BRPI0910618B1

BRPI0910618B1 - processo para galvanização por difusão

Info

Publication number: BRPI0910618B1
Application number: BRPI0910618A
Authority: BR
Inventors: Natrup Frank; Pohl Martin; Graf Wolfram
Original assignee: Benteler Automobiltechnik Gmbh; Bodycote Waermebehandlung Gmbh
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2019-02-05
Also published as: EP2271784B1; MX2010011611A; CN102016105A; BRPI0910618A2; KR20110050586A; DE102008020576A1; KR101631855B1; DE102008020576B4; WO2009130051A1; EP2271784A1; US20090266454A1; CN102016105B

Abstract

processo para galvanização por difusão. em um processo para revestimento de uma superfície compreendendo pelo menos um substrato com zinco, pelo 5 menos um substrato a ser revestido é tratado com calor a uma temperatura entre 200 e 500 oc, juntamente com zinco como agente de revestimento, sendo que antes do início do tratamento por calor no espaço de reação, no qual o substrato a ser revestido é tratado com calor, o teor de oxigênio da atmosfera contida no es10 paço de reação é ajustado a menos do que 5 % volume, e depois na atmosfera assim produzida no espaço de reação é iniciado um tratamento com calor, e o tratamento com calor é realizado no espaço de reação, sendo que durante o tratamento com calor no espaço de reação nenhum gás é introduzido, ou nenhum gás contendo oxigênio é introduzido, ou é introduzido um 15 gás que foi previamente tratado de tal forma que ele apresenta um teor de oxigênio de no máximo 100 ppm.

Description

Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO

PARA GALVANIZAÇÃO POR DIFUSÃO.

A presente invenção refere-se a um processo para o revestimento de uma superfície de pelo menos um substrato com zinco, pelo qual o 5 substrato a ser revestido juntamente com zinco como agente de revestimento é tratado com calor a uma temperatura entre 200 e 500°C.

Peças de materiais passíveis de corrosão, tais como por exemplo de ferro e aço, têm sido galvanizadas há muito tempo, isto é, fornecidas com uma camada comparativamente fina de zinco sobre sua superfície, para 10 aumentar a resistência à corrosão das peças. Exemplos de tais peças são elementos de ligação e de fixação, tais como parafusos e pinos, peças para carroceria de automóveis, barreiras laterais, parapeitos, escadas externas e semelhantes. Como processos de galvanização são conhecidos por exemplo a galvanização a fogo, a zincagem galvânica e a sheradirzação.

Na galvanização a fogo o substrato a ser revestido, após um pré-tratamento correspondente, que normalmente abrange as etapas de desengorduramento, decapagem, fluxagem, e secagem, é imerso em um fundido de zinco, que normalmente apresenta uma temperatura entre 440 °C até 460°C, e é deixado por um tempo suficiente neste fundido, antes que o 20 substrato assim revestido seja retirado do fundido, resfriado, e opcionalmente posteriormente tratado. Uma desvantagem da galvanização a fogo é mostrada no teste de revestimento de peças de aço altamente resistentes e depois, sob a influência da temperatura de processo relativamente elevada, acima de 450°C, essas peças podem perder decisivamente a resistência e 25 com isso se tornar inúteis.

Na zincagem galvânica a introdução da camada de zinco no produto galvanizado ocorre por precipitação eletroquímica a partir de um eletrólito de zinco. Todavia este processo apresenta apenas uma aplicabilidade limitada sobre substratos de forma complexa. Além disso, peças de 30 aço altamente resistentes não deveríam ser tratadas por esse processo, para evitar o perigo de uma fragilização por hidrogênio.

Um outro processo conhecido de galvanização é o processo de sherardização, no qual o produto galvanizado com pó de zinco é tratado com calor a uma temperatura entre 350 e 415°C principalmente em mistura com um material inerte como um preenchedor, tal como areia ou material cerâmico, por exemplo óxido de alumínio ou carbeto de silício. Normalmente o pro5 cesso é realizado em um tambor rotativo aquecível, no qual o produto galvanizado é incorporado à mistura de pó de zinco e preenchedor antes que o tambor fique hermeticamente estanque a ar após o enchimento e seja aquecido até a temperatura requisitada. O preenchedor empregado no processo de sherardização possui diversas tarefas. Por um lado ele cuida da obtenção 10 de um aquecimento homogêneo, de uma limpeza suave das peças e de uma distribuição homogênea do pó de zinco. Além disso ele impede, no caso de um produto a granel, impactos entre si e com isso um dano das peças. O processo de sherardização trata-se de um processo de revestimento por difusão, no qual o zinco da fase de vapor, a qual devido à pressão de vapor do 15 zinco comparativamente elevada é formada por sublimação na temperatura empregada para o tratamento com calor, é difundido sobre o substrato a ser galvanizado. Estes tipos de processos são descritos, por exemplo, na DE-PS 134 594, na DE-PS 273 654 e de E. V. Proskurkin & N. S. Gorbunov, Galvanizing, sherardizing and other zinc diffusion coatings, Technicopy Limited, 20 England, 1972, páginas 1 até 68.

Com o processo de sherardização, mesmo com o emprego de substratos de forma complicada, são obtidos revestimentos de zinco muito homogêneos, fortemente aderidos ao substrato, e com uma espessura de camadas entre 10 e 100 pm, que apresentam uma excelente resistência à 25 corrosão. Todavia os processos de sherardização conhecidos apresentam algumas desvantagens.

Uma desvantagem dos processos de sherardização conhecidos até agora é o consumo comparativamente elevado de zinco, causado pela queima de zinco na atmosfera do ar presente no espaço de reação inicial, 30 com sua concentração de oxigênio de 21% em volume. Além disso, com o emprego do preenchedor estão associadas desvantagens, tanto para as peças complexas, que na maior parte estão fixadas em armações nos chassis do tambor, mas também para o próprio processo. Devido ao próprio peso do preenchedor podem ocorrer deformações indesejadas do produto galvanizado. Além disso, devido à capacidade calorífica do preenchedor, será necessário introduzir visivelmente mais energia de aquecimento ao processo, do que quando se desiste do preenchedor. Além disso, o preenchedor exige etapas de processo adicionais e dispositivos de manuseio. Assim o preenchedor deve ser colocado no tambor antes da sherardização e depois disso ser separado do produto revestido e limpo para novo emprego. Quando se desiste do preenchedor para evitar essas desvantagens, verifica-se na prática que o processo com a dosagem usual do zinco não leva mais à formação de camadas e assim fracassa, ou que o consumo de zinco referente à superfície galvanizada é consideravelmente elevado. Além disso, no caso de uma desistência de adição de preenchedor, podem se formar no tambor quantidades significativas de óxidos de ferro, os quais não são vantajosos para o processo de revestimento.

É tarefa da presente invenção, portanto, a disponibilização de um processo para o revestimento com zinco de uma superfície de um substrato, com o qual, mesmo com o emprego de substratos de forma complicada, podem ser obtidos, muito homogeneamente e com uma excelente resistência à corrosão, revestimentos de zinco com sólida adesão ao substrato, o qual além disso apresenta, relativo à superfície do substrato a ser galvanizado, um pequeno consumo de zinco e com o qual pode-se abrir mão do emprego de um preenchedor.

De acordo com a invenção, essa tarefa é solucionada através da disponibilização de um processo para revestimento de uma superfície de pelo menos um substrato com zinco, com o qual pelo menos um substrato a ser revestido, juntamente com zinco como agente de revestimento, é tratado com calor a uma temperatura entre 200 e 500°C, sendo que antes do início do tratamento com calor, no espaço de reação, no qual o substrato a ser revestido é tratado com calor, o teor de oxigênio na atmosfera contida no espaço de reação é ajustado a menos do que ou igual a 5 % em volume e depois, o tratamento com calor é iniciado no espaço de reação, na atmosfera assim produzida, e o tratamento com calor é realizado no espaço de reação, sendo que durante o tratamento com calor no espaço de reação não há adição de gás ou de gás contendo oxigênio, ou é adicionado um gás que é prétratado de tal forma que ele apresenta um teor de oxigênio de no máximo

100 ppm.

No quadro da presente invenção pode ser surpreendentemente observado que, em um processo para revestimento de uma superfície de um substrato com zinco, no qual o substrato a ser revestido juntamente com zinco como agente de revestimento é pré-tratado com calor a uma temperatura entre 200 e 500 °C, é possível uma galvanização da superfície do substrato levando a um revestimento de zinco com espessura de camadas homogênea e solidamente aderida ao substrato, de preferência entre 10 e 100 pm, mesmo no emprego de um substrato moldado complexo, com um consumo mais baixo de zinco em relação à superfície do substrato a ser galvanizado, mesmo quando se desiste do emprego de um preenchedor, quando antes do tratamento com calor no espaço de reação, no qual o substrato a ser revestido é tratado com calor, o teor de oxigênio na atmosfera contida no espaço de reação é ajustado para menor ou igual a 5 % em volume, e somente depois é iniciado o tratamento com calor no espaço de reação, na atmosfera assim preparada, e o tratamento com calor é realizado no espaço de reação, sendo que durante o tratamento com calor no espaço de reação nenhum gás é adicionado, ou nenhum gás contendo oxigênio é adicionado, ou é adicionado um gás que foi previamente tratado de tal forma que contém um teor de oxigênio de no máximo 100 ppm. Devido ao baixo consumo de zinco, o custo do processo no processo de acordo com a invenção, comparado com o processo conhecido do estado da técnica, é reduzido em até 40%. Isto ocorre, segundo o conhecimento da presente invenção, pelo fato de que o teor de oxigênio no espaço de reação no início do tratamento com calor é menor do que 5% em volume e depois o teor de oxigênio no espaço de reação é ainda mais reduzido pelo processo de tratamento com calor, sem que, após o início do tratamento com calor, mais oxigênio ou quantidades de no máximo elementos traço de oxigênio, sejam alimentados de fora para o es paço de reação, ao passo que no conhecido processo de sherardização empregado em escala de produção, o tratamento com calor ocorre em um espaço de reação rotativo aquecido, o qual é selado de forma estanque após a alimentação da mistura de produto a ser galvanizado com pó de zinco e preenchedor, junto com atmosfera de ar (portanto, em uma atmosfera contendo um teor de oxigênio de 21%) antes que o espaço de reação seja aquecido na temperatua requisitada. Desde que o teor de oxigênio no processo de acordo com a invenção no início do tratamento com calor no espaço de reação seja de no máximo 5% em volume, o oxigênio residual no espaço de reação, comparado com o processo conhecido do estado da técnica, no qual o teor de oxigênio no início do tratamento com calor é de cerca de 21% em volume, é reagido muito rapidamente por reação do oxigênio residual com o zinco compreendido no espaço de reação e no substrato, que normalmente contém altas quantidades de ferro, segundo reações de 3 Fe + 2 O₂ ->1 Fe₃O₄ e 2 Zn + O₂—> 2 ZnO, empregadas a cerca de 200°C, de modo que o teor de oxigênio é muito mais rapidamente reduzido a zero ou pelo menos a alguns ppm, do que pelos processos conhecidos do estado da técnica. Já que no processo de acordo com a invenção após o início do tratamento com calor não é adicionado nenhum gás, nenhum gás contendo oxigênio, ou é adicionado um gás que foi de tal forma pré-tratado que ele contém um teor de oxigênio de no máximo 100 ppm, permanecendo o teor de oxigênio produzido de 0 % em volume ou pelo menos alguns ppm ao longo da duração total do tratamento com calor. Por este motivo no processo de acordo com a invenção, comparado com aquele conhecido do estado da técnica, o processo de sherardização empregado em escala de produção industrial consome muito menos zinco através da reação com o oxigênio presente no espaço de reação, sendo que por isso o consumo de zinco relativo à superfície do substrato a ser revestido é menor. Além disso, também muito menos ferro do substrato é reagido para formar óxido de ferro na reação anteriormente reproduzida, com o que a adição de preenchedor pode ser evitada, sem que uma quantidade de óxido de ferro inconveniente, seja formada. Por este motivo no processo de acordo com a invenção pode-se evitar a adição de pre6 enchedor, o que leva a uma grande diminuição dos custos de energia para o processo de acordo com a invenção comparado com o processo conhecido do estado da técnica com emprego de preenchedores.

O emprego de gases inertes no processo de galvanização já foi descrito para o processo de laboratório de Proskurin & Gorbunov, Galvanizing, sherardizing and other zinc diffusion coatings, Technicopy Limited, Inglaterra, 1972, páginas 45 até 48, de Pistofidis et al., Microscopical study of zinc coatings, G.I.T. Imaging & Microscopy, 2005, páginas 48 até 50 e de Gorbunov et al., Zinc diffusion coatings, Zashchita Metallov, volume 1, número 3, 1965, páginas 314 até 318. Em todos esses processos, entretanto, durante todo o tratamento com calor o gás inerte é continuamente introduzido em um lado do espaço de reação e retirado do lado do espaço de reação oposto a ele. Já que o gás inerte apresenta naturalmente um certo teor de oxigênio, assim durante todo o tempo do processo é mantido um certo teor de oxigênio no espaço de reação. Além disso, todos esses processos são realizados em processos de pacote de pó. A um pré-tratamento dos gases inertes, que leve a um teor de oxigênio de no máximo 100 ppm, não é feita referência em nenhuma dessas publicações.

De preferência o processo de acordo com a invenção é realizado como processo de difusão ou processo de sherardização com emprego opcional de um preenchedor.

Devido à reduzida necessidade de zinco por superfície do substrato a ser revestido pelo processo de acordo com a invenção, na formação posterior do conceito da invenção aconselha-se a medir a quantidade do agente de revestimento, portanto do zinco, de preferência na forma de pó de zinco, de tal forma que o peso desejado da camada seja obtido incluindo um excesso de zinco, que por um lado se compõe da superfície interna do espaço de reação, sobretudo das superfícies parciais do substrato, da parede da retorta assim como dos elementos internos e por outro lado é determinado pelo teor residual de oxigênio no espaço de reação. Disto deriva-se a seguinte instrução empiricamente constatada para a quantidade do agente de revestimento, portanto, do zinco: a quantidade necessária de zinco mais as quantidades em excesso de zinco para atingir o peso desejado das camadas, não são maiores do que 200 g por 1 m² da superfície interna do espaço de reação mais uma outra quantidade de zinco não maior do que 60 g por 1 % em volume de oxigênio residual em 1 m³ de espaço de reação. Assim pode ser minimizada a quantidade do zinco não reagido, remanescente após o tratamento com calor no espaço de reação, que deve ser separado do substrato e processado dispendiosamente para ser novamente empregado no processo. Desde que no processo de acordo com a invenção seja empregado um preenchedor, o que é possível mas não preferido, o volume de enchimento do preenchedor, relativo ao volume (geométrico) do espaço de reação, é menor do que 60%, particularmente preferido menor do que 10%, e muito particularmente preferido menor do que 1%. As quantidades empregadas nesta forma de execução são tão reduzidas que o substrato ou os substratos no tratamento com calor não são totalmente envolvidos ou imersos no pó de zinco ou na mistura de pó de zinco e preenchedor. Esta forma de execução não se trata assim, ao contrário do processo de sheradirzação empregado até agora, de um processo de pacote de pó, mas de um processo de polvilhamento. Por processo de pacote de pó entende-se que o substrato a ser revestido ou os substratos a serem revestidos estão completamente envolvidos de acordo com a definição, isto é, sua superfície total está envolvida/imersa na mistura de pó de zinco e preenchedor.

Basicamente o processo de acordo com a invenção é apropriado para a galvanização de substratos, que consistem em um metal que forma liga com zinco, de preferência de ferro e suas ligas, como por exemplo aço e ferro gusa, de cobre e suas ligas e/ou de alumínio e suas ligas. O processo permite, além disso, revestir substratos com formatos quase que ilimitados no que se refere à forma e tamanho.

No processo de acordo com a invenção para revestimento de uma superfície pelo menos um substrato com zinco, o teor de oxigênio na atmosfera contida no espaço de reação antes do início do tratamento com calor é ajustado a menos do que ou igual a 5% em volume. Para alcançar um consumo de zinco por superfície de substrato a ser revestido ainda me nor, o teor de oxigênio na atmosfera contida no espaço de reação antes do início do tratamento com calor de preferência a menos do que ou igual a 1% em volume, de preferência menos do que ou igual a 0,5% em volume, particularmente preferido menos do que ou igual a 0,1% em volume, muito particularmente preferido menos do que ou igual a 0,05% em volume, e ainda mais preferido a menos do que ou igual a 0,01% em volume. O ajuste do teor de oxigênio correspondente antes do início do tratamento com calor pode, por exemplo ocorrer por lavagem do espaço de reação com um gás ou mistura gasosa contendo pouco oxigênio, ou sem conter oxigênio ou por uma ou mais evacuações do espaço do reator e subsequente aeração do espaço do reator com um gás ou mistura gasosa contendo pouco ou nenhum oxigênio correspondente. A variante mencionada por último pode ser realizada, por exemplo, por evacuação do espaço de reação por duas vezes a uma pressão de 2 kPa (20 mbar), onde o espaço de reação entre as etapas de evacuação individuais é arejado com gás inerte.

Como já exposto, no processo de acordo com a invenção, o teor de oxigênio no espaço de reação é reduzido após o início do tratamento com calor por reação do oxigênio residual remanescente com zinco e/ou ferro em quantidades traço, por exemplo de 0,1 ppm, após o que não é fornecido ao espaço de reação nenhum gás ou são fornecidas quantidades reduzidas ao máximo de gás contendo oxigênio. Resultados particularmente bons são alcançados em particular, quando não é fornecido ao espaço de reação nenhum gás após o início do tratamento com calor, ou apenas gás absolutamente livre de oxigênio. Todavia também é possível, mesmo sendo menos preferido, conduzir ao espaço de reação um gás que foi de tal forma previamente tratado que ele contém um teor de oxigênio de no máximo 100 ppm. Nesta forma de execução é preferido que o teor de oxigênio do gás após o pré-tratamento seja de, no máximo, 10 ppm, particularmente preferido, no máximo 1 ppm, e muito particularmente preferido no máximo 0,1 ppm.

Para a purificação do gás são apropriados processos de adsorção testados que são preparados na indústria do gás em escala industrial. Impurezas de hidrogênio e oxigênio podem ser reduzidas deste modo para abaixo de 40 ou 5 ppb.

Caso seja alimentado gás ao espaço de reação durante o tratamento com calor, esse gás pode ser qualquer um que seja inerte ao zinco, portanto que não reage com zinco, como por exemplo um que é selecionado do grupo que consiste em gases nobres, nitrogênio, metano, C^C^alcanos, Ci-C₄-alcenos, Ci-C₄-alcinos, silanos, hidrogênio, amoníaco e quaisquer combinações de dois ou mais compostos previamente mencionados.

Como já foi explicado, uma significativa vantagem no processo de acordo com a invenção é que nenhum preenchedor precisa ser empregado nele. Portanto, de preferência, de acordo com uma forma de execução preferida da presente invenção, o volume de preenchimento do preenchedor baseado no volume geométrico do espaço de reação é menor do que 60% de preenchedor, de preferfência menor do que 10%, e particularmente preferido menor do que 1%, sendo que em particular de preferência nenhum preenchedor é empregado. Por preenchedores são aqui compreendidos compostos condutores de calor, como por exemplo óxidos metálicos, tais como óxido de alumínio, óxido de magnésio e semelhantes, areia ou semelhantes.

Na formação posterior do conceito da invenção é aconselhado, no processo de acordo com a invenção, empregar como agente de revestimento pó de zinco com um teor de zinco entre 90 e 100% em peso, e de preferência com um teor de zinco entre 99 e 100 % em peso.

De preferência é empregado pó de zinco ou poeira de zinco com um tamanho médio de grão entre 3 e 6 pm e um tamanho máximo de partícula de 70 pm.

Basicamente, o agente de revestimento pode ser conduzido ao espaço de reação antes ou durante o tratamento com calor. Desde que o agente de revestimento seja conduzido ao espaço de reação antes do tratamento com calor, é preferido que o substrato seja aspergido primeiramente fora do espaço de reação com o agente de revestimento, ou de outro modo revestido antes que o substrato aspergido assim com o agente de revestimento seja introduzido no espaço de reação, e, após a redução do teor de oxigênio no espaço de reação a no máximo 5 % em volume, inicia-se o tra tamento com calor. Uma vantagem da outra forma de execução, na qual o agente de revestimento é adicionado ao espaço de reação durante o tratamento com calor, é a possibilidade de introduzir primeiramente no espaço de reação, isto é, antes do início do tratamento com calor, o coadjuvante reativo 5 com o agente de revestimento, tal como, por exemplo, o agente de escoamento, antes que o agente de revestimento após o início do tratamento com calor seja introduzido no espaço de reação, para impedir uma tal reação entre esses coadjuvantes e o agente de revestimento antes do início do tratamento com calor.

Caso seja conduzido ao espaço de reação, de preferência antes do tratamento com calor, um agente de escoamento, esse é selecionado de preferência do grupo que consiste em cloreto de alumínio, cloreto de zinco, cloreto de amônio, cloreto de cálcio, cloro, cloreto de hidrogênio, fluoreto de hidrogênio e quaisquer combinações de dois ou mais dos compostos previ15 amente mencionados.

Basicamente o tratamento com calor pode ser realizado a qualquer pressão, por exemplo a uma leve sobrepressão, como uma pressão em uma faixa entre 100 e 150 kPa (1 e 1,5 bar) e de preferência entre 102 e 120 kPa (1,02 e 1,2 bar), ou em uma subpressão, como uma pressão em uma 20 faixa entre 1000'² e 99 kPa (10'² e 0,99 bar) e de preferência entre 0,1 e 1 kPa (1 e 10 mbar). A vantagem da operação com uma sobrepressão é que, em caso de alguma não estanqueidade do espaço de reação, nenhum ar ambiente pode penetrar no espaço de reação, enquanto que em um trabalho com subpressão é alcançado um aumento dos coeficientes de difusão do 25 agente de revestimento no espaço do gás. Para evitar uma entrada de oxigênio do ar ambiente através de eventuais não estanqueidades do espaço de reação, é preferido realizar o tratamento com calor sob uma sobrepressão.

O processo de acordo com a invenção não está particularmente 30 limitado também com relação à temperatura na qual é realizado o tratamento com calor. Resultados particularmente bons são obtidos em particular quando a temperatura no tratamento com calor é ajustada a um valor em uma faixa entre 300 e 450°C, e particularmente preferido entre 340 e 400°C. A duração do tratamento com calor depende em primeiro lugar da temperatura ajustada no tratamento com calor e da espessura de camada desejada do revestimento de zinco sobre o substrato. De preferência o tratamento com calor é realizado por 0,1 até 24 horas, e particularmente preferido por 0,5 até 5 horas.

De preferência pelo menos um substrato revestido com zinco é purificado fora do espaço de reação antes do início do tratamento com calor, antes que esse seja introduzido no espaço de reação. A purificação pode ocorrer por todos os processos conhecidos pelos especialistas para este propósito, como por exemplo por tratamento mecânico das superfícies com um meio de jateamento, por decapagem em soluções alcalinas ou ácidas, assim como por tratamento com um agente de fluxagem.

Para obter um revestimento particularmente homogêneo de pelo menos um substrato com zinco é sugerido, para desenvolvimento do conceito da invenção, trazer pelo menos um substrato para fora do espaço de reação em um suporte, antes que o suporte seja introduzido no espaço de reação. De preferência o suporte no espaço de reação é montado girável, inclinável, pendulável, oscilável ou vibrável, a fim de que o suporte rode, incline, pendule, oscile ou vibre durante o tratamento com calor no espaço de reação.

De acordo com uma outra forma preferida de execução da presente invenção, o tratamento com calor é de tal modo executado que pelo menos um substrato é também recozido durante o tratamento com calor.

Para assegurar uma ótima execução do processo, é aconselhado, para o desenvolvimento do conceito da invenção, medir e controlar a pressão, a temperatura e o teor de oxigênio no espaço de reação durante o tratamento com calor.

Além disso é preferido distribuir o agente de revestimento durante o tratamento com calor no espaço de reação por meio de empoamento, e fazer circular. Deste modo pode ser obtido, sobre o substrato, um revestimento de zinco com uma espessura de camada particularmente homogê12 nea.

Além disso é preferido, remover do espaço de reação o agente de revestimento não utilizado e o queimado após o tratamento com calor, e reciclar a parte não utilizada em uma execução posterior do processo.

Dependendo do propósito de emprego posterior do substrato revestido, pode ser vantajoso passivar o substrato revestido após o tratamento com calor. Assim todos os processos de passivação conhecidos pelos especialistas podem ser empregados, como por exemplo passivação por fosfato, passivação por cromo, e passivação por carbonato.

Um outro objeto da presente invenção é um processo para revestimento de uma superfície de pelo menos um substrato com zinco, no qual pelo menos um substrato a ser revestido juntamente com zinco como agente de revestimento é tratado com calor a uma temperatura entre 200 e 500°C, sendo que esse processo é realizado em um dispositivo, que compreende um forno estacionário, em cujo interior está previsto um espaço de reação lacrável, estacionário, sendo que no espaço de reação está previsto pelo menos um suporte girável, inclinável, pendulável, oscilável ou vibrável, que pode ser equipado de tal forma que nele pode ser fixado pelo menos um substrato e onde o teor de oxigênio que está na atmosfera contida no espaço de reação antes do início do tratamento com calor é ajustado a menos do que ou igual a 5% em volume.

Esta condução do processo, portanto, é preferida porque um forno estacionário, em cujo interior está previsto um espaço de reação lacrável, estacionário, diferentemente dos dispositivos nos quais os processos de sherardização conhecidos são realizados em uma escala de produção, a saber em forno de tambor rotativo, é excelentemente vedável e assim, na realização do tratamento com calor, pode ser impedida de forma confiável uma penetração de ar ambiente no espaço de reação do forno, mesmo quando nenhuma sobrepressão é ajustada durante o tratamento com calor no espaço de reação. Por este motivo neste dispositivo todas as vedações essenciais estão, de preferência, previstas fora do espaço de reação.

Uma disposição girável do suporte no espaço de reação pode ser conseguida, por exemplo, acima entre a parede do espaço de reação e os rolos ou cilindros dispostos no suporte.

De preferência o dispositivo apresenta, um injetor, que é de tal modo equipado que, por meio desse, pode ser introduzido pó de zinco e/ou um vidro ou mistura de gás no espaço de reação fechado.

Na construção posterior do conceito da invenção é sugerido prever no espaço de reação um dispositivo para medição da pressão, um dispositivo de medição da temperatura, e/ou um dispositivo para medição de oxigênio, para, na realização do processo, poder medir e controlar a pres10 são, a temperatura e/ou o teor de oxigênio.

Além disso, o dispositivo pode apresentar uma drenagem de limpeza, que é disposta de tal forma que as poeiras em pó podem ser removidas do espaço de reação.

A seguir a presente invenção é descrita puramente para fins de 15 exemplo, por meio de formas de execução vantajosas e com referência ao desenho anexo.

Assim a:

Figura 1 mostra uma vista esquemática de um dispositivo apropriado para execução do processo de acordo com a invenção segundo um 20 exemplo de execução da presente invenção.

O dispositivo 10 representado na figura 1 compreende um forno estacionário 12 disposto essencialmente cilindricamente, no interior do qual está previsto um espaço de reação 14 estacionário, lacrável, disposto igualmente essencialmente cilindricamente, que na sua periferia e do lado poste25 rior está totalmente cercado por paredes e no seu lado anterior (não mostrado) é introduzida uma porta fechável. Para aquecimento do espaço de reação 14 entre a parede do espaço de reação 14 e a parede externa do forno 12 está previsto um dispositivo de aquecimento 16.

No interior do espaço de reação 14 está disposta uma armação 30 18 que é formada por uma rmanta de armação 20, o qual é formado como um cilindro oco 20 aberto em ambos os seus lados frontais, assim como um suporte da armação 22 fixado na manta da armação. No suporte da armação estão dispostos e fixados diversos substratos 24, dos quais apenas um é apresentado, disposto e fixado na figura 1.

Entre as paredes da periferia do espaço de reação 14 e a manta da armação 20 estão previstos dois rolos, sobre os quais a armação 18 girável é apoiada. Além disso, na porta do espaço de reação 14 está previsto um injetor (não apresentado) por meio do qual pode ser introduzido um revestimento no espaço de reação 14.

Todas as vedações essenciais (não apresentadas) do forno 12 estão, além disso, dispostas fora do espaço de reação 14, motivo pelo qual o forno 12 pode ser fechado a vácuo.

Para realização do processo de acordo com um exemplo de execução da presente invenção, o substrato 24 a ser revestido é primeiramente limpo fora do forno 12, de preferência em instalações de jateamento, e em seguida fixado no suporte da armação 22 da armação 18. Em consequência disto a armação 18 carregada é introduzida pela porta no espaço de reação 14 e apoiada sobre os rolos giráveis 26, antes que a porta seja fechada e o espaço de reação 14 seja com isso fechado a vácuo.

Em seguida o espaço de reação 14 é evacuado a uma pressão de, por exemplo, 15 kPa (150 mbar) e esse é, em seguida, preeenchido com nitrogênio livre de oxigênio. Essa etapa é repetida três vezes, para reduzir o teor de oxigênio a um valor abaixo de 1% em volume na atmosfera presente no espaço de reação 14. Na última carga do espaço de reação 14 com nitrogênio livre de oxigênio a pressão é ajustada a uma sobrepressão de, por exemplo, 130 kPa (1,3 bar) no espaço de reação 14.

Depois disso o espaço de reação 14 é aquecido pelo elemento de aquecimento 16 a uma temperatura de 400 °C, para iniciar o tratamento com calor. Durante o tempo de aquecimento no espaço de reação 14 introduz-se através do injetor um revestimento na forma de pó de zinco, e a uma taxa que é medida de tal forma que é atingido o peso desejado da camada com mais um excesso de zinco que, baseado em 1 m³ do espaço de reação, não é maior do que 2 kg. Durante o tratamento com calor a armação 18 no espaço de reação 14 é girada continuamente sobre os cilindros 26. Adicio nalmente o agente de revestimento pode ser frequentemente circulado por meio de uma ventoinha (não apresentada) disposta no espaço de reação 14. O tratamento com calor é realizado por exemplo por 2 horas após atingir a temperatura de funcionamento de 400°C.

Após o término do tratamento com calor o espaço de reação 14 é resfriado e o revestimento remanescente é removido da superfície do substrato 24 com o auxílio de um dispositivo de desempoeiramento de gases, antes que a armação 18 seja retirada para descarga do substrato do espaço de reação 14. Uma parte do revestimento pode ser reutilizada na carga seguinte.

Lista de Referência

Dispositivo para zincagem forno estacionário espaço de reação estacionário elemento para aquecimento armação manta da armação suporte da armação substrato rolos

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para revestimento de uma superfície de pelo menos um substrato com zinco, o qual é realizado como processo de sherardização, no qual pelo menos um substrato a ser revestido, juntamente com zinco como agente de revestimento, é termicamente tratado a uma temperatura entre 200 e 500 ^oC, e antes do início do tratamento com calor no espaço de reação, no qual o substrato a ser revestido é termicamente tratado, o teor de oxigênio na atmosfera contida no espaço de reação é ajustado a menos do que ou igual a 5 % em volume, e depois na atmosfera assim produzida no espaço de reação é iniciado o tratamento com calor, e o tratamento com calor é realizado no espaço de reação, sendo que durante o tratamento com calor no espaço de reação nenhum gás é alimentado, ou nenhum gás contendo oxigênio é introduzido, ou é introduzido um gás que foi previamente tratado de tal forma que ele apresenta um teor de oxigênio de no máximo 100 ppm, caracterizado pelo fato de que um agente de fluxagem é conduzido ao espaço de reação, antes do tratamento com calor.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tratamento com calor é realizado a uma temperatura entre 340 e 400^oC.
3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que esse substrato consiste em um metal que forma liga com zinco, de preferência ferro e suas ligas, como por exemplo aço e ferro gusa, de cobre e suas ligas e/ou de alumínio e suas ligas.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que antes do início do tratamento com calor no espaço de reação, no qual o substrato a ser revestido é termicamente tratado, o teor de oxigênio na atmosfera contida no espaço de reação é ajustado a menos do que 1% em volume, de preferência a menos do que ou igual a 0,5 % em volume, de preferência a menos do que ou igual a 0,1 % em volume, particularmente preferido a menos do que ou igual a 0,05% em volume, e muito particularmente preferido a menos do que ou igual a 0,01 % em volume.

Petição 870180150242, de 09/11/2018, pág. 4/126
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que no espaço de reação durante o tratamento com calor ou não existe nenhum preenchedor ou, com relação ao volume do espaço de reação, existe menos do que 60% de preenchedor, de preferência menos do que 10 % de preenchedor, e particularmente preferido menos do que 1% de preenchedor.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o substrato a ser revestido é revestido ou empoado com o agente de revestimento antes do início do tratamento com calor, fora do espaço de reação.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o agente de fluxagem conduzido ao espaço de reação antes do tratamento com calor é selecionado do grupo que consiste em cloreto de alumínio, cloreto de zinco, cloreto de amônio, cloreto de cálcio, cloro, cloreto de hidrogênio, fluoreto de hidrogênio e quaisquer combinações de dois ou mais dos compostos anteriormente mencionados.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um substrato é introduzido fora do espaço de reação em um suporte giratório, antes que o suporte seja introduzido no espaço de reação.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o suporte durante o tratamento com calor no espaço de reação é rodado, virado, pendulado, oscilado ou vibrado.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tratamento com calor é realizado de tal maneira que pelo menos um substrato também é revenido durante o tratamento com calor.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o agente de revestimento é distribuído durante o tratamento com calor no espaço de reação por empoamento e rotação.

Petição 870180150242, de 09/11/2018, pág. 5/126
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o substrato revestido após o tratamento com calor é passivado.
13. Processo para revestimento de uma superfície de pelo menos um substrato com zinco, no qual pelo menos um substrato a ser revestido juntamente com zinco como agente de revestimento é termicamente tratado a uma temperatura entre 200 e 500^oC, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 até 12, caracterizado pelo fato de que ele é realizado em um dispositivo (10), que abrange um forno estacionário (12), em cujo interior está previsto um espaço de reação (14) estacionário, tampável, sendo que no espaço de reação (14) pelo menos está previsto um suporte (18) girável, rodável, virável, pendulável, oscilável ou vibrável, que é formado de tal modo que neste pode estar fixado pelo menos um substrato (24) e que o teor de oxigênio na atmosfera contida no espaço de reação (14) antes do início do tratamento com calor é ajustado a menos do que ou igual a 5 % em volume.
14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (10) apresenta um injetor, que é de tal modo montado, que através dele pode ser introduzido pó de zinco e/ou um gás ou mistura de gás no espaço de reação (14) fechado.
15. Processo de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (10) além disso apresenta uma drenagem de limpeza, que é disposta de tal modo que a poeira do pó pode ser removida do espaço de reação (14).