PROCEDIMIENTO PARA RECUBRIR FLEJES DE ACERO Y FLEJE DE ACERO RECUBIERTO.

Procedimiento para recubrir flejes de acero con (en % en peso) C:

=q 1,6%, Mn: 6 - 30%, Al: =q 10%, Ni: =q 10%, Cr:=q 10%, Si: =q 8%, Cu: =q 3%, Nb: =q 0,6%, Ti: =q 0,3%, V: =q 0,3%, P: =q 0,1%, B: =q 0,01%, N: =q 1,0%, el resto hierro e impurezas inevitables, en el que el fleje de acero se somete a un último recocido y a continuación se recubre con un recubrimiento formado por un metal líquido fundido, caracterizado porque sobre el fleje de acero se aplica antes del último recocido una capa de aluminio sobre la que se aplica el recubrimiento después del último recocido

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2006/050597.

Solicitante: THYSSENKRUPP STEEL EUROPE AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: KAISER-WILHELM-STRASSE 100,47166 DUISBURG.

Inventor/es: MEURER, MANFRED, SCHUHMACHER, BERND, DR., HOFMANN, HARALD, TOPALSKI,SLAVCHO.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 16 de Diciembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C21D8/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C21 METALURGIA DEL HIERRO.C21D MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES FERROSOS; DISPOSITIVOS GENERALES PARA EL TRATAMIENTO TERMICO DE METALES O ALEACIONES FERROSOS O NO FERROSOS; PROCESOS DE MALEABILIZACION POR DESCARBURACION, REVENIDO U OTROS TRATAMIENTOS (cementación por procesos de difusión C23C; tratamiento de la superficie de materiales metálicos utilizando al menos un proceso cubierto por la clase C23 y al menos un proceso cubierto por la presente subclase, C23F 17/00; solidificación unidireccional de materiales eutécticos o separación unidireccional de materiales eutectoides C30B). › C21D 8/00 Modificación de las propiedades físicas por deformación en combinación con, o seguida por, un tratamiento térmico (endurecido de objetos o de materiales formados por forja o laminado sin otro calentamiento que el necesario para dar la forma C21D 1/02). › durante la fabricación de productos planos o de bandas (C21D 8/12 tiene prioridad).
  • C23C2/02 C […] › C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › C23C 2/00 Procesos de baño o inmersión en caliente para aplicar el material de revestimiento en estado fundido sin modificar la forma del objeto sumergido; Sus aparatos. › Pretratamiento del material a revestir, p. ej. para el revestimiento de partes determinadas de la superficie (C23C 2/30 tiene prioridad).
  • C23C2/12 C23C 2/00 […] › Aluminio o sus aleaciones.
  • C23C2/20 C23C 2/00 […] › Bandas; Placas.
  • C23C2/26 C23C 2/00 […] › Tratamiento posterior (C23C 2/14 tiene prioridad).

Clasificación PCT:

  • C22C38/00 C […] › C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00).

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para recubrir flejes de acero y fleje de acero recubierto.

La invención se refiere a un procedimiento para recubrir flejes de acero con (en % en peso) C: =q 1,6%, Mn: 6 - 30%, Al: =q 10%, Ni: =q 10%, Cr: =q 10%, Si: =q 8%, Cu: =q3%, Nb: =q 0,6%, Ti: =q 0,3%, V: =q 0,3%, P: =q 0,1%, B: =q 0,01%, N: =q 1,0%, el resto hierro e impurezas inevitables, en el que el fleje de acero se somete a un último recocido y a continuación se recubre con un recubrimiento formado por un metal líquido fundido. Además, la invención se refiere a un fleje de acero que presenta un material base correspondientemente compuesto y un recubrimiento metálico aplicado sobre el mismo. Dependiendo de las propiedades requeridas al recubrimiento, este recubrimiento está constituido especialmente en este caso por una aleación de aluminio/silicio, por aluminio puro, cinc puro o una aleación de cinc.

Los aceros con altos contenidos de manganeso son adecuados, debido a su combinación de propiedades favorable de, por una parte, altas resistencias de hasta 1.400 MPa y, por otra parte, alargamientos extremadamente altos (alargamientos uniformes de hasta el 70% y alargamientos a la rotura de hasta el 90%), en principio especialmente para el uso en el sector de la construcción de vehículos, especialmente en la construcción de automóviles. Los aceros especialmente adecuados para este fin de utilización con altos contenidos de Mn del 7% en peso al 30% en peso son conocidos, por ejemplo, por los documentos DE 102 59 230 Al, DE 197 27 759 C2, GB2122650 o DE 199 00 199 A1. Los productos planos producidos a partir de estos aceros presentan a altas resistencias un comportamiento de deformación isótropo y además son dúctiles a bajas temperaturas.

Sin embargo, estas ventajas se contrarrestan con que aceros con mayores contenidos de Mn tienden a picaduras y sólo pueden pasivarse con dificultad. Esta gran tendencia, en comparación con aceros de baja aleación, a una corrosión localmente limitada, pero intensa, con la acción de elevadas concentraciones de iones cloruro dificulta el uso de aceros que pertenecen al grupo de materiales de las chapas de acero de alta aleación. Además, los aceros con alto contenido de manganeso tienden a la corrosión superficial que también limita el espectro de su uso.

Por tanto, también se ha propuesto proveer productos planos de acero que se producen a partir de aceros con alto contenido de manganeso de una manera conocida en sí con un recubrimiento metálico que protege al acero del ataque corrosivo. Para este fin se ha intentado aplicar de forma electrolítica sobre el material de acero un recubrimiento de cinc. Estos intentos han llevado concretamente a flejes recubiertos de cinc cuyo material de base puede estar constituido respectivamente por el acero de alta aleación que está protegido contra la corrosión por el recubrimiento metálico aplicado. No obstante, se mostró que durante la soldadura de las chapas de este tipo se producen problemas en la región de la zona de soldadura que son conocidos por los expertos por el término "fragilidad por soldadura". Como consecuencia de la soldadura, en el material de base se produce una infiltración de límites de grano mediante material de cinc licuado del recubrimiento. Esta infiltración hace que el material pierda su resistencia y ductilidad en el entorno de la zona de soldadura hasta tal punto que la junta de soldadura o la chapa que limita con la junta de soldadura ya no cumplen en conjunto los requisitos exigidos a la capacidad de carga.

Los intentos por producir chapas suficientemente resistentes a la corrosión y al mismo tiempo bien soldables mediante los procedimientos en sí conocidos del recubrimiento por inmersión en baño fundido fueron insatisfactorios porque los flejes de acero de alta aleación, especialmente aquellos con contenidos de Mn de más del 6% en peso, tendían durante el recocido indispensable para la eficacia del recubrimiento por inmersión en baño fundido a una fuerte oxidación superficial. Las superficies de la chapa así oxidadas ya no pueden recubrirse con el metal de recubrimiento con la uniformidad e integridad necesarias de manera que de esta forma no puede lograrse el objetivo de una protección de la corrosión de la superficie completa.

Las posibilidades, conocidas del espectro de los aceros de alta aleación, pero que presentan contenidos de Mn más bajos, de mejorar la humectabilidad mediante la aplicación de una capa intermedia de Fe o Ni no condujeron al éxito deseado en las chapas de acero con al menos el 6% en peso de manganeso.

Partiendo del estado de la técnica previamente explicado, el objetivo de la invención consistió en especificar un procedimiento que también hiciera posible proveer tales flejes de acero, que hasta la fecha sólo podían recubrirse insuficientemente, de un recubrimiento metálico que garantizara una excelente resistencia a la corrosión y buenas propiedades de soldadura. Además, deberá especificarse un fleje de acero recubierto que pueda soldarse bien sin el riesgo de fragilidad por soldadura.

Con respecto al procedimiento, este objetivo se ha alcanzado recubriendo flejes de acero que presentan (en % en peso) C: =q 1,6%, Mn: 6 - 30%, Al: =q 10%, Ni: =q 10%, Cr: =q 10%, Si: =q 8%, Cu: =q 3%, Nb: =q 0,6%, Ti: =q 0,3%, V: =q0,3%, P: =q 0,1%, B: =q 0,01%, el resto hierro e impurezas inevitables, en el que el fleje de acero se somete a un último recocido y a continuación se recubre con un recubrimiento formado por un metal líquido fundido, según la invención sobre el fleje de acero se aplica una capa de aluminio antes del último recocido, sobre la que se aplica el recubrimiento después del último recocido.

Según la invención, antes de la aplicación del recubrimiento metálico que forma la capa protectora de la corrosión real, sobre el fleje de acero que representa el material de base se aplica una delgada capa de aluminio.

En el tratamiento de recocido necesariamente previo al posterior recubrimiento de fundido se produce una difusión del hierro del fleje de acero al aluminio aplicado según la invención de manera que en el transcurso del recocido se forma sobre el fleje de acero una capa metálica constituida esencialmente por Al y Fe que está unida por conexión de materiales con el sustrato formado por el fleje de acero. El aluminio que se adhiere sobre el fleje de acero previene durante el recocido del fleje de acero previo al recubrimiento de fundido que se oxide su superficie. A continuación, la capa de aluminio actúa de un tipo de promotor de la adhesión de forma que el recubrimiento producido por el recubrimiento de fundido se adhiere firmemente y sobre la superficie total sobre el fleje de acero aún cuando el propio fleje de acero presenta condiciones desfavorables para esto debido a su aleación.

Además, ha resultado sorprendente que la capa de Al aplicada según la invención entre el fleje de acero y el recubrimiento tenga, además de los efectos ya mencionados, la ventaja de contrarrestar la fragilidad por soldadura temida en el estado de la técnica durante la soldadura de chapas recubiertas según la invención. Así, la capa de Al en combinación con el recubrimiento aplicado a continuación previene que el material del recubrimiento metálico penetre durante la soldadura en la estructura del material de acero de forma que se perjudique permanentemente su resistencia o ductilidad. La manera de proceder según la invención durante el recubrimiento del fleje de acero también hace posible proveer tales flejes de acero, que sólo pueden recubrirse insuficientemente con los procedimientos conocidos, con una capa de cubrición metálica protectora contra la corrosión.

La aplicación de la capa intermedia de Al se realiza preferiblemente mediante el procedimiento de recubrimiento en sí conocido de PVD (PVD = Physical Vapor Deposition, deposición física de vapor) en el que el aluminio se evapora y el vapor de aluminio formado se condensa a vacío sobre el fleje de acero que va a recubrirse de manera que allí se deposita el aluminio como una capa delgada. El espesor de la capa de aluminio aplicada sobre el fleje de acero mediante recubrimiento por PVD puede regularse en este caso por la cantidad de vapor de aluminio.

El procedimiento según la invención es igualmente adecuado para el recubrimiento de flejes de acero que se presentan en estado laminado en caliente o laminado en frío.

Un efecto suficiente del recubrimiento según la invención se garantiza siempre que el espesor de capa de la capa intermedia de aluminio ascienda a de 50 nm a 1000 nm.

La manera de proceder según la invención...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para recubrir flejes de acero con (en % en peso) C: =q 1,6%, Mn: 6 - 30%, Al: =q 10%, Ni: =q 10%, Cr:=q 10%, Si: =q 8%, Cu: =q 3%, Nb: =q 0,6%, Ti: =q 0,3%, V: =q 0,3%, P: =q 0,1%, B: =q 0,01%, N: =q 1,0%, el resto hierro e impurezas inevitables, en el que el fleje de acero se somete a un último recocido y a continuación se recubre con un recubrimiento formado por un metal líquido fundido, caracterizado porque sobre el fleje de acero se aplica antes del último recocido una capa de aluminio sobre la que se aplica el recubrimiento después del último recocido.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el espesor de capa de la capa de aluminio asciende a de 50 nm a 1000 nm.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la temperatura de recocido asciende a más de 680ºC y como máximo a 900ºC durante el último recocido realizado después de aplicar la capa de aluminio.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tiempo de recocido asciende a de 30 segundos a 250 segundos durante el último recocido.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la aplicación del metal líquido fundido se realiza mediante recubrimiento por inmersión en baño fundido.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el metal líquido fundido aplicado después del último recocido está compuesto por una aleación de Al/Si, por Al y/o por cinc o una aleación de cinc.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las superficies del fleje de acero se limpian antes de la aplicación del recubrimiento.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa de aluminio se aplica mediante recubrimiento por PVD.

9. Fleje de acero que presenta un material de base de acero con (en % en peso) C: =q 1,6%, Mn: 6 - 30%, Al: =q 10%, Ni: =q 10%, Cr: =q 10%, Si: =q 8%, Cu: =q 3%, Nb: =q 0,6%, Ti: =q 0,3%, V: =q 0,3%, P: =q 0,1%, B: =q 0,01%, N: =q 1,0%, el resto hierro e impurezas inevitables y un recubrimiento metálico aplicado sobre el mismo, caracterizado porque entre el material de base y el recubrimiento está presente una capa intermedia que está constituida esencialmente por Al y Fe.

10. Fleje de acero según la reivindicación 9, caracterizado porque el espesor de capa de la capa intermedia está limitado a de 50 nm a 1000 nm.

11. Fleje de acero según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque el recubrimiento está formado por una aleación de Al/Si, Al, Zn o una aleación de Zn.

12. Fleje de acero según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el material de base presenta la siguiente composición (en % en peso):

C:=q 1,00%, Mn:20,0 - 30,0%, Al:=q 0,5%, Si:=q 0,5%, B:=q 0,01%, Ni:=q 3,0%, Cr:=q 10,0%, Cu:=q 3,0%, N:< 0,6%, Nb:< 0,3%, Ti:< 0,3%, V:< 0,3%, P:< 0,1%,

el resto hierro e impurezas inevitables.

13. Fleje de acero según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el material de base presenta la siguiente composición (en % en peso):

C:=q 1,00%, Mn:7,00 - 30,00%, Al:1,00 - 10,00%, Si:>2,50 - 8,00%,

con el contenido de Al + contenido de Si > 3,50 - 12,00%,

B:< 0,01%, Ni:< 8,00%, Cu:< 3,00%, N:< 0,60%, Nb:< 0,30%, Ti:< 0,30%, V:< 0,30%, P:< 0,01%,

el resto hierro e impurezas inevitables.

14. Fleje de acero según una de las reivindicaciones 9 a 13 fabricado mediante la aplicación del procedimiento configurado según una de las reivindicaciones 1 a 8.


 

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