MX2008014074A

MX2008014074A - Chapa de acero provista de un sistema anticorrosivo y metodo para el recubrimiento de una chapa de acero con semejante sistema anticorrosivo.

Info

Publication number: MX2008014074A
Application number: MX2008014074A
Authority: MX
Inventors: Krasimir Nikolov; Nicole Saemann; Bernd Schuhmacher
Original assignee: Thyssenkrupp Steel Ag
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2008-11-14
Also published as: EP2021132A1; BRPI0711649A2; JP2009537699A; AU2007253347A1; US20120121927A1; RU2008149952A; CA2652403A1; KR20090009247A; US20100003538A1; RU2429084C2; DE102006047060A1; WO2007135092A1

Abstract

La invención se relaciona con un producto plano de acero provisto de un sistema de recubrimiento que en estado recubierto posee una combinación optimizada de resistencia a la corrosión y capacidad de soldar. Según la invención el producto de acero posee con esta finalidad una capa de base formada por acero y un sistema anticorrosivo aplicado en la capa de base que comprende un recubrimiento metálico con espesor inferior a 3.5µm, formada por una primera capa metálica aplicada a la capa de base y una segunda capa metálica aplicada en la primera capa metálica, donde la segunda capa metálica ha formado una aleación metálica con la primera capa metálica, y comprende una capa de polímero de plasma aplicada en el recubrimiento metálico.

Description

CHAPA DE ACERO PROVISTA DE UN SISTEMA ANTICORROSIVO Y MÉTODO PARA EL RECUBRIMIENTO DE UNA CHAPA DE ACERO CON SEMEJANTE SISTEMA ANTICORROSIVO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un producto plano de acero provisto de un sistema anticorrosivo de capas múltiples, tal como una chapa o una cinta, y con un método para revestir un producto plano de acero con un sistema anticorrosivo de capas múltiples. Para mej orar su resistencia a la corrosión se aplican en particular en chapas de acero unos recubrimientos metálicos que consisten en el número preponderante de casos de aplicación de zinc o de unas aleaciones de zinc. Semejantes recubrimientos de zinc, respectivamente, de aleaciones de zinc protegen la chapa de acero recubierta correspondientemente bien contra la corrosión en el uso práctico gracias a su efecto de protección de barrera y catódica. El efecto de protección de la capa de zinc es tanto mayor, tanto más grueso el recubrimiento. Pero a los espesores grandes de las capas de zinc que garantizan una particularmente buena resistencia a la corrosión se opone, sin embargo, la pérdida de soldabilidad de las chapas cubiertas con la capa de zinc, conforme incremente el espesor del recubrimiento. En la práctica se presentan problemas de procesamiento, por ej emplo, si se desea producir una soldadura sólida mediante soldadura por láser con altas velocidades de soldadura de dos partes que deben ser unidas entre sí. Por esta razón frecuentemente no es posible cumplir los requerimientos a la procesabilidad de las chapas que están recubiertas de manera convencional con una capa de zinc con espesor de 5 - 1 5 µ?? que se usan hoy en día, por ej emplo, frecuentemente en el campo de la construcción de carrocería o de la construcción de aparatos domésticos. La resistencia a la corrosión de chapas recubiertas con zinc puede ser mej orada, ciertamente, con un espesor del recubrimiento aj ustado a 7.5 µ?? en promedio mediante la aplicación de una así llamada "primera mano de anticorrosivo". Pero la aplicación de semej ante capa adicional produce una reducción drástica de la soldabilidad por láser. Por lo tanto, tampoco esta opción ha resultado viable para el procesamiento a escala técnica industrial. Ante el trasfondo de los problemas en el caso de la soldabilidad de chapas recubiertas con Zn de manera convencional se ha desarrollado nuevos sistemas de capas de Zn-Mg, respectivamente, Zn-Mg-Al con alta resistencia a la corrosión que ofrecen con un espesor de capa claramente menor una protección contra corrosión comparable a un recubrimiento con zinc convencional de 7.5 µ?? de espesor, pero que producen una mej oría significativa en cuanto a la capacidad de soldadura por láser. Una opción de producir de esta manera chapas de acero galvanizados por inmersión en caliente con una mayor resistencia a la corrosión y simultáneamente un peso reducido peso de recubrimiento se encuentra descrita en el documento EP 0 038 904 B l . Según el estado de la técnica se aplica un recubrimiento de zinc conteniendo 0.2% por peso de Al y 0.5% por peso de Mg mediante recubrimiento por inmersión en baño fundido de un sustrato de acero. La chapa recubierta de esta manera pose una soldabilidad mej orada simultáneamente con una resistencia excelente contra la formación de óxido. No obstante la reducción del peso de recubrimiento facilitada gracias al procedimiento conocido por el documento EP 0 038 904 B l acompañada de una buena resistencia a la corrosión, las chapas de acero recubiertas de esta manera aún no cumplen las exigencia, por ej emplo, en el campo de la construcción de carrocerías de automóviles en cuanto a la soldabilidad de partes de chapa que están expuestas a grandes cargas en la aplicación práctica. Partiendo del estado de la técnica explicado en lo precedente, el obj etivo de la invención se fundamentaba en indicar un producto plano de acero provisto de un sistema de recubrimiento que posee en estado recubierto una combinación optimizada de resistencia a la corrosión y soldabilidad a grado tal que cumple aún con las exigencias en aumento continuo de los transformadores de semejantes chapas. Además debe indicarse un método para la producción de semej antes chapas. En cuanto al producto este obj etivo se ha logrado mediante un producto plano de acero que posee inventivamente una capa de sustrato formada de un acero y un sistema anticorrosivo aplicado en la capa de sustrato que comprende un recubrimiento metálico con un espesor menor a 3.5 µ?? que consiste de una primera capa metálica aplicada a la capa de sustrato y una segunda capa metálica aplicada en la primera capa metálica, habiendo formado la segunda capa metálica con la primera capa metálica una aleación metálica, y una capa de polímero de plasma aplicada en el recubrimiento metálico . Con relación al método para la producción de un producto plano de acero resistente a la corrosión y bien soldable se ha resuelto el obj etivo indicado en lo precedente inventivamente de manera correspondiente porque en la capa de base del producto plano de acero que forma el sustrato de acero se aplica una primera capa metálica y en la primera capa metálica una segunda capa metálica, misma que forma una aleación con la primera capa metálica a causa de un tratamiento térmico, ascendiendo el espesor total de la capa metálica formada por la primera y segunda capa metálica a menos de 3.5 µp?, que en el recubrimiento formado por la primera y segunda capa metálica se aplica una capa de polímero de plasma. El espesor de la capa de polímero de plasma aplicada inventivamente sobre el recubrimiento metálico está limitado preferentemente a un máximo de 2500µp?. Sorprendentemente se descubrió que en particular con espesores pequeños de la capa de polímero de plasma se pueden garantizar propiedades particularmente favorables de la chapa de acero inventiva. En consecuencia, el espesor de la capa de polímero de plasma es limitado preferentemente a 1 00- 1000nm, en particular a 200-500nm. En una cinta o chapa de acero provista inventivamente con un sistema anticorrosivo delgado de capas múltiples se ha logrado una combinación óptima de las ventaj as de diferentes características anticorrosivas de las diferentes capas. De esta manera un producto plano de acero inventivo posee una alta resistencia a la corrosión tanto en estado blanco como también en combinación con recubrimientos orgánicos. Esta gran estabilidad ante la corrosión resulta favorabl'e particularmente en bridas y cavidades. Unos ensayos con muestras de bridas producidas con chapas de acero recubiertas inventivamente con características según SEP 1 1 60 que se garantiza en la prueba alternante de corrosión según hoj a de prueba 621 -41 5 VDA una estabilidad a la corrosión de más de 1 0 ciclos sin óxido roj o. Otra característica sorprendente que posee un producto plano de acero inventivo se exhibe cuando una chapa o cinta así es laqueada directamente (sin fosfatar ni pasivación) mediante laqueado catódico de inmersión. Un ensayo de doblado en domo realizado en analogía a DIN EN ISO 6860 para chapas y cintas de acero con características inventivas mostró así una excelente capacidad de adherencia de lacas. No se presentaron desprendimientos de laca y tampoco desprendimientos de recubrimiento del material de sustrato. Además de una gran resistencia a la corrosión y una capacidad excelente de adherencia de lacas, las chapas inventivas poseen una buena resistencia al golpe con piedras. En un ensayo de golpe con piedra realizado según DIN 55996- 1 B pudo comprobarse que no se produj eron en chapas de acero inventivos desprendimientos del recubrimiento de la capa de sustrato a causa de golpe con piedras. Además de una alta resistencia a la corrosión, una excelente capacidad de adherencia de laca y una buena resistencia contra golpe con piedra, las chapas inventivas poseen una muy buena capacidad de ser soldadas por láser. Esto se probó porque se pudieron costuras de láser sin agujeros, sin, respectivamente, con proporciones sólo muy baj as de poros y/o cráteres de expulsión en una junta técnica de Omm y velocidades de soldar de hasta 5m/min. Además era posible probar en el ensayo realizado según ISO 14327 una buena capacidad de soldadura de punto. La buena resistencia a la corrosión de las chapas o cintas de acero recubiertas inventivamente, en combinación con la capacidad excelente de adherencia de lacas que las caracteriza también, su buena resistencia a los golpes por piedras y su buena soldabilidad por punto o por láser hacen que los productos planos de acero inventivos sean particularmente apropiados para el uso como materia prima para la construcción de carrocería de automóvil o para la construcción de aparatos domésticos. En una chapa o cinta metálica recubierta inventivamente el sistema anticorrosivo de capas múltiples delgado está formado por al menos una capa que garantiza una protección electroquímica de la capa de base que. forma el sustrato de acero, una capa que cubre a esta y tiene capacidad de formar un recubrimiento de aleación junto con la primera capa y producir así a una mej oría clara de la protección anticorrosiva mediante los mecanismos protectores electroquímicos de la chapa o cinta metálica, así como de una capa adicional -la capa de polímero de plasma- que produce una mej oría adicional de la protección anticorrosiva gracias a sus características como capa de barrera y/o pasiva. Con miramiento al procesamiento posterior es ventaj oso en esto que el espesor total del recubrimiento metálico asciende inventivamente a menos de 3.5 µ?? y que también el espesor de la capa de polímero de plasma aplicada a la base metálica esté limitada también a menos de 2500nm.

Sorprendentemente resultó que, no obstante el espesor del recubrimiento minimizado ventaj osamente según la invención siempre está garantizada la resistencia a la corrosión, exigida por los usuarios, de las chapas y cintas con características inventivas. La primera capa metálica puede ser, por ej emplo, un recubrimiento de zinc puro que puede ser aplicado al sustrato de acero de manera económica convencionalmente mediante galvanización electrolítica, galvanización por inmersión en caliente o vaporización. Como alternativa el primer recubrimiento metálico puede consistir también de Al, una aleación de Zn-Ni, Zn-Fe o Zn-Al. La segunda capa metálica del sistema de recubrimiento inventivo es preferentemente un recubrimiento de aleación de. zinc (Zn-Y). Este recubrimiento de aleación de zinc es generado si se aplica en la primera capa un metal que forma una aleación de Zn con la primera capa conteniendo Zn. Con esta finalidad, la segunda capa metálica que entra en aleación con la primera capa puede depositarse en la primera capa, por ej emplo, por vaporación térmica -realizada preferentemente en el vacío-. Este procedimiento es particularmente apropiado si la segunda capa metálica es una capa de magnesio de estructura fina con un espesor de 1 00-2000nm, preferentemente de 100- 1000nm. Además de Mg otros metales han resultado ser materias primas apropiadas para la segunda capa metálica. Así es posible, por ej emplo, cumplir las exigencias a la segunda capa mediante el uso de Al, Ti, Cr, Mg, Ni o las aleaciones de éstos. La capa de polímero de plasma aplicada en el recubrimiento metálico puede ser formada, por ej emplo, de compuestos de organosilano, compuestos de hidrocarburos, compuestos organometálicos o sus mezclas. Una formación particularmente uniforme la capa de polímero de plasma aplicada inventivamente en el recubrimiento metálico puede lograrse porque la capa de polímero de plasma es depositada mediante efluvio eléctrico por cátodo hueco . Es posible lograr grandes densidades de plasma mediante el efluvio eléctrico por cátodo hueco y, correspondientemente, altas tasas de deposición. Por lo tanto esta opción de producir la capa de polímero de plasma es particularmente apropiada para la aplicación continua a escala técnica industrial puede integrarse en instalaciones continuas de recubrimiento existentes, v. gr. , instalaciones de galvanización electrolítica o instalaciones de inmersión en caliente. Se registran en esto buenos resultados de procesamiento si la tasa de deposición del efluvio eléctrico por cátodo hueco asciende a 10- l OOOnm/s. El resultado del recubrimiento puede mej orar aún si la tasa de deposición del efluvio eléctrico por cátodo hueco es ajustada a 20-750nm/s, lográndose unas características óptimas de la capa de polímero de plasma, si la tasa de deposición del efluvio eléctrico por cátodo hueco asciende a 50-500nm/s, en particular 50-360nm/s. El tratamiento térmico del sistema de recubrimiento, realizado inventivamente después de la aplicación de las capas metálicas, es realizado preferentemente a temperaturas que se ubican por debaj o de 500°C. El tratamiento térmico realizado para la formación de la aleación entre la primera y la segunda capa metálica puede ser aplicado antes o después de la aplicación de la capa de polímero de plasma.

Independientemente cuando es realizado, éste garantiza una buena liga de la capa y asociado con esto un buen efecto anticorrosivo simultáneamente con una excelente soldabilidad por láser. Sorprendentemente se ha descubierto que en una conducción del proceso en que se realiza un tratamiento térmico posterior sólo después de la aplicación de las capas metálicas y de la capa de polímero de plasma se presenta un efecto favorable en el proceso de aleación entre Zn y Mg. El método inventivo se diferencia, por lo tanto, de aquellos métodos conocidos del estado de la técnica en que el sistema de capas metálicas es producido mediante deposición de una capa de magnesio de estructura fina por vaporación térmica en el vacío con un espesor de 100... 2000nm, en particular 1 00- 1000nm en un recubrimiento de zinc depositado mediante galvanización electrolítica o galvanización mediante inmersión caliente seguido por tratamiento térmico o vaporización en el vacío, porque el proceso de la integración por aleación es realizado antes o sólo después de la deposición de la capa de polímero de plasma mediante un tratamiento térmico posterior. La ventaj a de este proceder consiste en que la cinta puede ser recubierta en serie en el vacío sin hacer contacto con la atmósfera en el curso del desarrollo del proceso. La invención se explica a continuación con más detalle mediante unos ej emplos de realización.

Ej emplo 1 Una cinta de acero para embutición profunda comprende, por ej emplo, una capa de sustrato fabricada de un acero de aleación baj a en qué se ha aplicado un sistema anticorrosivo delgado de capas múltiples. El sistema anticorrosivo está formado en esto por un primer recubrimiento de zinc aplicada como primera capa metálica en la capa de sustrato, cuyo espesor asciende a aproximadamente 3.4µ??, una segunda capa metálica aplicada en la primera capa metálica en forma de un recubrimiento de aleación de Zn-Mg cuyo espesor asciende a menos de ? µ??, de manera que las capas metálicas tienen j untas un espesor de menos de 3.5 µp?, y una capa de polímero de plasma con espesor menor a 340nm. El espesor de la capa de polímero de plasma fue variado. Así se depositaron capas de polímero de plasma con un espesor de 340nm y de 520nm. El sistema anticorrosivo así construido garantiza con una capa de plasma de polímero con espesor de 340nm una estabilidad ante la corrosión en muestras de brida producidas de cinta de acero, formadas según SEP 1 160, de al menos 1 0 ciclos en ensayos de corrosión alternante según la hoj a de prueba VDA 621 -41 5 sin óxido roj o. En chapas de acero recubiertas convencionalmente con un sistema de capas Zn-ZnMg sin capa de polímero de plasma, analizadas a manera de referencia se tenía en este momento más de > 80 - 1 00% de óxido rojo. En un sistema anticorrosivo constituido análogamente con una capa de polímero de plasma con espesor de 520nm pudo comprobarse una resistencia aún mayor a la corrosión.

Ejemplo 2 Para la producción del sistema anticorrosivo delgado de capas múltiples representado en la Fig. 1 en una chapa de acero IF se ha depositado primeramente en el sustrato de acero IF que forma la capa de base una capa de zinc mediante galvanizado electrolítico. A continuación se ha aplicado en la capa de zinc una capa de magnesio de estructura fina mediante vaporación térmica en el vacío . En el tratamiento térmico a continuación se obtiene a 3 10°C un recubrimiento de aleación de Zn-Mg y finalmente se ha depositado una capa de polímero de plasma mediante efluvio eléctrico por cátodo hueco usando tetramétilsilano a una tasa de deposición de 34nm/s. La chapa de acero obtenida de esta manera mostró tener una protección anticorrosiva excelente acompañada simultáneamente de una buena capacidad de soldadura por láser.

Ej emplo 3 Para producir el sistema anticorrosivo delgado de capas múltiples representado en la Fig. 2 como muestra metalográfica transversal en una chapa de acero fino que forma la capa de sustrato se ha depositado en una primera etapa en la capa de sustrato un recubrimiento de Zn como primera capa metálica mediante galvanización electrolítica. A continuación se ha depositado mediante vaporización térmica en el vacío una capa de magnesio de estructura fina como segunda capa metálica en la primera capa metálica y una capa de polímero de plasma mediante efluvio eléctrico por cátodo hueco usando tetramétilsilano a una tasa de deposición de 34nm/s en la segunda capa metálica. Sólo después de aplicar la capa de polímero de plasma en la segunda capa metálica se ha realizado entonces para la formación del recubrimiento de aleación Zn-Mg un tratamiento térmico de 10s a 335 °C . También la chapa de acero obtenida de esta manera mostró una protección anticorrosiva excelente simultáneamente con una muy buena capacidad de soldadura por láser. Mediante el método inventivo es posible producir el recubrimiento anticorrosivo en un "curso de método en línea" sin interrupción en el vacío, de manera que se reducen los costos de fabricación y se simplifica la conducción del proceso en general .

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Producto plano de acero comprendiendo una capa de base formada de un acero y un sistema anticorrosivo aplicado en la capa de base que comprende un recubrimiento metálico con un espesor menor a 3.5 µ?? que consiste de una primera capa metálica aplicada en la capa de base y de una segunda capa metálica aplicada en la primera capa metálica, habiendo formado la segunda capa metálica una aleación metálica con la primera capa metálica, y una capa de polímero de plasma aplicada en el recubrimiento metálico.

2. Producto plano de acero según la reivindicación 1 , caracterizado porque la capa de polímero de plasma tiene un espesor máximo de 2500µp?.

3. Producto plano de acero según la reivindicación caracterizado porque la capa de polímero de plasma tiene un espesor 100- l OOOnm.

4. Producto plano de acero según la reivindicación caracterizado porque la capa de polímero de plasma tiene un espesor 200-500nm.

5. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la primera capa metálica es un recubrimiento de Zn, de Al, de Zn-Ni, de Zn-Fe o de Zn-Al .

6. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la segunda capa metálica es un recubrimiento de aleación de zinc.

7. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la segunda capa metálica está formada de al menos uno de los elementos del grupo Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni o las aleaciones de éstos.

8. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espesor de la segunda capa es de 1 00-2000nm.

9. Producto plano de acero según la reivindicación 8, caracterizado porque el espesor de la segunda capa es de 200- 1000nm.

1 0. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa de polímero de plasma está formada de compuestos de organosilano, de hidrocarburos, de compuestos organometálicos o de mezclas de éstos.

1 1 . Método para la producción de un producto plano de acero recubierto con un sistema anticorrosivo en qué se aplica una primera capa metálica a la capa de base del producto plano de acero que forma un sustrato de acero y en la primera capa metálica una segunda capa metálica que entra en una aleación con la primera capa metálica a consecuencia de un tratamiento térmico, ascendiendo en esto el espesor total del recubrimiento metálico formado por la primera y la segunda capa metálica a menos de 3.5 µ??, en qué una capa de polímero de plasma es aplicada al recubrimiento formado de la primera y segunda capa metálica.

1 2. Método según la reivindicación 1 1 , caracterizado porque la capa de polímero de plasma tiene un espesor máximo de 2500µ??.

1 3. Método según la reivindicación 12, caracterizado porque la capa de polímero de plasma tiene un espesor de 1 00- 1000nm.

14. Método según la reivindicación 1 3 , caracterizado porque la capa de polímero de plasma tiene un espesor de 200-500nm.

1 5. Método según una de las reivindicaciones 1 1 a 14, caracterizado porque la primera capa es una capa de zinc que es aplicada en la capa de base por galvanizado electrolítico, galvanizado de inmersión en caliente o vaporización en el vacío.

16. Método según una de las reivindicaciones 1 1 a 1 5 , caracterizado porque la primera capa es formada de un compuesto de Al, de Zn-Ni, de Zn-Fe o de Zn-Al .

1 7. Método según una de las reivindicaciones 1 1 a 16, caracterizado porque la segunda capa metálica es una capa conteniendo magnesio.

1 8. Método según una de las reivindicaciones 1 1 a 1 7, caracterizado porque la segunda capa metálica es formada de Al, Ti, Cr, Mn, Ni o las aleaciones de éstos.

1 9. Método según una de las reivindicaciones 1 1 a 1 8, caracterizado porque la segunda capa metálica es depositada por vaporización térmica en la primera capa.

20. Método según una de las reivindicaciones 1 1 a 19, caracterizado porque la capa de polímero de plasma es depositada mediante efluvio eléctrico por cátodo hueco .

21 . Método según la reivindicación 20, caracterizado porque la tasa de deposición del efluvio eléctrico por cátodo hueco asciende a 1 0-1000nm/s.

22. Método según la reivindicación 21 , caracterizado porque la tasa de deposición del efluvio eléctrico por cátodo hueco asciende a 20-750nm/s.

Método según la reivindicación 22, caracterizado porque la tasa de deposición del efluvio eléctrico por cátodo hueco asciende a 50-500nm/s.

24. Método según la reivindicación 23 , caracterizado porque la tasa de deposición del efluvio eléctrico por cátodo hueco asciende a 50-360nm/s.

25. Método según una de las reivindicaciones 1 1 a 24, caracterizado porque la temperatura del tratamiento térmico es inferior a 500°C .

26. Método según una de las reivindicaciones 1 1 a 25, caracterizado porque el tratamiento térmico es realizado antes de la aplicación de la capa de polímero de plasma.

27. Método según una de las reivindicaciones 1 1 a 25 , caracterizado porque el tratamiento térmico es realizado después de la aplicación de la capa de polímero de plasma.