СПОСОБ ПОКРЫТИЯ СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ АЛЮМИНИЕМ Российский патент 2002 года по МПК C23C24/08 C23C24/06 

Изобретение относится к металлургии, в частности к покрытию стальных полос цветными металлами.

Известен способ покрытия стальных полос алюминием, заключающийся в очистке обеих поверхностей полосы, покрытия их водной суспензией алюминиевого порошка, сушке покрытия, прокатке охлажденными валками алюминиевого порошка на полосе с обжатием, обеспечивающим теоретическую плотность алюминия, и кратковременной (1-5 с) термообработке при температуре 523-973 К (1).

Недостатками этого способа являются:
1. Различная плотность покрытия по ширине полосы.

2. Локальные отслоения покрытия от стальной основы.

3. Невозможность получения покрытия толщиной более 50 мкм.

4. Низкая пластичность покрытия.

Также известен способ покрытия стальной полосы алюминием, включающий зачистку ее поверхности, аэрозольное нанесение суспензии А1 порошка, сушку, прокатку в термостатированном режиме при температуре 343-353К с напряжением, величину которого определяли по формуле:
(t_p-250)(K₁-K₂)(E₁₀₀-mt_p)<σ₁<0,95σ_02M
c обжатием, обеспечивающим заданную плотность покрытия (2). Недостатками данного способа являются:
1. Низкая пластичность покрытия.

2. Невозможность получения покрытия толщиной более 50 мкм.

Задачей данного изобретения является получение покрытия с высокой пластичностью (не ниже пластичности основы) и толщиной до 250 мкм.

Поставленная задача решается тем, что в способе покрытия стальной полосы, включающем зачистку ее поверхности, нанесение алюминия и прокатку, согласно изобретению алюминий наносят путем подачи сухого алюминиевого порошка в очаг деформации между валком и полосой, а прокатку полосы ведут при температуре 373-473К с обжатием 30-50%.

Указанные признаки: нанесение алюминия путем подачи сухого алюминиевого порошка в очаг деформации между валком и полосой, прокатка полосы при температуре 373-473К, степень обжатия - 30-50% являются необходимыми для получения качественного покрытия, т.е. получения толстого высокопластичного слоя покрытия c высокой адгезией к основе.

Суть данных признаков заключается в следующем:
- температура полосы при прокатке 373-473К обеспечивает схватывание полосы и порошинок между собой при степени обжатия ниже критического;
- степень обжатия 30-50% разрушает оксидную пленку на порошинках, активизируя контактные поверхности;
- подача сухого алюминиевого порошка в очаг деформации не создает водно-клеевой изоляции контактных поверхностей, а также не окисляет поверхность стальной полосы.

Процесс получения покрытия по предложенному способу, как и по прототипу, производится в линии прокатного стана, причем все операции (очистка полосы, нагрев полосы до температуры прокатки, подача порошка, прокатка и термообработка) производятся между разматывателем и моталкой стана. В связи с этим, во избежание вспучивания и отслоения покрытия, необходимо хорошее схватывание контактных поверхностей, как между порошком и основой, так и между отдельными фракциями порошка. Это схватывание при обжатии ниже критического обеспечивает нагрев полосы перед прокаткой. Причем при температуре нагрева ниже 373 К создает слишком слабое схватывание, а нагрев полосы выше 473 К ведет к появлению большого оксидного слоя на стальной основе.

Степень обжатия является весьма важным параметром данного способа. Обжатие ниже 30% не обеспечивает механохимической активности порошка и схватывания между контактными поверхностями в выбранном интервале температуры прокатки, а следовательно, достаточной адгезии покрытия к основе. При обжатии выше 50% происходит излишний наклеп металла основы, технологически необоснованные энергетические затраты, снижение качества полосы по геометрическим параметрам из-за повышенных упругих деформаций прокатных валков.

При подаче сухого чистого порошка в очаг деформации на отдельных фракциях порошка, а также на поверхности основы отсутствует тончайшая и, в связи с этим, весьма эластичная пассивирующая водно-клеевая пленка, препятствующая диффузионному схватыванию поверхностей. Отсутствие воды в качестве носителя порошка не окисляет поверхность стальной основы и, как результат, отсутствует хрупкая прослойка между порошком и сталью. Поэтому при использовании сухого порошка адгезия покрытия к основе и его пластичность много выше.

Параметры способа подтверждаются данными экспериментов, приведенных ниже:
материал основы - сталь 20, исходные размеры образцов LхВхН=200х100х2,5 мм; сухая зачистка поверхности проводилась лепестковыми абразивными кругами, шероховатость поверхности после зачистки - R 0,4-1,0 мкм; материал покрытия - алюминиевый порошок с фракциями до 60 мкм; прокатные валки диаметром 270 мм, цилиндрические; скорость прокатки 50 мм/с, технологическая смазка - тонкий слой И-8.

Условия нанесения порошка алюминия на стальную полосу: степень обжатия, температура прокатки, а также свойства полученных покрытии приведены в таблице.

Приведенные данные показывают, что заявляемый способ обеспечивает получение плотного однородного покрытия, обладающего повышенной пластичностью.

Источники информации
1. Заявка ФРГ 2141663, С 23 С 24/00.

"Способ покрытия стальных полос алюминием и устройство для его осуществления". 1975 г.

2. Патент РФ 2081939, С 23 С 24/06.

"Способ покрытия стальной полосы алюминием". 1994 г.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к покрытию стальных полос цветными металлами. Способ покрытия стальной полосы включает зачистку ее поверхности и прокатку, при этом прокатку полосы ведут при температуре 373-473К с обжатием 30-50% и подачей в очаг деформации между валком и полосой сухого алюминиевого порошка. Заявляемый способ обеспечивает получение покрытия с высокой пластичностью не ниже пластичности основы и толщиной до 250 мкм. 1 табл.

Способ покрытия стальной полосы, включающий зачистку ее поверхности, нанесение алюминия и прокатку, отличающийся тем, что алюминий наносят путем подачи сухого алюминиевого порошка в очаг деформации между валком и полосой, а прокатку полосы ведут при температуре 373-473 К с обжатием 30-50%.