BRPI0710663A2

BRPI0710663A2 - cilindro de trabalho para uso na fabricação de chapa de metal ou de liga metálica, processo para preparar o mesmo, método para fabricar chapa de metal ou de liga metálica e pó para aspersão térmica

Info

Publication number: BRPI0710663A2
Application number: BRPI0710663-7A
Authority: BR
Inventors: William Jarosinski
Original assignee: Praxair Technology Inc
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2007-05-08
Publication date: 2011-08-16
Also published as: US20070261767A1; JP2009536985A; JP2014193487A; US8524375B2; CA2653070C; CN104762582A; CA2653070A1; EP2021524A2; JP6093324B2; MX2008014246A; JP5525813B2; WO2007133536A3; WO2007133536A2; BRPI0710663B1; RU2008148951A

Abstract

CILINDRO DE TRABALHO PARA USO NA FABRICAçãO DE CHAPA DE METAL OU DE LIGA METáLICA, PROCESSO PARA PREPARAR O MESMO, MéTODO PARA FABRICAR CHAPA DE METAL OU DE LIGA METáLICA E Pó PARA ASPERSãO TéRMICA. Esta invenção refere-se a cilindros de trabalho revestidos por aspersão térmica para uso em metal ou liga de metal, por exemplo, fabricação de chapa de liga de alumínio composta de uma estrutura de forma cilíndrica, tendo uma superficie periférica externa e um revestimento pulverizado termicamente na superficie periférica externa da referida estrutura de forma cilíndrica, o referido revestimento pulverizado termicamente sendo composto de cerca de 65 a cerca de 95% em peso de um ou mais carbonetos metálicos do grupo VI, e cerca de 5 a cerca de 35% em peso de um ou mais metais de transição escolhidos de cromo, manganês, ferro, cobalto e níquel. Esta invenção também se refere a um processo para a preparação de cilindros de trabalho para uso em metal ou liga metálica, por exemplo, a fabricação de chapa de liga de alumínio, a um método para a fabricação de metal ou liga de metal, por exemplo, chapa de liga de alumínio utilizando os cilindros de trabalho revestidos por aspersão térmica, e um pó de aspersão térmica para o revestimento da superficie periférica externa dos cilindros de trabalho para uso em metal ou liga metálica, por exemplo, a fabricação de chapa de liga de alumínio.

Description

"CILINDRO DE TRABALHO PARA USO NA FABRICAÇÃO DE CHAPADE METAL OU DE LIGA METÁLICA, PROCESSO PARA PREPARAR OMESMO, MÉTODO PARA FABRICAR CHAPA DE METAL OU DELIGA METÁLICA E PÓ PARA ASPERSÃO TÉRMICA"

Pedidos Relacionados

Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório USnúmero de série 60/799.656, depositado em 12 de maio de 2006, que éincorporado aqui como referência.

Campo da Invenção

Esta invenção refere-se a cilindros de trabalho revestidos poraspersão térmica para uso na fabricação de chapa de metal e liga metálica, porexemplo, liga de alumínio, a um processo para preparar cilindros de trabalhopara uso na a fabricação de chapa de metal e liga metálica, por exemplo, deliga de alumínio, um método para a fabricar chapa de metal e liga metálica,por exemplo, de liga de alumínio, usando cilindros de trabalho revestidos portermicamente por aspersão, e a um pó para aspersão térmica para orevestimento da superfície periférica externa dos cilindros de trabalho parauso na fabricação de chapa de metal e liga metálica, por exemplo, de liga dealumínio.

Antecedentes da Invenção

Os cilindros de trabalho desempenham uma função importantena fabricação de chapas metálicas e de ligas metálicas. Por exemplo, aindústria de alumínio coloca um valor elevado na operação de linhas dechapas de ligas de alumínio de uma maneira contínua. Perdas significativas(energia, capacidade, produtividade, danos no produto, etc.) são associadascom tempos de parada na produção de chapas de ligas de alumínio.Velocidades elevadas na linha e forças exercidas pelos cilindros de trabalhopara reduzir a espessura da chapa e melhorar a qualidade da chapa, provocamdesgaste significativo da superfície do cilindro de trabalho. As chapas de ligade alumínio são utilizadas para formarem recipientes, como material paralatas, componentes para veículos, materiais de construção resistentes àcorrosão, lâminas, e semelhantes.

Em um processo típico de chapa de liga de alumínio, umtarugo pode ser vazado e recozido (homogeneizado), e então a liga dealumínio pode ser laminada a quente e a frio (redução) para produzir umachapa com espessura intermediária. As temperaturas do tarugo e da chapa eoutros controles da operação podem ser críticos nestas etapas. Posteriormente,a chapa de liga de alumínio pode ser passada através de cilindros de trabalhopara ajustar a espessura (espessura final) e melhorar o acabamento dasuperfície da chapa.

Em geral, os cilindros de trabalho que entram em contato coma chapa de liga de alumínio, desejavelmente satisfazem as seguintescondições: os cilindros são resistentes ao desgaste (prolongam o tempo entreas paradas para manutenção); os cilindros conferem danos mínimos nasuperfície da chapa de liga de alumínio; os cilindros resistem à corrosãoprovocada por tipos diferentes de lubrificantes; e o custo de ciclo de vida doscilindros é baixo.

Os cilindros de trabalho comuns são fabricados com ligas àbase de ferro e têm uma vida limitada, provocada pelo desgaste das linhas dealta velocidade e altas forças exercidas pelo processo de laminação. Umcilindro é removido do serviço tão logo a sua superfície se degrada e ocilindro impacta negativamente a qualidade da chapa. Exemplos de problemasde qualidade em potencial incluem "banding", fragmentos, vibração, defeitosna superfície (furos), rugosidade aumentada da superfície, e semelhantes. Oscilindros com base em ferro podem ser de liga com cromo a um custoadicional, mas a extensão da vida do cilindro é limitada.

Continua a ser uma necessidade na arte cilindros de trabalhoque possam ser usados durante períodos pcilindrongados de tempo sem danosna qualidade da superfície da chapa de metal ou de liga metálica. Tambémcontinua a ser uma necessidade que os cilindros de trabalho tenham umaresistência melhorada a desgaste e corrosão.

Sumário da Invenção

Esta invenção refere-se em parte a cilindros de trabalho parauso em metal ou liga metálica, por exemplo, fabricação de chapa de liga dealumínio, constituídos de uma estrutura de forma cilíndrica, tendo umasuperfície periférica externa e um revestimento pulverizado termicamente nasuperfície periférica externa da referida estrutura de forma cilíndrica, oreferido revestimento pulverizado termicamente sendo constituído de cerca de65 a cerca de 95% em peso de um carboneto metálico do grupo VI, e cerca de5 a cerca de 35% em peso de um ou mais metais de transição escolhidos decromo, manganês, ferro, cobalto e níquel.

Esta invenção também se refere em parte a um processo para apreparação de um cilindro de trabalho para uso em metal ou liga metálica, porexemplo, a fabricação de chapa composta de liga de alumínio, quecompreende: (i) a produção de uma estrutura de forma cilíndrica tendo umasuperfície periférica externa e (ii) a aspersão térmica de um revestimentosobre a superfície periférica externa da referida estrutura de forma cilíndrica,o referido revestimento pulverizado termicamente sendo composto de cercade 65 a cerca de 95% em peso de um ou mais carbonetos metálicos do grupoVI, e cerca de 5 a cerca de 35% em peso de um ou mais metais de transiçãoescolhidos de cromo, manganês, ferro, cobalto e níquel.

Esta invenção se refere ainda em parte a um método para afabricação de metal ou liga metálica, por exemplo, chapa de liga de alumíniocomposta de (i) fundição e opcionalmente tratamento térmico de um metal outarugo de liga de alumínio, (ii) a laminação do tarugo de metal ou de ligametálica para produzir uma chapa de metal ou de liga de metal de espessuraintermediária, e (iii) a passagem da chapa de metal ou de liga de metal deespessura intermediária através de um ou mais cilindros de trabalho para aprodução de uma chapa de metal ou de liga de metal com a espessura final, osreferidos um ou mais cilindros de trabalho sendo compostos de uma estruturade forma cilíndrica tendo uma superfície periférica externa e um revestimentopulverizado termicamente sobre a superfície periférica externa da referidaestrutura de forma cilíndrica, o referido revestimento pulverizadotermicamente sendo composto de cerca de 65 a cerca de 95% em peso de umou mais carbonetos metálicos do grupo VI, e cerca de 5 a cerca de 35% empeso de um ou mais metais de transição escolhidos de cromo, manganês,ferro, cobalto e níquel.

Esta invenção se refere ainda em parte a um pó de aspersãotérmica para o revestimento da superfície periférica externa de um cilindro detrabalho para uso em metal ou liga metálica, por exemplo, a fabricação dechapa de liga de alumínio composta de cerca de 65 a cerca de 95% em pesode um ou mais carbonetos de metal do grupo VI, e cerca de 5 a cerca de 35%em peso de um ou mais metais de transição escolhidos de cromo, manganês,ferro, cobalto e níquel.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma fotomicrografia mostrando a microestruturade um revestimento desta invenção com uma ampliação de 5000 vezes.

A figura 2 é um gráfico mostrando, em intervalosdeterminados, a rugosidade da superfície das composições A, B, C e D dosexemplos abaixo, que foram medidas e comparadas para se determinar aretenção da superfície.

Descrição Detalhada da Invenção

Conforme indicado acima, esta invenção refere-se em parte aum pó de aspersão térmica para o revestimento da superfície periféricaexterna de um cilindro de trabalho para uso em metal ou liga metálica, porexemplo, a fabricação de chapa de liga de alumínio, composta de cerca de 65a cerca de 95% em peso de um ou mais carbonetos de metal do grupo VI, ecerca de 5 a cerca de 35% em peso de um ou mais metais de transiçãoescolhidos de cromo, manganês, ferro, cobalto e níquel. De preferência, estainvenção refere-se em parte a um pó de aspersão térmica para o revestimentoda superfície periférica externa de um cilindro de trabalho para uso nafabricação de chapa de liga de alumínio, composto de cerca de 76 a cerca de86% em peso de tungstênio, cerca de 3 a cerca de 5,5% em peso de carbono,cerca de 7 a cerca de 13% em peso de cobalto, e cerca de 2,5 a cerca de 7%em peso de cromo.

São produzidos pós de aspersão térmica que são capazes deproduzirem revestimentos de aspersão térmica tendo a resistência desejadacontra desgaste e corrosão, especialmente para cilindros de trabalho utilizadosem processos para a laminação de ligas metálicas, por exemplo, chapas deligas de alumínio. Também são apresentados métodos para a formação derevestimentos pulverizados termicamente nos cilindros de trabalho utilizandotais pós de aspersão térmica.

Os carbonetos de metal do grupo VI ilustrativos podem serrepresentados pela fórmula MxC onde M representa um ou mais dos metaisCr, Co, Mo e W e χ é um número inteiro de 1 a 12. As fases MxC podemconsistir de MC, M2C, MôC, M9C e M12C. Os carbonetos adequados de metaldo grupo VI úteis nesta invenção incluem, por exemplo, WC, MoC, CrC,WCrC, WMoC, CrMoC, e semelhantes. Misturas adequadas de carbonetos demetal do grupo VI úteis nesta invenção incluem, por exemplo, WC e WCrc,WC e CrC, e semelhantes. Metais de transição ilustrativos úteis comoaglutinantes metálicos incluem um ou mais dos Cr, Mn, Fe, Co e Ni. Misturasadequadas de metais de transição úteis nesta invenção incluem, por exemplo,Cr e Co, Cr e Mo, e semelhantes.

O teor de um ou mais carbonetos de metal do grupo VI no póde aspersão térmica pode variar de cerca de 65 a cerca de 95% em peso, e depreferência, de cerca de 70 a cerca de 90% em peso. Se o teor de um ou maiscarbonetos de metal do grupo VI é muito baixo, a resistência a desgaste dorevestimento pulverizado termicamente poderá ser reduzida. Se o teor de umou mais dos carbonetos de metal do grupo VI é muito elevado, a rigidez e aadesão do revestimento pulverizado termicamente poderão ser reduzidas.Com relação ao cromo, fica entendido que o cromo pode estar presente comoum metal de transição, assim como um carboneto de metal do grupo VI.

O teor do aglutinante metálico de um ou mais metais detransição no pó de aspersão térmica pode variar de cerca de 5 a cerca de 35%em peso, e de preferência, de cerca de 10 a cerca de 30% em peso. Se o teorde um ou mais metais de transição é muito baixo, a rigidez e a adesão dorevestimento pulverizado termicamente poderão ser reduzidas ou o desgaste ea resistência à oxidação do revestimento pulverizado termicamente poderãoser reduzidos. Se o conteúdo de um ou mais metais de transição na fase doaglutinante é muito elevado, a resistência a desgaste do revestimentopulverizado termicamente poderá ser reduzida ou a rigidez e a adesão dorevestimento pulverizado termicamente poderão ser reduzidas. Com relaçãoao cromo, fica entendido que o cromo pode estar presente como um carbonetode metal do grupo VI assim como metal de transição.

Conforme indicado acima, um pó de aspersão térmicapreferido desta invenção é composto de WCCoCr. Tais pós podem ser úteisna fabricação de revestimentos de aspersão térmica para cilindros de trabalhoutilizados em processos para a laminação de liga metálica, por exemplo, ligasde alumínio. As concentrações dos elementos nos pós preferidos pode variar,mas deve ficar dentro das faixas apresentadas abaixo.

O teor de tungstênio no pó de aspersão térmica pode variar decerca de 76 a cerca de 86% em peso, e de preferência, de cerca de 78 a cercade 84% em peso. Se o teor de tungstênio é muito baixo, a resistência adesgaste do revestimento pulverizado termicamente poderá ser reduzida. Se oteor de tungstênio é muito elevado, a rigidez e a adesão do revestimentopulverizado termicamente poderão ser reduzidas.

O teor de carbono no pó de aspersão térmica pode variar decerca de 3 a cerca de 5,5% em peso, e de preferência, de cerca de 3,5 a cercade 5,2% em peso. Se o teor de carbono é muito baixo, a resistência a desgastedo revestimento pulverizado termicamente pode ser reduzida. Se o teor decarbono é muito elevado, a rigidez e a adesão do revestimento pulverizadotermicamente poderão ser reduzidas.

O teor de cobalto no pó de aspersão térmica pode variar de10 cerca de 7 a cerca de 13% em peso, e de preferência, de cerca de 7 a cerca de11% em peso. Se o teor de cobalto é muito baixo, a rigidez e a adesão dorevestimento pulverizado termicamente poderão ser reduzidas. Se o teor decobalto é muito elevado, a resistência a desgaste do revestimento pulverizadotermicamente poderá ser reduzida.

O teor de cromo no pó de aspersão térmica é de cerca de 2,5 acerca de 7% em peso, e de preferência, de cerca de 3 a cerca de 6% em peso.Se o teor de cromo é muito baixo, o desgaste e a resistência à oxidação dorevestimento pulverizado termicamente poderão ser reduzidos. Se o teor decromo é muito elevado, a rigidez e a adesão do revestimento pulverizadotermicamente poderão ser reduzidas.

A adição de cromo é uma modificação importante dacomposição preferida, porque o cromo forma no revestimento uma camada deóxido resistente que atua como uma barreira contra a corrosão. O cromo podeser encontrado no revestimento pulverizado termicamente em várias formas;como um óxido nos limites da aplicação do revestimento, como liga metálicade cobalto na fase aglutinante do revestimento, e potencialmente, como umcarboneto complexo resistente a desgaste. As fases de cromo melhoram aresistência à corrosão do revestimento e reduzem o potencial de interaçãogalvânica dentro do revestimento entre o revestimento e a base do cilindro.O teor total de carboneto de metal do grupo VI e doaglutinante metálico, por exemplo, tungstênio, carbono, cobalto e cromo, nopó de aspersão térmica, não deve ser menor do que 97%. No caso em que umpó pulverizado termicamente contenha componentes diferentes de carbonetosde metal do grupo VI e de metais de transição, o teor desses outroscomponentes do pó de aspersão térmica é menor do que 3% em peso.

O tamanho médio de partícula dos pós de aspersão térmicaúteis nesta invenção, de preferência, é determinado de acordo com o tipo dedispositivo de aspersão térmica e condições de aspersão térmica utilizadosdurante a aspersão térmica. O tamanho de partícula pode variar de cerca de 5a cerca de 50 mícrons, e de preferência, de cerca de 10 a cerca de 45 mícrons.

O tamanho médio do grão de carboneto de metal do grupo VIdentro do pó de aspersão térmica útil nesta invenção, de preferência, édeterminado de acordo com o tipo de dispositivo de aspersão térmica econdições de aspersão térmica utilizados durante a aspersão térmica. Otamanho do grão de carboneto de metal do grupo VI pode variar de cerca de0,2 a cerca de 5 mícrons, e de preferência, de cerca de 0,3 a cerca de 2mícrons.

Esta invenção se refere ainda a serem utilizados inicialmentegrãos finos de carboneto de metal do grupo VI dentro do pó de aspersãotérmica que promove a formação de fases complexas e reduz efetivamente aquantidade de aglutinante metálico que é disponível para o ataque pelo meiocorrosivo. Durante o processo de aspersão térmica, alguns grãos de carbonetode metal do grupo VI podem ser parcialmente dissolvidos e formarem ligacom a fase aglutinante metálica. Se os grãos de carboneto de metal do grupoVI são muito finos, poderão ser dissolvidos ou descarburizados em grandequantidade, comprometendo a resistência a desgaste do revestimento deaspersão térmica.

Os pós de aspersão térmica nesta invenção podem serproduzidos por métodos convencionais, tais como aglomeração (métodos deaspersão a seco e sinterização ou sinterização e esmagamento) ou fundidos eesmagados. Em um método de aspersão a seco e sinterização, primeiramenteé preparada uma suspensão, através da mistura de uma quantidade de pós dematéria-prima e um meio adequado de dispersão. Esta suspensão é entãogranulada através de secagem por aspersão, e é então formada uma partículade pó coeso através de sinterização do pó granulado. O pó pulverizadotermicamente é então obtido através de peneiragem e classificação (se osaglomerados são muito grandes, eles podem ser reduzidos em tamanhoatravés de esmagamento). A temperatura de sinterização durante asinterização do pó granulado, de preferência, é de 1000 a 1300 ° C.

Os pós de aspersão térmica de acordo com esta invençãopoderão ser produzidos por outra técnica de aglomeração, o método desinterização e esmagamento. No método de sinterização e esmagamento,primeiramente é formado um pó compacto através da mistura de umaquantidade de pós de matéria-prima, seguido por compressão, e então asinterização em uma temperatura entre 1200 e 1400 ° C. O pó pulverizadotermicamente é então obtido através de esmagamento e classificação do pócompacto sinterizado resultante na distribuição apropriada de tamanho departícula.

Os pós de aspersão térmica de acordo com esta invençãopoderão também ser produzidos através de um método de fundição(derretimento) e esmagamento ao invés de aglomeração. No método dederretimento e esmagamento, previamente é formado um lingote, misturando-se uma quantidade de pós de matéria-prima seguido por aquecimento rápido,fundição e então resfriamento. Ou pó de aspersão térmica é então obtidoatravés de esmagamento e classificação do lingote resultante.

Em geral, os pós de aspersão térmica podem ser produzidospor intermédio de processos convencionais, tais como os seguintes:a. Método de secagem por aspersão e sinterização - por exemplo,WC, Co e Cr são misturados em uma suspensão e então sãogranulados por aspersão. O pó aglomerado é então sinterizado emuma temperatura elevada (pelo menos 1000 °C)e peneirado parauma distribuição adequada de tamanho de partícula para aaspersão;

b. Método de sinterização e esmagamento - por exemplo, WC, Co eCr são sinterizados em temperatura elevada em uma atmosfera degás hidrogênio ou inerte (tendo uma pressão parcial de oxigêniobaixa) e então esmagados mecanicamente e peneirados até umadistribuição de tamanho de partícula adequada para a aspersão;

c. Método de fundição e esmagamento - por exemplo, WC, W, qCoe Cr são fundidos em um cadinho (um cadinho de grafite podeser utilizado para a adição de C) e então a peça fundida resultanteé esmagada mecanicamente e é peneirada;

Método de partícula revestida - por exemplo, as superfícies daspartículas de WC são submetidas a um revestimento com Co e Cr; e

Método de aumento da densidade - o pó produzido emqualquer dos processos acima (i) - (iv) é aquecido através de chama de plasmaou leiser e é peneirado (processo de aumento de densidade por plasma ouaumento de densidade por leiser).

O tamanho médio de partícula de cada pó de matéria-prima, depreferência, não é menos de 0,1 mícrons, e mais de preferência, não é menosdo que 0,2 mícrons, mais de preferência, não é mais do que 10 mícrons. Se otamanho médio de partícula de um pó de matéria-prima é muito pequeno, oscustos poderão aumentar. Se o tamanho médio da partícula de um pó dematéria-prima é muito grande, poderá tornar-se difícil dispersar-seuniformemente o pó de matéria-prima.

As partículas individuais que compõem o pó de aspersãotérmica, de preferência, têm uma resistência mecânica suficiente parapermanecerem coesas durante o processo de aspersão térmica. Se a resistênciamecânica é muito pequena, a partícula de pó poderá quebrar-se entupindo oorifício e acumulando-se nas paredes internas do dispositivo de aspersão térmica.

O processo de revestimento envolve o escoamento do póatravés de um dispositivo de aspersão térmica que aquece e acelera o pó paradentro de uma base do cilindro (substrato). Durante o impacto, a partículaaquecida é deformada resultando em lâminas ou respingos pulverizados termicamente. Os respingos superpostos constituem a estrutura dorevestimento. Um processo de detonação útil nesta invenção é apresentado napatente americana de número 2.714.563, a apresentação da qual é incorporadaaqui como referência. O processo de detonação é ainda apresentado naspatentes americanas de número 4.519.840 e 4.626.476, as apresentações das quais são incorporadas aqui como referência, que incluem revestimentoscontendo composições de tungstênio, carboneto, cobalto e cromo. A patenteamericana de número 6.513.290, a apresentação da qual é incorporada aquicomo referência, apresenta um processo de combustão com oxigênio em altavelocidade útil nesta invenção para o revestimento de composições contendo W, C, Co e Cr.

Conforme também indicado acima, esta invenção refere-se emparte a um processo para a preparação de um cilindro de trabalho para uso emmetal ou liga metálica, por exemplo, a fabricação de chapa de liga dealumínio, que é composto de (i) produção de uma estrutura de forma cilíndrica, tendo uma superfície periférica externa, e (ii) a aspersão térmica deum revestimento sobre a superfície periférica externa da referida estrutura deforma cilíndrica, o referido revestimento pulverizado termicamente sendocomposto de cerca de 65 a cerca de 95% em peso de um ou mais carbonetosde metal do grupo VI, e cerca de 5 a cerca de 35% em peso de um ou maismetais de transição escolhidos de cromo, manganês, ferro, cobalto e níquel.De preferência, esta invenção refere-se em parte a um processo para apreparação de um cilindro de trabalho para uso na fabricação de chapas deligas de alumínio, composto de (i) produção de uma estrutura de formacilíndrica tendo uma superfície periférica externa, e (ii) a aspersão térmica deum revestimento sobre a superfície periférica externa da referida estruturacilíndrica, o referido revestimento pulverizado termicamente sendo compostode cerca de 76 a cerca de 86% em peso de tungstênio, cerca de 3 a cerca de5,5% em peso de carbono, cerca de 7 a cerca de 13% em peso de cobalto, ecerca de 2,5 a cerca de 7% em peso de cromo.

Na etapa de formação do revestimento, o pó de aspersãotérmica é pulverizado termicamente sobre a superfície de um cilindro, e comoresultado, é formado um revestimento pulverizado termicamente sobre asuperfície do cilindro. A aspersão por pistola de combustível - oxigênio - altavelocidade, ou de detonação, são os métodos preferidos de aspersão térmicado pó de aspersão térmica. Outros processos de formação de revestimentoincluem a aspersão por plasma, o arco de transferência de plasma (PTA),aspersão por chama, ou formação de liga a leiser.

Em uma realização preferida deste processo, um agente detratamento de selagem é revestido sobre o revestimento pulverizadotermicamente formado sobre a superfície do substrato na etapa de formaçãodo revestimento mencionada anteriormente. Tratamentos ilustrativos deselagem incluem, por exemplo, epóxis em duas partes (resina epóxi mais oendurecedor de epóxi). O agente de tratamento de selagem é aplicado, porexemplo, através de imersão, revestimento por escova, ou aspersão.

O agente de tratamento de selagem pode penetrar facilmentenos furos ou espaços pequenos na faixa de micrometros, por causa da suabaixa tensão superficial e viscosidade. Para aumentar a penetração do selantenos poros sobre a superfície do cilindro, pode ser adicionado um agente deumidificação adequado. Agentes de umidificação ilustrativos incluem, porexemplo, tolueno, acetona, xileno e álcoois.

De acordo com esta invenção, os cilindros de trabalho que sedestinam ao uso em contato com um metal ou liga metálica, por exemplo,uma chapa de liga de alumínio, primeiramente são revestidos por aspersãotérmica com uma camada protetora de um metal de transição de carboneto demetal do grupo VI, por exemplo, carboneto de tungstênio e cobalto cromo. Oselante pode então ser depositado sobre o revestimento para evitar apenetração de meio corrosivo no substrato do cilindro e também paraminimizar a produção de resíduos ou óxidos sobre a superfície do cilindrorevestido.

Em uma realização da invenção, a camada inacabada revestidapor aspersão tem uma espessura de cerca de 0,025 a 1,0 mm e uma porosidadenão maior do que cerca de 2,5%. A camada inacabada revestida por aspersãotem uma espessura preferida em torno de 0,025 a cerca de 0,5 mm e umaporosidade não maior do que cerca de 1,5%. Se o revestimento é muitogrosso, as tensões poderão levar a rachaduras prematuras e ao espalhamentodo revestimento, devido às forças de redução. O revestimento pulverizadotermicamente formado pelo processo de formação de revestimentopulverizado termicamente de acordo com esta invenção poderá ter aresistência a desgaste desejada (por exemplo, perfil de superfície e retençãoda rugosidade da superfície) e resistência à corrosão, desejados.

Os cilindros de trabalho desta invenção apresentam umarugosidade de superfície desejável que é resistente à degradação, o rápidoaumento na rugosidade da superfície, e minimizam os defeitos na superfície,tais como marcas na chapa e manchas brancas de formação de óxido. Oscilindros de trabalho desta invenção têm uma rugosidade de superfície menordo que cerca de 50 micropolegadas RA, de preferência, menor que cerca de40 micropolegadas Ra, e mais de preferência, menor que ou igual a 30micropolegadas Ra.

Em uma realização desta invenção, é aplicado umrevestimento de aspersão térmica na superfície de um cilindro de trabalhoutilizado para a laminação e o acabamento de um metal ou liga metálica, porexemplo, uma chapa de liga de alumínio, onde o cilindro de trabalho revestidotem uma excelente resistência a desgaste e corrosão. O cilindro de trabalhorevestido é efetivo para a fabricação de metal ou de liga metálica, porexemplo, uma chapa de liga de alumínio, com excelente qualidade e altaprodutividade. O metal de transição de carbonetos de metal do grupo VI, porexemplo, um material de carboneto de tungstênio cobalto e cromo aplicadopor processos de detonação ou de combustão com oxigênio em altavelocidade podem produzir uma vida aumentada do equipamento em metal eliga metálica, por exemplo, nas linhas de laminação e acabamento de chapa deliga de alumínio.

Os cilindros de trabalho revestidos desta invenção e podemapresentar uma resistência a desgaste e corrosão produzindo uma vida maislonga dos cilindros de trabalho revestidos por aspersão térmica. Um aspectoimportante do revestimento pulverizado termicamente é o acabamento dasuperfície. A superfície revestida pode ser usinada ou polida com ferramentasde corte ou meio rígido para a obtenção ou retenção de um perfil específicodo cilindro (por exemplo, um formato de coroa no qual a superfície docilindro de trabalho é elevada na direção da porção média do cilindro detrabalho e é menos elevada em relação às porções terminais do cilindro detrabalho).

A superfície usinada e/ou polida pode ser acabada comcorreias flexíveis (meio de diamante ou de nitreto de boro cúbico) para aobtenção de uma determinada rugosidade de superfície e para minimizar osdefeitos da superfície no produto de chapa. Pode ser aplicado umrevestimento selante para a resistência a meio corrosivo e/ou a compostoslubrificantes. Em uma realização preferida, a superfície do revestimentopulverizado termicamente é acabada o suficiente para minimizar ou eliminarmarcas ou defeitos sobre a chapa de metal ou de liga metálica fabricadautilizando o cilindro de trabalho.

Em uma realização da invenção, a camada revestida poraspersão acabada tem uma espessura em torno de 0,025 a cerca de 0,25 mm euma porosidade não maior do que cerca de 2,5%. A camada revestida poraspersão acabada tem uma espessura preferida em torno de 0,025 a cerca de0,1 mm e uma porosidade não maior do que cerca de 1,5%. Se o revestimentoé muito grosso, as tensões podem levar a rachaduras prematuras e aoespalhamento do revestimento decorrente de forças de redução. Orevestimento pulverizado termicamente formado pelo processo de formaçãode revestimento pulverizado termicamente de acordo com esta invenção,poderá ter a resistência a desgaste desejada (por exemplo, o perfil desuperfície e de retenção da rugosidade da superfície) e resistência à corrosão.

Conforme indicado acima, esta invenção refere-se em parte aum cilindro de trabalho para uso em metal ou liga metálica, por exemplo, afabricação de chapa de liga de alumínio, constituído de uma estrutura deforma cilíndrica, tendo uma superfície periférica externa e um revestimentopulverizado termicamente sobre a superfície periférica externa da referidaestrutura de forma cilíndrica, o referido revestimento pulverizadotermicamente sendo composto de cerca de 65 a cerca de 95% em peso de umou mais carbonetos de metal do grupo VI, e cerca de 5 a cerca de 35% empeso de um ou mais metais de transição escolhidos de cromo, manganês,ferro, cobalto e níquel. De preferência, esta invenção refere-se em parte a umcilindro de trabalho para o uso na fabricação de chapa de liga de alumínio,constituído de uma estrutura de forma cilíndrica, tendo uma superfícieperiférica externa e um revestimento pulverizado termicamente sobre asuperfície periférica externa da referida estrutura de forma cilíndrica, oreferido revestimento pulverizado termicamente sendo composto de cerca de76 a cerca de 86% em peso de tungstênio, cerca de 3 a cerca de 5,5% em pesode carbono, cerca de 7 a cerca de 13% em peso de cobalto, e cerca de 2,5 acerca de 7% em peso de cromo.

Os a cilindros de trabalho desta invenção para uso em metal ouliga metálica, por exemplo, a fabricação de chapa de liga de alumínio, podemvariar em formato e tamanho. Os cilindros de trabalho tipicamente têm umaestrutura de forma cilíndrica com uma superfície periférica externa e umnúcleo vazio ou sólido. Em uma realização, a superfície revestida sobre oscilindros de trabalho pode ser usinada ou polida com ferramentas de corte ouum meio rígido para a obtenção ou retenção de um determinado perfil decilindro (por exemplo, formato em coroa no qual a superfície do cilindro detrabalho é elevada em direção à porção do meio do cilindro de trabalho e émenos elevada na direção das porções terminais do cilindro de trabalho). Otamanho dos cilindros de trabalho pode variar de cerca de 900 mm ou menosaté cerca de 3.050 mm ou mais em comprimento e cerca de 150 mm ou menosa cerca de 460 mm ou mais em diâmetro. O formato e o tamanho dos cilindrosde trabalho desta invenção não são estreitamente críticos e necessitam terapenas o diâmetro e formato suficientes para serem úteis na fabricação dechapa metálica ou de liga metálica.

Um processo típico para a fabricação de chapa de liga dealumínio envolve a fundição de um tarugo de liga de alumínio (o processopode ser contínuo ou em batelada e opcionalmente, incluir uma etapa detratamento térmico), a laminação do tarugo de liga de alumínio para produziruma chapa de liga de alumínio com espessura intermediária, e a passagem dachapa de liga de alumínio com espessura intermediária através de um sistemade cilindros de trabalho para produzir uma chapa de liga de alumínio com aespessura final.

Conforme indicado acima, esta invenção refere-se em parte aum método para a fabricação de metal ou liga de metal, por exemplo, chapade liga de alumínio, que é composto de (i) fundição e opcionalmentetratamento térmico de um tarugo de metal ou de liga metálica, (ii) laminaçãodo tarugo de metal ou de liga de alumínio para produzir uma chapa comespessura intermediária de metal ou de liga metálica, e (iii) a passagem dachapa de metal ou de liga de metal com espessura intermediária através de umou mais cilindros de trabalho para a produção de uma chapa de metal ou deliga metálica com a espessura final, os referidos um ou mais cilindros detrabalho sendo compostos de uma estrutura de forma cilíndrica e tendo umasuperfície periférica externa e um revestimento pulverizado termicamente nasuperfície periférica externa da referida estrutura de forma cilíndrica, oreferido revestimento pulverizado termicamente sendo composto de cerca de65 a cerca de 95% em peso de um ou mais carbonetos de metal do grupo VI, ecerca de 5 a cerca de 35% em peso de um ou mais metais de transiçãoescolhidos de cromo, manganês, ferro, cobalto e níquel.

De preferência, a invenção refere-se em parte a um métodopara a fabricação de uma chapa de liga de alumínio que é composto de (i)fundição e opcionalmente tratamento térmico de um tarugo de liga dealumínio, (ii) a laminação do tarugo de liga de alumínio para produzir umachapa de liga de alumínio com espessura intermediária, e (iii) a passagem dachapa de liga de alumínio com espessura intermediária através de um ou maiscilindros de trabalho para a produção de uma chapa de liga de alumínio com aespessura final, os referidos um ou mais cilindros de trabalho sendocompostos de uma estrutura de forma cilíndrica e tendo uma superfícieperiférica externa de um revestimento pulverizado termicamente sobre asuperfície periférica externa da referida estrutura de forma cilíndrica, oreferido revestimento pulverizado termicamente sendo composto de cerca de76 a cerca de 86% em peso de tungstênio, cerca de 3 a cerca de 5,5% em pesode carbono, cerca de 7 a cerca de 13% em peso de cobalto, e cerca de 2,5 acerca de 7% em peso de cromo.

Na camada revestida pulverizada termicamente formada sobreo cilindro utilizado para a redução, a espessura da camada de revestimentoacabada é um fator importante. Quando os cilindros de trabalho são prensadosem conjunto (a pressão é tipicamente aplicada por cilindros de suporte), sãoformadas grandes tensões dentro da camada revestida do substrato docilindro. Camadas revestidas por aspersão térmica acabadas maiores do quecerca de 0,25 mm poderão ser demasiadamente grossas para resistir aos danosno revestimento decorrentes da laminação.

De acordo com esta invenção, com relação aos carbonetos demetal do grupo VI com o aglutinante metálico composto de um ou mais dosCr, Mn, Fe, Co e Ni, a camada pulverizada termicamente pode consistir decarbonetos metálicos, MxC (onde M representa metal e é um ou mais dos Cr,C, Mo e W); aglutinante metálico consistindo de Cr, Mn, Fe, Co e/ou Ni; euma camada protetora de Cr2O3 que pode proteger os carbonetos, oaglutinante, e os limites de respingos da partícula resultante. As fases MxCpodem consistir de MC, M2C3 M6C, M9C e Mi2C.

Para a camada de aspersão térmica WCCoCr desta invenção,as fases predominantes de carboneto são WC, a maior, e W2C, a menor. Asfases do carboneto complexo são difíceis de serem observadas, mas poderiamestar presentes em pequenas quantidades, especialmente nas regiões onde afase de carboneto maior ou menor foi dissolvida na matriz metálica. Oscarbonetos que precipitam da solução podem conter Co e Cr. Esta camadapulverizada termicamente é formada sobre a superfície de um cilindro detrabalho utilizado na fabricação de um metal ou liga metálica, por exemplo,uma chapa de liga de alumínio. De acordo com esta invenção, esta camadarevestida por aspersão pode apresentar uma resistência a desgaste e umaresistência a corrosão durante o processo de laminação a frio. Utilizando-setal camada revestida por aspersão térmica, pode ser conseguida uma altaprodutividade e uma boa qualidade na liga de metal ou de liga metálica, porexemplo, um produto de chapa de liga de alumínio.

Os revestimentos desta invenção pulverizados termicamentepodem produzir mais resistência a desgaste do que os cilindros de aço de ligade cromo. Apesar dos cilindros revestidos por aspersão térmica poderem terum custo mais elevado do que os cilindros de aço com liga de cromo, é ganhoum valor pela extensão da vida do cilindro e a redução das perdas (energia,capacidade, danos no produto, etc).

Os exemplos seguintes são apresentados para descrever aindamais a invenção. Os exemplos se destinam a ser ilustrativos em natureza e nãodevem ser considerados como limitando o escopo da invenção.

Exemplos

Os exemplos listado na tabela I abaixo são revestimentospulverizados termicamente aplicados em substratos de aço. A tabela I mostraa composição (percentagem por peso), do processo por aspersão térmica,método de fabricação de pó ( incluindo o tamanho inicial de carboneto detungstênio), o desempenho qualitativo com base nos dados de retenção dasuperfície mostrados na figura 2, e comentários adicionais.

Tabela I

<table>table see original document page 20</column></row><table>O método de teste envolve a colocação de uma superfície derevestimento polida com uma rugosidade inicial da superfície (no t = 0) emum equipamento de acabamento vibratório, Buehler Vibromet I. As amostrasforam polidas sob cargas idênticas com partículas de 1-2 μιη de dióxido detitânio (em condições a seco). Em intervalos determinados de tempo(mostrados na figura 2), foi medida e comparada a rugosidade da superfíciedas amostras para se determinar a retenção da superfície.

Para as composições AeB acima, o WCCoCr aplicado porcombustível e oxigênio em alta velocidade (HVOF JP-5000) apresentouexcelente retenção na superfície. As composições CeD apresentaram umaboa retenção na superfície. Todos estes revestimentos contendo carbonetospoderão oferecer uma resistência melhor a desgaste para os cilindros detrabalho; e a melhor retenção de superfície deve ser correlacionada com umaqualidade melhor da chapa metálica na linha de fabricação de laminação eacabamento. Os cilindros de trabalho revestidos por aspersão térmica devemtirar proveito da resistência aumentada contra desgaste dos revestimentos comcarboneto e permanecerem em serviço mais tempo, por causa da boaqualidade da chapa.

Embora tenha sido demonstrado e descrito o que é consideradocomo sendo as realizações preferidas da invenção, é claro que ficaráentendido que poderiam ser rapidamente feitas modificações e alterações naforma ou nos detalhes da mesma, sem se afastarem do espírito e do escopo dainvenção. Pretende-se portanto que a invenção não seja limitada à forma exatae aod detalhes apresentados e descritos aqui, nem a nada menos do que ainvenção completa apresentada aqui, conforme reivindicado mais adiante.

Claims

1. Cilindro de trabalho para uso na fabricação de chapa demetal ou de liga metálica, caracterizado pelo fato de que compreende umaestrutura de forma cilíndrica tendo uma superfície periférica externa e umrevestimento pulverizado termicamente sobre a superfície periférica externada referida estrutura de forma cilíndrica, o referido revestimento pulverizadotermicamente sendo composto de cerca de 65 a cerca de 95% em peso de umou mais carbonetos metálicos do grupo VI, e cerca de 5 a cerca de 35% empeso de um ou mais metais de transição escolhidos de cromo, manganês,ferro, cobalto e níquel.

2. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a chapa de metal ou de liga metálicacompreende alumínio ou liga de alumínio, ferro ou liga de ferro, cobre ou ligade cobre, titânio ou liga de titânio, ou níquel ou liga de níquel.

3. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o ferro ou liga de ferro é constituído de aço ouaço inoxidável.

4. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o um ou mais carbonetos de metal do grupo VIsão escolhidos de WC, MoC, CrC, WCrC, WMoC e CrMoC.

5. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o revestimento pulverizado termicamente écomposto de cerca de 70 a cerca de 90% em peso dos referidos um ou maiscarbonetos de metal do grupo VI e cerca de 10 a cerca de 30% em peso dosreferidos um ou mais metais de transição.

6. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o revestimento pulverizado termicamente écomposto de cerca de 76 a cerca de 86% em peso de tungstênio, cerca de 3 acerca de 5,5% em peso de carbono, cerca de 7 a cerca de 13% em peso decobalto, e cerca de 2,5 a cerca de 7% em peso de cromo.

7. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o revestimento pulverizado termicamente écomposto de cerca de 78 a cerca de 84% em peso de tungstênio, cerca de 3,5 acerca de 5,2% em peso de carbono, cerca de 7 a cerca de 11% em peso decobalto, e cerca de 3 a cerca de 6% em peso de cromo.

8. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que um selante é aplicado ao revestimentopulverizado termicamente.

9. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de que o selante é composto de uma resina epóxi maisum endurecedor epóxi.

10. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o revestimento pulverizado termicamente temuma espessura de cerca de 0,025 a cerca de 1,0 mm.

11. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o revestimento pulverizado termicamente temuma porosidade não maior do que cerca de 2,5%.

12. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o revestimento pulverizado termicamente temuma rugosidade da superfície menor do que cerca de 1,524 μπι Ra.

13. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o referido revestimento pulverizadotermicamente é formado por um método de revestimento por plasma, ummétodo de revestimento por combustível e oxigênio em alta velocidade, ouum método de revestimento por detonação.

14. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que é para uso na fabricação de uma chapa de ligade alumínio.

15. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a superfície de revestimento pulverizadatermicamente é usinada e/ou retificada.

16. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a superfície de revestimento pulverizadotermicamente é usinada e/ou retificada o suficiente para obter ou manter umperfil de cilindro de trabalho tendo um formato de coroa.

17. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a superfície de revestimento pulverizadotermicamente é acabada o suficiente para minimizar ou eliminar marcas oudefeitos sobre a chapa metálica ou de liga metálica fabricada utilizando oreferido cilindro de trabalho.

18. Cilindro de trabalho de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de que o revestimento pulverizado termicamente temuma espessura de cerca de 0,025 a cerca de 0,25 mm.

19. Método para preparar um cilindro de trabalho para uso nafabricação de chapa de metal ou de liga metálica, caracterizado pelo fato deque compreende (i) produzir uma estrutura de forma cilíndrica tendo umasuperfície periférica externa, e (ii) pulverizar termicamente um revestimentosobre a superfície periférica externa da referida estrutura de forma cilíndrica,o referido revestimento pulverizado termicamente sendo composto de cercade 65 a cerca de 95% em peso de um ou mais carbonetos de metal do grupoVI, e cerca de 5 a cerca de 35% em peso de um ou mais metais de transiçãoescolhidos dentre cromo, manganês, ferro, cobalto e níquel.

20. Método para fabricar chapa de metal ou de liga metálica,caracterizado pelo fato de que compreende (i) vazar e opcionalmente recozerum tarugo de metal ou de liga metálica, (ii) laminar o tarugo de metal ou deliga metálica para a produção de uma chapa de metal ou de liga metálica comespessura intermediária, e (iii) passar a chapa de metal ou de liga metálica deespessura intermediária através de um ou mais cilindros de trabalho paraproporcionar uma chapa de metal ou de liga metálica com a espessura final,os referidos um ou mais cilindros de trabalho sendo compostos de umaestrutura de forma cilíndrica tendo uma superfície periférica externa e umrevestimento pulverizado termicamente sobre a superfície periférica externada referida estrutura de forma cilíndrica, o referido revestimento pulverizadotermicamente sendo composto de cerca de 65 a cerca de 95% em peso de umou mais carbonetos de metal do grupo VI, e cerca de 5 a cerca de 35% empeso de um ou mais metais de transição escolhidos dentre cromo, manganês,ferro, cobalto e níquel.

21. Pó para pulverização térmica para o revestimento dasuperfície periférica externa de um cilindro de trabalho para uso na fabricaçãode chapa metálica ou de liga metálica, caracterizado pelo fato de quecompreende cerca de 65 a cerca de 95% em peso de um ou mais carbonetosde metal do grupo VI, e cerca de 5 a cerca de 35% em peso de um ou maismetais de transição escolhidos de cromo, manganês, ferro, cobalto e níquel.

22. Pó para pulverização térmica de acordo com areivindicação 21, caracterizado pelo fato de que tem um tamanho de grão decerca de 0,1 a cerca de 5 mícrons.