Mejora de la preparación de la superficie de piezas de acero para la galvanización mediante inmersión en caliente por lotes.

Un proceso de galvanización mediante inmersión en caliente por lotes,

en el que las piezas de acero:

(a) se desengrasan en una solución acuosa ácida comercial al 10% en peso a temperatura ambiente durante 10minutos;(b) se aclaran con agua corriente;

(c) se decapan en HCl al 10% en peso a temperatura ambiente durante 15 minutos;

(d) se aclaran con agua corriente;

(e) se sumergen en una solución acuosa de fundente basada en cloruros y que contiene cloruro de bismuto,conteniendo dicha solución acuosa de fundente 50-300 g/l de ZnCI2, 20-300 g/l de NH4CI, 0,1-1 g/l de Bi2O3, 10-100 g/l de KCl y teniendo un pH de entre 0,5 y 1, ajustado añadiendo HCl o KOH 0,1 N, y una temperatura deentre 3 y 50 ºC, siendo el tiempo de inmersión de entre 10 segundos y 10 minutos;

(f) se secan en aire caliente a 60-120 ºC;

(g) se galvanizan mediante inmersión en caliente en una aleación que contiene principalmente cinc y un 0,01%en peso-0,1% en peso de aluminio.

Mejora de la preparación de la superficie de piezas de acero para la galvanización mediante inmersión en caliente por lotes [0001] La presente invención tiene por objeto una mejora de la preparación de la superficie de las piezas de acero destinadas a una galvanización por inmersión en caliente y, más específicamente, se refiere al modo de aplicar la solución de fundente, para procesos de galvanización mediante inmersión en caliente por lotes, que contiene hasta un 0, 1% en peso de aluminio. La elección de la composición química de la solución de fundente, junto con su mejor modo de aplicación específico, garantizan una mejor humectación de las piezas de acero fabricadas durante la inmersión en la aleación fundida, y garantizan un revestimiento uniforme y adherente al sustrato (acero laminado en frío y/o en caliente) .

Estado de la técnica [0002] Desde hace mucho tiempo, es conocido que se pueden mejorar ciertas propiedades, por ejemplo, la resistencia a la oxidación y, más en general, la resistencia a la corrosión de las piezas fabricadas, en particular, con acero, mediante el revestimiento con metales tales como cinc, cadmio, aluminio o sus aleaciones. Entre los diversos tipos de recubrimientos, son de particular interés los que se basan en aleaciones de Zn-Al, por su resistencia superior en varios entornos corrosivos, por sus buenas características mecánicas y por el buen aspecto de su superficie. Generalmente, los recubrimientos metálicos se pueden obtener mediante la inmersión de las piezas en un baño de metal fundido o mediante electrólisis, tanto en procesos continuos como discontinuos. Actualmente, los procesos por lotes se centran principalmente en los productos de un tamaño limitado como, por ejemplo, tornillos, pernos, estructuras de acero y similares, aunque también se pueden aplicar a productos de mayores dimensiones.

Sin embargo, para las piezas de un tamaño indefinido tales como tiras, varillas y cables, se tiende a revestirlas de manera continua y luego a transformarlas en los productos finales, por ejemplo, mediante corte y estirado en frío de la tira.

No obstante, estos productos tienen algunos inconvenientes como, por ejemplo, que tienen bordes cortados, sin recubrimiento protector, siendo por tanto menos resistentes al ataque en entornos corrosivos; estos inconvenientes, debido a la creciente demanda en el mercado de productos de alta calidad, comienzan a superar el beneficio ofrecido por los procesos continuos de revestimiento. Por lo tanto, el interés por los procesos de revestimiento por lotes, aplicados a piezas fabricadas tales como largueros, soportes y artículos similares para automóviles, construcción naval, electrodomésticos, etc. va en aumento. Obviamente, también existe gran interés por el proceso discontinuo de revestimiento de piezas de acero con aleaciones de cinc y aluminio que, como se ha mencionado anteriormente, tienen una mayor resistencia a la oxidación a altas temperaturas y una mayor resistencia a la corrosión en varios medios corrosivos. Sin embargo, hasta la fecha, ha sido muy difícil obtener buenos recubrimientos por inmersión en caliente con aleaciones de cinc y aluminio, pues la preparación, también para los procesos discontinuos, de la superficie de las piezas de acero a alta temperatura en una atmósfera de hidrógeno, típica de la galvanización continua, resulta cara y poco práctica. No obstante, la solución de fundente habitual, basada en una solución acuosa que contiene cinc más cloruros de amonio, pierde su efecto cuando la concentración de aluminio del baño fundido supera el 0, 01% en peso.

Las piezas de acero pretratradas incorrectamente no se humedecen adecuadamente con la aleación fundida 45 durante la inmersión en caliente, y el recubrimiento final tendrá manchas negras y zonas sin revestir. Conviene recordar brevemente en la presente memoria el alcance del pretratamiento con el fundente previo a la galvanización en caliente. El pretratamiento debería eliminar toda la oxidación residual de la superficie de las piezas de acero, también tras el decapado con ácido y debería proteger la superficie durante la inmersión en el baño fundido. El fundente reacciona con la aleación de Zn a 450 ºC, produciendo la reducción de los componentes gaseosos que protegen contra la oxidación y que se eliminan fácilmente.

Sin embargo, el Al, ya en porcentajes muy bajos en el baño de aleación basado en Zn, como se ha mencionado anteriormente, reacciona produciendo compuestos estables, principalmente óxidos, que se adhieren a la superficie e impiden una buena humectabilidad de las piezas de acero con la aleación fundida, produciendo 55 defectos extensos en la superficie.

Se han hecho muchos intentos por establecer un buen proceso de revestimiento por lotes con aleaciones de Zn-Al.

La patente de Estados Unidos Nº 6.270.842 propone una nueva composición de fundente, que incluye NaCl y/o metales alcalinos y NaF, para su uso en procesos de revestimiento por lotes para piezas de acero con Zn-Al.

La patente de Estados Unidos Nº 6.221.431 propone una nueva composición de fundente que contiene una mezcla de sales de los cationes: Ni, Al, K, Mn para revestir piezas fabricadas con los denominados aceros reactivos.

En cambio, las patentes de Estados Unidos Nº 6.200.636 y 6.372.296 presentan una ruta no convencional que se refiere a la deposición química de la capa fina de metales, de un espesor de 5 a 50 nm, depositada sin corriente eléctrica sobre una pieza de acero antes de la galvanización por inmersión en caliente en aleaciones basadas en Zn o en Zn-Al. Los metales seleccionados son: Sn, Cu, Ni, Co, Mn, Zr, Cr, Pb, Hg, Au, Ag, Pt, Pd, Mo, solos o combinados entre sí.

[0010] El baño fundido es bien cinc puro o una aleación de Zn-Al que contiene Al hasta al 40%.

En la patente japonesa JP 05-117835, se añaden BiCI3 o SnCI2 o un alcohol, a la solución de fundente que contiene ZnCI2-NH4CI, para recubrimientos de Zn-Al con Al entre el 0, 001 y el 20% en peso. También se afirma que no es posible sumergir en el fundente piezas de acero húmedas, y se propone un método para secar rápido la pieza fabricada tras el fundente mediante adiciones controladas de un alcohol alifático volátil.

La patente de Estados Unidos Nº 6.248.122 es relevante para la deposición de una película metálica fina continua, seguida de la inmersión de la pieza en HCl antes de la inmersión en un baño caliente de una aleación de Zn-Al fundida; el cloruro formado de este modo se fundiría y facilitaría la disolución de la película metálica en el baño fundido. La película metálica protegería la superficie de la pieza de acero contra la oxidación, que puede causar defectos en los recubrimientos de Zn-Al finales.

En la patente de Estados Unidos Nº 6.921.543, la composición del fundente sugerida es: 60-80% en peso de ZnCI2, 7-20% en peso de NH4Cl, 7-20% en peso de al menos una sal alcalina o alcalinotérrea, 0, 1-0, 5% en peso de un compuesto seleccionado entre NiCI2, CoCI2, MnCI2 y 0, 1-1, 5% en peso de al menos un compuesto seleccionado entre PbCI2, SnCI2, BiCI3, SbCI3. Además, se establece que el porcentaje de ZnCI2 varía entre el 70 y 78% en peso y el del NH4CI, entre el 11 y 15% en peso. Las sales totales disueltas en agua están en el intervalo de 200-700 g/l, preferentemente 500-550 g/l. El baño de Zn fundido contiene Al entre el 0 y el 56% en peso.

En el texto, se afirma claramente que: 1) el fundente, después del secado, se deposita sobre la superficie de las piezas; 2) las cantidades sugeridas de ZnCI2 forman una película continua sobre la superficie que se va a galvanizar; 3) el NH4CI ataca la superficie de las piezas, eliminando el óxido residual o similar; 4) los cloruros de los metales alcalinos, alcalinotérreos, de plomo, de estaño, de bismuto y de antimonio mejoran la humectabilidad de la pieza cuando se sumerge en la aleación fundida. Conviene señalar que, en los ejemplos del texto, la cantidad de Al del baño fundido no es inferior al 4, 2% en peso. Esta patente de Estados Unidos corresponde al documento EP 1 352 1000.

El documento WO 03/057940, correspondiente al documento EP 1 466 029, es relevante para la preparación de superficies antes de la galvanización por inmersión en caliente de piezas de acero limpiadas con el fin de lograr un nivel de contaminación inferior a 0, 6 !g/cm2; el tratamiento de limpieza es seguido por la inmersión de las piezas en una solución de fundente que contiene una sal de Bi soluble que forma una capa protectora. Cuando el baño de galvanización es "Galfan®", para obtener buenos resultados, el fundente debe garantizar la formación de una capa metálica protectora fina sobre la pieza de acero. El fundente es una solución... [Seguir leyendo]

1. Un proceso de galvanización mediante inmersión en caliente por lotes, en el que las piezas de acero:

(a) se desengrasan en una solución acuosa ácida comercial al 10% en peso a temperatura ambiente durante 10 minutos;

(b) se aclaran con agua corriente;

(c) se decapan en HCl al 10% en peso a temperatura ambiente durante 15 minutos;

(d) se aclaran con agua corriente;

(e) se sumergen en una solución acuosa de fundente basada en cloruros y que contiene cloruro de bismuto, conteniendo dicha solución acuosa de fundent.

5. 300 g/l de ZnCI2.

2. 300 g/l de NH4CI, 0, 1-1 g/l de Bi2O3, 10100 g/l de KCl y teniendo un pH de entre 0, 5 y 1, ajustado añadiendo HCl o KOH 0, 1 N, y una temperatura de entre 3 y 50 ºC, siendo el tiempo de inmersión de entre 10 segundos y 10 minutos;

(f) se secan en aire caliente .

6. 120 ºC;

(g) se galvanizan mediante inmersión en caliente en una aleación que contiene principalmente cinc y un 0, 01% en peso-0, 1% en peso de aluminio.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la temperatura de la solución acuosa de fundente es de entre 4 y 40 ºC. 20

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la temperatura de la solución acuosa de fundente es de entre 4 y 25 ºC.

4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el tiempo de inmersión es de entre 30 segundos y 2 25 minutos.

5. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el tiempo de inmersión en la solución de fundente es de entre 30 segundos y 1 minuto.

6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se depositan 3-7 g/m2 de sales sobre la superficie de las piezas de acero.

7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las piezas de acero se secan, tras su inmersión en la solución de fundente, .

6. 120 ºC durante un tiempo máximo de 60 minutos.