[发明专利]电磁助镀热浸镀方法

说明书

本申请是申请日为2006年5月30日、申请号为200610027087.7、名称为“电磁助镀热浸镀方法及装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种热浸镀方法及装置，尤其涉及一种电磁助镀热浸镀方法及装置。

背景技术

热浸镀是一种钢板表面防护生产技术，主要要求镀层平整、致密、和带钢基体结合紧密，以达到美观、防护以及提高后续冲压性能等目的。实际生产中常出现的镀层剥落、粉化、开裂、镀不足等一些缺陷究其本质是由于热镀时镀层和基体的结合不良以及镀层本身致密程度不高而引起，直接影响产品质量以及后续冲压变形性能。对此问题，通常是从镀液合金成分、锌埚工艺参数、基板清洗、以及气刀等方面来控制，但效果仍不十分理想。

这方面，美国专利US6761935B2、US5702528在线材或板材浸镀锌埚出口位置施加电磁场，依靠电磁力控制镀层厚度，我国专利CN2332733Y对线材也在类似位置对线材表面镀层进行电磁抹制。除此之外，对镀层晶粒以及与基板结合质量尚未发现有用电磁技术进行控制的专利、文献报道。已查知的上述专利均是在浸镀锌埚出口液面上方施加电磁场，目的是依靠电磁力控制镀层厚度，其作用类似热浸镀中“气刀”；与此不同，本发明则在靠近钢带的锌液中引入脉动电流，目的是依靠脉冲电磁场搅拌、细化热浸镀镀层析出相，提高镀层与基板之间的结合力以及镀层本身致密程度，其作用类似于连铸中的“电磁搅拌”。本专利主要通过在镀层锌液内引入脉冲电流，其电磁力形式、施加位置和作用目的均与已知专利截然不同。

发明内容

本发明的目的是为消除上述现有技术存在的热浸镀质量缺陷，提出一种新的在热浸镀过程引入脉冲电磁场的技术方案，依靠脉冲动态电磁场，对热镀钢板镀层附近的锌熔体进行局域电磁搅拌，细化热镀锌层晶体，提高镀层与基板的结合力以及镀层致密度，从而达到改善热浸镀钢板镀层质量的目的。

热镀过程实质上是一个镀液金属与基板金属发生反应扩散并凝固结层的过程。当镀液中的锌(铝)与铁接触时，生成多种形状各异、性质不同复杂中间相，如ζ相、δ相、Γ相、η相等。在镀层内部以及镀层和基板界面上存在粗大晶粒，必然降低镀层与基板结合力以及镀层本身致密度。热浸镀时在镀层形成位置施加脉冲电磁场，其目的就是依靠电磁场作用细化镀层初生相晶粒，提高镀层与基板结合力和细化镀层致密度，从而提高热浸镀镀层质量。脉冲电磁助镀主要应用脉冲电流的电磁力效应，其作用包括三个方面：(1)当电流体中有电流流过时，会出现导电流体受到磁压力而向中心轴线收缩现象，即磁收缩效应，脉冲电流引起脉动压力，电磁压力形成过冷，从而增加了凝固过冷度，细化镀层晶粒；(2)脉冲压力对原子扩散产生影响，脉冲压力影响扩散激活能，进而对金属凝固形核率影响，形核率和电流密度的平方成指数增长关系，脉冲电压的影响与此关系类似；(3)熔体电磁收缩力存在梯度，各团流之间形成局部流速差，从而引起剪切应力，当剪切应力足够大时，熔体中的树枝晶被碎断为小碎块，游离于液态熔体中，从而可形成新的晶粒生长中心，最终导致凝固后的晶粒得到细化和等轴化。这些作用均有助于和基板结合紧密、镀层本身致密的高质量热浸镀镀层的获得。

本发明的目的是这样实现的：

一种电磁助镀热浸镀方法，其特征在于：在镀层形成位置施加脉冲电磁场，在镀件镀液后未完全凝固前再对其施加一个脉冲磁场，以延长脉冲电磁场的作用时间。

一种电磁助镀热浸镀装置，包括锌埚，镀液，沉没辊，其特征在于，还包括：一脉冲电源；脉冲电极，设置在浸镀液中，与脉冲电源相连接。在电极与镀液之间、相邻异性电极之间非工作部分设有电绝缘套隔绝。电极材料用铝、钢、导电金属陶瓷或带涂层金属。

所述电极分多头，为同侧同性设置或者为同侧异性设置。每对电极回路中设置电阻调压器，以提高在电极之间沿带钢宽度和高度方向上所施加电压的均匀性。在所述脉冲电极上方设置一与所述脉冲电源相连接的电磁线圈，所述脉冲电极和电磁线圈并联连接于电源上。所述电磁线圈用铜管绕制，内部有水冷却，铜管表面涂电绝缘层保护，匝数为1～10匝。

所述电源功率50～500kW，脉冲频率0.1～100kHz。根据镀件大小及运行速度、镀层厚度不同，电源功率和频率应不同。而且最好通过带钢速度传感器对电源输出功率能实现闭环自动控制。

本发明电磁助镀热浸镀方法及其装置，由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、本发明在电磁助镀热浸镀的方法和装置结构上的改进，有助于获得结合紧密、本身致密的热浸镀镀层；