用于增強鋼帶上的金屬涂層的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于增強鋼帶或鋼板上的金屬涂層的方法，通過加熱到涂層材料的熔化溫度之上的溫度熔化涂層，在不超過10μs的有限的輻射時間上，利用具有高功率密度的電磁輻射輻射涂層的表面進行該加熱，預(yù)設(shè)的輻射時間和通過電磁輻射引入到涂層中的能量密度被選擇，以便在涂層的整個厚度向下至與鋼帶的邊界層完全地熔化涂層，因此在涂層和鋼帶之間的邊界層上形成薄的合金層。本發(fā)明進一步涉及一種具有金屬涂層、尤其是錫、鋅或鎳的涂層的鋼帶或鋼板，其中，在鋼制品和涂層之間的邊界層上，形成合金層，該合金層比涂層的厚度薄，且同時是密度大的，且由鐵原子和涂層材料的原子組成，合金層的厚度相當(dāng)于小于0.3g/m2的合金層覆蓋物。
【專利說明】用于增強鋼帶上的金屬涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于增強根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的鋼條或鋼板上的金屬涂層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電鍍的鋼條的生產(chǎn)中，例如，在鍍錫鋼板的生產(chǎn)中，根據(jù)電鍍工藝通過涂層的熔化來增加涂層的耐腐蝕性的方法是已知的。為此，將流電地沉積在鋼條上的涂層加熱至涂層材料的熔點之上的溫度，且隨后在水浴中淬火。通過涂層的熔化，涂層的表面獲得有光澤的外表且減少涂層的多孔性，其中增加其耐腐蝕性和減少其用于使侵蝕性物質(zhì)，例如有機酸的滲透性，。
[0003]例如，可依靠鍍層鋼帶的感應(yīng)加熱或通過電阻加熱進行涂層的熔化。由DE I 277896例如公開了一種用于增加金屬化的鐵帶或鐵板的防腐蝕的方法，其中通過使溫度增加到涂層材料的熔化溫度之上來熔化金屬涂層，且在熔化溫度和再結(jié)晶作用溫度之間的范圍內(nèi)，在結(jié)晶化過程期間使金屬涂層處于高頻率的振蕩下。由DE I 186 158-A公開了一種用于金屬條帶的感應(yīng)加熱的裝置，其中所述感應(yīng)加熱用于，特別地用于鋼帶上以電解應(yīng)用的涂層的熔化。
[0004]利用已知的用于熔化鋼帶或鋼板上的金屬涂層的方法，通常，將整個包含應(yīng)用的涂層的鋼帶或鋼板加熱至涂層材料的熔化溫度之上的溫度，且隨后，例如，在水浴中將所述鋼帶或鋼板冷卻至常溫。為此，需要相當(dāng)大的能量消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]從這里開始，本發(fā)明的目標(biāo)是提出一種用于增強鋼帶或鋼板上的金屬涂層的方法，其中與已知的方法相比，該方法基本上更加節(jié)約能源。方法也應(yīng)該實現(xiàn)根據(jù)方法處理的涂層的高的耐腐蝕性，甚至在薄的涂層的情況下。
[0006]利用具有權(quán)利要求1的特征的方法實現(xiàn)這些目標(biāo)。在從屬權(quán)利要求中給出了根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實施例。
[0007]利用根據(jù)本發(fā)明的方法，通過加熱至涂層材料的熔化溫度之上的溫度，至少在涂層的表面上和在涂層的厚度的局部區(qū)域上熔化金屬涂層，其中，通過在最多10 μ s的有限的輻射時間上，利用高功率密度電磁輻射輻射涂層的表面進行加熱。能量需要不依賴于金屬板的厚度。非常顯而易見，與具有0.2_的鍍錫鐵皮的中間標(biāo)準厚度相比，例如，在雙面熔化的情形中，在最多10μ s的輻射時間內(nèi)，在帶中需要大約小于90%的熱能。對于總的能量需要，應(yīng)該考慮取決于輻射的波長，涂層的表面特性等等的吸收的程度以及輻射源的效率。
[0008]因此，可通過利用脈沖輻射源實現(xiàn)有限的輻射時間，該脈沖輻射源在具有10 μ s的最大的脈沖持續(xù)時間的短脈沖中發(fā)出電磁輻射。因為使用連續(xù)不斷地發(fā)出電磁輻射的輻射源，輻射時間也可限于10μ s的最大的值，與鍍層鋼帶相比，輻射源高速移動。具體地，在帶涂覆裝置中提供本發(fā)明的這個實施例，其中鍍層鋼帶高速在帶長度方向中通過涂覆裝置。在帶鍍錫裝置中的鍍錫鐵皮的生產(chǎn)中，例如，在鋼帶的電解鍍錫中實現(xiàn)達到700m/min的帶速度。利用這樣高的帶移動速度，可能通過聚焦涂層的表面上的電磁輻射，保持要根據(jù)本發(fā)明維持的最多10 μ s的輻射時間，而不需要電磁輻射的脈沖輻射。
[0009]適當(dāng)?shù)?，利用高功率密度激光束進行鋼帶或鋼板的涂覆的表面的輻射。從目前工藝水平來看，已知短脈沖激光，其發(fā)出具有范圍在毫微妙Us)內(nèi)的脈沖持續(xù)時間的高功率激光束。利用這樣短的脈沖激光，也可將根據(jù)本發(fā)明的方法中的輻射時間減少至IOOns以下的值。也可能利用cw激光實現(xiàn)這些輻射時間。
[0010]在低的輻射時間的基礎(chǔ)上，發(fā)射到涂層的表面上的電磁輻射僅僅將涂層的表面和局部的區(qū)域或整個厚度加熱至涂層材料的熔化溫度之上的溫度。然而，只能非充分地加熱底層的鋼帶或鋼板。利用根據(jù)本發(fā)明的方法根據(jù)涂覆的表面的輻射將大量的能量輸入鋼板的表面的最高層。這樣，在涂層的短期的熔化之后，可以通過還是冷卻的鋼帶或鋼板帶走引入到涂層的熱量。因而，在本發(fā)明的方法中，通過憑借還是冷卻的鋼帶或鋼板帶走的涂層中的熱量，無意識地進行涂層的熔化之后的溫度補償。正如已知的方法，不再需要隨后在水浴中的淬火。這樣，可節(jié)約相當(dāng)大的能量，關(guān)于已知的方法，必需通過將整個鋼帶或鋼板加熱至涂層材料的熔化溫度之上的溫度且隨后在水浴中淬火使用所述能量。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實施例中，為了對涂層進行加熱，發(fā)出電磁輻射的輻射源以帶速度在鋼帶的橫向上移動。適當(dāng)?shù)兀部赡苁褂枚鄠€用于涂層的表面的輻射的輻射源；它們的輻射以這樣的方式引入到涂層的表面中，即輻射涂層的整個表面都被輻射。適當(dāng)?shù)兀龑?dǎo)單獨的輻射源的射線彼此緊挨著，且在涂層的表面上的局部區(qū)域中重疊。因此，不同的輻射源也可相對于涂覆的鋼帶移動，該鋼帶自身以帶的長度的方向以預(yù)設(shè)的帶移動速度連續(xù)地移動。
[0012]因此，依靠偏轉(zhuǎn)和聚焦設(shè)備，將由輻射源發(fā)出的電磁輻射或輻射源聚焦到涂層的表面上。適當(dāng)?shù)?，一個或多個焦點的直徑或者范圍這樣地匹配于移動的鋼帶的速度(帶的速度)，即涂層的表面上預(yù)設(shè)的點在最多10μ s的預(yù)設(shè)的輻射時間內(nèi)通過焦點的范圍。這可確保，以不大于最大的輻射時間的電磁輻射輻射涂層的表面上的每一個點。
[0013]適當(dāng)?shù)?，輻射源或輻射源以這樣的方式布置，即，輻射涂層的整個表面被盡可能均勻地以及最多在小于10 μ s的最大輻射時間上輻射。優(yōu)選地，通過輻射涂層的表面，利用電磁輻射處理超過Im2每秒的區(qū)域。
[0014]優(yōu)選地，通過電磁輻射引入到涂層的能量密度和預(yù)設(shè)的輻射時間以這樣的方式選擇和彼此協(xié)調(diào)，即，在涂層的整個厚度至與鋼帶的邊界層上完全地熔化涂層。這樣，也將部分引入的熱量導(dǎo)入鋼帶，其中出現(xiàn)能量或熱量損失。然而，在以這種優(yōu)選的方式引導(dǎo)的方法中，出人意料地在涂層和鋼帶之間的邊界層上形成薄的(與涂層的厚度相比)合金層；它包含鐵原子和涂層材料的原子。優(yōu)選地，以這樣的方式選擇能量密度，即，只有部分涂層與鋼帶或鋼板熔合成為合金，并進而在熔化之后仍然存在非合金的涂層。在鍍錫的鋼板帶時，例如，在錫涂層和鋼板之間的邊界層上形成非常薄的鐵錫合金層。因此，取決于選定的工藝參數(shù)，合金層的厚度大約相當(dāng)于只有0.05至0.3g/m2的單位面積重量。這確保，在例如2.0g/m2的薄的總錫層時，實現(xiàn)具有視覺完美表面的非常良好的耐腐蝕性合金層。這種非常薄的合金層導(dǎo)致涂覆的鋼板的增強的耐腐蝕性和導(dǎo)致鋼帶或鋼板上的涂層的改進的粘附。、【專利附圖】

【附圖說明】 [0015]下面借助于各種實施例實例，參考附圖更詳細地解釋本發(fā)明。附圖示出:
[0016]圖1:用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備的第一實施例的示意圖，其中以橫截面的形式示出具有金屬涂層的鋼板；
[0017]圖2:在涂覆的鋼帶的俯視圖中，用于增強移動的鋼帶上的金屬涂層的另一個布置的不意圖；
[0018]圖3:在涂覆的鋼帶的俯視圖中，用于增強移動的鋼帶上的金屬涂層的另一個布置的不意圖；
[0019]圖4:在涂覆的鋼帶的俯視圖中，用于增強移動的鋼帶上的金屬涂層的另一個布置的不意圖；
[0020]圖5:在涂覆的鋼帶的俯視圖中，用于增強移動的鋼帶上的金屬涂層的另一個布置的不意圖；
[0021]圖6:在涂覆的鋼帶的俯視圖中，用于增強移動的鋼帶上的金屬涂層的另一個安排的不意圖；
[0022]圖7:從模型計算發(fā)展的圖表的視圖，其顯示在涂層的表面上的各種溫度，利用電磁輻射引入到涂覆的鋼帶或鋼板的每單位面積的熱量是輻射時間的函數(shù)(圖7a:400°C表面溫度；圖7b:700°C表面溫度，和圖7c:1000°C表面溫度)；
[0023]圖8:在執(zhí)行本發(fā)明的方法(圖8a和8b)和傳統(tǒng)的方法時，在邊界層與鋼板表面的區(qū)域中的涂層的熔化期間形成的合金層的微探針照片；
[0024]圖9:對于各種輻射時間t，在帶厚度(X)或涂層的厚度上，利用電磁輻射對涂覆的鋼板表面進行輻射期間產(chǎn)生的溫度曲線圖(Τ(χ))的視圖。
【具體實施方式】
[0025]實施例涉及鍍錫鋼板的增強或者在帶鍍錫裝置中通過電流沉積涂覆了錫層的鋼帶的增強。然而，根據(jù)本發(fā)明的方法不僅僅用于鍍錫鋼帶的增強，而是通常用于鋼帶或鋼板上的金屬涂層的增強。例如，金屬涂層也可能是由鋅或鎳構(gòu)成的涂層。
[0026]圖1示意性地示出了用于執(zhí)行增強鋼板上的金屬涂層的根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備，其中在此示例性地示出了鍍錫鋼板的增強。在此，利用參考標(biāo)號I表示鋼板和利用參考標(biāo)號2表示錫涂層。例如，已經(jīng)在電鍍方法中應(yīng)用的錫涂層2的厚度一般是0.lg/m2至llg/m2。為了熔化涂層2，提供輻射源5，該輻射源發(fā)出電磁射線6。適當(dāng)?shù)匾揽科D(zhuǎn)和聚焦設(shè)備，使射線6聚焦于涂層2的表面。在此示出的實施例中，偏轉(zhuǎn)和聚焦設(shè)備包括偏轉(zhuǎn)鏡7和聚焦透鏡8。在圖1中，以參考標(biāo)號9表示射線6在涂層2的表面上的焦點。
[0027]例如，輻射源5可能是激光，該激光發(fā)出高功率密度激光束。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例中，激光束6可能是脈沖激光束。因此，脈沖持續(xù)時間相當(dāng)于期望的輻射時間，根據(jù)本發(fā)明，輻射時間是最多10μ S，且優(yōu)選地少于100ns。為了至少在它的表面上和越過部分它的厚度熔化涂層2，足夠的熱量的輻射是必要的，根據(jù)本發(fā)明，輻射在最多10μ s的非常短的輻射時間內(nèi)，將涂層加熱至涂層材料的熔化溫度之上的溫度。在這里以實例示出的錫涂層2中，熔點是232°C。適當(dāng)?shù)?，為了這個目的，由輻射源5 (脈沖激光)發(fā)出的電磁輻射具有在I X IO6至2X 108W/cm2的范圍內(nèi)的功率密度，和在輻射時間(tA)內(nèi)，通過電磁輻射輻射到涂層的表面上的能量密度的范圍是0.01J/cm2至5.0J/cm2。
[0028]為了能夠利用脈沖激光束6輻射涂層2的整個表面，輻射源5 (激光)或激光束6相關(guān)于具有涂層2的鋼板I是可移動的。為了這個目的，例如，在圖1示出的實施例中，由偏轉(zhuǎn)鏡7和聚焦透鏡8組成的偏轉(zhuǎn)和聚焦設(shè)備可在相對于鋼板I的橫向方向中移動。為了對涂覆的鋼板的全部表面進行輻射，偏轉(zhuǎn)和聚焦設(shè)備在相對于鋼板I的橫向y中逐步地移動，以便焦點9在涂層2的表面上遷移。
[0029]通過高能量激光輻射6的輻射，在涂層的表面上和-取決于激光束6的選定的性能-在部分或在涂層的整個厚度上，在預(yù)設(shè)的輻射時間內(nèi)短時間地將涂層2加熱至熔化溫度之上的溫度。這樣，部分地或完全地熔化涂層2。通過熔化，涂層2的表面獲得有光澤的外表，且壓緊涂層2的結(jié)構(gòu)。在圖1中，以參考標(biāo)號3表示的焦點9在涂層2的表面上的移動期間熔化的涂層2的表面積。
[0030]如果在短的輻射時間內(nèi)將高能量密度輻射到涂層2中，以便在它的整個厚度上熔化涂層2，那么在涂層2與鋼板I的邊界層上就形成非常薄的合金層。在錫涂層2的情況中，例如形成鐵錫合金層，在圖1中以參考標(biāo)號4表示鐵錫合金層。在圖4的視圖中未按比例繪制鐵錫合金層的厚度。通常，形成的鐵錫合金層的厚度是非常薄的，且一般相當(dāng)于具有
0.05至0.3g/m2的單位面積重量的合金層。
[0031]為了能夠在最多10μ s的短的輻射時間內(nèi)，至少在涂層的表面上熔化涂層2，必需將在0.01J/cm2至5.0J/cm2之間的能量密度輻射到涂層的表面上。優(yōu)選的用于輻射的能量密度的范圍是0.03J/cm2至2.5J/cm2。
[0032]代替脈沖激光5的應(yīng)用，也可能應(yīng)用連續(xù)地發(fā)出電磁輻射6的輻射源。因而，例如，可使用CW激光，其發(fā)出足夠高功率密度的激光輻射。為了能夠維持最大10μ s的短的輻射時間，那么與涂覆的鋼帶I相比，必需以高速度移動電磁輻射6。
[0033]相當(dāng)于實施例實例，其中在圖2至6中示意性地顯示相對于鋼帶2移動的輻射源5或發(fā)出的電磁射線6。圖2以實例示出鋼帶1，該鋼帶I在鋼帶I的長度的方向中以帶移動速度Vb移動。在帶鍍錫裝置中,例如實現(xiàn)了相當(dāng)于700m/min的每分鐘幾百米的帶速度。典型的帶移動速度是lOm/s。在圖2的實施例中，使cw激光5 (沒有在圖2中示出)的激光射線6聚焦于涂覆的鋼帶I的表面。因此，可作為行焦點9形成焦點，該行焦點在鋼帶的橫向方向中延伸，且在帶的長度的方向中具有延展范圍\。作為替換，也可使用幾個輻射源5(激光)，其輸出射線6作為點焦點聚焦于涂覆的鋼帶I的表面上，其中這樣布置用于聚焦不同的輻射源5的輻射6的光學(xué)裝置，以便使單獨的點焦點在涂層的表面上彼此緊挨著，且在這樣的方式中，在表面上產(chǎn)生帶狀的輻射帶10。因此，行焦點9或輻射帶10彼此固定的布置，且鋼帶I在帶移動方向中以帶速度Vb相對于行焦點9或輻射帶10移動。例如，然后在預(yù)設(shè)的10 μ s的最長輻射時間和lOm/s的帶移動速度中，行焦點9或輻射帶10在帶移動方向\中的擴大至0.1mm。
[0034]圖3示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備的另一個實施例。在該實施例中，使用幾個輻射源5 (例如，即幾個cw激光)，它的輻射6以點焦點9的形式聚焦于以帶移動速度Vb移動的涂覆的鋼帶I的表面。因此，如圖3中示意性地示出的那樣，在涂層2的表面上，以網(wǎng)格的形式布置焦點9。因此，使單獨的焦點9的擴大適應(yīng)于帶移動速度Vb和預(yù)設(shè)的最大的10 μ s的福射時間tA。適當(dāng)?shù)?如圖3中所示,通過相對于鋼帶I的軸向的角α傾斜形成于焦點9和在圖3中顯示的“輻射網(wǎng)格”。例如，在涂層的表面上產(chǎn)生具有15°的傾斜角α的單獨的焦點9的選定的擴大Xy該擴大達到0.0966mm。
[0035]因此，以這樣的方式，即，利用電磁輻射(激光輻射)輻射以帶移動速度Vb移動的鋼帶I的涂層2的整個表面，布置形成于焦點9的“輻射網(wǎng)格”，具體地，它的網(wǎng)格間隔和傾斜角α。
[0036]圖4示出用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置的另一個實施例。關(guān)于這個實施例，依靠聚焦設(shè)備使cw激光5的激光射線6聚焦于涂層的表面，其中，焦點9在以帶移動速度Vb移動的鋼帶的縱向中具有擴大y 和在相對于它的橫向方向中具有擴大χ。在鋼帶的整個寬度％上，焦點9以速度 在相對于鋼帶I的橫向方向中移動。然后，例如，利用預(yù)設(shè)的Xifct的焦點的等于5mm的擴大產(chǎn)生焦點9相對于鋼帶I的選定的速度(vx，1?),該速度用于維持10 μ s的最大的輻射時間，且該速度達到500m/min。在圖5中，?表示射線的重疊，所述射線在表面上是相鄰的。
[0037]圖5和6示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的其他實施例，其中作為焦點9，使射線指向以帶移動速度Vb移動的涂覆的鋼帶的表面。因此，在圖5的實施例中，以νχ， 的速度通過相對于鋼帶的縱向傾斜的掃描儀光學(xué)器件引導(dǎo)焦點9。如果射線焦點9到達帶邊緣，再次在帶上將該射線焦點引導(dǎo)到鋼帶的相對邊，等等，然而帶進一步以帶移動速度Vb移動。因此，在表面上產(chǎn)生的連續(xù)的射線帶重疊，以便確保通過輻射達到整個表面。
[0038]在圖6的實施例實例中，焦點9在兩個相對于鋼帶的軸向方式中移動，即，在縱軸中(X方向)以速度Vx，移動，和在橫向方向中(y方向)以速度Vy，移動。因此，以這樣的一種方式，即，在y方向中，在鋼帶的整個寬度bB上維持均勻的重疊?，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整橫向方向(y方向)中的速度vy，激丸。
[0039]圖9示出了溫度曲線圖T(X)，對于不同的輻射時間t，在涂層和下面的鋼帶的厚度(X)上，通過電磁輻射的輻射加熱涂層期間產(chǎn)生該溫度曲線圖。如可從圖9的圖表的溫度曲線圖看到的，在ns和μ s范圍內(nèi)的非常短的輻射時間中產(chǎn)生急劇升降的溫度曲線圖T(X)。在超過10 μ s的輻射時間中，存在平坦的溫度分布曲線，也就是說，在此輻射的能量的主要部分都被導(dǎo)入到了鋼帶中。另一方面，在最大10μ s的非常短的輻射時間中，本質(zhì)上只加熱涂層，但是不加熱下面的鋼帶。
[0040]在圖7中，根據(jù)輻射時間相關(guān)于各種表面溫度的函數(shù)應(yīng)用引入到涂覆的鋼帶的每一單位面積熱量。計算無損失地實現(xiàn)。作為比較，記下“最大的能量密度”(最大能量)。需要的最大能量是完整的橫截面的均勻加熱需要的能量。
[0041]如可從圖7的圖表中獲知，與最大能量相比(最大能量)，根據(jù)本發(fā)明，在最多
10μ S的輻射時間時，只能將12%的熱量引入涂覆的鋼帶。盡管只引入了非常小的熱量，但是可完全地將涂層熔化，直至鋼帶邊界層。對于熔化來說直觀重要的是，只是將涂層加熱(短期)至熔化溫度之上的溫度。因此，通過根據(jù)本發(fā)明的方法，將最大能量的最大12%的少量能量引入到涂覆的鋼帶，以維持預(yù)設(shè)的最大?ο μ S的輻射時間，以便完全地熔化涂層。
[0042]因此，根據(jù)本發(fā)明，最大10μ s的預(yù)設(shè)的輻射時間決定在涂層和鋼帶的厚度X上建立什么樣溫度曲線圖(圖9)。關(guān)于預(yù)設(shè)的表面溫度的更長的選定的輻射時間(所述表面溫度必需位于涂層的熔化溫度之上)，更多的熱量流向鋼帶的深處?？傊@導(dǎo)致需要更多的熱量，以便取得表面上的特定的溫度(根據(jù)本發(fā)明，所述溫度必需位于熔化溫度之上)。如果選擇足夠短的輻射時間，對于大量部分的輻射的能量限于涂層的區(qū)域和對于熱能不流向下面的鋼帶來說這是可能的。這樣，在完成涂層的熔化之后，方法可省略水浴淬火，因為可通過(非加熱的)鋼帶將涂層中的熱量傳導(dǎo)出去。
[0043]由于足夠高的能量密度的輻射，和取決于金屬涂層的厚度，可能完全地熔化涂層，即超過涂層的整個厚度至鋼板表面。由于涂層的完全的熔化，形成密度很大的合金層，該合金層是薄的(與涂層的厚度相比)且合金層由涂層材料的原子和鐵原子組成。形成的合金層是非常薄的，且與鍍錫鋼板一致，相當(dāng)于0.5至0.3g/m2的合金層。
[0044]例如，對于鍍錫鋼表面，可依靠比較實驗和模型計算示出，由于短的輻射時間，只在明顯地比涂層材料的熔點高的溫度上開始合金層的形成。與利用已知的方法形成的合金層相比，利用根據(jù)本發(fā)明的處理形成的合金層具有基本上不同的微觀外表。從圖8示出的微探針照片清楚這點。圖8a和Sb顯示合金層的微探針照片(在非合金的錫的分離之后)，其中利用鋼板上的錫涂層的熔化，在根據(jù)本發(fā)明的方法的執(zhí)行期間，在邊界層與鋼板表面的區(qū)域中形成合金層。相反，圖8c顯示鐵錫合金層的微探針照片(在非合金的錫的分離之后)，其中根據(jù)傳統(tǒng)的熔化工藝，在鍍錫鋼板表面的熔化期間形成合金層。在其中研究相應(yīng)地處理的鍍錫鐵皮樣品的耐腐蝕性的比較實驗顯示，與根據(jù)傳統(tǒng)的工藝處理的樣品比較，根據(jù)本發(fā)明的處理工藝處理的樣品具有相當(dāng)好的耐腐蝕性。依據(jù)經(jīng)驗:鍍錫鐵皮的耐腐蝕性隨著合金層的厚度的增加而增加，其中根據(jù)用于確定所謂的ATC值的標(biāo)準的工藝測量鍍錫鐵皮的耐腐蝕性(作為ASTN標(biāo)準 1998A623N-92, Chapter A5, "Method for alloy-tin coupletest for electrolytic tin plate〃發(fā)表的)。對于噴漆的鍍錫鐵皮,典型的合金層在0.5至0.8g/m2的范圍內(nèi)；隨著對耐腐蝕性的需求的增加，在噴漆的鍍錫鐵皮中，在0.5至0.8g/m2的范圍內(nèi)。對于相同的耐腐蝕性，即，對于相同的ATC值，正如根據(jù)本發(fā)明的方法，利用傳統(tǒng)的方法需要至少兩倍厚度的合金層。
[0045]因此，利用本發(fā) 明的方法，可能產(chǎn)生具有金屬涂層的鋼帶或鋼板，其中，在鋼板與涂層的邊界層上形成薄的(與涂層的厚度相比)，和同樣密集的合金層，合金層由鐵原子和涂層材料的原子組成。因此，合金層的厚度相當(dāng)于少于0.3g/m2的合金層。因此，例如，產(chǎn)生鍍錫的鋼帶或鋼板，盡管少于2.8g/m2的比較薄的錫層，和具體地，少于2.0g/m2，鍍錫鋼帶或鋼板具有足夠良好的耐腐蝕性。例如，比較實驗顯示了，通過根據(jù)本發(fā)明的處理，在具有大約1.4g/m2的錫層的鍍錫鋼板上，形成具有大約0.05g/m2的合金層的鐵錫合金層，和顯示了，在因而處理的鍍錫鋼板上，可能測量少于0.15 μ A/cm2的ATC值(根據(jù)ASTN標(biāo)準)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于增強鋼帶或鋼板上的金屬涂層的方法，其中通過加熱至所述涂層的材料的熔化溫度之上的溫度熔化所述涂層，其特征在于，通過在最多?ο μ s的有限的輻射時間上，利用高功率密度電磁輻射對所述涂層的表面的輻射進行所述加熱，其中以這樣的方式選擇通過電磁輻射引入所述涂層的能量密度和預(yù)設(shè)的所述輻射時間，即在所述涂層的整個厚度至所述鋼帶的邊界層完全地熔化所述涂層，其中在所述涂層和所述鋼帶之間的邊界層上形成薄的合金層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在最多IOOns的有限的輻射時間上，通過利用高功率密度電磁輻射對所述涂層的表面的輻射進行所述加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用高功率密度激光射線輻射所述涂層的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，以10μ s的最大脈沖持續(xù)時間脈動地產(chǎn)生所述激光射線。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個所述方法，其特征在于，涂覆有所述金屬涂層的所述鋼帶相對于所述電磁輻射的輻射源移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，涂覆有所述金屬涂層的所述鋼帶以帶速度(Vsttip)以所述鋼帶的縱向方向移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述電磁輻射的輻射源以源速度(V__)以鋼帶的橫向方向移動。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述方法，其特征在于，為了對所述涂層的表面進行輻射而使用多個輻射源，所述 輻射源向所述表面發(fā)出高功率密度電磁輻射。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，使所述電磁輻射聚焦于所述涂層的表面，其中焦點的直徑這樣地匹配于所述帶速度(vsMp)，即在所述涂層的表面上的預(yù)設(shè)的點在最多10 μ s的預(yù)設(shè)的輻射時間(tA)內(nèi)通過所述焦點的所述直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，其特征在于，從所述輻射源發(fā)出的所述電磁輻射的發(fā)射功率密度在106W/cm2和2xl08W/cm2之間。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述方法，其特征在于，通過在所述輻射時間(tA)內(nèi)的所述電磁輻射，將0.01J/cm2至5.0J/cm2的能量密度輻射到所述涂層的表面上。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述方法，其特征在于，通過所述表面的輻射，將0.03J/cm2至2.5J/cm2，和，優(yōu)選地，0.2J/cm2至2.0J/cm2的能量密度輻射到所述涂層中。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述方法，其特征在于，所述合金層的厚度相當(dāng)于0.05至0.3g/m2的單位面積重量。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述方法，其特征在于，以這樣的方式選擇由所述電磁輻射引入到所述涂層中的能量密度和預(yù)設(shè)的所述輻射時間，即完全地在所述涂層的整個厚度上直至所述鋼帶的邊界層熔化所述涂層，但是非合金的涂層區(qū)域仍然存在于所述表面上。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述方法，其特征在于，處理超過Im2每秒的區(qū)域和，優(yōu)選地，超過5m2每秒的區(qū)域。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述方法，其特征在于，所述涂層材料是錫、鋅、或鎳。
17.一種具有金屬涂層、尤其是錫、鋅、或鎳的金屬涂層的鋼帶或鋼板，其特征在于，在涂層的所述鋼板的邊界層上形成與所述涂層的厚度相比薄的并且同時密度大的、由鐵原子和涂層材料的原子組成的合金層，其中所述合金層的厚度相當(dāng)于小于0.3g/m2的合金層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的鋼帶或鋼板，特征是，由錫構(gòu)成的金屬涂層具有小于2.Sg/m2并且尤其是小于2.0g/m2的 錫層。
【文檔編號】C23C24/10GK103476967SQ201280011382
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月1日
【發(fā)明者】溫弗里德·赫恩, 赫爾穆特·奧伯霍費爾, 本杰明·約翰內(nèi)斯·利布舍爾, 賴納·索爾 申請人:蒂森克虜拉塞斯坦有限公司