鎳來對不銹 鋼進(jìn)行鍍覆的方法。然而，該方法需要額外的設(shè)備來首先對不銹鋼鍍中間鍍 層。額外設(shè)備的使用使該方法很難應(yīng)用到通常的熱浸鍍生產(chǎn)線，還導(dǎo)致制造 成本增力口。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明的 一 方面提供一種利用大氣壓等離子體生產(chǎn)熱浸鍍鋁不銹鋼的方 法，該方法通過利用大氣壓等離子體對不銹鋼的表面預(yù)處理，然后對不銹鋼 熱浸鍍鋁來提高不銹鋼和鋁之間的潤濕性和粘合性。
技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的 一 方面，提供一種利用大氣壓等離子體生產(chǎn)熱浸鍍鋁不銹 鋼板的方法，該方法包括以下步驟在預(yù)定溫度下加熱不銹鋼板；對加熱后 的不銹鋼板的表面執(zhí)行大氣壓等離子體處理；使經(jīng)受大氣壓等離子體處理的 不銹鋼板經(jīng)過熱浸鍍鋁鍍鍋，以對不銹鋼板熱浸鍍鋁。
該方法還可包括在加熱不銹鋼之前，對不銹鋼板的表面執(zhí)行大氣壓等離 子體處理。執(zhí)行大氣壓等離子體處理的步驟可包括通過將直流或交流電源施加到 彼此面對且其間具有預(yù)定間隔的一對電極來產(chǎn)生大氣壓等離子體；使不銹鋼 板經(jīng)過在所述一對電極之間的產(chǎn)生大氣壓等離子體的位置。
有利效果
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可通過簡單地將大氣壓等離子體處理單元添加 到已有的鍍生產(chǎn)線來對不銹鋼鍍鋁，并且可通過簡單的方法來生產(chǎn)具有優(yōu)良 的潤濕性和粘合性的鍍鋁不銹鋼。


圖1是示出可實施本發(fā)明的連續(xù)熱浸鍍鋁工藝的示圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)熱浸鍍鋁不銹鋼的方法的流程圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的在執(zhí)行大氣壓等離子體處理之前和之后鋁在不
銹鋼上的形狀的示例圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的執(zhí)行實際大氣壓等離子體處理之前和之
后的不銹鋼以及對炫融鋁的潤濕性進(jìn)行試驗的結(jié)果的照片的示圖。
具體實;^方式
在下文中，現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實施例。然而， 在詳細(xì)描述示例性實施例的操作時，當(dāng)認(rèn)為對相關(guān)公知功能或構(gòu)造的詳細(xì)描 述會不必要地使本發(fā)明的關(guān)鍵點變得不清楚時，將省略這樣的詳細(xì)描述。
圖1是示出可實施本發(fā)明的連續(xù)熱浸鍍鋁工藝的視圖。
如圖1所示，不銹鋼10在電解清洗單元20中經(jīng)受電解清洗工藝，使得 不銹鋼10表面上的外來物被去除。這樣，不4秀鋼10表面上的外來物被電解 清洗工藝去除，使得在后續(xù)工藝中的鍍特性能夠被提高。經(jīng)過電解清洗單元 20的不銹鋼10被放入到預(yù)熱和還原單元30。
在對不4秀鋼10熱浸鍍鋁之前，預(yù)熱和還原單元30在適當(dāng)?shù)臏囟认录訜?不銹鋼10。這時，優(yōu)選地，將還原性氣體用作氣氛氣體。另外，露點被控制 得盡可能地低。然而，根據(jù)不銹鋼10的種類、厚度、寬度和傳輸速度，可不 同地執(zhí)行預(yù)熱和還原工藝。因此，優(yōu)選地，考慮到這些變量來確保最適宜條 件。被預(yù)熱和還原單元30在適當(dāng)?shù)臏囟认录訜岷蟮牟讳P鋼10被放入鍍鋁鍍 鍋50中。這里，根據(jù)本發(fā)明的實施例，在預(yù)熱和還原單元30的入口和出口分別設(shè)
置等離子體處理單元40和41。入口等離子體處理單元40對經(jīng)過電解清洗工 藝的不銹鋼10的表面執(zhí)行初次等離子體處理。出口等離子體處理單元41在 不銹鋼10進(jìn)入鍍鋁鍍鍋50之前對不銹鋼10執(zhí)行二次等離子體處理。這時， 優(yōu)選地，初次等離子體70和二次等離子體70是在工藝方面有利的大氣壓等 離子體。由于等離子體在大氣壓下處理，所以可容易地處理大氣壓等離子體。 另外，大氣壓等離子體在要求的設(shè)備和裝置方面比高壓等離子體有利。大氣 壓等離子體處理執(zhí)行如下。形成彼此面對且其間具有預(yù)定間隔的 一對電極。 將電流施加到電極，以在電極之間產(chǎn)生直流或交流大氣壓等離子體70。不銹 鋼10經(jīng)過兩個電極之間的產(chǎn)生大氣壓等離子體70的位置。這樣，大氣壓等 離子體的離子與不銹鋼10的表面碰撞，使得不銹鋼10的表面能夠被改良。
這里，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，入口等離子體處理單元40可被選擇性 地去除。在這種情況下，可在不銹鋼10進(jìn)入鍍鋁鍍鍋50之前僅執(zhí)行一次大 氣壓等離子體處理。根據(jù)執(zhí)行大氣壓等離子體處理的結(jié)果，可執(zhí)行一次或兩 次大氣壓等離子體處理。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，可使用AC或DC電源來產(chǎn)生大氣壓等離子體70。 通常，使用2kV至20kV范圍內(nèi)的電壓。脈沖電源可被用作DC電源。在這 種情況下，通常，使用lkHz至10kHz范圍內(nèi)的頻率。不銹鋼10經(jīng)過在兩個 電極之間產(chǎn)生的大氣壓等離子體70,從而執(zhí)行大氣壓等離子體處理。當(dāng)產(chǎn)生 大氣壓等離子體70時，X射線與大氣壓等離子體70—起產(chǎn)生。因此，優(yōu)選 地，為了安全起見，可圍繞產(chǎn)生等離子體的部分安裝屏蔽裝置。屏蔽裝置防 止人體直接接觸X射線。
在不銹鋼10進(jìn)入熱浸鍍鋁鍍鍋50之前執(zhí)行大氣壓等離子體處理。然后， 不銹鋼IO被放入熱浸鍍鋁鍍鍋50。這樣，在經(jīng)受大氣壓等離子體處理之后， 不銹鋼10經(jīng)過鍍鍋50以對不銹鋼10鍍鋁。在對不銹鋼10鍍鋁之后，不銹 鋼10沿豎直方向離開鍍鍋50。這時，用氣刀60適當(dāng)?shù)貒娚淇諝庖钥刂棋兞俊?br> 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的生產(chǎn)熱浸鍍鋁不銹鋼的方法的流程圖。
參照圖2，通過電解清洗工藝將外來物從不4f鋼10的表面去除(S200)。 對去除了外來物的不銹鋼10的表面執(zhí)行初次等離子體處理(S202)。然后，為 了對不銹鋼10鍍鋁，在對不銹鋼10的初次等離子體處理完成之后，預(yù)熱和 還原單元30在適當(dāng)?shù)臏囟认录訜岵讳P鋼10(S204)。
6在將不銹鋼10浸入熱浸鍍鋁鍍鍋50中之前，對加熱后的不銹鋼10的表
面執(zhí)行二次等離子體處理(S206)。當(dāng)二次等離子體處理完成時，不銹鋼10經(jīng) 過熱浸鍍鋁鍍鍋50，從而對不銹鋼10鍍鋁(S208)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，優(yōu)選地，利用大氣壓等離子體70來執(zhí)行初次和二 次等離子體處理。為此，通過向彼此面對且其間具有預(yù)定間隔的一對電極施 加DC或AC電源來產(chǎn)生大氣壓等離子體70。不銹鋼20經(jīng)過兩個電極之間的 產(chǎn)生大氣壓等離子體的位置。這樣，對不銹鋼IO表面執(zhí)行大氣壓等離子體處 理。在這種情況下，大氣壓等離子體的離子撞擊不銹鋼10的表面，使得不銹 鋼10的表面能夠被改良。
另外，根據(jù)本發(fā)明的實施例，可選擇性地省略初次等離子體處理。即， 在熱浸鍍鋁鍍鍋50中對不銹鋼IO鍍鋁之前，可使不銹鋼10經(jīng)受一次大氣壓 等離子體處理。
另外，氣刀60將空氣噴射到被完全鍍鋁并離開鍍鋁鍍鍋50的不銹鋼10 的表面上，從而控制鍍量(S210)。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施例在大氣壓等離子體處理之前和之后鋁在不 銹鋼上的形狀的示例圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的執(zhí)行實際大氣壓等 離子體處理之前和之后的不銹鋼以及對熔融鋁的潤濕性進(jìn)行試驗的結(jié)果的照 片的示圖。
首先，參照圖3，將描述根據(jù)本發(fā)明實施例的執(zhí)行大氣壓等離子體處理 之前和之后，熔融鋁80在不銹鋼10上的形狀。在執(zhí)行大氣壓等離子體處理 之前，由于熔融鋁80和不銹鋼10之間的粘合性差，所以熔融鋁80具有球形 形狀。然而，在根據(jù)本發(fā)明的實施例執(zhí)行大氣壓等離子體處理之后，由于熔 融鋁80和不銹鋼10之間良好的粘合性，所以熔融鋁80分布在寬的區(qū)域。在 根據(jù)本發(fā)明實施例的實際試驗的結(jié)果中也可表明這一點。
在圖4中，根據(jù)本發(fā)明的實施例，電極設(shè)置在不銹鋼10的前表面和后表 面，同時每個電極以4mm的間隔與不4秀鋼10分開。頻率為300Hz的lkV脈 沖電源被施加到電極，以產(chǎn)生大氣壓等離子體。在圖4中的(a)中示出了執(zhí)行 該試驗之前和之后的不銹鋼10的表面的照片。如圖4中的(a)所示，由于經(jīng)受 大氣壓等離子體處理的部分具有粗糙度，所以出現(xiàn)表面改良。另外，出現(xiàn)表 面的氧化。
另外，圖4中的(b)和圖4中的(c)是示出在上述試驗條件下執(zhí)行大氣等離子體處理之前和之后，通過滴落熔融鋁來執(zhí)行粘合性和潤濕性試驗的結(jié)果的
照片。在圖4中的(b)中，在執(zhí)行大氣壓等離子體處理之前，不銹鋼與熔融鋁 之間的粘合性和潤濕性差。在圖4中的(c)中，在執(zhí)行大氣壓等離子體處理之 后，不銹鋼與熔融鋁之間的粘合性和潤濕性優(yōu)異。
雖然已經(jīng)結(jié)合示例性實施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下， 可進(jìn)行各種修改和改變。
權(quán)利要求
1、一種利用大氣壓等離子體生產(chǎn)熱浸鍍鋁不銹鋼板的方法，該方法包括以下步驟在預(yù)定溫度下加熱不銹鋼板；對加熱后的不銹鋼板的表面執(zhí)行大氣壓等離子體處理；使經(jīng)受大氣壓等離子體處理的不銹鋼板經(jīng)過熱浸鍍鋁鍍鍋，以對不銹鋼板熱浸鍍鋁。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在加熱不銹鋼板之前，對不銹鋼板 的表面執(zhí)行大氣壓等離子體處理。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，執(zhí)行大氣壓等離子體處理的步 驟包括通過將直流或交流電源施加到彼此面對且其間具有預(yù)定間隔的一對 電極來產(chǎn)生大氣壓等離子體；使不銹鋼板經(jīng)過在所述一對電極之間的產(chǎn)生大 氣壓等離子體的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)熱浸鍍鋁不銹鋼板的方法，該方法通過對不銹鋼板執(zhí)行大氣壓等離子體處理并對不銹鋼板進(jìn)行熱浸鍍鋁，來提高不銹鋼板和鋁之間的潤濕性和粘合性。根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種利用大氣壓等離子體生產(chǎn)熱浸鍍鋁不銹鋼板的方法包括以下步驟在預(yù)定溫度下加熱不銹鋼板；對加熱后的不銹鋼板的表面執(zhí)行大氣壓等離子體處理；使經(jīng)受大氣壓等離子體處理的不銹鋼板經(jīng)過熱浸鍍鋁鍍鍋，以對不銹鋼板熱浸鍍鋁。
文檔編號C23C2/02GK101568663SQ200780048070
公開日2009年10月28日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者吳基莊, 樸亨國, 洪在和, 辛容兌 申請人:Posco公司