專利名稱：外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種錫基金屬鍍層鋼帶，該鋼帶具有美觀的表面形態(tài)，沒有不均勻光澤，并且外觀極佳。
背景技術(shù)：
由于錫基金屬鍍層鋼帶具有優(yōu)良的抗腐蝕性且生產(chǎn)成本低，所以它們被廣泛用作腐蝕環(huán)境中所使用的各種產(chǎn)品的組成部件。因此，迄今人們已經(jīng)提出多種具有優(yōu)良的抗腐蝕性的錫基金屬鍍層鋼帶和多種用于生產(chǎn)該鋼帶的工藝。
日本未審專利公開(Kokai)No.7-207841公開了一種低反射率高抗腐蝕性的鍍層金屬材料，該材料具有一含有至少15％重量百分比的Sn和至少65％重量百分比的Zn的兩相Sn-Zn金屬鍍層。該鍍層金屬材料包括一種具有一薄的鎳層和一在其上形成的兩相Sn-Zn金屬鍍層的鍍層金屬材料。該鍍層金屬材料用作具有抗腐蝕性和良好色調(diào)的建筑材料。
U.S.Pat.No.5491035(1996年出版)的說明書公開了一種鍍層金屬鋼帶，該鋼帶具有優(yōu)良的抗腐蝕性，并且在一可選擇地形成的鎳層上通過熱浸鍍而涂鍍有一兩相Sn-Zn合金層。該鍍層鋼帶表面無光澤并被用作建筑材料。
近來，要求建筑材料、尤其是外部建筑材料的表面上沒有不均勻光澤，以確保良好的外觀和色調(diào)，或確保良好的色調(diào)和良好的審美外觀。然而，人們從未考慮過防止在以上建筑材料中呈現(xiàn)不均勻光澤。
作為用于其它應(yīng)用場合的錫基金屬鍍層鋼帶，日本未審專利公開(Kokai)No.8-269733公開了一種用于燃料箱的高抗腐蝕性防銹鋼帶，其中在一厚度最多達(dá)2μm并含有至少Ni、Fe、Zn和Sn中的一種金屬的合金層上形成一厚度為4到50μm的Sn-Zn合金鍍層，并且該鍍層中的鋅的顆粒尺寸被限定。
該用于燃料箱的防銹鋼帶在燃料箱所需的各種性能上都是優(yōu)良的。
此外，日本未審專利公開(Kokai)No.8-325692公開了一種用于燃料箱的防銹鋼帶，其中在一厚度最多達(dá)2.0μm的合金層上形成一鍍層，該鍍層由Sn-Zn合金組成，并且其中在最上部表面上的鍍層金屬顆粒的主要軸向尺寸被限定。
該用于燃料箱的防銹鋼帶的合金層含有至少0.5％的Ni、Co和Cu中的至少一種金屬，且該鋼帶具有優(yōu)良的沖壓可成型性、抗腐蝕性和可焊接性，并可長時間耐受變酸的汽油。
此外，日本未審專利公開(Kokai)No.9-3658公開了一種用于燃料箱的防銹鋼帶，該鋼帶具有一在0.05至1.5μm厚的含有至少50％的Fe和Sn的合金層上形成的2.0至15.0μm厚的錫基合金鍍層，該鋼帶還具有一在該合金鍍層上形成的有機(jī)-無機(jī)合成物薄膜。
該用于燃料箱的防銹鋼帶具有一作為襯底鍍層的具有必要厚度的鎳鍍層，(該鋼帶)具有優(yōu)良的沖壓可成型性、抗腐蝕性和可焊接性，且與該專利參考文獻(xiàn)3中所述的用于燃料箱的防銹鋼帶一樣，可以長時間耐受變酸的汽油。
然而，在以上任何一種用于燃料箱的防銹鋼帶中，均沒有考慮防止由于鍍層中的表面性質(zhì)不均勻而呈現(xiàn)不均勻的光澤。
特別是，盡管該不均勻光澤不會損害鍍層的性能，如抗腐蝕性和可加工性，但它會損害鋼帶的外觀和色調(diào)，或者漆涂后的色調(diào)和審美外觀。因此，必須防止鋼帶上呈現(xiàn)不均勻光澤。
盡管呈現(xiàn)不均勻光澤被認(rèn)為取決于涂鍍方法和涂鍍條件，但是還沒有人提出用于解決該不均勻光澤問題的涂鍍方法。
U.S.Pat.No.5491036(1996年出版)的說明書公開了一種無光澤、抗腐蝕的鍍層鋼帶，該鋼帶具有一涂覆在鋼帶表面上的超薄中間鎳層和一通過熱浸鍍工藝在該鎳層上形成的兩相Sn-Zn合金層鍍層，以及一種用于生產(chǎn)該鍍層鋼帶的工藝。
在該兩相Sn-Zn合金層的形成方面，該說明書還公開了在該合金層和基底鋼帶之間形成一在其間進(jìn)行牢固聯(lián)結(jié)的熔合層(alloyed layer)。
然而，影響不均勻光澤的呈現(xiàn)的該熔合層和該兩相Sn-Zn合金層的組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系并沒有被公開。
此外，U.S.Pat.No.5491036公開了一個實施例，其中設(shè)置與一熔融鍍槽的表面相接觸且從兩側(cè)保持鍍層鋼帶的涂鍍軋輥，并控制該熔融鍍層的厚度，且在將該鍍層鋼帶從熔融鍍槽中抽出期間用該軋輥涂鍍未被涂鍍的部分。
然而，用于防止呈現(xiàn)不均勻光澤的方法卻從未公開過。
如上所述，盡管近年來使用者確實需要解決錫基金屬鍍層鋼帶上的不均勻光澤的問題，但是還從未有人提出解決該不均勻光澤問題的涂鍍方法和鍍層鋼帶。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到以上需求，本發(fā)明旨在提供一種沒有不均勻光澤、具有美觀的表面形態(tài)和極佳的外觀的錫基金屬鍍層鋼帶。
通過在已經(jīng)被預(yù)先涂鍍一種鎳基金屬(如Ni，Ni-Sn合金，Ni-Zn合金，Ni-Fe合金或Ni-Co合金)的鋼帶表面用熔劑進(jìn)行涂覆，并(將鋼帶)浸在一錫基金屬鍍槽中來生產(chǎn)錫基金屬鍍層鋼帶。然而，有時會在鍍層表面上呈現(xiàn)不均勻光澤(差的表面質(zhì)量)。
該不均勻光澤被認(rèn)為是在鍍層內(nèi)部中的成分和結(jié)構(gòu)的不均勻性延伸到(鍍層)表面時形成的。
因此，本發(fā)明人首先利用輝光放電光譜(GDS)分析了包括該預(yù)鍍層在內(nèi)的鍍層中的元素分布，然后研究了分析結(jié)果和不均勻光澤之間的關(guān)系。
結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值處的濺射時間(T1)大于在鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點處的濺射時間(T2)時，在鍍層的表面上沒有呈現(xiàn)不均勻光澤。
而且，基于以上發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人研究了一種用于獲得鍍層的工藝，該工藝在鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值處的濺射時間(T1)大于在鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點處的濺射時間(T2)。
結(jié)果，獲得以下所述的發(fā)現(xiàn)。將一個穩(wěn)定輥放置在錫基金屬鍍槽的液面下方，或者將至少兩個穩(wěn)定輥在一上部位置和一下部位置呈Z字形放置在該液面下方，并且將鍍層鋼帶從鍍槽中抽出，同時該一個或多個穩(wěn)定輥以不同于該鍍層鋼帶的通過速度的圓周速度旋轉(zhuǎn)。
然后，當(dāng)該一個或多個(穩(wěn)定)輥與鍍層鋼帶的表面，即包括鎳預(yù)鍍層的鍍層接觸時，可以使在鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值處的濺射時間(T1)大于在鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點處的濺射時間(T2)。
本發(fā)明正是基于以上發(fā)現(xiàn)，且本發(fā)明的各方面如下所述。
(1)一種外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，該鍍層鋼帶包括一鎳基金屬預(yù)鍍層和一在該預(yù)鍍層上形成的錫基金屬鍍層，其特征在于，由該鍍層鋼帶表面的輝光放電光譜所得到的鎳發(fā)射強(qiáng)度線和鐵發(fā)射強(qiáng)度線滿足公式(1)的關(guān)系T1≥T2…(1)其中T1是在鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值處的濺射時間，而T2是在鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點處的濺射時間。
(2)根據(jù)上述(1)的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其中Tl和T2還滿足公式(2)的關(guān)系1≤T1/T2≤1.5 …(2)(3)根據(jù)上述(1)或(2)的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其中該鎳基金屬是從Ni、Ni-Sn合金、Ni-Zn合金、Ni-Fe合金和Ni-Co合金中選擇的一種金屬。
(4)根據(jù)上述(1)至(3)中的任一項的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其中該錫基金屬是一種Sn-Zn基合金。
(5)根據(jù)上述(1)至(4)中的任一項的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其中該錫基金屬鍍層鋼帶是一種含碳量極低的鋼帶。
(6)根據(jù)上述(1)至(5)中的任一項的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其中該錫基金屬鍍層鋼帶用作燃料箱的材料。
(7)根據(jù)上述(1)至(5)中的任一項的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其中該錫基金屬鍍層鋼帶用作電子儀器的材料。
(8)根據(jù)上述(1)至(5)中的任一項的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其中該錫基金屬鍍層鋼帶用作建筑材料。


圖1是說明用于生產(chǎn)錫基金屬鍍層鋼帶的涂鍍裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是表示與沒有不均勻光澤的鍍層鋼帶的鍍層相關(guān)的輝光放電光譜(發(fā)射強(qiáng)度線)的結(jié)果的曲線圖。
圖3是表示與具有不均勻光澤的鍍層鋼帶的鍍層相關(guān)的輝光放電光譜(發(fā)射強(qiáng)度線)的結(jié)果的曲線圖。
圖4是示意性地表示一浸入錫基金屬鍍槽中的預(yù)鍍層鋼帶的表面層形態(tài)的視圖。
圖5是表示當(dāng)穩(wěn)定輥與鍍層接觸時預(yù)鍍層的表面層形態(tài)的視圖。
圖6(a)和6(b)是表示與穩(wěn)定輥接觸的鍍層的表面層形態(tài)的視圖，以及該表面層形態(tài)與表面層形態(tài)的輝光放電光譜的結(jié)果之間的關(guān)系的視圖。
圖7(a)和7(b)是表示不與穩(wěn)定輥接觸的鍍層的表面層形態(tài)的視圖，以及該表面層形態(tài)與表面層形態(tài)的輝光放電光譜的結(jié)果之間的關(guān)系的視圖。
圖8是表示穩(wěn)定輥的表面硬度和鍍層外觀之間的關(guān)系的圖。
圖9是表示穩(wěn)定輥的表面粗糙度和鍍層外觀之間的關(guān)系的圖。
圖10是表示穩(wěn)定輥的圓周速度/鋼帶通過速度的比和鍍層外觀之間的關(guān)系的圖。
具體實施例方式
下面將詳細(xì)說明本發(fā)明。
本發(fā)明的沒有不均勻光澤的錫基金屬鍍層鋼帶(在下文中有時稱為“本發(fā)明的鍍層鋼帶”)可以通過圖1中示出的涂鍍裝置生產(chǎn)。
在上述涂鍍裝置中，利用一熔劑涂覆裝置8在已經(jīng)預(yù)鍍有必要厚度的鎳基金屬的一鎳基金屬預(yù)鍍層鋼帶(在下文中有時稱為“預(yù)鍍層鋼帶”)3a的兩側(cè)涂覆熔劑，并將該鋼帶送入放置在一鍍槽1中的一錫基金屬鍍槽2內(nèi)。
此外，該熔劑的示例包括從ZnCl2、NH4Cl、SnCl2、HCl和NaCl中選擇的一種或至少兩種化合物的水溶液。
鋼帶表面所預(yù)鍍的鎳基金屬是鎳或一種鎳基合金。該鎳基合金可以從Ni-Sn合金、Ni-Zn合金、Ni-Fe合金和Ni-Co合金中選擇。
此外，該鋼帶原則上通過電鍍來預(yù)鍍鎳基金屬。但是也可采用其它涂鍍工藝，只要進(jìn)行涂鍍以形成一預(yù)鍍層即可。
而且，該預(yù)鍍層鋼帶所涂鍍的錫基金屬是錫或一種錫基合金。盡管該錫基合金并不限于特定的合金，但為了確保良好的抗腐蝕性Sn-Zn基合金是優(yōu)選的。
將要被涂鍍的鋼帶可具有基于其應(yīng)用(例如，燃料箱材料，電子儀器材料，建筑材料，其它應(yīng)用的材料等)的組成和機(jī)械性能。為確保鍍層和鋼基之間的緊密聯(lián)結(jié)，優(yōu)選具有必要的表面粗糙度(例如，Ra從0.8到2.5μm)的鋼帶。
當(dāng)將一種含碳量極低的鋼帶用作要被涂鍍的鋼帶時，可生產(chǎn)出沒有不均勻光澤且沖壓可成型性優(yōu)良的鍍層鋼帶。
在圖1所示的裝置中，一預(yù)鍍層鋼帶3a穿過在用一堰壩6隔開的熔劑區(qū)域7內(nèi)的一熔劑層9，浸入一錫基金屬鍍槽2中，由一設(shè)置在鍍槽1的底部的槽輥(pot roll)4彎曲，并作為錫基金屬鍍層鋼帶(在下文中有時稱為“鍍層鋼帶”)3而從槽中抽出。
當(dāng)鋼帶穿過熔劑層9時該預(yù)鍍層鋼帶3a的表面被熔劑覆蓋，并且該熔劑除去鋼帶表面上的氧化物以活化鋼帶表面。被活化的表面與錫基金屬鍍槽2反應(yīng)而在鋼帶上形成一鍍層。
在上述涂鍍裝置中，穩(wěn)定輥5a、5b分別設(shè)置在錫基金屬鍍槽2的液面下方的預(yù)定的上部和下部位置處。
通常設(shè)置穩(wěn)定輥5a、5b以使鍍層鋼帶的位置穩(wěn)定，以便調(diào)節(jié)涂鍍量，并使鍍層鋼帶的橫向方向上的涂鍍量均勻。
在本發(fā)明中，穩(wěn)定輥5a、5b以不同于鍍層鋼帶3的通過速度的圓周速度旋轉(zhuǎn)，該鋼帶被推離該退出(通過)線一個給定的距離，從而在退出過程中該輥與鍍層鋼帶3的表面相接觸，即，尤其是與該預(yù)鍍層和/或在其上形成的鍍層相接觸。
為了獲得所需的鍍層，根據(jù)穩(wěn)定輥的直徑和圓周速度、鎳基金屬的類型、錫基金屬的類型和其它涂鍍條件來適當(dāng)?shù)卣{(diào)整穩(wěn)定輥的推動量(當(dāng)采用一對上下輥時該輥的重疊寬度)。
在本發(fā)明中，通過使以不同于鍍層鋼帶的通過速度的圓周速度旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定輥與預(yù)鍍層和/或在其上形成的鍍層相接觸，可以生產(chǎn)出一種具有美觀的表面形態(tài)、沒有不均勻光澤且外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶。
圖2表示利用輝光放電光譜分析本發(fā)明的鍍層鋼帶的鍍層所獲得的發(fā)射強(qiáng)度線的一個示例。
另一方面，圖3表示利用輝光放電光譜分析具有不均勻光澤的鍍層鋼帶的鍍層所獲得的發(fā)射強(qiáng)度線的一個比較示例。
輝光放電光譜(GDS)是一種用于分析在給定的分析區(qū)域內(nèi)的深度方向上的元素分布的方法，并且是一種用于準(zhǔn)確地和定量地分析在鍍層的深度方向上的元素分布的適當(dāng)方法。
此外，在圖2和3中所示的發(fā)射強(qiáng)度線是用一輝光放電光譜儀(GDLS-5017型，Shimadzu公司制造)在以下條件下獲得的真空度60Pa；測量電流30mA；數(shù)據(jù)圖600點；總時間180秒(600點×2.5msec/數(shù)據(jù)×120數(shù)據(jù)/點[其中2.5msec是在獲得一個數(shù)據(jù)之后用于獲得另一個數(shù)據(jù)的時間間隔]，一個直徑為4毫米的圓形測量區(qū)域)用于本發(fā)明的輝光放電光譜儀和測量條件不限于上述的儀器和條件。
從圖2和3中所示的發(fā)射強(qiáng)度線可以理解，對于具有不均勻光澤的鍍層鋼帶，在鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值處的濺射時間(T1)小于在鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點處的濺射時間(T2)(見圖3)，與此相比，在本發(fā)明的鍍層鋼帶中，在鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值處的濺射時間(T1)大于在鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點處的濺射時間(T2)(見圖2)。
另外，發(fā)射強(qiáng)度線的拐點是由常規(guī)的數(shù)學(xué)過程確定的。
濺射時間T1和T2之間的大小關(guān)系是本發(fā)明的鍍層鋼帶的特征。
即，滿足下列公式是對本發(fā)明的鍍層鋼帶的特征性要求T1≥T2…(1)其中T1是在鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值處的濺射時間，而T2是在鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點處的濺射時間。
而且，對于本發(fā)明的鍍層鋼帶，為了更確定地防止呈現(xiàn)不均勻光澤，上述T1和T2優(yōu)選地還滿足以下公式1≤T1/T2≤1.5 …(2)當(dāng)T1/T2的比小于1時，會明顯呈現(xiàn)不均勻光澤。另一方面，當(dāng)T1/T2的比超過1.5時，有時會呈現(xiàn)幾乎不能通過目測看到的不均勻光澤。
在生產(chǎn)滿足以上公式(1)和(2)的本發(fā)明的鍍層鋼帶的過程中(在下文中有時稱為本發(fā)明的生產(chǎn)過程)，在鍍層鋼帶在鍍槽中通過的期間內(nèi)，一個或至少兩個設(shè)置在鍍槽的液面下方的穩(wěn)定輥以不同于鍍層鋼帶的通過速度的圓周速度旋轉(zhuǎn)，并與鍍層鋼帶的表面接觸，即，尤其是與預(yù)鍍層和/或在其上形成的鍍層相接觸以獲得鍍層鋼帶。
可根據(jù)鎳基金屬的類型、錫基金屬的類型和其它涂鍍條件適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)穩(wěn)定輥的圓周速度和鍍層鋼帶的通過速度之間的速度差。
根據(jù)稍后將說明的本發(fā)明人的實驗結(jié)果，穩(wěn)定輥的圓周速度優(yōu)選地是該通過速度的10到90％或至少120％，更優(yōu)選地是50到90％或120到150％。
因為以上速度差是在涂鍍裝置的驅(qū)動系統(tǒng)能力范圍內(nèi)適當(dāng)確定的，所以不必特別限定其上限。
在大約300℃的鍍槽中使穩(wěn)定輥具有必要的圓周速度，并使其與鍍層鋼帶相接觸，該鋼帶的傳送速度不同于該圓周速度。
而且，穩(wěn)定輥的表面極大地影響熔劑在鋼帶上的附著狀態(tài)，該附著狀態(tài)可能造成不均勻光澤。因此必須使穩(wěn)定輥具有必要的表面硬度和必要的表面粗糙度。
在圖1所示的涂鍍裝置中，本發(fā)明人多次改變穩(wěn)定輥5a的表面粗糙度和表面硬度，并研究了表面粗糙度(Ra0.03至0.1μm)、表面硬度(Hv120至1050)以及熔劑附著在輥表面的狀態(tài)與鍍層外觀之間的關(guān)系。
在以下條件下對鋼帶3a進(jìn)行涂鍍將ZnCl2+NH4CL的水溶液用作熔劑；使(預(yù))鍍層鋼帶3a以50m/min的通過速度通過；將穩(wěn)定輥5的圓周速度設(shè)定為(預(yù))鍍層鋼帶3a的通過速度的50％；以及將(預(yù))鍍層鋼帶3a浸入300℃的Sn-Zn合金鍍槽中。
觀察由此獲得的鍍層鋼帶的外觀。圖8和9表示由此獲得的結(jié)果。
好的鍍層外觀被評價為○。具有斷續(xù)的差的部分的鍍層外觀被評價為△。具有連續(xù)的差的部分的鍍層外觀被評價為×。
另外，在圖8中，標(biāo)記◎表示輥的表面粗糙度Ra最大為0.05μm，且標(biāo)記●表示Ra超過0.05μm。而且，在圖9中，標(biāo)記◎表示輥的表面硬度Hv是至少750，且標(biāo)記●表示Hv小于750。
當(dāng)穩(wěn)定輥的表面硬度低時，會在輥的表面上形成被損壞的下陷部分，或者當(dāng)使用很長時間時輥表面變得粗糙。結(jié)果，被引入鍍槽中的熔劑附著在鋼帶的表面上而產(chǎn)生不均勻光澤。穩(wěn)定輥的表面硬度Hv優(yōu)選地至少是750。
當(dāng)穩(wěn)定輥的表面粗糙度大時，被引入鍍槽中的熔劑趨向于附著在輥表面上而使鍍層鋼帶產(chǎn)生不均勻光澤。因此，穩(wěn)定輥的表面粗糙度Ra優(yōu)選地最大為0.05μm。
通過例如在表面上熱噴鍍WC-Co而制成的輥可以用做上述穩(wěn)定輥。而且，該穩(wěn)定輥的被熱噴鍍的表面可以用砂輪，例如金剛石砂輪打磨以具有最大為0.05μm的表面粗糙度Ra。
在本發(fā)明的鍍層鋼帶的生產(chǎn)中，如上所述，使設(shè)置在鍍槽下方的一個或至少兩個穩(wěn)定輥以不同于鍍層鋼帶的通過速度的圓周速度旋轉(zhuǎn)，并與鍍層鋼帶的表面相接觸，即，特別是與預(yù)鍍層和/或在其上形成的鍍層接觸。
圖10表示在使用表面粗糙度Ra為0.05μm且表面硬度Hv為1050的穩(wěn)定輥的情況下，“(穩(wěn)定輥圓周速度)/(鍍層鋼帶通過速度)的比(％)”與鍍層外觀之間的關(guān)系。
另外，對鍍層外觀的評價與圖8和9中類似。標(biāo)記○表示鍍層外觀良好。標(biāo)記△表示鍍層鋼帶具有斷續(xù)形成的差的鍍層部分或不均勻鍍層部分。標(biāo)記×表示鍍層鋼帶具有連續(xù)形成的差的鍍層部分、連續(xù)的不均勻鍍層部分或缺陷。
如上所述，當(dāng)將穩(wěn)定輥的圓周速度設(shè)定為鍍層鋼帶的通過速度的10到90％或至少120％時，就可生產(chǎn)出外觀極佳的鍍層鋼帶。
在本發(fā)明的鍍層鋼帶的生產(chǎn)中，具有必要的表面狀態(tài)(表面粗糙度、表面硬度)的穩(wěn)定輥以不同于鍍層鋼帶的通過速度的圓周速度旋轉(zhuǎn)，并與預(yù)鍍層和/或在其上形成的鍍層相接觸。
直接的結(jié)果被認(rèn)為是如下結(jié)果防止熔劑附著在穩(wěn)定輥的表面上；并形成外觀極佳的鍍層。
而且，另一方面，從輝光放電光譜的結(jié)果可以得出以下結(jié)論穩(wěn)定輥的接觸作用在該預(yù)鍍層上、作用在其上形成的鍍層上，以及在某些情況下在一定程度上作用在基底鋼帶上，以便在鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值處的濺射時間(T1)和在鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點處的濺射時間(T2)滿足公式(1)的關(guān)系(T1≥T2)；并且促使形成由細(xì)密的樹狀結(jié)構(gòu)組成的、不會呈現(xiàn)不均勻光澤的鍍層。
盡管在目前階段清楚地推論和解釋產(chǎn)生公式(1)的關(guān)系并促使鍍層形成的穩(wěn)定輥的作用是困難的，但是目前可以通過以下方式推論該作用。
此推論是基于“一種推論”，并且對上述穩(wěn)定輥的作用的解釋并不限于該理論。必須有待于對該作用的進(jìn)一步的研究和調(diào)查。
首先，圖4表示一預(yù)鍍層鋼帶的狀態(tài)，該鋼帶具有一在具有必要的表面粗糙度(Ra為0.8到2.5μm)的基底鋼帶10的表面上形成的預(yù)鍍層12，并且浸入一種錫基熔融金屬的鍍槽13中。
該預(yù)鍍層12通常通過電鍍形成。該層12在基底鋼帶的凸出部分中厚(在基底鋼帶的凸出部分中最厚約0.5μm)，而在凹進(jìn)部分中?。辉陬A(yù)鍍層12和基底鋼帶10之間形成一超薄的擴(kuò)散層。
另外，因為該擴(kuò)散層極薄，因此它的存在對輝光放電光譜的結(jié)果沒有影響。
總之，該預(yù)鍍層鋼帶的表面也隨著基底鋼帶表面的凹進(jìn)和凸出而變得凹進(jìn)和凸出，并且將在該凹進(jìn)和凸出的預(yù)鍍層上形成一錫基金屬鍍層。
在鍍層鋼帶的通過期間內(nèi)在預(yù)鍍層上形成鍍層的過程中，以與鍍層鋼帶的通過速度不同的圓周速度旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定輥與該鍍層相接觸；如圖5所示，一剪切力作用在該形成在基底鋼帶10的凸出部分14(在下文中稱為鋼帶的凸出部分14)上的較厚的預(yù)鍍層12(在下文中稱為“凸出部分中的預(yù)鍍層”)上，并且進(jìn)一步作用在鋼帶的凸出部分上。
結(jié)果，在凸出部分中的預(yù)鍍層12和鋼帶的凸出部分14(見圖中的“虛線部分”)被塑性變形，以填充由薄的預(yù)鍍層所覆蓋的基底鋼帶10的凹進(jìn)部分。
該塑性變形的結(jié)果是，鋼帶的表面層變成一經(jīng)過碾壓的凹進(jìn)和凸出的表面層15(見圖中的“粗線”)，并且與穩(wěn)定輥沒有與其接觸的鍍層中的分布相比，在包括預(yù)鍍層的鍍層中的深度方向上的鎳和鐵的分布大大改變。
錫基金屬鍍層16在上述經(jīng)過碾壓的凹進(jìn)和凸出的表面層15上形成。由于在包括預(yù)鍍層的鍍層中的深度方向上的鎳和鐵的分布大大改變，所以可以推測通過鍍層的輝光放電光譜可獲得如下結(jié)果鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值位于鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點(在圖中用△標(biāo)記的位置)的下方，如圖6(b)中所示，即，濺射時間T1和T2的大小關(guān)系為T1≥T2。
為了比較圖6中所示的輝光放電光譜的結(jié)果，圖7表示當(dāng)以上述圓周速度旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定輥在鍍層鋼帶通過期間不與鍍層鋼帶接觸時所獲得的輝光放電光譜的結(jié)果。
如圖7所示，由于預(yù)鍍層以一種隨著基底鋼帶表面中的凹進(jìn)和凸出而凹進(jìn)和凸出的狀態(tài)存在于鍍層中，所以鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值位于鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點(圖中用△標(biāo)記的位置)之上。即，濺射時間T1和T2之間的關(guān)系如下T1＜T2。
可以認(rèn)為，在鍍層鋼帶通過期間形成錫基金屬鍍層的過程中，如上所述的包括預(yù)鍍層的鍍層的輝光放電光譜結(jié)果的特征性差異取決于輥的接觸狀態(tài)，該輥以與鍍層鋼帶的通過速度不同的圓周速度旋轉(zhuǎn)。
而且，可以推測以下結(jié)果由于穩(wěn)定輥具有必要的表面硬度和必要的表面粗糙度，所以輥不僅使凸出部分中的預(yù)鍍層和鋼帶的凸出部分塑性變形，而且形成細(xì)密的凹進(jìn)和凸出部，其作為在凸出部分中的預(yù)鍍層的表面上、以及當(dāng)該預(yù)鍍層上形成有鍍層時，進(jìn)一步在凸出部分中的預(yù)鍍層上的錫基金屬鍍層的表面上形成錫基金屬的樹狀核(dendritic nuclei)的地點。
因此可以推測，穩(wěn)定輥的機(jī)械作用的結(jié)果是，形成由細(xì)密的樹狀結(jié)構(gòu)組成的、不會呈現(xiàn)不均勻光澤的錫基金屬鍍層。
另外，當(dāng)在預(yù)鍍層上形成錫基金屬鍍層時，在鍍層和預(yù)鍍層的分界面處可能會進(jìn)行錫基金屬和預(yù)鍍層金屬的熔合。
即使當(dāng)該熔合開始形成一熔合層時，穩(wěn)定輥的機(jī)械作用也會使鋼帶的凸出部分和包括該熔合層的該凸出部分中的預(yù)鍍層塑性變形，并形成細(xì)密的凹進(jìn)和凸出部，其作為在該凸出部分中的預(yù)鍍層上形成的鍍層的表面上形成錫基金屬的樹狀核的地點。
即，即使當(dāng)在基底鋼帶和預(yù)鍍層之間形成一擴(kuò)散層，或在預(yù)鍍層和錫基金屬鍍層之間形成一熔合層時，均可以容易地獲得本發(fā)明的效果。
而且，由穩(wěn)定輥導(dǎo)致的塑性變形可能將鋼帶的凸出部分暴露出來，以形成熔融錫基金屬直接接觸的部分。
即使在這種情況下，可以推測具有必要的表面硬度和必要的表面粗糙度的穩(wěn)定輥可形成細(xì)密的凹進(jìn)和凸出部，其作為即使在鋼帶的凸出部分的暴露表面上形成錫基金屬樹狀核的地點。
根據(jù)與輝光放電光譜的結(jié)果有關(guān)的發(fā)現(xiàn)和與出現(xiàn)不均勻光澤有關(guān)的發(fā)現(xiàn)，由于上述原因，在本發(fā)明中可生產(chǎn)出一種具有美觀的表面形態(tài)、沒有不均勻光澤，并且外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶。
而且，在抗腐蝕性良好的錫基金屬鍍層鋼帶的鍍層上沒有出現(xiàn)不均勻光澤(的事實)增加了鍍層鋼帶在生產(chǎn)中的產(chǎn)量，且極大地拓寬了其應(yīng)用范圍。
本發(fā)明的沒有不均勻光澤的鍍層鋼帶可以用作燃料箱材料、電子儀器材料和建筑材料，并且它也可以用作需要美觀的外觀以及優(yōu)良的抗腐蝕性的產(chǎn)品的外部材料。
示例下面將說明本發(fā)明的示例。然而，本發(fā)明決不限于實施這些示例的條件。
(示例1)對一種寬度為1200mm，厚度為0.8mm且表面粗糙度Ra為1.5μm的含碳量極低的鋼帶用Ni、Ni-Sn合金、Ni-Zn合金、Ni-Fe合金或Ni-Co合金在每側(cè)以0.8g/m2的量進(jìn)行涂鍍，以獲得一預(yù)鍍層鋼帶。
使用如圖1中所示的涂鍍裝置，在預(yù)鍍層鋼帶的兩側(cè)上用包含ZnCl2+NH4Cl的水溶液作為熔劑進(jìn)行涂覆，以50m/min的引入速度將鋼帶引入一300℃的Sn-Zn合金鍍槽中，在鍍槽的液面下方大約1500至2000mm處通過一槽輥使鋼帶彎曲，(然后)使鋼帶與穩(wěn)定輥接觸，并在鍍槽上方抽出鋼帶，以獲得一鍍層鋼帶。
在此例中，將表面粗糙度Ra為0.05μm且表面硬度Hv為1050的兩個穩(wěn)定輥(每個直徑均為200mm，且在表面上具有一WC-Co熱噴鍍層)分別設(shè)置在鍍槽的液面以下50至150mm的一上部和一下部位置處，且推動量為30mm。
在多次改變鋼帶在該兩種熔融金屬中的通過速度與穩(wěn)定輥的圓周速度的比的同時，生產(chǎn)出鍍層鋼帶。
利用輝光放電光譜分析在鍍層的深度方向上的每種元素的分布。評價<p>表4

nd無法探測到 試驗期間150個周期(50天)[評價標(biāo)準(zhǔn)]◎形成少于0.1％的紅銹○形成至少0.1％且少于1％的紅銹，或形成白銹△形成至少1％且少于5％的紅銹，或形成可觀察到的白銹×形成至少5％的紅銹，或形成明顯的白銹(2)可漆涂性試驗對一個70×150mm的試件用ACRYTK Black(商品名稱，Yuko k.k.制造)進(jìn)行噴漆，在140℃下烤20分鐘以形成一20μm厚的涂漆膜。然后將試件的涂漆膜橫切開，并將試件浸入55℃下的5％的NaCl水溶液中10天。然后將一膠帶粘在試件的切口側(cè)，并隨后剝掉該膠帶。
根據(jù)以下評價標(biāo)準(zhǔn)從涂漆膜的剝落寬度對涂漆膜的二次粘附進(jìn)行評價。
○剝落寬度最多達(dá)5mm△剝落寬度超過5mm且最多達(dá)7mm×剝落寬度超過7mm從表1中可以理解，當(dāng)T1(在鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值處的濺射時間)/T2(在鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點處的濺射時間)的比至少是1且最大為1.5時，可形成一種沒有不均勻光澤、外觀極佳且抗腐蝕性和可漆涂性優(yōu)良的Sn-Zn合金鍍層。
可以理解，通過將鋼帶的通過速度與穩(wěn)定輥的速度的比設(shè)定為10到92％或至少120％，可以使T1/T2的比至少為1且最大為1.5，并且當(dāng)該速度比小于50％或大于150％時，T1/T2的比變得飽和。
工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明，可以高產(chǎn)量地生產(chǎn)抗腐蝕性優(yōu)良、具有美觀的外觀且沒有不均勻光澤的錫基金屬鍍層鋼帶，并且可以拓寬該鋼帶的應(yīng)用。
此外，本發(fā)明的鍍層鋼帶可以用作燃料箱材料、電子儀器材料和建筑材料，并且它們也可以用作需要美觀的外觀以及優(yōu)良的抗腐蝕性的產(chǎn)品的外部材料。
權(quán)利要求
1.一種外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，該鍍層鋼帶包括一鎳基金屬預(yù)鍍層和一在該預(yù)鍍層上形成的錫基金屬鍍層，其特征在于，由該鍍層鋼帶表面的輝光放電光譜所得到的鎳發(fā)射強(qiáng)度線和鐵發(fā)射強(qiáng)度線滿足公式(1)的關(guān)系T1≥T2 …(1)其中T1是在鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值處的濺射時間，而T2是在鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點處的濺射時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其特征在于，T1和T2還滿足公式(2)的關(guān)系1≤T1/T2≤1.5 …(2)
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其特征在于，該鎳基金屬是一種從Ni、Ni-Sn合金、Ni-Zn合金、Ni-Fe合金和Ni-Co合金中選擇的金屬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其特征在于，該錫基金屬是一種Sn-Zn基合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其特征在于，該錫基金屬鍍層鋼帶是一種含碳量極低的鋼帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其特征在于，該錫基金屬鍍層鋼帶用作燃料箱的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其特征在于，該錫基金屬鍍層鋼帶用作電子儀器的材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項的外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，其特征在于，該錫基金屬鍍層鋼帶用作建筑材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種外觀極佳的錫基金屬鍍層鋼帶，該鍍層鋼帶包括一鎳基金屬(例如Ni、Ni－Sn合金、Ni－Zn合金、Ni－Fe合金和Ni－Co合金)預(yù)鍍層和一在其上形成的錫基金屬(例如Sn－Zn合金)鍍層，其特征在于，由該鍍層鋼帶表面的輝光放電光譜得到的鎳發(fā)射強(qiáng)度線和鐵發(fā)射強(qiáng)度線滿足以下公式的關(guān)系T1≥T2，其中T1是在鎳發(fā)射強(qiáng)度線的峰值處的濺射時間，而T2是在鐵發(fā)射強(qiáng)度線的拐點處的濺射時間，或者滿足以下公式的關(guān)系T1≥T2，且1≤T1/T2≤1.5。
文檔編號C23C2/02GK1681957SQ0382153
公開日2005年10月12日 申請日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月10日
發(fā)明者杉山誠司, 伊崎輝明, 黑崎將夫, 后藤靖人, 小山勇昭, 神山知英 申請人:新日本制鐵株式會社