Procedimiento para fabricar un componente de acero provisto de un recubrimiento metálico de protección contra la corrosión y componente de acero.

Procedimiento para fabricar un componente de acero provisto de un recubrimiento metálico de protección contra la corrosión que comprende las etapas operativas siguientes:

a) Proporcionar un producto plano de acero producido a partir de un material de acero que contiene el 0, 3 - 3 % en peso de manganeso, que presenta un límite elástico de 150 -1100 MPa y una resistencia a la tracción de 300 - 1200 MPa;

b) Recubrir el producto plano de acero con un recubrimiento de protección contra la corrosión que comprende un recubrimiento de aleación de Zn-Ni constituido por una fase única de y-ZnNi depositada electrolíticamente sobre el producto plano de acero que contiene, además de cinc e impurezas inevitables, el 7. 15 % en peso de níquel;

c) Calentar una pletina formada a partir del producto plano de acero a una temperatura de pletina de al menos de 800 ºC;

d) Moldear el componente de acero a partir de la pletina en un molde, y

e) Endurecer el componente de acero enfriando de una temperatura en la que el componente de acero se encuentra en un estado adecuado para la formación de estructuras de temple o de revenido con una velocidad de enfriamiento que logre la formación de estructuras de temple o de revenido.

Procedimiento para fabricar un componente de acero provisto de un recubrimiento metálico de protección contra la corrosión y componente de acero La invención se refiere a un procedimiento para fabricar un componente de acero provisto de un recubrimiento metálico de protección contra la corrosión moldeando un producto plano de acero compuesto por un acero de Mn que se provee de un recubrimiento de aleación de Zn-Ni antes del moldeo del componente de acero.

Cuando en el presente documento se habla de "productos planos de acero", se pretende decir con ello bandas de acero, planchas de acero o pletinas obtenidas a partir de las mismas y similares.

Para ofrecer la combinación requerida en la construcción de carrocerías modernas de peso reducido, resistencia a la tracción máxima y efecto protector, se usan actualmente en sectores de carrocería de este tipo, que en caso de choque puedan exponerse a unas cargas especialmente altas, componentes moldeados mediante prensado en caliente a partir de aceros altamente resistentes.

En el temple en prensa en caliente se calientan pletinas de acero que se han obtenido dividiendo bandas de acero laminadas en frío o en caliente a una temperatura de conformación habitualmente superior a la temperatura de austenitización del acero correspondiente y se disponen en estado calentado en el molde de una prensa de conformación. Como consecuencia de la conformación realizada posteriormente, la sección de chapa o el componente moldeado a partir de la misma experimenta un enfriamiento rápido al entrar en contacto con la herramiento fría. Las velocidades de enfriamiento se ajustan, a este respecto, de modo que se produzcan en el componente estructuras de temple.

Un ejemplo típico de un acero adecuado para el temple en prensa en caliente es conocido por la denominación "22MnB5" y se encuentra en Stahlschlüssel 2004 con el número de material 1.5528.

A las ventajas de los aceros Mn-B particularmente adecuados para el temple en prensa en caliente conocidos se contrapone en la práctica la desventaja de que los aceros que contienen manganeso en general no son resistentes a la corrosión por humedad y sólo se pasivan con dificultad. Éstos, en comparación con aceros poco aleados, en caso de la acción de concentraciones altas de iones cloruro presentan una tendencia elevada a una corrosión, limitada ciertamente de forma local, pero intensa, lo que hace el uso de los aceros pertenecientes al grupo de materiales de las chapas de acero muy aleadas complicado precisamente en la construcción de carrocerías. Además, los aceros que contienen manganeso tienen tendencia a la corrosión superficial, con lo que su espectro de utilidad también se ve limitado.

Por lo tanto, se busca la posibilidad de proveer también a los aceros que contienen manganeso de un recubrimiento metálico que proteja al acero del ataque de la corrosión.

Según el procedimiento descrito en el documento EP 1 143 029 B1 para la fabricación de componentes mediante temple en prensa en caliente debe proveerse para ello a una chapa de acero primeramente de un recubrimiento de cinc y después calentarlo antes del conformado en caliente de tal modo que en el calentamiento se disponga sobre el producto plano de acero mediante una transformación del recubrimiento sobre la plancha de acero un compuesto metálico. Éste debe proteger la chapa de acero contra la corrosión y descarburación y durante la conformación en caliente proporcionar una acción lubricante en el molde de la prensa.

En el intento de realizar en la práctica el modo de procedimiento propuesto de forma general en el documento EP 1 143 029 B1 surgen varios problemas. Se demuestra que es complicado aplicar el recubrimiento de cinc sobre el sustrato de acero de forma que después de la formación del compuesto intermetálico se garantice una adherencia suficiente del recubrimiento sobre el sustrato de acero, una capacidad de recubrimiento suficiente del recubrimiento para un barnizado aplicado posteriormente y una resistencia suficiente tanto del recubrimiento como también del sustrato de acero frente a la aparición de fisuras en la conformación en caliente.

Una propuesta para poder producir recubrimientos de cinc sobre bandas de acero, sobre los que puede aplicarse de forma particularmente buena un recubrimiento orgánico, se describe en el documento EP 1 630 244 A1. Por lo tanto, se aplica sobre la plancha de acero procesada una capa de Zn que contiene hasta el 20 % en peso de Fe, por ejemplo electrolíticamente o usando otro procedimiento de recubrimiento conocido. A continuación la plancha de acero recubierta de este modo se calienta de temperatura ambiente a 850 - 950 ºC y se moldea en prensa en caliente a 700 - 950 °C. A este respecto se menciona la deposición electrolítica como particularmente adecuada para la producción de la capa de Zn. La capa de Zn también puede estar formada, según el procedimiento conocido, como una capa de aleación. Como posibles componentes de aleación de esta capa, en el documento EP 1 630 244 A1 se mencionan Mn, Ni, Cr, Co, Mg, Sn y Pb y también se mencionan Be, B, Si, P, S, Ti, V, W, Mo, Sb, Cd, Nb, Cu y Sr como componentes adicionales de aleación.

Para el procedimiento descrito en el documento EP 1 630 244 A1 es esencial que el recubrimiento de Zn de un espesor de 1 - 50 μm presente en el mismo comprenda una fase de solución sólida de hierro y cinc y una capa de óxido de cinc, cuyo espesor está limitado en promedio a un máximo de 2 μm. Para este fin, según el procedimiento conocido, bien se eligen las condiciones de recocido en el calentamiento a la temperatura necesaria para el moldeo en prensa en caliente de modo que en todos los casos se obtenga una formación de óxido controlada, o bien la capa de óxido presente sobre el componente de acero obtenido mediante un procedimiento de desprendimiento de virutas o de partículas se puede quitar al menos parcialmente después de la conformación en caliente, de modo que se obtenga el espesor máximo de la capa de óxido según el documento EP 1 630 244 A1. También este modo de procedimiento conocido precisa, por lo tanto, de medidas costosas para garantizar, por una parte, el efecto de protección contra la corrosión del recubrimiento de Zn y, por otra parte, la capacidad de recubrimiento buena exigida y la adherencia del barniz en el barnizado que se realiza después de la conformación en caliente.

Por el documento DE 32 09 559 A1 se conoce otro procedimiento con el que se puede depositar electrolíticamente un recubrimiento de aleación de cinc y níquel sobre un acero en forma de banda. En el transcurso de este procedimiento se somete la banda que se desea recubrir antes de la deposición del recubrimiento de Zn-Ni a un pretratamiento intenso sin corriente, para producir sobre él una capa primaria delgada que contiene cinc y níquel. A continuación se aplica electrolíticamente el recubrimiento de cinc y níquel propiamente dicho. Con ello se realiza la deposición electrolítica del recubrimiento de aleación de forma constante con una composición predeterminada usándose ánodos separados que contienen en cada caso sólo un elemento de aleación. Éstos están conectados a circuitos de corriente separados para poder ajustar selectivamente la corriente en circulación y, con ello, el suministro del metal correspondiente al electrolito.

Los resultados de una investigación sistemática de las propiedades del recubrimiento de aleación de cinc sobre una plancha de acero que está constituida por un acero templable, se presentan en el documento WO 2005/021822 A1. El recubrimiento consta, a este respecto, esencialmente, de cinc y contiene adicionalmente uno o varias elementos con afinidad por oxígeno en una cantidad total del 0, 1 - 15 % en peso con relación a la totalidad del recubrimiento. Como elementos con afinidad por oxígeno se pueden mencionar, a este respecto, concretamente, Mg, Al, Ti, Si, Ca, B y Mn. La plancha de acero recubierta de este modo se llevó a continuación con suministro de oxígeno atmosférico a una temperatura necesaria para el temple. En este tratamiento térmico se formó una capa superficial de óxido del elemento o de los elementos con afinidad por oxígeno.

Según uno de los experimentos descritos en el documento WO 2005/021822 A1 se produjo sobre una plancha de composición no indicada en detalle, por deposición electroquímica de cinc y níquel, un recubrimiento de Zn-Ni. La relación en peso del cinc con respecto al níquel en la capa de protección contra la corrosión era para un espesor de capa de 5 μm de 90/10. La plancha recubierta... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para fabricar un componente de acero provisto de un recubrimiento metálico de protección contra la corrosión que comprende las etapas operativas siguientes:

a) Proporcionar un producto plano de acero producido a partir de un material de acero que contiene el 0, 3 - 3 % en peso de manganeso, que presenta un límite elástico de 150 -1100 MPa y una resistencia a la tracción de 300 - 1200 MPa;

b) Recubrir el producto plano de acero con un recubrimiento de protección contra la corrosión que comprende un recubrimiento de aleación de Zn-Ni constituido por una fase única de y-ZnNi depositada electrolíticamente sobre el producto plano de acero que contiene, además de cinc e impurezas inevitables, e.

7. 15 % en peso de níquel;

c) Calentar una pletina formada a partir del producto plano de acero a una temperatura de pletina de al menos de 800 ºC;

d) Moldear el componente de acero a partir de la pletina en un molde, y e) Endurecer el componente de acero enfriando de una temperatura en la que el componente de acero se encuentra en un estado adecuado para la formación de estructuras de temple o de revenido con una velocidad de enfriamiento que logre la formación de estructuras de temple o de revenido.

2. Procedimiento para fabricar un componente de acero provisto de un recubrimiento metálico de protección contra la corrosión que comprende las etapas operativas siguientes:

a) Proporcionar un producto plano de acero producido a partir de un material de acero que contiene el 0, 3 - 3 % en peso de manganeso, que presenta un límite elástico de 150 -1100 MPa y una resistencia a la tracción de 300 - 1200 MPa;

b) Recubrir el producto plano de acero con un recubrimiento de protección contra la corrosión que comprende un recubrimiento de aleación de Zn-Ni constituido por una fase única de y-ZnNi depositada electrolíticamente sobre el producto plano de acero que contiene, además de cinc e impurezas inevitables, e.

7. 15 % en peso de níquel;

c) Moldear el componente de acero a partir de una pletina formada a partir del producto plano de acero en un molde d) Calentar el componente de acero a una temperatura de componente de al menos 800 ºC;

e) Endurecer el componente de acero enfriando de una temperatura en la que el componente de acero se encuentra en un estado adecuado para la formación de estructuras de temple o de revenido con una velocidad de enfriamiento que logre la formación de estructuras de temple o de revenido.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, aracterizado porque el moldeo del componente de acero (etapa operativa c) ) se lleva a cabo como premoldeo y porque el componente de acero se moldea hasta un estado acabado después del calentamiento (etapa operativa d) ) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, aracterizado porque el recubrimiento de aleación de Zn-Ni sobre el componente de acero acabado está constituido por y-ZnNi y i-ZnFe.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, aracterizado porque en el componente de acero acabado está presente sobre la capa de protección contra la corrosión una capa que contiene Mn, en la que el Mn está presente en forma metálica u oxídica.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, ccaracterizado porque la capa que contiene Mn tiene un espesor de 0, 1 -5 μm.

7. Procedimiento según la reivindicación 5 ó 6, aracterizado porque el contenido en Mn de la capa que contiene Mn es del 0, 1 - 18 % en peso.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, aracterizado porque antes del moldeo del componente de acero el recubrimiento de protección contra la corrosión comprende una capa de Zn adicional que también se aplica sobre el recubrimiento de aleación de Zn-Ni antes del moldeo del componente de acero.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, aracterizado porque la capa de Zn tiene un espesor de 2, 5 - 12, 5 μm.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 ó 9, aracterizado porque el recubrimiento de protección contra la corrosión del componente de acero acabado comprende una capa rica en Zn dispuesta sobre el recubrimiento de aleación que contiene níquel.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, aracterizado porque el moldeo del componente

de acero se lleva a cabo como moldeo en caliente y el moldeo y enfriamiento del componente de acero se lleva a cabo en una etapa en un molde en caliente.

2. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, aracterizado porque el moldeo del componente de acero y el endurecimiento se llevan a cabo de forma sucesiva uno con respecto al otro en dos etapas separadas.

13. Componente de acero con un sustrato de acero constituido por acero que contiene el 0, 3 -3 % en peso de manganeso y un recubrimiento de protección contra la corrosión aplicado sobre el sustrato de acero que comprende un recubrimiento de aleación de Zn-Ni depositado electrolíticamente dispuesto sobre el sustrato de acero, que está compuesto por y-ZnNi y i-ZnFe y que en su superficie libre presenta una capa que contiene Mn, en la que el Mn está presente en forma metálica u oxídica.

14. Componente de acero según la reivindicación 13, aracterizado porque el recubrimiento de aleación de Zn-Ni tiene un espesor superior a 2 μm.

15. Componente de acero según una de las reivindicaciones 13 ó 14, aracterizado porque el recubrimiento de aleación de Zn-Ni contiene el 1 - 15 % en peso de Ni.

16. Componente de acero según una de las reivindicaciones 13 a 15, aracterizado porque el contenido de Mn de 15 la capa que contiene Mn es del 1 -18 % en peso.

17. Componente de acero según una de las reivindicaciones 13 a 16, aracterizado porque el espesor de la capa que contiene Mn es de 0, 1 - 5 μm.

18. Componente de acero según una de las reivindicaciones 13 a 17, aracterizado porque el recubrimiento de

protección contra la corrosión comprende una capa rica en cinc dispuesta sobre el recubrimiento de aleación de Zn20 Ni.

19. Componente de acero según una de las reivindicaciones 13 a 18, aracterizado porque sobre la capa que contiene Mn se ha aplicado un recubrimiento orgánico.