Material de acero revestido con una aleación de Zn-Al-Mg-Si-Cr por inmersión en caliente, con excelente resistencia a la corrosión.

Un material de acero revestido con una aleación de Zn-Al-Mg-Si-Cr por inmersión en caliente

, que tiene una capa de revestimiento sobre la superficie de un material de acero y que tiene una capa de aleación interfacial en la interfase, entre dicho material de acero y dicha capa de revestimiento, en el que la composición media, excluyendo el Fe, de la capa de revestimiento completa, consistente en dicha capa de revestimiento y dicha capa de aleación interfacial contiene, en % en masa, Al: de 25 a 75%, Mg: de 0,1 a 10%, Si: más del 1% y 7,5% o menos, y Cr: de 0,05 a 5,0%, siendo el resto Zn y las inevitables impurezas, dicha capa de aleación interfacial está compuesta de los componentes de la capa de revestimiento y Fe, y tiene un espesor de 0,05 a 10 μm, o un espesor del 50% o menos del espesor de la capa completa de revestimiento, dicha capa de aleación interfacial tiene una estructura multicapas consistente en una capa de aleación basada en Al-Fe y una capa de aleación basada en Al-Fe-Si, y dicha capa de aleación basada en Al-Fe-Si contiene Cr.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2010/050658.

Solicitante: NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 6-1, Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku Tokyo 100-8071 JAPON.

Inventor/es: MORIMOTO,Yasuhide, SHIMODA,NOBUYUKI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Procesos de baño o inmersión en caliente para aplicar... > C23C2/12 (Aluminio o sus aleaciones)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Procesos de baño o inmersión en caliente para aplicar... > C23C2/26 (Tratamiento posterior (C23C 2/14 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Procesos de baño o inmersión en caliente para aplicar... > C23C2/06 (Zinc o cadmio o sus aleaciones)

PDF original: ES-2524071_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Material de acero revestido con una aleación de Zn-AI-Mg-Si-Cr por inmersión en caliente, con excelente resistencia a la corrosión

Campo técnico

La presente invención se refiere a un material de acero revestido con una aleación basada en Zn, por inmersión en caliente, usado para aplicaciones en materiales de construcción, automóviles y aparatos electrodomésticos. Más específicamente, la presente invención se refiere a revestimientos con excelente resistencia a la corrosión, hechos de aleaciones de Zn-AI-Mg-Si-Cr, por inmersión en caliente, que dan como resultado una alta resistencia a la corrosión, requerida principalmente en la aplicación de los materiales de construcción.

Antecedentes de la técnica

Hasta ahora se ha sabido ampliamente mejorar la resistencia a la corrosión de un material de acero aplicando un revestimiento de Zn a la superficie de un material de acero y, en la actualidad, se está produciendo en masa un material de acero sometido a revestimiento con Zn. Sin embargo, en muchas aplicaciones, la resistencia a la corrosión, impartida únicamente por el revestimiento de Zn, puede ser insuficiente. Por lo tanto, como un material de acero se potencia más en su resistencia a la corrosión que mediante el Zn, se está usando una chapa delgada de acero revestida con aleación de Zn-AI por inmersión en caliente (chapa de acero Galvalume (marca registrada)). Por ejemplo, el revestimiento de aleación de Zn-AI por inmersión en callente, descrito en el Documento 1 de Patente se realiza aplicando un revestimiento de aleación compuesta de Al en una concentración del 25 al 75% en masa, y Si en una concentración del ,5% o más del contenido de Al, siendo el resto sustancialmente Zn, donde se obtiene una capa de revestimiento de aleación de Zn-AI por inmersión en callente que es no solamente excelente en la resistencia a la corrosión sino que también tiene una buena adherencia al material de acero y un aspecto atractivo.

Como otro método para potenciar la resistencia a la corrosión del Zn, se ha propuesto un revestimiento de aleación basada en Zn-Cr al añadir Cr a la capa de revestimiento. El revestimiento de aleación de Zn-Cr descrito en el Documento 2 de Patente se aplica, como capa de revestimiento, una capa de revestimiento electrodepositado de una aleación basada en Zn-Cr, compuesta de Cr en una concentración de más del 5% y el 4% o menos, siendo el resto Zn, donde se obtiene una excelente resistencia a la corrosión en comparación con una chapa delgada de acero sometida a un revestimiento convencional basado en Zn.

El Documento 3 de Patente describe una técnica donde, como resultado de añadir diversos elementos de aleación a un revestimiento basado en Zn-55% de Al, que es la composición del revestimiento de la chapa de acero Galvalume, y de estudiar las cantidades de los mismos que se pueden añadir, o el efecto de potenciación de la resistencia a la corrosión debida a la adición, un revestimiento que contiene Al: del 25 al 75% en masa puede contener Cr en una concentración de aproximadamente el 5% en masa, y la resistencia a la corrosión puede potenciar notablemente por contener Cr. Esta es una técnica consistente en potenciar la resistencia a la corrosión formando en la interfase una capa concentrada en Cr.

También, en el Documento 4 de Patente, se añaden diversos elementos de aleación a un revestimiento basado en Zn-55% de Al, que es la composición del revestimiento de la chapa de acero Galvalume, y se estudian las cantidades de los mismos que se pueden añadir, o el efecto de potenciar la resistencia a la corrosión debido a la adición donde, en particular, se describe una técnica para potenciar la capacidad de tratamiento de flexión optimizando el tamaño de los cristales superficiales de Zn del revestimiento.

Además, el Documento 5 de Patente describe también una técnica de potenciar la capacidad de tratamiento controlando el tamaño de partícula de una capa de aleación interfacial formada revistiendo con la composición de Galvalume.

El documento EP 1225 246 A1 describe un material de acero chapado con una aleación de Zn-AI-Mg-Si, caracterizado por comprender, en términos de % en peso, Al: al menos el 45% y no más del 7%, Mg: al menos el 3% y menos del 1%, Si: al menos el 3% y menos del 1%, siendo Zn el resto y las impurezas inevitable, en la que la relación Al/Zn es de ,89-2,75, y la capa del chapado contiene una fase voluminosa de Mg2Si.

El documento EP 193463 A1 describe un material de acero chapado con una aleación de Zn-AI por inmersión en caliente, que tiene una capa de chapado que comprende, en términos de % en masa, del 25 al 85% de Al, del ,5 al 5% de uno o ambos, Cr y Mn, y Si en una cantidad del ,5 al 1% del contenido de Al, siendo el resto Zn y las inevitables impurezas, en la que el tamaño medio de los cristales superficiales de Zn sobre la superficie del chapado es de ,5 mm o más; y un método de producción de la misma.

Técnica relacionada

(Documento 1 de Patente) Patente Japonesa N° 1,617.971 (Documento 2 de Patente) Patente Japonesa N° 2.135.237

(Documento 3 de Patente) Kokai (Publicación de Patente Japonesa no examinada) N° 22-356759 (Documento 4 de Patente) Kokai N° 25-264188 (Documento 5 de Patente) Kokai N° 23-27795.

Compendio de la invención Problemas que va a resolver la invención

En el Documento 1 de Patente, la resistencia a la corrosión es significativamente excelente en comparación con la de un material de acero sometido a revestimiento convencional basado en Zn, pero es insuficiente para satisfacer los recientes requisitos para potenciar más la resistencia a la corrosión, principalmente en el campo de aplicación de los materiales de construcción.

En el Documento 2 de Patente, ya que la película de revestimiento de aleación de Zn-Cr se deposita mediante un método de electrodeposición, el elemento está limitado a un elemento capaz de electrodepositarse y esto impone una restricción sobre una mayor potenciación de la resistencia a la corrosión, el resultado es que la resistencia a la corrosión es insuficiente.

El Documento 3 de Patente puede ser un método innovador pero es todavía insuficiente en términos de potenciación de la resistencia a la corrosión. En particular, es insuficiente la función de anticorrosión de la capa de aleación interfacial cuando ha progresado la corrosión del revestimiento, y la función del Cr añadido está lejos de ejercerse completamente. De manera similar al Documento 2 de Patente, no se puede obtener un efecto suficientemente alto de potenciación de la resistencia a la corrosión.

En el Documento 4 de Patente, la estructura de la capa de aleación interfacial no está controlada y la capacidad de tratamiento es pobre. La capacidad de tratamiento es un hecho potenciado por un tratamiento de calentamiento y esto, perjudicialmente, requiere un consumo de tiempo.

El Documento 5 de Patente se adentra más en la estructura de la capa de aleación interfacial para compensar los defectos anteriores, pero apenas se consigue una capacidad de tratamiento satisfactoria porque la cantidad de Si, que afecta mucho a la estructura de la ¡nterfase, es pequeña y la estructura es sencilla.

Un objeto de la presente invención es resolver esos problemas y proporcionar un material de acero revestido con una aleación basada en Zn-AI, por inmersión en caliente, que tiene una excelente capacidad de tratamiento de flexión y una alta resistencia a la corrosión que supera mucho a las de las técnicas convencionales.

Medios para resolver los problemas

Los presentes inventores han estudiado la combinación del uso de Al y Cr y la expresión del comportamiento efectivo del Cr añadiendo Mg o Cr al revestimiento basado en Zn-55%... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un material de acero revestido con una aleación de Zn-AI-Mg-Si-Cr por inmersión en caliente, que tiene una capa de revestimiento sobre la superficie de un material de acero y que tiene una capa de aleación interfacial en la interfase, entre dicho material de acero y dicha capa de revestimiento, en el que la composición media, excluyendo el Fe, de la capa de revestimiento completa, consistente en dicha capa de revestimiento y dicha capa de aleación interfacial contiene, en % en masa, Al: de 25 a 75%, Mg: de ,1 a 1%, Si: más del 1% y 7,5% o menos, y Cr: de ,5 a 5,%, siendo el resto Zn y las inevitables impurezas, dicha capa de aleación interfacial está compuesta de los componentes de la capa de revestimiento y Fe, y tiene un espesor de ,5 a 1 pm, o un espesor del 5% o menos del espesor de la capa completa de revestimiento, dicha capa de aleación interfacial tiene una estructura multicapas consistente en una capa de aleación basada en Ai-Fe y una capa de aleación basada en Al-Fe-Si, y dicha capa de aleación basada en Al-Fe-Si contiene Cr.

2. El material de acero revestido con una aleación de Zn-AI-Mg-Si-Cr por inmersión en caliente, según la reivindicación 1, en el que dicha capa de aleación basada en Al-Fe-Si consiste en una capa que sustancialmente contiene Cr y una capa que sustancialmente no contiene Cr, y la capa que contiene Cr está en contacto con la capa de revestimiento.

3. El material de acero revestido con una aleación de Zn-AI-Mg-Si-Cr por inmersión en caliente, según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha capa de aleación basada en Ai-Fe forma un cristal en forma de columna y dicha capa de aleación basada en Al-Fe-Si forma un cristal granular.

4. El material de acero revestido con una aleación de Zn-AI-Mg-Si-Cr por inmersión en caliente, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha capa de aleación basada en Ai-Fe consiste en dos capas, es decir, una capa compuesta de AI5Fe2 y una capa compuesta de AI3,2Fe.

5. El material de acero revestido con una aleación de Zn-AI-Mg-Si-Cr por inmersión en caliente, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la concentración de Cr en dicha capa de aleación basada en Al- Fe-Si que contiene Cr de ,5 a 1%, en términos de % en masa.

6. El material de acero revestido con una aleación de Zn-AI-Mg-Si-Cr por inmersión en caliente, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha capa completa de revestimiento contiene, en % en masa, de 1 a 5 ppm de al menos una clase de un elemento aparte de Sr y Ca.

7. Un método para producir el material de acero revestido con una aleación de Zn-AI-Mg-Si-Cr por inmersión

en caliente, reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende los pasos de:

sumergir y luego sacar el material de acero, dentro y fuera, de un baño de revestimiento por inmersión en caliente que contiene, en % en masa, Al: del 25 al 75%, Mg: del ,1 al 1%, Si: más del 1% y el 7,5% o menos, y Cr: del ,5 al 5%, siendo el resto Zn y las impurezas inevitables, para obtener un material de acero revestido.

enfriar el material de acero revestido que se ha sacado fuera, desde la temperatura del baño de

revestimiento a la temperatura de solidificación del revestimiento a una velocidad de enfriamiento de 1 a 2°C/s para solidificar dicho revestimiento, y

enfriar el material de acero revestido después de la solidificación del revestimiento, a una velocidad de enfriamiento de 1 a 3°C/s para formar una capa de aleación basada en Al-Fe-Si que contiene dicho Cr en dicha capa de aleación interfacial formada entre dicho material de acero y dicha capa de revestimiento.