BR112017015914B1 - Método para preparar uma chapa de metal, chapas de metal revestidas, montagem e usos de uma solução aquosa - Google Patents
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Abstract
método para preparar uma chapa de metal, chapa de metal, montagem e usos de uma solução aquosa. a presente invenção se refere à um método para a preparação de uma chapa de metal (1) que compreende, pelo menos, as etapas para: o fornecimento de um substrato de aço (3) que possui duas faces (5), pelo menos, uma das quais é revestida com um revestimento de metal (7) que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco, a aplicação na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) de uma solução aquosa que compreende um amino ácido, e a chapa de metal que pode ser obtida.
Description
[001] A presente invenção se refere a uma chapa de metal que compreende um substrato de aço que possui duas faces, pelo menos, um das quais é revestida com um revestimento de metal que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco, ao método para sua preparação e à utilização de um aminoácido para aprimorar a compatibilidade das chapas de metais revestidas com revestimentos à base de zinco com um adesivo.
[002] Antes de serem utilizados, as chapas de aço revestidas, em geral, são submetidas a diversos tratamentos de superfície.
[003] A publicação WO 2008/076684 descreve a aplicação em uma chapa de aço revestida com zinco, em uma chapa de aço contendo o eletro- zinco ou em uma chapa de aço galvanizado de uma composição de pré- tratamento que consiste em uma solução aquosa que compreende um composto que compreende um metal do grupo IIIB (Sc, Y, La, Ac) ou do grupo IVB (Ti, Zr, Hf, Rf) e um composto à base de cobre, por exemplo, o aspartato de cobre ou glutamato de cobre, seguido pela aplicação de uma composição que compreende uma resina de formação de filme e um composto à base de ítrio. Este tratamento com um composto à base de cobre está descrito como o aprimoramento da adesão entre a chapa de metal e a camada posterior, como uma pintura cataforese, e sua resistência à corrosão.
[004] A patente EP 2.458.031 descreve a aplicação em uma chapa de aço galvanizada GI ou em uma chapa de aço galvanizado de liga GA, de uma solução de tratamento de conversão que compreende um composto (A) selecionado a partir dos compostos de titânio ou zircônio hidrossolúveis e um composto orgânico (B) que podem ser, de maneira notável, a glicina, alanina, asparagina, ácido glutâmico ou aspártico em uma forma neutra ou salina. De acordo com esta patente, o composto (A) forma na chapa um filme de conversão que aprimora a compatibilidade da chapa de metal com os revestimentos aplicados posteriormente, tais como as pinturas cataforeses e a sua resistência à corrosão. O composto (B) está descrito como um estabilizador do composto (A).
[005] Estas chapas de aço revestidas, por exemplo, são destinadas ao campo automotivo. Os revestimentos de metal que essencialmente compreendem o zinco são tradicionalmente utilizados por sua boa proteção contra a corrosão.
[006] Na indústria automotiva, de maneira notável, as chapas frequentemente são montadas por meio de adesivos para a produção de determinadas partes dos veículos, como, por exemplo, as soleiras de porta.
[007] Na indústria automotiva, a associação de uma chapa de metal com um adesivo, em geral, é avaliada por meio de um teste de tração em uma amostra formada com duas abas da chapa de metal, estas abas sendo adesivamente coladas sobre uma porção de sua superfície por meio do adesivo.
[008] Neste caso, a adesão do adesivo na chapa de metal é avaliada, por um lado, por meio da medição do esforço de tração na ruptura e, por outro lado, por meio da compatibilidade do adesivo e da chapa de metal por meio da determinação visual da natureza da ruptura.
[009] Neste caso, é possível observar principalmente três tipos, ou faces da ruptura: - a ruptura coesiva, quando a ruptura ocorre na espessura do adesivo, - a ruptura adesiva (Fig. 4), quando a ruptura ocorre em uma das interfaces entre as abas e o adesivo, - a ruptura coesiva de superfície (Fig. 3), quando a ruptura ocorre no adesivo na proximidade de uma interface entre as abas e o adesivo.
[010] Na indústria automotiva, procura-se evitar as rupturas adesivas que expressam compatibilidade ruim do adesivo com a chapa de metal, e isto antes do envelhecimento do adesivo e após o envelhecimento.
[011] No momento, os testes de tração mostram muitas rupturas adesivas durante a utilização de determinados adesivos habituais para a indústria automotiva em chapas de metais revestidas com zinco.
[012] Tais proporções de ruptura adesiva não são aceitáveis para os construtores automotivos, o que pode limitar a utilização desses revestimentos para determinadas aplicações.
[013] Um dos objetos da presente invenção, por conseguinte, é propor um método para a preparação de uma chapa de aço revestida com um revestimento de metal que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco que possua compatibilidade aprimorada com os adesivos e, por conseguinte, limitando os riscos de ruptura adesiva.
[014] Outro dos objetos da presente invenção é propor um método que possua ainda maior compatibilidade com os adesivos até mesmo após o envelhecimento deste último.
[015] Também se acredita que os métodos químicos ou eletrozincados de decapagem de recozimento sob determinadas condições atmosféricas, de galvanização ou ainda de chapeamento eletrozincado gerem uma absorção de hidrogênio pelo aço. Este hidrogênio gera a fragilização e pode ser removido por meio de um tratamento de desgasificação térmica, que normalmente consiste em recozimento com base na temperatura da ordem de 200° C. Tal tratamento, em geral, é realizado no término do método para a preparação da chapa de metal, normalmente após a etapa de aplicação de um filme de graxa ou óleo na superfície externa (15) do revestimento de metal (7).
[016] A aplicação fornece um método para a preparação de uma chapa de aço revestida com um revestimento de metal que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco que, de maneira vantajosa, mantém uma melhor compatibilidade com os adesivos após o tratamento de desgasificação térmica.
[017] Para este propósito, a presente invenção se refere a um método de acordo com a reivindicação 1.
[018] O método também pode compreender as características das reivindicações de 2 a 24, tomadas individualmente ou como uma combinação.
[019] A presente invenção também se refere a uma chapa de metal de acordo com as reivindicações de 25 a 28, uma montagem, de acordo com a reivindicação 29, e às utilizações, de acordo com as reivindicações 30 e 31.
[020] A presente invenção será ilustrada no momento com exemplos fornecidos como uma indicação, e exemplos não limitantes, e com referência às Figuras anexas em que: - A Figura 1 é uma vista em corte esquemática que ilustra a estrutura de uma chapa de metal (1) obtida por meio de um método, de acordo com a presente invenção, - A Figura 2 é uma vista esquemática que ilustra uma amostra utilizada para um teste de tração, ou uma montagem, de acordo com a presente invenção, e - As Figuras 3 e 4 são fotografias que mostram respectivamente uma ruptura coesiva de superfície e uma ruptura adesiva.
[021] A chapa de metal (1) da Figura 1 compreende um substrato de aço (3) coberto em cada uma das suas faces (5) com um revestimento de metal (7). Observa-se que as espessuras relativas ao substrato (3) e os revestimentos (7) que cobrem não foram observados na Figura 1 para facilitar a ilustração.
[022] Os revestimentos (7) presentes em ambas as faces (5) são similares e apenas um será descrito em detalhes posteriormente. De maneira alternativa (não mostrado), apenas uma das faces (5) possui um revestimento de metal (7).
[023] O revestimento de metal (7) compreende uma quantidade superior a 40% em peso de zinco, de maneira notável, superior a 50% em peso de zinco, de preferência, superior a 70% em peso de zinco, de maior preferência, superior a 90%, de maior preferência ainda, superior a 95%, ainda de maior preferência ainda, superior a 99%. O restante pode consistir em elementos de metais Al, Mg, Si, Fe, Sb, Pb, Ti, Ca, Sr, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni ou Bi, tomados isoladamente ou em combinação. A medição da composição de um revestimento, em geral, é alcançada por meio da dissolução química do revestimento. O resultado fornecido corresponde a um teor médio na totalidade da camada.
[024] O revestimento de metal (7) pode compreender diversas camadas sucessivas de composições diferentes, cada uma destas camadas compreende uma quantidade superior a 40% em peso de zinco (ou superior, conforme definido acima). O revestimento de metal (7) ou uma das suas camadas constitutivas, também pode possuir um gradiente de concentração em um determinado elemento de metal. Quando o revestimento de metal (7), ou uma das suas camadas constitutivas, possuir um gradiente de concentração de zinco, a proporção média de zinco no revestimento de metal (7), ou nesta camada constitutiva, ainda é superior a 40% em peso de zinco (ou superior, conforme definido acima).
[025] Para a produção da chapa de metal (1), é possível, por exemplo, proceder da seguinte maneira.
[026] O método pode compreender uma etapa preliminar para a preparação do substrato de aço (3) com duas faces (5), pelo menos, uma das quais é revestida com um revestimento de metal (7) que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco. Um substrato de aço (3) obtido, por exemplo, por meio da laminagem por calor e, em seguida, laminagem por frio é utilizado. O revestimento de metal (7) que compreende uma quantidade superior a 40% em peso de zinco pode ser depositado no substrato (3) por meio de qualquer método de deposição, de maneira, por meio do chapeamento eletrozincado, uma deposição física de vapor (PVD), uma deposição de jato de vapor (JVD) ou galvanização a quente por imersão.
[027] De acordo com uma primeira alternativa, o substrato de aço (3) que possui duas faces (5), pelo menos, uma das quais é revestida com um revestimento de metal (7) que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco é obtido por meio do chapeamento eletrozincado do substrato de aço (3). A aplicação do revestimento pode ocorrer em uma face (a chapa de metal (1) que compreende apenas um revestimento de metal (7)), ou em ambas as faces (a chapa de metal (1) compreende então dois revestimentos de metal (7)).
[028] De acordo com uma segunda alternativa, o substrato de aço (3) que possui duas faces (5), pelo menos, uma das quais é revestida com um revestimento de metal (7) que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco é obtido por meio da galvanização a quente do substrato de aço (3).
[029] De acordo com uma terceira alternativa, o substrato de aço (3) que possui duas faces (5), pelo menos, uma das quais é revestida com um revestimento de metal (7) que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco igualmente é obtido por meio do chapeamento eletrozincado do substrato de aço (3) ou por meio da galvanização a quente do substrato de aço (3).
[030] Em geral, o substrato (3), por conseguinte, está na forma de uma tira que é executada em um banho para depositar o revestimento de metal (7) por imersão a quente. A composição do banho varia de acordo com se a chapa de metal (1) desejada é uma chapa de aço galvanizado GI, GA (chapa galvanizada de liga ou “chapa de aço galvanizado”) ou uma chapa de metal revestida com uma liga de zinco e magnésio, uma liga de zinco e alumínio ou uma liga de zinco, magnésio e alumínio. O banho também pode conter até 0,3% em peso de elementos opcionais adicionais tais como o Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni ou Bi. Estes diferentes elementos adicionais, de maneira notável, podem conferir a possibilidade de aprimorar a ductilidade ou a adesão do revestimento de metal (7) no substrato (3). Um técnico no assunto, que está ciente dos seus efeitos em relação às características do revestimento de metal (7), saberá a sua utilização dependendo do objetivo complementar procurado. O banho finalmente pode conter os elementos residuais dos lingotes de fornecimento, ou resultantes da passagem do substrato (3) no banho, uma fonte de impurezas inevitáveis no revestimento de metal (7).
[031] Em uma realização, o substrato de aço (3) que possui duas faces (5), pelo menos, uma das quais é revestida com um revestimento de metal (7) que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco, é uma chapa de aço galvanizada GI. O revestimento de metal (7), por conseguinte, é um revestimento de zinco GI. Tal revestimento compreende uma quantidade superior a 99% em peso de zinco.
[032] Em outra realização, o substrato de aço (3) que possui duas faces (5), pelo menos, uma das quais é revestida com um revestimento de metal (7) que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco é uma chapa de aço galvanizada GA. O revestimento de metal (7), por conseguinte, é um revestimento de zinco GA. Uma chapa de aço galvanizado GA é obtida por meio do recozimento de uma chapa de aço galvanizado GI. Neste caso, por conseguinte, o método compreende uma etapa de galvanização a quente do substrato de aço (3) e, em seguida, uma etapa de recozimento. O recozimento provoca a difusão do ferro do substrato de aço (3) no revestimento de metal (7). O revestimento de metal (7) de uma chapa de GA normalmente compreende a partir de 10% a 15% em peso de ferro.
[033] Em outra realização, o revestimento de metal (7) é uma liga de zinco e de alumínio. O revestimento de metal (7), por exemplo, pode compreender 55% em peso de alumínio, 43,5% em peso de zinco e 1,5% em peso de silicone, tal como o Aluzinc®comercializado por ArcelorMittal.
[034] Em outra realização, o revestimento de metal (7) é uma liga de zinco e magnésio, de preferência que compreende uma quantidade superior a 70% em peso de zinco. Os revestimentos de metal que compreendem o zinco e magnésio serão referidos globalmente daqui em diante sob o termo “revestimentos de zinco-magnésio ou ZnMg”. A adição de magnésio ao revestimento de metal (7) claramente aumenta a resistência à corrosão desses revestimentos, o que pode conferir a possibilidade de reduzir a espessura ou aumentar a garantia proteção contra a corrosão ao longo do tempo.
[035] O revestimento de metal (7), de maneira notável, pode ser uma liga de zinco, magnésio e alumínio, de preferência que compreende uma quantidade superior a 70% em peso de zinco. Os revestimentos de metal que compreendem o zinco, magnésio e alumínio serão referidos globalmente daqui em diante sob o termo “revestimentos de zinco-alumínio-magnésio ou ZnAlMg”. A adição de alumínio (normalmente da ordem de 0,1% em peso) a um revestimento à base de zinco e magnésio também confere a possibilidade de aprimorar a resistência à corrosão e torna a chapa revestida mais fácil de moldar. Por conseguinte, os revestimentos de metal que essencialmente compreendem o zinco estão atualmente em competição com os revestimentos que compreendem o zinco, magnésio e opcionalmente o alumínio.
[036] Normalmente, o revestimento de metal (7) do tipo ZnMg ou ZnAlMg compreende entre 0,1 e 10% em peso, normalmente, entre 0,3 e 10% em peso, de maneira notável, entre 0,3 e 4% em peso de magnésio. Abaixo de 0,1% em peso de Mg, a chapa revestida não resiste tão bem à corrosão e acima de 10% em peso de Mg, o revestimento de ZnMg ou ZnAlMg se oxida em demasiado e não pode ser utilizado.
[037] No sentido da presente aplicação, quando uma série de Figuras está descrita como estando entre um limite inferior e um limite superior, entende-se que esses limites estão incluídos. Por exemplo, um revestimento que compreende 0,1% ou 10% em peso de magnésio está incluído quando a expressão “O revestimento de metal (7) compreende entre 0,1 e 10% em peso de magnésio” é utilizada.
[038] O revestimento de metal (7) do tipo ZnAlMg compreende o alumínio, normalmente, entre 0,5 e 11% em peso, de maneira notável, entre 0,7 e 6% em peso, de preferência, entre 1 e 6% em peso de alumínio. Normalmente, a proporção de massa entre o magnésio e o alumínio no revestimento de metal (7) do tipo ZnAlMg é estritamente inferior ou igual a 1, de preferência, estritamente inferior a 1 e, de maior preferência, estritamente inferior a 0,9.
[039] A impureza inevitável mais comum presente no revestimento de metal (7) e resultante da passagem do substrato no banho é o ferro que pode estar presente em um teor que varia até 3% em peso, em geral, inferior ou igual a 0,4% em peso, normalmente compreendido entre 0,1 e 0,4% em peso em relação ao revestimento de metal (7).
[040] As impurezas inevitáveis dos lingotes de fornecimento, para banhos de ZnAlMg, em geral, são o chumbo (Pb), presentes em um teor inferior a 0,01% em peso com base no revestimento de metal (7), cádmio (Cd), presente em um teor inferior a 0,005% em peso em relação ao revestimento de metal (7) e o estanho (Sn), presentes a um teor inferior a 0,001% em peso com base no revestimento de metal (7).
[041] Os elementos adicionais selecionados a partir de Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni ou Bi podem estar presentes no revestimento de metal (7). O teor em peso de cada elemento adicional, em geral, é inferior a 0,3%.
[042] O revestimento de metal (7), em geral, possui uma espessura inferior ou igual a 25 μm e convencionalmente visa proteger o substrato de aço (3) contra a corrosão.
[043] Após a deposição do revestimento de metal (7), o substrato (3), por exemplo, é comprimido por meio de bocais que projetam o gás de cada lado do substrato (3).
[044] O revestimento de metal (7), por conseguinte, é deixado para resfriar de maneira controlada para solidificar. O resfriamento controlado do revestimento de metal (7) é assegurado a uma velocidade, de preferência, superior ou igual a 15° C/s ou superior a 20° C/s entre o início da solidificação (isto é, quando o revestimento de metal (7) apenas se encaixa sob a temperatura dos líquidos) e a extremidade da solidificação (isto é, quando o revestimento de metal (7) alcança a temperatura do sólido).
[045] De maneira alternativa, a compressão pode ser adaptada para remover o revestimento de metal (7) depositado sobre uma face (5) de maneira que apenas uma das faces (5) da chapa de metal (1) seja definitivamente revestida com um revestimento de metal (7).
[046] A tira tratada dessa maneira, em seguida, pode ser submetida a uma etapa denominada de passagem de pele que confere a possibilidade do endurecimento do processo e que fornece uma rugosidade que facilita a sua moldagem posterior.
[047] A superfície externa (15) do revestimento de metal (7) é submetida a uma etapa de tratamento de superfície que consiste em aplicar- uma solução aquosa que compreende um aminoácido selecionado a partir de alanina, arginina, ácido aspártico, ácido glutâmico, cisteína, glicina, lisina, metionina, prolina, treonina, valina e uma mistura dos mesmos. Cada aminoácido pode estar na forma neutra ou salina. No sentido da aplicação, um aminoácido é um dos 22 aminoácidos que geram as proteínas (isômero L) ou um dos seus isômeros, de maneira notável, os seus isômeros D. O aminoácido, de preferência, é um aminoácido L por razões de custo.
[048] A presente invenção é com base na descoberta inesperada de que a aplicação na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) de uma solução aquosa que compreende um aminoácido da lista definida acima confere a possibilidade de aprimorar a adesão de um adesivo na chapa de metal revestida obtida. Este aprimoramento não é observado independentemente do aminoácido utilizado. Por exemplo, a adesão de um adesivo não foi aprimorada pela aplicação de glutamina ou serina sobre uma chapa revestida com um revestimento de metal (7) que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco. No momento, nenhuma teoria foi apresentada para explicar por qual motivo determinados aminoácidos possibilitam o aprimoramento na adesão de um adesivo e não em outros.
[049] A solução aquosa aplicada pode compreender um aminoácido selecionado a partir de alanina, arginina, ácido aspártico, ácido glutâmico, glicina, lisina, metionina, prolina, treonina, valina e uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando na forma neutra ou salina.
[050] A solução aquosa aplicada pode compreender um aminoácido selecionado a partir de alanina, ácido aspártico, ácido glutâmico, cisteína, glicina, metionina, prolina, treonina, valina e uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando na forma neutra ou salina.
[051] A solução aquosa aplicada pode compreender um aminoácido selecionado a partir de alanina, ácido aspártico, ácido glutâmico, cisteína, metionina, prolina, treonina e valina e uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando na forma neutra ou salina.
[052] A solução aquosa aplicada pode compreender um aminoácido selecionado a partir de alanina, ácido aspártico, ácido glutâmico, metionina, prolina, treonina e valina e uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando na forma neutra ou salina.
[053] De preferência, na primeira alternativa em que a chapa de metal (1) é uma chapa de aço de chapeamento eletrozincado, o aminoácido da solução aquosa aplicada é selecionado a partir de ácido aspártico, ácido glutâmico, cisteína, metionina, prolina e treonina e uma mistura dos mesmos, em que cada aminoácido está em uma forma neutra ou salina, em especial, a partir do ácido aspártico, ácido glutâmico, metionina, prolina e treonina e uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando na forma neutra ou salina.
[054] De preferência, na segunda alternativa em que a chapa de metal (1) é uma chapa obtida por meio da galvanização a quente do substrato de aço (3), o aminoácido da solução aquosa aplicada é selecionado a partir de alanina, ácido glutâmico, prolina, treonina e valina e uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando na forma neutra ou salina.
[055] De preferência, na terceira alternativa, em que a chapa de metal (1) igualmente é uma chapa em aço de chapeamento eletrozincado ou uma chapa de metal obtida por meio da galvanização a quente do substrato de aço (3), o aminoácido da solução aquosa aplicada é selecionado a partir do ácido glutâmico, prolina, treonina e uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando na forma neutra ou salina.
[056] O aminoácido, de maneira notável, é selecionado a partir de prolina em uma forma neutra ou salina, cisteína em uma forma neutra ou salina, e a partir de uma mistura dos mesmos. A prolina é especialmente eficiente para aprimorar a adesão do adesivo. A cisteína, de maneira vantajosa, confere a possibilidade de medir a quantidade de aminoácido depositada na superfície por meio da sua função tiol, por exemplo, por meio da espectrometria de fluorescência X (XFS).
[057] De preferência, o aminoácido é selecionado a partir de prolina em uma forma neutra ou salina, treonina em uma forma neutra ou salina e uma mistura dos mesmos. A prolina e a treonina realmente conferem a possibilidade de não apenas aprimorar a compatibilidade da superfície da chapa de metal com um adesivo, mas também aprimorar a resistência à corrosão da chapa de metal e as propriedades tribológicas da superfície da chapa de metal (o que a torna bem adaptada à sua moldagem posterior, de maneira notável, por meio da trefilagem).
[058] O aprimoramento da resistência à corrosão, por exemplo, pode ser demonstrado por meio da realização de testes de acordo com os padrões ISO 6270-2 2005 e/ou VDA 230-213 2008, e o aprimoramento das propriedades tribológicas, por exemplo, pode ser demonstrado pela medição do coeficiente de fricção (μ) de acordo com a pressão de contato (MPa), por exemplo, a partir de 0 a 80 MPa.
[059] É especialmente surpreendente que a treonina e/ou a prolina confiram a possibilidade de aprimorar ambas as três propriedades de cada vez. Nas condições testadas, os outros aminoácidos não conferem a possibilidade de aprimoramento destas três propriedades em nenhum tipo de revestimento de metal que contenha, pelo menos, 40% em peso de zinco (na melhor das hipóteses, os outros aminoácidos conferiram a possibilidade de observar um aprimoramento em duas dessas propriedades, mas não nas três).
[060] A solução aquosa aplicada, em geral, compreende a partir de 1 a 200 g/L, de maneira notável a partir de 5 g/L a 150 g/L, normalmente a partir de 5 g/L a 100 g/L, por exemplo, a partir de 10 a 50 g/L de aminoácido na forma neutra ou salina ou de uma mistura de aminoácidos em formas neutras ou salinas. O aprimoramento mais significativo da compatibilidade do revestimento de metal (7) da chapa (1) com o adesivo (13) foi observado utilizando uma solução aquosa que compreende a partir de 5 g/L a 100 g/L, em especial, a partir de 10 a 50 g/L de aminoácido ou de uma mistura de aminoácido.
[061] A solução aquosa aplicada, em geral, compreende a partir de 10 a 1750 mmol/L, de maneira notável a partir de 40 mmol/L a 1.300 mmol/L, normalmente a partir de 40 mmol/L a 870 mmol/L, por exemplo, a partir de 90 a 430 mmol/L de aminoácido na forma neutra ou salina ou de uma mistura de aminoácidos nas formas neutras ou salinas. O aprimoramento mais significativo na compatibilidade do revestimento de metal (7) da chapa (1) com o adesivo (13) foi observado utilizando uma solução aquosa que compreende a partir de 40 mmol/L a 870 mmol/L, em especial, a partir de 90 a 430 mmol/L de aminoácido ou de uma mistura de aminoácidos.
[062] Naturalmente, as proporções em massa e molar do aminoácido (ou de cada um dos aminoácidos quando uma mistura de aminoácidos é utilizada) na solução aquosa não podem ser superiores às proporções correspondentes ao limite de solubilidade do aminoácido na temperatura à qual a solução aquosa é aplicada.
[063] Em geral, a porcentagem em massa como extrato seco do aminoácido na forma neutra ou salina ou da mistura de aminoácidos nas formas neutras ou salinas na solução aquosa é superior ou igual a 50%, de maneira notável, superior ou igual a 65 %, normalmente superior ou igual a 75%, de maneira notável, superior ou igual a 90%, de preferência, superior ou igual a 95%. Além disso, em geral, a porcentagem molar como extrato seco do aminoácido na forma neutra ou salina na solução aquosa é superior ou igual a 50%, normalmente superior ou igual a 75%, de maneira notável, superior ou igual a 90%, de preferência, superior ou igual a 95%.
[064] A solução aquosa pode compreender o sulfato de zinco e/ou sulfato de ferro. A proporção de sulfato de zinco na solução aquosa, em geral, é inferior a 80 g/L, de preferência, inferior a 40 g/L. De preferência, a solução aquosa está livre de sulfato de zinco e sulfato de ferro. Em geral, a solução aquosa que compreende um aminoácido compreende uma quantidade inferior a 10 g/L, normalmente, inferior a 1 g/L, de maneira notável, inferior a 0,1 g/L, de maneira notável, inferior a 0,05 g/L, por exemplo, inferior a 0,01 g/L de íons de zinco. De preferência, a solução aquosa está livre de íon de zinco (além de quantidades inevitáveis de vestígios que, por exemplo, podem resultar da poluição, pelo substrato, do banho da solução aquosa).
[065] A solução aquosa que compreende um aminoácido, em geral, compreende uma quantidade inferior a 0,005 g/L de íons de ferro. A solução aquosa que compreende um aminoácido em geral, compreende muito poucos íons de metal diferentes de potássio, sódio, cálcio e zinco, normalmente, inferior a 0,1 g/L, de maneira notável, inferior a 0,05 g/L, por exemplo, inferior a 0,01 g/L, de preferência, inferior a 0,005 g/L de íons de metal, diferentes de potássio, sódio, cálcio e zinco. Normalmente, a solução aquosa está livre de íons de metal diferentes de zinco, sódio, cálcio e potássio. A solução aquosa que compreende um aminoácido em geral, compreende muito poucos íons de metal diferentes de zinco, normalmente, inferior a 0,1 g/L, de maneira notável, inferior a 0,05 g/L, por exemplo, inferior a 0,01 g/L, de preferência, inferior a 0,005 g/L de íons de metal diferentes de zinco. Normalmente, a solução aquosa está livre de íons de metal diferentes de zinco. Em especial, a solução aquosa que compreende um aminoácido, em geral, compreende muito poucos íons de cobalto e/ou de níquel, normalmente, inferior a 0,1 g/L, de maneira notável, inferior a 0,05 g/L, por exemplo, inferior a 0,01 g/L de cobalto e/ou Íons de níquel. De preferência, a solução aquosa está livre de íons de cobalto e/ou livre de íons de níquel e/ou livre de íons de cobre e/ou livre de íons de cromo. A solução aquosa está livre de composto que compreende um metal do grupo IIIB (Sc, Y, La, Ac) ou do grupo IVB (Ti, Zr, Hf, Rf). De preferência, está livre de íons de metal (além de impurezas inevitáveis de metais que, por exemplo, podem a partir derivar da poluição, pelo substrato, do banho da solução aquosa).
[066] Em geral, a ausência de íons de metal na solução aquosa confere a possibilidade de evitar a perturbação da ação do ingrediente ativo que é o aminoácido ou a mistura de aminoácidos.
[067] Além disso, a solução aquosa que compreende um aminoácido, em geral, compreende uma quantidade inferior a 0,1 g/L, de maneira notável, inferior a 0,05 g/L, por exemplo, inferior a 0,01 g/L de compostos que compreendem o cromo VI ou, mais em geral, o cromo. Em geral, está livre de compostos que compreendem o cromo VI, ou mais em geral, o cromo.
[068] Além disso, a solução aquosa, em geral, está livre de agente oxidante.
[069] Além disso, a solução aquosa, em geral, está livre de resina, em especial, nenhuma resina orgânica. Uma resina se refere a um produto de polímeros (natural, artificial ou sintético) que é um material bruto, por exemplo, para a produção de materiais plásticos, têxteis, tintas (líquidos ou em pó), adesivos, vernizes e espumas de polímeros. Pode ser termoplástica ou termoestável. Em geral, a solução aquosa, em geral, está livre de polímero.
[070] A ausência de resina confere a possibilidade de obter uma camada de tratamento de pequena espessura e, por conseguinte, facilitar a sua remoção durante o desengraxamento anterior à fosfatação e à pintura. Uma resina, nestas condições, apresenta uma tendência a deixar resíduos que perturbam a fosfatação.
[071] O pH da solução aquosa aplicada, em geral, é compreendido por um pH igual [ponto isoelétrico do aminoácido - 3] a um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido + 3], de maneira notável, um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido - 2] a um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido + 2], de preferência, a partir de um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido - 1] a um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido +1]. Por exemplo, quando o aminoácido é a prolina, cujo ponto isoelétrico é de 6,3, o pH da solução aquosa, em geral, é de 3,3 a 9,3, de maneira notável, a partir de 4,3 a 8,3, de preferência, a partir de 5,3 a 7,3.
[072] O pH da solução aquosa aplicada, em geral, é compreendido por um pH igual [ponto isoelétrico do aminoácido - 3] a um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido + 1], de preferência a partir de um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido - 3] a um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido - 1], de maneira notável, a partir de um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido - 2,5] a um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido - 1,5], normalmente um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido - 2]. Por exemplo, quando o aminoácido é a prolina, cujo ponto isoelétrico é de 6,3, o pH da solução aquosa, de preferência, é de 3,3 a 5,3, de maneira notável, de 3,8 a 4,8, normalmente da ordem de 4,0, tal como 4,3. Tal pH realmente confere a possibilidade de promover a ligação entre o aminoácido e o revestimento de metal (7). Em especial, um método aplicado com uma solução que possui tal pH confere a possibilidade de obter uma chapa de metal que retém as suas propriedades de compatibilidade com os adesivos aprimorados, até mesmo quando tenha sido submetida a um tratamento de lavagem/reoleamento. Em geral, uma vez que a chapa de metal, de acordo com a presente invenção, foi preparada, esta pode ser cortada como uma peça em branco antes da sua moldagem, principalmente por meio da trefilagem. Para remover as impurezas depositadas na chapa de metal deste corte, pode ser aplicado um tratamento de lavagem/reoleamento. O último consiste em aplicar sobre as superfícies da chapa de metal um óleo de viscosidade baixa e, em seguida, escovar e, em seguida, aplicar um óleo com uma viscosidade maior. Sem pretender ficar vinculado por uma teoria especial, assume-se que uma solução que possui tal pH confere a possibilidade de obter o aminoácido em uma forma protonada (NH3+), que promove a ligação entre o aminoácido e do revestimento de metal (7) e, por conseguinte, a manutenção do aminoácido na superfície, apesar do tratamento de lavagem / re-oleagem. Em diferentes pH e de maneira notável, superior ao [ponto isoelétrico do aminoácido - 1], a amina do aminoácido não é muito protonada ou não protonada: as ligações entre o aminoácido e o revestimento de metal (7) serão menos fortes e o aminoácidos irá apresentar mais tendência a se dissolver no óleo utilizado durante o tratamento de lavagem / re-oleagem, levando à sua remoção, pelo menos, parcial e, por conseguinte, a não tão boas propriedades de compatibilidade da chapa de metal que foram submetidas a tal tratamento com os adesivos.
[073] Um técnico no assunto sabe como adaptar o pH da solução aquosa, adicionando uma base caso desejar aumentar o pH, ou um ácido, tal como o ácido fosfórico, caso desejar reduzir o pH.
[074] No sentido da aplicação, uma base ou um ácido igualmente está na forma neutra e/ou salina. Em geral, a proporção de ácido é inferior a 10 g/L, de maneira notável, 1 g/L na solução. De preferência, o ácido fosfórico é adicionado em conjunto em uma forma neutra e em uma forma salina (por exemplo, o sódio, cálcio ou potássio adicional), por exemplo, em uma mistura de H3PO4 / NaH2PO4. O ácido fosfórico, de maneira vantajosa, confere a possibilidade de dosagem da quantidade de solução aquosa (e, por conseguinte, de aminoácido) depositada na superfície por meio do fósforo e/ou do sódio, por exemplo, por meio da espectrometria de fluorescência X (XFS).
[075] Em uma realização, a solução aquosa consiste em uma mistura de água, de aminoácido em uma forma neutra ou salina ou uma mistura de aminoácidos independentemente em formas neutras ou salinas e opcionalmente com uma base ou uma mistura de bases, ou um ácido ou uma mistura de ácidos. A base ou o ácido é utilizado para adaptar o pH da solução aquosa. O aminoácido fornece propriedades aprimoradas de compatibilidade com os adesivos. A base ou o ácido conferem a possibilidade de reforçar esse efeito. A adição de outros compostos não é necessária.
[076] No método, de acordo com a presente invenção, a solução aquosa que compreende um aminoácido pode ser aplicada a uma temperatura compreendida entre 20 e 70° C. O período de aplicação da solução aquosa pode estar entre 0,5 s e 40 s, de preferência, entre 2 s e 20 s.
[077] A solução aquosa que compreende um aminoácido pode ser aplicada por meio de imersão, pulverização ou por meio de qualquer outro sistema.
[078] A aplicação da solução aquosa na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) pode ser realizada por qualquer meio, por exemplo, por meio de imersão, pulverização ou revestimento em rolo. Esta última técnica é de preferência uma vez que confere a possibilidade de controlar mais facilmente a quantidade de solução aquosa aplicada enquanto assegura uma distribuição homogênea da solução aquosa na superfície. Em geral, a espessura de filme úmido que consiste na solução aquosa aplicada na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) é a partir de 0,2 a 5 μm, normalmente, entre 1 e 3 μm.
[079] O termo “aplicação na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) de uma solução aquosa que compreende um aminoácido”, significa que a solução aquosa que compreende um aminoácido é colocada em contato com a superfície externa (15) do revestimento de metal (7). Por conseguinte, se entende que a superfície externa (15) do revestimento de metal (7) não é coberta com uma camada intermediária (um filme, um revestimento ou uma solução) que iria evitar a colocação em contato da solução aquosa que compreende um aminoácido com a superfície externa (15) do revestimento de metal (7).
[080] Normalmente, o método compreende, após a etapa de aplicação na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) de uma solução aquosa que compreende um aminoácido, uma etapa de secagem, o que confere a possibilidade de obter na superfície externa (15) do revestimento de metal (7), uma camada que compreende (ou consiste em) um aminoácido (em uma forma neutra ou salina) ou uma mistura de aminoácidos (independentemente em formas neutras ou salinas). Esta última pode ser realizada submetendo a chapa de metal (1) a uma temperatura compreendida entre 70 e 120° C, por exemplo, entre 80 e 100° C, em geral, durante 1 a 30 segundos, de maneira notável, de 1 a 10 segundos, por exemplo, 2 s. Em especial, um método aplicado com essa etapa de pH confere a possibilidade de obter uma chapa de metal que retém as suas propriedades aprimoradas de compatibilidade com os adesivos, até mesmo quando foi submetida a um tratamento de lavagem / re-oleagem.
[081] O revestimento de metal (7) da chapa de metal (1) obtida normalmente é revestido com uma camada que compreende a partir de 0,1 a 200 mg/m2, de maneira notável, a partir de 25 a 150 mg/m2, em especial, a partir de 50 a 100 mg/m2, por exemplo, a partir de 60 a 70 mg/m2de aminoácido (na forma neutra ou salina) ou de uma mistura de aminoácidos (independentemente em formas neutras e/ou salinas). A quantidade de aminoácido depositado na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) pode ser determinada por meio da dosagem da quantidade de aminoácido depositado (por exemplo, por infravermelhos), ou de outra maneira por meio da dosagem da quantidade de aminoácido restante na solução aquosa (por exemplo, por meio da dosagem ácido-base e/ou com condutimetria), desde que a concentração inicial do aminoácido da solução aquosa seja conhecida. Além disso, quando o aminoácido ou um dos aminoácidos for a cisteína, a quantidade de cisteína depositada na superfície pode ser determinada por meio da espectrometria de fluorescência X (XFS).
[082] Em geral, a camada que compreende um aminoácido (na forma neutra ou salina) ou uma mistura de aminoácidos (independentemente em formas neutras ou salinas) que cobrem o revestimento de metal (7) da chapa de metal (1) obtida compreende a partir de 50 e 100% em peso, de maneira notável, a partir de 75 a 100% em peso, normalmente, a partir de 90 a 100% em peso de aminoácido (na forma neutra ou salina) ou de uma mistura de aminoácidos (independentemente em formas neutras ou salinas).
[083] O método pode compreender (ou ser livre) outra(s) etapa(s) de tratamento de superfície do que aquela que consiste em aplicar uma solução aquosa que compreende um aminoácido (por exemplo, um tratamento de superfície por oxidação alcalina e/ou um tratamento de conversão química). Quando esta(estas) etapa(s) de tratamento de superfície conduzem à formação de uma camada no revestimento de metal (7), esta(estas) outra(s) etapa(s) de tratamento de superfície é(são) realizada(s) simultaneamente ou após a etapa de aplicação de uma solução aquosa que compreende um aminoácido na superfície externa (15) do revestimento de metal (7), de maneira que não existe uma camada intermédia entre a superfície externa (15) do revestimento de metal (7) e a solução aquosa que compreende um aminoácido. Estas etapas de tratamento de superfície opcionais mencionadas acima podem compreender outros enxagues, subetapas de secagem..
[084] Após a aplicação da solução aquosa que compreende um aminoácido, um filme de graxa ou óleo, em geral, é aplicado na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) revestido com uma camada que compreende um aminoácido ou uma mistura de aminoácidos para a proteção contra a corrosão.
[085] A tira opcionalmente pode ser enrolada antes de ser armazenada. Normalmente, antes de moldar a peça, a tira é cortada. Um filme de graxa ou óleo, em seguida, pode ser novamente aplicado na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) revestido com uma camada que compreende um aminoácido ou uma mistura de aminoácidos antes da moldagem.
[086] De preferência, o método está livre da etapa de desengraxamento (normalmente realizado por meio da aplicação de uma solução aquosa básica com um pH, em geral, superior a 9 na superfície externa (15) do revestimento de metal (7)) antes da moldagem e antes da aplicação de um adesivo. Na verdade, o óleo ou a graxa presente na superfície externa (15) do revestimento de metal (7), em geral, serão absorvidos pelo adesivo que será aplicado posteriormente e, por conseguinte, não é um incômodo. Além disso, o tratamento com uma solução aquosa básica na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) revestido com uma camada que compreende um aminoácido ou uma mistura de aminoácidos pode provocar a remoção parcial ou total do(s) aminoácido(s) que foi(foram) depositados na superfície externa (15) do revestimento de metal (7), o qual se tenta evitar.
[087] A chapa de metal, em seguida, pode ser moldada por meio de qualquer método adaptado à estrutura e ao formato das peças a serem fabricadas, de preferência por meio da trefilagem, como, por exemplo, a partir da trefilagem a frio. A chapa de metal moldada (1), por conseguinte, corresponde a uma peça, por exemplo uma peça de automóvel.
[088] Conforme ilustrado esquematicamente na Figura 1, um adesivo (13) pode ser aplicado localmente em, pelo menos, uma superfície externa (15) de um revestimento de metal (7) sobre o qual foi aplicado, pelo menos, um dos aminoácidos mencionados acima para, de maneira notável, conferir a possibilidade de montar a chapa de metal (1) em outra chapa de metal e, por conseguinte, forma uma parte de um veículo automóvel, por exemplo. O adesivo (13) pode ser qualquer tipo de adesivo ou selante convencionalmente utilizado na indústria automotiva. Estes adesivos podem ser os adesivos estruturais, adesivos estruturais reforçados (por exemplo, do tipo “choque”) ou adesivos semiestruturais, selantes ou outros selantes de ajuste que sejam de diversas naturezas químicas, tais como o epóxi, poliuretano ou borracha.
[089] Uma vez que a chapa de metal (1) foi montada com outra chapa de metal por meio do adesivo (13), o método, em seguida, pode compreender (ou estar livre): - uma etapa de desengraxamento, normalmente obtido por meio da aplicação de uma solução aquosa básica na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) e/ou - outra(s) etapa(s) de tratamento de superfície, por exemplo, uma etapa de fosfatação e/ou - uma etapa de cataforese.
[090] A presente invenção também se refere à chapa de metal (1) que pode ser obtida por meio do método. Tal chapa de metal compreende, pelo menos, uma porção de, pelo menos, uma superfície externa (15) do revestimento de metal (7) revestido com uma camada que compreende a partir de 0,1 a 200 mg/m2, de maneira notável, a partir de 25 a 150 mg/m2, em especial, a partir de 50 a 100 mg/m2, por exemplo, a partir de 60 a 70 mg/m2de aminoácido em uma forma neutra ou salina.
[091] De preferência, um adesivo (13) está presente localmente em, pelo menos, uma superfície externa (15) de um revestimento de metal (7) revestido com uma camada que compreende um aminoácido ou uma mistura de aminoácidos da chapa de metal (1).
[092] A presente invenção também se refere a uma montagem que compreende: - uma primeira chapa de metal (1) conforme definido acima, e - uma segunda chapa de metal.
[093] A primeira chapa de metal (1) e a segunda chapa de metal sendo montadas por meio do adesivo (13) localmente presente em, pelo menos, uma superfície externa (15) do revestimento de metal (7) revestido com uma camada que compreende um aminoácido ou uma mistura de aminoácidos da primeira chapa de metal (1).
[094] A presente invenção também se refere à utilização de uma solução aquosa que compreende um aminoácido selecionado a partir de alanina, arginina, ácido aspártico, ácido glutâmico, cisteína, glicina, lisina, metionina, prolina, treonina, valina e uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando em uma forma neutra ou salina, a solução aquosa sendo livre de composto que compreende um metal do grupo IIIB ou do grupo IVB, para aprimorar a compatibilidade entre um adesivo (13) e, pelo menos, uma porção de uma superfície externa (15) de um revestimento de metal (7) revestindo, pelo menos, uma face (5) de um substrato de aço (3), em que o revestimento de metal (7) compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco.
[095] As realizações de preferência descritas acima para a solução aquosa, as condições de aplicação da solução aquosa, naturalmente são aplicáveis ao revestimento de metal (7).
[096] A presente invenção também se refere a um método para aprimorar a compatibilidade com um adesivo (13) de, pelo menos, uma porção de uma superfície externa (15) de um revestimento de metal (7) que cobre, pelo menos, uma face (5) de um substrato de aço (3), que compreende, pelo menos, as etapas: - do fornecimento de um substrato de aço (3) que possui duas faces (5), pelo menos, uma das quais é revestida com um revestimento de metal (7) que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco, - da aplicação na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) de uma solução aquosa que compreende um aminoácido selecionado a partir de alanina, arginina, ácido aspártico, ácido glutâmico, cisteína, glicina, lisina, metionina, prolina, treonina, valina e uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando em uma forma neutra ou salina, a solução aquosa sendo livre de composto que compreende um metal do grupo IIIB ou do grupo IVB.
[097] As realizações de preferência descritas acima para a solução aquosa, são as condições para a aplicação da solução aquosa, do revestimento de metal (7) e das etapas adicionais opcionais no método.
[098] A presente invenção também se refere à utilização de uma solução aquosa que compreende um aminoácido selecionado a partir da prolina, treonina e uma mistura dos mesmos, a prolina e a treonina independentemente estando na forma neutra ou salina, a solução aquosa sendo livre de composto que compreende um metal do grupo IIIB ou do grupo IVB, para: - o aprimoramento da compatibilidade com um adesivo (13) de, pelo menos, uma porção de uma superfície externa (15) de um revestimento de metal (7) revestindo, pelo menos, uma face (5) de um substrato de aço (3), - o aprimoramento da resistência à corrosão da superfície externa (15) do revestimento de metal (7) revestindo, pelo menos, uma face (5) do substrato de aço (3), e - o aprimoramento das propriedades tribológicas da superfície externa (15) do revestimento de metal (7) revestindo, pelo menos, uma face (5) do substrato de aço (3), - em que o revestimento de metal (7) compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco.
[099] As realizações de preferência descritas acima para a solução aquosa, naturalmente, são aplicáveis às condições para a aplicação da solução aquosa e do revestimento de metal (7).
[100] A presente invenção também se refere a um método para: - o aprimoramento da compatibilidade, com um adesivo (13), de, pelo menos, uma porção de uma superfície externa (15) de um revestimento de metal (7) revestindo, pelo menos, uma face (5) de um substrato de aço (3), - o aprimoramento da resistência à corrosão da superfície externa (15) do revestimento de metal (7) revestindo, pelo menos, uma face (5) do substrato de aço (3), e - o aprimoramento das propriedades tribológicas da superfície externa (15) do revestimento de metal (7) revestindo, pelo menos, uma face (5) do substrato de aço (3), - dito método compreende, pelo menos, as etapas: - do fornecimento de um substrato de aço (3) que possui duas faces (5), pelo menos, uma das quais é revestida com um revestimento de metal (7) que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco, - da aplicação na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) de uma solução aquosa que compreende um aminoácido selecionado a partir da prolina, treonina e uma mistura dos mesmos, a prolina e a treonina independentemente estando na forma neutra ou salina, a solução aquosa sendo livre do composto que compreende um metal do grupo IIIB ou do grupo IVB.
[101] As realizações de preferência descritas acima para a solução aquosa, são as condições para a aplicação da solução aquosa, do revestimento de metal (7) e das etapas adicionais opcionais no método.
[102] Para ilustrar a presente invenção, foram realizados testes de tração e estão descritos como exemplos não limitantes.
[103] Amostras de chapas de aço (1) cobertas com um revestimento de metal (7) que compreende cerca de 99% de zinco (chapa de aço GI), ou de outra maneira as amostras de chapas de metal (1) em aço de chapeamento eletrozincado que compreendem100% de zinco foram utilizadas (chapa de aço EG).
[104] Conforme ilustrado na Figura 2, cada espécime (27) foi preparado da seguinte maneira. As abas (29) foram cortadas na chapa de metal (1) para serem avaliadas. Estas abas (29) possuíam dimensões de 25 mm x 12,5 mm x 0,2 mm.
[105] As abas (29) foram imersas durante um período de imersão de 20 s a uma temperatura de 50° C em uma solução aquosa de aminoácido cujo pH tinha sido ajustado por meio da adição de H3PO4, com exceção das chapas de metal de referência (Ref) que não foram submetidas a nenhum tratamento com um aminoácido.
[106] O óleo Fuchs®3802-39S foi aplicado nas abas (29) em uma quantidade de 3 g/m2.
[107] Duas abas (29) foram ligadas de maneira adesiva com uma junta (31) de adesivo BM1496V, BM1440G ou BM1044, que são denominados adesivos de “choque” à base de epóxi e comercializados por Dow®Automotive. Estes adesivos foram selecionados, uma vez que estes são adesivos que classicamente conduzem às rupturas adesivas antes do envelhecimento e/ou após o envelhecimento do adesivo.
[108] A amostra (27) formada dessa maneira, em seguida, foi levada a 180° C e mantida a esta temperatura durante 30 minutos, o que possibilita a cozedura do adesivo.
[109] Os testes de envelhecimento foram realizados com os espécimes (27), cujas abas (29) foram ligadas de maneira adesiva com o adesivo BM1044. O envelhecimento natural do adesivo é simulado pelo envelhecimento com um cataplasma úmido a 70° C durante 7 ou 14 dias.
[110] O teste de tração, em seguida, foi realizado a uma temperatura ambiente de 23° C, impondo uma velocidade de tração de 10 mm/min para uma aba (29), paralela à última, enquanto a outra aba (29) do espécime (27) foi fixada. O teste continuou até a ruptura do espécime (27).
[111] No término do teste, a tensão de tração máxima foi observada e a natureza da ruptura foi visualmente avaliada.
[112] Na Tabela 1, são agrupados os resultados na chapa de metal GI.
[113] Na Tabela 2, são agrupados os resultados em uma chapa de metal de chapeamento eletrozincado (EG).
[114] SCB significa ruptura coesiva de superfície.
[115] Conforme ilustrado nas Tabelas 1 e 2 acima, as chapas de metal (1) que foram submetidas a um tratamento com uma solução aquosa que compreende um aminoácido, conforme definido acima, promovem a ocorrência de rupturas coesivas de superfície ao contrário das chapas de metais de referência para as quais foram observadas mais rupturas adesivas.
[116] Em especial, nas chapas de metal GI (Tabela 1): - com o adesivo BM1496V, as facetas de ruptura observadas nos testes de 1 a 5B, de acordo com a presente invenção, exclusivamente consistem em ruptura coesiva de superfície, ao contrário da referência que não foi submetida ao tratamento (Ref 1) em que 30% da ruptura adesiva foram verificados. Como contraexemplo, as chapas de metal (1) que foram submetidas a um tratamento com uma solução aquosa que compreende a serina ou glutamina (testes CE1 e CE2) possuíam uma faceta de ruptura degradada em relação à referência Ref 1 própria, a ruptura sendo em maior parte do adesivo; - com o adesivo BM1440G, as facetas de ruptura observadas nos testes, de acordo com a presente invenção, também são exclusivamente formadas com uma ruptura coesiva de superfície, ao contrário da referência que não foi submetida a um tratamento (Ref 2), em que 20% da ruptura adesiva foram verificados; e - com o adesivo BM1044, observa-se que a adesão do adesivo nas chapas de metais, de acordo com a presente invenção, (testes de 7A a 7C) envelhece melhor que na referência, após 7 e 14 dias de cataplasma úmido.
[117] Em especial, nas chapas de chapeamento eletrozincado (Tabela 2): - com o adesivo BM1496V, as facetas de ruptura observadas nos testes de 8A a 9B, de acordo com a presente invenção, consistem na maioria das rupturas coesivas de superfície, ao contrário da referência que não foi submetida a nenhum tratamento (Ref 6), em que 40% da ruptura adesiva foram verificados, - com o adesivo BM1044, observa-se que a adesão do adesivo nas chapas de metais, de acordo com a presente invenção, (testes 10A e 10B) envelhece melhor que a referência (Ref 7-Ref 8), após 7 dias de cataplasma úmido. Como contraexemplo, as chapas de metal (1) que foram submetidas a um tratamento com uma solução aquosa que compreende a serina ou glutamina (testes de CE3 a CE5) possuem uma faceta de ruptura degradada em relação à referência real, a ruptura sendo em maior parte do adesivo.
[118] As outras propriedades das chapas de metal (1) obtidas por meio do método, de acordo com a presente invenção, (propriedades mecânicas, compatibilidade com uma da(s) etapa(s) posterior(es) da cataforese e/ou fosfatação e/ou pintura) não foram degradadas. TABELA 1 TENSÕES DE TRAÇÃO MÁXIMA E NATUREZA DA FRATURA PARA OS ESPÉCIMES COM BASE EM CHAPAS DE METAL TESTADAS GI
TABELA 2 TENSÕES DE TRAÇÃO MÁXIMA E NATUREZA DA FRATURA PARA OS ESPÉCIMES COM BASE EM CHAPAS DE CHAPEAMENTO ELETROZINCADO TESTADAS 
[119] Para ilustrar a presente invenção, foram realizados testes de resistência à corrosão de acordo com os padrões ISO 6270-2 2005 e/ou padrões VDA 230-213 de 2008 sobre chapas de aço (1) cobertas com um revestimento de metal (7) que compreende cerca de 99% de zinco (chapa de aço GI), ou de outra maneira as amostras de chapas de aço de chapeamento eletrozincado (1) que compreendem 100% de zinco (chapa de aço EG), sobre a qual foi aplicada: - uma solução aquosa de prolina ou treonina, cujo pH foi opcionalmente ajustado por meio da adição de H3PO4 e, em seguida, - o óleo Fuchs®3802-39S em uma quantidade de 3 g/m2, - e, em seguida, foi extraída.
[120] Parece que as chapas de metal (1) obtidas por meio de um método que compreende a aplicação de uma solução de prolina ou treonina possui melhor resistência à corrosão.
[121] Foram realizados testes para a medição do coeficiente de fricção (μ) em relação à pressão de contato (MPa) e estão descritos como exemplos não limitantes.
[122] As amostras de chapas de aço (1) cobertas com um revestimento de metal (7) que compreendem cerca de 99% de zinco (chapa de aço GI de grau DX56D, espessura de 0,7 mm), espécimes de chapas de aço de chapeamento eletrozincado (1), cujo revestimento compreendia 100% de zinco (chapa de aço EG DC06, espessura de 0,8 mm), amostras de chapas de aço Fortiform®de chapeamento eletrozincado (1), cujo revestimento compreendia 100% de zinco (7,5 μm em ambas as faces) ou de outra maneira as amostras de chapas de aço (1) revestidas por meio da deposição de vapor de jato sônico (Zn JVD), cujo revestimento que compreendia 100% de zinco (7,5 μm em ambas as faces) foi utilizado.
[123] As amostras que possuem dimensões de 450 mm x 35 mm x de espessura (0,7 mm para GI e 0,8 mm para EG) foram cortadas nas chapas de aço. As amostras foram imersas durante um período de imersão de 20 s a uma temperatura de 50° C em uma solução aquosa de prolina ou de treonina, cujo pH foi opcionalmente ajustado por meio da adição de H3PO4. O óleo Fuchs® 3802-39S (em uma quantidade de 3 g/m2), Fuchs®4107S (à borda) ou QUAKER 6130 (à borda) foi aplicado em uma face das amostras.
[124] O coeficiente de fricção (μ), em seguida, foi medido em relação à pressão de contato (MPa) variando a pressão de contato a partir de 0 a 80 MPa: - na amostra da chapa de metal tratada pela solução aquosa preparada desta maneira de prolina ou treonina, e - em uma amostra de chapa de metal revestida, não tratada com um aminoácido (controle).
[125] Foram realizadas diversas fases de teste (fases A, B e C na Tabela 3 abaixo).
[126] Conforme ilustrado na Tabela 3 abaixo, observou-se que a aplicação de uma solução aquosa de prolina ou treonina confere a possibilidade: - de reduzir o coeficiente de fricção em relação a uma chapa de metal revestida não tratada com uma tal solução (controle) e/ou - de evitar a fricção por empurrões ou arranhões (“atrito”), enquanto a determinadas pressões é observado um arranhão para uma chapa de metal revestida, não tratada com tal solução (controle), - de manter um baixo coeficiente de fricção após o tratamento térmico para desgaseificação. TABELA 3 PROPRIEDADES TRIBOLÓGICAS (OBSERVAÇÃO DO COEFICIENTE DE ARRANHÃO E FRICÇÃO (M) VERSUS PRESSÃO EXERCIDA) PARA AMOSTRAS DE CHAPAS DE METAIS TESTADAS
- EG: substrato de chapeamento eletrozincado. * : pH ajustado por meio da adição de H3PO4. * *: teste após ter sido submetido a um tratamento de lavagem / re- oleagem. * **: teste após ter sido submetido a um tratamento de desgasificação térmica (tratamento térmico durante 24 horas a 210° C na estufa).
Claims (30)
1. MÉTODO PARA PREPARAR UMA CHAPA DE METAL (1), caracterizado por compreender, pelo menos, as etapas: - fornecimento de um substrato de aço (3), pelo menos, uma face (5) deste é revestida com um revestimento de metal (7) que compreende, pelo menos, 40% em peso de zinco, - aplicação na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) de uma solução aquosa que compreende um aminoácido selecionado a partir de alanina, arginina, ácido aspártico, cisteína, lisina, metionina, prolina, treonina, valina e uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando na forma neutra ou salina, a solução aquosa estando livre de composto que compreende um metal do grupo IIIB ou do grupo IVB, e o percentual em massa como extrato seco do aminoácido na forma neutra ou salina ou da mistura de aminoácidos em formas neutras ou salinas na solução aquosa é superior ou igual a 75%.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender uma etapa preliminar para a preparação do substrato de aço (3), pelo menos, uma face (5) deste é revestida com um revestimento de metal (7), selecionado a partir de galvanização a quente e chapeamento eletrozincado do substrato de aço (3).
3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo revestimento de metal (7) ser selecionado a partir de um revestimento de zinco GI, um revestimento de zinco GA, uma liga de zinco e alumínio, uma liga de zinco e magnésio e uma liga de zinco, magnésio e alumínio.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo revestimento de metal (7) compreender entre 0,1 e 10% em peso de Mg e opcionalmente entre 0,1 e 20% em peso de Al, o restante do revestimento de metal sendo o Zn, as impurezas inevitáveis e opcionalmente um ou diversos elementos adicionais selecionados a partir de Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni ou Bi.
5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo aminoácido ser selecionado a partir de alanina, ácido aspártico, cisteína, metionina, prolina, treonina, valina e uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando na forma neutra ou salina.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo aminoácido ser selecionado a partir de prolina em uma forma neutra ou salina, cisteína em uma forma neutra ou salina e uma mistura dos mesmos.
7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2 ou 5, caracterizado pelo substrato de aço (3), pelo menos uma face (5) deste ser revestida com um revestimento de metal (7), que foi preparado por meio do chapeamento eletrozincado e o aminoácido ser selecionado a partir de ácido aspártico, cisteína, metionina, prolina, treonina ou uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando na forma neutra ou salina.
8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo substrato de aço (3), pelo menos uma face (5) deste ser revestida com um revestimento de metal (7), que foi preparado por meio da galvanização a quente e o aminoácido ser selecionado a partir de alanina, prolina, treonina e valina, e uma mistura dos mesmos, cada um dos aminoácidos estando na forma neutra ou salina.
9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo aminoácido ser a prolina em uma forma neutra ou salina.
10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5 ou 7 a 8, caracterizado pelo aminoácido ser a treonina em uma forma neutra ou salina.
11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5 ou 7 a 8, caracterizado pelo aminoácido ser uma mistura de prolina e treonina, a prolina e a treonina estando em uma forma neutra ou salina.
12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pela solução aquosa compreender a partir de 1 a 200 g/L de aminoácido em uma forma neutra ou salina ou uma mistura de aminoácidos em formas neutras ou salinas.
13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pela solução aquosa compreender a partir de 10 a 1.750 mmol/L de aminoácido em uma forma neutra ou salina ou uma mistura de aminoácidos em formas neutras ou salinas.
14. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pela solução aquosa possuir um pH compreendido entre um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido - 3] e um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido +1], preferivelmente compreendido entre um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido - 3] e um pH igual ao [ponto isoelétrico do aminoácido - 1].
15. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pela solução aquosa ser aplicada a uma temperatura compreendida entre 20 e 70° C.
16. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pela solução ser aplicada durante um período compreendido entre 0,5 s e 40 s na superfície externa (15) do revestimento de metal (7).
17. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pela solução ser aplicada por meio do revestimento por rolo.
18. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado por compreender, após a etapa de aplicação na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) de uma solução aquosa que compreende um aminoácido, uma etapa de secagem.
19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pela secagem ser realizada submetendo a chapa de metal (1) a uma temperatura compreendida entre 70 e 120° C durante 1 a 30 segundos.
20. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado por compreender, após a etapa de aplicação na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) de uma solução aquosa que compreende um aminoácido e a etapa de secagem opcional, uma etapa de aplicação de um filme de graxa ou óleo na superfície externa (15) do revestimento (7) revestido com uma camada que compreende um aminoácido ou uma mistura de aminoácidos.
21. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado por compreender, após a etapa de aplicação na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) de uma solução aquosa que compreende um aminoácido, a etapa de secagem opcional e a etapa opcional de aplicação de um filme de graxa ou óleo, uma etapa para a moldagem da chapa de metal (1).
22. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pela moldagem da chapa de metal (1) ser alcançada por meio da trefilagem.
23. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado por compreender, após a etapa de aplicação na superfície externa (15) do revestimento de metal (7) de uma solução aquosa que compreende um aminoácido, a etapa de secagem opcional, a etapa opcional de aplicação de um filme de graxa ou óleo e a etapa opcional para a moldagem da chapa de metal (1), uma etapa para a aplicação local de um adesivo (13) em, pelo menos, uma superfície externa (15) de um revestimento de metal (7) revestido com uma camada que compreende um aminoácido ou uma mistura de aminoácidos.
24. CHAPA DE METAL REVESTIDA, (1), obtida por meio de um método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizada por compreender: - um substrato de aço (3); - um revestimento de metal (7) em pelo menos uma face (5) do substrato de aço (3), o revestimento de metal (7) compreendendo pelo menos 40% em peso de zinco, e - uma camada revestimento em uma superfície externa (15) do revestimento de metal (7), a camada consistindo em: um aminoácido em uma forma neutra ou salina, o aminoácido sendo selecionado a partir de alanina, arginina, ácido aspártico, cisteína, lisina, metionina, prolina, treonina, valina ou uma mistura dos mesmos, a quantidade de aminoácido ou da mistura sendo a partir de 0,1 a 200 mg/m2.
25. CHAPA DE METAL REVESTIDA, (1), obtida por meio de um método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 21 e caracterizada por compreender: - um substrato de aço (3); - um revestimento de metal (7) em pelo menos uma face (5) do substrato de aço (3), o revestimento de metal (7) compreendendo pelo menos 40% em peso de zinco, e - uma camada revestimento em uma superfície externa (15) do revestimento de metal (7), a camada consistindo em: um aminoácido em uma forma neutra ou salina, o aminoácido sendo selecionado a partir de alanina, arginina, ácido aspártico, cisteína, lisina, metionina, prolina, treonina, valina ou uma mistura dos mesmos, a quantidade de aminoácido ou da mistura sendo a partir de 0,1 a 200 mg/m2, e uma base ou uma mistura de bases, ou um ácido ou uma mistura de ácidos.
26. CHAPA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 a 25, caracterizada pela camada compreender a partir de 75 a 100% em peso de aminoácido na forma neutra ou salina, ou de uma mistura de aminoácidos em formas neutras ou salinas.
27. CHAPA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 a 26, obtida por meio do método, conforme definido na reivindicação 23, caracterizada por compreender um adesivo (13) presente localmente em, pelo menos, uma superfície externa (15) do revestimento de metal (7) revestido com uma camada que compreende um aminoácido ou uma mistura de aminoácidos.
28. MONTAGEM, caracterizada por compreender: - uma primeira chapa de metal (1), conforme definida na reivindicação 27, e - uma segunda chapa de metal, - a primeira chapa de metal (1) e a segunda chapa de metal sendo montadas por meio do adesivo (13) presente localmente em, pelo menos, uma superfície externa (15) do revestimento de metal (7) da primeira chapa de metal (1).
29. USO DE UMA SOLUÇÃO AQUOSA, caracterizado por um aminoácido selecionado entre alanina, arginina, ácido aspártico, ácido glutâmico, cisteína, glicina, lisina, metionina, prolina, treonina, valina e mistura dos mesmos, cada aminoácido estando em uma forma neutra ou salina, a solução aquosa sendo livre de composto que compreende um metal do grupo IIIB ou do grupo IVB, entre um adesivo (13), e, pelo menos, uma porção de uma superfície externa (15) de um revestimento de metal (7) revestindo, pelo menos, uma face (5) de um substrato de aço (3), em que o revestimento de metal (7) compreende pelo menos 40% em peso de zinco.
30. USO DE UMA SOLUÇÃO AQUOSA, caracterizado por um aminoácido selecionado entre prolina, treonina e uma mistura dos mesmos, a prolina e a treonina independentemente estando na forma neutra ou salina, a solução aquosa sendo livre de composto que compreende um metal do grupo IIIB ou do grupo IVB: - entre um adesivo (13), e pelo menos uma porção de uma superfície externa (15) de um revestimento de metal (7) revestindo pelo menos uma face (5) de um substrato de aço (3), e - sobre a superfície externa (15) do revestimento de metal (7) revestindo pelo menos uma face (5) do substrato de aço (3), em que o revestimento de metal (7) compreende pelo menos 40% em peso de zinco.
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