Producto de acero excelente en la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga por corrosión y método de tratamiento de superficie para el mismo.

Un método de tratamiento de superficie para un producto de acero,

caracterizado por comprender lasetapas de:

permitir que una solución acuosa de H3PO4 y Al(H2PO4)3 a temperatura ambiente durante unos 1000segundos o más o a una temperatura desde 40 hasta 50ºC durante 30 segundos o más o a 30ºC durante180 segundos o más que tiene un ratio de acidez en el intervalo de 3,3 a 5,7 y que contiene AlPO4, entre encontacto con la superficie del producto de acero para formar una película de recubrimiento;

aclarar (1) el producto de acero y secar (2) el producto de acero tras aclararlo (1) osecar (2a) el producto de acero, aclarar (1) el producto de acero secado y secar (2b) el producto de aceroaclarado de nuevo

Producto de acero excelente en la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga por corrosión y método de tratamiento de superficie para el mismo

La presente invención se refiere a un producto de acero excelente en la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga por corrosión y un método de tratamiento de superficie para el mismo.

Tal como se sabe comúnmente, en muchos casos, se ajustan las composiciones de productos de acero o se forman películas de recubrimiento mediante un tratamiento de superficie o similar en productos de acero usados en entornos corrosivos. El propósito del mismo es impedir que disminuya el deterioro de las características de resistencia estática y resistencia a la fatiga debido a la reducción corrosiva y la aparición de picaduras de corrosión del producto de acero, e impedir que empeore el aspecto debido a la generación de óxidos.

Sin embargo, ha sido un problema que se aumentan el coste del producto y el coste de producción añadiendo o aumentando la cantidad de elementos resistentes a la corrosión tales como Cr, Ni y Mo para controlar la composición. Otro método es formar una película de zinc para el propósito de protección mediante la denominada corrosión de sacrificio mediante la cual se proporciona una capa de corrosión de sacrificio sobre un producto de acero como película de tratamiento de superficie para retardar de ese modo la corrosión de un metal de base. Sin embargo, el manejo de las condiciones de procesamiento para impedir que se produzcan perforaciones y revestimiento irregular es necesario en un método de electrozincado, por ejemplo. Además, en el método de revestimiento electrolítico, existe una necesidad de un tratamiento diferente para impedir la fragilización por hidrógeno atribuida a la invasión de hidrógeno, que se genera por la superficie del producto de acero que va a tratarse en un cátodo, para dar acero. Por consiguiente, ha sido un problema en el método de revestimiento electrolítico que el procedimiento de producción resulte complicado y aumenta el coste de producción.

Puede aplicarse un tratamiento de película de recubrimiento con un sistema de fosfato que contiene zinc (tratamiento de conversión química con fosfato de zinc) de manera relativamente fácil. Sin embargo, la resistencia a la corrosión de la película de recubrimiento es insuficiente. En cambio, se conocen productos de acero revestidos con una aleación fundida a base de Zn-Al-Si (nombre comercial Galvanium Steel, fabricado por Nittetsu Steel Sheet Corporation) como productos de acero tratados en el reverso que tienen tanto una acción protectora de corrosión de sacrificio de Zn como una acción autorreparadora de Al. Sin embargo, este revestimiento de aleación fundida requiere una temperatura de baño de revestimiento de 400ºC o más. Por este motivo, no puede emplearse el método cuando una disminución de la resistencia mecánica provocada por el calentamiento del producto de acero durante la inmersión en una aleación fundida es problemática.

El documento GB 1 451 145 A da a conocer un método para formar un recubrimiento resistente a la corrosión que consiste sustancialmente en fosfato de aluminio formado sobre una superficie de metal. El método comprende aplicar a la superficie una composición ácida acuosa que tiene un pH de desde 1, 5 hasta 3, 5 y que comprende iones fosfato e iones aluminio.

El documento EP 0 302 465 A2 describe un método para el recubrimiento cerámico de productos de acero que comprende recubrir el producto de acero mediante un tratamiento de conversión química o un tratamiento electrolítico con un recubrimiento de fosfato de aluminio y aplicar un recubrimiento cerámico al producto de metal recubierto con fosfato de aluminio. El tratamiento de conversión química del tratamiento electrolítico se realiza en una mezcla acuosa de ácido fosfórico que contiene iones aluminio desde 1, 0 hasta aproximadamente 10 g/l e iones fosfato desde aproximadamente 1, 0 hasta aproximadamente 100 g/l a un pH de desde aproximadamente 1, 5 hasta 5, 0.

Ejemplos de solicitudes de patente conocidas relacionadas con la chapa de acero propuesta en el presente documento incluyen la patente japonesa n.º 3381647 (documento de patente 1) y la publicación de solicitud de patente japonesa KOKAI n.º 9-272982 (documento de patente 2) . El documento de patente 1 da a conocer una chapa de acero recubierta con material orgánico excelente en la resistencia a la corrosión. La chapa de acero recubierta con material orgánico se produce mediante la formación de una película de recubrimiento por conversión química sobre una chapa de acero zincada seguido por la formación de una película de recubrimiento orgánico que contiene fosfato de aluminio. Sin embargo, el procedimiento de la chapa de acero dada a conocer en el documento de patente 1 es complejo con un alto coste de procesamiento ya que debe aplicarse el tratamiento de conversión química antes de la formación de la película de recubrimiento orgánico que contiene fosfato de aluminio.

El documento de patente 2 da a conocer una chapa de acero electromagnética unidireccional de baja pérdida de hierro y un método de producción de la misma. La chapa de acero electromagnética tiene una película de recubrimiento que comprende una primera capa que tiene un módulo de Young de 100 GPa o más y una diferencia de un coeficiente de expansión lineal de 2 X 10-6 o más con respecto al de la chapa de acero, y una segunda capa que contiene fosfato de aluminio. En el método de producción, se somete a cocción la chapa de acero a una temperatura en el intervalo de 400 a 1000ºC tras la aplicación de un líquido de recubrimiento y el secado de la película de recubrimiento para formar la segunda capa. Sin embargo, ha sido un problema en el documento de

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patente 2 que la resistencia mecánica del producto de acero disminuye cuando se somete a cocción el producto de acero a una temperatura en el intervalo de 400 a 1000ºC.

Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar un producto de acero excelente en la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga por corrosión y un método de tratamiento de superficie para el mismo, en el que pueden resolverse los problemas de alto coste de producción, procedimiento de producción complejo, fragilización por hidrógeno y resistencia reducida de materiales, como un método de tratamiento de superficie que puede sustituir los métodos de tratamiento de superficie convencionales tales como revestimiento electrolítico, recubrimiento por conversión química y revestimiento de aleación fundida.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un producto de acero excelente en la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga por corrosión, que comprende una película de recubrimiento sobre la superficie del producto de acero, en el que el ratio del número de átomos de Al con respecto al número total de átomos de Fe, C, Al, P y O y átomos de Si, Mn y Cr añadidos opcionalmente es del 0, 5% o más en una composición promedio de la película de recubrimiento, y el número de átomos de Al en la composición promedio de la película de recubrimiento es mayor que el número de átomos de Al en una composición promedio del producto de acero antes del tratamiento de superficie obtenido mediante el procedimiento que consiste en las etapas de permitir que una solución acuosa de H3PO4 y Al (H2PO4) 3 a temperatura ambiente durante unos 1000 segundos o más o a una temperatura desde 40 hasta 50ºC durante 30 segundos o más o a 30ºC durante 180 segundos o más que tiene un ratio de acidez en el intervalo de 3, 3 a 5, 7 y que contiene AlPO4 entre en contacto con la superficie del producto de acero para formar una película de recubrimiento, aclarar el producto de acero y secar el producto de acero tras aclararlo o secar el producto de acero, aclarar el producto de acero secado y secar el producto de acero aclarado de nuevo.

Preferiblemente, el ratio del número de átomos de Al con respecto al número total de átomo de Fe, C, Al, P y O y átomos de Si, Mn y Cr añadidos opcionalmente es del 0, 5% o más en una composición promedio en una zona desde la superficie hasta una profundidad de 5 μm del producto de acero.

Preferiblemente, el ratio del número de átomos de Al con respecto al número total de átomos de Fe, C, Al, P y O y átomos de Si, Mn y Cr añadidos opcionalmente es del 3% o más.

Según un segundo aspecto... [Seguir leyendo]

1. Un método de tratamiento de superficie para un producto de acero, caracterizado por comprender las etapas de:

permitir que una solución acuosa de H3PO4 y Al (H2PO4) 3 a temperatura ambiente durante unos 1000 segundos o más o a una temperatura desde 40 hasta 50ºC durante 30 segundos o más o a 30ºC durante 180 segundos o más que tiene un ratio de acidez en el intervalo de 3, 3 a 5, 7 y que contiene AlPO4, entre en contacto con la superficie del producto de acero para formar una película de recubrimiento;

aclarar (1) el producto de acero y secar (2) el producto de acero tras aclararlo (1) o

secar (2a) el producto de acero, aclarar (1) el producto de acero secado y secar (2b) el producto de acero aclarado de nuevo. 15

2. El método de tratamiento de superficie para un producto de acero, según la reivindicación 1, caracterizado por comprender la etapa (2a) de secar a 50ºC o menos tras permitir que el producto de acero entre en contacto con la solución acuosa de H3PO4 y Al (H2PO4) 3 que contiene AIPO4 y antes del aclarado.

3. El método de tratamiento de superficie para un producto de acero, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el ratio de acidez de la solución acuosa de H3PO4 y Al (H2PO4) 3 que contiene AIPO4 está en el intervalo de 3, 8 a 5, 4.

4. El método de tratamiento de superficie para un producto de acero, según una cualquiera de las

reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque una solución acuosa de H3PO4 y Al (H2PO4) 3 que tiene una concentración en peso de fosfato de aluminio, AIPO4, en el intervalo del 1 al 10%, y que tiene unratio de acidez en el intervalo de 3, 8 a 5, 4, se usa como una solución de tratamiento de superficie.

5. Un producto de acero excelente en la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga por corrosión,

caracterizado por comprender una película de recubrimiento sobre la superficie del producto de acero, en el que un ratio del número de átomos de Al con respecto al número total de átomos de Fe, C, Al, P y O y átomos de Si, Mn y Cr añadidos opcionalmente es del 0, 5% o más en una composición promedio de la película de recubrimiento, y el número de átomos de Al en la composición promedio de la película de recubrimiento es mayor que el número de átomos de Al en una composición promedio del producto de

acero antes del tratamiento de superficie, obtenido mediante el procedimiento que consiste en las etapas de:

permitir que una solución acuosa de H3PO4 y Al (H2PO4) 3 a temperatura ambiente durante unos 1000 segundos o más o a una temperatura desde 40 hasta 50ºC durante 30 segundos o más o a 30ºC durante 40 180 segundos o más que tiene un ratio de acidez en el intervalo de 3, 3 a 5, 7 y que contiene AlPO4 entre en contacto con la superficie del producto de acero para formar una película de recubrimiento;

aclarar (1) el producto de acero y secar (2) el producto de acero tras aclararlo (1) o

45 secar (2a) el producto de acero, aclarar (1) el producto de acero secado y secar (2b) el producto de acero aclarado de nuevo.

6. Un producto de acero excelente en la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga por corrosión, según la reivindicación 5, caracterizado porque el ratio del número de átomos de Al con respecto al número

50 total de átomos de Fe, C, Al, P y O y átomos de Si, Mn y Cr añadidos opcionalmente es del 5% o más en una composición promedio en una zona desde la superficie hasta una profundidad de 5 μm del producto de acero.

7. El producto de acero excelente en la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga por corrosión,

55 según las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque el ratio del número de átomos de Al con respecto al número total de átomos de Fe, C, Al, P y O y átomos de Si, Mn y Cr añadidos opcionalmente es del 3% o más.