一种镀锌板的生产方法及生产线与流程

本发明涉及一种板材生产方法及生产线，尤其涉及一种镀锌板生产方法及生产线。

背景技术：

1、自1936年出现了第一条连续热镀锌作业线至今，现有技术中所采用的所有热镀锌作业线均是用于生产双面镀锌板的，本领域内通常提及的镀锌板也同样指的就是这种双面镀锌板。

2、近年来，随着汽车工业的迅速发展，市场和用户对于汽车车体的钢板要求也变得越来越苛刻，其不仅需要具有耐腐蚀性，同时又要具有优良的涂装性；而单面镀锌板就能满足这种要求，其不镀锌的一面在经过磷化处理后有利于表面涂漆和焊接，可以有效用于汽车面板外部；其镀锌的一面能够有效应用于汽车面板内部，以起到防腐蚀的作用。

3、因此，为了满足汽车领域对于单面镀锌板的这一需求，诸多钢铁企业开发了各种各样的单面连续热镀锌生产工艺；在现有技术中，通常所采用的单面热镀锌板的生产方法有四种：

4、(1)疏锌法：在钢板进入退火炉之前，先将其一面涂上涂料(氧化镁、氢氧化镁、硅酸钠等疏锌物料)，镀锌时带有涂料的一面排斥锌料，就镀不上锌，未涂料的一面照常镀锌；

5、(2)直接法：当带钢进入锌锅，通过沉没辊时，使用电磁泵、超声波或配重陀等方法，使液态锌只接触带钢下表面，带钢上表面不接触锌液，以确保带钢的单面镀锌；

6、(3)间接法：在锌锅先控制差厚镀层，带钢出锌锅待锌层凝固之后，再把薄镀层一面使用一个专用砂轮磨掉，便形成单面镀锌板；

7、(4)双层分离法：首先把相同宽度的带钢重叠在一起，然后用高频电阻焊接起来，并留有排气孔，经镀锌后，再把两边焊接部分切除，即可获得单面热镀锌板。

8、另外，不同于上述所采用的热镀工艺，在现有技术中，还可以采用电镀工艺生产单面镀锌板，其生产工艺较为简单，且可以有效制备单面电镀锌，仅需使上、下阳极中的其中一个阳极通电，另一个阳极不通电即可获得单面电镀锌。此外，在采用这种电镀工艺时，还可以根据需要生产出板材的两个表面的镀锌层的厚度不同的双面差镀锌板。

9、但是，无论是采用热镀工艺制备单面热镀锌，还是采用电镀工艺制备单面电镀锌，二者均存在一定的缺陷；其中，单面热镀锌的工艺复杂，其在实施过程中会遇到许多的困难；单面电镀锌的工艺虽然较为简单，但其所采用的电镀工艺本身就存在着环保问题。

10、基于以上原因，本发明期待开发一种新的镀锌板的生产方法，其可以采用不同于常规热镀、电镀的pvd(物理气相沉积)涂镀工艺生产制备带镀层的板材，其通过采用pvd工艺可以对基板进行双面差镀。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种镀锌板的生产方法，该生产方法采用了不同于常规热镀、电镀的pvd(物理气相沉积)涂镀工艺，其通过采用pvd工艺可以对基板进行双面差镀，以一次性获得双面差镀锌板。

2、为了实现上述目的，本发明提出了一种镀锌板的生产方法，其采用物理气相沉积的方法对基板进行双面差镀，其中双面差镀形成的镀层为纯锌层或锌合金层；其中双面差镀包括下述各情况的其中一种：

3、仅对基板进行单面镀；

4、基板的两个表面均具有镀层，两个表面的镀层的厚度不同；

5、基板的两个表面均具有镀层，两个表面的镀层成分不同；

6、基板的两个表面均具有镀层，两个表面的镀层成分和镀层厚度均不同。

7、在本发明上述技术方案中，本发明可以采用pvd(物理气相沉积)的方法，对基板进行双面差镀，其双面差镀可以包括四种不同的结果：

8、(1)仅对基板进行单面镀，此时基板的一面具有镀层，另一面没有镀层，其表示为单面镀锌板，实质上也是一种双面差镀锌板。

9、(2)基板的两个表面均具有镀层，两个表面的镀层的厚度不同，此时基板的两个表面的镀层成分相同，其可以均为纯锌层或锌合金层。

10、(3)基板的两个表面均具有镀层，但在基板的两个表面镀上的镀层成分不同，此时基板的两个表面的镀层的厚度相同。

11、(4)基板的两个表面均具有镀层，且基板的两个表面镀上的镀层成分和镀层厚度均不同；

12、其中所述物理气相沉积的方法为采用蒸发镀的方式将锌蒸气或锌合金蒸气沉积在基板表面。

13、需要说明的是，本技术方案采用的pvd(物理气相沉积)的方法较之现有技术中的pvd方式具有本质区别。现有技术中虽然也有采用pvd的方式，但是其应用客体与本案并不相同，本技术方案是在基板上差面镀锌或锌合金，而现有技术是对不锈钢带进行镀钛、铝。基于此，现有技术一般采用磁控溅射的方式，而本发明采用蒸发镀的方式，并且本技术方案采用蒸发镀的方式能够极大地提高涂镀效率。例如，目前pvd镀不锈钢的机组速度一般在10mpm左右，而采用蒸发方式进行真空镀锌的机组速度将超过100mpm。

14、进一步地，在蒸发镀之前，先将基板在真空环境内预热至150～220℃。

15、对于本技术方案来说，尽管经过前序化学清洗，但基板表面仍然不可避免地带有十几至几十纳米的氧化层，这使得本案在pvd沉积之前的预处理也与现有技术方案中的不锈钢pvd有所不同。因此，在本技术方案中，在蒸发镀之前，先将基板预热至150～220℃，目的是除去基板吸附的水分，并将晶界中的轧制油等物质蒸发出来。

16、更进一步地，为了满足在基板高速运行的时候还能保证高效加热，采用感应加热的方式进行预热。感应加热功率基于下述模型公式设定：

17、p＝k·cp·ρs·b·h·(t1-rt)·v

18、其中，p表示感应加热功率，其单位参量为w；k为经验系数，其取值范围为0.25～0.60；cp表示基板的比热，其单位参量为j/(kg·℃)；ρs表示基板密度，其单位参量为kg/m3；b表示基板宽度，其单位参量为m；h表示基板厚度，其单位参量为m；t1表示预热温度，其单位参量为℃；rt表示环境温度，其单位参量为℃；v表示机组速度，其单位参量为m/s。

19、进一步地，在预热时维持真空度≤0.05pa。

20、进一步地，在蒸发镀之前，对于经过预热的基板，采用等离子蚀刻的方式对基板表面进行清洗和活化。工艺气体选择ar或者少量的h2。

21、更进一步地，在清洗和活化时，控制真空度为0.1～10.0pa。

22、在本技术方案所述的镀锌板的生产方法中，蒸发镀时的真空度控制为0.1～100pa。

23、更进一步地，在蒸发镀的过程中，锌或锌合金的蒸发速率按照下述模型公式控制：

24、q＝α·b·δ·v·ρc

25、其中，q表示锌或锌合金的蒸发速率，其单位参量为kg/s；α表示经验系数，其取值范围为1.01～1.053；b表示基板宽度，其单位参量为m；δ表示镀层厚度，其单位参量为m；v表示机组速度，其单位参量为m/s；ρc表示锌或锌合金的密度，其单位参量为kg/m3。

26、在本技术方案中，机组速度v≥1.67m/s(即1000mpm)。

27、在本发明中，本发明所采用的的pvd(物理气相沉积)方法对于基板没有特别的限制，其基板可以是普碳钢板，也可以是软钢板、高强钢板、不锈钢板、铝板和铜板。

28、进一步地，在本发明所述的镀锌板的生产方法中，所述物理气相沉积的方法包括采用蒸发镀的方式将锌蒸气或锌合金蒸气沉积在基板表面。

29、在本发明上述技术方案中，由于锌熔点较低，所以pvd(物理气相沉积)可以采用蒸发镀的方式，将锌蒸气或锌合金蒸气沉积在基板表面，来生产双面差镀锌板。

30、进一步地，在本发明所述的镀锌板的生产方法中，所述锌蒸气或锌合金蒸气通过将锌液电阻加热、电子束加热或感应加热的方式生成。

31、进一步地，在本发明所述的镀锌板的生产方法中，在双面差镀时，基板两个表面的镀层的形成相继进行或同时进行。

32、进一步地，在本发明所述的镀锌板的生产方法中，所述基板选自：普碳钢、软钢、高强钢、不锈钢、铝或铜。

33、相应地，本发明的另一目的在于提供一种镀锌板的生产线，该生产线可以用于实施上述镀锌板的生产方法，其通过合理布置线上机组，并配合上述镀锌板的生产方法，通过一次涂镀获得双面差镀锌板，其具有较高的生产效率和经济性。

34、为了实现上述目的，本发明提出了一种镀锌板的生产线，其用以实施本发明上述的镀锌板的生产方法，沿原料的输送方向，所述生产线依次包括：

35、真空段，沿原料的输送方向所述真空段内设有pvd沉积段以及镀后冷却段；其中所述真空段内为真空环境，所述pvd沉积段用以在基板上形成镀层，所述镀后冷却段对镀后板材进行冷却；

36、平整段，其对板材进行平整。

37、在本发明中，为了实施本发明所述的镀锌板的生产方法，本发明还设计并提出了一种镀锌板的生产线。

38、在本发明上述技术方案中，本发明所述的生产线沿原料的输送方向，可以依次包括：真空段和平整段。其中，真空段内为真空环境，沿原料输送方向，真空段内进一步设置有pvd沉积段以及镀后冷却段，pvd沉积段用以基板上镀锌，镀后冷却段对镀后板材进行冷却。

39、相应地，板材经真空段后可以再在后续的平整段中进行平整(即在大气压下进行平整)。

40、需要说明的是，在本发明中，本发明所述的生产线可以布置在连续退火机组之后，也可以独立布置。倘若生产线与连续退火机组联合，则原料在经过连续退火机组后，再进入到后续的真空段和平整段。

41、另外，在本发明所述的生产线布置在连续退火机组之后的情况下，真空段内pvd沉积段上游优选地可以设置镀前冷却段，从而按工艺要求将来自连续退火机组的带钢进行进一步冷却。

42、倘若本发明所述的生产线独立布置，则可以优选地在真空段中pvd沉积段的上游进一步设置预处理段，以对基板进行预热、清洁和活化。基于此，在本发明所述的生产线中，所述真空段内还设有位于pvd沉积段上游的预处理段，所述预处理段包括：对基板进行预热的预热段以及对于基板进行清洗和活化的清洗段。

43、进一步地，在本发明所述的生产线中，在所述真空段内，所述pvd沉积段和镀后冷却段之间还设有合金化段。

44、进一步地，在本发明所述的生产线中，在所述平整段下游还设有后处理段，所述后处理段包括钝化处理段和/或涂油段。

45、相较于现有技术，本发明所述的镀锌板的生产方法及生产线具有如下所述的优点以及有益效果：

46、在本发明所述的镀锌板的生产方法中，其采用了不同于常规热镀、电镀的pvd(物理气相沉积)涂镀工艺，其通过采用pvd工艺可以对基板进行双面差镀，以一次性获得双面差镀锌板。

47、采用本发明所述的镀锌板的生产方法可以有效克服现有技术中所采用的热镀或电镀工艺所存在的缺陷，其所制得的镀锌板具有良好的推广前景和应用价值。

48、相应地，本发明还提供了一种镀锌板的生产线，该生产线可以用于实施上述镀锌板的生产方法，其通过合理布置线上机组，并配合上述镀锌板的生产方法，可以通过一次涂镀获得双面差镀锌板，其具有较高的生产效率和经济性。