涂覆铝带材及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造由铝或铝合金制成的带材的方法、以及涂覆铝或铝合金带材、由所述铝或铝合金带材制得的成形金属部件、和实施这种新型方法的设备。
【背景技术】
[0002]耐蒸煮和耐腐蚀的铝或铝合金带材被用于制造诸如罐头或杯状食品包装之类的包装。尤其是，食品通常包含能导致用于制造食品包装(例如食品罐头)的铝或铝合金腐蚀的成分。因此，食品罐头的铝或铝合金应受到保护以免被腐蚀。通常，这通过在食品包装形成之前施加于铝带材上的涂层得以实现。这种食品包装是已知的，例如德国专利申请DE 4030 646 Al。然而，这种常规食品包装存在一些问题。一方面，当通过深冲(deep drawing)将涂覆铝带材或铝合金带材形成食品包装部件时，有时腐蚀防护涂层会损坏。因此，腐蚀防护层必须具有更大的厚度以防止在(例如)深冲时产生裂纹或损坏。另一方面，在铝带材深冲之后对食品包装进行涂覆则花费昂贵。
[0003]对于用于(例如)建筑物外表面的外墙板的建筑板材而言，抵抗由于与具有腐蚀活性的介质(例如水或雨水)接触而引起的腐蚀的高耐受性也是一个挑战。对于建筑板材而言极为重要的是，在城市或者在工厂附近的空气中所包含的侵蚀性物质的存在下，其外观在数年内不会改变。此外，这些板材是通过滚轧成形、弯曲或拉延而形成的，并且经过切割工艺，这会导致在局部的高度变形板材附近或切割边缘附近出现问题。尤其是涂覆建筑板材存在这样的问题，即腐蚀会使涂层翘起并使板材外观显著劣化。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的是提供一种用于制造具有更好的腐蚀行为(corros1nbehav1r)的铝带或铝合金带的方法。此外，本发明的目的是提供这样的铝或铝合金带材、由所述铝或铝合金带材制得的成形金属部件和实施本发明方法的设备。
[0005]根据本发明的第一个教导，上述目的通过一种用于制造由铝或铝合金制成的带材的方法得以实现，所述方法包括以下步骤:
[0006]-通过将所述带材浸泡在酸电解液浴中并施加交流电以进行带材表面的除油和阳极氧化，随后可任选地进行除灰步骤，以及
[0007]-通过无漂洗卷材涂覆工艺(no-rinsecoil coating process)在所述带材的表面施加钝化层。
[0008]本发明已发现，已应用上述制造步骤的铝带材或铝合金带材具有非常好的耐腐蚀性，并且对于其他表面涂层还具有非常好的粘附性，这使得能够通过对铝带进行深冲以制造食品包装，而不会在深冲时步骤中破坏表面涂层。此外，通过上述具有更好的防腐蚀性的铝或铝合金带材还可以制成建筑板材。在电解液浴中浸泡之后进行的可选的除灰步骤改善了钝化层的施加。通过将带材浸泡在酸性电解液浴中并施加交流电以对铝或铝合金带材表面进行除油和阳极氧化，这引发了人工生长(artificially grown)的氧化层，与制造后(即轧制后)形成的自然氧化层相比，人工生长的氧化层具有非常好的耐腐蚀性。另一方面，人工生长的氧化层的粘附性通常较低，而钝化层对表面涂层具有非常好的粘附性。因此，可以利用铝合金带材制造耐蒸煮食品包装，所述铝合金带材对所装食品具有非常好的耐受性，并且对表面涂层具有非常高的粘附性。此外，涂覆建筑板材受益于本发明制造步骤，这是因为，与常规的建筑板材不同，其具有更好的耐腐蚀性，并且对位于本发明制造的带材上的涂层具有更好的粘附性。
[0009]根据本发明的一个实施方案，为了改善耐腐蚀性能，在除油和阳极氧化步骤中，在带材的表面上形成厚度为50nm至300nm的新的氧化层。优选地形成厚度为50nm至160nm的氧化层，这是因为这样能够实现预期的耐腐蚀性并同时获得令人满意的制造速度。
[0010]根据另一个实施方案，带材表面的除油和阳极氧化以及可任选的带材除灰与在带材上施加钝化层是在线(inline)实施的。在线实施带材制造意味着，在进行制造步骤时，在这些步骤之间不会进行金属带材的收卷和开卷。这能够将本发明方法的生产率最大化，也可以降低制造铝或铝合金带材的生产时间和成本。
[0011]根据本发明的另一个实施方案，通过如下方式进行所述除油和阳极氧化步骤:利用温度为65°C至90°C且浓度为10重量％至25重量％的硫酸作为电解液，并施加密度为2A/m2至25A/m2的交流电，带材的浸渍时间为1.5s至10s。已发现，电解液浴、硫酸浓度、温度范围和交流电的密度、以及浸泡时间的上述参数范围可能能够提高制造速度。这些参数能够使所预期的具有腐蚀抑制性的氧化层高速生长，还可以有效地去除铝带材的表面污染物(这些污染物由冷轧等制造工艺带来)。尤其是，当频率为50Hz且电流密度为4A/dm2至22A/dm2、温度为75°C至85°C、硫酸浓度为15重量％、并且接触时间为3s至6s时，能得到好的结果。
[0012]根据另一个实施方案，所述钝化层基于无铬钝化、或锆钝化、或钛钝化。无铬钝化层和基于锆钝化或钛钝化的钝化层具有这样的优点，即生产时使用的有害物质更少。
[0013]由于所述钝化层是通过使用棍涂机(roller coater)涂覆的，因此钝化层厚度实现了高精准度。
[0014]根据本发明的另一个实施方案，所施加的钝化层的湿膜的厚度为2g/m2至10g/m2，尤其为4g/m2至7g/m2，这样能够实现对铝或铝带材的期望的粘附性。
[0015]根据本发明的另一个实施方案，为了保证所述钝化层的厚度的精准控制，通过在线测量来控制钝化层的施加。
[0016]此外，根据另一个实施方案，在施加并干燥带材的钝化层后，在带材的钝化层上施加至少一层其他涂层。如上所述，带材上的钝化层的粘附性非常好，尤其是对聚合物涂层或漆涂层的粘附性更好。尤其是在深冲等成形工艺中，已表明在将铝带材成形为成形金属部件(例如杯状食品包装或涂覆建筑板材)时这种附加涂层没有损坏，这是由于所制造的铝带材的粘附性非常好。这适用于单层清漆表面涂层和聚合物涂层。
[0017]根据另一个实施方案，所述除油和阳极氧化步骤以及施加钝化层的步骤与在所述钝化层上施加另外的涂层是在线进行的。制造铝带材的费用显著将其，其中该铝带材可制造用于食品包装或涂覆建筑板材的成形金属部件。另外，表面涂层的质量显著提高，因此在完成成形、拉延、滚轧成形、弯曲等后续制造步骤时的残品率很低。
[0018]根据本发明的另一个教导，上述目的通过由本发明方法制造的铝或铝合金带材得以实现，其中所述销或销合金带材包括厚度为50nm至300nm、优选50nm至160nm的阳极氧化层和位于该氧化层上的无铬钝化层。如上所述，这种铝或铝合金带材因具有位于铝层上方的人工生长氧化层从而具有非常好的耐腐蚀性，并且所述铝或铝合金带材还对表面涂层具有非常好的粘附性，这使得能够生产食品包装或涂覆建筑板材等金属部件。尽管如此，这适用于所有由铝或铝合金带材制得的涂覆成形金属部件。
[0019]根据另一个实施方案，所述带材还包括位于钝化层上方的有机涂层，其中优选的是，有机涂层为漆，优选为单层清漆或聚合物涂层。有机涂层还保护铝层免受腐蚀部分(例如食品或环境中的腐蚀组分)的影响。例如，能够通过深冲将包括附加的有机涂层的铝或铝合金带材制造为成形金属部件，例如杯状食品包装或建筑板材。这两者在耐腐蚀方面都具有非常好的性质。用于建筑板材的涂层基于(例如)聚氨酯、聚酰胺、聚酯、高耐久性聚酯PVDF体系等的。
[0020]根据一个实施方案，为了提供关于机械强度、成形性和可回收性方面的不同的所需性