專利名稱:處理導電型材的方法、實施該方法的設備及所得的處理過的型材的制作方法
本發(fā)明涉及對導電的連續(xù)元件(或者型材)涂層這一技術領域：
，尤其涉及對金屬絲或類似的元件的涂層。更具體地說，本發(fā)明的主題是處理導電的長元件(或者型材)、尤其是金屬絲的方法，采用該方法可以在這些元件上得到一層用至少一種導電材料構成的涂層?？梢悦靼?，本發(fā)明尤其適用于用金屬涂層的方法處理金屬絲，更廣泛地說，處理用導電材料制成的絲或其它長元件，本發(fā)明的最佳實施方案是采用所謂電鍍法用鋅對鋼絲涂層。
本發(fā)明還涉及使上述處理方法得以實施的設備。
本發(fā)明的主題還包括采用根據本發(fā)明的方法或用本發(fā)明的設備所得的涂層金屬絲。
在本說明書中，處理所謂型材，不僅包括狹義的金屬絲，廣義地講，還包括所有用導電材料構成的、較長的以便能在其滑行穿過處理液時對其加以處理的產品。這種處理適合于任何截面的型材，后者不僅可以是具有圓形截面的金屬絲，也可以是鋼條、扁的鋼片，各種截面的型材、或其它長元件，它們能滑行穿過一個處理設備，能從供給線卷上松開，并在設備的輸出端被纏在接受線卷上，或被切成定尺。
對這些型材的處理是通過采用導電材料進行的，導電材料在進行處理時處于液體狀態(tài)。通常(但不是絕對的)這些處理液是用溶融金屬或金屬合金制成的。
本發(fā)明所具體涉及的對鋼元件(如鋼絲)電鍍的領域中，通常的作法是使金屬絲滑行(即牽拉)穿過主要工序為所謂電鍍工序設備，然后，金屬絲穿過一個含有加熱的鋅液槽，在槽的上游，在溫度大大低于鋅液的情況下對金屬絲進行預熱處理。這樣便可避免金屬絲在外部空氣中氧化。在處理液的出口(即下游)處，采用撒水法，空氣流通法，或將兩種方法結合使用，在將金屬絲纏在接受卷上之前使金屬絲冷卻。
這種電鍍工序可與傳統(tǒng)的處理方法相串連。傳統(tǒng)的處理方法旨在改善鋼的機械特性，包括使金屬絲通過退火爐(隧道式退火爐)也許通過淬火槽，在到達上述預熱工序和鋅液本身之前，還要經過冷卻，蝕刻、沖洗等階段。
迄今所采用的這些技術，由于與獲得形成涂層的化學反應方式有直接關系而不能使人完全滿意。
金屬絲上的鋅涂層的粘附強度似乎在很大程度上受第一層鐵鋅合金的性質和結構的影響，鐵鋅合金層是在金屬絲進入溫度常常約為450℃的處理槽時，在金屬表面上形成。
為了獲得粘附性能強的鋅涂層，關鍵要使用全脫氧或者半脫氧的鋼，因為沸騰鋼或非脫氧鋼，或者小型煉鋼廠出的鋼在粘附強度測試中不能給人以滿意的結果。
考慮到目前的情況，尤其是能制出便宜、低質鋼的短模(Shortdies)的不斷發(fā)展，因此，必須采用其它浸鍍技術。
有人曾建議，使用氮化和還原氣氛來預處理鋼表面，然后在720℃的溫度下將其引入處理槽的鋅液中，然而，由于技術上的原因，從加熱爐的出口到鋅液的進口金屬絲的溫度不能保持常量，因此，毫無疑問要選擇更高的溫度。
本發(fā)明旨在減少上述困難，并能改善通常所研究的電鍍金屬絲，或一般地說任何以類似的方式涂層或處理過的連續(xù)元件的機械特性和物理化學特性。
為此目的，本發(fā)明的主題是一種處理由導電材料構成的連續(xù)元件的方法，根據該方法，所述元件從一種處理液中抽出，其特征在于在所述元件浸入所述處理液內之前，所述元件通過穿過一個電勢與所述處理液和預接觸液的電勢大不相同的導電接觸液而接受焦耳效應，從而被加熱。
以這種方式，最好將元件加熱至一個高于所述處理液溫度的溫度，以便將后者保持在一個有效處理溫度上。通過將型材加熱至一個高于所述處理液的蒸發(fā)溫度，常常可以使處理效果得到進一步的改善。
導電的處理液可以構成一個接觸點，電流沿各接觸點間的通道流過元件。這樣，在所述元件浸入所述處理液之前，元件已穿過接觸液。
在進入所述接觸液之前，所述元件最好穿過一種脫脂液，然后，電接觸點便被分散，第一接觸點在脫脂液的液面，第二接觸點在所述接觸液的液面，第三接觸點接著第二接觸點，在處理液的液面對所述元件用焦耳效應加熱。
在本發(fā)明的方法的主要應用之一中，連續(xù)元件是由鋼元件構成的。
在進行電鍍的范圍內，處理液是由鋅液構成的，在處理液前面的接觸液可用溶融金屬液構成，如鉛液，或電解液。
用于脫脂的預接觸液可由電解液構成。在這方面，可以聯(lián)想到采用其他任何已知類型的電解液。周期地轉換極性可以改變元件處理的陰極效應和陽極效應。
本發(fā)明的一個目的是對幾個元件或金屬絲或絲組件同時方便的進行處理。在這種情況下，對電流密度的調節(jié)是在每個元件或金屬絲上分別進行的。以免所述元件或金屬絲的滑動速度產生變化，從而使加熱的金屬絲的溫度保持在一個期望的恒定值上。在此，可將每根金屬絲或金屬絲組件理解成多根金屬絲或連續(xù)元件，如片狀金屬絲。
為了使連續(xù)元件不受腐蝕性氣氛的腐蝕，而是，將其保持在鋅蒸氣的環(huán)境里，最好在接觸液與處理液之間用保護套將連續(xù)元件圍住。
如前面提到的，本發(fā)明的主題還包括對導電的連續(xù)元件(尤其是金屬絲)進行處理的設備。該設備包括裝有處理液的槽和在元件進入所述槽之前將其加熱的裝置。對所述元件進行加熱的該裝置包括一個電流源，其兩極分別與所述處理液和接觸液相連，所述金屬絲分別穿過該接觸液向上接至其滑動電路。
在最佳實施方案中，該設備在連續(xù)元件運動的線路上依次包括一個處于某種材料的電勢(electric mass potential)的電解液的第一槽，一個具有處于高于該電勢的中間接觸液的第二槽和一個具有也處于材料電勢的鋅處理液的第三槽。該設備還包括毗連的電子裝置，以控制加在每個元件上的電流，從而將其在處理液進口處的溫度保持在一個恒定值上。實際上，使用該方法的優(yōu)點是能把除溫度本身之外，還包括在中間接觸液和處理液之間的金屬絲兩端的電壓差的測得電阻結果作為參考值，來與將要處理的、被貯存在計算機中的不同金屬絲的電阻和溫度之間關系進行比較。
當然，本發(fā)明還涉及導電的連續(xù)元件，尤其是根據本發(fā)明的方法加以處理或用一個根據上述布置的設備而獲得的導電的連續(xù)元件，特別是金屬絲。
下面將參照本說明書的附圖描述本發(fā)明。該附圖顯示了根據本發(fā)明的設備的一個具體實施方案，尤其適用于處理鋼絲，以便將其電鍍。
所描述的設備包括未經處理的金屬絲儲備箱1;將離開金屬絲儲備箱1的每根金屬絲2施加張力的裝置;裝有處理液4的槽3。
從金屬絲儲備箱1出來，而后將被引至處理裝置末端的重卷線卷5的金屬絲2，在第一工序中，金屬絲可以進入構成第一電接觸點的裝置6中，使其在所謂脫脂液中進行電解脫脂。
離開脫脂裝置后，金屬絲到達裝有熔融金屬，如鉛液的槽7中，在槽7中構成了第二電接觸點。另一方面，槽7也可裝有一種電解液，如一種強酸或堿的水溶液(如H2SO4，或者NaOH)它們在金屬絲上可產生脫脂作用。還可在槽的出口處安裝一個清洗裝置。
離開槽7時，金屬絲通過一個與外界空氣隔離的通道，管道或一個護套9而進入裝有處理液，如熔化的鋅4的槽3中，它構成與滑動的金屬絲相接觸的第三電接觸點。
一方面，流過金屬絲2的電流的電勢以及密度可作為金屬絲的電特性，尤其是電阻及金屬絲速度的一個函數。第二接觸點(鉛液)的電勢最大，而其它兩個接觸點為電氣材料電勢。在第二接觸點與第三接觸點之間，整個金屬絲流動的電流使金屬絲發(fā)熱，這樣金屬絲在標號10指示的地方進入槽3，此處的溫度為設備的最高溫度，而且最好高于處理液4的蒸發(fā)溫度。當處理液4為鋅液時，這種蒸發(fā)溫度約為907℃。
以這種方式，在金屬絲進入鋅液的過程中，在金屬絲的表面上形成了一層鋅蒸氣。該鋅蒸氣層在護套9中沿金屬絲逆電流而行，它在上游的金屬絲較冷的部位凝聚，從而形成第一鋅涂層底層，然后該層在處理液4中得到發(fā)展完善。
穿過所述處理液之后，此涂層的金屬絲在用已知方式經過纏在線卷5上而被貯存起來之前先接受氣體噴吹，然后空氣噴吹，最后被噴撒上水。
當根據本發(fā)明的方法，用鉛淬火對鋼絲進行電鍍時，金屬絲被加熱至高于鋼的奧氏體化點，即高于950℃的溫度，由于鐵碳合金是以γ相進入此階段的，因此避免了出現通常發(fā)生的碳在金屬絲的中心聚集的現象，這種現象主要是與沸騰鋼和全脫氧或半脫氧鋼有關。
因此，可以得到改善了機械特征的金屬絲，而在處于活動γ相的金屬絲表層的碳的存在相對加快了鐵，鋅間的反應，并提高了涂層的粘附強度。
從電學的角度來講，應提起注意的是金屬絲是由三個接觸點提供電流的。
-在本說明書中，第一接觸點是由所有金屬絲公用的，并接地，它由電解脫脂液構成。在第二接觸點液面的周期性極性轉換可改變脫脂液中的陽極蝕刻相位和陰極蝕刻相位。
-由一個非接地的電壓源提供的第二接觸點被分散成與金屬絲或片的數量相同的數個單個接觸點，對金屬絲或片的加熱須分別予以控制，每根金屬絲或金屬絲組件穿過單個接觸點。
-第三接觸點由鋅液構成，并接地。它由不同的金屬絲公用。
如前所述，最高溫度恰在鋅液的入口處?？捎糜嬎銠C閉環(huán)控制裝置將這個溫度調至理想的值。同樣，可用一個控制裝置改變電流。當然，處理液入口處的溫度取決于構成該處理液的原料的性質。然后，通過一個如下附圖所描述的控制系統(tǒng)便可將溫度保持在一個所選定的恒定值上，如下圖參照附圖所描述的那樣。
附圖中，標號18，顯示的是護套9中的中性氣體的進氣。標號21、20、19顯示的分別是氣體噴吹，空氣噴吹及撒水。三種處理液，由電源17分配相應的電壓。當中間接觸液是液體金屬時，電流可為連續(xù)直流，但是，如使用電解處理液時，最好用交流。
需要控制的是每根金屬絲在處理槽3的進口10處的溫度;對中間接觸液到處理槽3的連續(xù)元件，在給定的電流源下，該溫度仍可能會受到影響，例如穿過設備的金屬絲在速度上的不可避免的變化而造成影響。然而，所測量的并不是溫度本身，而是金屬絲在護套9中的兩端的電壓;該電壓由裝置16檢測出來，這要比測定溫度容易得多，流過同一金屬絲的電流強度在13中被計算，它等于在14中流向中間接觸液8的總電流強度與從預處理液6流回12的分路電流強度之差。
在15中，從電壓和電流強度中計算出來的電阻R作為調整時的參考量。不同金屬絲的電阻是通過與已知的電阻-溫度變化曲線相比較而確定的。
為了用適宜的氣氛保護金屬絲，最好用密封的絕緣導線管將三個接觸點相互連接起來。該導線管能容許金屬絲通過，并減少對流和輻射造成的損耗。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是新設備的體積。事實上，現有技術中的方法所需要的設備常常為100m長。根據本發(fā)明的設備長度可小于20m。
另外，處理槽本身的體積也減小了，這是因為構成金屬絲的金屬與處理液體之間的反應發(fā)生得非常快，所以處理槽的長度大大縮短了。
本發(fā)明的又一個優(yōu)點在于能量守衡，因為可以獲得從標號7至8的工作系數，在所實施的新方法中，熱量是由金屬絲帶向處理液的，從而在電鍍方法中，不再需要在工作中將鋅槽加熱。只需有一個加熱裝置來補償設備停下來時造成的損失即可。此外，還可以使用瓷做的槽，其使用壽命很長。
根據本發(fā)明的方法涂過層的金屬絲，尤其是電鍍過的鋼絲具有顯著的機械特性和化學特性，因為金屬絲上的鋅涂層粘附性能極佳。
由圖示可以看出，采用根據本發(fā)明的方法所得的低碳金屬絲，可以將所述金屬絲卷成適當直徑的卷，并沒有將涂層弄裂的危險。這是現有技術的方法所達不到的。
當然，本發(fā)明并不受上述描述的具體細節(jié)的限制，也不受所選的解釋本發(fā)明的具體實施例的限制。前面通過舉例所描述的具體實施方案及其組成部分可以有各種變更，而不偏離本發(fā)明的精神。因此，本發(fā)明包括所有構成前述裝置及其結合的技術等同物的裝置。
可以理解，用同樣的方法，在較低的溫度下可對白金屬絲或光亮金屬絲進行處理。此外，用白或光亮金屬絲或用鉛淬金屬絲非常容易地更換操作本設備;改變第二接觸液的電勢足以改變處理液進口處的金屬絲溫度。
權利要求
1、一種對導電材料制成的連續(xù)元件涂層的方法，其中所述元件從液態(tài)金屬處理液中拉出，其特征在于所述元件在浸入所述處理液之前，經焦耳效應而加熱，所述元件向上穿過所述處理液，并穿過電勢與所述液態(tài)金屬處理液電勢不同的一種接觸液。
2、根據權利要求
1的方法，其特征在于在進入接觸液之前，元件穿過電勢與所述接觸液電勢不同的一種脫脂液。
3、根據權利要求
1的方法，其中從所述處理液中拉出的數個連續(xù)元件中的每一個元件進入所述處理液的溫度通過調節(jié)接觸液中所述元件的電流源而被保持在一個恒定的溫度上。
4、根據權利要求
1的方法，其特征在于金屬絲被加熱至一個高于處理液的蒸發(fā)溫度的溫度。
5、根據權利要求
2的方法，其特征在于在接觸液液面的第二接觸點的極性相對于在脫脂液液面的第一接觸點和在所述處理液液面的第三接觸點而被周期性地轉換。
6、根據權利要求
1-5中的任意一項權利要求
的方法，其特征在于元件是用金屬絲構成的。
7、根據權利要求
1-6中任意一項權利要求
的方法，當用于對鋼元件進行電鍍時，其特征在于，處理液是由鋅基處理液構成的。
8、根據權利要求
7的方法，其特征在于接觸液由鉛液構成。
9、根據權利要求
3的方法，其特征在于數個元件同時被處理，并且所述元件的電流強度分別被調整，以使在金屬絲在接觸液和處理液間的端部之間所測置的電阻保持在一個預定的恒定值上。
10、根據權利要求
1-9中任意一項權利要求
的方法，其特征在于至少元件在接觸液與處理液間的部分圍有一保護套。
11、一種處理由導電材料制成的連續(xù)元件的設備，包括將所述元件從裝有處理液的槽中拉出的裝置和在所述元件進入所述槽之前將其加熱的裝置，所述處理液為導電的液態(tài)金屬，其特征在于所述加熱裝置包括一個電流源，其兩極分別與所述處理液和接觸液相連，所述元件通過接觸液向上穿過所述處理液，
12、根據權利要求
11的設備，其特征在于它還包括電勢與接觸液電勢不同的預處理電解液。
13、根據權利要求
11的設備，包括計算在接觸液中加到每根金屬絲的總電流強度與流回預處理電解液的電流強度之差的裝置;對元件在接觸液與處理液之間部分的電壓敏感的裝置;從所述差和所述電壓中計算所述部分的電阻的裝置;以及控制電流源，以保持所述電阻不變的裝置。
專利摘要
一種處理由導電材料制成的連續(xù)元件或金屬絲的方法，其中，所述元件穿過一種處理液，其特征在于在所述元件或金屬絲浸入所述處理液之前，通過所述處理液上游的接觸液而施加電流，而使所述元件或金屬絲加熱至一個溫度。最好有一種預處理液，并且接觸液的電壓要高于處理液和預處理液的電壓。通過控制電流強度可以調節(jié)每個元件進入處理液時的溫度，以便使在那里的元件的電阻保持不變。
文檔編號C23C2/02GK86100909SQ86100909
公開日1986年10月8日 申請日期1986年1月21日
發(fā)明者安德里·龐塞利特, 海亞辛思·吉蒂, 邁克爾·法格尤英 申請人:泰克諾爾股份有限公司, 電線電鍍股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan