BR112017012994B1

BR112017012994B1 - Chapa de aço elétrica

Info

Publication number: BR112017012994B1
Application number: BR112017012994-9A
Authority: BR
Inventors: Masaru Takahashi; Shuichi Yamazaki; Kazutoshi Takeda; Hiroyasu Fujii
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2022-01-18
Also published as: WO2016104404A1; JPWO2016104404A1; KR20170088389A; TW201632656A; BR112017012994A2; JP6455524B2; EP3239352A4; TWI565832B; PL3239352T3; EP3239352B1; KR101865526B1; CN107109656A; US10604848B2; EP3239352A1; CN107109656B; US20170342569A1

Abstract

a presente invenção refere-se a uma chapa de aço eletromagnética (1) que compreende: um material base (2) para um aço eletromagnético; e uma película de revestimento isolante (3) que é formada nas superfícies do material base (2). três condições (1,8 = 3[fe]/[p] + snm[m]/[p] = 3,6 , 0,6 = snm[m]/[p] = 2,4 e 0,6 = 3[fe]/[p] = 2,4) são satisfeitas em uma região que constitui pelo menos 50% da área de uma seção transversal paralela à direção da espessura da película de revestimento isolante (3). [fe] representa a proporção de fe (% de átomos), [p] representa a proporção de p (% de átomos), [m] representa as proporções respectivas de al, zn, mg e ca (% de átomos) e nm representa as valências respectivas de al, zn, mg e ca.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a uma chapa de aço elétrico.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[002] Uma chapa de aço elétrica é usada ou transportada sob um ambiente corrosivo. Por exemplo, a chapa de aço elétrico é usada em regiões quentes e úmidas ou transportada por mar. Durante o transporte por mar, uma grande quantidade de sal entra voando. Portanto, a chapa de aço elétrico precisa ter resistência à ferrugem. Para obter a resistência à ferrugem, uma película isolante é formada na superfície da chapa de aço elétrico. Um exemplo da película isolante é uma película isolante à base de cromita. Embora a película isolante à base de cromita apresente boa resistência à ferrugem, o cromo hexavalente usado como matéria prima da película isolante à base de cromita é cancerígeno. Portanto, é preciso desenvolver uma película isolante que possa ser formada sem usar o cromo hexavalente como matéria prima.

[003] Exemplos de película isolante que pode ser formada sem usar o cromo hexavalente como material prima incluem uma película isolante à base de fosfato, uma película isolante à base de sílica, e uma película isolante à base de zircônio (Literaturas de Patente 1 a 12). Entretanto, com essas películas isolantes, a resistência à ferrugem no mesmo nível que aquela da película de isolamento à base de cromita não pode ser obtida. Embora a resistência à ferrugem possa ser melhorada pelo engrossamento da película isolante, a capacidade de soldagem e a propriedade de calafetação diminuem mais com uma película isolante mais espessa.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE

[004] Literatura de Patente 1: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Examinado No. 53-028375

[005] Literatura de Patente 2: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Aberto

[006] No. 05-078855 Literatura de Patente 3: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Aberto No. 06-330338

[007] Literatura de Patente 4: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Aberto No. 11-131250

[008] Literatura de Patente 5: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Aberto No. 11-152579

[009] Literatura de Patente 6: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Aberto No. 2001-107261

[0010] Literatura de Patente 7: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Aberto No. 2002-047576

[0011] Literatura de Patente 8: Panfleto de Publicação Internacional No. 2012/057168 Literatura de Patente 9: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Aberto No. 2002-47576

[0012] Literatura de Patente 10: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Aberto No. 2008-303411

[0013] Literatura de Patente 11: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Aberto No. 2002-249881

[0014] Literatura de Patente 12: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Aberto No. 2002-317277

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[0015] O objetivo da presente invenção é fornecer uma chapa de aço elétrico capaz de obter boa resistência à ferrugem sem usar cromo hexavalente como matéria prima da película isolante.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0016] Os presentes inventores estudaram seriamente para resol- ver o problema acima. Como resultado, foi revelado que uma boa resistência à corrosão é obtida quando uma região contendo átomos de Fe e átomos de metal no fosfato tal como Al em proporções específicas é incluída em uma fração de área específica em uma seção transversal paralela à direção da espessura de uma película isolante (por exemplo, uma seção transversal perpendicular à direção de laminação do material base). Foi também revelado que o uso de uma solução de revestimento que contenha um agente quelante é importante para formar a película isolante.

[0017] Os presentes inventores alcançaram os aspectos da presente invenção descritos abaixo como resultado de outros estudos sérios com base nas descobertas acima.

[0018] (1) Uma chapa de aço elétrico, incluindo:

[0019] um material base de aço elétrico; e

[0020] uma película isolante formada em uma superfície do material base,

[0021] onde as três condições a seguir são satisfeitas em uma região de 50% em área ou mais de uma seção transversal paralela à direção da espessura da película isolante,

[0022] 1,8 < 3[Fe]/[P] + ∑nM[M]/[P] < 3,6 (condição 1),

[0023] 0,6 < ∑nM[M]/[P] < 2.4 (condição 2), e

[0024] 0,6 < 3[Fe]/[P] < 2,4 (condição 3),

[0025] onde [Fe] denota a proporção (% em átomos) de Fe, [P] denota a proporção (% em átomos) de P, [M] denota a proporção (% em átomos) de cada elemento entre Al, Zn, Mg e Ca, e nM denota a valência de cada elemento entre Al, Zn, Mg e Ca.

[0026] (2) A chapa de aço elétrico de acordo com o item (1), em que a película isolante contém uma resina orgânica.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0027] De acordo com a presente invenção, uma boa resistência à ferrugem pode ser obtida sem usar cromo hexavalente como matéria prima da película isolante porque átomos de Fe e átomos de metais no fosfato tais como Al estão contidos em, proporções específicas em uma região de 50% em área ou mais de uma seção transversal paralela à direção da espessura da película isolante. Isto pode evitar a diminuição da capacidade de soldagem e da propriedade de calafetação que acompanham o aumento da espessura da película isolante.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0028] [Fig. 1] A Fig. 1 é uma vista de seção transversal ilustrando a estrutura de uma chapa de aço elétrico de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0029] [Fig. 2A] A Fig. 2A é uma vista ilustrando uma imagem de TEM de uma película isolante formada usando-se uma solução de revestimento que não contém um agente quelante;

[0030] [Fig. 2B] A Fig. 2B é uma vista ilustrando uma imagem de TEM de uma película isolante formada usando-se uma solução de revestimento que contém um agente quelante;

[0031] [Fig. 3A] A Fig. 3A é uma vista ilustrando um exemplo de um resultado de teste de resistência à ferrugem quando a concentração de cloreto de sódio foi 1,0% em massa;

[0032] [Fig. 3B] A Fig. 3B é uma vista ilustrando um exemplo do resultado do teste de resistência à ferrugem quando a concentração de cloreto de sódio foi 0,3% em massa;

[0033] [Fig. 3C] A Fig. 3C é uma vista ilustrando um exemplo do resultado do teste de resistência à ferrugem quando a concentração de cloreto de sódio foi 0,1% em massa;

[0034] [Fig. 3D] A Fig. 3D é uma vista ilustrando um exemplo do resultado do teste de resistência à ferrugem quando a concentração de cloreto de sódio foi 0,03% em massa;

[0035] [Fig. 3E] A Fig. 3E é uma vista ilustrando um exemplo do resultado do teste de resistência à ferrugem quando a concentração de cloreto de sódio foi 0,01% em massa;

[0036] [Fig. 4A] A Fig. 4A é uma vista ilustrando um exemplo de um resultado de teste de resistência à ferrugem quando a película iso- lante foi formada usando uma solução de revestimento não contendo um agente quelante;

[0037] [Fig. 4B] A Fig. 4B é uma vista ilustrando um exemplo de um resultado de teste de resistência à ferrugem quando a película iso- lante foi formada usando uma solução de revestimento contendo um agente quelante; e

[0038] [Fig. 5] A Fig. 5 é uma vista ilustrando o resultado da análise de composições das películas isolantes.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[0039] Daqui em diante será descrita em detalhes uma modalidade da presente invenção em relação aos desenhos anexos. A Fig. 1 é uma vista de seção transversal ilustrando a estrutura de uma chapa de aço elétrico de acordo com a modalidade da presente invenção.

[0040] Como ilustrado na Fig. 1, uma chapa de aço elétrico 1 de acordo com a modalidade da presente invenção inclui um material base 2 de aço elétrico e uma película isolante 3 formada em uma superfície do material base 2. O material base 2 inclui uma composição adequada para uma chapa de aço elétrico com grão orientado ou uma chapa de aço elétrico não orientada.

[0041] As três condições a seguir (a condição 1, a condição 2 e a condição 3) são satisfeitas em uma região de 50% em área ou mais de uma seção transversal paralela à direção da espessura da película iso- lante 3. [Fe] denota a proporção (% em átomos) de P, [M] denota a proporção (% em átomos) de cada um entre Al, Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, V, Mo, W, Mn e Ni, e nM denota a valência de cada um entre Al, Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, V, Mo, W, Mn e Ni. Consequentemente, quando [Al] e nAl denotam a proporção (% em átomos) e a valência do Al res-pectivamente, [Zn] e nZn denotam proporção (% em átomos) e a valência do Zn respectivamente, [Mg] e nMg denotam a proporção (% em átomos) e a valência de Mg respectivamente, [Ca] e nCa denotam a proporção (% em átomos) e a valência de Ca respectivamente, [Sr] e nSr denotam a proporção (% em átomos) e a valência do Sr respectivamente, [Ba] e nBa denotam a proporção (% em átomos) e a valência do Ba respectivamente, [Ti] e nTi denotam a proporção (% em átomos) e a valência do Ti respectivamente, [Zr] e nZr denotam a proporção (% em átomos) e a valência do Zr respectivamente, [V] e nV denotam a proporção (% em átomos) e a valência do V respectivamente, [Mo] e nMo denotam a proporção (% em átomos) e a valência do Mo respecti-vamente, [W] e nW denotam a proporção (% em átomos) e a valência do W respectivamente, [Mn] e nMn denotam a proporção (% em átomos) e a valência do Mn respectivamente, e [Ni] e nNi denotam a proporção (% em átomos) e a valência do Ni respectivamente, ∑nM[M]/[P] é igual à soma de nAl[Al]/[P], nZn[Zn]/[P], nMg[Mg]/[P], nCa[Ca]/[P], nSr[Sr]/[P], nBa[Ba]/[P], nTi[Ti]/[P], nZr[Zr]/[P], nV[V]/[P], nMo[Mo]/[P], nW[W]/[P], nMn[Mn]/[P], e nNi[Ni]/[P]. Daqui em diante, M algumas vezes denota Al, Zn, Mg ou Ca ou qualquer uma de suas combinações.

[0042] 1,8 < 3[Fe]/[P] + ∑nM[M]/[P] < 3,6 (condição 1)

[0043] 0,6 < ∑nM[M]/[P] < 2,4 (condição 2)

[0044] 0,6 < 3[Fe]/[P] < 2,4 (condição 3)

[0045] Em uma região que satisfaça as condições 1 a 3 acima, P, M e Fe estão contidos em quantidades adequadas. Embora os detalhes sejam descritos mais adiante, a região contendo P, M e Fe em quantidades adequadas é mais denso e tem melhor resistência à ferrugem que uma película isolante incluída em uma chapa de aço elétrico convencional. Portanto, de acordo com a chapa de aço elétrico 1, uma boa resistência à ferrugem pode ser obtida sem diminuir a capa- cidade de soldagem e a propriedade de calafetação sem usar o cromo hexavalente como matéria prima da película isolante 3.

[0046] A fração de área da região que satisfaz as três condições acima pode ser descoberta, por exemplo, como segue. Uma amostra para o microscópio de transmissão eletrônica (TEM) é preparada a partir de uma chapa de aço elétrico, e [P], [Fe], e [M] são medidos em uma pluralidade de pontos de medição usando-se o TEM. A medição é executada em 10 pontos ao longo de três linhas de varredura perpendiculares à superfície (superfície laminada) da chapa de aço elétrico. O intervalo entre as linhas de varredura é 1000 nm, e a distância da linha de varredura a partir da superfície da película isolante até a interface com o material base é igualmente dividida em 11 partes, e 10 pontos de divisão na película isolante são considerados como os pontos de medição, em cada linha de varredura. O intervalo de medição na linha de varredura é, por exemplo, cerca de 40 nm a 60 nm, enquanto o intervalo de medição depende da espessura de uma porção da película isolante onde a linha de varredura está localizada. 3[Fe]/[P] e ∑nM[M]/[P] em cada ponto de medição são calculados, e a proporção (%) dos pontos de medição que satisfazem as três condições em um total de 30 pontos de medição é calculada, e a proporção é considerada como a fração de área (% em área) da região que satisfaz as três condições acima.

[0047] A seguir será descrito um método de produção da chapa de aço elétrico 1. Esse método inclui aplicar uma solução de revestimento composta de um fosfato de metal polivalente contendo M, um agente quelante e água ao material base do aço elétrico, e cozendo-se a solução de revestimento. Água com uma concentração total de íons de Ca e íons de Mg de 100 ppm ou menos é usada como a água da solução de revestimento. Exemplos do fosfato de metal polivalente inclui um monofosfato de alumínio, um monofosfato de zinco, um monofosfa- to de magnésio, e um monofosfato de cálcio. Daqui em diante um fosfato de alumínio, um fosfato de zinco, um fosfato de magnésio e um fosfato de cálcio representam o monofosfato de alumínio, o monofosfa- to de zinco, o monofosfato de magnésio e o monofosfato de cálcio, respectivamente.

[0048] Cozendo-se a solução de revestimento, as extremidades dos fosfatos são reticuladas pela reação de desidratação/condensação para formar uma película isolante. Exemplos da fórmula de reação de desidratação/condensação incluem a seguintes. O agente quelante é descrito como "HO-R-OH" e o metal é descrito como "M".

[0049] Por outro lado, quando a solução de revestimento compos-ta do fosfato de metal polivalente e água mas não contendo o agente quelante é usada, a reação da formula de reação 1 ocorre mas as reações da fórmula de reação 2 até a fórmula de reação 4 não ocorrem. Portanto, no caso de se usar a solução de revestimento contendo o agente quelante, muitos mais pontos reticulados existem na película isolante e pode ser obtida uma resistência maior que no caso de se usar a solução de revestimento que não contém agente quelante. Com mais ligações do agente quelante, existe um maior número de pontos de reticulação e pode ser obtida uma maior resistência à ferrugem.

[0050] Como agente quelante, por exemplo, é usado um agente quelante à base de ácido oxicarbônico, ácido dicarboxílico, ou ácido fosfônico. Exemplos do agente quelante a base de ácido oxicarbônico incluem um ácido málico, um ácido glicólico, e um ácido láctico. Exemplos do agente quelante à base de ácido dicarboxílico incluem um ácido oxálico, um ácido malônico e um ácido succínico. Exemplos do agente quelante à base de ácido fosfônico incluem um ácido fosfô- nico aminotrimetileno, e um ácido difosfônico hidroxietilideno.

[0051] A quantidade do agente quelante contida na solução de revestimento é 1% em massa a 30% em massa em relação à massa da película isolante após o cozimento. Uma vez que a solução de revestimento contendo fosfato é ácida, Fe elui do material base para a solução de revestimento enquanto a secagem da solução de revestimento não é completada e a solução de revestimento é mantida ácida. Quando Fe elui excessivamente para exceder o limite de reação do agente quelante, um fosfato de ferro e um hidróxido de ferro são gerados, de modo que a película isolante que satisfaz as condições 1 a 3 não podem ser obtidas. Esse fenômeno é notável quando a quantidade de agente quelante é menor que 1% em massa. Consequentemente, a quantidade de agente quelante é 1% em massa ou mais em relação à massa da película isolante após o cozimento. Por outro lado, quando a quantidade de agente quelante é maior que 30% em massa, o fosfato na solução de revestimento é menor que 70% em massa, de modo que uma resistência suficiente não pode ser obtida na película isolante. Consequentemente, a quantidade de agente quelante é 30% ou menos em relação à massa da película isolante após o cozimento.

[0052] O agente quelante é um composto ativo mas uma vez reagido com o metal, se torna estável em termos de energia e não apresenta mais atividade suficiente. Consequentemente, para manter alta a atividade do agente quelante, evita-se que outro metal que não seja o metal contido no fosfato reaja com o agente quelante antes de o cozimento da solução de revestimento ser completado. Portanto, é preferível que a concentração de íons metálicos que tenham alta reatividade com o agente quelante na água seja baixa. Exemplos do íon metálico incluem um íon de Ca e um íon de Mg. Quando a concentração total dos íons de Ca e de íons de Mg é maior que 100 ppm, a atividade do agente quelante diminui. Portanto, a concentração total de íons de Ca e de íons de Mg é 100 ppm ou menos, e mais preferivelmente 70 ppm ou menos. Uma quantidade menor de íons de metais alcalino terrosos diferentes de íons de Ca e de íons de Mg é mais preferível.

[0053] O agente quelante contém um grupo hidroxila na extremidade e é passível de toma um estado de associação (ligação com hidrogênio) expressa pela fórmula de reação 5.

[0054] Quando o grau de associação (grau de ligação com o hidrogênio) do grupo hidroxila no agente quelante aumenta, as reações de reticulação expressas pela fórmula de reação 2 até a fórmula de reação 4 dificilmente ocorrem. Portanto, a aplicação da solução de revestimento é executada preferivelmente para tornar o grau de associação tão baixo quanto possível. Por exemplo, no caso de execução da aplicação usando-se um cilindro (revestimento com cilindro), é preferível aplicar a solução de revestimento enquanto se dá um estresse de cisalhamento à solução de revestimento para diminuir o grau de associação do agente quelante. Diminuir o diâmetro do cilindro e aumentar a velocidade de movimentação do material base pode dar o estresse de cisalhamento adequado para liberar o estado de associação. Por exemplo, é preferível usar um cilindro que tenha um diâmetro de 700 mm ou menos e ajustar a velocidade de movimentação do material base para 60 m/min ou mais, e é mais preferível usar um cilindro que tenha um diâmetro de 500 mm ou menos e ajustar a velocidade de movimentação do material base para 70 m/min ou mais.

[0055] O cozimento da solução de revestimento é executado a uma temperatura de 250°C ou mais, a taxa de aquecim ento (primeira taxa de aquecimento) desde a temperatura do material base na aplicação, por exemplo, a temperatura ambiente de cerca de 30°C, até 100°C é 8°C/s ou mais, e a taxa de aquecimento (seg unda taxa de aquecimento) desde 150°C até 250°C é menor que a pr imeira taxa de aquecimento. A temperatura na aplicação é substancialmente igual à temperatura da solução de revestimento.

[0056] O progresso da associação do agente quelante descrito acima não ocorre mais se a capacidade de fluxo da solução de revestimento for perdida. Consequentemente, para tornar o grau de associação tão baixo quanto possível, é preferível aumentar a primeira taxa de aquecimento até o ponto de ebulição da água (100°C). Quando a primeira taxa de aquecimento é menor que 8°C/s, o g rau de associação do agente quelante aumenta rapidamente durante o aumento da temperatura para fazer as reações de reticulação expressas pela fórmula de reação 2 até a fórmula de reação 4 dificilmente ocorrerem. Portanto, a primeira taxa de aquecimento é 8°C/s ou mais.

[0057] As reações de reticulação do fosfato e do agente quelante e a decomposição e volatilização do agente quelante da fórmula de reação 1 até a formula de reação 4 ocorrem em uma faixa de temperaturas de 150°C a 250°C. Portanto, diminuindo-se a seg unda taxa de aquecimento de 150°C até 250°C, é possível acelerar as reações de reticulação enquanto se suprime a decomposição do agente quelante. Entretanto, a diminuição da taxa de aquecimento pode provocar uma diminuição na produtividade. Por outro lado, a reação de reticulação do agente quelante varia dependendo do grau de associação do agente quelante descrito acima. Portanto, quando a primeira taxa de aquecimento é alta e o grau de associação do agente quelante á baixo, a reação de reticulação do fosfato e do agente quelante pode ser acele-rada mesmo se a segunda taxa de aquecimento for aumentada. Por outro lado, quando a primeira taxa de aquecimento é baixa e o grau de associação do agente quelante é alto, a reação de reticulação do agente quelante e do fosfato não pode prosseguir suficientemente a menos que a segunda taxa de aquecimento seja diminuída de acordo. Do estudo dos presentes inventores, foi revelado que quando a primeira taxa de aquecimento é 8°C/s ou mais e segunda ta xa de aquecimento é menor que a primeira taxa de aquecimento, a reação de reti- culação do fosfato e do agente quelante prosseguem de acordo com o grau de associação do agente quelante e uma boa resistência à ferrugem pode ser obtida. Entretanto, quando a segunda taxa de aquecimento é excessivamente alta, por exemplo, mais de 18°C/s, a reticula- ção não é completada suficientemente, de modo que uma boa resis-tência à ferrugem não pode ser obtida mesmo se a primeira taxa de aquecimento for 8°C/s ou mais. Consequentemente, a segunda taxa de aquecimento é 18°C/s ou menos. Por outro lado, com uma segunda taxa de aquecimento menor, a produtividade se torna menor, o que é notável a menos de 5°C/s. Consequentemente, a segun da taxa de aquecimento é preferivelmente 5°C/s ou mais.

[0058] A chapa de aço elétrico 1 pode ser produzida através da aplicação da solução de revestimento ao material base do aço elétrico e cozimento da solução de revestimento.

[0059] A solução de revestimento pode conter uma resina orgânica. A resina orgânica contida na solução de revestimento tem a ação de suprimir a abrasão de um molde de puncionamento. Portanto, o uso da solução de revestimento que contém a resina orgânica melhora a capacidade de trabalho no puncionamento da chapa de aço elétrico. A resina orgânica é preferivelmente usada como uma emulsão orgânica dispersível em água. No caso em que é usada a emulsão orgânica dispersível em água, é mais preferível que menos íons de metais alcalino terrosos tais como íons de Ca, íons de Mg, estejam contidos ali. Exemplos da resina orgânica incluem uma resina acrílica, uma resina estireno acrílica, uma resina alquídica, uma resina poliéster, uma resina silicone, uma resina fluorocarbono, uma resina poliolefina, uma resina estireno, uma resina vinil acetato, uma resina epóxi, uma resina fenol, uma resina uretano, e uma resina melamina.

[0060] A seguir será descrita a ação do agente quelante.

[0061] Para revelar a ação do agente quelante, os presentes inventores observaram, usando um TEM, as seções transversais da película isolante formada usando-se a solução de revestimento contendo o agente quelante e a película isolante formada usando-se a solução de revestimento não contendo o agente quelante. O fosfato de alumínio foi usado como o fosfato de metal polivalente contido na solução de revestimento. Na observação, a seção transversal da chapa de aço elétrico que tem a película isolante formada nela foi processada com um raio de íon focado, JEM-2100F produzido por JEOL Ltd. foi usado como TEM, e a voltagem da aceleração foi de 200 kV. A Fig. 2A ilustra uma imagem de TEM da película isolante formada usando-se uma so-lução de revestimento não contendo o agente quelante, e a Fig. 2B ilustra uma imagem de TEM da película isolante formada usando-se a solução de revestimento contendo o agente quelante.

[0062] Como ilustrado na Fig. 2A, principalmente duas regiões grandemente diferentes em composição foram observadas na película de isolamento formada usando-se a solução de revestimento não contendo o agente quelante. Por outro lado, como ilustrado na Fig. 2B, principalmente uma região com menos variação na composição foi observada na película isolante formada usando-se a solução de revestimento contendo o agente quelante. Embora detalhes estejam descritos mais adiante, uma das duas regiões ilustradas na Fig. 2A foi uma região contendo P e Al como componentes principais (daqui em diante algumas vezes referida como "região rica em Al"), e a outra foi uma região contendo P e Fe como componentes principais (daqui em dian- te algumas vezes referida como uma "região rica em Fe"). A composição da região com menos variação na composição ilustrada na Fig. 2B foi uma composição intermediária entre a composição da região rica em Al e a composição rica em Fe.

[0063] Os presentes inventores focaram nos pontos diferentes das imagens do TEM acima e consideraram que a região que tem a composição intermediária entre a composição da região rica em Al e a composição da região rica em Fe (daqui em diante, algumas vezes referida como "região de composição intermediária") contribui grandemente para a melhoria da resistência à ferrugem da película isolante, e investigaram a relação entre elas.

[0064] Aqui será descrito o método de avaliação da resistência à ferrugem.

[0065] Exemplos do teste de avaliação da resistência à ferrugem da chapa de aço elétrico inclui o teste de gabinete de umidade definido na JIS K 2246 e o teste de pulverização de sal definido na JIS Z 2371. Entretanto, uma vez que os ambientes corrosivos nesses testes são grandemente diferentes do ambiente corrosivo em que a chapa de aço elétrico enferruja, a resistência à ferrugem da chapa de aço elétrico não pode ser adequadamente avaliada por esses testes.

[0066] Então, os presentes inventores estudaram um método capaz de avaliar adequadamente a resistência à ferrugem no ambiente corrosivo em que a chapa de aço elétrico enferruja. Como resultado, foi descoberto quer o método a seguir pode avaliar adequadamente a resistência à ferrugem. Nesse método, as gotas líquidas se solução de cloreto de sódio diferentes em concentração são ligadas por 0,5 μl à superfície da chapa de aço elétrico que tem a película isolante e secadas, e a chapa de aço elétrico é mantida em uma atmosfera com temperatura e umidade constantes de uma temperatura de 50°C e uma umidade relativa RH de 90% por 48 horas. Pode ser usado um termo- higrostato. Posteriormente, é observada a presença ou ausência de ferrugem, e a concentração da solução de cloreto de sódio com a qual a chapa de aço elétrico não enferruja é identificada. A resistência à ferrugem é avaliada com base na concentração da solução de cloreto de sódio com a qual a ferrugem não se forma.

[0067] Mais especificamente, nesse método, após a ligação e secagem das gotas líquidas das soluções de cloreto de sódio, a chapa de aço elétrico é exposta a uma atmosfera úmida. Tal processo é similar a um ambiente corrosivo ao qual a chapa de aço elétrico pé exposta. No ambiente corrosivo, o sal adere à superfície da chapa de aço elétrico durante a armazenagem, transporte e uso e então o sal deliquesce devido a um aumento na umidade. Com uma maior concentração da solução de cloreto de sódio, uma maior quantidade de cloreto de sódio permanece após a secagem e a ferrugem é mais passível de se formar. Consequentemente, fazendo-se uma observação enquanto se diminui gradativamente a concentração da solução de cloreto de sódio, e se especifica a concentração em que a ferrugem não se forma (daqui em diante algumas vezes referida como a "concentração limite de cloreto de sódio"), a resistência à ferrugem no ambiente corrosivo ao qual a chapa de aço elétrico é realmente exposta pode ser avaliada quantitativamente com base na concentração limite de cloreto de sódio.

[0068] A Fig. 3A a Fig. 3E ilustram exemplos dos resultados dos testes pelo método acima. Nesse teste, a concentração do cloreto de sódio foi 1,0% em massa (Fig. 3A), 0,3% em massa (Fig. B), 0,1% em massa (Fig. 3C), 0,03% em massa (Fig. 3D), ou 0,01% em massa (Fig. 3E). Como ilustrado na Fig. 3A a Fig. 3E, a ferrugem foi observada quando a concentração do cloreto de sódio foi 1% em massa, 0,3% em massa, 0,1% em massa, ou 0,03% em massa, e a ferrugem não foi observada quando a concentração de cloreto de sódio foi 0,01% em massa. Portanto, a concentração limite de cloreto de sódio da chapa de aço elétrico é 0,01% em massa. Os presentes inventores confirmaram que o estado de enferrujamento raramente muda mesmo quando o tempo de retenção na atmosfera com temperatura e umidade constantes está acima de 48 horas.

[0069] A Fig. 4A ilustra um exemplo de um resultado de teste pelo método acima sobre a chapa de aço elétrico ter a película isolante formada usando-se a solução de revestimento não contendo o agente quelante, e a Fig. 4B ilustra um exemplo de um resultado de teste pelo método acima sobre a chapa de aço elétrico ter a película isolante formada usando-se a solução de revestimento contendo o agente que- lante. Cada uma das soluções de revestimento contém o fosfato de alumínio como fosfato de metal polivalente. Na chapa de aço elétrico que tem a película isolante formada usando-se a solução de revesti-mento não contendo o agente quelante, a ferrugem foi observada no caso de se usar a solução de cloreto de sódio tendo uma concentração de 0,03% em massa como ilustrado na Fig. 4A. Por outro lado, na chapa de aço elétrico que tem a película isolante formada usando-se a solução de revestimento contendo o agente quelante, nenhuma ferrugem foi observada mesmo no caso de se usar uma solução de cloreto de sódio tendo uma concentração de 0,2% em massa como ilustrado na Fig. 4B.

[0070] Como descrito acima, a concentração limite de cloreto de sódio é maior e uma melhor resistência à ferrugem pode ser obtida no caso de formação da película isolante usando-se a solução de revestimento que contenha o agente quelante do que no caso de formação da película isolante usando-se a solução de revestimento que não contenha o agente quelante.

[0071] Os presentes inventores analisaram a região de composição intermediária incluída na película isolante usando um analisador de raios X de energia dispersa (JED-2300T ligado ao TEM (JEM- 2100F) produzido por JEOL Ltd.) de modo a esclarecer a estrutura da película isolante formada usando-se a solução de revestimento contendo o agente quelante. Nessa análise, a composição foi medida em uma pluralidade de pontos com um diâmetro de 1 nm para descobrir a proporção (% de átomos) de P, a proporção (% de átomos) de Fe, e a proporção (% de átomos) de Al no ponto e calcular 3[Fe]/[P] e 3[Al]/[P] a partir desses valores. O resultado está ilustrado na Fig. 5. A Fig. 5 também ilustra, para referência, 3[Fe]/[P] e 3[Al]/[P] na região rica em Al e na região rica em Fe incluídas na película isolante formada usando-se a solução de revestimento que não contenha o agente quelante. Na Fig. 5, • indica o resultado medido da película isolante formada usando-se a solução de revestimento que contém o agente quelante e ♦ indica o resultado medido da película isolante que não contém o agente quelante.

[0072] Como ilustrado na Fig. 5, na película isolante formada usando-se a solução de revestimento que contém o agente quelante (•), as condição 1 até condição 3 foram satisfeitas em todos os pontos de medição. Por outro lado, na película isolante formada usando-se a solução de revestimento que não contém o agente quelante (♦), uma ou mais das condição 1 até condição 3 não foram satisfeitas na maioria dos pontos de medição. A tendência aparece não apenas no fosfato de alumínio mas também no fosfato de zinco, no fosfato de magnésio, no fosfato de cálcio, no fosfato de estrôncio, no fosfato de bário, no fosfato de titânio, no fosfato de zircônio, no fosfato de vanádio, no fosfato de molibdênio, no fosfato de tungstênio, no fosfato de manganês, e no fosfato de níquel.

[0073] Fica claro a partir do exposto acima que a região que satisfaz a condição 1 até a condição 3 contribui para a resistência à ferrugem. A condição 1 até a condição 3 são satisfeitas em uma região de 50% em área ou mais de uma seção transversal paralela à direção da espessura da película isolante 3 de acordo com a modalidade da presente invenção. Portanto, de acordo com a chapa de aço elétrico 1, uma boa resistência à ferrugem pode ser obtida. Quando a proporção da região que satisfaz a condição 1 até a condição 3 é menor que 50% em área, uma resistência à ferrugem suficiente não pode ser obtida.

[0074] É preferível que uma ou mais entre a condição 4 até condição 6 sejam satisfeitas em uma região de 50% em massa ou mais da seção transversal paralela à direção da espessura da película isolante 3.

[0075] 2,1 < 3[Fe]/[P] + ∑nM[M]/[P] < 3,2 (condição 4)

[0076] 0,6 < ∑nM[M]/[P] < 1,7 (condição 5)

[0077] 0,9 < 3[Fe]/[P] < 2,1 (condição 6)

[0078] Uma boa resistência à ferrugem pode ser obtida sem usar-se o cromo hexavalente como matéria prima da película isolante 3 pela chapa de aço elétrico 1 de acordo com a modalidade. Por exemplo, a chapa de aço elétrico 1 apresenta resistência à ferrugem suficiente mesmo sob um ambiente com alto teor de sal no ar durante o transporte por mar ou similar ou sob um ambiente quente e úmido correspondente à zona subtropical ou à zona tropical. Uma vez que a película isolante 3 não precisa ser formada grossa, a diminuição da capacidade de soldagem e da propriedade de calafetação pode ser evitada.

[0079] Deve ser notado que a modalidade acima ilustra meramente exemplos concretos de implementação da presente invenção, e o escopo técnico da presente invenção não deve ser construído de maneira restrita pela modalidade. Isto é, a presente invenção pode ser implementada de várias formas sem sair do seu espírito técnico ou de suas características principais.

EXEMPLOS

[0080] A seguir, exemplos da presente invenção serão descritos. A condição nos exemplos é um exemplo de condição empregada para confirmação de viabilidade e o efeito da presente invenção, e a presente invenção não está limitada ao exemplo de condição. A presente invenção pode empregar várias condições sem afastar-se do escopo da presente invenção e dentro do alcance do objeto da presente in- venção.[48] Os presentes inventores prepararam soluções de revesti-mento cada uma composta de fosfato, um agente quelante, uma resina orgânica e água listadas na Tabela 1 e aplicaram a ambas as superfícies de um material base de aço elétrico e cozeram. A concentração total (concentração total de íons) de íons de Ca e íons de Mg contidos na água está também listada na Tabela 1. A condição de aplicação e a condição de cozimento estão também listadas na Tabela 1. A primeira taxa de aquecimento é a taxa de aquecimento desde 30°C até 100°C, e a segunda taxa de aquecimento é a taxa de aquecimento desde 150°C até 250°C. O material base conteve 0,3% em massa de Si, e a espessura do material base foi 0,5 mm. Na amostra n° 23, uma película isolante foi formada usando-se cromato no lugar de fosfato.

[0081] Então foram executadas a análise da composição e a avaliação da resistência à ferrugem e da capacidade de soldagem da película isolante.

[0082] Na análise da composição da película isolante, uma amostra TEM foi preparada para cada chapa de aço elétrico, e [P], [Fe], e [M] foram medidos em 30 pontos de medição para cada amostra usando-se o TEM. A medição foi executada em 10 pontos cada ao longo de três linhas de varredura perpendiculares à superfície (superfície laminada) da chapa de aço elétrico. O intervalo entre as linhas de varredura foi 1000 nm, e a distância da linha de varredura desde a superfície da película isolante até a interface com o material base foi igualmente dividido em 11 partes em cada linha de varredura, e 10 pontos de divisão na película isolante foram considerados como pontos de medição. O intervalo de medição na linha de varredura dependeu da espessura de uma porção da película isolante onde a linha de varredura estava localizada, e foi de cerca de 40 nm a 60 nm. 3[Fe]/[P] e ∑nM[M]/[P] foram calculados, e foi calculada a proporção (%) dos pontos de medição que satisfazem as três condições da condição 1 até a condição 3 nos 30 pontos de medição. O resultado está listado na Tabela 2. A Tabela 2 também lista o valor médio de ∑nM[M]/[P] em todos os pontos de medição que satisfazem as três condições em ca-da amostra. Os valores sublinhados na Tabela 2 indica que o valor numérico está fora da faixa da presente invenção.

[0083] Na avaliação da resistência à ferrugem, um corpo de prova foi preparado a partir de cada chapa de aço elétrico, gotas líquidas de soluções de cloreto de sódio e concentrações diferentes foram ligadas por 0,5 μl à superfície do corpo de prova e secadas, e o corpo de prova foi mantido em uma atmosfera com temperatura e umidade constantes a uma temperatura de 50°C e uma umidade relativa RH de 90% por 48 horas. As concentrações das soluções de cloreto de sódio fo- ram 0,001% em massa, 0,01% em massa, 0,02% em massa, 0,03% em massa, 0,10% em massa, 0,20% em massa, 0,30% em massa, e 1,0% em massa. Posteriormente foi observada a presença ou ausência de ferrugem, e a concentração limite de cloreto de sódio (NaCl) de cada corpo de prova foi identificada. Este resultado está também listado na Tabela 2.

[0084] Na avaliação da capacidade de soldagem, a corrente de soldagem foi 120 A, um La W (2,4 mm0) foi usado como eletrodo, o vão foi 1,5 mm, a taxa de fluxo de um gás Ar foi 6 l/min, e a pressão de fixação foi de 50 kg/cm2, a soldagem foi executada a várias velocidades de soldagem. Então foi especificada a velocidade máxima de soldagem na qual a bolha não foi gerada. O resultado está listado também na Tabela 2.

[0085] Como listado na Tabela 2, tanto uma concentração limite de cloreto de sódio de 0,10% em massa ou mais quanto uma velocidade de soldagem de 100 cm/min foram obtidas nas amostras n° 6 a n° 8, n° 11, n° 14 a n° 21, dentro da faixa da presente invenção. Em outras palavras, uma boa resistência à ferrugem e uma boa capacidade de soldagem foram obtidas.

[0086] A concentração limite de cloreto de sódio foi 0,03% em massa ou menos ou a velocidade de soldagem foi 50 cm/min nas amostras n° 1 a n° 5, n° 9 a n° 10, n° 12 a n° 13, n° 22, n° 24 a n° 27. Em outras palavras, a resistência à ferrugem ou a capacidade de soldagem ou ambas foram baixas.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[0087] A presente invenção é aplicável, por exemplo, em uma indústria de produção de uma chapa de aço elétrico e em uma indústria que usa a chapa de aço elétrico.

Claims

1. Chapa de aço elétrico, caracterizada por compreender: um material base de aço elétrico; e uma película isolante formada em uma superfície do material base, em que as três condições a seguir são satisfeitas em uma região de 50% em área ou mais de uma seção transversal paralela à direção da espessura da película isolante, 1,8 < 3[Fe]/[P] + ∑nM[M]/[P] < 3,6 (condição 1), 0,6 < ∑nM[M]/[P] < 2,4 (condição 2), e 0,6 < 3[Fe]/[P] < 2,4 (condição 3), em que [Fe] denota a proporção (% de átomos) de Fe, [P] denota a proporção (% de átomos) de P, [M] denota a proporção (% de átomos) de cada um entre Al, Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, V, Mo, W, Mn e Ni, e nM denota a valência de cada um entre Al, Zn, Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, V, Mo, W, Mn e Ni.

2. Chapa de aço elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a película isolante conter uma resina orgânica.