镀锌金属物体及其制造方法_2

文档序号:8918041阅读:来源:国知局
中,不同百分比指的是各种组分相对于相 应组合物的总重量(100%)的重量百分比(重量%)。这表示不是所有的最大或最小百分 比能同时存在,为了它们的总数符合100重量%。
【附图说明】
[0017] 图1显示适用于生产用于传输物品的平行六面体盒或容器的打孔片基质,其具有 多个边缘和几何形状,并且其在水平和横向方向都经过折叠。
【具体实施方式】
[0018] 在第一个总的方面,本发明涉及用于制造具有包括多个边缘的形状的镀锌金属三 维物体的方法,所述方法依次包括以下步骤:
[0019] (A)提供并切割金属片基质,其厚度为0. 8-6_,所述金属片基质的形状包括多个 自由边,
[0020] (B)将所述金属片基质批料热浸到熔融锌合金镀锌浴中,
[0021] (C)将镀锌金属片基质冷成形为包括多个相邻金属边缘的所需的三维形状,以及
[0022] (D)冷成形一系列的接合点,用于将所述多个相邻金属边缘固定在一起,以形成所 述的镀锌金属三维物体。
[0023] 在本文所限定的方法中,四个基本步骤以预定的顺序存在。下面将根据一组优选 的实施方式和实施例来详细描述各个步骤。
[0024] 为了解决现有技术的问题,本发明的方法的本质是首先通过锌合金的方式对预切 割的金属片基质进行批料热浸镀锌,然后,在批料热浸镀锌之后,对从预切割和镀锌的金属 (优选钢)片基质所得到的三维几何体进行钉牢。根据该宽概念,所述的几何体可具有多边 形形式、圆锥形式或者基于基质形式的任意其他复杂几何结构。为了便于解释说明以及为 本发明提供代表性实施方式的有用例子的目的,部分以下描述会聚焦于具有多边形形式的 几何体,但是应理解的是,本发明并不旨在限于此类实施方式。参考用于进行该实施方式的 以下详细描述,本领域技术人员能够在没有过重的负担和研宄的情况下,将本发明的过程 适用于任意其他三维几何形式。
[0025] 根据本发明方法的初始步骤(A)包括将薄金属片基质切割成包括多个自由边的 形状。在本发明的【具体实施方式】中,金属片基质的厚度可以至少1. 〇_,或者至少1. 2_,或 者至少I. 5_。在本发明的其他【具体实施方式】中,金属片基质的厚度可以最多4_,或者最 多3_,或者最多2_。虽然金属片基质的厚度不是本发明的关键参数,但是应该适用于待 生产的三维金属产品的最终用途。具体来说,应该选择实现产品所需的机械强度和耐久性 的最低可能值,例如旨在运输物品的容器或盒所需的机械强度。该选择属于本领域技术人 员的公知常识。
[0026] 在根据本发明的方法的初始步骤(A)中提供的金属片基质的种类,特别是钢片 基质的种类,没有具体的限制,前提是可以在镀锌步骤的过程中对金属涂覆锌合金保护 层。例如,片基质可以由各种钢种制造,具体来说,片由碳含量高至〇. 30重量%,磷含量 为0. 005-0. 1重量%以及硅含量为0. 0005-0. 5重量%的钢种,以及不锈钢制造。钢种的 分类是本领域技术人员众所周知的,具体参见汽车工程师学会(SAE),并且可用于指导进 行本发明。在本发明的一个实施方式中,金属片可由易于腐蚀的铬/镍钢或铬/镍/钼钢 制造。任选地,钢种可以含有其他元素如硫、铝和铜。合适的例子包括但不限于,已知为 AISI 304(*1· 4301),AISI 304L(1.4307、1. 4306),AISI 316(1. 4401),AISI 316L(1. 4404、 I. 4435)、AISI316Ti (I. 4571)或者AISI 904L(1. 4539) [*1· xxxx =根据DIN 10027-2]的钢 种。在本发明的另一实施方式中,金属可以是称为S235JR (根据EN 10025)或者S460MC (根 据EN 10149)或者20MnB4(*l. 5525,根据EN 10263)的钢种。给出上述例子是出于理解和 说明目的,不应该用来限制本发明的范围。
[0027] 根据本发明的方法的第二步步骤(B)包括将步骤(A)的切割金属基质批料热浸到 熔融锌合金镀锌浴中。虽然步骤(B)的其他工艺参数可能是较不重要的,但是关键的是作 为整体进一步进行制造过程,所述锌合金浴除了锌之外,还包含一种或多种合金金属,其比 例使得从热浸得到的涂覆有保护层的金属片基质具有足够的可弯曲性和可折叠性以耐受 下一个加工步骤(C),而没有在所述保护层中引起裂纹。锌合金可以是二元的(即,包含一 种合金金属,优选铝)或者三元的(即,包含两种合金金属,优选铝和镁)。此类一种或多种 合金金属的非限制性例子是铝,或者铝和镁的混合物。锌合金中一种或多种合金金属的合 适比例通常至少为2重量%。特别合适的是锌合金中铝的比例至少为2重量%。在一个实 施方式中,锌合金中铝的比例可以至少为3重量%,或者至少为4重量%,或者至少为5重 量%。在本发明的另一个实施方式中,锌合金中铝的比例合适地为最高25重量%,或者最 高为20重量%,或者最高为7重量%的铝。此类锌合金的一个合适但是非限制性的例子是 GALFAN1、当镁在锌合金中作为合金金属存在时,其含量优选至少为〇. 2重量%,或者至 少为0. 5重量%,或者至少为1重量%。在本发明的一个实施方式中,锌合金中镁的比例合 适地最高为4重量%,或者最高为3重量%。如本领域所熟知的,适用于镀锌的锌合金还可 包含痕量(例如高至〇. 1重量% )的一种或多种其他金属或硅。优选地,进行步骤(B)直 至对金属片基质镀锌的锌合金涂层的厚度约为5-20 μm。
[0028] 步骤(B)的其他相关工艺参数是维持镀锌浴的温度以及浸入时间。温度通常维持 在380-700°C,优选420-550°C。在整个浸入时间期间,温度可以保持恒定,或者可以根据 预定的温度方案增加或降低温度。用于加工步骤(B)的浸入时间通常为1-10分钟,例如 2-6分钟,这主要取决于片基质的尺寸和形状以及所需的涂层厚度。取决于一组参数(包 括金属片的厚度和/或形状,在其寿命期间金属产品预期经受的应力和环境条件,形成保 护涂层时预期耐久性等),本领域技术人员可适当地选择通过进行热浸步骤(B)在金属片 基质(例如钢片基质)上获得的保护涂层的厚度本身。例如5-15 μπι厚的涂层通常适于 0.8-1. 5mm厚的钢片,而15-20 μ m厚的涂层通常适于1.5-6mm厚的钢片。
[0029] 在步骤(B)的初始阶段,可任选地将片基质移入镀锌浴,从而有助于使得片基质 表面上形成的金属层再熔化。此外,可任选地在镀锌浴中进行惰性气体(例如但不限于氮 气或氩气或其混合物)的鼓泡。这可以通过例如在镀锌浴中提供气体扩散器(例如由陶瓷 或不锈钢制造)来实现。在适当选择的浸入时间之后,以合适的速度从浴中举起经涂覆的 片基质,从而从其表面去除液体锌合金。然后可以在水中冷却经涂覆的片基质,例如温度为 20-50°C,或者可以与气流,例如空气流接触。
[0030] 通常优选在步骤(A)和步骤(B)之间,根据本发明方法还包括另一个中间步骤,通 常称作助熔步骤,其由如下构成:将步骤(A)的金属片基质分批浸入到基于助熔组合物的 水性助熔浴中。用于该中间步骤的助熔组合物的种类通常取决于步骤(B)中所要使用的镀 锌浴的种类,但是通常包含氯化锌、氯化铵、碱金属或者碱土金属盐以及一种或多种过渡金 属氯化物。在本发明的一个实施方式中,特别是当步骤(B)的锌合金是二元含铝合金(例 如GALFAN? )时,用于中间助熔步骤的助熔组合物可以是根据EP1352100,即可优选地 包含:(a) 60-80重量%的氯化锌,(b) 7-30重量%的氯化铝,(c) 2-20重量%的至少一种碱 金属或者碱土金属盐,(d)0. 1-5重量%的至少一种过渡金属氯化物,其中过渡金属选自镍、 钴和锰,以及(e)0. 1-1. 5重量%的至少一种氯化物,其选自氯化铅、氯化锡、氯化锑和氯化 铋。碱金属或者碱土金属盐可选自,例如:一种或多种金属(例如,钠、钾、锂、铷、镁、钙和 钡)的卤化物(优选氯化物),更优选为氯化钠和氯化钾的混合物。
[0031] 不仅是二元含铝合金(例如GALFANk ),对于含铝和镁的三元锌合金,其他助 熔组合物可以为中间助熔步骤提供优异的结果。
[0032] 在此类其他助熔组合物的一个例子中,助溶剂可包含:(a)超过40重量%且低于 70重量%的氯化锌,(b) 10-30重量%的氯化铵,(c)超过6重量%且低于30重量%的一 组至少两种碱
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