BRPI0418685B1

BRPI0418685B1 - Processo para produzir um fio de metal

Info

Publication number: BRPI0418685B1
Application number: BRPI0418685-0A
Authority: BR
Inventors: Federico Pavan; Simone Agresti
Original assignee: Pirelli
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2014-04-08
Also published as: ES2294490T3; WO2005095078A1; BRPI0418685A; DE602004009108D1; EP1729943A1; DE602004009108T2; EP1729943B1; CN1942297A; ATE373553T1; US20070202248A1; CN100484738C; ATE374770T1

Description

“PROCESSO PARA PRODUZIR UM FIO DE METAL” DESCRIÇÃO

Campo da Invenção A presente invenção relaciona-se a um processo para produzir um fio de aço revestido adequado para reforçar materiais elastoméricos a serem usados, por exemplo, em fabricar pneus, tubos, correias de transporte, correias de transmissão e cabos.

Em particular, a presente invenção se refere a um processo para fabricar um fio de aço revestido incluindo um núcleo de aço e uma camada de revestimento de metal em uma posição radialmente exterior com respeito a dito núcleo de aço.

Fundamentos da técnica Geral mente, processos de fabricação de pneus fazem uso de fios de aço revestidos ou cordonéis (incluindo uma pluralidade de fios torcidos juntos) que são embutidos cm um material elastomérico para formar, por exemplo, uma camada de cinta ou uma camada de carcaça de um pneu. O núcleo de aço é tipicamente provido com uma camada de revestimento de metal para efetuar a função dual de prover uma resistência à corrosão adequada ao fio e de assegurar uma boa adesão dele ao material elastomérico vulcanizado.

Por exemplo, documentos EP-A-0 669 409, EP-A-0 694 631 e EP-A-0 949 356 - no nome do Requerente - expõem processos para produzir um fio de aço revestido incluindo a etapa de depositar eletroquimicamente um revestimento de metal no núcleo de aço, dito revestimento de metal consistindo em uma liga de pelo menos dois componentes de metal. O documento WO 99/43860 descreve um fio de aço com superfície tratada para reforçar estruturas de artigos de fabricação feitos de material elastomérico vulcanizado, em que o referido fio é revestido com uma camada de liga metálica, em que a referida liga é uma liga binária de zinco/manganês que compreende 0,3-4,9% em peso de manganês. O documento EP 1 295 985 revela um método para fazer um fio metálico composto por um ou mais fios metálicos que compreende: preparar pelo menos duas camadas de pelo menos dois elementos metálicos incluindo cobre e zinco sobre a superfície de um fio de base; aquecer as camadas para fazer com que os elementos metálicos para termodifusão transformar-se em uma camada de liga de primária; preparar uma camada de cobre sobre a camada de liga de primária; puxar o fio fornecido com a camada de liga primária e a camada de cobre externa em um fio metálico através de matrizes de modo a que a camada de cobre externa é diminuída durante a passagem através das matrizes, e uma camada de liga secundária é formada como resultado da transformação da camada de liga de primária e da camada de cobre externa, que é provocada pelo calor de atrito durante a passagem através das matrizes.

No caso que um revestimento de bronze é provido sobre um núcleo de aço por meio de deposição eletroquímica, o processo envolve essencialmente as etapas seguintes: um etapa de eletrodeposição em dois banhos eletrolíticos distintos, em que um revestimento de cobre e um revestimento de zinco do núcleo de aço são efetuados sucessivamente; uma etapa de tratamento térmico para permitir a difusão de zinco em cobre para formar a liga de bronze; uma etapa de decapagem em solução ácida, tipicamente ácido fosfórico, para remover os óxidos de zinco que foram formados na superfície da camada de revestimento devido à etapa de tratamento térmico; e uma etapa de estiramento para obter o diâmetro final desejado do fio revestido de bronze.

Tais processos convencionais, que incluem as etapas de depositar eletroquimicamente pelo menos duas camadas de metal que são transformadas na liga de metal desejada por meio de um tratamento térmico, tem uma pluralidade de desvantagens, tais como, por exemplo, um número excessivo de etapas a serem efetuadas, uma possível diminuição da resistência mecânica do fio revestido devido à etapa de tratamento térmico, possíveis heterogeneidades na composição de liga, isto é, presença na camada de revestimento de gradientes indesejados de concentração dos componentes de liga na direção radial e/ou na direção axial do fio.

Desde que as camadas de metal depositadas são notavelmente grossas (por exemplo, cerca de 0,5-1,0 μηι), a difusão completa do primeiro componente de metal no segundo componente de metal assim para obter a liga de metal (por exemplo, a difusão de zinco em cobre para obter bronze) é assegurada pela etapa de tratamento térmico, em que a temperatura é selecionada adequadamente assim para fazer a etapa de difusão ocorrer (por exemplo, uma temperatura na faixa de cerca de 450 a 500 °C é tipicamente provida).

Documento EP-A-1 004 689 - no nome do Requerente - expõe um processo para produzir um fio de aço revestido de bronze, o processo incluindo a etapa de depositar no núcleo de aço pelo menos três camadas não ligadas alternadas, cada uma sendo de cobre ou zinco, a mais externa de ditas camadas não ligadas sendo cobre, e a etapa de estirar o fio revestido para permitir zinco se difundir em cobre assim para formar a camada de bronze desejada.

De acordo com documento EP-A-1 004 689, o processo de deposição inclui a etapa de depositar eletroquimicamente uma pluralidade de camadas de metal sobre o núcleo de aço e não inclui qualquer etapa de tratamento térmico desde que a etapa de difusão é causada pela quantidade de calor que é produzido durante a etapa de estiramento de fio. O Requerente notou que os processos de deposição eletroquímica têm a desvantagem que a espessura das camadas de metal depositadas não podem ser reduzidas abaixo de um certo limite que é inerente à tecnologia usada. Geralmente, camadas de metal tendo uma espessura mais baixa que 100 nm não podem ser depositadas por meio de uma técnica de deposição eletroquímica.

Além disso, o Requerente notou que na camada de revestimento produzida de acordo com os processos de deposição eletroquímica, o zinco pode não se difundir completamente no cobre e, como resultado, uma camada de bronze heterogênea pode se formar.

Por causa de uma difusão incompleta de zinco em cobre, a formação de cobre não difundido e bronze β com uma estrutura cúbica centrada em corpo pode ocorrer na camada de revestimento obtida.

Esta composição não uniforme da camada de revestimento obtida pode dar origem à corrosão de fio devido aos potenciais de corrosão diferentes das fases distintas que estão presentes na camada de revestimento, isto é, cobre não difundido bronze β e bronze a.

Além disso, a composição não uniforme da camada de revestimento pode dar origem a uma adesão diminuída do fio revestido com o material elastomérico em que dito fio revestido é geralmente embutido como um elemento reforçador, por exemplo na fabricação de pneus, tubos, correias de transporte, correias de transmissão e cabos. A adesão diminuída entre o fio revestido e o material elastomérico é essencialmente devido à presença do cobre não difundido que é muito reativo e dá origem, durante vulcanização do material elastomérico embutindo o fio revestido, à formação de uma camada grossa de sulfetos de cobre e zinco. Desde que a camada grossa obtida de sulfetos é muito frágil, se rompe e o rompimento dela causa inevitavelmente uma perda de adesão entre o fio revestido e o material elastomérico.

Além disso, a formação de bronze β durante a etapa de estiramento faz o anterior extremamente difícil e resulta em um desgaste notável e prematuro das matrizes de estiramento.

Além disso, a etapa de tratamento térmico dos processos de deposição eletroquímica conhecidos causa uma redução na resistência à tração do fio de aço revestido, que é mesmo até 5% da resistência à tração original do material. Esta redução de resistência à tração prejudica a efetividade do fio de aço quando usado como elemento reforçador, particularmente em pneus de veículos motorizados.

Sumário da Invenção Na ausência de uma etapa de tratamento térmico, o Requerente percebeu que uma difusão completa e satisfatória de um primeiro componente de metal em um segundo componente de metal - assim para formar a liga deles - pode ocorrer com êxito durante a etapa de estiramento se camadas de metal muito finas forem depositadas sobre o núcleo de aço.

Em particular, o Requerente percebeu que a etapa de deposição de um processo de fabricação de fio tem que ser efetuada de forma que a camada de revestimento inicial depositada sobre o núcleo de aço seja obtida depositando uma pluralidade de camadas de metal, cada camada tendo uma espessura mais baixa que cerca de 50 nm.

Preferivelmente, cada camada tem uma espessura incluída entre 0,5 nm e 20 nm. Mais preferivelmente, cada camada tem uma espessura incluída entre 1,0 nm e 10 nm.

Em um processo para produzir continuamente um fio de aço revestido incluindo uma camada de revestimento de metal incluindo uma liga feita de pelo menos dois componentes de metal, o Requerente achou que, a fim de alcançar uma difusão completa de um componente de metal em pelo menos um componente de metal adicional para formar a liga, a camada de revestimento tem que ser obtida depositando separadamente uma pluralidade de camadas de ditos pelo menos dois componentes de metal de forma que cada camada tenha uma espessura não maior que 50 nm, dita liga sendo formada durante a etapa de estiramento do fio de aço revestido.

De acordo com uma concretização da presente invenção, a etapa de revestimento é efetuada depositando altemadamente sobre o núcleo de aço camadas separadas dos pelo menos dois componentes de metal de forma que, ao término da etapa de revestimento, o núcleo de aço seja provido com camadas separadas alternadas, cada camada sendo formada por um de ditos pelo menos dois componentes de metal.

De acordo com uma concretização adicional, se a camada de revestimento de metal incluir uma liga de pelo menos três componentes de metal, o processo da presente invenção inclui a etapa de depositar sobre as camadas de núcleo de aço uma liga de pelo menos dois componentes de metal de ditos pelo menos três componentes de metal. Por exemplo, no caso que uma camada de revestimento de metal feita de uma liga temária tem que ser depositada, o processo da presente invenção inclui a etapa de depositar camadas de uma liga do primeiro e segundo componentes de metal, e camadas do terceiro componente de metal. Preferivelmente, as camadas da liga do primeiro e segundo componentes de metal são depositadas altemadamente com respeito às camadas do terceiro componente de metal.

Preferivelmente, o Requerente achou que as camadas de metal anteriores são obtidas por meio de uma técnica de deposição de plasma.

Uma técnica de deposição de plasma permite obter um fio revestido com a camada de revestimento de qual é uniforme e homogênea ambos nas direções radial e axial em cada camada depositada. Tal técnica, na realidade, sucede em minimizar as variações da quantidade de metal depositado na direção axial e na direção radial do fio como também em reduzir a formação de gradientes de concentração de cada componente da liga em ambas de ditas direções. As características de uniformidade e homogeneidade da camada de revestimento são particularmente importantes para os propósitos de conceder ao fio de aço a resistência à corrosão desejada e, além disso, camadas de metal uniformes e homogêneas permitem melhor difusão de um metal no outro para a obtenção da liga.

Além disso, uma etapa de deposição baseada em uma técnica de plasma permite vantajosamente formar uma camada de revestimento acabada mais eficientemente com respeito aos processos de deposição eletroquímica, também porque o processo da presente invenção não requer tanto uma etapa de tratamento térmico depois da deposição das camadas de revestimento de metal, ou uma etapa de decapagem em ácido fosfórico.

Além disso, a ausência de tal etapa de tratamento térmico - que é efetuada tipicamente a temperaturas de cerca de 450 °C a 500 °C - não causa qualquer redução na resistência à tração do fio de aço revestido.

Além disso, a quantidade de impurezas, tais como, por exemplo, óxidos, presentes na camada de revestimento é reduzida drasticamente com respeito à quantidade presente nos fios produzidos por processo de deposição eletroquímica.

Além disso, desde que uma técnica de deposição de plasma permite obter camadas de metal muito finas, a camada de revestimento inicial do fio de aço - que é selecionada na base da espessura final desejada da camada de revestimento provida ao fio de aço acabado - pode ser formada por uma pluralidade de camadas muito finas. Este aspecto é particularmente pertinente em termos de produtividade de processo e qualidade de produto desde que o alto número de camadas de metal muito finas, uniformes e homogêneas aumenta a ductilidade da camada de revestimento inicial de forma que a capacidade de estiramento dela seja melhorada notavelmente e, como conseqüência, o desgaste das matrizes de estiramento é notavelmente reduzido.

Na descrição seguinte e nas reivindicações, as expressões "diâmetro inicial do núcleo" e "espessura inicial da camada de revestimento" são usadas para indicar o diâmetro do núcleo de aço e, respectivamente, a espessura da camada de revestimento antes que a etapa de estiramento seja efetuada.

Na descrição seguinte e nas reivindicações subseqüentes, as expressões "diâmetro final do núcleo" e "espessura final da camada de revestimento" são usadas para indicar o diâmetro do núcleo de aço e, respectivamente, a espessura da camada de revestimento depois que a etapa de estiramento seja efetuada.

Em um processo para fabricar continuamente um fio revestido, o Requerente notou que, uma vez que a velocidade de linha seja selecionada em vista da produtividade de planta desejada, e o diâmetro de fio como também a espessura de camada de revestimento são selecionadas antes que a etapa de estiramento seja selecionada para obter um diâmetro de fio final desejado e uma espessura de camada de revestimento final no fio revestido acabado, a temperatura do fio enquanto passando pela matriz de estiramento e as condições de pressão dentro da matriz de estiramento são substancialmente constante durante o processo de fabricação de fio.

Em particular, o Requerente notou que os valores de ditos parâmetros (isto é, temperatura e pressão) dependem essencialmente da geometria de matriz (e assim da fricção ocorrendo entre fio e matrizes), das propriedades termo-refrigerantes do lubrificante que é usado nas matrizes de estiramento e, como mencionado acima, do ajuste da velocidade de linha como também do diâmetro de núcleo de aço final e da espessura de camada de revestimento final. O Requerente assim percebeu que, a uma dada temperatura do fio revestido na etapa de estiramento, a difusão completa de um componente de metal em um componente de metal adicional para formar uma liga deles pode ocorrer se as camadas de metal depositadas tiverem espessuras muito limitadas de forma que o tempo de difusão de um componente em um adicional seja substancialmente comparável com o tempo de residência do fio dentro da matriz de estiramento, dito tempo de residência geralmente tendo uma ordem de magnitude de cerca de 10‘3 s. O Requerente percebeu que o tempo de difusão pode ser comparado desde com o tempo de residência dentro da matriz de estiramento como, na saída da matriz de estiramento, o fio revestido sofre uma etapa de esfriamento muito rápida que pára a difusão de um componente em um adicional.

Além disso, o Requerente notou que diminuindo a espessura da camada de metal depositada de uma ordem de magnitude (por exemplo, de 100 nm a lOnm), o tempo de difusão, que é necessário para obter uma difusão completa de um componente de metal em um componente de metal adicional, diminui de cerca de duas ordens de magnitude (por exemplo, de 0,1 s a 1,0 ms a uma temperatura de cerca de 420 °C).

Preferivelmente, a deposição da pluralidade de camadas de metal formando a camada de revestimento de metal inicial é obtida por meio de uma técnica de bombardeamento por magnetron.

Na descrição seguinte e nas reivindicações subseqüentes, a expressão "técnica de deposição de plasma" é usada para indicar qualquer técnica de deposição que usa plasma: a) como meio para ativar a vaporização do metal a ser depositado (tal como por exemplo em bombardeamento e em evaporação por arco voltaico); b) ou como portador para o metal a ser depositado (tal como por exemplo um spray de plasma); c) ou como meio para dissociar os gases de processo (tal como por exemplo em deposição de vapor químico aumentada por plasma (PECVD)) em uma câmara de deposição a vácuo.

Preferivelmente, o processo da presente invenção inclui a etapa de submeter o núcleo de aço a pelo menos um tratamento de superfície assim para predispor a superfície de núcleo a receber a camada de revestimento. O tratamento de superfície é visado para melhorar a qualidade de fio eliminando, ou pelo menos reduzindo, qualquer macro-rugosidade ou desigualdade que possa estar presente na superfície de núcleo.

Preferivelmente, dita etapa de tratamento de superfície inclui a etapa de decapar eletroliticamente o núcleo em um banho contendo por exemplo ácido sulfúrico, e lavar subseqüentemente o núcleo decapado em água.

Subseqüentemente, a fim de eliminar qualquer água residual do núcleo lavado, o último é secado, por exemplo por meio de ar quente, por exemplo a cerca de 80 °C, que é preferivelmente produzido por um soprador arranjado a jusante da etapa de lavagem.

Preferivelmente, o processo da presente invenção adicionalmente inclui a etapa de tratar termicamente o núcleo de aço assim para causar recozimento de aço. Este tratamento preferivelmente consiste em um tratamento térmico que pode ser efetuado em um forno. A etapa de tratamento térmico (que inclui essencialmente aquecer o fio a cerca de 900- 1050 °C por um tempo de cerca de 20-40 s e esfriá-lo sucessivamente a cerca de 520-580 °C por um tempo de cerca de 5-20 s) é visada para prover o núcleo de aço com uma estrutura perlítica que tem um coeficiente de endurecimento de trabalho muito alto e assim pode ser estirado facilmente.

De acordo com uma concretização preferida do processo da invenção, o núcleo de aço é levado por uma seqüência de etapas: etapas de tratamento de superfície, tratamento térmico, deposição e estiramento respectivamente, a uma velocidade preferivelmente incluída na faixa de cerca de 10 m/min (0,17 m/s) a cerca de 80 m/min (1,33 m/s).

Preferivelmente, as etapas de tratamento de superfície, tratamento térmico, deposição e estiramento acima mencionadas são efetuadas de uma maneira contínua.

Na descrição seguinte, a expressão "de uma maneira contínua" é usada para indicar a ausência, entre as etapas do processo de fabricação da presente invenção, de qualquer armazenamento intermediário de produtos semi-acabados, assim para produzir continuamente um fio revestido ou um cordel revestido - obtido torcendo uma pluralidade de fios revestidos - de comprimento indefinido em uma única linha de produção.

De tal modo, é vantajosamente possível obter um fio de aço revestido por meio de um único processo de fabricação que é efetuado de uma maneira contínua da etapa de produzir o núcleo de aço à etapa de estirar o fio revestido, opcionalmente incluindo tratamentos preliminares convencionais adicionais efetuados no núcleo de aço ou tratamentos de acabamento adicionais efetuados no fio revestido (por exemplo, um tratamento de fosfatização do núcleo ou do fio revestido a fim de melhorar o estiramento dele).

Opcionalmente, o processo da presente invenção também pode incluir algumas etapas preliminares para obter um núcleo de aço de um diâmetro predeterminado a partir de uma haste de fio.

Por exemplo, uma remoção mecânica dos óxidos presentes na haste de fio, conhecida no campo com o termo de desencrustação, pode ser efetuada. A etapa de desencrustação é efetuada para alisar a haste de fio, isto é, eliminar substancialmente a aspereza dele. De tal modo, qualquer rugosidade de superfície, que possa ter uma profundidade notável no caso de uma haste feito de aço, tipicamente na faixa de cerca de 1,5 μηα a 2,0 μηα, é eliminada vantajosamente, assim melhorando a adesão da camada de revestimento ao núcleo na etapa de deposição sucessiva e a efetividade da etapa de deposição. A etapa de desencrustação é seguida preferivelmente por um estiramento a seco da haste de fio, ao término do qual um núcleo de aço tendo um diâmetro inicial predeterminado é obtido.

Subseqüentemente a estas etapas preliminares, de acordo com o processo da invenção, o núcleo de aço sofre um tratamento de superfície que é visado para remover óxidos possivelmente presentes na superfície de núcleo de aço. O tratamento de superfície preferivelmente inclui as etapas de decapar, lavar e opcionalmente secar o núcleo de aço. A etapa de decapagem é efetuada introduzindo o núcleo de aço em um banho de decapagem, tal como, por exemplo, um banho contendo ácido sulfúrico. Sucessivamente, o núcleo decapado é lavado por meio de água e opcionalmente secado, preferivelmente por meio de ar quente produzido por um soprador (por exemplo, a uma temperatura incluída de cerca de 70 °C a cerca de 90 °C, mais preferivelmente a uma temperatura de cerca de 80 °C).

Altemativamente à etapa de decapagem, o núcleo pode sofrer tratamentos de superfície alternativos, tal como, por exemplo, corrosão química, limpeza e ativação por uma técnica de corrosão por plasma, por exemplo, levando íons de argônio sobre a superfície de núcleo.

De acordo com uma concretização preferida, o processo da invenção adicionalmente inclui a etapa de estirar a seco o núcleo antes de dito tratamento térmico, preferivelmente de tal maneira a obter uma leve redução do diâmetro de núcleo, tal como, por exemplo, incluído entre cerca de 1 e cerca de 3%.

De acordo com uma concretização alternativa do processo da invenção, o tratamento de superfície acima mencionado, tal como, por exemplo, a decapagem ou qualquer outro tratamento alternativo adequado para o propósito, pode ser efetuado em uma haste de fio, preferivelmente desencrustada preliminarmente, e o tratamento de superfície é seguido por um estiramento seco visado em obter um núcleo de aço tendo um diâmetro inicial predeterminado.

Sucessivamente, de acordo com o processo da invenção, um tratamento térmico é efetuado no núcleo de aço. Só por meio de indicação, o tratamento térmico do núcleo de aço preferivelmente inclui a etapa de aquecer gradualmente o núcleo a uma temperatura predeterminada, tal como, por exemplo, incluída entre cerca de 900 °C e cerca de 1000 °C, e a etapa subseqüente de esfriar o núcleo a uma temperatura predeterminada, tal como, por exemplo, incluída entre cerca de 530 °C e cerca de 580 °C.

Preferivelmente, a etapa de esfriamento é efetuada introduzindo o núcleo de aço em um banho de chumbo fundido. Alternativamente, a etapa de esfriamento é efetuada introduzindo o núcleo de aço em um banho de sais fundidos (isto é, cloratos, carbonatos), passando o núcleo de aço por pós de oxido de zircônio ou por meio de ar. O processo da presente invenção preferivelmente adicionalmente inclui um tratamento térmico adicional, que é preferivelmente efetuado nas mesmas condições de trabalho mencionadas acima e que inclui uma etapa de aquecimento gradual adicional e uma etapa de esfriamento subsequente do núcleo de aço.

Quando um primeiro e um segundo tratamentos térmicos são providos, um estiramento a seco adicional é preferivelmente efetuado depois do primeiro tratamento térmico. Se tratamentos térmicos adicionais forem providos, um estiramento a seco entre cada par de tratamentos térmicos é preferivelmente efetuado.

Quando um único tratamento térmico é provido, um leve estiramento a seco adicional é preferivelmente efetuado usando uma matriz de estiramento que está conectada preferivelmente de uma maneira estanque à gás com a câmara de deposição a vácuo, na entrada dela. Mais preferivelmente, tal etapa de estiramento leve pode ser efetuada por meio de uma denominada matriz de estiramento fendida, que inclui essencialmente uma matriz de estiramento tendo duas metades simétricas. Graças a esta característica, a matriz de estiramento pode ser substituída vantajosamente de uma maneira simples, sem interromper o processo de produção.

Subsequentemente a ditos tratamentos térmicos opcionais, o processo da presente invenção adicionalmente inclui a etapa de deposição de plasma mencionada acima, que é preferivelmente efetuada em pelo menos uma câmara de deposição a vácuo em uma primeira pressão predeterminada.

De acordo com uma concretização preferida do processo da invenção, a técnica de deposição de plasma acima mencionada é selecionada do grupo incluindo: bombardeamento, evaporação por arco voltaico, spray de plasma e deposição de vapor químico aumentada por plasma (PECVD).

Preferivelmente, a técnica de deposição usada pelo processo da invenção é a técnica de bombardeamento de acordo com a qual pelo menos uma câmara de deposição a vácuo convencional é provida. Dita câmara inclui uma bomba de vácuo (preferivelmente uma bomba de difusão ou uma bomba turbo-molecular) que é adequada para criar uma pressão predeterminada (por exemplo, na faixa de 0,1 mbar (10 Pa) a 5x10‘3 mbar (0,5 Pa) dentro dela.

Além disso, a câmara de deposição a vácuo é provida com meio para prover um gás portador, preferivelmente argônio, e com pelo menos um par de catodos, cada catodo sendo feito de um componente de metal da liga a ser depositada sobre o núcleo de aço.

De acordo com o processo da presente invenção, o núcleo de aço - que constitui o anodo - é feito passar na câmara de vácuo, particularmente na região incluída entre os catodos de forma que as camadas de metal possam ser depositadas como descrito no seguinte da presente invenção com referência a uma concretização preferida da presente invenção.

Bombardeamento consiste essencialmente em um bombardeio iônico dos catodos, tipicamente a uma energia igual a cerca de 100-1000 eV (16,02 - 160,22 aJ) e uma corrente incluída entre cerca de 0,1 e cerca de 10 A, com íons do gás portador obtidos sob a ação de um campo elétrico gerado aplicando uma tensão entre os catodos e o anodo. Mais especificamente, íons do gás portador são acelerados para os catodos, causando essencialmente uma série de colisões com uma emissão conseqüente de átomos de catodos dirigidos para o anodo, isto é, para o núcleo de aço, para o qual elétrons livres também são acelerados. Os elétrons livres ionizam por colisão átomos adicionais de gás portador, por meio de que o processo se repete e auto- sustenta até onde energia suficiente é provida.

Como mencionado acima, preferivelmente a etapa de deposição do processo da presente invenção é efetuada por meio da técnica de bombardeamento por magnetron. Esta técnica vantajosamente aumenta a taxa de deposição das camadas de metal essencialmente graças ao efeito exercido nas partículas carregadas eletricamente por um campo magnético, o último induzindo uma ação de confinamento nos elétrons em proximidade dos catodos e assim aumentando a densidade de plasma.

Na descrição seguinte, no caso que a técnica de bombardeamento por magnetron é considerada, a expressão "catodo" (ou "magnetron") é usada para indicar uma montagem incluindo o material de revestimento (que é o alvo e está preferivelmente na forma de uma placa) e uma pluralidade de ímãs que são arranjados atrás do material de revestimento e que criam uma armadilha magnética para as partículas carregadas - por exemplo, íons de argônio - em frente do material de revestimento. Além disso, desde que o processo de bombardeamento causa o aquecimento do material de revestimento, geralmente o catodo adicionalmente inclui um sistema de esfriamento, tipicamente uma pluralidade de canais para a passagem de água de esfriamento neles.

De acordo com o processo da presente invenção, o núcleo de aço é levado em dita pelo menos uma câmara de deposição a vácuo de acordo com múltiplas passagens de forma que as etapas de deposição dos componentes de metal de liga seja efetuadas uma pluralidade de vezes.

Em mais detalhes, o núcleo de aço é feito passar por uma seqüência de pelo menos dois catodos, cada catodo sendo feito de um componente de metal distinto a ser depositado, de forma que enquanto passando por ditos catodos, uma pluralidade de camadas de ditos componentes de metal seja depositada sobre o núcleo de aço.

De acordo com a presente invenção, o termo "componente de metal" é usado para indicar um único elemento de metal ou uma combinação de elementos de metal distintos.

Preferivelmente, os catodos são providos na forma de placas retangulares e são distribuídos longitudinalmente ao longo do trajeto de núcleo dentro da câmara de vácuo.

Mais preferivelmente, dois catodos feitos do mesmo componente de metal a ser depositado são dispostos em lados opostos com respeito à direção de movimento de núcleo. Em mais detalhes, um primeiro catodo feito de um primeiro componente de metal é provido acima do núcleo de aço e um segundo catodo feito de dito primeiro componente de metal é provido abaixo do núcleo de aço, dito primeiro e segundo catodos sendo paralelos entre si e arranjados transversalmente com respeito à direção de movimento de núcleo.

De acordo com uma concretização preferida da presente invenção, pares de catodos - isto é, um catodo arranjado acima da direção de núcleo e um catodo arranjado abaixo da direção de núcleo - feitos de um primeiro componente de metal são posicionados dentro da câmara de vácuo - ao longo do trajeto de deposição de núcleo - altemadamente e separadamente a pares de catodos feitos de um segundo componente de metal de forma que camadas alternadas e separadas de um primeiro componente de metal e de um segundo componente de metal possam ser depositadas sobre o núcleo de aço.

No caso que a camada de revestimento consiste em uma liga temária, pares de catodos feitos de um terceiro componente de metal são arranjados altemadamente e separadamente com respeito a dito primeiro e segundo catodos de forma que camadas alternadas e separadas de primeiro, segundo e terceiro componentes de metal sejam depositadas sobre o núcleo de aço.

Preferivelmente, o núcleo de aço passa pelo comprimento de câmara de vácuo um número predeterminado de vezes de forma que o trajeto de deposição de núcleo seja melhorado vantajosamente sem aumentar notavelmente o comprimento de câmara de vácuo nem o número de catodos que são necessários para assegurar que uma espessura de camada de revestimento predeterminada seja provida ao núcleo de aço, enquanto mantendo uma alta velocidade de transporte dele, por exemplo, na ordem de 80 m/min.

Por exemplo, tal trajeto de deposição pode ser obtido levando o núcleo de aço de acordo com um comprimento dianteiro e traseiro a ser revestido por um número predeterminado de vezes assim para aumentar o tempo de residência do núcleo na zona de deposição até que uma espessura inicial desejada da camada de revestimento seja alcançada. Por exemplo, dito comprimento dianteiro e traseiro pode ser obtido provendo a câmara de vácuo com meio para realimentar o núcleo, por exemplo, por meio de polias, de forma que pelo menos um feixe de núcleos de aço seja formado dentro da câmara de deposição a vácuo.

Além disso, de acordo com uma concretização preferida do processo, a etapa de deposição é efetuada simultaneamente em uma pluralidade de núcleos de aço que são levados ao longo de uma direção de transporte predeterminada, assim para aumentar vantajosamente a produtividade do processo.

Altemativamente à forma retangular, os catodos podem ser providos na forma de placas circulares por quais o anodo - isto é, o núcleo de aço - é feito passar. Altemativamente, os catodos são providos na forma de tubos por quais o núcleo de aço é feito passar.

Altemativamente à técnica de bombardeamento, uma deposição por técnica de arco voltaico pode ser usada, a última consistindo em um bombardeio iônico ou eletrônico, tipicamente a uma energia na ordem de 100 eV (16,02 aJ), dos metais a serem depositados. A técnica de deposição de plasma também pode consistir no denominado spray de plasma, consistindo essencialmente em alimentar um fluxo de plasma de pós finos dos metais a serem depositados, preferivelmente tendo um tamanho de cerca de 0,1 μηα. Os pós, acelerados e aquecidos pelo plasma até que os pontos de derretimento dos metais sejam alcançados, são dirigidos sobre o núcleo de aço a ser revestido, assim criando um revestimento consistindo em uma pluralidade de camadas sobrepostas de partículas de metal. A técnica de deposição de plasma por meio da qual a etapa de deposição supracitada do processo da invenção é efetuada também pode ser a deposição de vapor químico aumentada por plasma (PECVD). Tal técnica consiste essencialmente na dissociação de plasma de gases de precursor em uma câmara de vácuo (por exemplo, a uma pressão igual a cerca de 0,1-10 Torr (13,33 - 1333,22 Pa)). Preferivelmente, os gases de precursor incluem compostos metal-orgânicos, tais como, por exemplo, (hexafluoroacetilacetonato)cobre (trimetilvinilsilano) ((hfac)Cu(VTMS)), (hexafluoropentadionato)cobre (viniltrimetoxisilano) ((hfac)Cu(VTMOS)), dietilzinco e difenilzinco, que vantajosamente têm baixas temperaturas de decomposição, na ordem de 25-80°C.

De acordo com uma concretização preferida adicional da presente invenção, o processo inclui as etapas de prover uma primeira câmara de deposição a vácuo e uma segunda câmara de deposição a vácuo que são arranjadas em série.

De acordo com dita concretização, durante a fabricação do fio revestido só uma de ditas câmaras de vácuo efetua a etapa de deposição das camadas de metal, enquanto a outra câmara é posta em modo de espera. De tal modo, não é necessário interromper o processo de produção para substituir a fonte dos metais a serem depositados sobre o núcleo, por exemplo, os catodos de metal em um processo de bombardeamento. Na realidade, provendo duas câmaras de vácuo distintas, a substituição das fontes de metal, que é necessário quando as fontes são consumidas completamente ou quando metais diferentes têm que ser depositados, pode ser feita vantajosamente em uma câmara enquanto a outra é trocada para um modo operativo, assim evitando paradas de produção e resultando em um aumento da produtividade do processo da invenção.

Preferivelmente, o fio de aço é revestido em pelo menos uma câmara de deposição a vácuo sujeita a uma primeira pressão predeterminada, que está preferivelmente incluída entre cerca de 10‘3 mbar (0,1 Pa) e cerca de 10"1 mbar (10 Pa) quando a técnica de deposição de plasma é bombardeamento, mais preferivelmente na ordem de 10‘2 mbar (1 Pa).

Preferivelmente, o processo da invenção adicionalmente inclui a etapa de levar o núcleo de aço em pelo menos uma pré-câmara sujeita a uma segunda pressão predeterminada mais alta do que dita primeira pressão predeterminada, dita pelo menos uma pré-câmara sendo arranjada a montante de dita pelo menos uma câmara de vácuo.

De tal modo, a condição de vácuo desejada é alcançada vantajosamente em pelo menos duas etapas subseqüentes, isto é, de uma maneira gradual, que é mais simples e mais conveniente de um ponto de vista econômico com respeito à obtenção de uma condição de vácuo em um única etapa.

Além disso, a provisão de pelo menos uma pré-câmara vantajosamente permite preservar a câmara de deposição a vácuo (na qual a etapa de deposição é efetuada) da contaminação de pós e agentes externos em geral, tal como oxigênio, que são prejudiciais à efetividade da etapa de deposição e à pureza da camada de revestimento a ser depositada. Tal efeito vantajoso pode simplesmente ser alcançado introduzindo na pelo menos uma pré-câmara um fluxo de um gás quimicamente inerte.

Preferivelmente, a pelo menos uma pré-câmara contém o mesmo gás usado como gás portador na câmara de deposição a vácuo, assim permitindo usar uma provisão de gás do mesmo tipo ambos para a pré-câmara e para a câmara de deposição a vácuo.

Mais preferivelmente, o gás quimicamente inerte supracitado é argônio, que é muito conveniente de um ponto de vista econômico, assim resultando em uma redução dos custos de produção.

Preferivelmente, uma pré-câmara adicional sujeita à segunda pressão predeterminada supracitada é provida a jusante da pelo menos uma câmara de deposição a vácuo.

Preferivelmente, dita segunda pressão predeterminada está incluída entre cerca de 0,2 mbar (20 Pa) e cerca de 10 mbar (1000 Pa), mais preferivelmente na ordem de cerca de 1 mbar.

De acordo com uma concretização preferida adicional, o processo da invenção inclui a etapa de prover uma primeira câmara de deposição e uma segunda câmara de deposição a vácuo arranjada em série como descrito acima, a primeira câmara de deposição a vácuo sendo arranjada a jusante de uma primeira pré-câmara como descrito acima e a segunda câmara de deposição a vácuo sendo arranjada a jusante de uma segunda pré- câmara separando as duas câmaras de deposição a vácuo, uma terceira pré- câmara sendo arranjada a jusante da segunda câmara de deposição de vácuo.

Preferivelmente, a liga formando a camada de revestimento é diferente do aço formando o núcleo.

Preferivelmente, a camada de revestimento de metal que é depositada sobre o núcleo de aço é uma liga de metal binária.

Altemativamente, a camada de revestimento de metal é uma liga temária.

Preferivelmente, os metais da camada de revestimento são selecionados do grupo incluindo: cobre, zinco, manganês, cobalto, estanho, molibdênio, ferro, níquel, alumínio e ligas deles.

Mais preferivelmente, a camada de revestimento é feita de bronze, o último sendo particularmente vantajoso desde que provê o fio de aço com alta resistência à corrosão. De acordo com dita concretização preferida, a camada de revestimento feita de bronze tem um teor de cobre de cerca de 60% a cerca de 72% em peso, mais preferivelmente de cerca de 64% a cerca de 67% em peso.

Se cobre estiver presente em uma porcentagem mais baixa do que 60% em peso, há a formação indesejada de bronze β enquanto, se cobre estiver presente em uma porcentagem maior do que 72% em peso, o fio é excessivamente reativo com o material elastomérico que o fio é pretendido reforçar. Tal reatividade do fio com o material elastomérico causa a formação no fio de uma camada grossa de sulfetos que causa uma piora indesejada das propriedades de fio. Como conseqüência, na supracitada faixa preferida de valores de composição de cobre, a formação de bronze β é evitada vantajosamente, enquanto mantendo a reatividade do fio com materiais elastoméricos a um nível aceitável.

Altemativamente, a camada de revestimento é uma liga selecionada do grupo consistindo em: Zn-Co, Zn-Mn, Zn-Fe, Zn-Al, Cu-Mn, Cu-Sn, Cu-Zn-Mn, Cu-Zn-Co, Cu-Zn-Sn, Zn-Co-Mo, Zn-Fe-Mo, Zn-Ni-Mo. A composição preferida da liga de Zn-Co é 99% de Zn, 1% de Co; a composição preferida da liga de Zn-Mn é 98% de Zn, 2% de Mn; a composição preferida da liga de Zn-Fe é 95% de Zn, 5% de Fe; a composição preferida da liga de Zn-Al é 95% de Zn, 5% de Al; a composição preferida da liga de Cu-Mn é 80% de Cu, 20% de Mn; a composição preferida da liga de Cu-Sn é 95% de Cu, 5% de Sn; a composição preferida da liga de Cu-Zn-Mn é 63% de Cu, 34% de Zn, 3% de Mn; a composição preferida da liga de Cu- Zn-Co é 63% de Cu, 34% de Zn, 3% de Co; a composição preferida da liga de Cu-Zn-Sn é 67% de Cu, 30% de Zn, 3% de Sn; a composição preferida da liga de Zn-Co-Mo é 99% de Zn, 0,5% de Co, 0,5% de Mo; a composição preferida da liga de Zn-Fe-Mo é 99% de Zn, 0,5% de Fe, 0,5% de Mo; a composição preferida da liga de Zn-Ni-Mo é 99% de Zn, 0,5% de Ni, 0,5% de Μο.

Preferivelmente, a camada de revestimento depositada tem uma espessura total inicial na faixa de cerca de 0,5 μηι e cerca de 2,0 pm.

Mais preferivelmente, dita espessura total é de cerca de 1,5 pm.

Preferivelmente, a etapa de estiramento é efetuada em um banho de emulsão que inclui uma quantidade predeterminada de um agente lubrificante, por exemplo, um óleo lubrificante convencional per se, de forma que a capacidade de estiramento do fio seja melhorada vantajosamente.

Tal concretização é particularmente preferida quando a camada de revestimento inclui um material tendo capacidade de estiramento pobre, tal como, por exemplo, uma liga de Zn-Mn.

Mais preferivelmente, o agente lubrificante é selecionado do grupo incluindo: compostos contendo fósforo (por exemplo, fosfatos orgânicos), compostos contendo enxofre (por exemplo, tióis, tioésteres, tioéteres), compostos contendo cloro (por exemplo, cloretos orgânicos).

Preferivelmente, ditos lubrificantes são os denominados "Lubrificantes de Pressão Extrema", isto é, lubrificantes que se decompõem a alta temperatura e pressão (por exemplo, dando origem à formação de fosfetos, sulfetos e cloretos de ferro, cobre ou zinco).

Preferivelmente, a etapa de estirar o fio revestido é efetuada por meio de matrizes de estiramento feitas de carboneto de tungstênio ou de diamante, que são convencionais per se.

Ainda mais preferivelmente, o material de revestimento inclui uma quantidade predeterminada de fósforo. Vantajosamente, a capacidade de estiramento de um fio de aço tendo uma camada de revestimento que inclui uma quantidade predeterminada de fósforo é melhorada sem afetar a adesão da camada de revestimento ao material elastomérico no qual o fio revestido é pretendido ser embutido. Este efeito pode ser realizado, por exemplo, incluindo uma quantidade predeterminada de fósforo em pelo menos um dos catodos.

Preferivelmente, o material de revestimento inclui fósforo em uma quantidade de cerca de 1-3% em peso, mais preferivelmente em uma quantidade de cerca de 2% em peso, com respeito ao peso total do metal de revestimento.

Vantajosamente, incluindo fósforo em tal quantidade preferida nos componentes de metal a serem depositados sobre o núcleo de aço, por exemplo, fazendo os catodos conterem fósforo, a etapa de deposição de plasma envolvida no processo da invenção permite depositar camadas de metal incluindo fósforo exatamente na mesma quantidade (isto é, 1-3%) de uma maneira uniforme. Portanto, desde que fósforo está presente uniformemente na espessura inteira da camada de revestimento, a etapa de estiramento subseqüente é melhorada graças à ação lubrificante do fósforo, independentemente do grau de estiramento que foi ajustado.

Além disso, graças ao fato que a camada de revestimento é depositada por meio de uma técnica de deposição de plasma, a variação percentual da quantidade de dito agente lubrificante em dita camada de revestimento é mais baixa do que cerca de 1% em peso, mais preferivelmente incluída entre cerca de 0,01% e cerca de 1% em peso, na direção radial do fio com respeito ao peso do metal formando a camada de revestimento.

De uma maneira análoga, a variação percentual da quantidade de dito agente lubrificante em dita camada de revestimento é mais baixa do que cerca de 1% em peso, mais preferivelmente incluída entre cerca de 0,01% e cerca de 1% em peso, na direção axial do fio com respeito ao peso do metal formando a camada de revestimento.

Preferivelmente, a etapa de estiramento é efetuada de tal modo a obter um núcleo de aço tendo um diâmetro final que é reduzido de cerca de 75-95% com respeito ao diâmetro inicial dele, mais preferivelmente de cerca de 80-90% e, ainda mais preferivelmente, de cerca de 85% com respeito ao diâmetro inicial.

De acordo com uma concretização preferida do processo da invenção, a etapa de estiramento é efetuada de tal modo a obter uma camada de revestimento tendo uma espessura final que é reduzida por cerca de 75- 95% com respeito à espessura inicial dele, mais preferivelmente por cerca de 78-88% e, ainda mais preferivelmente, por cerca de 83% da espessura inicial.

Preferivelmente, o diâmetro inicial do núcleo de aço está incluído entre cerca de 0,85 mm e cerca de 3,00 mm e a etapa de estiramento é efetuada de tal modo a obter um núcleo de aço tendo um diâmetro final incluído na faixa 0,10-0,50 mm.

Como mencionado acima, a espessura inicial da camada de revestimento está incluída entre cerca de 0,5 e cerca de 2 μιη e a etapa de estiramento é efetuada de tal modo a obter uma camada de revestimento de metal tendo uma espessura final incluída na faixa de 80 a 350 nm.

Preferivelmente, a etapa de deposição do processo da presente invenção é efetuada de forma que cada camada de metal depositada tenha uma espessura inicial na faixa de cerca de 0,50 nm e 50 nm, mais preferivelmente de cerca de 1,0 nm e 10 nm.

No caso que um revestimento de bronze tem que ser obtido, preferivelmente a espessura das camadas de cobre está incluída entre 1,5 nm e 10 nm, enquanto a espessura das camadas de zinco está incluída entre 0,8 nm e 5 nm. O processo da presente invenção pode adicionalmente incluir a etapa de torcer uma pluralidade de fios revestidos - que foram obtidos como descrito acima - para produzir um cordel de aço que pode ser empregado vantajosamente em reforçar materiais elastoméricos, tal como, por exemplo, uma camada de cinta de pneu.

Breve Descrição do Desenho Características e vantagens adicionais da invenção se tornarão mais prontamente aparentes da descrição de algumas concretizações preferidas do processo com referência ao desenho anexo em que, para propósitos ilustrativos e não limitantes, Figura 1 é uma vista lateral esquemática da etapa de deposição do processo da presente invenção, dita etapa de deposição sendo efetuada por meio da técnica de bombardeamento por magnetron.

Descrição Detalhada das Concretizações Preferidas De acordo com a concretização preferida mostrada na Figura 1, o núcleo de aço 10 entra (seta A) na câmara de vácuo 20, na qual a etapa de deposição de uma pluralidade de camadas de dois metais diferentes é efetuada.

Como mencionado acima, antes de entrar no câmara de vácuo 20, o fio 10 sofre uma pluralidade de tratamentos (não mostrados na Figura 1) tal como, por exemplo, tratamento de superfície, tratamento térmico, tratamento de desencrustação, estiramento a seco.

De acordo com a concretização mostrada na Figura 1, a câmara de vácuo 20 é provida com uma pluralidade de primeiros catodos 30 e segundos catodos 40, ditos primeiros e segundos catodos sendo feitos de um metal diferente. Por exemplo, no caso que a camada de revestimento a ser depositada é bronze, os primeiros catodos 30 são feitos de cobre e os segundos catodos 40 são feitos de zinco.

De acordo com dita concretização preferida, os primeiros catodos 30 são alternados aos segundos catodos 40 ao longo do desenvolvimento longitudinal da câmara de vácuo. Em mais detalhes, uma sequência regular e alternada de primeiros e segundos catodos 30, 40 está presente dentro da câmara de vácuo de forma que, enquanto passando por ditos catodos, uma pluralidade de camadas de metal seja depositada alternadamente sobre o núcleo de aço 10.

Os catodos 30, 40 na Figura 1 estão na forma de placas retangulares e estão distribuídos longitudinalmente ao longo do trajeto 50 do núcleo de aço dentro da câmara de vácuo.

De acordo com esta concretização preferida, cada catodo 30, 40 é formado por dois catodos distintos - 30a, 30b e 40a, 40b, respectivamente - de forma que um primeiro catodo 30a seja colocado acima do núcleo de aço 10 e um primeiro catodo 30b seja colocado abaixo do núcleo de aço 10. O mesmo também se aplica aos segundos catodos 40 de forma que um segundo catodo 40a seja colocado acima do núcleo de aço 10 e um segundo catodo 40b seja colocado abaixo do núcleo de aço 10.

Como mostrado na Figura 1, os primeiros catodos 30a, 30b são paralelos entre si e estão posicionados transversalmente com respeito ao trajeto de núcleo 50. Analogamente, os segundos catodos 40a, 40b são paralelos entre si e estão posicionados transversalmente com respeito ao trajeto de núcleo 50.

Preferivelmente, a distância entre o primeiro catodo 30a e o primeiro catodo 30b está incluída entre 4 cm e 8cm.

Preferivelmente, a distância entre os primeiros catodos 30a, 30b e os segundos catodos 40a, 40b está incluída entre 2 cm e 7 cm.

De acordo com a concretização mostrada na Figura 1, o trajeto de núcleo 50 é um trajeto retilíneo que consiste em uma única passagem do núcleo de aço 10 dentro da câmara de vácuo 20, o núcleo entrando na câmara de vácuo em seta A e saindo da câmara em seta B.

De acordo com uma concretização alternativa e preferida (não mostrada), o trajeto de deposição de núcleo inclui comprimentos dianteiros e traseiros - que são arranjados na região de deposição incluída entre os catodos - que são revestidos por um número predeterminado de vezes assim para aumentar o tempo de residência do núcleo dentro da câmara de vácuo até que uma espessura inicial desejada da camada de revestimento seja alcançada.

Preferivelmente, o número de passagens do núcleo de aço dentro da câmara de vácuo está incluído entre 20 e 60 a uma velocidade de núcleo incluída entre 50 (0,83 m/s) e 100 m/min (1,67 m/s).

De acordo com uma concretização alternativa e preferida (não mostrada), no caso que um fio revestido de bronze tem que ser produzido, é preferido que a última passagem do núcleo de aço ocorra entre catodos de cobre de forma que a camada mais externa - que é depositada sobre o núcleo - seja cobre como a efetividade máxima de adesão entre um material elastomérico e o fio revestido de bronze seja obtida quando o teor do revestimento de bronze é relativamente alta na superfície exterior do revestimento, cobre reagindo mais rapidamente que zinco com o material composto elastomérico. A fim de obter uma espessura predeterminada da camada de revestimento inicial a ser depositada sobre o núcleo de aço, é possível atuar no comprimento da câmara, no número de passagens do núcleo dentro da câmara, na potência a ser provida pelos geradores de corrente aos catodos, ou combinações disso.

Além disso, a fim de obter um número predeterminado de camadas depositadas que constituem a camada de revestimento inicial a ser depositada sobre o núcleo de fio, é possível atuar no número de catodos, no número de passagens do núcleo de fio dentro da câmara, ou combinações disso.

Como mencionado acima, desde que Figura 1 é uma representação muito esquemática da câmara de deposição, nenhuma pré- câmara, nenhuma bomba de vácuo como também nenhuma fonte de energia dos catodos foi indicada. Para descrição adicional da invenção, alguns exemplos ilustrativos são dados abaixo.

Exemplo 1 Um fio de aço revestido com uma camada de revestimento de bronze foi produzido usando uma técnica de bombardeamento por magnetron de acordo com a presente invenção.

Em detalhes, uma haste de fio de aço, tendo um diâmetro de cerca de 5,5 mm, foi sujeita a uma etapa de desencrustação e então a uma etapa de decapagem eletrolítica que era efetuada em um banho de ácido sulfúrico arranjado a jusante da etapa de desencrustação.

Sucessivamente, o núcleo era lavado levando o núcleo em água, a etapa de lavagem sendo provida a jusante do banho de decapagem, e então uma primeira etapa de estiramento a seco era efetuada para obter um fio de aço tendo um diâmetro de cerca de 3,15 mm.

Sucessivamente, um primeiro tratamento térmico do núcleo, consistindo em uma etapa de aquecimento em um forno a uma temperatura de cerca de 950 °C e de uma etapa de esfriamento subseqüente em ar a uma temperatura de cerca de 550 °C, era efetuada. A taxa de saída do núcleo do forno era igual a cerca de 70 m/min (1,17 m/s).

Sucessivamente, o núcleo era sujeito a uma segunda etapa de estiramento e um fio de aço tendo um diâmetro inicial de cerca de 1,14 mm era obtido.

Sucessivamente, um segundo tratamento térmico do núcleo (nas mesmas condições de trabalho do primeiro tratamento térmico mencionado acima) seguido por uma etapa de esfriamento e uma etapa de decapagem eletrolítica adicional em um banho de ácido sulfúrico eram efetuadas.

Subseqüentemente, o núcleo de aço era alimentado, de uma maneira substancialmente contínua, em uma primeira pré-câmara contendo argônio a uma pressão de cerca de 0,5 mbar (50 Pa).

Subseqüentemente, o núcleo era levado, de uma maneira substancialmente contínua, a uma câmara de deposição a vácuo em que argônio - a uma pressão de cerca de 5xl0‘2 mbar (5 Pa) - era provido. A câmara de vácuo, tendo um comprimento de cerca de 5 m, era provida com 10 catodos de cobre e 10 catodos de zinco. Em detalhes, o arranjo dos catodos dentro da câmara de vácuo era tal que pares de catodos de cobre (um catodo sobre o núcleo de aço e um catodo abaixo do núcleo de aço, como indicado pelos catodos 30a, 30b da Figura 1) era separado e alternado a pares respectivos de catodos de zinco (um catodo sobre o núcleo de aço e um catodo debaixo do núcleo de aço, como indicado pelos catodos 40a, 40b da Figura 1). A distância entre um catodo de cada par e o núcleo de aço (isto é, o anodo) era de cerca de 3 cm. A distância entre um catodo de um par e o catodo correspondente do par sucessivo (isto é, a distância entre catodo 30a e catodo 40a) era de cerca de 5 cm.

Os catodos estavam na forma de placas retangulares tendo comprimento (medido na direção longitudinal) de cerca de 45 cm, largura (medida na direção transversal à direção de avanço do núcleo de aço) de cerca de 7 cm e uma espessuras de cerca de 1 cm. O grau de pureza de cobre e zinco em cada catodo respectivo era de cerca de 99,9%. O núcleo de aço era movido dentro da câmara de vácuo a uma velocidade de cerca de 70m/min (1,17 m/s) e o trajeto de núcleo - dentro da câmara de vácuo - era fixado a 21 passagens.

Uma potência de cerca de 5,67 kW foi provida ao catodo de cobre, enquanto uma potência de cerca de 3,33 kW foi provido ao catodo de zinco.

Nas condições de trabalho descritas acima, 105 camadas de cobre tendo uma espessura de cerca de 9,52 nm e 105 camadas de zinco tendo uma espessura de cerca de 4,76 nm eram obtidas.

Portanto, ao término da etapa de deposição, uma camada de revestimento tendo uma espessura inicial de cerca de 1,5 μηι era obtida.

Subseqüentemente, o núcleo de aço revestido era levado, de uma maneira substancialmente contínua, em uma segunda pré-câmara contendo argônio a uma pressão de cerca de 0,5 mbar (50 Pa) e arranjada a jusante da câmara de deposição a vácuo. O núcleo de aço revestido então era sujeito a uma etapa de estiramento adicional em um banho contendo um óleo lubrificante (que era uma emulsão em água de uma mistura de ácidos graxos, ésteres, amidas, aminas, tensoativos - por exemplo, Supersol 3453X® de Rhodia) por meio de matrizes de estiramento feitas de carboneto de tungstênio, até que um núcleo tendo um diâmetro final de cerca de 0,20 mm e uma camada de revestimento de metal tendo uma espessura final igual de 0,2 μηα fosse obtida.

Ao término do supracitada etapa de estiramento, um fio de aço revestido uniformemente e homogeneamente com bronze era obtido. A camada de revestimento de metal tinha uma composição média de cerca de 63% em peso de cobre e 37% em peso de zinco.

Uma análise de espectroscopia de absorção atômica (AAS) efetuada em fios de aço revestidos com uma camada de revestimento de bronze produzida de acordo com a concretização do processo ilustrado acima mostrou que o teor de cobre da camada de revestimento de bronze estava incluída na faixa de 63,75-64,25% em peso na direção axial do fio.

Uma análise de microscópio de elétron de varredura (SEM) dos mesmos fios mostrou que o teor de cobre da camada de revestimento de bronze estava incluída entre 63,5-64,5% em peso na direção radial do fio.

Além disso, uma análise de AAS dos mesmos fios mostrou que a variação em peso da quantidade de bronze na camada de revestimento era igual a cerca de ±0,15g de bronze/kg de aço ambos na direção axial e na direção radial do fio.

Exemplo 2 Um fio de aço revestido com um camada de revestimento de bronze era produzido usando uma técnica de bombardeamento por magnetron de acordo com a presente invenção.

Uma haste de fio de aço, tendo um diâmetro de cerca de 5,5mm, era sujeita às etapas de desencrustação, decapagem, estiramento e tratamento térmico como descrito no Exemplo 1.

Sucessivamente, o núcleo de aço era alimentado em uma primeira pré-câmara e em uma câmara de deposição a vácuo, a última sendo provida com 20 catodos de cobre e 20 catodos de zinco de acordo com o mesmo arranjo descrito no Exemplo 1.

Os catodos estavam na forma de placas retangulares tendo comprimento (medido na direção longitudinal) de cerca de 22,5 cm, largura (medida na direção transversal à direção de avanço do núcleo de aço) de cerca de 7 cm e espessura de cerca de 1 cm. O grau de pureza de cobre e zinco em cada catodo respectivo era cerca de 99,9%. O núcleo de aço era movido dentro da câmara de vácuo a uma velocidade de cerca de 70 m/min (1,17 m/s) e o trajeto de núcleo - dentro da câmara de vácuo - era fixado a 59 passagens.

Uma potência de cerca de 6,03 kW era provida ao catodo de cobre, enquanto uma potência de cerca de 2,97 kW era provida ao catodo de zinco.

Nas condições de trabalho e na configuração de planta descritas acima, 590 camadas de cobre tendo uma espessura de cerca de 1,69 nm e 590 camadas de zinco tendo uma espessura de cerca de 0,84 nm eram obtidas.

Portanto, ao término da etapa de deposição, uma camada de revestimento tendo uma espessura inicial de cerca de 1,5 pm era obtida.

Subseqüentemente, o núcleo de aço revestido era levado em uma segunda pré-câmara contendo argônio a uma pressão de cerca de 0,5 mbar (50 Pa) e arranjada a jusante da câmara de deposição a vácuo. O núcleo de aço revestido era então estirado como descrito no Exemplo 1 até que um núcleo tendo um diâmetro final de cerca de 0,22 mm e uma camada de revestimento de metal tendo uma espessura final igual de 0,20 μηι fosse obtido.

Ao término da supracitada etapa de estiramento, um núcleo de aço revestido uniformemente e homogeneamente com bronze era obtido. A camada de revestimento de metal tinha uma composição média de cerca de 67% em peso de cobre e 33% em peso de zinco.

Exemplo 3 Um fio de aço revestido com uma camada de CuZnSn de liga temária era produzido usando uma técnica de bombardeamento por magnetron de acordo com a presente invenção.

Uma haste de fio de aço, tendo um diâmetro de cerca de 5,5 mm, era sujeita às etapas de desencrustação, decapagem, estiramento e tratamento térmico como descrito no Exemplo 1, a única diferença sendo que a última etapa de estiramento era efetuada para obter um diâmetro de núcleo de aço de cerca de 1,60 mm (em vez de 1,14 mm como descrito no Exemplo D- Sucessivamente, o núcleo de aço era alimentado em uma primeira pré-câmara - contendo argônio a uma pressão de cerca de 0,5 mbar (50 Pa) - e então em uma câmara de deposição a vácuo em que argônio - a uma pressão de cerca de 5xl0‘2 mbar (5 Pa) - era provido. A câmara de vácuo, tendo um comprimento de cerca de 5 m, era provida com 20 catodos de cobre 18 catodos de zinco e 2 catodos de estanho. Os catodos de estanho eram arranjados no centro da câmara de deposição, isto é, no meio da seqüência alternada de catodos de cobre e zinco. A distância entre um catodo de cada par e o núcleo de aço (isto é, o anodo) era de cerca de 3 cm. A distância entre um catodo de um par e o catodo correspondente do par sucessivo (isto é, a distância entre catodo 30a e catodo 40a) era de cerca de 5 cm.

Os catodos estavam na forma de placas retangulares tendo comprimento (medido na direção longitudinal) de cerca de 22,5 cm, largura (medida na direção transversal à direção de avanço do núcleo de aço) de cerca de 7 cm e espessura de cerca de 1 cm. O grau de pureza de cobre, zinco e estanho em cada catodo respectivo era de cerca de 99,9%. O núcleo de aço era movido dentro da câmara de vácuo a uma velocidade de cerca de 50 m/min (0,83 m/s) e o trajeto de núcleo - dentro da câmara de vácuo - era fixado a 59 passagens.

Uma potência de cerca de 6,03 kW era provida ao catodo de cobre, uma potência de cerca de 2,7 kW era provida ao catodo de zinco e uma potência de cerca de 0,27 kW era provida ao catodo de estanho, respectivamente.

Nas condições de trabalho e configuração de planta descritas acima, 590 camadas de cobre tendo uma espessura de cerca de 1,69 nm, 531 camadas de zinco tendo uma espessura de cerca de 0,84nm e 59 camadas de estanho tendo uma espessura de 1,1 nm eram obtidas.

Subseqüentemente, o núcleo de aço revestido era levado em uma segunda pré-câmara contendo argônio a uma pressão de cerca de 0,5 mbar (50 Pa) e arranjada a jusante da câmara de deposição a vácuo. O núcleo de aço revestido era então estirado de uma maneira substancialmente contínua como descrito no Exemplo 1 até que um núcleo tendo um diâmetro final de cerca de 0,22 mm e uma camada de revestimento de metal tendo uma espessura final igual de 0,20 pm fosse obtido.

Ao término da supracitada etapa de estiramento, um núcleo de aço revestido uniformemente e homogeneamente com uma liga temária (cobre 67%, zinco 30% e estanho 3% - composição média do revestimento de metal) era obtido.

Exemplo 4 (comparativo) Um fio de aço revestido com uma camada de revestimento de bronze era produzido usando um sistema de eletrodeposição seqüencial como exposto no documento EP-1 004 689.

Uma haste de fio de aço, tendo um diâmetro de cerca de 5,5 mm, era sujeita às etapas de desencrustação, decapagem, estiramento e tratamento térmico como descrito no Exemplo 1.

Sucessivamente, revestimento de cobre e zinco através de eletrodeposição era efetuado para obter uma seqüência alternada de 4 camadas de cobre e 3 camadas de zinco a serem depositadas sobre o núcleo de aço. A espessura total da camada de revestimento de metal era de cerca de 1,5 pm.

Cada camada de cobre tinha uma espessura de cerca de 0,25 pm e cada camada de zinco tinha uma espessura de cerca de 0,17 pm. O núcleo de aço revestido era finalmente estirado como descrito no Exemplo 1 até que um núcleo tendo um diâmetro final de cerca de 0,22 mm e uma camada de revestimento de metal tendo uma espessura final de cerca de 0,20 pm fosse obtido. A camada de revestimento obtida era analisada por meio da técnica de difração de Raio X. Era notado que o núcleo de aço não estava revestido uniformemente e homogeneamente desde que uma porcentagem notável (cerca de 20% em peso) de cobre não difundido e uma porcentagem notável (cerca de 10% em peso) de bronze oc estavam presentes na camada de revestimento de bronze.

Claims

1. Processo para produzir um fio de metal incluindo um núcleo de aço (10) e uma camada de revestimento de metal em uma posição radialmente exterior com respeito a dito núcleo de aço (10), a camada de revestimento de metal incluindo uma liga feita de pelo menos dois componentes de metal, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: revestir o núcleo de aço (10) depositando sobre dito núcleo de aço camadas separadas, cada camada sendo feita de pelo menos um componente de metal de ditos pelo menos dois componentes de metal, cada camada tendo uma espessura não maior que 50 nm; e estirar o núcleo revestido para formar dita liga.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita espessura está incluída entre 0,5 nm e 20 nm.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que dita espessura está incluída entre 1,0 nm e 10 nm.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de revestir é efetuada depositando alternadamente sobre dito núcleo de aço (10) ditas camadas separadas.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das camadas separadas é feita de uma liga feita de ditos pelo menos dois componentes de metal.

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de revestimento é efetuada por meio de uma técnica de deposição de plasma.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que dita técnica de deposição de plasma é selecionada de: bombardeamento, evaporação por arco voltaico, pulverização de plasma e deposição de vapor químico aumentada por plasma (PECVD).

8. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de revestimento é efetuada em pelo menos uma câmara de deposição a vácuo (20) a uma primeira pressão predeterminada.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que dita primeira pressão predeterminada está incluída na faixa de 10'3 (0,1 Pa) a 104 mbar (10 Pa).

10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o núcleo de aço (10) é revestido continuamente e estirado enquanto sendo levado a uma velocidade incluída na faixa de 10 (0,17 m/s) a 80 m/min (1,33 m/s).

11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o núcleo de aço (10) tem um diâmetro inicial predeterminado, a camada de revestimento tem uma espessura inicial predeterminada, e a etapa de estirar o núcleo revestido é efetuada até que o núcleo de aço (10) tenha um diâmetro final menor do que dito diâmetro inicial predeterminado e a camada de revestimento de metal tenha uma espessura final menor do que dita espessura inicial predeterminada.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a espessura inicial predeterminada da camada de revestimento está incluída entre 0,5 e 2,0 mm.

13. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a espessura final da camada de revestimento está incluída entre 80 e 350 nm.

14. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o diâmetro inicial predeterminado do núcleo de aço (10) está incluído na faixa de 0,85 e 3,00 mm.

15. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o diâmetro final predeterminado do núcleo de aço (10) está incluído na faixa de 0,10 a 0,50 mm.

16. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que adicionalmente inclui uma etapa de levar o núcleo de aço (10) em pelo menos uma pré-câmara a uma segunda pressão predeterminada mais alta do que dita primeira pressão predeterminada, dita pré-câmara sendo arranjada a montante de dita pelo menos uma câmara de deposição a vácuo (20).

17. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que dita segunda pressão predeterminada está incluída entre 0,2 mbar (20 Pa) a 10 mbar (1000 Pa).

18. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o núcleo de aço (10) é feito para passar por uma seqüência de pelo menos dois catodos (30, 40) arranjados dentro da câmara de deposição a vácuo (20), cada catodo sendo feito de um componente de metal de ditos pelo menos dois componentes de metal a ser depositados sobre o núcleo de aço (10).

19. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o núcleo de aço (10) passa pela câmara de vácuo (20) de acordo com múltiplas passagens.

20. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita liga formando a camada de revestimento é diferente do aço formando o núcleo.

21. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os metais da camada de revestimento são selecionados de: cobre, zinco, manganês, cobalto, estanho, molibdênio, ferro, níquel, alumínio e ligas deles.

22. Processo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento é feita de bronze.

23. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o bronze tem um teor de cobre de 60 a 72% em peso.

24. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente inclui a etapa de submeter o núcleo de aço (10) a pelo menos um tratamento de superfície.

25. Processo de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que dito pelo menos um tratamento de superfície inclui a etapa de decapar o núcleo em um banho de decapagem.

26. Processo de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que adicionalmente inclui a etapa de lavar o núcleo decapado em água.

27. Processo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que adicionalmente inclui a etapa de secar o núcleo lavado.

28. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente inclui a etapa de tratar termicamente o núcleo de aço (10).

29. Processo de acordo com a reivindicação 24 ou 28, caracterizado pelo fato de que a etapa de tratar termicamente o núcleo de aço (10) é efetuada depois da etapa de submeter o núcleo de aço (10) ao pelo menos um tratamento de superfície.

30. Processo de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que adicionalmente inclui a etapa de estirar a seco o núcleo de aço (10) antes de efetuar a etapa de tratamento térmico.