Теплопоглощающий и излучающий стальной лист и теплопоглощающий и излучающий элемент
Изобретение относится к теплопоглощающему и теплоизлучающему стальному листу и элементу, выполненному из этого листа, которые могут быть использованы в качестве материала для корпуса устройства источника тепла, такого как электронный или электрический компонент. Теплопоглощающий и теплоизлучающий стальной лист содержит стальной лист и слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия, расположенный на поверхности стального листа. Теплопоглощающий и теплоизлучающий стальной лист имеет коэффициент излучения 0,4 или более. Слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия содержит цинк, 1,0-22,0 мас.% алюминия, 1,3-10,0 мас.% магния и оксид и/или гидроксид по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из цинка, алюминия и магния, причем указанные оксиды и гидроксиды имеют дефект решетки и распределены в пластинчатом виде. Площадь участка оксидов и гидроксидов в поле зрения длиной 20 мм в поперечном сечении теплопоглощающего и теплоизлучающего стального листа составляет 0,01 мм2 или более, а отношение площади участка оксидов и гидроксидов к площади слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в поперечном сечении составляет 95% или менее. Стальному листу и выполненному из него элементу обеспечиваются теплопоглощающие и теплоизлучающие свойства. 2 н.п. ф-лы, 6 ил, 6 табл., 23 пр.
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к теплопоглощающему/излучающему (теплопоглощающему и/или излучающему) стальному листу и теплопоглощающему/излучающему элементу, более конкретно, к теплопоглощающему/излучающему стальному листу, который обладает превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами и обрабатываемостью, и подходит в качестве материала для корпуса устройства источника тепла, такого как электронный или электрический компонент, и к теплопоглощающему/излучающему элементу, выполненному из такого теплопоглощающего/излучающего стального листа.
Предпосылки создания изобретения
[0002] В последние годы внутренняя температура корпуса (то есть кожуха), который защищает электронный или электрический компонент, имеет тенденцию к повышению, поскольку электронный или электрический компонент становится меньше и имеет больше функций. Более высокая внутренняя температура вызывает сбой или неисправность электронного или электрического компонента и приводит к сокращению срока службы изделия.
[0003] В качестве способов снижения внутренней температуры корпуса компонента предлагают, например, принудительное воздушное охлаждение с использованием охлаждающего вентилятора, способствование тепловыделению с использованием охлаждающего оребрения, и метод, в котором к электронному или электрическому компоненту присоединяют теплоизлучающий элемент, такой как тепловая трубка. Однако для этих методов необходимо присоединить охлаждающий элемент к корпусу. Присоединение такого охлаждающего элемента или электронного или электрического компонента с таким охлаждающим элементом становится сложным, и поэтому может увеличиваться стоимость, связанная с электронным или электрическим компонентом. Также может не удовлетворяться потребность в уменьшении размеров электронного или электрического компонента.
[0004] Был изучен способ, в котором корпус изготавливают из обладающего превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами материала для поглощения тепла на внутренней поверхности корпуса и излучения тепла с его наружной поверхности, тем самым подавляя повышение внутренней температуры корпуса. В качестве обладающих превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами материалов известны, например, покрытый стальной лист, включающий стальной лист и расположенное на его поверхности покрытие, которое содержит, например, пигмент или смолу, обладающие превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами (см., например, патентные документы 1 и 2).
Перечень ссылочных документов
[0005] Патентная литература:
патентный документ 1 - публикация заявки на патент Японии № 2004-216376
патентный документ 2 - публикация заявки на патент Японии № 2006-95709.
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0006] Вышеуказанный покрытый стальной лист получают путем нанесения материала покрытия, содержащего добавку, смолу и/или подобное, для получения заданной излучательной способности и обжига материала покрытия. Такой способ, как правило, требует больших производственных издержек. Также существует опасение, что при обработке покрытие может отслоиться от покрытого стального листа, оголяя основу (например, слой покрытия или основного металла стального листа), и теплопоглощающие/излучающие свойства оголенной части могут ухудшится. В результате использования вышеуказанного материала покрытия, который требует больших количеств летучего органического соединения (ЛОС), могут также возникать экологические проблемы.
[0007] Можно рассмотреть другой способ изготовления корпуса из обладающего отличными теплопоглощающими/излучающими свойствами материала, в котором стальной лист обрабатывают с последующим нанесением материала покрытия, обладающего превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами. Однако равномерное нанесение материала покрытия на обработанный продукт, которому придана сложная форма путем обработки листовой стали, является трудным и дорогостоящим, и, кроме того, влияние ЛОС на окружающую среду, скорее всего, будет высоким по сравнению с вышеописанным покрытым стальным листом.
[0008] Задачей настоящего изобретения является обеспечение теплопоглощающего/излучающего стального листа, который не подвержен вызываемому обработкой снижению теплопоглощающих/излучающих свойств, по существу не содержит никаких органических соединений и обладает превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами и обрабатываемостью, и нового теплопоглощающего/излучающего элемента, который обладает превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами.
Решение задачи
[0009] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что и удовлетворительные теплопоглощающие/излучающие свойства, и обрабатываемость могут быть достигнуты путем распределения, в пластинчатом виде, либо одного, либо обоих из оксида(ов) и гидроксида(ов) Zn, Al и/или Mg, каждый из которых имеет дефекты решетки, в слое нанесенного погружением в расплав покрытия покрытого Zn-Al-Mg сплавом погружением стального листа, образованного методом нанесения покрытия погружением в расплав металла, содержащий цинк (Zn), алюминий (Al) и магний (Mg), и провели дальнейшие исследования для создания настоящего изобретения.
[0010] Настоящее изобретение предусматривает теплопоглощающий/излучающий стальной лист, включающий стальной лист и слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия, расположенный на поверхности стального листа, при этом теплопоглощающий/излучающий стальной лист имеет коэффициент излучения 0,4 или более, в котором слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия содержит цинк, 1,0-22,0 масс.% алюминия, 1,3-10,0 масс.% магния и по меньшей мере один из оксида и гидроксида, причем этот по меньшей мере один из оксида и гидроксида имеет дефект решетки и распределен в пластинчатом виде.
[0011] Настоящее изобретение также предусматривает теплопоглощающий/излучающий элемент, выполненный из теплопоглощающего/излучающего стального листа.
Преимущества настоящего изобретения
[0012] Настоящее изобретение может предоставить теплопоглощающий/излучающий стальной лист, который не подвержен вызываемому обработкой снижению теплопоглощающих/излучающих свойств, по существу не содержит органических соединений и обладает превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами и обрабатываемостью. Теплопоглощающий/излучающий стальной лист может быть предоставлен при низкой стоимости и может обладать превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами даже при переработке до геометрической формы, которую трудно обрабатывать (например, сложная форма или форма, образованная путем детальной обработки). Таким образом, настоящее изобретение может предоставить теплопоглощающий/излучающий элемент, который обладает превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами. В результате может быть предоставлен теплопоглощающий/излучающий элемент, который имеет бóльшую свободу по форме его продукта, и обеспечивает возможность дальнейшего уменьшения размеров традиционного продукта, обладающего теплопоглощающими/излучающими свойствами.
Краткое описание чертежей
[0013] Фиг. 1A иллюстрирует результаты измерений методом TOF-SIMS (время-пролетной масс-спектроскопии вторичных ионов) для гидроксидов в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия в примере покрытых методом погружения в расплав стальных листов по настоящему изобретению, а Фиг. 1B иллюстрирует результаты измерений методом TOF-SIMS для гидроксидов в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия в примере теплопоглощающих/излучающих стальных листов по настоящему изобретению;
Фиг. 2A иллюстрирует результаты измерений методом TOF-SIMS для оксидов в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия в примере покрытых методом погружения в расплав стальных листов по настоящему изобретению, а Фиг. 2B иллюстрирует результаты измерений методом TOF-SIMS для оксидов в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия в примере теплопоглощающих/излучающих стальных листов по настоящему изобретению;
Фиг. 3A иллюстрирует рентгеновскую дифрактограмму слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в примере покрытых методом погружения в расплав стальных листов по настоящему изобретению, а Фиг. 3B иллюстрирует рентгеновскую дифрактограмму слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в примере теплопоглощающих/излучающих стальных листов по настоящему изобретению;
Фиг. 4A иллюстрирует спектр ЭПР (электронного парамагнитного резонанса) слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в примере покрытых методом погружения в расплав стальных листов по настоящему изобретению, а Фиг. 4B иллюстрирует спектр ЭПР слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в примере теплопоглощающих/излучающих стальных листов по настоящему изобретению;
Фиг. 5 представляет собой сделанную под оптическим микроскопом фотографию поперечного сечения в примере теплопоглощающих/излучающих стальных листов по настоящему изобретению; и
Фиг. 6A представляет фрагментарный вид в разрезе, схематически иллюстрирующий конфигурацию устройства, используемого для измерения теплопоглощающих/излучающих свойств теплопоглощающего/излучающего стального листа по настоящему изобретению, а Фиг. 6B представляет вид в разрезе, схематически иллюстрирующий конфигурацию этого устройства.
Описание вариантов осуществления
[0014] ʺИзлучение (испускание)ʺ является одним из способов передачи тепла. Это явление, при котором тепло распространяется в виде электромагнитных волн. Известно, что когда тепло поступает в объект, тепло частично отражается, частично передается и частично поглощается. Поступающее в стальной лист тепло с трудом передается через него, и поэтому поступающее в стальной лист тепло частично отражается, а остальное поглощается.
[0015] ʺОбладающий превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствамиʺ можно назвать ʺлегко поглощающим теплоʺ, а также ʺлегко поглощающим электромагнитные волныʺ. Оксид и гидроксид, каждый из которых имеет дефекты решетки, имеют энергетический уровень в запрещенной энергетической зоне или ниже нее и поэтому легко поглощают и излучают электромагнитные волны. Это означает, что оксид и гидроксид могут легко поглощать и испускать тепло.
[0016] Однако такие оксиды и гидроксиды в целом являются твердыми и хрупкими. Когда на поверхности стального листа образуется слой оксида или гидроксида, образовавшийся слой легко отслаивается при обработке. Даже когда слой оксида или гидроксида образуется на стальном листе, где на его поверхности при дробеструйной обработке или травлении образовались углубления, слой также будет легко отваливаться при последующей обработке.
[0017] Авторы настоящего изобретения рассмотрели далее возможность подвергнуть покрытый стальной лист определенной обработке, чтобы слой покрытия стального листа мог содержать оксид или гидроксид, каждый из которых имеет дефекты решетки. Авторы изобретения в результате обнаружили, что способ, при котором проводят обработку приведением покрытого методом горячего цинкования стального листа в контакт с водяным паром, позволяет преобразовать часть металла в нанесенном погружением в расплав слое покрытия стального листа в оксид или гидроксид, каждый из которых имеет дефекты решетки. Подвергание вышеуказанной обработке обычного стального листа, покрытого методом горячего цинкования, или стального листа с покрытием, нанесенным электролитическим цинкованием, может обеспечить образование слоя оксида или гидроксида, каждый из которых имеет дефекты решетки.
[0018] Однако, когда подлежащий обработке слой покрытия является однородным, слой оксида или гидроксида образуется только на поверхности покрытого стального листа. Слой, образовавшийся на поверхности такого покрытого стального листа, по-прежнему легко отваливается при обработке. При дальнейших исследованиях авторы изобретения обнаружили, что, подвергая покрытый из расплава сплавом Zn-Al-Mg стальной лист вышеуказанной обработке водяным паром, можно в результате получить покрытый стальной лист, обладающий удовлетворительной обрабатываемостью без отслаивания части оксида или гидроксида даже после обработки.
[0019] Далее будут описаны варианты осуществления изобретения. Теплопоглощающий/излучающий стальной лист в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает стальной лист и слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия.
[Стальной лист]
[0020] В качестве стального листа могут использоваться листы различных сталей. Примеры стальных листов включают листы из низкоуглеродистой стали, среднеуглеродистой стали, высокоуглеродистой стали, легированной стали, высокопрочной стали и нержавеющей стали. Для получения удовлетворительной формуемости при штамповке стальной лист предпочтительно представляет собой стальной лист для глубокой вытяжки, и его примеры включают листы из низкоуглеродистой легированной титаном (Ti) стали и низкоуглеродистой легированной ниобием (Nb) стали. Стальной лист может быть подвергнут электроосаждению (гальванизации) перед нанесением покрытия методом погружения в расплав, например, для улучшения свойств покрытия стального листа. Примеры гальванических покрытий включают покрытие Ni и Fe.
[0021] [Слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия]
Слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия расположен на одной или обеих поверхностях стального листа. Слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия содержит Zn, Al и Mg. Содержание Al в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия составляет от 1,0 до 22,0 масс.%. Содержание Mg в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия составляет от 1,3 до 10,0 масс.%. Содержание Zn в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия может составлять остальное, например, от 68 до 97,7 масс.%.
[0022] Когда содержание Al или Mg ниже нижнего предела вышеуказанного диапазона, теплопоглощающий/излучающий стальной лист может в некоторых случаях не иметь удовлетворительной коррозионной стойкости. С другой стороны, когда содержание Al или Mg выше верхнего предела вышеуказанного диапазона, оксиды, называемые дроссом, образуются в большом количестве на поверхности ванны для нанесения покрытия (расплава металла) в процессе получения покрываемого методом погружения в расплав стального листа, и внешний вид теплопоглощающего/излучающего стального листа может стать неудовлетворительным.
[0023] Слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия имеет эвтектические структуры в пластинчатом виде. Слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия с эвтектическими структурами в пластинчатом виде может предотвратить отслаивание описанной ниже части оксида или гидроксида после обработки теплопоглощающего/излучающего стального листа. Слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия обычно имеет тройные эвтектические структуры Al-Zn-Zn2Mg в пластинчатом виде. Слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия может иметь другую эвтектическую структуру в пластинчатом виде в таком диапазоне, где предотвращается отслаивание части оксида или гидроксида, и может содержать, например, бинарные эвтектические структуры Al-Zn или Zn-Zn2Mg, или Zn11Mg2 вместо Zn2Mg. Фаза Zn11Mg2 может образоваться при определенных условиях, таких как определенная скорость охлаждения расплава металла в процессе получения слоя наносимого методом погружения в расплав покрытия.
[0024] Слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия может дополнительно содержать другие металлы в дополнении к Zn, Al и Mg, или неорганические компоненты, в диапазоне, в котором достигается эффект настоящего варианта осуществления. Например, слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия может дополнительно содержать 2,0 масс.% или менее кремния (Si), 0,1 масс.% или менее титана (Ti) и/или 0,045 масс.% или менее бора (B). В процессе получения слоя наносимого методом погружения в расплав покрытия стальной лист погружают в расплав металла и пропускают через него, а значит, присутствующий в стальном листе металлический компонент обычно может примешиваться в слой наносимого погружением в расплав покрытия. Следовательно, слой нанесенного погружением в расплав покрытия может дополнительно содержать примерно 2,0 масс.% или менее железа (Fe).
[0025] Толщина слоя наносимого погружением в расплав покрытия может быть установлена в том диапазоне, где достигается эффект настоящего варианта осуществления, и предпочтительно составляет, например, от 3 до 100 мкм. Когда толщина слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия менее чем 3 мкм, при обращении с покрытым методом погружения в расплав стальным листом может появляться царапина, которая достигает стального листа, тем самым снижая коррозионную стойкость. С другой стороны, когда толщина слоя нанесенного погружением в расплав покрытия больше чем 100 мкм, слой нанесенного погружением в расплав покрытия с большей вероятностью отслоится от стального листа на обрабатываемой части теплопоглощающего/излучающего стального листа, поскольку есть отличия в пластичности слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия и стального листа при сжатии. С точки зрения предотвращения снижения коррозионной стойкости или отслаивания слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия, толщина слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия более предпочтительно составляет 3-50 мкм, а еще более предпочтительно 3-30 мкм.
[0026] [Оксид и гидроксид, каждый из которых имеет дефекты решетки]
Слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия содержит либо один, либо оба из оксида(ов) и гидроксида(ов), каждый из которых имеет дефекты решетки. Оксид и/или гидроксид распределен в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия в пластинчатом виде. Употребляемый здесь термин «в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия» относится как к поверхности, так и к внутренности слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия.
[0027] Приведение покрытого методом погружения в расплав стального листа в контакт с водяным паром создает либо один, либо оба из оксида и гидроксида (здесь и далее указан как ʺоксид и/или подобныеʺ), которые имеют дефекты решетки.
[0028] Оксид и/или подобные представляет собой, например, оксид и/или гидроксид по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из Zn, Al и Mg. Оксид и/или подобные могут быть идентифицированы методом время-пролетной масс-спектрометрии вторичных ионов (TOF-SIMS) или рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (ESCA или XPS). Поскольку оксид и/или подобные являются продуктом реакции металлического компонента в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия и водяного пара, считается, что слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия содержит оба из упомянутого по меньшей мере одного оксида и гидроксида. Ионы металлов оксида и/или подобных происходят из металлического компонента в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия. ʺСлой нанесенного методом погружения в расплав покрытия содержит оксид и/или подобныеʺ по существу означает, что слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия содержит как оксиды, так и гидроксиды Zn, Al и Mg.
[0029] Примеры результатов анализов методом TOF-SIMS показаны на Фиг. 1A-2B. Фиг. 1A иллюстрирует результаты измерений методом TOF-SIMS для гидроксидов в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия в покрытом методом погружения в расплав стальном листе 3 (покрытом методом погружения в расплав стальном листе перед обработкой водяным паром) в Примерах, а Фиг. 1B иллюстрирует результаты измерений методом TOF-SIMS для гидроксидов в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия в теплопоглощающем/излучающем стальном листе 3 (покрытом методом погружения в расплав стальном листе после обработки водяным паром) в Примерах. Фиг. 2A иллюстрирует результаты измерений методом TOF-SIMS для оксидов в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия в покрытом методом погружения в расплав стальном листе 3 (покрытом методом погружения в расплав стальном листе перед обработкой водяным паром) в Примерах, а Фиг. 2B иллюстрирует результаты измерений методом TOF-SIMS для оксидов в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия в теплопоглощающем/излучающем стальном листе 3 (покрытом методом погружения в расплав стальном листе после обработки водяным паром) в Примерах. На Фиг. 1A и 1B пунктирная линия, черная сплошная линия и черная ломаная линия представляют HOZn, HOAl и HOMg соответственно. На Фиг. 2A и 2B, по аналогии, пунктирная линия, черная сплошная линия и черная ломаная линия представляют OZn, OAl и OMg соответственно. Что касается условий измерения, то в качестве частиц первичных ионов используют Ga+, первичное ускоряющее напряжение составляет 15 кВ, а первичный ионный ток составляет 0,6 нА. Растровая область составляет 20 мкм × 20 мкм, а диапазон измерения составляет 0,5-2000 m/z. На Фиг. 1A-2B термин ʺинтенсивность вторичных ионовʺ относится к числу вторичных ионов, обнаруженных за 30 секунд, а термин ʺвремя распыленияʺ относится к периоду распыления и означает глубину измеренной части.
[0030] Как в покрытом стальном листе 3, так и в теплопоглощающем/излучающем стальном листе 3, поверхность и ее окрестности (также называемые ʺповерхностным слоемʺ) слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия окисляются атмосферой, и поэтому образуются вторичные ионы как из оксидов, так и гидроксидов. Однако в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия перед обработкой водяным паром никакого вторичного иона не обнаружено внутри слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия (также называемого ʺнижним слоемʺ), который находится внутри по сравнению с поверхностным слоем. То есть, нижний слой слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия не содержит оксида и гидроксида и находится в металлическом состоянии (см. Фиг. 1A и 2A). Однако на Фиг. 2A обнаружен OAl также и в нижнем слое. Можно считать, что Al представляет собой металл с высокой эффективностью ионизации по сравнению с Zn и Mg и поэтому имеет высокую интенсивность также в нижнем слое. Исходя из тех фактов, что нижний слой по существу не содержит OZn и OMg, а интенсивность OAl на Фиг. 2A удовлетворительно ниже, чем на Фиг. 2B, авторы изобретения считают, что обнаружение OAl в нижнем слое вызвано погрешностью измерения или т.п. и не указывает на присутствие оксидов Al.
[0031] С другой стороны, в слое покрытия после обработки водяным паром вторичные ионы как оксидов, так и гидроксидов обнаружены также в нижнем слое. Как описано выше, OAl проявляет очевидно большую интенсивность на Фиг. 2B, чем на Фиг. 2A, а значит, может быть подтверждено присутствие оксида Al. Что касается оксидов, то велико число вторичных ионов, происходящих из оксида Al, а что касается гидроксидов, то велико число вторичных ионов, происходящих из гидроксида Mg (см. Фиг. 1B и 2B).
[0032] Типы оксидов и гидроксидов в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия можно определить путем анализа теплопоглощающего/излучающего стального листа методом рентгеновской дифракции. Фиг. 3A и 3B иллюстрируют их примеры. Фиг. 3A иллюстрирует рентгеновскую дифрактограмму слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в покрытом стальном листе 3 в Примерах, а Фиг. 3B иллюстрирует рентгеновскую дифрактограмму слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в теплопоглощающем/излучающем стальном листе 3 в Примерах. На Фиг. 3A и 3B ʺ
,ʺ ʺ
,ʺ ʺ 
,ʺ ʺ 
,ʺ ʺ 
ʺ и ʺ 
ʺ представляют Zn2Mg, ZnO, Zn(OH)2, Zn, Al и Fe соответственно.
[0033] Из интенсивностей дифракции до и после обработки водяным паром можно определить интенсивности пиков Zn, Zn2Mg и Al перед обработкой водяным паром (в покрытом стальном листе 3). После обработки водяным паром (в теплопоглощающем/излучающем стальном листе 3), однако, эти интенсивности пиков уменьшаются, и, альтернативно, интенсивности пиков ZnO и Zn(OH)2 увеличиваются. По изменению этих интенсивностей пиков подтверждено, что обработка водяным паром создает оксиды и гидроксиды в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия.
[0034] Оксиды и подобные Al и Mg имеют более широкие пики, которые трудно определить. Однако в таких случаях определение все еще может быть выполнено вышеуказанным методом TOF-SIMS или ESCA. Оксиды и подобные Al и Mg также могут быть просто определены исходя из распределения каждого металлического компонента и кислорода в поперечном сечении поглощающего/излучающего стального листа, полученного путем картирования элементов по сечению, например, при помощи, электронного зондового микроанализатора (EPMA).
[0035] Имеют ли или нет оксиды и подобные дефекты решетки, можно определить по присутствию пиков в спектре электронного спинового резонанса (ЭСР). Фиг. 4A и 4B демонстрируют его примеры. Фиг. 4A иллюстрирует спектр ЭПР слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в покрытом стальном листе 3 в Примерах, а Фиг. 4B иллюстрирует спектр ЭПР слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в теплопоглощающем/излучающем стальном листе 3 в Примерах. На Фиг. 4A и 4B ось абсцисс представляет плотность магнитного потока (мТл) и g-фактор (символ: g), а ось ординат - интенсивность.
[0036] Из сравнения между откликами ЭСР до и после обработки водяным паром, отклик ЭСР можно распознать только после обработки водяным паром. Таким образом, можно определить, что оксиды и подобное, образующиеся при обработке водяным паром, имеют дефекты решетки. Причина, по которой возникают дефекты решетки, не ясна, но можно сделать вывод, что реакция с водяным паром позволяет Zn, Al и Mg замещаться соответствующими оксидами или гидроксидами или располагаться как междоузельные атомы, или делает возможным появление обедненных кислородом оксидов или гидроксидов Zn, Al и Mg.
[0037] Имеется ли распределение в пластинчатом виде или нет, можно определить наблюдением структуры в разрезе с использованием оптического микроскопа или сканирующего электронного микроскопа. Например, при наблюдении поперечного сечения металл виден как более бледная часть, а оксид и подобные - как серый или более темный участок. Фиг. 5 демонстрирует пример этого. Фиг. 5 представляет полученную под оптическим микроскопом фотографию поперечного сечения в теплопоглощающем/излучающем стальном листе 3 в Примерах.
[0038] Количество оксидов и подобных может быть определено измерением площади соответствующего участка путем наблюдения поперечной структуры с использованием оптического микроскопа. В частности, вычисляют площадь участка оксидов и подобных в поле зрения длиной 20 мм в поперечном сечении теплопоглощающего/излучающего стального листа. Участок оксидов и подобных является серым или более темным, как описано выше, и площадь участка может быть рассчитана, например, путем обработки изображения этого участка.
[0039] Площадь участка оксидов и подобных в поле зрения длиной 20 мм составляет предпочтительно 0,01 мм2 или более. Когда эта площадь меньше 0,01 мм2, количество оксидов и подобных в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия может стать неудовлетворительным.
[0040] С другой стороны, верхний предел площади зависит от толщины слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия. Таким образом, необходимо определить верхний предел в соответствии с отношением к толщине слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия. В частности, отношение площади участка оксидов и подобных к площади участка слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в поперечном сечении составляет предпочтительно 95% или менее. Когда это отношение площадей больше 95%, участок оксида и подобных может выпадать из теплопоглощающего/излучающего стального листа, когда лист обрабатывают в детализированную или сложную форму.
[0041] Отношение площадей может быть получено, например, вычислением площади участка, отличного от участка оксидов и подобных, в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия в поперечном сечении, получением суммы площадей участка, отличного от участка оксидов и подобных, и участка оксидов и подобных в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия (площади всего слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в поперечном сечении), и делением площади участка оксидов и подобных на площадь всего слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия и умножением результата на 100.
[0042] Коэффициент излучения теплопоглощающего/излучающего стального листа составляет 0,4 или более. Теплопоглощающие/излучающие свойства теплопоглощающего/излучающего стального листа зависят от оксидов и гидроксидов и регулируются на основе их количеств, например. Коэффициент излучения можно измерить, например, с помощью счетчика излучения (например, D и S AERD, Kyoto Electronics Manufacturing Co., LTD.). Коэффициент излучения можно подходящим образом определить в соответствии с тем, как теплопоглощающий/излучающий стальной лист используется, и, например, когда коэффициент излучения меньше 0,4, теплопоглощающие/излучающие свойства листа как материала для теплопоглощающего/излучающего элемента могут быть неудовлетворительными. Для достижения лучших теплопоглощающих/излучающих свойств коэффициент излучения предпочтительно составляет 0,5 или более, а предпочтительнее 0,6 или более.
[0043] В зависимости от состава слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия, Al, Zn или Zn2Mg могут осаждаться в виде первичного кристалла. В этом случае участок первичного кристалла может наблюдаться аналогично участку оксида и подобных при наблюдении поперечного сечения, а его распределение отличается от распределения в пластинчатом виде. Первичный кристалл не вызывает каких-либо существенных проблем в теплопоглощающем/излучающем стальном листе, а скорее становится путем способствования окислению внутри слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия. В результате, время получения теплопоглощающего/излучающего стального листа, скорее всего, станет короче.
[0044] Теплопоглощающий/излучающий стальной лист может иметь и другую конфигурацию в том диапазоне, где достигается эффект настоящего варианта осуществления. В некоторых случаях, например, покрытый стальной лист обычно подвергают химической конверсионной обработке для предотвращения образования ржавчины, улучшения устойчивости к царапинам и/или улучшения свойств скольжения в процессе обработки, и поэтому он имеет химическую конверсионную пленку. Теплопоглощающий/излучающий стальной лист может дополнительно включать такую химическую конверсионную пленку. Химическая конверсионная пленка может представлять собой любую из органической пленки, неорганической пленки и органическо-неорганической композитной пленки. Помимо химической конверсионной пленки, теплопоглощающий/излучающий стальной лист может дополнительно включать прозрачное покрытие. Эти пленка и покрытие могут содержать хромат или могут быть свободными от хрома и по существу не содержать хромата. Такие пленка и покрытие могут быть образованы либо до, либо после обработки водяным паром покрытого методом погружения в расплав стального листа.
[0045] В случае, когда такие пленка или покрытие сформированы перед обработкой водяным паром, толщина пленки или покрытия составляет предпочтительно 15 мкм или менее для обеспечения удовлетворительного приведения слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в контакт с водяным паром.
[Способ получения]
[0046] Теплопоглощающий/излучающий стальной лист может быть получен, например, путем обеспечения покрытого методом погружения в расплав стального листа и подвергания такого листа обработке водяным паром.
(1) Обеспечение покрытого методом погружения в расплав стального листа
[0047] Покрытый методом погружения в расплав стальной лист получают путем нанесения покрытия методом погружения в расплав металла (ванну для нанесения сплава) с 1,0-22,0 масс.% Al, 1,3-10,0 масс.% Mg, а остальное - по существу Zn, например. Слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия может быть образован на одной или обеих поверхностях стального листа.
[0048] Покрытый методом погружения в расплав стальной лист обычно имеет тройные эвтектические структуры Al-Zn-Zn2Mg в пластинчатом виде в своем слое нанесенного методом его погружения в расплав покрытия. Выполнение вышеуказанной обработки позволяет тройным эвтектическим структурам стать структурами, которые включают оксиды и подобные, имеющие дефекты решетки, в пластинчатом виде. Оксиды и подобные распределены в пластинчатом виде в микро-порядке, и поэтому отслаивание менее вероятно после обработки покрытого методом погружения в расплав стального листа.
[0049] Когда покрытый методом погружения в расплав стальной лист имеет микроскопические тройные эвтектические структуры Al-Zn-Zn2Mg, реакция образования оксидов и подобных, имеющих дефекты решетки, посредством описанной ниже обработки водяным паром протекает быстро и завершается за короткое время по сравнению с другими стальными листами. Причина этого не ясна, но авторы настоящего изобретения пришли к выводу, что причиной могут быть тонко распределенные Al, Zn и Zn2Mg, способствующие окислению каждого металлического компонента, вызванному разностью потенциалов между металлическими компонентами.
[0050] Ванна для нанесения сплава может дополнительно включать другие элементы, такие как Si, Ti и/или B. Покрытый методом погружения в расплав стальной лист может быть получен в виде стального листа, покрытого сплавом Zn-Al-Mg методом погружения в расплав, например, путем установки температуры ванны для нанесения сплава на 400°C, охлаждения после нанесения покрытия погружением в расплав на охлаждение воздухом, а средней скорости охлаждения - на примерно 10°C/сек от температуры ванны для нанесения сплава до температуры, при которой нанесенный методом погружения в расплав слой покрытия затвердевает.
(2) Осуществление обработки водяным паром
[0051] При обработке водяным паром покрытый методом погружения в расплав стальной лист приводят в контакт с водяным паром для преобразования части металлических компонентов в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия в оксид и/или гидроксид, каждый из которых имеет дефекты решетки. Для обработки водяным паром количество кислорода в среде предпочтительно доводят до уровня меньшего, чем обычная концентрация кислорода в атмосфере, с точки зрения обеспечения равномерной реакции образования оксида и/или подобного. Предполагаемая причина заключается в том, что большое количество кислорода способствует образованию оксидов и гидроксидов, причем каждого без дефектов решетки. Следовательно, концентрация кислорода в среде для обработки водяным паром предпочтительно составляет 13% или менее. Для предотвращения проникновения кислорода в среду предпочтительно использовать при обработке водяным паром закрытый контейнер или полузакрытый контейнер, который может поддерживать ее повышенное внутреннее давление. Полузакрытый контейнер представляет собой контейнер, который может поддерживать свое внутреннее давление выше атмосферного путем подачи водяного пара. В частности, в контейнере всегда или подходящим образом обеспечивается водяной пар в количестве, превышающем его количество, которое утекает.
[0052] Температура обработки при обработке водяным паром предпочтительно составляет от 50 до 350°C. Когда температура обработки меньше 50°C, скорость реакции может стать слишком низкой, и производительность может снижаться. Когда температура обработки больше 350°C, скорость реакции может стать слишком высокой, и в ходе повышения температуры может прогрессировать легирование слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия и стального листа, что приводит к разрушению структур в пластинчатом виде в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия. Следовательно, выход продукции может стать слишком низким. Учитывая скорость реакции обработки водяным паром, температура обработки более предпочтительно составляет 105-200°C.
[0053] Относительная влажность среды при обработке водяным паром предпочтительно составляет от 30 до 100%. Когда относительная влажность меньше 30%, скорость реакции может стать слишком низкой и может снизиться производительность.
[0054] Время обработки при обработке водяным паром устанавливают подходящим образом в соответствии с температурой обработки, относительной влажностью и/или составом слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия. Например, время обработки может быть подходящим образом задано в диапазоне 0,017-120 часов.
[0055] Форма покрытого методом погружения в расплав стального листа, подлежащего обработке водяным паром, может быть определена в диапазоне, где обработка водяного пара может быть выполнена удовлетворительно. Например, форма покрытого методом погружения в расплав стального листа, подлежащего обработке водяным паром, может быть любой из покрытых методом погружения в расплав стальных листов в форме рулона и в форме разрезанной плиты и обработанного изделия покрытого методом погружения в расплав стального листа. Когда покрытые методом погружения в расплав стальные листы склонны контактировать друг с другом, между покрытыми методом погружения в расплав стальными листами предпочтительно располагают прокладку для обеспечения удовлетворительного приведения слоев нанесенного методом погружения в расплав покрытия в контакт с водяным паром. Примеры прокладок включают нетканое полотно, сетчатую смолу и металлическую проволоку.
[0056] Как очевидно из приведенного выше описания, теплопоглощающий/излучающий стальной лист можно получить путем воздействия только водяного пара на покрытый методом погружения в расплав стальной лист. Следовательно, такой способ изготовления позволяет значительно снизить воздействие на окружающую среду по сравнению со способом с использованием ЛОС и обеспечивает производство стального листа с превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами при низких затратах.
[0057] Теплопоглощающий/излучающий элемент в соответствии с настоящим вариантом осуществления выполнен из теплопоглощающего/излучающего стального листа. Теплопоглощающий/излучающий элемент может быть выполнен только из теплопоглощающего/излучающего стального листа, или может содержать другие конфигурации в дополнение к теплопоглощающему/излучающему стальному листу в том диапазоне, где этот элемент обладает превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами, придаваемыми теплопоглощающим/излучающим стальным листом. Примеры других конфигураций включают адгезив для связывания теплопоглощающего/излучающего стального листа и воск для сварки. Адгезив является предпочтительно переносящим тепло, такой как адгезив, содержащий теплопередающий наполнитель для повышения теплопоглощающих/излучающих свойств. Примеры теплопоглощающих/излучающих элементов включают предмет, полученный по меньшей мере одним способом из обработки, механического соединения с использованием болта или гайки или уплотнения, а также сварки теплопоглощающего/излучающего стального листа.
[0058] Теплопоглощающий/излучающий элемент можно получить путем обработки теплопоглощающего/излучающего стального листа, а также подвергания обработанного изделия из покрытого методом погружения в расплав стального листа обработке водяным паром. Теплопоглощающий/излучающий элемент, полученный любым способом получения, обладает превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами, придаваемыми теплопоглощающим/излучающим стальным листом.
[0059] Как описано выше, теплопоглощающий/излучающий элемент обладает превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами, придаваемыми теплопоглощающим/излучающим стальным листом. Следовательно, теплопоглощающий/излучающий элемент предпочтительно представляет собой элемент, который требуется, по меньшей мере, для поглощения или излучения тепла. Например, когда теплопоглощающий/излучающий элемент представляет собой корпус для электронного или электрического компонента, такой корпус удовлетворительно поглощает тепло, выделяемое из электронного или электрического компонента внутри, и удовлетворительно излучает тепло снаружи корпуса. Таким образом, подавляется повышение внутренней температуры корпуса.
[0060] Как очевидно из приведенного выше описания, теплопоглощающий/излучающий стальной лист включает стальной лист и слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия, расположенный на поверхности стального листа, и имеет коэффициент излучения 0,4 или более, и при этом слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия содержит Zn, 1,0-22,0 масс.% Al, 1,3-10,0 масс.% Mg, и либо один, либо оба из оксида и гидроксида, которые имеют дефекты решетки и распределены в пластинчатом виде. Следовательно, теплопоглощающий/излучающий стальной лист не подвержен вызываемому обработкой снижению теплопоглощающих/излучающих свойств, по существу не содержит органических соединений и обладает превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами и обрабатываемостью.
[0061] Оксид и/или гидроксид, представляющие собой оксид и/или гидроксид по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из Zn, Al и Mg, являются более эффективными для повышения теплопоглощающих/излучающих свойств.
[0062] Теплопоглощающий/излучающий элемент выполнен из теплопоглощающего/излучающего стального листа и поэтому обладает превосходными теплопоглощающими/излучающими свойствами. Теплопоглощающий/излучающий элемент обладает высокой свободой в дизайне продукта и дает возможность дальнейшего сокращения габаритов по сравнению с традиционным продуктом.
Примеры
[0063] Далее будут описаны Примеры, однако сущность настоящего изобретения не ограничивается этими Примерами.
[Получение покрытых методом погружения в расплав стальных листов 1-21]
[0064] Слой покрытия (слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия) с толщиной в диапазоне от 3 до 100 мкм и получаемый из расплава металла, содержащего Al, Mg и Zn, формировали на холоднокатаном стальном листе (SPCC) с толщиной 1,2 мм для изготовления каждого из покрытых методом погружения в расплав стальных листов 1-20. Состав каждого слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия регулировали путем изменения состава расплава металла (концентраций Zn, Al и Mg). Толщину каждого слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия регулировали путем изменения наносимого количества расплава металла. Также получали покрытый методом погружения в расплав стальной лист 21, не содержащий Mg. В Таблице 1 остальное в составе расплава металла по существу составляет цинк. Составы расплава металла и полученного из него методом погружения слоя покрытия являются по существу одинаковыми.
[0065] Измеряли коэффициент излучения каждого из покрытых методом погружения в расплав стальных листов 1-21. Коэффициент излучения представлял собой значение, полученное при измерении каждого покрытого методом погружения в расплав стального листа с использованием измерителя коэффициента излучения ʺD и S AERDʺ (изготовлен Kyoto Electronics Manufacturing Co., LTD.)
[0066] Таблица 1 показывает состав расплава металла, толщину (tD) нанесенного методом погружения в расплав покрытия стального листа и коэффициент излучения (ε1) для каждого из покрытых методом погружения в расплав стальных листов 1-21.
| [0067] Таблица 1 | ||||
| Покрытый методом погружения в расплав стальной лист № | Состав расплава металла, масс.% | tD (мкм) | ε1 (-) | |
| Al | Mg | |||
| 1 | 1,0 | 3,0 | 15 | 0,26 |
| 2 | 6,0 | 3,0 | 15 | 0,25 |
| 3 | 11,0 | 3,0 | 15 | 0,18 |
| 4 | 22,0 | 3,0 | 15 | 0,15 |
| 5 | 6,0 | 1,3 | 15 | 0,20 |
| 6 | 6,0 | 10,0 | 15 | 0,32 |
| 7 | 1,8 | 1,9 | 15 | 0,28 |
| 8 | 3,7 | 3,1 | 15 | 0,29 |
| 9 | 2,3 | 2,2 | 15 | 0,19 |
| 10 | 4,0 | 3,3 | 15 | 0,31 |
| 11 | 6,0 | 3,0 | 18 | 0,25 |
| 12 | 6,0 | 3,0 | 3 | 0,24 |
| 13 | 6,0 | 3,0 | 6 | 0,24 |
| 14 | 6,0 | 3,0 | 10 | 0,17 |
| 15 | 6,0 | 3,0 | 30 | 0,27 |
| 16 | 6,0 | 3,0 | 100 | 0,34 |
| 17 | 0,5 | 3,0 | 15 | 0,30 |
| 18 | 30,0 | 3,0 | 15 | 0,16 |
| 19 | 6,0 | 1,1 | 15 | 0,20 |
| 20 | 6,0 | 15,0 | 15 | 0,31 |
| 21 | 0,2 | 0 | 15 | 0,10 |
[Пример 1]
[0068] Покрытый методом погружения в расплав стальной лист 1 помещали в работающее при высоких температуре и давлении оборудование для гигротермической обработки (изготовитель Hisaka Works, LTD), и слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия покрытого методом погружения в расплав стального листа 1 приводили в контакт с водяным паром при таких условиях обработки: 120°C, 85% относительной влажности (ОВ) и концентрации кислорода 3%, как показано в Таблице 2, в течение 20 часов, получив теплопоглощающий/излучающий стальной лист 1.
[Примеры 2-23]
[0069] Вместо покрытого методом погружения в расплав стального листа 1 использовали покрытые методом погружения в расплав стальные листы 2-16, и нанесенный методом погружения в расплав слой покрытия каждого покрытого методом погружения в расплав стального листа приводили в контакт с водяным паром при условиях обработки, представленных в Таблице 2, получая один из теплопоглощающих/излучающих стальных листов 2-23.
[Сравнительные примеры 1-5]
[0070] Вместо покрытого методом погружения в расплав стального листа 1 использовали покрытые методом погружения в расплав стальные листы 17-21, и нанесенные методом погружения в расплав слои покрытия покрытых методом погружения в расплав стальных листов приводили в контакт с водяным паром при условиях обработки, представленных в Таблице 3, получая соответствующие теплопоглощающие/излучающие стальные листы C1-C5.
[Сравнительные примеры 6 и 7]
[0071] Покрытые методом погружения в расплав стальные листы 4 и 16 использовали в качестве теплопоглощающих/излучающих стальных листов C6 и C7 соответственно.
[0072] Таблица 2 показывает тип покрытого методом погружения в расплав стального листа, температуру обработки (T1), относительную влажность (ОВ), концентрацию кислорода (CO) и время обработки (t1) теплопоглощающих/излучающих стальных листов 1-23. Таблица 3 показывает тип покрытого методом погружения в расплав стального листа, температуру обработки (T1), относительную влажность (ОВ), концентрацию кислорода (CO) и время обработки (t1) теплопоглощающих/излучающих стальных листов C1-C7.
[0073] Каждый из теплопоглощающих/излучающих стальных листов 1-23 включает распределенные в пластинчатом виде оксиды и подобные, как показано на Фиг. 5.
| [0074] Таблица 2 | ||||||
| Пример № |
Теплопоглощающий/излучающий стальной лист № | Покрытый методом погружения в расплав стальной лист № | Условия обработки | |||
| T1 (°C) |
ОВ (%) |
CO (%) |
t1 (время) |
|||
| 1 | 1 | 1 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 2 | 2 | 2 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 3 | 3 | 3 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 4 | 4 | 4 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 5 | 5 | 5 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 6 | 6 | 6 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 7 | 7 | 7 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 8 | 8 | 8 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 9 | 9 | 9 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 10 | 10 | 10 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 11 | 11 | 11 | 105 | 98 | 0,4 | 20 |
| 12 | 12 | 11 | 105 | 35 | 13,0 | 115 |
| 13 | 13 | 11 | 130 | 95 | 1,0 | 8 |
| 14 | 14 | 11 | 145 | 85 | 3,0 | 8 |
| 15 | 15 | 11 | 190 | 70 | 6,0 | 1 |
| 16 | 16 | 11 | 210 | 90 | 2,0 | 0,5 |
| 17 | 17 | 11 | 260 | 100 | 0,05 | 0,2 |
| 18 | 18 | 11 | 340 | 100 | 0,05 | 0,1 |
| 19 | 19 | 12 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 20 | 20 | 13 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 21 | 21 | 14 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 22 | 22 | 15 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 23 | 23 | 16 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| [0075] Таблица 3 | ||||||
| Сравнит. пример № |
Теплопоглощающий/излучающий стальной лист № | Покрытый методом погружения в расплав стальной лист № | Условия обработки | |||
| T1 (°C) |
ОВ (%) |
CO (%) |
t1 (время) |
|||
| 1 | C1 | 17 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 2 | C2 | 18 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 3 | C3 | 19 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 4 | C4 | 20 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 5 | C5 | 21 | 120 | 85 | 3,0 | 20 |
| 6 | C6 | 4 | - | - | - | - |
| 7 | C7 | 16 | - | - | - | - |
(1) Количество оксидов
[0076] Поперечное сечение части длиной 20 мм в каждом из листов 1-23 и C1-C7 наблюдали с использованием оптического микроскопа, при этом вычисляя площадь оксидов в сечении. Теплопоглощающий/излучающий стальной лист с их площадью 0,01 мм2 или более оценивали как ʺAʺ, а больше 0,00 мм2 и меньше 0,01 мм2 как ʺBʺ, и теплопоглощающий/излучающий стальной лист без наблюдаемого в оптическом микроскопе оксида (т.е. 0,00 мм2) оценивали как ʺCʺ.
[0077] Получали площадь (A0) всего слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия, включающая участок(участки) оксидов в поперечном сечении, для расчета отношения (RA) площади (A1) оксидов к площади A0 (т.е. RA=(A1/A0)×100 (%)). Теплопоглощающий/излучающий стальной лист с отношением 95% или менее оценивали как ʺAʺ, больше 95% - как ʺBʺ, и 0% - как ʺCʺ.
(2) Теплопоглощающие/излучающие свойства
[0078] Коэффициент излучения (ε2) каждого из теплопоглощающих/излучающих стальных листов 1-23 и С1-С7 измеряли таким же образом, как описано выше. Теплопоглощающий/излучающий стальной лист с коэффициентом излучения ε2 в 0,5 или более оценивали как ʺAʺ, 0,4 или больше и меньше 0,5 - как ʺBʺ, а меньше 0,4 - как ʺCʺ.
[0079] Каждый из теплопоглощающих/излучающих стальных листов 1-23 и С1-С7 размещали на верхней поверхности устройства, показанного на Фиг. 6A и 6B, температуру снаружи устройства поддерживали на 25°C, а температуру нагревателя внутри устройства увеличивали до 150°C, и через 2 часа измеряли внутреннюю температуру (Т2) устройства с использованием термопары, расположенной внутри устройства. Теплопоглощающий/излучающий стальной лист с измеренной температурой T2 в 38,0°C или меньше оценивали как ʺAʺ, больше 38,0°C и 38,5°C или менее - как "Bʺ, а больше 38,5°C - как ʺC.ʺ
[0080] Устройство, проиллюстрированное на Фиг. 6A и 6B, включает открытый корпус 42, изготовленный из винилхлорида, плоский нагреватель 43, расположенный на дне корпуса 42, термопару 44 для определения внутренней температуры корпуса 42, которая расположена вблизи верхнего проема корпуса 42. Листовой образец 41 теплопоглощающего/излучающего стального листа располагают так, чтобы закрыть верхний проем корпуса 42. Стенки и нижняя пластина корпуса 42 покрыты вспененным полистиролом 45 толщиной примерно 50 мм для предотвращения теплового излучения. Внутреннее пространство корпуса 42 нагревали плоским нагревателем 43, а внутреннюю температуру корпуса 42 после нагревания измеряли термопарой 44, определяя теплопоглощающие/излучающие свойства каждого из теплопоглощающих/излучающих стальных листов 1-23 и С1-С7 на основании внутренней температуры, а именно измеренного значения T2, и приведенных выше критериев.
(3) Стойкость к коррозии
[0081] Оценивали коррозионную стойкость каждого из теплопоглощающих/излучающих стальных листов 1-23 и С1-С7. Для оценки коррозионной стойкости вырезали образец (150 мм длиной и 70 мм шириной) из каждого из теплопоглощающих/излучающих стальных листов 1-23 и С1-С7, и его торцы герметизировали. Далее образец подвергали повторным циклам, каждый из которых включал стадию распыления соленой воды, стадию сушки и стадию увлажнения (8 часов/цикл) для подсчета количества циклов (Cy) до тех пор, пока доля площади красной ржавчины не достигнет 5%. На стадии распыления соленой воды распыляли 5%-ый водный раствор NaCl с температурой 35°C на образец в течение 2 часов. На стадии сушки образец оставляли на 4 часа в окружающей среде при атмосферной температуре 60°C и относительной влажности 30%. На стадии увлажнения образец оставляли на 2 часа в окружающей среде при температуре воздуха 50°C и относительной влажности 95%. Теплопоглощающий/излучающий стальной лист, требующий более 120 циклов для достижения доли площади красной ржавчины в 5%, оценивали как ʺAʺ, более 70 циклов и 120 циклов или менее - как "Bʺ, а 70 циклов или менее - как ʺCʺ. Теплопоглощающий/излучающий стальной лист, которому требовалось больше чем 70 циклов, считали подходящим.
(4) Обрабатываемость
[0082] Оценивали обрабатываемость каждого из теплопоглощающих/излучающих стальных листов 1-23 и С1-С7. Обрабатываемость оценивали по следующей процедуре. Каждый из теплопоглощающих/излучающих стальных листов 1-23 и С1-С7 пробивали с получением круглого листового образца с диаметром 100 мм и измеряли его массу. Измеренный листовой образец подвергали нанесению машинного масла, затем цилиндрической вытяжке с диаметром штампа 50 мм, кромкой штампа R 4 мм и высотой 25 мм, и после этого проводили щелочную очистку от смазки. Измеряли массу полученного обработанного изделия. Массу после обработки вычитали из исходной массы с получением величины ΔW, и величину ΔW делили на 0,00785 м2 (т.е. площадь поверхности листового образца), получая отслоившееся количество (Ws) слоя покрытия (включая оксидный слой) на единицу площади. Листовой образец с отслоившимся количеством 0,02 г/м2 или менее оценивали как ʺAʺ, более 0,02 г/м2 и 0,05 г/м2 или менее - как ʺBʺ, а более 0,05 г/м2 - как ʺCʺ. Листовой образец с величиной 0,05 г/м2 или менее считали подходящим.
[0083] Таблица 4 показывает для теплопоглощающих/излучающих стальных листов 1-10 площадь оксидов A1, долю площади RA, коэффициент излучения ε2, внутреннюю температуру T2 устройства, число циклов Cy и отслоившееся количество Ws, а также результаты их оценки. Таблица 5 показывает для теплопоглощающих/излучающих стальных листов 11-23 площадь оксидов A1, долю площади RA, коэффициент излучения ε2, внутреннюю температуру T2 устройства, число циклов Cy и отслоившееся количество Ws, а также результаты их оценки. Таблица 6 показывает для теплопоглощающих/излучающих стальных листов С1-С7 площадь оксидов A1, долю площади RA, коэффициент излучения ε2, внутреннюю температуру T2 устройства, число циклов Cy и отслоившееся количество Ws, а также результаты их оценки.
| [0084] Таблица 4 | |||||||||||||
| Пример № |
Теплопоглощающий/излучающий стальной лист № | Количество оксида | Теплопоглощающие/излучающие свойства | Стойкость к коррозии | Обрабатываемость | ||||||||
| Площадь | Доля площади | Коэффициент излучения | Температура | Cy (-) |
Оценка | Ws (г/м2) |
Оценка | ||||||
| A1 (мм2) |
Оценка | RA (%) |
Оценка | ε2 (-) |
Оценка | T2 (°C) |
Оценка | ||||||
| 1 | 1 | 0,03 | A | 10 | A | 0,58 | A | 37,8 | A | 110 | B | 0,01> | A |
| 2 | 2 | 0,05 | A | 17 | A | 0,54 | A | 38,0 | A | 120< | A | 0,01> | A |
| 3 | 3 | 0,11 | A | 37 | A | 0,61 | A | 37,7 | A | 120< | A | 0,02 | A |
| 4 | 4 | 0,08 | A | 27 | A | 0,62 | A | 37,6 | A | 120< | A | 0,01 | A |
| 5 | 5 | 0,02 | A | 7 | A | 0,58 | A | 37,8 | A | 85 | B | 0,01> | A |
| 6 | 6 | 0,18 | A | 60 | A | 0,54 | A | 38,0 | A | 120< | A | 0,02 | A |
| 7 | 7 | 0,03 | A | 10 | A | 0,51 | A | 38,1 | B | 90 | B | 0,01> | A |
| 8 | 8 | 0,04 | A | 13 | A | 0,53 | A | 38,1 | B | 120< | A | 0,01> | A |
| 9 | 9 | 0,03 | A | 10 | A | 0,57 | A | 37,8 | A | 90 | B | 0,01> | A |
| 10 | 10 | 0,05 | A | 17 | A | 0,63 | A | 37,6 | A | 120< | A | 0,01> | A |
| [0085] Таблица 5 | |||||||||||||
| Пример № |
Теплопоглощающий/излучающий стальной лист № | Количество оксида | Теплопоглощающие/излучающие свойства | Стойкость к коррозии | Обрабатываемость | ||||||||
| Площадь | Доля площади | Коэффициент излучения | Температура | Cy (-) |
Оценка | Ws (г/м2) |
Оценка | ||||||
| A1 (мм2) |
Оценка | RA (%) |
Оценка | ε2 (-) |
Оценка | T2 (°C) |
Оценка | ||||||
| 11 | 11 | 0,05 | A | 14 | A | 0,45 | B | 38,3 | B | 120< | A | 0,0> | A |
| 12 | 12 | 0,07 | A | 19 | A | 0,42 | B | 38,3 | B | 120< | A | 0,01 | A |
| 13 | 13 | 0,09 | A | 25 | A | 0,48 | B | 38,2 | B | 120< | A | 0,01 | A |
| 14 | 14 | 0,15 | A | 42 | A | 0,62 | A | 37,6 | A | 120< | A | 0,02 | A |
| 15 | 15 | 0,12 | A | 33 | A | 0,68 | A | 37,4 | A | 120< | A | 0,02 | A |
| 16 | 16 | 0,14 | A | 39 | A | 0,63 | A | 37,6 | A | 120< | A | 0,01 | A |
| 17 | 17 | 0,16 | A | 44 | A | 0,59 | A | 37,7 | A | 120< | A | 0,02 | A |
| 18 | 18 | 0,20 | A | 56 | A | 0,67 | A | 37,4 | A | 120< | A | 0,03 | B |
| 19 | 19 | 0,04 | A | 67 | A | 0,58 | A | 37,8 | A | 73 | B | 0,01> | A |
| 20 | 20 | 0,04 | A | 33 | A | 0,55 | A | 37,9 | A | 120< | A | 0,01> | A |
| 21 | 21 | 0,05 | A | 25 | A | 0,59 | A | 37,7 | A | 120< | A | 0,01> | A |
| 22 | 22 | 0,04 | A | 7 | A | 0,57 | A | 37,8 | A | 120< | A | 0,01> | A |
| 23 | 23 | 0,05 | A | 3 | A | 0,67 | A | 37,4 | A | 120< | A | 0,01> | A |
| [0086] Таблица 6 | |||||||||||||
| Сравнительный Пример № |
Теплопоглощающий/излучающий стальной лист № | Количество оксида | Теплопоглощающие/излучающие свойства | Стойкость к коррозии | Обрабатываемость | ||||||||
| Площадь | Доля площади | Коэффициент излучения | Температура | Cy (-) |
Оценка | Ws (г/м2) |
Оценка | ||||||
| A1 (мм2) |
Оценка | RA (%) |
Оценка | ε2 (-) |
Оценка | T2 (°C) |
Оценка | ||||||
| 1 | C1 | 0,04 | A | 13 | A | 0,51 | A | 38,1 | B | 68 | C | 0,01> | A |
| 2 | C2 | 0,10 | A | 33 | A | 0,56 | A | 37,9 | A | 120< | A | 0,10 | C |
| 3 | C3 | 0,05 | A | 17 | A | 0,55 | A | 37,9 | A | 48 | C | 0,01> | A |
| 4 | C4 | 0,11 | A | 37 | A | 0,56 | A | 37,9 | A | 120< | A | 0,15 | C |
| 5 | C5 | 0,04 | A | 13 | A | 0,47 | B | 38,2 | B | 15 | C | 0,07 | C |
| 6 | C6 | 0,00 | C | 0 | C | 0,15 | C | 39,6 | C | 120< | A | 0,01> | A |
| 7 | C7 | 0,00 | C | 0 | C | 0,34 | C | 38,7 | C | 120< | A | 0,01> | A |
[0087] Как показано в Таблицах 4 и 5, каждый из теплопоглощающих/излучающих стальных листов 1-23 обладает удовлетворительным и подходящим количеством оксидов в своем слое покрытия, а также удовлетворительными теплопоглощающими/излучающими свойствами, коррозионной стойкостью и обрабатываемостью.
[0088] Каждый из теплопоглощающих/излучающих стальных листов С1-С7, с другой стороны, является неудовлетворительным в отношении по меньшей мере одного из теплопоглощающих/излучающих свойств, коррозионной стойкости и обрабатываемости, как показано в Таблице 6.
[0089] Например, теплопоглощающие/излучающие стальные листы C1, C3 и C5 являются неудовлетворительными по коррозионной стойкости. Предполагаемой причиной является то, что содержание Al и/или Mg в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия листа выходит за пределы допустимого диапазона.
[0090] В частности, теплопоглощающий/излучающий стальной лист C5 является неудовлетворительным также и по обрабатываемости. Причину этого можно усматривать в следующем. Поскольку содержания Al и Mg в слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия выходили за пределы допустимых диапазонов, оксиды и/или гидроксиды были почти равномерно диспергированы по слою нанесенного методом погружения в расплав покрытия и не были распределены в пластинчатом виде. В слое нанесенного погружением в расплав покрытия теплопоглощающего/излучающего стального листа C5 после обработки водяным паром окисление прогрессировало от поверхностного слоя в направлении вглубь, и в результате образовывалась двухслойная структура, в которой оксиды и подобные присутствовали только в поверхностном слое, а в нижнем слое присутствовал только неокисленный металл расплава. Хрупкие оксидные слои, концентрирующиеся в поверхностном слое нанесенного методом погружения в расплав покрытия, вызывали снижение обрабатываемости во время цилиндрической вытяжки теплопоглощающего/излучающего стального листа.
[0091] Теплопоглощающие/излучающие стальные листы C2 и C4 не имели привлекательного покрытия и проявляли существенное снижение обрабатываемости. Предполагаемая причина заключается в том, что оксиды (дросс) образуются в большом количестве на поверхности ванны для нанесения (расплава металла) в процессе получения покрытого погружением в расплав стального листа, и этот дросс налипал на поверхность слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия.
[0092] Теплопоглощающие/излучающие стальные листы C6 и C7 не приводили в контакт с водяным паром, и поэтому они имели коэффициент излучения меньше 0,40 и неудовлетворительные теплопоглощающие/излучающие свойства. Причиной может быть неприведение слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия покрытого методом погружения в расплав стального листа в контакт с водяным паром.
[0093] Теплопоглощающие/излучающие стальные листы 1-23 оказались превосходными по всем параметрам из теплопоглощающих/излучающих свойств, коррозионной стойкости и обрабатываемости.
[0094] Данная заявка испрашивает приоритет на основании заявки на патент Японии № 2015-071372, поданной 31 марта 2015 года, раскрытие которой, включая описание, включено сюда по ссылке.
Промышленная применимость
[0095] Теплопоглощающие/излучающие стальные листы по настоящему изобретению превосходны и по обрабатываемости, и по теплопоглощающим/излучающим свойствам. Следовательно, теплопоглощающие/излучающие стальные листы особенно выгодны как материалы для элементов, которым необходимы теплопоглощающие и теплоизлучающие свойства, таких как бытовые электроприборы, изделия для автомобилей, кровельные материалы для зданий и материалы для наружных работ.
[0096] Перечень ссылочных позиций
41 - Листовой образец
42 - Корпус
43 - Плоский нагреватель
44 - Термопара
45 - Вспененный полистирол
1. Теплопоглощающий и теплоизлучающий стальной лист, включающий стальной лист и слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия, расположенный на поверхности стального листа, причем теплопоглощающий и теплоизлучающий стальной лист имеет коэффициент излучения 0,4 или более,
а слой нанесенного методом погружения в расплав покрытия содержит цинк, 1,0-22,0 мас.% алюминия, 1,3-10,0 мас.% магния и оксид и/или гидроксид по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из цинка, алюминия и магния, причем указанные оксиды и гидроксиды имеют дефект решетки и распределены в пластинчатом виде,
площадь участка оксидов и гидроксидов в поле зрения длиной 20 мм в поперечном сечении теплопоглощающего и теплоизлучающего стального листа составляет 0,01 мм2 или более, и
отношение площади участка оксидов и гидроксидов к площади слоя нанесенного методом погружения в расплав покрытия в поперечном сечении составляет 95% или менее.
2. Теплопоглощающий и теплоизлучающий элемент, выполненный из теплопоглощающего и теплоизлучающего стального листа по п. 1.
