BRPI0907447B1

BRPI0907447B1 - MÉTODO DE REVESTIMENTO POR IMERSÃO A QUENTE PARA FORMAR UM REVESTIMENTO DE UMA LIGA DE Al-Zn-Si-Mg RESISTENTE À CORROSÃO EM UMA TIRA DE AÇO

Info

Publication number: BRPI0907447B1
Application number: BRPI0907447-3A
Authority: BR
Inventors: Qiyang Liu; Wayne Renshaw; Joe Williams
Original assignee: Bluescope Steel Limited
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2023-10-10
Also published as: ES2834614T3; US20190003028A1; US20240117480A1; JP2018100444A; CN101910444A; JP7162091B2; JP2021091972A; KR20200039019A; US11840763B2; JP6518543B2; JP2023002655A; AU2023282196A1; AU2009225257B9; US20180340250A1; AU2021221876A1; AU2009225258B9; US20110027613A1; EP2250297A1; US20220364215A1; KR20180118242A

Abstract

tira de aço revestida com liga de al - zn- sí - mg e método de revestimento por imersão a quente para formar um revestimento de uma liga al - zn-si - mg resistente à corrosão em uma tira de aço. a presente invenção de refere a uma tira revestida com liga de al-zn - si- mg que contém partículas de mgzsi na microestrutura do revestimento. a distribuição das partículas de mgzsi é tal que a superfície do revestimento tem apenas uma pequena proporção de partículas de mgzsi ou é´pelo menos substancialmente inscrita de quaisquer partículas de mg2si.

Description

A presente invenção se refere a um material em tira, tipicamente tira de aço, a qual é dotada de um revestimento de liga de metal resistente à corrosão.

A presente invenção se refere com particulari-dade a um revestimento de liga de metal resistente à corrosão que contém alumínio-zinco-silício-magnésio como os elementos principais na liga, e é doravante referida como uma “liga de Al-Zn-Si-Mg” nesta base. A liga de revestimento pode conter outros elementos que se en-contram presentes como adições intencionais de elementos de liga ou como impurezas inevitáveis. Consequentemente, a frase “liga de Al-Zn-Si-Mg” é compreendida como abrangendo ligas que contêm esses outros elementos e os outros elementos podem ser adições intencionais de elementos de liga deliberadas ou como impurezas inevi-táveis.

A presente invenção refere-se com particulari-dade, sendo que não exclusivamente, a tira de aço que é revestida com a liga de Al-Zn-Si-Mg descrita anterior-mente e pode ser formada a frio (por exemplo, por con-formação por rolos) em um produto de uso final, tais como produtos de coberturas. Tipicamente, a liga de Al-Zn-Si-Mg compreende as seguintes faixas de %, em peso, dos elementos alumínio, zinco, silício, e magnésio: Alumínio: 40 a 60 % Zinco: 40 a 60% Silício: 0,3 a 3% Magnésio 0,3 a 10% Tipicamente, o revestimento de liga de metal resistente à corrosão é formada em tira de aço por meio de um método de revestimento por imersão a quente.

No método de revestimento de metal por imersão a quente convencional, tira de aço passa, de uma maneira geral, através de um ou mais fornos de tratamento térmico e depois disso através de um banho de liga de metal fundido mantido em um vaso de revestimento. O forno de tratamento térmico que fica disposto adjacente a um vaso de revestimento tem uma embocadura de saída que se estende descendentemente até um local situado abaixo da superfície superior do banho.

A liga de metal é usualmente mantida fundida no pote de revestimento pelo uso de indutores de aqueci-mento. A tira usualmente sai dos fornos de tratamento térmico por meio de uma seção extrema de saída na forma de uma calha ou embocadura de saída de forno alongada que mergulha dentro do banho. Dentro do banho a tira passa em torno de um ou mais rolos de submersão e é re-colhida ascendentemente do banho e é revestida com a liga de metal quando ela passa através do banho.

Depois de deixar o banho de revestimento, a tira revestida com liga de metal passa através de uma estação de controle de espessura de revestimento, tal co mo uma faca de gás ou estação de gás de desbaste, na qual suas superfícies revestidas são submetidas a jatos de gás de desbaste para controlar a espessura do reves-timento.

A tira revestida de liga de metal passa então através de uma seção de refrigeração e é submetida a resfriamento forçado.

A tira revestida de liga de metal resfriada pode ser, depois disso, opcionalmente condicionada pela passagem da tira revestida sucessivamente através de uma seção de laminação de acabamento e encruamento su-perficial (também conhecida como seção de laminação de acabamento e desempenho) e uma seção de nivelamento de tensão. A tira condicionada é enrolada em uma estação de bobinagem.

Um revestimento de liga 55% de Al-Zn é um re-vestimento de liga de metal amplamente conhecido para tira de aço. Depois da solidificação, um revestimento de liga 55% de Al-Zn normalmente consiste de dendritos α-Al e uma fase de β-Zn nas regiões inter-dendríticas do revestimento. Já se conhece a adição de silício à composição da liga de revestimento para prevenir a ligação exces-siva entre o substrato de aço e o revestimento fundido no método de revestimento por imersão a quente. Uma parte do silício é usada na formação da camada de liga quaternária, mas a maior parte do silício precipita na forma de partículas de silício puro, semelhantes a agu- lhas, durante a solidificação. Estas partículas de si-lício semelhantes a agulhas também estão presentes nas regiões interdentríticas do revestimento.

A requerente constatou que quando se inclui Mg em uma composição de revestimento de liga 55% de Al-Zn- Si, o Mg ocasiona determinados efeitos benéficos no de-sempenho do produto, tais como proteção de aresta de corte aperfeiçoada pela mudança da natureza dos produtos de corrosão formados.

Entretanto, a requerente também constatou que o Mg reage com o Si para formar uma fase de Mg2Si e que a formação da fase de Mg2Si compromete os efeitos benéfi-cos do Mg mencionados anteriormente em um número de ma-neiras.

Uma maneira particular, que constitui o foco da presente invenção, consiste em um defeito de superfície chamado “mosqueamento”. A requerente constatou que o mosqueamento pode ocorrer nos revestimentos de liga de Al-Zn-Si-Mg sob determinadas condições de solidificação. O mosqueamento está relacionado com a presença da fase de Mg2Si na superfície do revestimento.

Com maior particularidade, o mosqueamento é um defeito onde um grande número de partículas grosseiras de Mg2Si se aglomera entre si na superfície do reves-timento, resultando em uma aparência de superfície eno-doada que não é aceitável sob um ponto de vista estéti-co. Com maior particularidade, as partículas de Mg2Si aglomeradas formam regiões mais escuras com dimensões de aproximadamente 1-5 mm e introduzem desuniformidade na aparência do revestimento que tornam o produto re-vestido inadequado para aplicações onde a aparência uniforme é importante.

A descrição apresentada anteriormente não deve ser considerada como uma admissão do conhecimento geral comum na Austrália ou em outro lugar.

A presente invenção consiste em uma tira reves-tida de liga de Al-Zn-Si-Mg que é dotada de partículas de Mg2Si na microestrutura do revestimento com a dis-tribuição das partículas de Mg2Si sendo proporcionada de forma tal que a superfície do revestimento tem somente uma pequena proporção de partículas de Mg2Si ou é pelo menos substancialmente isenta de qualquer partícula de Mg2Si.

A requerente constatou que a distribuição de partículas de Mg2Si descrita anteriormente na microes- trutura de revestimento proporciona vantagens signifi-cativas e pode ser alcançada por meio de qualquer uma ou mais de: (a) adições de estrôncio na liga de revestimento, (b) seleção da velocidade de resfriamento durante a solidificação da tira revestida para uma determinada massa de revestimento (ou seja, espessura de revestimento) que sai de um banho de revestimento; e (c) reduzindo ao mínimo as variações na espessura do revestimento.

A requerente constatou que adições de Sr des- critas adiante de maneira mais detalhada controlam as características de distribuição da fase de Mg2Si na direção da espessura de um revestimento de liga de Al-Zn- Si-Mg de maneira que a superfície do revestimento tem somente uma pequena proporção de partículas de Mg2Si ou se apresenta pelo menos substancialmente isenta de partículas de Mg2Si, pelo que ocorre um risco de mosquea- mento por Mg2Si consideravelmente mais baixo.

Em particular, a requerente constatou que quando pelo menos 250 ppm de Sr, preferentemente 250-3000 ppm de Sr, são adicionadas a um banho de revestimento que contém uma liga de Al-Zn-Si-Mg, as características de distribuição da fase de Mg2Si na direção da espessura do revestimento são completamente alteradas por esta adição de Sr em relação à distribuição que se encontra presente quando não há qualquer Sr no banho de revestimento. Especificamente, a requerente constatou que estas adições de Sr promovem a formação de uma superfície do revestimento que tem apenas uma pequena proporção de partículas de Mg2Si ou é isenta de quaisquer partículas de Mg2Si e conseqüentemente um risco de mosqueamento na superfície consideravelmente mais baixo.

A requerente também constatou que selecionando a taxa de resfriamento durante a solidificação de uma tira revestida que sai de um banho de revestimento para ficar abaixo de uma taxa de resfriamento limite, tipicamente abaixo de 80°C/s para massas de revestimento menores do que 100 g/m2 por lado da superfície da tira, controla as características de distribuição da fase de Mg2Si de forma tal que a superfície tem apenas uma pe-quena proporção de partículas de Mg2Si ou é pelo menos substancialmente isenta de partículas Mg2Si, pelo que existe um risco consideravelmente mais baixo de mosque- amento por Mg2Si.

A requerente também constatou que reduzindo ao mínimo as variações de espessura de revestimento, con-trola as características de distribuição da fase de Mg2Si de maneira que a superfície tem apenas uma pequena proporção de partículas de Mg2Si ou é pelo menos substancialmente isenta de partículas de Mg2Si, pelo que existe um risco consideravelmente mais baixo de mosqueamento por Mg2Si. Como é o caso com adição de Sr e seleção da taxa de resfriamento durante a solidificação, a microestrutura de revestimento resultante é vantajosa em termos de aparência, resistência à corrosão aumentada e ductilidade do revestimento aperfeiçoada.

De acordo com a presente invenção, se proporci-ona uma tira de aço revestida com liga de Al-Zn-Si-Mg que compreende uma liga de Al-Zn-Si-Mg em uma tira de aço, com a microestrutura do revestimento compreendendo partículas de Mg2Si, e com a distribuição das partículas de Mg2Si sendo tal que existe apenas uma pequena proporção de partículas de Mg2Si ou pelo menos substan-cialmente nenhuma partícula de Mg2Si na superfície do revestimento.

A pequena proporção de partículas de Mg2Si na região de superfície do revestimento pode ser de não mais que 10%, em peso, das partículas de Mg2Si. Tipicamente, a liga de Al-Zn-Si-Mg compreende as seguintes faixas, na % em peso, dos elementos alumínio, zinco, silício, e magnésio: Alumínio: 40 a 60% Zinco: 40 a 60% Silício: 0,3 a 3% Magnésio 0,3 a 10% A liga de Al-Zn-Si-Mg também pode conter outros elementos, tais como, a título de exemplo, qualquer um ou mais de ferro, vanádio, cromo e estrôncio.

Tipicamente, a espessura do revestimento é menor do que 30 μ m. Preferentemente, a espessura do revestimento é maior do que 7μ m. Preferentemente, o revestimento contém mais do que 250 ppm de Sr, com a adição de Sr promovendo a for-mação da distribuição das partículas de Mg2Si mencionada anteriormente no revestimento. Preferentemente, o revestimento contém mais do que 500 ppm de Sr. Preferentemente, o revestimento contém mais do que 1000 ppm de Sr. Preferentemente, o revestimento contém menos do que 3000 ppm de Sr.

O revestimento de liga de Al-Zn-Si-Mg-Sr pode conter outros elementos como adições deliberadas ou como impurezas inevitáveis. Preferentemente, existem variações de espessura de revestimento que são mínimas.

De acordo com a presente invenção, se proporciona também um método de revestimento por imersão a quente para formação de um revestimento de uma liga de Al-Zn-Si-Mg resistente à corrosão em uma tira de aço que é caracterizada pela passagem da tira de aço através de um banho de revestimento de imersão a quente que contém Al, Zn, Si, Mg, e mais do que 250 ppm de Sr e opcionalmente outros elementos e formação de um revestimento de liga na tira que tem partículas de Mg2Si na microestrutura do revestimento com a distribuição das partículas de Mg2Si sendo tal que existe apenas uma pequena proporção de partículas de Mg2Si ou substancialmente nenhuma partícula de Mg2Si na superfície do revestimento.

A pequena proporção de partículas de Mg2Si na região de superfície do revestimento pode ser de não mais que 10%, em peso, das partículas de Mg2Si. Preferentemente, o revestimento contém mais do que 500 ppm de Sr. Preferentemente, o revestimento contém pelo menos 1000 ppm de Sr. Preferentemente, o banho fundido contém menos do que 3000 ppm de Sr. O revestimento de liga de Al-Zn-Si-Mg-Sr pode conter outros elementos como adições deliberadas ou impurezas inevitáveis.

De acordo com a presente invenção, se proporci-ona também um método de revestimento por imersão a quente para formar um revestimento de uma liga de Al- Zn-Si-Mg resistente à corrosão em uma tira de aço que é caracterizado por se fazer passar a tira de aço através de um banho de revestimento por imersão a quente que contém Al, Zn, Si, e Mg e opcionalmente outros elementos e formar um revestimento de liga na tira, e resfriar a tira revestida que sai do banho de revestimento durante a solidificação do revestimento a uma taxa que é controlada de maneira tal que a distribuição de par-tículas de Mg2Si na microestrutura de revestimento é tal que existe apenas uma pequena proporção de partículas de Mg2Si ou substancialmente nenhuma partícula de Mg2Si na superfície do revestimento.

A pequena proporção de partículas de Mg2Si na região de superfície do revestimento pode ser de não mais que 10%, em peso, das partículas de Mg2Si. Preferentemente, o método compreende selecionar a taxa de resfriamento para a tira revestida que sai do banho de revestimento para ser menor do que uma taxa de resfriamento limite.

Em qualquer situação determinada, a seleção da taxa de resfriamento requerida se encontra relacionada com a espessura do revestimento (ou da massa de reves-timento).

Preferentemente, o método compreende selecionar a taxa de resfriamento para a tira revestida que sai do banho de revestimento de forma a ser menor do que 80°C/s para massas de revestimento de até 75 g/m2 por lado de superfície de tira.

Preferentemente, o método compreende selecionar a taxa de resfriamento para a tira revestida que sai do banho de revestimento de forma a ser menor do que 50°C/s para massas de revestimento de 75-100 g/m2 por lado de superfície de tira.

Tipicamente, o método compreende selecionar a taxa de resfriamento de modo a ser pelo menos 11°C/s.

A título de exemplo, para um revestimento dotado de uma espessura média de 22 μ m, durante a solidificação, preferentemente as taxas de resfriamento são tais como expostas em seguida: (a) 55°C/s em uma faixa de temperatura de 600-530°C, (b) 70°C/s em uma faixa de temperatura de 530-500°C, e (c) 80°C/s em uma faixa de temperatura de 500-300°C.

O banho de revestimento e o revestimento na tira de aço revestida no banho podem conter Sr.

De acordo com a presente invenção, se proporci-ona igualmente um método de revestimento por imersão a quente para formar um revestimento de uma liga de Al- Zn-Si-Mg resistente à corrosão em uma tira de aço que é caracterizado por fazer passar a tira de aço através de um banho de revestimento por imersão a quente que contém Al, Zn, Si, e Mg e opcionalmente outros elementos e formar um revestimento de liga na tira com variação mí-nima na espessura do revestimento de maneira que a dis-tribuição de partículas de Mg2Si na microestrutura de revestimento é tal que existe apenas uma pequena pro-porção de partículas de Mg2Si ou substancialmente ne-nhuma partícula de Mg2Si na superfície do revestimento.

A pequena proporção de partículas de Mg2Si na região de superfície do revestimento pode ser de não mais que 10%, em peso, das partículas de Mg2Si.

Preferentemente, a variação da espessura do re-vestimento deverá ser não mais do que 40% em qualquer seção de 5 mm de diâmetro do revestimento determinada.

Com maior preferência, a variação da espessura do revestimento deverá ser não superior a 30% em qual-quer seção de 5 mm de diâmetro do revestimento determi-nada.

Em qualquer situação determinada, a seleção de uma variação de espessura apropriada está relacionada com a espessura do revestimento (ou massa de revesti-mento).

A título de exemplo, para uma espessura de re-vestimento de 22 μ m, preferentemente a espessura máxima em qualquer região do revestimento maior do que 1 mm de diâmetro deve ser de 27 μ m.

Preferentemente, o método compreende selecionar a taxa de resfriamento durante a solidificação da tira revestida que sai do banho de revestimento de forma a ser menor do que uma taxa de resfriamento limite.

O método de revestimento por imersão a quente pode ser o método convencional descrito anteriormente ou qualquer outro método adequado.

As vantagens da invenção incluem as vantagens expostas em seguida. • Eliminação do defeito de mosqueamento e taxa de produção principal de primeira vez. O risco do defeito de mosqueamento é pelo menos substancialmente eliminado e a superfície do revestimento resultante mantém uma bonita aparência metálica prateada. Como um resultado, a taxa de produção principal de primeira vez é aperfeiçoada e a lucratividade é impulsionada. • A prevenção do defeito de mosqueamento pe- la adição de Sr permite o uso de taxas de resfriamento mais altas, se reduzindo a extensão de resfriamento do equipamento depois do vaso.

Exemplo

A requerente realizou experiências de laborató rio em uma série de composições de ligas de 55% de Al- Zn, 1,5% de Si e 2,0% de Mg dotadas de até 3000 ppm de Sr aplicadas como revestimento em substratos de aço.

O propósito destas experiências foi investigar o impacto de Sr no mosqueamento na superfície dos re-vestimentos.

A Figura 1 resume os resultados de um conjunto de experiências realizadas pela requerente que ilustram a presente invenção.

O lado esquerdo da Figura compreende uma vista plana de topo de um substrato de aço revestido e uma seção transversal do revestimento, com o revestimento compreendendo uma liga de 55% de Al-Zn, 1,5% de Si e 2,0% de Mg, porém sem Sr. O revestimento não foi formado levando em consideração a seleção da taxa de resfri-amento durante a solidificação e variações de espessura de revestimento discutidas anteriormente.

O mosqueamento que resulta de tal composição de revestimento é identificado pela seta na vista plana de topo. É evidente a partir da seção transversal que as partículas de Mg2Si são distribuídas por toda a espes-sura do revestimento. Isto é um problema pelas razões expostas anteriormente.

O lado direito da Figura compreende uma vista plana de topo de um substrato de aço revestido e uma seção transversal do revestimento, com o revestimento compreendendo uma liga de 55% de Al-Zn, 1,5% de Si, 2,0% de Mg e 500 ppm de Sr. A partir da vista plana de topo é evidente uma ausência completa de mosqueamento. Além disso, a seção transversal ilustra regiões superi or e inferior na superfície de revestimento e na inter-face com o substrato de aço que são completamente isen-tos de partículas de Mg2Si, com as partículas de Mg2Si estando confinadas a uma faixa central do revestimento. Isto é vantajoso pelas razões estabelecidas anterior-mente

As fotomicrografias da Figura ilustram clara-mente os benefícios da adição do Sr a uma liga de re-vestimento de Al-Zn-Si-Mg.

As experiências de laboratório permitiram cons-tatar que a microestrutura ilustrada no lado direito da Figura foram formadas com adições de Sr na faixa de 250-3000 ppm.

A requerente também realizou testes de linha na composição de liga de 55% de Al-Zn, 1,5% de Si e 2,0% de Mg (não contendo Sr) revestida em substratos de aço.

O propósito destes testes foi o de investigar o impacto das taxas de resfriamento e das massas de re-vestimento no mosqueamento formado na superfície dos revestimentos.

Os testes cobriram uma faixa de massas de re-vestimento de 60 a 100 g/m2 por lado de superfície da tira, com taxas de resfriamento de até 90°C/s.

A requerente constatou dois fatores que afetaram a microestrutura de revestimento, com particularidade a distribuição das partículas de Mg2Si nos revestimentos, nos testes.

O primeiro fator é o efeito da taxa de resfria- mento da tira que sai do banho de revestimento antes da finalização da solidificação do revestimento. A requerente constatou que controlando a taxa de resfriamento torna possível evitar o mosqueamento.

A título de exemplo, a requerente constatou que para um revestimento da classe AZ150 (ou 75 g/m2 por lado de superfície da tira - com referência ao Padrão Australiano AS1397-2001), se a taxa de resfriamento for maior do que 80°C/s se formam partículas de Mg2Si na superfície do revestimento. Com particularidade, quando a taxa de resfriamento foi maior do que 100°C/s, ocorreu a formação de mosqueamento.

A requerente também constatou que para o mesmo revestimento não é desejável que a taxa de resfriamento seja demasiadamente baixa, com particularidade abaixo de 11°C/s, uma vez que neste caso o revestimento desenvolve uma estrutura de “bambu” defeituosa, pelo que as fases ricas em zinco formam uma trajetória de corrosão verticalmente reta a partir da superfície de revesti-mento até à interface de aço, que compromete o desempe-nho da corrosão do revestimento.

Portanto, para um revestimento da classe AZ150, sob as condições experimentais que foram testadas, a taxa de resfriamento deverá ser controlada para situar- se em uma faixa de 11-80°C/s para evitar mosqueamento na superfície.

Por outro lado, a requerente também constatou que para um revestimento da classe AZ200, se a taxa de resfriamento foi maior do que 50°C/s, se formaram par-tículas de Mg2Si na superfície do revestimento e ocorreu a formação de mosqueamento.

Portanto, para um revestimento da classe AZ200, sob as condições experimentais testadas, é desejável uma taxa de resfriamento em uma faixa de 11-50°C/s.

O segundo fator importante constatado pela re-querente consiste na uniformidade da espessura do re-vestimento através da superfície da tira.

A requerente constatou que o revestimento na superfície da tira normalmente teve variações de espes-sura que se situaram (a) em uma faixa longa (através de toda a largura da tira, medida pelo método de “peso- tira-peso” em um disco de 50 mm de diâmetro) e (b) faixa curta (através de cada 25 mm de comprimento na direção da largura da tira, medida na seção transversal do revestimento sob um microscópio com ampliação de 500X). Em uma situação de produção, a variação de espessura de faixa longa é normalmente regulada para atender aos re-quisitos de massa de revestimento mínimos, tais como definidos em padrões nacionais relevantes. Em uma si-tuação de produção, no que toca ao conhecimento da re-querente, não existe qualquer regulamentação quanto à variação de espessura de faixa curta, desde que sejam atendidos os requisitos de massa mínimos tais como de-finidos pelos padrões nacionais relevantes.

Entretanto, a requerente constatou que as vari-ações de espessura de revestimento de faixa curta podi- am ser muito elevadas, e medidas operacionais especiais tiveram de ser aplicadas para se manterem as variações sob controle. Não é incomum no trabalho experimental que a espessura do revestimento mude por um fator de dois ou mais sobre uma distância tão pequena quanto 5 mm, mesmo que o produto atenda perfeitamente aos requisitos de massa de revestimento mínimos conforme definidos nos padrões nacionais relevantes. Esta variação de espessura de revestimento de faixa curta tem um impacto pronunciado nas partículas de Mg2Si na superfície dos revestimentos.

A título de exemplo, a requerente constatou que para um revestimento da classe AZ150, mesmo nas faixas de taxa de resfriamento desejáveis tais como descritas anteriormente, se a variação de espessura de revesti-mento de faixa curta for maior do que 40% acima da es-pessura de revestimento nominal dentro de uma distancia de 5 mm através da superfície da tira, partículas de Mg2Si se formam na superfície do revestimento e desse modo aumenta-se o risco de mosqueamento.

Portanto, sob as condições experimentais testa-das, a variação de espessura de revestimento de faixa curta deverá ser controlada para não ser maior do que 40% acima da espessura de revestimento nominal dentro de uma distância de 5 mm através da superfície de tira para evitar o mosqueamento.

O trabalho de pesquisa realizado pela requerente na solidificação de revestimentos de Al-Zn-Si-Mg, que é extenso e se encontra descrito em parte anterior-mente, ajudou a requerente a desenvolver e compreender a formação da fase de Mg2Si em um revestimento e os fa-tores que afetam a sua distribuição no revestimento. Sem com isso pretender ficar vinculada à exposição seguinte, a requerente entende que esta compreensão seja tal como se encontra exposta em seguida.

Quando um revestimento de liga de Al-Zn-Si-Mg é resfriado para uma temperatura nas proximidades de 560°C, a fase α-Al é a primeira fase a nuclear. A fase α-Al então se desenvolve para uma forma dendrítica. Quando a fase α-Al se desenvolve, o Mg e Si, juntamente com outros elementos dissolvidos, são rejeitados na fase líquida fundida e, desta forma, o líquido fundido remanescente nas regiões interdendríticas é enriquecido em Mg e Si.

Quando o enriquecimento do Mg e Si nas regiões interdendríticas alcança um determinado nível, a fase de Mg2Si começa a formar-se, o que também corresponde a uma temperatura em torno de 465°C. Para simplificação irá supor-se que uma região interdendrítica próxima da superfície externa do revestimento é a região A e outra região interdendrítica próxima da camada de liga inter- metálica quaternária na superfície da tira de aço é a região B. Supor-se-á igualmente que o nível de enrique-cimento em Mg e Si que existe na região A é o mesmo que existe na região B.

Em ou abaixo de 465°C, a fase de Mg2Si tem a mesma tendência para nucleação na região A que na região B. Entretanto, os princípios de metalurgia física nos ensinam que uma nova fase irá preferentemente nu- clear-se em um sítio no qual a energia livre do sistema resultante é a mínima. A fase de Mg2Si nuclear-se-á normalmente de preferência na camada de liga intermetá- lica quaternária na região B desde que o banho de re-vestimento não contenha Sr (a função de Sr com revestimentos que contêm Sr se encontra discutida adiante). A requerente entende que isto está de acordo com os princípios estabelecidos anteriormente, pelo fato de que existe certa similaridade na estrutura de reticulado cristalino entre a fase de liga intermetálica quaternária e a fase de Mg2Si, que favorece a nucleação da fase de Mg2Si pela redução ao mínimo de qualquer aumento na energia livre no sistema. Em comparação, para a fase de Mg2Si nuclear-se no óxido de superfície do revestimento na região A, o aumento na energia livre do sistema teria sido maior.

Na nucleação na região B, a fase de Mg2Si de-senvolve-se ascendentemente, ao longo dos canais de lí-quido fundido nas regiões interdendríticas, no sentido da região A. Na frente de crescimento da fase de Mg2Si (região C), a fase líquida fundida fica esgotada em Mg e Si (na dependência dos coeficientes de divisão de Mg e Si entre a fase líquida e a fase de Mg2Si), em compa-ração com aquela na região A. Desta maneira, se forma um par de difusão entre a região A e a região C. Em ou- tras palavras, Mg e Si na fase líquida fundida irão se difundir da região A para a região C. Observe-se que o crescimento da fase de α-Al na região A significa que a região A é sempre enriquecida em Mg e Si e existe sempre a tendência para a fase de Mg2Si ser nucleada na região A porque a fase líquida é “super-resfriada” com relação à fase de Mg2Si.

Se a fase de Mg2Si se destina a ser nucleada na região A, ou Mg e Si são para manterem-se difundindo da região A para a região C, dependerá do nível de enri-quecimento de Mg e de Si na região A, relevante à tem-peratura local, que por sua vez depende do equilíbrio entre a quantidade de Mg e Si que é rejeitada nessa re-gião pelo crescimento de α-Al e da quantidade de Mg e Si que é movida para fora dessa região pela difusão. O tempo disponível para a difusão também é limitado, uma vez que o processo de nucleação/crescimento de Mg2Si tem de ser completado sob uma temperatura em torno de 380°C, antes que ocorra a reação eutética L^Al-Zn, em que L representa a fase líquida fundida.

A requerente constatou que se controlando o equilíbrio entre o tempo disponível para a difusão e a distância de difusão para Mg e Si se pode controlar a subseqüente nucleação ou crescimento da fase de Mg2Si ou a distribuição final da fase de Mg2Si na direção da espessura do revestimento.

Em particular, a requerente constatou que para uma espessura de revestimento estabelecida, a taxa de resfriamento deverá ser regulada para uma faixa parti-cular, e mais particularmente não exceder uma tempera-tura limite, para evitar o risco de a fase de Mg2Si ser nucleada na região A. Isto é porque para uma espessura de revestimento estabelecida (ou uma distância de difu-são relativamente constante entre as regiões A e C), uma taxa de resfriamento mais alta fará com que a fase de α-Al cresça mais rápido, resultando na rejeição de mais Mg e Si para dentro da fase líquida na região A e um maior enriquecimento de Mg e Si, ou um risco mais elevado para a fase de Mg2Si ser nucleada na região A (o que é indesejável).

Por outro lado, para uma taxa de resfriamento estabelecida, um revestimento mais espesso (ou uma re-gião de revestimento local mais espessa) aumentará a distância de difusão entre a região A e a região C, re-sultando em uma quantidade menor de Mg e Si sendo capaz de se mover da região A para a região C pela difusão dentro de um tempo estabelecido e, por sua vez, um maior enriquecimento de Mg e Si, ou um risco mais alto para a fase de Mg2Si ser nucleada na região A (o que é indesejável).

Praticamente, a requerente constatou que, para conseguir a distribuição de partículas de Mg2Si da pre-sente invenção, isto é, para evitar o defeito de mos- queamento na superfície de uma tira revestida, a taxa de resfriamento para a tira revestida que sai do banho de revestimento tem de estar em uma faixa de 11-80°C/s para massas de revestimento de até 7 5 g/m2 por lado de superfície de tira, e em uma faixa de 11-50°C/s para massas de revestimento de 75-100 g/m2 por lado de su-perfície de tira. Também, a variação de espessura de revestimento de faixa curta tem de ser controlada de forma a não ser maior do que 40% acima da espessura de revestimento nominal dentro de uma distância de 5 mm através da superfície da tira para se conseguir a dis-tribuição de partículas de Mg2Si da presente invenção.

A requerente também constatou que, quando o Sr se encontra presente em um banho de revestimento, a ci-nética descrita anteriormente da nucleação de Mg2Si pode ser influenciada de uma forma significativa. Sob determinados níveis de concentração de Sr, o Sr segrega-se fortemente dentro da camada de liga quaternária (isto é, altera a química da fase de liga quaternária). O Sr também altera as características de oxidação de superfície do revestimento fundido, resultando em um óxido de superfície mais fino na superfície do revesti-mento. Essas mudanças alteram de forma significativa os locais de nucleação preferenciais para a fase de Mg2Si e, como um resultado, o padrão de distribuição da fase de Mg2Si na direção da espessura do revestimento. Com particularidade, a requerente constatou que o Sr, sob concentrações de 250-3000 ppm no banho de revestimento, torna virtualmente impossível que a fase de Mg2Si seja nucleada na camada de liga quaternária ou no óxido de superfície, presumivelmente devido ao ní- velmuito alto de aumento na energia livre do sistema que de outro modo seria gerada. Em vez disso, a fase de Mg2Si pode ser nucleada somente na região central do revestimento na direção da espessura, resultando assim em uma estrutura de revestimento que é substancialmente isenta de Mg2Si tanto na região de superfície externa de revestimento, quanto na região próxima da superfície do aço. Consequentemente, propõem-se adições de Sr na faixa de 250-3000 ppm como um dos meios efetivos para se conseguir uma distribuição desejada de partículas de Mg2Si no revestimento.

Muitas modificações poderão ser realizadas na presente invenção tal como descrita anteriormente sem escapar do espírito e escopo da invenção.

Neste contexto, muito embora a descrição apre-sentada da presente invenção focalize em (a) a adição de Sr às ligas de revestimento de Al-Zn-Si-Mg, (b) taxas de resfriamento (para uma determinada massa de re-vestimento) e (c) controle de variação de espessura de revestimento de faixa curta como meio para se conseguir uma distribuição desejada de partículas de Mg2Si nos revestimentos, ou seja, pelo menos substancialmente ne-nhuma partícula de Mg2Si na superfície de um revesti-mento, a presente invenção não fica assim limitada e se estende ao uso de quaisquer meios que sejam adequados para conseguir-se a distribuição de partículas de Mg2Si desejada no revestimento.

Claims

1. Método de revestimento por imersão a quente para formar um revestimento de uma liga de Al- Zn-Si-Mg resistente à corrosão em uma tira de aço, CA-RACTERIZADO por compreender passar a tira de aço através de um banho de revestimento de imersão a quente que contém Al, Zn, Si, e Mg, formar um revestimento de liga na tira, passar a tira de aço revestida no banho de re-vestimento através de uma estação de controle de espes-sura de revestimento, passar a tira de aço revestida através de uma seção de resfriamento, resfriar a tira de aço revestida e controlar o método para formar um revestimento de liga na tira, com uma variação na es-pessura do revestimento de não mais que 40% em qualquer seção de diâmetro de 5 mm determinada do revestimento de maneira tal que a distribuição de partículas de Mg2Si na microestrutura de revestimento seja tal que possua não mais do que 10% em peso de partículas de Mg2Si na superfície de revestimento, em que a liga de Al-Zn-Si-Mg compreende as seguintes faixas em %, em peso, dos elementos alumínio, zinco, silício e magnésio: Alumínio: 40 a 60% Zinco: 40 a 60% Silício: 0,3 a 3% Magnésio 0,3 a 10%.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pela variação de espessura do revestimento ser de não mais que 30% em qualquer seção de diâ- metro de 5 mm determinada do revestimento.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO por, para uma espessura de revestimento de 22 μ m, a espessura máxima em qualquer região do revestimento maior do que 1 mm de diâmetro ser de 27 μ m.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO por compreender selecionar a taxa de resfriamento para a tira revestida que sai do banho de revestimento de maneira tal a ser menor do que 80°C/s para massas de revestimento de até 75 g/m2 por lado de superfície de tira.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO por compreender se-lecionar a taxa de resfriamento para a tira revestida que sai do banho de revestimento de maneira tal a ser menor do que 50°C/s para massas de revestimento de 75 a 100 g/m2 por lado de superfície de tira.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo revestimento conter mais do que 250 ppm de Sr, com a adição de Sr promovendo a formação da distribuição de partículas de Mg2Si no revestimento.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo revestimento conter menos de 3000 ppm de Sr.