專利名稱：生產(chǎn)具有改善外觀的涂覆金屬帶材的方法
生產(chǎn)具有改善外觀的涂覆金屬帶材的方法本發(fā)明涉及制造具有改善的外觀、更特別地是旨在用于制造陸用機(jī)動(dòng)車輛外殼部件的金屬帶材的方法，但是不限于此。旨在用于制造陸用機(jī)動(dòng)車輛部件的鋼板材通常涂覆有用于腐蝕防護(hù)的鋅基金屬層，該鋅基金屬層通過在鋅基液體浴液中熱浸涂覆或者通過在含有鋅離子的電解浴液中電沉積來進(jìn)行沉積。然后，將旨在用于制造外殼部件的鍍鋅板材進(jìn)行成形操作以及組裝形成白車身， 然后將白車身涂覆至少一個(gè)涂料層，從而提供更好的腐蝕防護(hù)和良好的表面外觀。為此目的，常規(guī)地，機(jī)動(dòng)車輛制造商首先向白車身施加電泳涂層，隨后是底涂料層、基礎(chǔ)涂料層和任選的清漆涂層。為獲得令人滿意的涂漆表面外觀，通常施加90-120 μ m 的總涂料厚度，其構(gòu)成例如為20-30 μ m厚的電泳涂層、40-50 μ m厚的底涂料層和30-40 μ m 厚的基礎(chǔ)涂料層。為將涂料系統(tǒng)的厚度減小到小于90 μ m，某些機(jī)動(dòng)車輛制造商提出了免除電泳步驟或者減少涂料的層數(shù)以便提高生產(chǎn)率。然而，在目前，涂料系統(tǒng)的這種厚度降低總是損害部件的最終涂漆表面外觀，并且在工業(yè)生產(chǎn)中并未得到實(shí)施。這是因?yàn)槌洚?dāng)基礎(chǔ)基材的鋅基涂層具有稱作“波紋”的表面，其目前僅可通過厚的涂料層來彌補(bǔ)，否則代價(jià)是車身部件具有不可接受的所謂“桔皮”外觀。表面的波紋度W是相當(dāng)長波長(0.8-10mm)的輕微、準(zhǔn)周期性幾何不平度，其不同于與較短波長(< 0. 8mm)幾何不平度對(duì)應(yīng)的粗糙度R。在本發(fā)明中，使用波紋度輪廓的算術(shù)平均值Wa(以ym計(jì))表征板材的表面波紋度，并且截止閾值為0. 8mm的波紋度測量結(jié)果用Waa8表示。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供制造涂有腐蝕防護(hù)涂層的金屬帶材的方法，其波紋度Waa8與現(xiàn)有技術(shù)的帶材的波紋度Waa8相比較小，因而使得能夠制造所需的總漆厚度小于現(xiàn)有技術(shù)部件的涂漆金屬部件。本發(fā)明的另一目的是提供實(shí)施這種方法的設(shè)備。為此目的，本發(fā)明的第一主題由制造具有用于腐蝕防護(hù)的金屬涂層的金屬帶材的方法形成，該方法包括在于以下的步驟-使金屬帶材穿過熔融金屬浴液；然后-通過在帶材兩側(cè)噴射氣體的噴嘴來干燥涂覆的金屬帶材，所述氣體具有的氧化能力低于由4體積％氧氣和96體積％氮?dú)鈽?gòu)成氣氛的氧化能力；然后-使帶材穿過密閉區(qū)，該密閉區(qū)·在底部，由干燥線和所述干燥噴嘴的上表面界定，·在頂部，由兩個(gè)放置在帶材兩側(cè)的密閉箱的上部部分界定，其正位于所述噴嘴上方，并具有相對(duì)于干燥線至少IOcm的高度，·在側(cè)面，由所述密閉箱的側(cè)面部分界定，在所述密閉區(qū)中的氣氛具有的氧化能力低于由4體積％氧氣和96體積％氮?dú)鈽?gòu)成氣氛的氧化能力且高于由0. 15體積％氧氣和99. 85體積％氮?dú)鈽?gòu)成氣氛的氧化能力。在優(yōu)選的實(shí)施方式的方法中，本發(fā)明的方法可以進(jìn)一步單獨(dú)或組合地包括如下特征，-密閉箱具有相對(duì)于干燥線至少15cm，優(yōu)選20cm和更特別地優(yōu)選至少30cm的高度；-密閉箱供應(yīng)氣體，該氣體具有的氧化能力低于由4體積％氧氣和96體積％氮?dú)鈽?gòu)成氣氛的氧化能力，且優(yōu)選具有高于由0. 15體積％氧氣和99. 85體積％氮?dú)鈽?gòu)成氣氛的氧化能力；-干燥氣體由氮?dú)鈽?gòu)成；和-金屬帶材是鋼帶材。本發(fā)明的主題還是用于金屬帶材的連續(xù)熱浸涂覆的設(shè)備，其包括-用于使金屬帶材行進(jìn)的工具；-含有熔融金屬浴液的熔堝；和-由至少兩個(gè)干燥噴嘴構(gòu)成的密閉干燥裝置，所述噴嘴在帶材離開熔融金屬浴液后位于帶材通道的兩側(cè)，每個(gè)噴嘴具有至少一個(gè)氣體出口孔(orifice)且包含上表面，所述上表面的上面是在面向帶材的表面處開口的密閉箱，每個(gè)箱包含至少一個(gè)上部部分和兩個(gè)側(cè)部部分。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還可單獨(dú)或組合地包括以下特征-密閉箱的上部部分由端部板材和上部板材構(gòu)成；-每個(gè)密封箱由一系列的垂直葉片所分隔，所述葉片從噴嘴的上表面延伸直至密閉箱的上部部分；-密閉箱的側(cè)部部分的端部和帶材之間的距離D為5-100mm，優(yōu)選IO-IOOmm；-密閉箱相對(duì)于干燥線的高度H為IOcm以上；-密閉干燥裝置還包括帶材兩側(cè)的抗噪板材，其面向干燥噴嘴的出口孔的部分；-密閉箱還包括置于抗噪板材上方的密閉箱之間的邊緣密閉工件，其面向帶材邊緣；-邊緣密閉工件還可水平和垂直移動(dòng)；-每一邊緣密閉工件由兩個(gè)相對(duì)于帶材平行的矩形板材構(gòu)成，且通過面向帶材邊緣放置的側(cè)部板材連接；-每一邊緣密閉工件由兩個(gè)相對(duì)于帶材行進(jìn)的平面傾斜的矩形板材構(gòu)成，且所述矩形板材沿著它們位于面向帶材邊緣的垂直邊緣接合在一起；-邊緣密閉工件還包括連接矩形板材的返回工具，矩形板材相對(duì)于帶材行進(jìn)的平面傾斜，以便與密封箱的側(cè)部部分接觸；-該設(shè)備包含置于密閉箱之間的邊緣密閉工件，其面向帶材邊緣且延伸從而面向干燥噴嘴的出口孔的部分；和-干燥噴嘴具有縱向槽形式的單一出口孔，所述縱向槽具有的寬度至少等于要涂覆帶材的寬度。本發(fā)明的另一主題還是如上定義的密閉干燥裝置。在下面以非限制性實(shí)施例的方式給出的描述的過程中，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為清楚明顯。參照

圖1，根據(jù)本發(fā)明方法的第一步在于使金屬帶材B，例如鋼帶材，連續(xù)地通過盛放在熔堝2中的包含熔融金屬的涂覆浴液1。在浸入所述浴液1前，帶材B通常經(jīng)受在爐中的退火操作，特別是為了調(diào)質(zhì)表面。在工業(yè)生產(chǎn)線上，帶材行進(jìn)速度通常例如為40m/min-200m/min，優(yōu)選大于120m/ min或者甚至大于150m/min。要用于根據(jù)本發(fā)明方法中的涂覆浴液的組合物特別地基于鋅或鋅合金的，且還基于鋁或鋁合金。這些元素防護(hù)帶材免受腐蝕。浴液組合物還可以含有至多0. 3重量％的任選的添加元素，例如Si、Sb、Pb、Ti、 Ca、Mn、Sn、La、Ce、Cr、Ni、^ 或Bi。例如，這些各種元素特別可使得能夠改善涂層的抗腐蝕性或其脆性或其附著性。知曉它們對(duì)涂層特性的影響的本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)根據(jù)所需的互補(bǔ)目的對(duì)它們加以使用。還證實(shí)這些元素不妨礙通過根據(jù)本發(fā)明方法獲得的對(duì)波紋度的控制。然而，在某些情況下，可優(yōu)選將鈦含量限制到小于0.01%，或甚至小于0. 005%，由于該元素可以在汽車制造商所用的除脂和磷化的浴液中導(dǎo)致污染問題。最后，浴液可以含有源自于填入熔堝的坯錠或者源自于穿過浴液的帶材的不可避免的雜質(zhì)。因而，這些可以尤其包含鐵等。使浴液維持在液相線+10°C和750°C之間的溫度，液相線溫度的變化取決于其組成。因而，對(duì)于用于本發(fā)明的涂層的范圍，該溫度將為350°C-75(TC?？苫仡櫟氖?，液相線是高于其時(shí)合金完全處于熔融狀態(tài)的溫度。在穿過熔堝2后，然后通過置于帶材B的兩側(cè)的噴嘴3對(duì)兩面均得到涂覆的金屬帶材B進(jìn)行干燥操作，所述噴嘴將干燥氣體噴射到帶材B的表面上。這種本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的常規(guī)操作使得在涂層尚未凝固時(shí)涂層厚度得到準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明方法的必要特征之一在于，選擇其氧化能力低于由4體積％氧氣和96 體積％氮?dú)鈽?gòu)成的氣氛的氧化能力的干燥氣體。特別是，可使用純氮?dú)饣蚣儦鍤?，或其它氮?dú)饣驓鍤夂脱趸瘹怏w(例如氧氣、C0/C02混合物或!12/!120混合物)的混合物。還可使用不加入惰性氣體的C0/0)2混合物或Η2/Η20混合物。在干燥步驟之后，根據(jù)本發(fā)明的方法的其它必要特征是穿過密閉區(qū)，該密閉區(qū)-在底部，由干燥線L和干燥噴嘴3的上部外表面界定，-在頂部，由兩個(gè)放置在帶材兩側(cè)的密閉箱C的上部部分界定，其正位于噴嘴3上方，并且具有相對(duì)于干燥線L至少IOcm的高度，-在側(cè)面，由密閉箱C的側(cè)面部分界定。在密閉區(qū)中的氣氛具有的氧化能力低于由4體積％氧氣和96體積％氮?dú)鈽?gòu)成氣氛的氧化能力，且高于由0. 15體積％氧氣和99. 85體積％氮?dú)鈽?gòu)成氣氛的氧化能力。為確定帶材周圍氣氛的氧化能力，評(píng)價(jià)其在平衡等效氧氣分壓。當(dāng)存在的唯一氧化氣體是混有惰性氣體(氮?dú)饣驓鍤?的O2時(shí)，則該壓力等于能夠通過合適的傳感器實(shí)時(shí)測量的A體積含量。當(dāng)存在混有還原氣體(例如H2或CO)的其它氧化氣體(例如H2O或CO2)時(shí)，通過有關(guān)氣體溫度下的質(zhì)量作用定律計(jì)算等效氧氣分壓。例如，對(duì)于Η2/Η20對(duì)，反應(yīng)可寫作如下
H2 + MOi ^ MiQ 6
在熱力學(xué)平衡中，氣體的分壓遵循以下方程
權(quán)利要求
1.制造金屬帶材的方法，該金屬帶材具有用于腐蝕防護(hù)的金屬涂層，所述方法包括在于以下的步驟-使金屬帶材穿過熔融金屬的浴液；然后-通過在帶材的兩側(cè)噴射氣體的噴嘴來干燥涂覆的金屬帶材，所述氣體具有的氧化能力低于由4體積％氧氣和96體積％氮?dú)鈽?gòu)成氣氛的氧化能力；然后-使帶材穿過密閉區(qū)，該密閉區(qū) 在底部，由干燥線和所述干燥噴嘴的上表面界定， 在頂部，由兩個(gè)放置在帶材兩側(cè)的密閉箱的上部部分界定，其正位于所述噴嘴上方， 并具有相對(duì)于干燥線至少IOcm的高度， 在側(cè)面，由所述密閉箱的側(cè)面部分界定，在所述密閉區(qū)中的氣氛具有的氧化能力低于由4體積％氧氣和96體積％氮?dú)鈽?gòu)成的氣氛的氧化能力，且高于由0. 15體積％氧氣和99. 85體積％氮?dú)鈽?gòu)成的氣氛的氧化能力。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述密閉箱具有相對(duì)于干燥線至少15cm的高度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述密閉箱填充有氣體，該氣體具有的氧化能力低于由4體積％氧氣和96體積％氮?dú)鈽?gòu)成的氣氛的氧化能力。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中干燥氣體由氮?dú)鈽?gòu)成。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中金屬帶材是鋼帶材。
6.一種用于金屬帶材的連續(xù)熱浸涂覆的設(shè)備，其包括-用于使金屬帶材行進(jìn)的工具；-含有熔融金屬浴液(1)的熔堝O)；和-由至少兩個(gè)干燥噴嘴(3)構(gòu)成的密閉干燥裝置(10 ；20 ；30)，所述噴嘴在帶材離開熔融金屬浴液(1)后位于帶材通道的兩側(cè)，每個(gè)噴嘴(3)具有至少一個(gè)氣體出口孔且包含上表面G)，所述表面的上面是在面向帶材的表面上開口的密閉箱(11，12 ；21,22 ；31，32)，每個(gè)箱(11,12 ；21, 22 ；31, 32)包含至少一個(gè)上部部分(13 ；23, 25 ；33, 35)和兩個(gè)側(cè)部部分 (14 ；24 ； 34)。
7.如權(quán)利要求6中所述的設(shè)備，其中密閉箱01，22;31，32)的上部部分由端部板材 (23 ；33)和上部板材(25 ；35)構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求6或7中所述的設(shè)備，其中每個(gè)所述密封箱(31，32)由一系列的垂直葉片(36)分隔，所述葉片從噴嘴(3)的上表面延伸直至所述密閉箱(31，32)的上部部分 (35)。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述密閉箱(11，12;21，22;31，32)的側(cè)部部分(14 ；24 ；34)的端部和帶材之間的距離D為5-100mm。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述密閉箱(11，12；21，22 ；31，32) 相對(duì)于干燥線的高度H為IOcm以上。
11.如權(quán)利要求6至10中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述密閉干燥裝置(10；20 ；30)還在帶材的兩側(cè)包括抗噪板(6)，其面向干燥噴嘴(3)的出口孔的一部分。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述密閉箱(11，12；21，22 ；31，32)還包括置于所述抗噪板(6)上方的所述密閉箱(11，12 ；21，22 ；31，32)之間的邊緣密閉工件(26 ；27 ；28)， 其面向帶材邊緣。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中邊緣密閉工件06；27 ；28)還可水平和垂直移動(dòng)。
14.如權(quán)利要求12或13所述的設(shè)備，其中每一所述邊緣密閉工件06)由兩個(gè)相對(duì)于帶材平行的矩形板構(gòu)成，且所述矩形板通過位于面向帶材邊緣的側(cè)部板連接。
15.如權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中每一所述邊緣密閉工件07;28)由兩個(gè)相對(duì)于帶材行進(jìn)的平面傾斜的矩形板構(gòu)成，且所述矩形板沿著它們位于面向帶材邊緣的垂直邊緣接合在一起。
16.如權(quán)利要求15中所述的設(shè)備，其中所述邊緣密閉工件08)還包括連接所述矩形板的返回工具( )，所述矩形板與帶材行進(jìn)的平面充分傾斜，以便與所述密封箱01，22)的側(cè)部部分接觸。
17.如權(quán)利要求6-10中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，該裝置包含置于所述密閉箱(11，12;21， 22 ；31,32)之間的邊緣密閉工件，其面向帶材邊緣且延伸從而面向所述干燥噴嘴(3)的出口孔的一部分。
18.如權(quán)利要求6-17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述干燥噴嘴(3)具有縱向槽形式的單一出口孔，所述縱向槽具有的寬度至少等于要涂覆帶材的寬度。
19.如權(quán)利要求6-18中任一項(xiàng)所定義的密閉干燥裝置(10；20 ；30)。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造具有金屬腐蝕防護(hù)涂層的金屬帶材的方法。所述方法包括以下的步驟使金屬帶材穿過熔融金屬的浴液；然后通過在帶材的兩側(cè)噴射氣體的噴嘴來干燥涂覆的金屬帶材，所述氣體具有的氧化能力低于由4體積％氧氣和96體積％氮?dú)鈽?gòu)成氣氛的氧化能力；然后；使帶材穿過如下限定的密閉區(qū)，該密閉區(qū)在底部，受干燥線和所述干燥噴嘴的上表面界定，在頂部，受兩個(gè)放置在帶材兩側(cè)的密閉箱的上部部分界定，其正位于所述噴嘴上方，并具有相對(duì)于干燥線至少10cm的高度，在側(cè)面，受所述密閉箱的側(cè)面部分界定，在所述密閉區(qū)中的氣氛具有的氧化能力低于由4體積％氧氣和96體積％氮?dú)鈽?gòu)成氣氛的氧化能力且高于由0.15體積％氧氣和99.85體積％氮?dú)鈽?gòu)成氣氛的氧化能力。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施該方法的涂覆設(shè)備以及密閉干燥裝置(10；20；30)。
文檔編號(hào)C23C2/20GK102459684SQ201080028697
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者B·奧薩爾, H·圣雷蒙, J-M·馬泰格納, L·迪茲 申請(qǐng)人:安賽樂米塔爾研究與發(fā)展有限責(zé)任公司