BRPI1007387B1 - material de aço revestido com liga de zn-al-mg-si-cr por imersão a quente e seu método para produção - Google Patents

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Abstract

material de aço revestido com liga de zn-al-mg-si-cr por imersão a quente e seu método para produção a presente invenção refere-se a um material de aço revestido de liga zn-al-mg-si-cr com excelente resistência à corrosão. o material de aço fundido revestido de liga zn-al-mg-si-cr que é um material de aço tendo uma camada de revestimento de liga zn-al-mgi-cr e que tem uma camada de liga interfacial formada nos componentes da camada de revestimento e fe interface camada de revestimentomaterial de aço, onde a camada de liga interfacial tem uma estrutura de múltiplas camadas consistindo de uma camada de liga à base de al-fe e uma camada de liga à base de al-fe-si e, além disso, a camada à base de al-fe-si contém cr.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um material de aço revestido à base de zinco por imersão a quente usado para aplicação em materiais de construção de edifícios, automóveis, e aparelhos eletrodomésticos. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um revestimento de liga de Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente com excelente resistência à corrosão rendendo uma alta performance de resistência à corrosão necessária principalmente na aplicação em materiais de construção.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA [002] Até aqui foi amplamente conhecido melhorar-se a resistência à corrosão de um material de aço pela aplicação de revestimento de Zn à superfície do material de aço, e um material de aço submetido ao revestimento de Zn está sendo produzido em massa também no presente. Entretanto, em muitas aplicações, a resistência à corrosão transmitida apenas pelo revestimento de Zn pode ser insuficiente. Portanto, como material de aço mais aprimorado na resistência à corrosão que pelo Zn, uma chapa de aço revestida com uma liga Zn-Al por imersão a quente (chapa de aço Galvalume (marca registrada)) é usada recentemente. Por exemplo, o revestimento pela liga Zn-Al por imersão a quente descrito no Documento de Patente 1 é executado pela aplicação de um revestimento de liga composta de Al em uma concentração de 25 a 75% em massa e Si em uma concentração de 0,5% ou mais do teor de Al, com o saldo sendo substancialmente Zn, onde a camada de revestimento de liga Zn-Al por imersão a quente não apenas é praticamente excelente em resistência à corrosão, mas também uma boa aderência a um material de aço e uma boa aparênPetição 870190020909, de 28/02/2019, pág. 6/46
2/32 cia é obtida.
[003] Como outro método para aprimorar a resistência à corrosão do revestimento de Zn, foi proposto um revestimento de liga à base de Zn-Cr pela adição de Cr à camada de revestimento. O revestimento de liga à base de Zn-Cr descrito no Documento de Patente 2 é executado aplicando-se, como camada de revestimento, uma camada de eletrodeposição de liga à base de Zn-Cr composta de Cr em uma concentração de mais de 5% e 40% ou menos, com o saldo sendo Zn onde é obtida uma excelente resistência à corrosão se comparado com uma chapa de aço submetida ao revestimento à base de Zn convencional.
[004] O Documento de Patente 3 descreve uma técnica em que como resultado da adição de vários elementos de liga a um revestimento à base de Zn-55% Al que é a composição de revestimento da chapa de aço Galvalume e estudando-se a sua quantidade adicionável ou o efeito da melhora da resistência à corrosão pela adição, um revestimento contendo Al: 25 a 75% em massa pode conter Cr em uma concentração de cerca de 5% em massa e a resistência à corrosão pode ser notavelmente aumentada por conter Cr. Esta é uma técnica de aumentar a resistência à corrosão pela formação de uma camada de Cr concentrado na interface.
[005] Também no Documento de Patente 4, vários elementos de ligação são adicionados a um revestimento à base de Zn-55% Al que é a composição da chapa de aço Galvalume, e a sua quantidade adicionável ou o efeito de aumento da resistência à corrosão pela sua adição é estudado, onde em particular, é descrita a técnica de aumentar a capacidade de processamento no dobramento pela otimização do tamanho da flor de zinco do revestimento.
[006] Além disso, o Documento de Patente 5 também descreve uma técnica de aumentar a capacidade de processamento pelo controle do tamanho de partícula de uma camada de liga interfacial formada
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3/32 pelo revestimento com a composição do Galvalume. TÉCNICA RELATIVA
[007] Documento de Patente 1 Patente Japonesa n° 1.617.971
[008] [009] Documento de Patente 2 Patente Japonesan° 2.135.237 Documento de Patente 3 Publicação Patente JaponesaNão
examinada n° 2002-356759
[0010] Documento de Patente 4 Kokai n° 2005-264188
[0011] Documento de Patente 5 Kokai n° 2003-277905
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO
[0012] No Documento de Patente 1, a resistência à corrosão é
significativamente excelente comparado com um material de aço submetido a revestimento convencional à base de Zn, mas é insuficiente para atingir as necessidades recentes para aumentar mais a resistência à corrosão principalmente no campo de aplicação em material de construção.
[0013] No Documento de patente 2, uma vez que a película de revestimento de liga Zn-Cr é depositada em um método de eletrodeposição, o elemento é limitado a um elemento capaz de eletrodeposição e isto impõe uma restrição no aumento maior da resistência à corrosão, como resultado, a resistência à corrosão é insuficiente.
[0014] O Documento de Patente 3 pode ser um método inovador, mas é ainda insuficiente em termos de aumento da resistência à corrosão. Particularmente, a função anticorrosão da camada de liga interfacial quando a corrosão do revestimento prosseguiu é insuficiente e a função do Cr adicionado está longe de ser totalmente exercida. Similarmente ao Documento de Patente 2, um efeito suficientemente alto de aumento da resistência à corrosão não pode ser obtido.
[0015] No Documento de Patente 4, a estrutura da camada de liga interfacial não é controlada e a capacidade de processamento é pobre.
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A capacidade de processamento é de fato aumentada por um tratamento de aquecimento. E isto requer desvantajosamente muito tempo ou trabalho.
[0016] O Documento de Patente 5 também se envolve na estrutura da camada de liga interfacial para compensar a falha acima, mas satisfatoriamente a capacidade de processamento é dificilmente alcançada porque a quantidade de Si que afeta grandemente a estrutura da interface é pequena e a estrutura é única.
[0017] Um objetivo da presente invenção é resolver esses problemas e fornecer um material revestido de liga à base de Zn-Al tendo excelente capacidade de processamento no dobramento e alta resistência à corrosão sobrepujando grandemente aquelas das técnicas convencionais.
MEIOS PARA RESOLUÇÃO DOS PROBLEMAS [0018] Os presentes inventores estudaram o uso combinado de Al e Cr e a expressão de performance efetiva do Cr pela adição de Mg ou Cr a um revestimento à base de Zn-55% Al que é a composição de revestimento da chapa de aço Galvalume e também examinaram variadamente as condições de revestimento e descobriram que o estado de distribuição de Cr na camada ligada interfacial está muito intimamente relacionado à resistência à corrosão, e para aumentar a resistência à corrosão é importante controlar o estado de distribuição. Com base nesse conhecimento, a essência da presente invenção reside nos itens (1) a (7) a seguir.
(1) Um material de aço revestido de liga Zn-Al-Mg-Si-Cr tendo uma camada de revestimento na superfície do material de aço e tendo uma camada de liga interfacial entre o material e a camada de revestimento, onde a composição média de toda a camada de revestimento consistindo da camada de revestimento e da camada de liga interfacial contém, em % em massa, Al: de 25 a 75%, Mg: de 0,1 a
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10%, Si: mais de 1% e 7,5% ou menos, e Cr: de 0,05 a 5,0%, com o saldo sendo Zn e as inevitáveis impurezas, a camada de liga interfacial é composta de componentes da camada de revestimento e Fe e tem uma espessura de 0,05 a 10 pm ou uma espessura de 50% ou menos de toda a espessura da camada de revestimento, a camada de liga interfacial tem estrutura de múltiplas camadas consistindo de uma camada de liga à base de Al-Fe e uma camada de liga à base de Al-FeSi, e a camada de liga à base de Al-Fe-Si contém Cr.
(2) O material de aço revestido de liga Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente conforme descrito no item (1), onde a camada de liga à base de Al-Fe-Si contendo substancialmente Cr e uma camada substancialmente não contendo Cr e a camada contendo Cr está em contato com a camada de revestimento.
(3) O material de aço revestido de liga Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente conforme descrito no item (1) ou (2), onde a camada de liga à base de Al-Fe forma um cristal colunar e a camada de liga à base de Al-Fe-Si forma um cristal granular.
(4) O material de aço revestido de liga Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente conforme descrito em qualquer um dos itens (1) a (3) , onde a camada de liga à base de Al-Fe consiste de duas camadas, isto é, uma camada composta de Al5Fe2 e uma camada composta de Al3,2Fe.
(5) O material de aço revestido de liga Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente conforme descrito em qualquer um dos itens (1) a (4) , onde a concentração de Cr na camada de liga à base de Al-Fe-Si contendo Cr é de 0,5 a 10% em termos de % em massa.
(6) O material de aço revestido de liga Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente conforme descrito em qualquer um dos itens (1) a (5) , onde toda a camada de revestimento contém, em % em massa, de 1 a 500 ppm de pelo menos um tipo de um elemento que não seja Sr
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6/32 ou Ca.
(7) Um método para produzir o material de aço revestido de liga Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente descrito em qualquer um dos itens (1) a (6), compreendendo etapas de:
[0019] mergulhar e então retirar um material de aço em um banho de revestimento por imersão a quente contendo, em % em massa, Al: de 25 a 75%, Mg: de 0,1 a 10%, Si, mais de 1% e 7,5% ou menos, e Cr: de 0,05 a 5,0%, com o saldo sendo Zn e as inevitáveis impurezas, para obter um material de aço revestido, [0020] resfriar o material de aço revestido retirado do banho desde a temperatura do banho até a temperatura de solidificação do revestimento a uma taxa de resfriamento de 10 a 20°C/s para solidificar o revestimento, e [0021] resfriar o material de aço revestido após a solidificação do revestimento, a uma taxa de resfriamento de 10 a 30°C/s para formar uma camada de liga à base de Al-Fe-Si contendo o Cr na camada de liga interfacial formada entre o material de aço e a camada de revestimento.
EFEITOS DA INVENÇÃO [0022] De acordo com a presente invenção, pode ser fornecido um material de aço revestido de Zn-Al-Mg-Cr por imersão a quente excelente em capacidade de processamento e resistência à corrosão. Esse material de aço pode ser amplamente aplicado a automóveis, edifícios/casas e similares e contribui grandemente para o crescimento industrial por servir, por exemplo, o aumento da vida útil do membro, a efetiva utilização dos recursos, o alívio da carga ambiental, e a redução do trabalho/custo de manutenção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0023] A figura 1 é uma fotografia de seção transversal do material de aço revestido da presente invenção.
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7/32 [0024] A figura 2 é ma imagem STEM da vizinhança da interface do material de aço revestido da presente invenção.
[0025] A figura 3 mostra o estado de distribuição de Cr (mapeamento) próximo á interface do material de aço revestido da presente invenção.
[0026] A figura 4 mostra o estado de distribuição de Cr (GDS) próximo à interface do material de aço revestido da presente invenção.
[0027] A figura 5 mostra o método de formação do revestimento para o material de aço revestido da presente invenção.
MODO DE EXECUÇÃO DA INVENÇÃO [0028] A presente invenção é descrita abaixo em detalhes.
[0029] Na descrição da presente invenção, a menos que indicado de forma diferente, a indicação % na composição significa % em massa. Também na presente invenção a camada de revestimento é discriminada da camada de liga interfacial. A camada de revestimento total é usada para indicar a camada de revestimento como um todo incluindo a camada de liga interfacial. Consequentemente, componentes da camada de revestimento conforme usado na presente invenção se refere aos componentes apenas da camada de revestimento não incluindo a camada de liga interfacial, mas a camada de revestimento como um todo incluindo a camada de revestimento interfacial é algumas vezes simplesmente referido como uma camada de revestimento.
[0030] O material de aço revestido de liga Zn-Al-Mg-Cr por imersão a quente com excelente resistência à corrosão da presente invenção é caracterizado por ter uma camada de liga interfacial na interface entre o material de aço e a camada de revestimento, onde a composição média de toda a camada de revestimento consistindo da camada de revestimento e a camada de liga interfacial contém, em % em massa, Al: de 25 a 75%, Mg: de 0,1 a 10%, Si: mais de 1% e 10% ou mePetição 870190020909, de 28/02/2019, pág. 12/46
8/32 nos, e Cr: de 0,05 a 5,0%, com o saldo sendo Zn e as inevitáveis impurezas, a camada de liga interfacial é composta de componentes da camada de revestimento e Fe e tem uma espessura de 0,05 a 10 pm ou uma espessura de 50% ou menos da espessura de toda a camada de revestimento, a camada de liga interfacial tem uma estrutura de múltiplas camadas consistindo de uma camada de liga à base de Al-Fe e uma camada de liga à base de Al-Fe-Si, e a camada de liga à base de Al-Fe-Si contém Cr. Aqui, o material de aço é um material ferroso tal como uma chapa de aço, tubo de aço e fio de aço.
[0031] No material de aço revestido da presente invenção, a composição do revestimento é expressa pela composição média (excluindo Fe) de toda a camada de revestimento como camada de revestimento incluindo a camada de revestimento interfacial, e os componentes químicos de toda a camada de revestimento podem ser obtidos como uma média da composição total da camada de revestimento e da camada de liga interfacial pela dissolução da camada de revestimento (incluindo a camada de liga interfacial) presente na superfície do material de aço e analisando quimicamente a solução.
[0032] Cr é preferivelmente deixado estar presente em uma maneira concentrada na camada de liga interfacial formada entre a camada de revestimento e o material de aço base. O Cr concentrado na camada de liga interfacial é considerado para suprimir a corrosão do material de aço base e aumentar a resistência à corrosão pela ação passivadora do Cr na etapa de dissolução da camada de revestimento para expor uma parte da superfície do material de aço base com o progresso da corrosão. Fora da camada de liga interfacial, o efeito de um elemento formando uma película de óxido densa, tal como Al e Si, pode ser mais aumentado em uma região mais próxima da camada de revestimento.
[0033] Também a camada de liga interfacial contém Fe e, portanPetição 870190020909, de 28/02/2019, pág. 13/46
9/32 to, produz ferrugem vermelha por corrosão. A ferrugem vermelha é menos desejada e graças à presença de Cr no lado da camada d3e revestimento da camada de liga interfacial, a geração de ferrugem vermelha pode ser também suprimida. Além disso, do ponto de vista de mais aumento da resistência à corrosão, uma parte do Cr é preferivelmente concentrada e deixada estar presente na camada de superfície mais externa da camada de revestimento. Porque o Cr concentrado na camada de superfície de revestimento forma uma película de passivação e o efeito acima é considerado contribuir para o aumento da resistência à corrosão inicial principalmente da camada de revestimento.
[0034] Quanto à composição de toda a camada de revestimento.
O teor de Cr vai de 0,05 a 5%. Se o teor de Cr for menor que 0,05%, o efeito de aumentar a resistência à corrosão é insuficiente, enquanto se ele exceder 5% surge o problema tal como o aumento na quantidade de sedimentos gerada no banho de revestimento. Em vista da resistência à corrosão, esse elemento é preferivelmente contido em uma concentração de mais de 0,2%.
[0035] Quanto à composição média de toda a camada de revestimento, se o teor de Al na camada de revestimento for menor que 25%, uma camada de liga interfacial não é suficientemente produzida e o Cr dificilmente é levado à camada de liga interfacial. Também a resistência à corrosão diminui. Por outro lado, de ele exceder 75%, a proteção à corrosão sacrificial ou a resistência à corrosão da extremidade cortada da face é reduzida. Também a temperatura do banho da liga de revestimento precisa ser mantida alta e isso causa um problema tal como o aumento do custo de produção. Consequentemente, a concentração de Al na camada de revestimento é ajustada para ser de 25 a 75%, preferivelmente de 45 a 75%.
[0036] No material de aço revestido da presente invenção, o Si
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10/32 tem um efeito de, na formação de uma camada de revestimento em um material de aço, evitar que uma liga à base de Fe-Al seja formada até uma espessura excessivamente grande na interface entre a superfície do material de aço e a camada de revestimento e aumentar a aderência da camada de revestimento à superfície do material de aço. Quanto à composição média de toda a camada de revestimento, se o teor de Si for 1% ou menos, o efeito de suprimir a produção de uma camada de liga interfacial à base de Fe-Al é insuficiente e a rápida produção da camada de liga interfacial prossegue, o que é inadequado para controlar a estrutura da camada de liga interfacial. Além disso, o dano a um equipamento submerso à base de aço inoxidável é severo. Também, se esse elemento estiver contido em excesso de 7,5%, o efeito de suprimir a formação de uma camada de liga interfacial à base de Fe-Al é saturado e ao mesmo tempo pode incorrer em redução na capacidade de processamento da camada de revestimento. Por essa razão, o limite superior é ajustado para 7,5%. No caso de se dar importância à capacidade de processamento da camada de revestimento, o limite superior é preferivelmente 3%. A concentração é mais preferivelmente de 1,2 a 3%.
[0037] Quanto à composição média de toda a camada de revestimento, por conter Mg em uma quantidade de 0,1 a 10%, uma alta resistência à corrosão pode ser obtida. Se esse elemento é adicionado em uma quantidade de menos de 0,1%, o efeito de aumentar a resistência à corrosão não é obtido, enquanto se a quantidade adicionada exceder 10%m não apenas o efeito de aumentar a resistência à corrosão é saturado mas também surge um problema de produção tal como aumento na quantidade de dejetos gerados no banho de revestimento, Do aspecto de produção, a quantidade adicionada é preferivelmente de 0,5 a 5%.
[0038] No revestimento, um metal alcalinoterroso tal como Sr pode
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11/32 ser adicionado em uma quantidade de 1 a 500 ppm para aumentar mais a resistência à corrosão. Nesse caso, se adicionado em uma quantidade de menos de 1 ppm, o efeito de aumentar a resistência à corrosão não é obtido. A adição em uma quantidade de 60 ppm ou mais é preferível. Por outro lado, se a quantidade adicionada exceder 500 ppm, não apenas o efeito de aumentar a resistência à corrosão é saturado, mas também surge um problema de produção tal como aumento na quantidade de dejetos gerados no banho de revestimento. A quantidade adicionada é mais preferivelmente de 60 a 250 ppm.
[0039] Quanto à composição da camada de revestimento, o saldo, exceto por Al, Cr, Si, Mg, Sr e Ca, é composto de zinco e as inevitáveis impurezas. A inevitável impureza conforme usada aqui significa um elemento inevitavelmente misturado no processo de revestimento, tal como Pb, Sb, Sn, Cd, Ni, Mn, Cu e Ti. Essas impurezas inevitáveis podem estar contidas em uma quantidade de, como teor total, no máximo cerca de 1%, mas o seu teor é preferivelmente o menor possível, por exemplo, preferivelmente 0,1% ou menos.
[0040] A cobertura do revestimento não é particularmente limitada, mas se a camada de revestimento for muito fina, fica faltando o efeito de aumento da resistência à corrosão pela camada de revestimento, enquanto se for muito espessa, a capacidade de processamento no dobramento da camada de revestimento é prejudicada e um problema tal como a geração de fraturas é passível de surgir. Portanto, a cobertura do revestimento é, no total de ambas as superfícies, frontal e traseira do material de aço, de 40 a 400 g/m2, mais preferivelmente de 50 a 200 g/m2.
[0041] A presença da camada de liga interfacial pode ser confirmada pela observação TEM da seção transversal da camada de revestimento e por uma análise EDS. Quando a camada de liga interfacial é formada até uma espessura de película de 0,05 pm ou mais, o
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12/32 efeito pela formação é obtido. Por outro lado, se a espessura da película for muito grande, a capacidade de processamento no dobramento da camada de revestimento é prejudicada, Portanto, a espessura da película é preferivelmente não mais que um valor menor entre 10 pm ou menos e 50% ou menos da espessura total do revestimento.
[0042] Conforme descrito acima, adicionando-se Si, o crescimento de uma liga à base de Fe-Al pode ser suprimido e a aderência do revestimento pode ser aumentada. A sua razão não é claramente sabida, mas presume-se que a liga à base de Al-Fe cresça como um cristal colunar e a liga à base de Al-Fe-Si cresça com um cristal granular, permitindo que a camada de cristal granular de liga à base de Al-Fe-Si esteja presente entre o cristal colunar da liga à base de Al-Fe e a camada de revestimento, como resultado a diferença no estresse na interface da camada ligada interfacial com a camada de revestimento é realçado para desenvolver boa aderência. Também a camada de liga à base de Al-Fe que cresce como cristal colunar é formada como uma estrutura de múltiplas camadas onde a camada inferior é composta de AL5Fe2 resultando do progresso de ligação em uma alta razão de Fe e a camada superior é composta de Ah,2Fe com um baixo grau de ligação, com o que pode ser realizado um aumento maior de aderência do revestimento. A razão, portanto, não é caramente conhecida, mas é presumido que a formação de uma estrutura de múltiplas camadas causa, por exemplo, a redução no estresse interno da própria camada ou diminui na diferença de estresse na interface da camada.
[0043] Graças à configuração de múltiplas camadas, fraturas que podem ser geradas durante o processo de dobramento são interrompidas em cada camada e evitadas de serem propagadas. Portanto, as fraturas são evitadas de serem levadas à separação da camada de revestimento, e não é provocada a redução na resistência à corrosão da peça processada por dobramento.
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13/32 [0044] A camada de liga à base de Al-Fe-Si consiste de uma camada contendo substancialmente Cr e uma camada substancialmente não contendo Cr, e a camada contendo Cr está preferivelmente em contato com a camada de revestimento. Em relação a substancialmente conter ou não conter Cr, o teor de Cr sendo 0,5% ou mais é definido como substancialmente contendo Cr, porque quando a liga à base de Al-Fe-Si cotem, em % em massa, 0,5% ou mais de Cr, o aumento da resistência à corrosão devido à passivação pelo Cr é salientada. Se o teor de Cr for menor que 0,5%m o efeito acima não pode ser reconhecido, e, portanto, o teor de Cr sendo menor que 0,5% é definido como substancialmente não contendo Cr. O limite superior da concentração de Cr na camada de liga Al-Fe-Si contendo Cr é ajustado para 10%, porque, mesmo se a concentração for maior que essa, o efeito de aumentar a resistência à corrosão é saturado. Incidentalmente, as quantidades de Cr e dos elementos respectivos na camada de liga à base de Al-Fe-Si podem ser determinadas, por exemplo, por uma análise tal como TEM-EDS.
[0045] Conforme descrito acima, quando o Cr está presente principalmente no lado da camada de revestimento da camada de liga interfacial, a geração de ferrugem vermelha pode ser também suprimida. No caso de deixar o Cr estar uniformemente presente na camada de liga à base de Al-Fe-Si, para garantir a concentração necessária de Cr, uma grande quantidade de Cr precisa ser adicionada ao banho de revestimento. Nesse caso, os dejetos são gerados em uma grande quantidade e a dificuldade operacional aumenta. Concentrando-se o Cr no lado da camada de revestimento da camada de liga à base de Al-Fe-Si, o efeito de aumentar a resistência à corrosão pode ser salientado sem carregar uma grande quantidade de Cr.
[0046] Também quando o Cr está concentrado na camada de superfície mais externa da camada de liga interfacial, mesmo se fraturas
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14/32 estiverem presentes na peça processada, a geração de ferrugem vermelha pode ser suprimida.
[0047] A formação da camada de liga interfacial começa imediatamente após o mergulho do material de aço a ser revestido em um banho de revestimento por imersão a quente, a solidificação da camada de revestimento é posteriormente completada, e a formação também prossegue até a temperatura do material de aço revestido diminuir até cerca de 400°C ou menos. Consequentemente, a espessura da camada de liga interfacial pode ser controlada ajustando-se, por exemplo, a temperatura do banho de revestimento, o tempo de imersão do material de aço a ser revestido e a taxa de resfriamento após o revestimento.
[0048] As condições para formar uma camada de revestimento tendo uma camada de liga interfacial adequada não são particularmente limitadas, porque condições ótimas variam dependendo do tipo de material de aço objetivado, dos componentes do banho de revestimento, da temperatura do banho de revestimento, etc. Quando o material de aço é mergulhado em um banho de metal fundido (banho de imersão a quente) a uma temperatura de aproximadamente 20 a 50°C mais alta que a temperatura de solidificação do revestimento por 1 a 6 segundos e então resfriado a uma taxa de resfriamento de 10 a 20°C/s, preferivelmente de 15 a 20°C/s, um material de aço revestido de liga tendo uma camada de liga interfacial adequada pode ser obtido. Por exemplo, no caso de uma liga composta de 55% de Al-Zn-3% de Mg- 1,6% de Si - 0,3% de Cr, o ponto de congelamento é de cerca de 560°C e, portanto, o material de aço é preferivelmente mergulhado em um banho de metal fundido a uma temperatura do banho de (ponto de congelamento + 20°C) a (ponto de congelamento + 60°C), isto é, de 580 a 620°C, por 1 a 6 segundos. Se o tempo de mergulho for menor que 1 segundo, uma reação inicial suficientemente longa para produzir
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15/32 a camada de liga interfacial não pode ser garantida, enquanto ele exceder 6 segundos, a reação prossegue mais do que o necessário e uma camada excessiva de liga Al-Fe pode ser produzida. A temperatura da chapa na entrada é adequadamente de 450 a 620°C. Se a temperatura da chapa for menor que 450°C, uma reação inicial suficiente não pode ser garantida, enquanto se exceder 620°C a reação prossegue mais que o necessário e uma camada de liga interfacial à base de Fe-Al pode ser produzida. Posteriormente, o material de aço é resfriado até o ponto de congelamento a uma taxa de resfriamento de 10 a 20°C/s, preferivelmente de 15 a 20°C/s, e também resfriado até 350°C a partir do ponto de congelamento a 10 a 30°C/s, preferivelmente de 15 a 30°C/s, mais preferivelmente de 15 a 20°C/s, enquanto um material de aço revestido de liga tendo uma camada de liga interfacial adequada pode ser obtido.
[0049] Se a taxa de resfriamento for maior que a faixa acima, a camada de liga objetiva não é produzida. Se a taxa de resfriamento após a solidificação for menor que a faixa acima, a homogeneização da camada de liga interfacial prossegue e a estrutura de múltiplas camadas objetiva não é obtida, [0050] Quanto ao banho de revestimento de liga usado na presente invenção, a temperatura de solidificação varia dependendo da composição do banho, mas a faixa de temperaturas é aproximadamente de 450 a 520°C. Portanto, de acordo com o ponto de congelamento com os componentes selecionados conforme descrito acima, condições adequadas são selecionadas a partir das condições que a temperatura do banho para imersão é de 500 a 680°C, o tempo de imersão no banho é de 1 a 6 segundos, a taxa de resfriamento até a solidificação é de 10 a 20°C/s, preferivelmente de 15 a 20°C/s, e a taxa de resfriamento após a solidificação é de 10 a 30°C/s, preferivelmente de 15 a 30°C/s, mais preferivelmente de 15 a 20°C/s, enquanto um material
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16/32 de aço revestido de liga tendo uma camada de liga interfacial adequada pode ser obtido.
[0051] Incidentalmente, para obter uma distribuição adequada de concentração de Cr na camada de liga interfacial, particularmente o controle das condições de resfriamento é importante. Mais especificamente, o Cr é considerado ser quase uniformemente distribuído na camada de liga à base de Al-Fe-Si imediatamente após a produção da camada de liga de Al e no processo de resfriamento após a solidificação, ser concentrado a uma porção específica na camada de liga à base de Al-Fe-Si.
[0052] O mecanismo de concentrar Cr não é conhecido, mas pode ser considerado como a seguir, embora a presente invenção não seja ligada à nenhuma teoria. O revestimento começa sendo resfriado/solidificado a partir da camada de superfície, e é finalmente solidificado na vizinhança da interface do revestimento do material de aço, e nesse momento a solidificação prossegue, enquanto permite que o Cr seja concentrado em média na vizinhança da interface material de aço-revestimento. Posteriormente, Si e Cr são fortificados pelo Fe que difunde a partir do material de aço e se move na direção da superfície, e a camada de liga interfacial é separada em camada Al-Fe na parte inferior e camada de liga à base de Al-Fe-Si na parte superior. Na camada de liga à base de Al-Fe-Si, o Cr é também fortificado e mais concentrado na parte da camada mais superior da camada de liga à base de Al-Fe-Si.
[0053] Portanto, se a taxa de resfriamento após a solidificação do revestimento é muito baixo, a própria camada de liga interfacial se torna excessivamente espessa antes do Cr ser concentrado, e a capacidade de processamento ou similar é prejudicada. Por outro lado, se a taxa de resfriamento imediatamente após a solidificação do revestimento, mais especificamente, imediatamente após a produção da caPetição 870190020909, de 28/02/2019, pág. 21/46
17/32 mada de liga à base de Al-Fe-Si, é muito alta, a camada alcança uma temperatura que não permite a migração do Cr antes do Cr ser concentrado na camada de liga à base de Al-Fe-Si formada e separada da camada de liga Al-Fe na camada de Iiga interfacial e também concentrado na camada mais superior da camada de liga à base de Al-Fe-Si, e uma camada de Cr concentrado não é formada. A temperatura que não permite a migração de Cr é basicamente 400°C.
[0054] As condições ótimas de resfriamento para obter uma distribuição de concentração de Cr adequada variam dependendo do tipo de material de aço almejado, dos componentes do banho de revestimento, da temperatura do banho de revestimento, etc., mas a taxa de resfriamento após a solidificação do revestimento é, conforme descrito acima, de 10 a 30°C/s, preferivelmente de 15 a 30°C/s, mais preferivelmente de 16 a 20°C/s. Uma vez que a temperatura que não permite a migração do Cr é basicamente 400°C, para realizar a estrutura da camada de liga interfacial desejada (concentrando Cr) da presente invenção a taxa de resfriamento precisa ser controlada para cair na faixa acima descrita pelo menos temperaturas até a concentração desejada de Cr ser completada, na faixa de temperaturas desde a temperatura de solidificação até 400°C, também na vizinhança de 35°C. Se a taxa de resfriamento durante as temperaturas acima for menor que 10°C/s, a própria camada de liga interfacial se torna muito espessa antes do Cr ser concentrado, outras características tais como capacidade de processamento são prejudicadas. Se a taxa de resfriamento durante as temperaturas acima descritas exceder 30°C/s, a separação e a formação da camada de liga à base de Al-Fe e da camada de liga à base de Al-Fe-Si não prosseguem adequadamente ou pelo menos também a concentração de Cr na camada mais superior na camada de liga à base de Al-Fe-Si separada e formada da camada de liga à base de Al-Fe não é realizada.
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18/32 [0055] Na presente invenção, a discriminação entre a camada de liga à base de Al-Fe e a camada de liga à base de Al-Fe-Si é baseada na presença ou ausência de Si e sua discriminação é geralmente fácil, mas quando a concentração de Si na camada de liga à base de Al-Fe é 2% ou menos, também 1% ou menos, isto é considerado como sendo ausência de Si.
[0056] Na presente invenção, a concentração de Cr na camada mais superior na camada de liga à base de Al-Fe-Si indica que uma camada em que o Cr está substancialmente ausente na camada de liga à base de Al-Fe-Si é formada e a espessura da camada substancialmente ausente de Cr é 1/4 ou mais, preferivelmente 1/3 ou mais, de toda a espessura da camada de liga à base de Al-Fe-Si ou é 0,5 pm ou mais, preferivelmente 1 pm ou mais. Aqui, a camada onde Cr está substancialmente ausente na camada de liga à base de Al-Fe-Si pode ser confirmada por mapeamento EPMA ou análise elementar tal como TEM-EDS.
[0057] No material de aço revestido da presente invenção, desde que a taxa de resfriamento após a solidificação esteja na faixa acima, a formação da estrutura de duas camadas consistindo da camada de Al5Fe2 e da camada de Al3,2Fe é considerada prosseguir em paralelo com a concentração de Cr na camada mais superior na camada de liga à base de Al-Fe-Si. Para formar a camada de liga à base de Al-Fe como duas camadas de camada de AkFe2 e camada de Ah,2Fe quando da formação ou após a formação da camada de liga à base de AlFe por deixar o Fe separar o Si e o Cr na camada de liga à base de AlFe-Si da camada de liga interfacial, e para realizar a concentração de Cr na camada mais superior da camada de liga Al-Fe-Si, o que for completado primeiro. No material de aço revestido da presente invenção, a concentração de Cr na camada mais superior de uma camada de liga à base de Al-Fe-Si é essencial, e a obtenção de uma estrutura
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19/32 de duas camadas de camada de AlõFe2 e camada de Al3,2Fe como camada de liga à base de Al-Fe é preferível, mas a formação de uma estrutura de duas camadas de camada de AhFe2 e camada de Ah,2Fe na camada de liga à base de Al-Fe pode ser realizada antes da concentração do Cr na camada mais superior da camada de liga à base de Al-Fe-Si.
[0058] A figura 1 mostra uma microfotografia ótica do material de aço revestido tendo ma camada de liga interfacial pertencendo à presente invenção. De acordo co a figura 1, é visto que a camada de revestimento é formada na superfície do material de aço (metal base) e uma camada de liga interfacial é formada entre a camada de revestimento e o metal base.
[0059] A figura 2 é uma fotografia FIB-TEM mostrando e ampliando uma parte (a porção indicada na figura 1) da camada de liga interfacial do material de aço revestido mostrado na figura 1. A estrutura da camada de liga interfacial foi determinada usando-se tanto um método de obtenção de uma constante látice de uma imagem de difração de elétrons e referindo-se à literatura (por exemplo, cartão JCPDS) quanto um método de execução da análise quantitativa de elementos por EDS e obtendo-se a razão constituinte de elementos. De acordo com a figura 2, é reconhecido que a camada de liga interfacial consiste de quatro camadas, isto é, camada Al5Fe2, camada Al3,2Fe, camada de liga à base de AlFeSi, e camada de AlFeSi com Cr concentrado, em ordem a partir do lado do material de aço (metal base).
[0060] A figura 3 mostra os resultados quando em uma porção particularmente ampliada da camada de liga interfacial mostrada na figura 2, o Cr foi analisado por FIB-TEM. Na figura 3, o spot branco indica a presença de Cr e é reconhecido que o Cr está presente de maneira concentrada no lado da camada de revestimento da camada de liga à base de AlFeSi e uma camada onde o Cr está substancialPetição 870190020909, de 28/02/2019, pág. 24/46
20/32 mente ausente no lado do metal base de camada de liga à base de
AlFeSi está presente.
[0061] A figura 4 mostra os resultados GDS dos quais é conhecida a relação posicional relativa do Si e do Cr. Aqui, GDS é uma espectrometria de emissão usando um tubo de descarga de brilho como fonte de luz. Um íon de argônio gerado no eletrodo pela descarga é feito colidir com a amostra, enquanto ocorre um fenômeno de faiscação. Analisando-se o espectro inerente com base na colisão entre um átomo e um elétron que pulam nesse momento na superfície da amostra, os tipos de elementos constituintes podem ser esclarecidos. Também a amostra é moída com a passagem do tempo de descarga e assim é possível a análise na direção da profundidade a partir da superfície. Consequentemente, os resultados GDS são obtidos como a relação entre ao tempo de descarga e à intensidade do espectro inerente do elemento. Incidentalmente, a intensidade de espectro inerente é um valor relativo e não indica o teor absoluto do elemento e para determinar a razão composicional, por exemplo, comparação com uma amostra padrão, se necessário. A profundidade após passar do tempo de descarga final é conhecida, e, portanto, o tempo de descarga pode ser convertido na profundidade. Na figura 4, que mostra os resultados, o tempo de descarga é mostrado como a profundidade (pm) e tomada no eixo dos X e a intensidade de espectro inerente é tomada no eixo dos Y. É obtida informação sobre que elementos são distribuídos na direção da profundidade a partir da superfície, em resumo, na direção do lado do revestimento.
[0062] De acordo com a figura 4, a intensidade crescente de Fe revela a presença de uma camada interfacial. Cr está presente no início e Al e si estão simultaneamente presentes. Mesmo após o Cr desaparecer, Al e Si estão presentes. Isto revela a presença de uma camada de liga à base de Al-Si-Fe não contendo Cr. Além disso, mesmo
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21/32 quando o Si desaparece, o Al está presente na camada final. Das figuras 3 e 4, é revelado que AhFe2, Al32Fe e uma camada de liga à base de Al-Fe-Si são produzidos na interface entre a camada de revestimento e o substrato de aço e o Crê concentrado apenas no lado da camada de revestimento da camada de liga à base de Al-Fe-Si , fornecendo uma estrutura de quatro camadas.
[0063] Ao produzir o material de aço revestido de liga da presente invenção, uma técnica conhecida, por exemplo, pode ser usada para mergulhar o material de aço trabalhando em um material base em um banho de metal fundido contendo Zn, Al, Cr, Si e Mg na mesma razão de mistura que na composição da camada de revestimento desejada.
[0064] Antes de mergulhar o material de aço no banho de imersão a quente, um tratamento de desengorduramento alcalino e um tratamento de lavagem ácida podem ser aplicados com o propósito de, por exemplo, melhorar a capacidade de umedecimento do revestimento e a aderência do revestimento do material de aço a ser revestido material resistente ao calor tal como cerâmica ou lã de vidro.
[0065] O método para alcançar as condições de resfriamento é basicamente um resfriamento forçado tanto entre o mergulho do material de aço no banho de metal fundido e a solidificação da camada de revestimento quanto entre a temperatura de solidificação da camada de revestimento e a realização da concentração de Cr desejada.
[0066] Também um tratamento de fluxo usando cloreto de zinco, cloreto de amônio ou outros produtos químicos pode ser aplicado.
Como método para revestir o material de aço a ser revestido, pode ser usado o método de aplicar continuamente etapas de aquecimento, redução e recozimento a um material de aço a ser revestido usando-se um forno não oxidante um forno de redução, ou um forno de redução total, mergulhando o material de aço no banho de revestimento e puxando-o do mesmo, executando-se o controle da cobertura do rePetição 870190020909, de 28/02/2019, pág. 26/46
22/32 vestimento predeterminada por um sistema de lavagem de gás, e resfriando-se o material de aço.
[0067] Quanto ao método de preparação do banho de revestimento, uma liga previamente preparada para ter uma composição que caia na faixa especificada na presente invenção pode ser aquecida e fundida ou um método de aquecer e fundir elementos metálicos respectivos ou dois ou mais tipos de ligas em combinação para obter uma composição predeterminada pode ser aplicado. Como método de aquecimento e fundição, pode ser usado um método de fundir diretamente metais ou ligas em um pote de revestimento ou pode ser usado um método de fundi-los previamente em um forno de pré-fusão e então transferir o fundido para um pote de revestimento. O método usando um forno de pré-fusão pode envolver um alto custo para instalação de equipamentos mas é vantajoso pelo fato de que, por exemplo, a remoção de impurezas tais como dejetos gerados quando a fusão da liga de revestimento é facilitada ou a temperatura do banho de revestimento e facilmente controlada.
[0068] Como propósito de reduzir a geração de dejetos óxidos que são formados devido ao contato da superfície do banho de revestimento com o ar, a superfície do banho de revestimento pode ser coberta com um material resistente ao calor tal como cerâmica ou lã de vidro. O método para alcançar as condições de resfriamento é basicamente um resfriamento forçado tanto entre o mergulho do material de aço no banho de metal fundido e a solidificação da camada de revestimento quanto entre a temperatura de solidificação da camada de revestimento e a realização da concentração de Cr desejada. O método específico, portanto, não é particularmente limitado e aqueles métodos de resfriamento podem ser os mesmos ou diferentes, mas um método de resfriamento forçado pela pulverização de gás ou névoa de resfriamento é simples e fácil. O gás de resfriamento é preferivelmente um
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23/32 gás inerte tal como nitrogênio e gás raro.
[0069] A figura 5 mostra um exemplo do método de formação do revestimento conforme a presente invenção. Em relação à figura 5, por exemplo, um material de aço 2 recozido em um forno de recozimento de redução 1 é introduzido em um banho de imersão a quente 4 através de um tubo 3, e o material de aço 2 é mergulhado no banho de revestimento por imersão a quente 4 tendo uma composição predeterminada de revestimento. No material de aço 2' puxado para fora do banho de revestimento por imersão a quente 4, um excessivo banho de revestimento por imersão a quente é anexado à superfície e, portanto, a cobertura é ajustada por limpeza com gás 5. Após a camada de revestimento ser formada através de resfriamento nas zonas de resfriamento 6 e 7, o material de aço é pós-tratado ou ajustado e transferido para uma bobinadeira 8. O método da presente invenção é caracterizado pelo fato de que o material de aço 2' puxado do banho de revestimento por imersão a quente 4 é forçosamente resfriado sob condições específicas usando-se as zonas de resfriamento 6e 7, e o resfriamento é executado sob condições de resfriamento predeterminadas especificadas na presente invenção em termos de faixas de temperaturas entre o mergulho no banho de revestimento e a solidificação do revestimento e entre a solidificação do revestimento e a temperatura predeterminada. O método de resfriamento nas zonas de resfriamento 6 e 7 não é particularmente limitado e pode ser, por exemplo, ou resfriamento a ar forçado ou resfriamento a ar-água, e o número de zonas de resfriamento e a posição da zona de resfriamento também não são limitados.
[0070] Além disso, quando um material de revestimento à base de resina tal como à base de resina de poliéster, à base de resina acrílica, à base de fluoro-resina, e à base de resina epóxi é aplicado à superfície do material de aço fundido revestido de liga Zn-Al-Mg-Si-Cr da prePetição 870190020909, de 28/02/2019, pág. 28/46
24/32 sente invenção, por exemplo, por revestimento com cilindros, revestimento por pulverização, revestimento por cortina de fluxo, revestimento por imersão ou um método tal como uma película de laminação quando se empilham películas plásticas tais como películas de resina acrílica e uma película de revestimento é assim formada, excelente resistência à corrosão pode ser manifestada na parte plana, na parte da extremidade cortada da face, e na peça processada por dobramento sob uma atmosfera corrosiva.
[0071] O material de aço revestido de liga Zn-Al-Mg-Si-Cr produzido dessa forma pode ser usado como material de aço tendo resistência à corrosão que supere a dos materiais de aço revestidos de liga convencional, para materiais de construção e automóveis.
EXEMPLOS [0072] A presente invenção é descrita abaixo em maiores detalhes em relação a Exemplos.
(Exemplo 1) [0073] Usando-se o equipamento de revestimento mostrado na figura 5, uma chapa de aço laminada a frio com espessura de 0,8 mm (SPCC) (JIS G3141) foi desengordurada, submetida a um tratamento de redução por aquecimento a 800°C por 60 segundos em uma atmosfera de N2H2 com base em um simulador de revestimento por imersão a quente produzido por Rhesca Co, Ltd., resfriada até a temperatura do banho de revestimento e então revestida sob as condições (composição do banho de revestimento, temperatura do banho, tempo de imersão, taxa de resfriamento até a solidificação, taxa de resfriamento após a solidificação) mostradas nas Tabelas 1 a 6 para produzir um material de aço revestido de liga. A cobertura de revestimento foi ajustada para 60 g/m2 em uma superfície.
[0074] O método para resfriamento do revestimento foi executado pela pulverização de gás N2 ou pulverização de um composto misto de
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25/32 gás N2 e H2O nas zonas de resfriamento 6 e 7 na figura 5.
[0075] O material de aço revestido de liga obtido foi cortado em
100 mm x 50 mm e testado quanto à avaliação da resistência à corrosão. A extremidade da face e a superfície traseira foram protegidas com um selo transparente, e apenas a superfície frontal foi avaliada. Na avaliação da resistência à corrosão, foi executado um teste de pulverização de sal (JIS Z 2371), e a resistência à corrosão foi avaliada pelo tempo até a geração de ferrugem vermelha (resistência à corrosão descoberta).
A: O tempo até a geração de ferrugem vermelha é de 1440 horas ou mais.
B: O tempo até a geração de ferrugem vermelha é de 1200 horas a menos de 1440 horas.
C: O tempo até a geração de ferrugem vermelha é de 960 horas a menos de 1200 horas.
D: O tempo até a geração de ferrugem vermelha é de menos de 960 horas.
[0076] Quanto às características da peça processada por dobramento, o material de aço revestido com liga foi cortado em 60 mm x 30 mm, dobrado a 90° e submetido ao mesmo teste de pulverização de sal (JIS Z 2371) conforme acima, e a resistência à corrosão foi avaliada pelo tempo até a geração de ferrugem vermelha. A superfície avaliada foi a superfície externa da porção dobrada (resistência à corrosão da peça processada).
A: O tempo até a geração de ferrugem vermelha é de 1200 horas ou mais.
C: O tempo até a geração de ferrugem vermelha é de 720 horas a menos de 1200 horas.
D: O tempo até a geração de ferrugem vermelha é de menos de 720 horas.
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26/32 [0077] Separadamente, a seção transversal foi observada por
TEM para inspecionar as condições da camada de liga interfacial, e a espessura do estado de distribuição de Cr da camada de liga foi examinada (espessura da camada de liga, condição da camada de liga interfacial).
A: A camada de liga interfacial é formada como uma estrutura de quatro camadas (camada de AhFe2, camada de Ah Fe2, camada de liga à base de AlFeSi e camada de AlFeSi com Cr concentrado).
C: A camada de liga interfacial é formada como uma estrutura de três camadas e o Cr é amplamente distribuído na camada de liga AlFeSi (camada de Al5Fe2, camada de Al3,2Fe e camada de liga AlFeSi contendo Cr).
D: A camada de liga interfacial é formada como uma estrutura de camada única composta principalmente de uma camada de liga Al-Fe-Si-Cr.
[0078] Incidentalmente, quanto à quantidade de Cr na camada de liga interfacial, a quantidade de Cr na camada de liga à base de Al-FeSi foi determinada pela análise quantitativa conforme a espectrometria de raio-x dispersivo de energia (EDS) (quantidade de Cr em % em massa da camada de liga interfacial).
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Tabela 1
Composição da camada de revestimento (mass%) Temperatura do banho °C Tempo de mergulho (sec) Taxa de resfriamento até a solidificação (°C/sec) Taxa de resfriamento após a solidificação (°C/sec) Espessura da camada de liga (pm) Resistência à corrosão descoberta Resistência à corrosão da peça processada Condição da camada de liga interfacial Quantidade da camada de liga interfacial Notas
Al Cr Si Mg Zn
1 25,0 0,2 1,6 1,0 bal, 500 2,0 15 18 0,1 C C C 0,2
2 25,0 1,0 1,6 1,0 bal, 550 2,0 15 18 0,6 C C C 0,4
3 45,0 0,2 1,6 1,0 bal, 550 2,0 15 18 1,0 C A A 0,4
4 45,0 1,0 1,6 1,0 bal, 580 2,0 15 18 2,0 B A A 0,5
5 55,0 0,2 1,6 1,0 bal, 600 2,0 15 18 3,6 A A A 0,5
6 55,0 1,0 1,6 1,0 bal, 600 2,0 15 18 3,6 A A A 0,6
7 55,0 0,2 1,6 3,0 bal, 600 2,0 15 18 3,6 A A A 0,5
8 55,0 1,0 1,6 3,0 bal, 600 2,0 15 18 3,6 A A A 0,6
9 60,0 0,2 1,6 3,0 bal, 620 2,0 18 18 3,0 B A A 0,4
10 60,0 1,0 1,6 3,0 bal, 620 2,0 18 18 3,0 A A A 0,8 Invenção
11 60,0 1,0 1,0 3,0 bal, 620 2,0 18 18 3,0 A A A 0,6
12 60,0 1,0 1,2 3,0 bal, 620 2,0 18 18 3,0 A A A 0,7
13 60,0 1,0 1,5 3,0 bal, 620 2,0 18 18 3,0 A A A 0,8
14 60,0 1,0 1,6 0,1 bal, 620 2,0 18 18 3,0 A A A 0,8
15 60,0 1,0 1,6 0,2 bal, 620 2,0 18 18 3,0 A A A 0,8
16 60,0 1,0 1,6 0,4 bal, 620 2,0 18 18 3,0 A A A 0,8
17 60,0 1,0 1,6 0,6 bal, 620 2,0 18 18 3,0 A A A 0,8
18 60,0 1,0 1,6 0,8 bal, 620 2,0 18 18 3,0 A A A 0,8
19 60,0 3,0 1,6 3,0 bal, 620 2,0 18 18 3,0 A A A 1,3
20 60,0 5,0 1,6 3,0 bal, 620 2,0 18 18 3,0 A A A 4,5
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Tabela 2
Composição da camada de revestimento (mass%) Temperatura do banho °C Tempo de mergulho (sec) Taxa de resfriamento até a solidificação (°C/sec) Taxa de resfriamento após a solidificação (°C/sec) Espessura da camada de liga ^m) Resistência à corrosão descoberta Resistência à corrosão da peça processada Condição da camada de liga interfacial Quantidade da camada de liga interfacial Notas
Al Cr Si Mg Zn
21 60,0 0,2 1,6 3,0 bal, 620 3,0 10 18 5,0 A A A 1,0
22 60,0 1,0 1,6 3,0 bal, 620 3,0 10 18 5,0 A A A 1,8
23 60,0 3,0 1,6 3,0 bal, 620 3,0 10 18 5,0 A A A 6,2
24 60,0 5,0 1,6 3,0 bal, 620 3,0 10 18 5,0 A A A 8,3
25 60,0 0,2 1,6 3,0 bal, 580 2,0 10 18 4,2 B C C 0,8
26 60,0 1,0 1,6 3,0 bal, 580 2,0 10 18 4,2 B C C 1,7
27 60,0 3,0 1,6 3,0 bal, 580 2,0 10 18 4,2 B C C 5,8
28 60,0 5,0 1,6 3,0 bal, 580 2,0 10 18 4,2 B C C 8,0
29 65,0 0,05 1,6 1,0 bal, 630 3,0 10 18 5,0 B A A 0,4
30 65,0 0,2 1,6 1,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 0,9 Invenção
31 65,0 1,0 1,6 1,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 1,9
32 65,0 3,0 1,6 1,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 6,0
33 65,0 5,0 1,6 1,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 8,6
34 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 0,8
35 65,0 1,0 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 1,7
36 65,0 3,0 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 5,8
37 65,0 5,0 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 8,0
38 65,0 0,2 1,6 5,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 1,0
39 65,0 1,0 1,6 5,0 bal, 630 3,0 17 16 5,0 A A A 1,8
40 65,0 3,0 1,6 5,0 bal, 630 3,0 17 16 5,0 A A A 6,3
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Tabela 3
Composição da camada de revestimento (mass%) Temperatura do banho °C tempo de mergulho (sec) taxa de resfriamento até a solidificação (°C/sec) taxa de resfriamento após a solidificação (°C/sec) espessura da camada de liga ^m) resistência à corrosão descoberta resistência à corrosão da peça processada Condição da camada de liga interfacial Quantidade da camada de liga interfacial Notas
Al Cr Si Mg Zn
41 65,0 5,0 1,6 5,0 bal, 630 3,0 17 16 5,0 A A A 8,8
42 65,0 0,2 1,6 8,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 0,8
43 65,0 1,0 1,6 8,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 1,7
44 65,0 3,0 1,6 8,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 5,8
45 65,0 5,0 1,6 8,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 8,0
46 65,0 0,2 1,6 10,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 1,1
47 65,0 1,0 1,6 10,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 1,9
48 65,0 3,0 1,6 10,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 5,7
49 65,0 5,0 1,6 10,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 9,0
50 65,0 0,2 3,0 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 1,3 Invenção
51 65,0 1,0 3,0 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 2,5
52 65,0 3,0 3,0 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 5,5
53 65,0 5,0 3,0 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 8,0
54 65,0 0,2 7,5 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 1,5
55 65,0 1,0 7,5 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 2,8
56 65,0 3,0 7,5 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 6,0
57 65,0 5,0 7,5 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 9,2
58 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 660 3,0 18 18 5,0 A A A 0,8
59 65,0 1,0 1,6 3,0 bal, 660 3,0 18 18 5,0 A A A 1,7
60 65,0 3,0 1,6 3,0 bal, 660 3,0 18 18 5,0 A A A 6,0
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Tabela 4
Composição da camada de revestimento (mass%) Temperatura do banho °C tempo de mergulho (sec) taxa de resfriamento até a solidificação (°C/sec) taxa de resfriamento após a solidificação (°C/sec) espessura da camada de liga Um) resistência à corrosão descoberta resistência à corrosão da peça processada Condição da camada de liga interfacial Quantidade da camada de liga interfacial Notas
Al Cr Si Mg Zn
61 65,0 5,0 1,6 3,0 bal, 660 3,0 18 18 5,0 A A A 8,0
62 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 660 3,0 18 18 5,0 A A A 0,8
63 65,0 1,0 1,6 3,0 bal, 660 3,0 18 18 5,0 A A A 1,9
64 65,0 3,0 1,6 3,0 bal, 660 3,0 18 18 5,0 A A A 5,8
65 65,0 5,0 1,6 3,0 bal, 660 3,0 18 18 5,0 A A A 8,0
66 70,0 0,2 1,6 1,0 bal, 650 3,0 15 18 5,0 A A A 0,8
67 70,0 1,0 1,6 1,0 bal, 650 3,0 15 18 5,0 A A A 1,7
68 70,0 3,0 1,6 1,0 bal, 650 3,0 15 18 5,0 A A A 5,8
69 70,0 5,0 1,6 1,0 bal, 650 3,0 15 18 5,0 A A A 8,0
70 70,0 0,2 1,6 3,0 bal, 650 3,0 15 18 5,0 A A A 0,8 Invenção
71 70,0 1,0 1,6 3,0 bal, 650 3,0 15 18 5,0 A A A 1,7
72 70,0 3,0 1,6 3,0 bal, 650 3,0 15 18 5,0 A A A 5,8
73 70,0 5,0 1,6 3,0 bal, 650 3,0 15 18 5,0 A A A 8,0
74 75,0 0,2 1,6 3,0 bal, 680 3,0 18 18 5,0 A A A 1,6
75 75,0 1,0 1,6 3,0 bal, 680 3,0 18 18 5,0 A A A 2,5
76 75,0 3,0 1,6 3,0 bal, 680 3,0 18 18 5,0 A A A 7,0
77 75,0 5,0 1,6 3,0 bal, 680 3,0 18 18 5,0 A A A 9,5
78 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 25 4,6 A C A 0,6
79 65,0 1,0 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 25 4,4 A C A 1,5
80 65,0 3,0 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 25 4,6 A C A 5,0
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Tabela 5
Composição da camada de revestimento (mass%) Temperatura do banho °C tempo de mergulho (sec) taxa de resfriamento até a solidificação (°C/sec) taxa de resfriamento após a solidificação (°C/sec) espessura da camada de liga (pm) resistência à corrosão descoberta resistência à corrosão da peça processada Condição da camada de liga interfacial Quantidade da camada de liga interfacial Notas
Al Cr Si Mg Zn
81 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 10 6,1 A C C 1,5
82 65,0 1,0 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 10 6,1 A C C 2,3
83 65,0 3,0 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 10 6,1 A C C 6,5
84 60,0 1,0 1,6 3,0 bal, 620 3,0 10 18 5,0 A A A 1,8
85 65,0 1,0 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 18 5,0 A A A 1,7
86 45,0 0,2 1,6 1,0 bal, 550 2,0 15 18 1,0 A A A 0,5
87 45,0 0,2 1,6 1,0 bal, 550 2,0 15 18 1,0 A A A 0,5
88 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 15 5,5 A A A 1,2
89 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 20 4,5 A A A 1,2
90 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 25 4,0 A C A 1,4 Invenção
91 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 28 3,4 A C A 1,5
92 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 30 2,9 A C C 1,3
93 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 10 18 8,0 A A A 1,5
94 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 12 18 6,1 A A A 1,5
95 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 20 18 4,2 A A A 1,4
96 60,0 1,0 1,6 3,0 bal, 600 2,0 18 10 6,0 A C A 1,0
97 60,0 1,0 1,6 3,0 bal, 600 2,0 18 15 4,0 A A A 1,0
98 60,0 1,0 1,6 3,0 bal, 600 2,0 18 20 3,0 A A A 1,1
99 60,0 1,0 1,6 3,0 bal, 600 2,0 18 25 2,6 A C A 1,2
100 60,0 1,0 1,6 3,0 bal, 600 2,0 18 30 2,1 A C C 1,3
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Tabela 6
Composição da camada de revestimento (mass%) Temperatura do banho °C tempo de mergulho (sec) taxa de resfriamento até a solidificação (°C/sec) taxa de resfriamento após a solidificação (°C/sec) espessura da camada de liga ^m) resistência à corrosão descoberta resistência à corrosão da peça processada Condição da camada de liga interfacial Quantidade da camada de liga interfacial Notas
Al Cr Si Mg Zn
101 55,0 0,0 1,6 0,0 bal, 600 2,0 10 10 4,0 D D D 0
102 55,0 1,0 0,8 3,0 bal, 600 2,0 15 15 3,6 D D D 0,2
103 55,0 0,01 1,6 3,0 bal, 600 2,0 15 15 3,2 D D D 0
104 55,0 1,0 1,6 0,05 bal, 600 2,0 15 15 3,0 D C A 1,2
105 55,0 1,0 1,6 3,0 bal, 630 8,0 8 8 13,5 D D D 0,3
106 65,0 1,0 1,6 1,0 bal, 630 2,0 30 30 0,6 D D D 0,2
107 65,0 1,0 1,6 3,0 bal, 630 2,0 30 30 0,6 D D D 0,2
108 65,0 1,0 1,6 1,0 bal, 630 2,0 30 30 0,6 D D D 0,2
109 65,0 1,0 1,6 3,0 bal, 630 2,0 30 30 0,6 D D D 0,2
110 65,0 1,0 1,6 3,0 bal, 630 3,0 40 40 0,2 D D D 0,2 Exemplo
111 65,0 1,0 1,6 3,0 bal, 630 3,0 5 12 6,5 D D D 0,2 comparativo
112 20,0 1,0 1,2 3,0 bal, 500 2,0 15 15 0,2 D C A 0,8
113 20,0 1,0 1,2 3,0 bal, 550 2,0 15 15 0,6 D C A 0,9
114 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 5 18 6,0 B D D 0,8
115 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 30 18 3,3 B D D 0,8
116 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 5 11,5 B D D 0,8
117 65,0 0,2 1,6 3,0 bal, 630 3,0 15 40 0,8 B D D 0,8
118 60,0 1,0 1,6 3,0 bal, 600 2,0 18 5 11,1 B D D 1,0
119 60,0 1,0 1,6 3,0 bal, 600 2,0 18 40 0,9 B D D 1,0
120 60,0 1,0 1,6 3,0 bal, 600 2,0 30 18 3,0 B D D 1,0
Número 84 e número 85: 50 ppm de Sr foram adicionados a revestimento, Número 86: 250 ppm de Sr foi adicionado a revestimento, e Número 87: 500 ppm de Ca foi adicionado a revestimento.
32/32
Os resultados estão mostrados nas Tabelas 1 a 6. É visto desses resultados que pela aplicação de revestimentos de liga conforme a presente invenção, a resistência à corrosão pode ser grandemente aumentada e um excelente material de aço revestido pode ser produzido.
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Claims (13)

1. Material de aço revestido com liga de Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente, caracterizado pelo fato de que apresenta:
uma camada de revestimento na superfície de um material de aço e uma camada de liga interfacial na interface entre o dito material de aço e a dita camada de revestimento, em que a composição média de toda a camada de revestimento que consiste na dita camada de revestimento e na dita camada de liga contém, em% em massa,
Al: 25 a 75%,
Mg: 0,1 a 10%,
Si: mais de 1% e 7,5% ou menos, e
Cr: de 0,05 a 5,0%, com o saldo sendo Zn e impurezas inevitáveis, em que a dita camada de liga interfacial é composta por componentes da camada de revestimento e Fe e apresenta uma espessura de 0,05 a 10 pm ou uma espessura de 50% ou menos de toda a espessura da camada de revestimento, em que a dita camada de liga interfacial apresenta uma estrutura multicamada constituída por uma camada de liga à base de AlFe e uma camada de liga à base de Al-Fe-Si, em que a dita camada de liga à base de Al-Fe contém Al, Fe, menos de 2% em massa de Si e 0% em massa de Cr, em que a dita camada de liga à base de Al-Fe-Si contém Al, Fe, 2% em massa ou mais de Si e Cr e em que a dita camada de liga à base de Al-Fe-Si consiste em uma camada contendo Al, Fe, 2% em massa ou mais de Si e Cr e uma camada contendo Al, Fe, 2% em massa ou mais de Si e 0% em massa de Cr, e
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2/4 em que a camada contendo Al, Fe, 2% em massa ou mais de Si e Cr está em contato com a camada de revestimento.
2. Material de aço revestido com liga de Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a concentração de Cr na dita camada de liga à base de AlFe-Si contendo Cr é de 0,5 a 10% em termos de % em massa.
3. Material de aço revestido com liga de Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que toda a camada de revestimento contém, em% em massa, de 1 a 500 ppm de pelo menos um de Sr ou Ca.
4. Material de aço revestido com liga de Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita camada de liga à base de Al-Fe forma um cristal colunar e a camada de liga à base de Al-Fe-Si forma um cristal granular.
5. Material de aço revestido com liga de Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a concentração de Cr na dita camada de liga à base de AlFe-Si contendo Cr é de 0,5 a 10% em termos de % em massa.
6. Material de aço revestido com liga de Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que toda a camada de revestimento contém, em % em massa, de 1 a 500 ppm de pelo menos um de Sr ou Ca.
7. Material de aço revestido com liga de Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita camada de liga interfacial apresenta uma estrutura multicamadas consistindo de uma camada de liga de Al-Fe e uma camada de liga à base de Al-Fe-Si, e a dita camada de liga à base de AlFe-Si contém Cr, em que a dita camada de liga à base de Al-Fe consiste em uma camada composta por Al5Fe2 e uma camada composta por
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3/4
Al3,2Fe.
8. Material de aço revestido com liga de Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a concentração de Cr na dita camada de liga baseada em Al-Fe-Si contendo Cr é de 0,5 a 10% em termos de% em massa.
9. Material de aço revestido com liga de Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que toda a camada de revestimento contém, em % em massa, de 1 a 500 ppm de pelo menos um de Sr ou Ca.
10. Método para produzir o material de aço revestido com liga de Zn-Al-Mg-Si-Cr por imersão a quente, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
(i) imergir e, em seguida retirar um material de aço de um banho de imersão a quente contendo, em % de massa,
Al: de 25 a 75%,
Mg: de 0,1 a 10%,
Si: mais de 1% e 7,5% ou menos, e
Cr : de 0,05 a 5,0%, com o balanço sendo Zn, para obter um material de aço revestido, (ii) resfriar o material de aço revestido obtido na etapa (i) da temperatura do banho de revestimento até a temperatura de solidificação do revestimento a uma taxa de resfriamento de 10 a 18°C/s para solidificar o dito revestimento, e (iii) resfriar o material de aço revestido obtido na etapa (ii) a uma taxa de resfriamento de 10 a 20°C/s para formar uma camada de liga à base de Al-Fe-Si contendo o dito Cr na dita camada de liga interfacial formada entre o dito material de aço e a dita camada de revestimento.
Petição 870190020909, de 28/02/2019, pág. 40/46
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11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a taxa de resfriamento da etapa (ii) é de 10 a 17°C/s.
12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a taxa de resfriamento da etapa (iii) é de 10 a 18°C/s.
13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a taxa de resfriamento da etapa (iii) é de 10 a 16°C/s.
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