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日志

 
 

钢带真空镀膜实现工业化的技术关  

2010-04-16 10:06:32|  分类: 镀膜技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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随着真空技术和材料技术的发展以及钢铁行业对发展新型钢材的迫切要求,带钢真空镀膜正成为带钢表面处理的一种重要的工艺技术,具有很好的发展前景。目前,已趋成熟并能迅速实现工业化的钢带真空镀膜技术是电子束钢带真空镀膜。实践证明,电子束钢带真空镀膜具有很多优点:(1)可选择的镀膜材料多而不受材料熔点限制。能量密度很高的电子束可以使镀膜材在很短的时间达到3000℃~6000℃。因此,除了热镀锌中常见的镀锌、铝、锡之外,几乎所有的金属材料都可以蒸镀,还可镀种类众多的金属氮化膜,金属氧化膜和金属炭化物及各种复合膜。这为发展新型带钢材料提供了很大的自由度。(2)镀膜材料利用率高,环境污染小。真空镀膜属干式镀膜,没有有害液体、气体的产生。(3)带钢镀膜质量好,能获得均匀、平滑且极薄的镀膜,镀膜纯度高,耐蚀性和附着力好。钢带镀膜前可经电子束预热表面活化,镀膜纯度高,没有中间硬脆的合金层,可以一次冲压成型,甚至可以卷成直经很小的管而不脱落镀层。(4)工艺灵活,改变品种方便,可以根据产品要求灵活地实现在钢带上镀单面、双面、单层、多层,可以同时镀两种材料达到镀混合膜。镀膜厚度易于控制,而且可以镀制超薄膜。

    但是,带钢真空镀膜总的来说仍处在发展的初级阶段,在带钢表面处理中所占份额目前还远不能与热浸镀、电镀相比。阻碍带钢真空镀膜发展的主要原因是生产率低,成本较高。最有效的解决方法是开发研制高速,稳定的高功率蒸发源。

    大功率电子枪的开发和使用是带钢真空镀膜中的关键技术。一般的真空蒸发镀膜可以采用电阻加热和感应加热。它的设备较简单,但加热温度和蒸发速率较低。要满足连续式工业化生产钢带真空镀膜的需要,就必须使用加热速度快,熔化温度高的热源。国内外实践证明,大功率电子枪是钢带连续真空镀膜工艺的理想热源。这是因为(1)电子枪发射的电子束经聚焦后可达到极高的能量密度,轰击坩埚镀膜材料,可使其温度达到3000℃以上,远比电弧温度高。(2)电子束能量转化率高达80%-90%,采用磁偏转系统可以方便地进行电子束聚焦和扫描,加热均匀。(3)电子束只轰击镀膜材料表面,不会由于其它材料的掺入而引起夹杂问题。(4)电子枪使用时的束斑直径、电功率、加束电压、扫描轨迹、频率等参数都容易实现调节。(5)使用电子枪还可以在钢带镀膜生产过程中对被镀钢带进行真空预热,就是使用电子枪清洁钢带,轰击表面使其活化。通过电子束不停的扫描,钢带表面温度控制在200~550℃,这种预热是钢带镀膜和提高镀膜附着力所必须的。

 

 

 

真空镀膜技术是新型带钢材料重要研发方向

 

与传统钢铁工业以资源消耗、环境负荷增加为代价进行扩张的模式不同,通过改变表面性能来开发带钢材料新产品,能够同时满足环保、降低成本、节约资源和提高性能的综合要求,而且,其发展潜力在理论上是无限的,因为表面控制的自由度大,可以满足用户各种各样且灵活多变的需求。以表面技术来发展新型带钢材料,主要依赖技术创新。表面技术将是未来钢铁企业产品的创新重点,是企业未来竞争力所在。开发新一代连续带钢镀膜技术与产品将是应对市场需求,提高企业竞争力的最佳途径。新型表面工艺和产品实现工业化将可能对钢铁企业和上下游行业的生产工序产生革命性的影响。

  市场需求和现有工艺局限性的矛盾,难以通过传统生产线的优化改造来实现,越来越严格的环保标准也要求钢铁企业寻找新型环保的表面处理和涂镀技术,在这方面,目前钢铁业的专业人士普遍认为最有希望,最具特色的技术研发方向就是真空镀膜技术。真空镀膜(包括物理气相沉积化学气相沉积等)就是通过各种手段把被镀物质转换为气态,在带钢表面形成薄膜镀层。理论上所有的金属、非金属、有机物都能通过这个方式形成镀层。这种技术可以优化组合形成多工艺、具有很高灵活性的复合镀膜工艺,适应各种性能要求。因此,这种新技术的研发和实施将是钢铁企业表面技术和产品应对挑战的最佳战略。可以预见,随着真空技术和材料技术的发展以及钢铁行业对发展新型钢材的迫切要求,带钢真空镀膜必将成为带钢表面处理的一种重要的工艺技术,具有良好的发展前景。它为发展新型带钢材料提供了一个重要手段

1)成膜温度低。钢铁行业中的热镀锌镀膜温度一般是400℃~500℃,化学镀膜温度更高达1000℃以上。这样高的温度很容易引起被镀件的变形、变质,而真空镀膜的温度低,可以降到常温,避免了常规镀膜工艺的弊端。

(2)蒸发源选择自由度大。可选择的镀膜材料多而不受材料熔点限制,除了热镀锌中常见的锌、铝、锡外,几乎可以蒸镀所有的金属材料,还可镀种类众多的金属氮化膜,金属氧化膜和金属炭化物及各种复合膜。这为发展新型带钢材料提供了很大的自由度。

(3)不使用有害气体、液体,对环境无不利影响。在当前越来越重视环保的大趋势下,这点极其可贵。

(4)带钢镀膜质量好。能获得均匀、平滑且极薄的镀膜,镀膜纯度高,耐蚀性和附着力好。不存在热镀锌中的漏镀点、锌浪、锌花等问题。

(5)工艺灵活,改变品种方便。可镀单面、双面和单层、多层及混合层。镀膜厚度易于控制。通过确定镀膜时间,可以精确控制镀层厚度,从而避免了热镀锌中常见的厚度不易控制和出现锌浪等问题。

  总之,带钢真空镀膜是一个集冶金、真空、化学、物理等学科于一体的高新技术,其产品具有高附加值,既有带钢的强度和廉价的特点,又有镀膜后的多功能,多品种,高质量的优点,是极具潜力的新型带钢材料的研发方向。 

 

 

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