BR112016001788B1 - Método para a fabricação de uma chapa de aço revestida e chapa de aço - Google Patents
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Abstract
CHAPA DE AÇO E MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA CHAPA REVESTIDA. Trata-se de uma chapa de aço dotada de um revestimento que compreende pelo menos uma camada de zinco, obtida por meio de um método de deposição de vapor a jato, em que a razão entre a pressão dentro da câmara de deposição Pcâmara e a pressão dentro da câmara de ejeção de zinco Pejeção é entre 2x10-3 e 5,5x10-2, e método de fabricação associado.
Description
[001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço dotada de um revestimento que compreende uma camada de zinco coberta opcionalmente por tinta, a qual se destina em particular à fabricação de peças de automóvel, embora não se limite a essa aplicação.
[002] Os revestimentos galvanizados que compreendem essencialmente zinco são usados de modo convencional para a proteção eficaz que os mesmos fornecem contra corrosão, se no setor automotivo ou na indústria de construção, por exemplo.
[003] No texto a seguir, um revestimento de zinco significa um revestimento de zinco puro, que inclui potencialmente as impurezas inevitáveis adquiridas durante a produção e apresentadas em quantidades vestigiais.
[004] As bobinas de aço revestidas podem, desse modo, às vezes, permanecer em depósitos de armazenagem por diversos meses e suas superfícies não devem ser alteradas pela aparência de corrosão de superfície antes que as mesmas sejam moldadas pelo usuário final. Em particular, nenhuma corrosão incipiente pode aparecer, não importa o ambiente de armazenagem, mesmo se o aço estiver exposto ao sol e/ou em um ambiente molhado, úmido ou mesmo salino. Uma camada de óleo de proteção pode também ser aplicada à superfície da bobina de aço para fornecer proteção temporária no evento de armazenagem em um ambiente molhado ou úmido.
[005] Os métodos usados com mais frequência para depositar um revestimento de zinco sobre a superfície de uma chapa de aço são galvanização e eletrogalvanização. Entretanto, esses métodos convencionais não tornam possíveis graus de revestimento de aço que contenham altos níveis de elementos oxidáveis como Si, Mn, Al, P, Cr ou B, o que levou ao desenvolvimento de novos métodos de revestimentos e, em particular, a tecnologias de deposição a vácuo, como deposição de vapor a jato (JVD).
[006] No entanto, esses revestimentos a vácuo não fornecem o mesmo nível de proteção temporária como os revestimentos convencionais, mesmo após a aplicação de uma camada de óleo de proteção.
[007] O propósito dessa invenção é, portanto, eliminar as desvantagens de métodos que usam aços revestidos do estado da técnica, tornando disponível uma chapa de aço revestida com zinco por meio de deposição a vácuo que oferece boa proteção temporária contra corrosão.
[008] Para esse propósito, um primeiro objeto da invenção é uma chapa de aço, dotada de um revestimento que compreende pelo menos uma camada de zinco obtida através de um método de deposição de vapor a jato, em que a razão entre a pressão dentro da câmara de deposição Pcâmara e a pressão dentro da câmara de ejeção de zinco Pejeção é entre 2x10-3 e 5,5x10- 2 .
[009] A chapa também pode ter como características, consideradas individualmente ou em combinação, o fato de: - ser obtida por meio de um método em que a câmara de deposição é mantida a uma pressão Pcâmara entre 600 Pa (6 mbar) e 200 Pa (2 mbar); - ser obtida por meio de um método em que a distância d entre a porção superior da fenda (8) da câmara de ejeção (7) e a chapa de aço a ser revestida é entre 20 e 60 mm; - a camada de zinco ser a camada de topo do revestimento; e - o aço revestido ser um aço de resistência muito alta.
[010] Um objeto adicional da invenção é um método, que compreende o revestimento da chapa por um jato de vapor sônico de zinco por meio de uma câmara de ejeção (7) mantida a uma pressão Pejeção e contida no interior de uma câmara de deposição mantida a uma pressão Pcâmara, sendo que a razão das pressões Pcâmara para Pejeção é entre 2x10-3 e 5,5x10-2.
[011] O método também pode ter como características, consideradas individualmente ou em combinação, o fato de: - compreender o revestimento da chapa por um jato de vapor sônico de zinco no interior de uma câmara de deposição mantida a uma pressão Pcâmara entre 600 Pa (6 mbar) e 200 Pa (2 mbar); e - a distância (d) entre a porção superior da fenda (8) da câmara de ejeção (7) e a chapa de aço a ser revestida é entre 20 e 60 mm.
[012] As características e vantagens adicionais da invenção são descritas em maiores detalhes abaixo.
[013] Para ilustrar a invenção, foram conduzidos testes e serão descritos a título de exemplos não restritivos, em particular em relação às Figuras anexas, em que: - a Figura 1 ilustra uma instalação de deposição de vapor a jato que pode ser usada para executar o método reivindicado por meio da invenção; - a Figura 2 é uma fotografia em escala real de uma chapa revestida, de acordo com o estado da técnica; e - a Figura 3 é uma fotografia em escala real de uma chapa revestida, de acordo com a invenção.
[014] A chapa revestida de acordo com a invenção compreende primeiramente um substrato de aço, preferivelmente enrolado a quente, depois, enrolado a frio, de modo que possa ser usado para a fabricação de partes do corpo do automóvel. A invenção não é limitada a esse campo, entretanto, e pode ser usada para qualquer peça de aço independente do seu uso final pretendido.
[015] O substrato de aço pode, em particular, ser um dentre os seguintes graus de um aço VHS (aço de resistência muito alta, de modo geral entre 450 e 900 MPa) ou UHS (ultra elevada resistência, geralmente maior do que 900 MPa), os quais contêm altos níveis de elementos oxidáveis: - aços sem elementos intersticiais (IF, Livre de Intersticial) que podem conter até 0,1% em peso de Ti; - aços bifásicos como os aços DP 500 até os aços DP 1200, que podem conter até 3% em peso de Mn associados com até 1% em peso de Si, Cr e/ou Al, - aços TRIP (Plasticidade Induzida por Transformação) como o aço TRIP 780 que contém, por exemplo, aproximadamente 1,6% em peso de Mn e 1,5% em peso de Si; - aços bifásicos ou aços TRIP que contêm fósforo; - aços TWIP (Plasticidade Induzida por Maclação) que têm alto teor de Mn (de modo geral, 17 a 25% em peso), - aços de baixa densidade, como aços de Fe a Al, que podem conter acima de 10% em peso de Al, por exemplo; - aços inoxidáveis que têm alta concentração de cromo (de modo geral, 13 a 35% em peso) associados a outros elementos de liga (Si, Mn, Al, etc.).
[016] A chapa de aço pode ser revestida opcionalmente com uma ou mais camadas adicionais além das camadas de zinco, em um modo apropriado às propriedades do produto final. A camada de zinco será preferencialmente uma camada de topo do revestimento.
[017] Um método para a fabricação da chapa de aço, de acordo com a invenção, é ilustrado mais particularmente na Figura 1, que mostra uma instalação 1 que compreende uma câmara de deposição a vácuo 2. Essa câmara compreende uma trava de entrada e uma trava de saída (não mostrada) entre as quais a chapa de aço 3 a ser revestida circula. A chapa 3 pode ser movida de qualquer meio apropriado, por exemplo, um rolo de sustentação giratório no qual a chapa pode ser sustentada.
[018] Localizada com a face voltada para a superfície da chapa a ser revestida está uma câmara de injeção 7 equipada com uma fenda 8, sendo que a peça superior da fenda 8 é localizada a uma distância d a partir da superfície da chapa a ser revestida de, por exemplo, entre 20 e 60 mm. Essa câmara 7 é montada em um cadinho de evaporação 4 que contém o zinco líquido 9 a ser colocado sobre a superfície da chapa de aço 3. O cadinho de evaporação 4 é equipado vantajosamente com um dispositivo de aquecimento por indução 5 que torna possível a formação de vapor. O vapor, logo, escapa do cadinho por meio de um conduto 10, que conduz o mesmo à câmara de injeção 7 e à fenda 8, que é preferencialmente calibrado para formar um jato direcionado em direção à superfície do substrato a ser revestido. A presença da fenda 8 permite a regulação do fluxo de massa do vapor, a uma velocidade sônica constante ao longo da fenda (garganta sônica) que tem a vantagem de alcançar um depósito uniforme. É feita referência a essa tecnologia abaixo, com uso da sigla “JVD” (para Deposição de Vapor a Jato). Informações adicionais dessa tecnologia são apresentas no Documento de Patente EP07447056.
[019] Em outra modalidade não ilustrada, o cadinho e a câmara de ejeção são uma e a mesma peça, que compreende a fenda direcionada em direção à superfície do substrato a ser revestido. Nessa modalidade, o vapor criado aquecendo-se o zinco se eleva diretamente em direção à fenda e forma um jato direcionado em direção à superfície do substrato a ser revestido.
[020] A pressão Pcâmara na câmara de deposição 2 e a pressão Pejetar na câmara de ejeção 7 são mantidas de modo que a razão Pcâmara para Pejeção seja entre 2x10-3 e 5,5x10-2.
[021] A pressão na câmara de deposição 2 é mantida opcionalmente em uma pressão entre 600 a 1.000 Pa (6 a 10 mbar) e 200 a 1.000 Pa (2 a 10 mbar) para melhorar a aparência de superfície do revestimento.
[022] A camada de óleo é, então, aplicada à superfície da chapa, desse modo, revestida para fornecer proteção temporária quando a chapa é armazenada em um ambiente molhado, úmido e/ou salino, antes da entrega ou da transformação em produto final.
[023] A chapa 1, que pode ou não ter sido submetida a uma etapa de encruamento, pode, então, ser cortada e moldada, por exemplo, por meio de estampagem, flexão ou formatação, para formar uma peça que pode, então, ser pintada para formar uma película de pintura sobre o revestimento.
[024] A invenção será agora explicada abaixo com base em testes realizados a título de exemplos não restritivos.
[025] O teste realizado é também chamado de "teste de umidade térmica" e é conduzido em uma câmara climatizada conforme especificado na DIN EN ISO 6270-2.
[026] A proteção temporária contra corrosão pode ser avaliada em painéis planos que simulam uma chapa durante armazenagem ou transporte ou em painéis deformados que representam uma peça de metal (por exemplo, uma porta de veículo) cunhada em um lugar e transportada para outro.
[027] Cada painel a ser testado é deslubrificado e, então, revestido em ambas as faces com um óleo apropriado por meio de um dispositivo aspersor de óleo, conforme especificado por meio da ISO 6270-2. Os painéis são lubrificados com uso de Fuchs Anticorit RP 4107s, Fuchs 3802/395 ou Zeller PL61 a 1,2 g/m2 quando o teste é realizado por uma montadora alemã ou com uso de Quaker Ferrocoat N 6130 a 1,2 g/m2 ± 0,3 g/m2 quando o teste é realizado por uma montadora francesa. Os painéis são deixados não montados e não pintados.
[028] Uma série de ciclos que duram 24 horas é, então, aplicada nos painéis, sendo que cada ciclo inclui: - 8 horas a 40 °C ± 3 °C e aproximadamente 100% em relação à umidade (câmara climatizada fechada, inclusive durante o aquecimento), em seguida, - 16 horas entre 18 °C e 28 °C e em umidade ambiente (câmara climatizada aberta ou ventilada, inclusive durante o resfriamento).
[029] No final da série de ciclos, a modificação da aparência da superfície dos painéis é avaliada em termos de porcentagem da superfície que foi alterada.
[030] A proporção de modificação da aparência de superfície deve ser menor do que 10% depois de 10 ciclos para os espécimes tratados com o óleo Quaker ou após 15 ciclos para as amostras testadas com um dentre os óleos Fuchs ou o óleo Zeller.
[031] Quatro séries de espécimes da chapa de aço IF enroladas a frio, do tipo DC06, do tipo comercializado pela ArcelorMittal foram produzidos, os quais compreendem um revestimento de zinco com 7,5 μm de espessura. Esse revestimento foi colocado com uso de um método de deposição de vapor a jato.
[032] Para cada um dentre os espécimes, o revestimento foi aplicado com razão de pressão diferente entre a pressão na câmara de deposição Pcâmara e a pressão na câmara de ejeção Pejetar. A distância d entre a peça superior da fenda 8 da câmara de ejeção e da superfície da chapa a ser revestida é idêntica e igual a aproximadamente 35 mm, e a pressão no interior da câmara de ejeção 7 é aproximadamente 340 Pa (3,4 mbar). Os espécimes revestidos, como descrito acima, são desse modo cobertos com óleo de proteção e, então, submetidos a um determinado número de ciclos.
[033] Os testes são executados por 10 ou 15 ciclos, dependendo do tipo de óleo aplicado, mas são interrompidos antes do final dos 10 ou 15 ciclos, se a superfície inteira estiver degradada.
[034] Os mesmos são, desse modo, submetidos a testes de corrosão de superfície, os resultados são apresentados na tabela 2, com a razão entre a pressão Pcâmara na câmara de deposição e a pressão Pejeção na câmara de ejeção sendo:
*De acordo com a invenção.
[035] Constatou-se que as chapas revestidas, de acordo com a invenção, demonstram maior resistência à corrosão de superfície do que uma chapa que não foi revestida, de acordo com a invenção.
[036] A Figura 2 é uma fotografia em escala real do espécime no 1 revestido com uma razão de pressão de 2,9x10-5, depois de seis ciclos de duração conforme descrito acima. A Figura mostra que a superfície inteira da chapa foi alterada 11 depois de seis ciclos.
[037] A Figura 3 é uma fotografia em escala real do espécime no 1 conforme descrito acima, mas revestida com uma razão de pressão de 3,23x10-2, depois de dez ciclos de duração conforme descrito acima. A Figura mostra que a superfície inteira da chapa é praticamente inalterada.
Claims (6)
1. MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA CHAPA DE AÇO (3) REVESTIDA, caracterizado por compreender a etapa de revestir a chapa (3) por uma deposição de jato de vapor sônico de zinco por meio de uma câmara de ejeção (7) dotada de uma fenda (8), a câmara de ejeção (7) sendo mantida a uma pressão Pejeção e contida no interior de uma câmara de deposição (2) mantida a uma pressão Pcâmara, sendo que a razão das pressões Pcâmara para Pejeção é entre 2x10-3 e 5,5x10-2.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda a etapa de manter a câmara de deposição (2) a uma pressão Pcâmara entre 600 Pa (6 mbar) e 200 Pa (2 mbar).
3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado por compreender ainda a etapa de manter a chapa de aço (3) a ser revestida a uma distância (d) entre 20 e 60 mm de uma porção superior da fenda (8) da câmara de ejeção (7).
4. CHAPA DE AÇO (3), caracterizada por ser dotada de um revestimento que compreende pelo menos uma camada de zinco (9) obtida através de deposição de jato de vapor sônico de acordo com o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.
5. CHAPA DE AÇO (3), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pela pelo menos uma camada de zinco (9) ser a camada de topo do revestimento.
6. CHAPA DE AÇO (3), de acordo com qualquer umas das reivindicações 4 a 5, caracterizada por ser um aço de Resistência Muito Alta.
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