ES2268124T3

ES2268124T3 - Preparacion de superficies de acero para la galvanizacion con cinc rico en aluminio y de una sola inmersion.

Info

Publication number: ES2268124T3
Application number: ES02787835T
Authority: ES
Inventors: Roger Umicore Patent Department PANKERT; Michael Umicore Patent Department GILLES; Yume Umicore Patent Department GROT; David Umicore Street Patent Department LEYCHKIS
Original assignee: Umicore NV SA
Current assignee: Umicore NV SA
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2007-03-16
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: CA2479610A1; EP1466029A1; UA76580C2; AU2002352160B2; DE60213131D1; BR0215496A; PL204280B1; ATE332986T1; ZA200404797B; AU2002352160A1; DE60213131T2; PL369648A1; US7160581B2; EP1466029B1; MXPA04006699A; WO2003057940A1; MA26298A1; US20050069653A1

Abstract

Procedimiento para la preparación de una su- perficie de acero para la galvanización de una sola in- mersión en un baño fundido a base de cinc rico en alumi- nio, que comprende las etapas de limpiar la superficie mediante uno cualquiera de electrolimpieza, limpieza ul- trasónica y limpieza con brocha, decapar la superficie, y aplicar una capa protectora a la superficie mediante in- mersión en una disolución de flujo, caracterizado porque la limpieza se realiza para obtener una suciedad residual menor que 0,6 mug/cm2, y la disolución de flujo comprende un compuesto de bismuto soluble.

Description

Preparación de superficies de acero para la galvanización con cinc rico en aluminio y de una sola inmersión.

La presente invención se refiere a un procedimiento para galvanizar mediante inmersión en caliente metales y acero en particular. Se refiere más específicamente a las operaciones de limpieza, decapado y aplicación del flujo a la superficie a revestir. Las superficies tratadas se pueden galvanizar entonces mediante una única inmersión en un baño a base de cinc fundido que puede contener concentraciones elevadas de aluminio, tal como, por ejemplo, un baño Galfan. El procedimiento es especialmente adecuado para la galvanización de productos continuos tales como alambre, tubo o lámina de acero. Esta invención también se refiere a un producto de acero continuo revestido con una capa metálica que consiste en bismuto.

Las aleaciones ricas en aluminio, tales como Galfan, que pueden constar principalmente de 95% en peso de cinc y 5% en peso de aluminio, proporcionan una mayor protección al acero frente a la corrosión, mejoran su conformabilidad así como su capacidad para ser pintado, en comparación con las aleaciones de cinc de inmersión en caliente tradicionales.

Aunque las aleaciones ricas en aluminio se desarrollaron hace más de veinte años, su aplicación para el revestimiento de productos continuos tales como alambres, tubos o láminas sólo se puede realizar mediante un número limitado o procedimientos más bien sofisticados y relativamente caros. Estos procedimientos son el procedimiento de doble inmersión, mediante el cual la galvanización normal precede al revestimiento con Galfan, el procedimiento de electroaplicación del flujo, mediante el cual el electrochapado mediante una capa delgada de cinc precede al revestimiento con Galfan, y el procedimiento en caliente, mediante el cual se usa un horno con una atmósfera reductora antes de la aplicación de Galfan. Los numerosos intentos para aplicar Galfan mediante el procedimiento de flujo de Cook-Norteman tradicional y más económicos, en líneas continuas, han fracasado.

Considerando la popularidad de la galvanización mediante flujo, y su coste de fabricación relativamente bajo, parece muy atractivo modificarlo de tal manera que sería posible el revestimiento de Galfan en líneas continuas así como en operaciones discontinuas.

La presencia de aluminio, y la ausencia de plomo, hace al procedimiento de revestimiento con Galfan extremadamente sensible a muchos puntos débiles habituales de la galvanización tradicional, como la limpieza y decapado insuficientes, la ausencia del secado del flujo y el precalentamiento, cuando las partes frías y algunas veces húmedas se sumergen en cinc fundido.

El aluminio crea tres problemas tecnológicos principales, que complican el proceso de galvanización

-: la humedad o los óxidos de hierro sobre la superficie del acero reacciona con el aluminio fundido y crea óxidos de aluminio, que no se humedecen por el cinc fundido, según las siguientes reacciones:

3 \ H_{2}O + 2 \ Al \rightarrow 3 \ H_{2\uparrow} + Al_{2}O_{3}

3 \ FeO + 2 \ Al \rightarrow 3 \ Fe + Al_{2}O_{3}

3 \ Fe_{3}O_{4} + 8 \ Al \rightarrow 9 \ Fe + 4 \ Al_{2}O_{3};

-: una capa delgada de óxidos de cinc y aluminio sobre la superficie del baño fundido entra en contacto inevitablemente con el acero en el área de inmersión, y degrada su humectación mediante el cinc fundi- do;

-: el aluminio presente en el cinc fundido reacciona con el flujo y en consecuencia deteriora su eficacia según las reacciones:

3 \ ZnCl_{2} + 2 \ Al \rightarrow 3 \ Zn + 2 \ AlCl_{3\uparrow}

6 \ NH_{4}Cl + 2 \ Al \rightarrow 2 \ AlCl_{3\uparrow} + 6 \ NH_{3} + 3H_{2\uparrow}.

Estas características peculiares de la galvanización en presencia de aluminio crean revestimientos no satisfactorios que tienen puntos, picaduras y rugosidad de la superficie.

De este modo, es un objeto de esta invención aliviar los problemas como se describen anteriormente.

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Para este fin, se describe un procedimiento para la preparación de una superficie de acero para la galvanización con cinc rico en aluminio mediante una única inmersión, que comprende las etapas de limpiar la superficie para obtener menos de 0,6 \mug/cm^{2} de suciedad residual, decapar la superficie, y aplicar una capa protectora a la superficie mediante inmersión en una disolución de flujo que comprende bismuto. La limpieza se realiza mediante electrolimpieza, limpieza ultrasónica y limpieza por brocha. Cuando se usa la electrolimpieza, al menos se puede hacer pasar 25 C/dm^{2} a través de la superficie del acero. El decapado se puede realizar mediante electrodecapado, decapado ultrasónico o decapado mediante intercambio iónico, usando una disolución de cloruro de hierro (III). La disolución de flujo que contiene bismuto se prepara usando un compuesto de bismuto soluble, tal como un óxido, un cloruro o un hidroxicloruro. Puede contener entre 0,3 y 2% en peso de bismuto, y, opcionalmente, al menos 7% en peso de NH_{4}Cl y 15 a 35% en peso de ZnCl_{2}. El contenido de NH_{4}Cl preferido está entre 8 y 12% en peso. El baño de cinc fundido puede contener al menos 0,15% de aluminio y, preferentemente, 2 a 8% de aluminio. El baño también puede constar de una aleación de Galfan. El acero puede estar en forma de un producto continuo, tal como un alambre, tubo o
chapa.

Parece que el proceso de aplicación del flujo de Galfan demanda una superficie del acero extremadamente limpia, asegurando la ausencia total de roturas de agua. Si la concentración de suciedad en la superficie del acero es demasiado grande, el revestimiento de Galfan de una sola inmersión no dará buenos resultados. Se descubrió que la suciedad residual sobre la superficie del acero no debe de exceder 0,6 \mug/cm^{2}, y preferiblemente debe ser menor que 0,2 \mug/cm^{2}. Esta cantidad de suciedad garantiza la ausencia de roturas de agua sobre la superficie mientras se aclara, y de hecho se requiere y se logra habitualmente cuando se prevé el electrochapado subsiguiente.

Se establece que para un revestimiento con Galfan exitoso de una sola inmersión, usando el proceso de flujo tradicional, es necesaria la misma pulcritud de la superficie. Para lograr la pulcritud requerida, existen tres métodos posibles de tratamiento: la electrolimpieza, la limpieza ultrasónica y la limpieza mediante brocha.

Los tres métodos se ensayaron en un alambre de acero de 5 mm con bajo contenido de carbono, y en un alambre de acero de 6,1 mm con alto contenido de carbono.

La electrolimpieza se realizó con 1 a 4 ciclos anódico-catódico, siendo el período de tiempo de un ciclo 0,6 segundos. Se estudiaron densidades de corriente elevadas, de 50 a 100 A/dm^{2}. Para lograr el nivel deseado de limpieza, no se debe de pasar a través de la superficie menos de 25 C/dm^{2}. La disolución limpiadora contenía 8 a 10% de limpiador FERROTECH CIL-2 (fabricado por Ferrotech, PA, USA), que consiste en (en % en peso): 79,0 de hidróxido sódico (disolución al 50%), 1,1 de carbonato sódico, 5,0 de tripolifosfato de sodio, 2,5 de paquete de tensioactivo, y el resto es agua. La temperatura de la disolución fue 85ºC. Es necesaria una cantidad relativamente elevada de limpiador en la disolución de tratamiento para obtener una elevada conductividad eléctrica.

Se observó una buena limpieza para una densidad de corriente de 10 A/dm^{2} después de cuatro ciclos de 0,6 segundos, y para una densidad de corriente de 50 A/dm^{2} después de un ciclo de 0,6 segundos.

La limpieza ultrasónica se realizó con un transductor circular a una frecuencia de 20 kHz, y a una potencia específica de 1 a 3 W/cm^{2}. La disolución limpiadora estaba a 80 hasta 85ºC, y contenía 5% de limpiador FERROTECH CIL-5, que consta de (en % en peso): 4,0 de fosfato tripotásico, 8,0 de fosfato trisódico, 16,0 de Petro AA (Witco), 4,5 de otros tensioactivos, y el resto es agua. Se obtuvo una superficie limpia en 1 a 2 segundos.

La limpieza con cepillo mecánico se realizó a la misma temperatura y con la disolución limpiadora, usando un cepillo de dientes resistente. La limpieza manual a conciencia durante 5 segundos por 25 cm de longitud de alambre obtuvo muestras totalmente adecuadas para el tratamiento posterior.

Se puede concluir que se puede usar cualquiera de los procedimientos descritos para la limpieza del alambre, dependiendo del equipo existente en la línea real.

Las muestras que no se limpiaron apropiadamente (con una cantidad de suciedad que corresponde a 1 hasta 2 \mug/cm^{2}), y que por lo tanto tuvieron roturas de agua sobre la superficie, demostraron picaduras en los revestimientos con Galfan, y tuvieron una mala adhesión tras el tratamiento con un flujo que contiene Bi.

El tiempo del procedimiento de limpieza depende de la cantidad de suciedad sobre la superficie de acero, y del método de limpieza usado. Esto se ilustra en la Tabla 1.

TABLA 1 Tiempo de limpieza necesario y método de limpieza como función de la cantidad de suciedad

1

Tras la limpieza, las muestras de alambre se decaparon en ácido clorhídrico (disolución al 18,5%) a temperatura ambiente durante 5 segundos. Después de aclarar, someter a flujo y después de precalentar, las muestras se revistieron con Galfan. El revestimiento tuvo abiertamente puntos, picaduras y una rugosidad sustancial.

El aumento del tiempo de decapado redujo el número de defectos del revestimiento. El revestimiento con Galfan se hizo muy bueno después de un decapado de 10 minutos. Puesto que este período de tiempo de decapado es totalmente inaceptable para la línea industrial, se estudiaron otros tres métodos: electrodecapado, decapado ultrasónico y decapado por intercambio iónico.

El electrodecapado se realizó en la disolución de HCl descrita anteriormente, con densidades de corriente anódica de 10 A/dm^{2} durante 3 a 5 segundos, y 50 A/dm^{2} durante 0,5 a 1 segundo. En ambos casos, el revestimiento con Galfan fue liso, uniforme y sin defectos.

Se observaron los mismos buenos resultados después del decapado ultrasónico durante 5 segundos en el equipo mencionado anteriormente usado para la limpieza ultrasónica, y usando la disolución de HCl descrita anteriormente.

Finalmente, se propuso un método especial de decapado. Cuando el acero se disuelve en ácido clorhídrico, el hierro entra en la disolución como un catión divalente ferroso Fe^{2+}. El potencial de electrodo de esta reacción Fe^{2+}/Fe mediante el electrodo de hidrógeno estándar es -0,44 V. Al mismo tiempo, el catión férrico trivalente Fe^{3+} se puede reducir a hierro metálico a +0,33 V. Así, si una muestra de acero se sumerge en una disolución ácida, que contiene Fe^{3+}, tienen lugar dos reacciones:

-: el hierro metálico se disuelve y crea catión ferroso Fe^{2+}

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Fe ^{0} - 2e \rightarrow Fe^{2+};

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: y

-: el hierro férrico Fe^{3+} se reduce a hierro metal

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Fe^{3+} + 3e \rightarrow Fe^{0}

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: Por cada 3 iones ferrosos creados, 2 iones férricos se convierten en metal. La reacción es muy rápida, debido a que la fuerza electromotriz es muy elevada:

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E = E(Fe/Fe^{3+}) - E(Fe/Fe^{2+}) = 0,33 \ V - (-0,44 V) = 0,77 \ V

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: Como resultado, la concentración de ion férrico en la disolución de decapado cae gradualmente, mientras que aumenta proporcionalmente la cantidad de ion ferroso. Para mantener la disolución en equilibrio, los iones ferrosos se han de oxidar, que se puede realizar con un oxidante, o que puede suceder de forma natural mediante el oxígeno del aire.

El fenómeno descrito se usó en un procedimiento de decapado acelerado: se decapó alambre procedente de acero con bajo y con alto contenido en carbono en disolución de HCl al 18,5% durante 3 a 5 segundos, se aclaró y se sumergió durante 3 a 5 segundos en una disolución al 10% de FeCl_{3}, a 50ºC. La superficie de la muestra se puso uniformemente de color gris. Las muestras de alambre se aclararon entonces, se sometieron a flujo, se secaron y se precalentaron, y después se revistieron fácilmente mediante Galfan, sin ningún defecto.

Un buen agente de flujo para Galfan debe ser capaz de:

-: crear una capa metálica protectora delgada sobre la superficie de acero sin aplicar electricidad (sin electrochapado);

-: proteger esta capa y el sustrato de acero de la oxidación durante el secado/calentamiento;

-: fácilmente eliminable de la superficie de acero en Galfan fundido.

En el galvanizado normal, el cloruro de amonio está presente en el flujo, y cumple dos funciones, siendo una de ellas la reducción de óxido de hierro, y la otra la eliminación del flujo de la superficie de acero generando un torrente gaseoso energético a través del cinc fundido. En un procedimiento de revestimiento con Galfan, la primera función está casi anulada debido a la fuerte afinidad del aluminio por el cloro. Se afirma que específicamente el AlCl_{3} formado deteriora el revestimiento de Galfan, creando de esta manera picaduras y puntos sin revestir. Así, la idea de reducir la cantidad de NH_{4}Cl en el flujo, para mejorar la calidad del revestimiento, fue bastante natural. Puesto que la función de eliminación del flujo sigue siendo muy importante, y lo es particularmente en líneas continuas, la cantidad de NH_{4}Cl sin embargo no se debe de reducir demasiado. Esta es la razón por la que, a fin de encontrar una formulación de flujo adecuada para Galfan, fue necesario encontrar cuál es la cantidad óptima de NH_{4}Cl en el
flujo.

Se ensayaron tres flujos acuosos con 25% en peso de ZnCl_{2} y 1, 5 y 10% en peso de NH_{4}Cl. El contenido de aluminio en un baño con cinc de grado elevado (que contiene 0,03% en peso de Pb) se incrementó gradualmente desde 0 hasta 1,8% en peso. A un contenido de aluminio mayor, fue imposible obtener un buen revestimiento con estos flujos tradicionales, debido a que la primera función de NH_{4}Cl estaba muy debilitada. Se limpiaron paneles de acero que miden 1,5 x 40 x 100 mm, y se decaparon como se describe anteriormente, después se sometieron a flujo con un flujo sin bismuto, durante 1 minuto a 70 hasta 75ºC. Los paneles se secaron en un horno eléctrico a 200ºC durante 2 minutos. La temperatura del baño de cinc fue 450 a 455ºC, y el tiempo de inmersión fue 2 minutos. Antes de la retirada del baño, los paneles se movieron vigorosamente hacia arriba y hacia abajo para eliminar los restos de flujo. En la Tabla 2 se presentan los resultados experimentales.

TABLA 2 Calidad del revestimiento como función de la composición del flujo y del baño

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A partir de la Tabla 2 se puede observar que, hasta 0,1% de Al, se puede obtener un revestimiento lustroso y suave, sin picaduras, con todas las cantidades de NH_{4}Cl en el flujo. Sin embargo, cuanto mayor es el contenido de aluminio del baño, más NH_{4}Cl se necesita para lograr un buen revestimiento. Con 10% en peso de NH_{4}Cl en el flujo, se pueden obtener revestimientos perfectos hasta al menos 1,8% de Al.

Se encontró que la cantidad de AlCl_{3} gaseoso mientras se galvaniza con 1,8% de Al en el baño es prácticamente la misma que cuando se usa Galfan. Por lo tanto, se puede extraer la conclusión de que el contenido óptimo de NH_{4}Cl en el flujo está entre 8 y 12% en peso, preferiblemente alrededor de 10% en peso de NH_{4}Cl. Esto se confirmó cuando se formuló un flujo para Galfan.

Se demostró anteriormente que las variaciones de ZnCl_{2} y NH_{4}Cl en flujos convencionales no garantizaría buenos revestimientos con Galfan. Al mismo tiempo, se sabe que las capas delgadas de otros metales son muy beneficiosas, al igual que con el electrochapado con cinc. Esta es la razón por la que se ha investigado a conciencia, en la aplicación de flujos, la deposición química de metales diferentes a partir de disoluciones acuosas sobre hierro (acero). El procedimiento, también denominado como intercambio iónico o cementación, consiste en disolver hierro (mediante oxidación) y en la precipitación sobre su superficie del otro metal (mediante reducción), que tiene un potencial de electrodo estándar más positivo que el hierro. Termodinámicamente, el procedimiento de intercambio iónico es posible cuando a diferencia de potenciales de electrodo estándares (fuerza electromotriz) del metal que se deposita M y del hierro es positiva:

E = E (M/M^{n+}) - E (Fe/Fe^{2+}) > 0.

En este caso, el hierro sirve como ánodo, se disuelve y sus átomos se convierten en cationes Fe^{2+}, mientras que los cationes metálicos más positivos M^{n+} se reducen y se convierten en metal M. Los metales comercialmente factibles como el estaño, níquel, antimonio, hierro, cobre y bismuto cumplen este requisito, pero no el cinc.

En varios experimentos se usaron muestras de alambre de 85 a 100 mm de longitud, con un diámetro de 5,15 mm (acero con bajo contenido de carbono), o 6 mm (acero con alto contenido de carbono), para determinar una composición de flujo que permita un buen revestimiento con Galfan. La preparación de la superficie - limpieza, decapado y aclarado - se realizó como se describió anteriormente. Después del tratamiento con el flujo, las muestras se secaron en un horno eléctrico a 300 hasta 320ºC durante 2 a 5 minutos, con una temperatura en la superficie del alambre en el intervalo de 130 hasta 250ºC. El baño de Galfan se aplicó a 440 hasta 460ºC, el tiempo en el metal fundido fue 3 a 6 segundos. Antes de la retirada, las muestras se movieron enérgicamente hacia arriba y hacia abajo, dos veces, para eliminar los restos de flujo.

Un primer flujo con cobre contenía (en % en peso): ZnCl_{2} - 25; NH_{4}Cl - 9; CuCl_{2} - 1,5; HCl - 0,1; Merpol A (agente humectante) - 0,02. El pH fue 0,8, y la temperatura de la aplicación del flujo fue alrededor de 25ºC. El tiempo de permanencia en el flujo fue 3 a 5 segundos.

Otro flujo con níquel contenía (en % en peso): ZnCl_{2} - 25; NH_{4}Cl - 9; NiCl_{2} - 2; HCl - 0,04; Merpol A - 0,02, tuvo un pH de 2,0, y la temperatura del baño de flujo fue 70 a 75ºC. El tiempo de permanencia en el flujo fue 1,5-2 minutos.

Un flujo con hierro contenía (en % en peso): ZnCl_{2} - 25; NH_{4}Cl - 9; FeCl_{3} - 8; HCl - 2; Merpol A - 0,02, tuvo un pH de 2,0, y la temperatura del baño de flujo fue 70 a 75ºC. El tiempo de permanencia en el flujo fue 1 a 1,5 minutos.

Un flujo con estaño contenía (en % en peso): ZnCl_{2} - 25 a 30; NH_{4}Cl - 8 a 12; SnCl_{2} - 2 a 3; HCl - 3,5 a 4; agente humectante - 0,04. El flujo tuvo un pH de 0, la temperatura se mantuvo a 75 hasta 80ºC, y el tiempo en el flujo fue 2 a 3 minutos para un lote, y 3 a 6 segundos para una línea continua.

Después de someter al flujo, las muestras se calentaron a una temperatura de 100 hasta 200ºC, y se revistieron en un baño de Galfan. En el ensayo de laboratorio, fue importante que todas las muestras de acero pasasen a través del Galfan fundido y saliesen en la dirección del eje del alambre, como en una línea real.

Todas las muestras tuvieron revestimientos lisos y lustrosos pero, excepto para las muestras de ensayo tratadas con flujos de estaño, también tuvieron picaduras y un 3 a 5% de pequeños puntos (1 a 2 mm) sin revestir.

Se investigaron mejoras adicionales del flujo con cobre, debido a que la elevada velocidad de deposición del cobre sobre el acero lo hace muy atractivo para líneas de alambre. Se ensayó un flujo con cloruros de cobre y de estaño que contenía (en % en peso): ZnCl_{2} - 25; NH_{4}Cl - 10; CuCl_{2} - 0,5; SnCl_{2} - 1-3; HCl - 4; Merpol A - 0,02. El pH fue 0,15 y la temperatura del flujo fue alrededor de 25ºC. En las investigaciones previas se descubrió que el cobre y el estaño se codepositan simultáneamente sobre el acero, creando una aleación de bronce de cobre y estaño de composición variable. En ciertas condiciones (elevada relación de SnCl_{2}/CuCl_{2}), se puede obtener un bronce de oro amarillo con 18% de Sn. Sin embargo, se encontró que la deposición del bronce no proporciona mejora en la calidad del revestimiento con Galfan, en comparación con el cobre.

En los experimentos con el flujo que contiene estaño, el revestimiento con Galfan fue muy bueno, lustroso y sin defectos. Sin embargo, a pesar del hecho de que el estaño contamina el baño de cinc, la cementación con estaño es demasiado lenta (por ejemplo, para aplicaciones de alambre), y la presencia del estaño promueve la corrosión intergranular del revestimiento de Galfan.

Se llevó a cabo un experimento con un flujo que contiene antimonio, con la siguiente composición (en % en peso): ZnCl_{2} - 25; NH_{4}Cl - 10; Sb_{2}O_{3} - 0,7; Merpol HCS - 0,02. El pH fue 0,1. Los resultados con un baño de galvanización tradicional fueron muy buenos, pero se encontró que el Galfan fundido no humedece las muestras de alambre que se revisten con una capa delgada de Sb.

En experimentos con flujos de Bi, debido a la elevada fuerza electromotriz del par Fe/Bi, la deposición del bismuto transcurre a una velocidad muy elevada. Son suficientes 3 a 5 segundos a temperatura ambiente para crear una capa protectora gris oscura o negra sobre la superficie de acero. Dos formulaciones de flujo, con una composición como se da en la Tabla 3, demostraron los mejores resultados.

TABLA 3 Formulaciones de flujo que demuestran los mejores resultados de la galvanización

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En estos flujos, Bi_{2}O_{3} y BiOHCl son intercambiables. Se puede añadir al flujo cualquier otro compuesto de Bi soluble, en una cantidad adecuada para formar una película metálica continua sobre la superficie del acero al someter al flujo. En la superficie del acero, el Bi^{3+} se reduce a Bi y parcialmente a Bi^{2+}, creando un revestimiento metálico y la deposición de BiCl_{2} de color negro. Temperaturas de flujo más elevadas (alrededor de 40ºC) y tiempos de exposición prolongados no aumentan sustancialmente el espesor de la capa de bismuto, pero promueve la abundante precipitación de BiCl_{2}. En estas circunstancias, el flujo se agota innecesariamente. El flujo en el Ejemplo 2 no se puede usar a temperaturas de calentamiento elevadas, ya que el NH_{4}Cl empieza a evaporarse excesivamente con el calentamiento.

Los revestimientos de Galfan aplicados después de someter al flujo y de calentar a una temperatura de 140 a 230ºC fueron muy lisos, lustrosos y sin defectos como picaduras o puntos notorios.

Usando el flujo del Ejemplo 1 anterior, se revistieron muestras de alambre de acero con alto contenido de carbono y bajo contenido de carbono con Galfan a 450 hasta 455ºC, con tiempos de inmersión de 3 a 5 segundos. Se galvanizaron tres muestras para cada tipo de acero, y el espesor del revestimiento se promidió después de 10 medidas. El espesor del revestimiento con Galfan para el acero con bajo contenido de carbono fue 8 \mum, y para el acero con alto contenido de carbono fue de 12 \mum.

Se investigó la influencia de la temperatura del baño sobre el espesor del revestimiento con Galfan. La galvanización se realizó a 510, 530 y 550ºC, con tiempos de inmersión de 5 segundos, 1 minuto y 2 minutos. En la Tabla 4 se presentan los resultados de este experimento.

TABLA 4 Espesor del revestimiento como función del tipo de acero, tiempo de inmersión y temperatura del baño

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El espesor del revestimiento en el alambre de acero con alto contenido de carbono no aumenta sustancialmente al elevar la temperatura del baño. Al mismo tiempo, para el acero con bajo contenido de carbono, puede aumentar en más de cinco veces durante 5 segundos. Es más, el revestimiento obtenido a 530 hasta 550ºC es muy rugoso, lo cual está provocado por dendritas de Fe-Al-Zn. Al flexionar el alambre 180º, no hubo pelado ni agrietamiento del revestimiento.

En todos los experimentos se observó que, siempre que no tuvo lugar la limpieza apropiada de la superficie, según se menciona anteriormente, la calidad del revestimiento estaba muy deteriorada por la presencia de picaduras y una mala adhesión del revestimiento. Las conclusiones de todos los experimentos son que sólo la combinación de los procedimientos apropiados de limpieza y el uso de un flujo que contiene bismuto garantiza que los revestimientos obtenidos en un baño con Galfan de una sola inmersión sean de excelente calidad.

Claims

1. Procedimiento para la preparación de una superficie de acero para la galvanización de una sola inmersión en un baño fundido a base de cinc rico en aluminio, que comprende las etapas de limpiar la superficie mediante uno cualquiera de electrolimpieza, limpieza ultrasónica y limpieza con brocha, decapar la superficie, y aplicar una capa protectora a la superficie mediante inmersión en una disolución de flujo, caracterizado porque

la limpieza se realiza para obtener una suciedad residual menor que 0,6 \mug/cm^{2}, y

la disolución de flujo comprende un compuesto de bismuto soluble.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la limpieza se realiza mediante uno cualquiera de electrolimpieza, limpieza ultrasónica y limpieza con brocha.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la limpieza se realiza mediante electrolimpieza, con lo que se hace pasar al menos 25 C/dm^{2} a través de la superficie de acero.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el decapado se realiza mediante uno cualquiera de electrodecapado, decapado ultrasónico y decapado mediante intercambio iónico, usando una disolución de cloruro de Fe (III).

5. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el compuesto de bismuto soluble es un óxido, un cloruro o un hidroxicloruro.

6. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el flujo es una disolución acuosa que comprende entre 0,3 y 2% en peso de bismuto.

7. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la disolución de flujo comprende además al menos 7% en peso de NH_{4}Cl.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque la disolución de flujo comprende entre 8 y 12% en peso de NH_{4}Cl.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque la disolución de flujo comprende además entre 15 y 35% en peso de ZnCl_{2}.

10. Procedimiento para galvanizar acero mediante una sola inmersión, usando un baño de cinc fundido que contiene aluminio, con lo que la superficie de acero se prepara según las reivindicaciones 1 a 9.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, con lo que el baño de cinc que contiene aluminio contiene además al menos 0,15% de Al, y preferentemente entre 2 y 8% en peso de Al.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, por el que el baño de cinc que contiene aluminio es un baño de Galfan.

13. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el acero está en forma de un producto continuo.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el producto continuo es alambre, tubo o plancha de acero.