ES2672698T3 - Coated steel sheet or sheet having advantageous properties - Google Patents
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Abstract
Tira o lámina de acero laminado en frío formable en frío recubierto con una capa de aleación de zinc, donde la capa de aleación de zinc contiene 0,3 - 5% en peso de Al y 0,3 - 5% en peso de Mg, siendo el resto zinc e impurezas inevitables y opcionalmente como máximo 0,2% en peso en total de uno o más elementos adicionales seleccionados del grupo que consiste en Pb, Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr, Bi, Si y Fe, en donde la capa de aleación de zinc está recubierta con una capa de siloxano o polisiloxano, la capa de siloxano o polisiloxano que tiene un espesor de capa correspondiente a 1 - 10 mg/m2 Si.Cold-formable cold-rolled steel strip or sheet coated with a zinc alloy layer, wherein the zinc alloy layer contains 0.3 - 5% by weight of Al and 0.3 - 5% by weight of Mg, the balance being zinc and unavoidable impurities and optionally at most 0.2% by weight in total of one or more additional elements selected from the group consisting of Pb, Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni , Zr, Bi, Si and Fe, wherein the zinc alloy layer is coated with a siloxane or polysiloxane layer, the siloxane or polysiloxane layer having a layer thickness corresponding to 1 - 10 mg/m2 Si.
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Lámina o lámina de acero revestida que tiene propiedades ventajosasCoated steel sheet or sheet having advantageous properties
La invención se refiere a una tira o lámina de acero laminado en frío formable en frío recubierto con una capa de aleación de zinc que contiene aluminio y magnesio. La invención también se refiere a un método para producir una tira u hoja de acero de este tipo, a un método para producir una pieza a partir de la tira o lámina, y a un producto que comprende una parte fabricada a partir de la tira o lámina de acero.The invention relates to a cold-formed cold-rolled steel strip or sheet coated with a layer of zinc alloy containing aluminum and magnesium. The invention also relates to a method for producing such a steel strip or sheet, to a method of producing a part from the strip or sheet, and to a product comprising a part manufactured from the strip or sheet. of steel.
La tira de acero y la chapa revestida con una capa de zinc o aleación de zinc son bien conocidas y se usan a menudo en la industria del automóvil. En los últimos años, los revestimientos de aleación de zinc que contienen aluminio y magnesio se utilizan a menudo en vista de su resistencia mejorada a la corrosión y la excoriación en comparación con los recubrimientos galvanizados o galvanizados. Estas capas de aleación de zinc a menudo contienen 0,3 - 5 % en peso de Al y 0,3 - 5 % en peso de Mg, siendo el resto zinc e impurezas inevitables, y opcionalmente como máximo 0,2 % en peso en total de uno o más elementos adicionales seleccionados del grupo que consiste en Pb, Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr, Bi, Si y Fe.The steel strip and the sheet coated with a layer of zinc or zinc alloy are well known and are often used in the automotive industry. In recent years, zinc alloy coatings containing aluminum and magnesium are often used in view of their improved corrosion and excoriation resistance compared to galvanized or galvanized coatings. These zinc alloy layers often contain 0.3-5% by weight of Al and 0.3-5% by weight of Mg, the remainder being zinc and impurities unavoidable, and optionally at most 0.2% by weight in total of one or more additional elements selected from the group consisting of Pb, Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr, Bi, Si and Fe.
Sin embargo, este acero revestido de zinc que contiene aluminio y magnesio tiene el inconveniente de que la unión adhesiva del mismo es menor que la unión adhesiva del acero revestido con cinc de inmersión en caliente normal. También la soldabilidad por puntos de los revestimientos de inmersión en caliente es a menudo menor que la del acero electrogalvanizado. Además, los revestimientos de zinc que contienen aluminio y magnesio tienen un coeficiente de fricción algo mayor que los revestimientos de zinc normales.However, this zinc-coated steel containing aluminum and magnesium has the disadvantage that the adhesive bond thereof is smaller than the adhesive bond of the normal hot-dip zinc coated steel. Also the spot weldability of hot dipping coatings is often less than that of electrogalvanized steel. In addition, zinc coatings containing aluminum and magnesium have a coefficient of friction somewhat higher than normal zinc coatings.
Es un objeto de la invención proporcionar una tira o lámina de acero recubierta con una capa de aleación de zinc que contenga aluminio y magnesio con una buena unión adhesiva.It is an object of the invention to provide a steel strip or sheet coated with a layer of zinc alloy containing aluminum and magnesium with a good adhesive bond.
Es otro objeto de la invención proporcionar una tira o lámina de acero recubierta con una capa de aleación de zinc que contenga aluminio y magnesio con una buena soldabilidad por puntos.It is another object of the invention to provide a steel strip or sheet coated with a layer of zinc alloy containing aluminum and magnesium with good spot weldability.
Es un objeto adicional de la invención proporcionar una tira o lámina de acero recubierta con una capa de aleación de zinc que contenga aluminio y magnesio que tenga un coeficiente de fricción mejorado.It is a further object of the invention to provide a steel strip or sheet coated with a layer of zinc alloy containing aluminum and magnesium having an improved coefficient of friction.
Además, es un objeto de la invención proporcionar un método para producir tal tira o lámina de acero revestida con una capa de aleación de zinc que contiene aluminio y magnesio.Furthermore, it is an object of the invention to provide a method for producing such a strip or sheet of steel coated with a layer of zinc alloy containing aluminum and magnesium.
También es un objeto de la invención proporcionar un método para producir una pieza a partir de una tira o lámina de acero según la invención.It is also an object of the invention to provide a method for producing a piece from a steel strip or sheet according to the invention.
Además, es un objeto de la invención proporcionar un producto producido a partir de una pieza fabricada a partir de la tira o lámina de acero de acuerdo con la invención y al menos una otra parte, que tiene buenas propiedades de unión entre las partes.Furthermore, it is an object of the invention to provide a product produced from a part manufactured from the steel strip or sheet according to the invention and at least one other part, which has good bonding properties between the parts.
Según un primer aspecto de la invención, se alcanza uno o más de estos objetos con una tira o lámina de acero laminado en frío formable en frío recubierto con una capa de aleación de zinc, en donde la capa de aleación de zinc contiene 0,3 - 5% en peso de Al y 0,3 - 5% en peso de Mg, siendo el resto zinc e impurezas inevitables y opcionalmente como máximo 0,2% en peso de uno o más elementos adicionales seleccionados del grupo que consiste en Pb, Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr , Ni, Zr, Bi, Si y Fe, en donde la capa de aleación de zinc está recubierta con una capa de siloxano o polisiloxano, teniendo la capa de siloxano o polisiloxano un espesor de capa correspondiente a 1 -10 mg/m2 Si.According to a first aspect of the invention, one or more of these objects is achieved with a cold-formed cold rolled steel strip or sheet coated with a zinc alloy layer, wherein the zinc alloy layer contains 0.3 - 5% by weight of Al and 0.3 - 5% by weight of Mg, the remaining zinc and impurities being inevitable and optionally at most 0.2% by weight of one or more additional elements selected from the group consisting of Pb, Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr, Bi, Si and Fe, wherein the zinc alloy layer is coated with a siloxane or polysiloxane layer, having the siloxane layer or polysiloxane a layer thickness corresponding to 1 -10 mg / m2 Si.
Sorprendentemente, los inventores han descubierto que con la capa de siloxano o polisiloxano como se especifica anteriormente, el comportamiento de unión del acero revestido de aleación de zinc es mejor que el comportamiento de unión sin dicha capa, especialmente el comportamiento de unión adhesiva, pero también la soldabilidad por puntos. El modo de resistencia y falla de las uniones unidas por adhesivo del acero revestido de aleación de zinc provisto de una capa de siloxano o polisiloxano es mejor que el del acero revestido con aleación de zinc sin dicha capa de siloxano o polisiloxano. Además, la fricción del acero recubierto con aleación de zinc se reduce al menos un 10 % con la aplicación de la capa de siloxano o polisiloxano, lo que es ventajoso, por ejemplo, para operaciones de embutición profunda. El comportamiento de excoriación del acero recubierto de aleación de zinc con la capa de siloxano o polisiloxano es al menos tan bueno como el del material sin dicha capa. La cobertura de fosfato del acero revestido de aleación de zinc que ha sido recubierto con una capa de siloxano o polisiloxano es tan buena como la cobertura de fosfato del acero recubierto con aleación de zinc sin capa de siloxano o polisiloxano.Surprisingly, the inventors have discovered that with the siloxane or polysiloxane layer as specified above, the bonding behavior of zinc alloy coated steel is better than the bonding behavior without said layer, especially the adhesive bonding behavior, but also spot weldability. The mode of strength and failure of the adhesive-bonded joints of zinc alloy coated steel provided with a siloxane or polysiloxane layer is better than that of zinc alloy coated steel without said siloxane or polysiloxane layer. In addition, the friction of zinc alloy coated steel is reduced by at least 10% with the application of the siloxane or polysiloxane layer, which is advantageous, for example, for deep drawing operations. The excoriation behavior of zinc alloy coated steel with the siloxane or polysiloxane layer is at least as good as that of the material without said layer. The phosphate coverage of zinc alloy coated steel that has been coated with a siloxane or polysiloxane layer is as good as the phosphate coverage of zinc alloy coated steel without a siloxane or polysiloxane layer.
Se conoce el uso de siloxano o polisiloxano para mejorar la unión adhesiva de las piezas de aluminio, pero no se conoce el uso de siloxano o polisiloxano para mejorar la unión adhesiva de las piezas de acero revestidas de aleación de zinc o zinc. Es bien conocido que el siloxano o el polisiloxano en aceros recubiertos con zinc mejoran la resistencia a la corrosión y la adhesión de la laca, pero para la industria automotriz esto no ha sido una opción debido a la soldaduraThe use of siloxane or polysiloxane to improve the adhesive bonding of aluminum parts is known, but the use of siloxane or polysiloxane to improve the adhesive bonding of zinc or zinc alloy coated steel parts is not known. It is well known that siloxane or polysiloxane in zinc-coated steels improves corrosion resistance and lacquer adhesion, but for the automotive industry this has not been an option due to welding
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por puntos y las limitaciones de formación de fosfato. El documento US 5 433 976 describe una banda de acero laminado en frío recubierta con siloxano. Además, el documento WO 2008/102009 A1 describe una banda de acero laminado en frío galvanizado en caliente revestido con una capa de revestimiento de aleación de zinc que comprende magnesio y aluminio. De acuerdo con una solicitud de patente presentada anteriormente, no publicada previamente con número de registro PCT/EP2012/002416 una capa de siloxano o polisiloxano se usa en una banda, lámina o pieza de acero revestida de aleación de zinc o zinc formable en caliente que da como resultado una reducción de la oxidación de la capa de zinc y una reducción de las pérdidas de zinc durante el proceso de conformación en caliente. El siloxano o polisiloxano según la solicitud de patente anterior se usa así para un tipo diferente de acero y para un proceso diferente. La presente invención, por el contrario, se refiere a acero laminado en frío deformable en frío, que no es un acero para la conformación en caliente a una temperatura de 600 °C o superior.by points and phosphate formation limitations. US 5 433 976 describes a cold rolled steel strip coated with siloxane. In addition, WO 2008/102009 A1 describes a hot-galvanized cold rolled steel strip coated with a zinc alloy coating layer comprising magnesium and aluminum. According to a previously filed patent application, not previously published under registration number PCT / EP2012 / 002416, a siloxane or polysiloxane layer is used in a strip, sheet or piece of steel coated with zinc alloy or hot formable zinc which It results in a reduction of the oxidation of the zinc layer and a reduction of zinc losses during the hot forming process. The siloxane or polysiloxane according to the previous patent application is thus used for a different type of steel and for a different process. The present invention, on the other hand, relates to cold-deformable cold rolled steel, which is not a hot-forming steel at a temperature of 600 ° C or higher.
De acuerdo con una realización preferida, el acero laminado en frío tiene una composición en % en peso de:According to a preferred embodiment, the cold rolled steel has a weight composition of:
0,001 < C < 0,15 0,01 < Mn <2,0 0,001 < Si < 0,5 Cr< 1,0 Al < 0,5 Mo < 0,2 Ti < 0,2 P < 0,12 N < 0,15 S < 0,05 B < 0,010.001 <C <0.15 0.01 <Mn <2.0 0.001 <Yes <0.5 Cr <1.0 Al <0.5 Mo <0.2 Ti <0.2 P <0.12 N < 0.15 S <0.05 B <0.01
el resto es Fe e impurezas inevitables. Los tipos de acero que tienen una composición dentro de estos intervalos se utilizan generalmente para operaciones de conformado en frío.the rest is faith and inevitable impurities. Steel types that have a composition within these ranges are generally used for cold forming operations.
Preferiblemente, la tira u hoja de acero tiene una resistencia a la tracción de 600 MPa como máximo, tal como un acero intersticial libre (acero IF), un acero endurecido en horno o un acero de doble fase (acero DP). Este tipo de acero se utiliza con frecuencia en la industria automotriz para partes que están unidas a otras partes.Preferably, the steel strip or sheet has a tensile strength of a maximum of 600 MPa, such as a free interstitial steel (IF steel), an oven hardened steel or a double phase steel (DP steel). This type of steel is frequently used in the automotive industry for parts that are attached to other parts.
De acuerdo con una realización preferida, la capa de aleación de zinc en el acero tiene un espesor de 20 - 140 g/m2 en cada lado. Estos espesores de aleación de zinc se utilizan generalmente en la industria del automóvil en acero.According to a preferred embodiment, the zinc alloy layer in the steel has a thickness of 20-140 g / m2 on each side. These zinc alloy thicknesses are generally used in the steel automotive industry.
Preferiblemente, la capa de siloxano o polisiloxano tiene un grosor de capa correspondiente a 1 - 8 mg/m2 Si, preferiblemente un grosor de 1 - 5 mg/m2 Si. Se ha encontrado que con estos espesores reducidos se conservan las ventajas, mientras que se prefiere usar capas delgadas desde una perspectiva económica.Preferably, the siloxane or polysiloxane layer has a layer thickness corresponding to 1-8 mg / m2 Si, preferably a thickness of 1-5 mg / m2 Si. It has been found that with these reduced thicknesses the advantages are retained, while it is preferred to use thin layers from an economic perspective.
De acuerdo con una realización preferida, la capa de siloxano o polisiloxano se ha formado a partir de un bis-tri (m) etoxisililalcano, preferiblemente un bis-trietoxisililetano (BTSE), y preferiblemente en combinación con otro silano tal como Y-aminopropiltrietoxisilano (yAPS), bis-aminosilano (BAS), bis-diaminosilano (BDAS), viniltriacetoxisilano (VTAS), Y-ureidopropiltrimetoxisilano (yUPS) y/o bis-trimetoxisililpropilurea (BUPS). Estos productos químicos de silano se pueden usar como una solución a base de agua que es relativamente fácil de aplicar en una tira o lámina de acero recubierta de aleación de zinc. En agua, los productos químicos de silano se hidrolizarán para formar silanoles.According to a preferred embodiment, the siloxane or polysiloxane layer has been formed from a bis-tri (m) ethoxy silanecane, preferably a bis-triethoxysilyletane (BTSE), and preferably in combination with another silane such as Y-aminopropyltriethoxysilane ( yAPS), bis-aminosilane (BAS), bis-diaminosilane (BDAS), vinyltriacetoxysilane (VTAS), Y-ureidopropyltrimethoxysilane (yUPS) and / or bis-trimethoxysilylpropylurea (BUPS). These silane chemicals can be used as a water-based solution that is relatively easy to apply on a zinc alloy coated steel strip or sheet. In water, the silane chemicals will hydrolyze to form silanols.
Según una realización preferida, la capa de aleación de zinc contiene 1,0 - 3,5 % en peso de Al y 1,0 - 3,5 % en peso de Mg, preferiblemente 1,4 - 2,2 % en peso de Al y 1,4 - 2,2 % en peso de Mg. Estas cantidades de Al y Mg en la capa de zinc generalmente proporcionan una protección contra la corrosión que es adecuada para el automóvil. Cantidades más altas hacen que la aleación de zinc sea comparativamente más cara y menos fácil de soldar.According to a preferred embodiment, the zinc alloy layer contains 1.0-3.5% by weight of Al and 1.0-3.5% by weight of Mg, preferably 1.4-2.2% by weight of Al and 1.4-2.2% by weight of Mg. These amounts of Al and Mg in the zinc layer generally provide corrosion protection that is suitable for the automobile. Higher amounts make zinc alloy comparatively more expensive and less easy to weld.
Preferiblemente, la capa de siloxano o polisiloxano está cubierta por un aceite. La tira revestida de zinc o de aleación de cinc generalmente se proporciona con una capa delgada de aceite antes de que se suministre a la industria automotriz.Preferably, the siloxane or polysiloxane layer is covered by an oil. The zinc coated or zinc alloy strip is usually provided with a thin layer of oil before it is supplied to the automotive industry.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método para producir una tira o lámina de acuerdo con el primer aspecto de la invención de acuerdo con la reivindicación 9. De esta manera, es relativamente fácil aplicar la capa de siloxano o polisiloxano a la tira o lámina de acero revestida de aleación de zinc de una manera respetuosa con el medio ambiente.According to a second aspect of the invention, there is provided a method for producing a strip or sheet according to the first aspect of the invention according to claim 9. Thus, it is relatively easy to apply the siloxane or polysiloxane layer. to the zinc alloy coated steel strip or sheet in an environmentally friendly manner.
Preferiblemente, la solución a base de agua que contiene silano/silanol contiene un fluoruro, preferiblemente fluoruro de hidrógeno, ácido fluorosilícico, ácido fluorozircónico y/o ácido fluorotitánico. Dichos fluoruros se añaden para mejorar la adhesión de la capa de siloxano o polisiloxano a la capa de aleación de zinc en la banda u hoja de acero.Preferably, the water-based solution containing silane / silanol contains a fluoride, preferably hydrogen fluoride, fluorosilicic acid, fluorozirconic acid and / or fluorotitanic acid. Said fluorides are added to improve the adhesion of the siloxane or polysiloxane layer to the zinc alloy layer in the steel strip or sheet.
De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se proporciona un método para producir una pieza a partir de una tira o lámina de acero laminado en frío revestido de aleación de zinc con una capa de siloxano o polisiloxano de acuerdo con el primer aspecto de la invención, en dondeAccording to a third aspect of the invention, there is provided a method of producing a piece from a strip or sheet of cold rolled steel coated with zinc alloy with a siloxane or polysiloxane layer according to the first aspect of the invention where
- se corta un espacio en blanco de la tira o la hoja- a blank of the strip or sheet is cut
- el blanco se coloca en una herramienta de formación, como una prensa- the target is placed in a training tool, such as a press
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- el blanco está formado frío en una parte.- the target is cold formed in one part.
Usando este método, la fricción del blanco contra la herramienta de formación se reduce debido a la presencia de la capa de siloxano o polisiloxano. Esta es una ventaja para todos los aceros que se forman en frío usando una herramienta de conformación, también para el uso de aceros de alta resistencia que tienen malas propiedades de embutición profunda.Using this method, the friction of the target against the forming tool is reduced due to the presence of the siloxane or polysiloxane layer. This is an advantage for all steels that are cold formed using a forming tool, also for the use of high strength steels that have poor deep drawing properties.
De acuerdo con un cuarto aspecto de la invención, se proporciona un producto producido a partir de una pieza hecha a partir de la tira o lámina de acuerdo con el primer aspecto de la invención y una o más otras partes, en donde la parte hecha de la tira o lámina se une a al menos una de las otras partes que usa soldadura por puntos y/o un sellante o adhesivo. La unión mejora debido a la capa de siloxano o polisiloxano.In accordance with a fourth aspect of the invention, there is provided a product produced from a piece made from the strip or sheet according to the first aspect of the invention and one or more other parts, wherein the part made of The strip or sheet is attached to at least one of the other parts that uses spot welding and / or a sealant or adhesive. Binding improves due to the siloxane or polysiloxane layer.
Preferiblemente, una o más partes están hechas de una tira o lámina de acuerdo con el primer aspecto de la invención. Estas partes proporcionan un producto que tiene buenas propiedades de unión, proporcionado por la capa de siloxano o polisiloxano que se ha proporcionado en la tira o lámina de acero recubierto de aleación de zinc. Una ventaja adicional es la propiedad mejorada de conformado en frío de las piezas en bruto cortadas de la banda u hoja de acero debido al coeficiente de fricción mejorado.Preferably, one or more parts are made of a strip or sheet according to the first aspect of the invention. These parts provide a product that has good bonding properties, provided by the siloxane or polysiloxane layer that has been provided in the zinc alloy coated steel strip or sheet. An additional advantage is the improved cold forming property of the blank pieces cut from the steel strip or sheet due to the improved friction coefficient.
De acuerdo con una realización preferida, el producto está provisto de una capa de fosfato, y posteriormente con una capa de pintura. Para automóviles, donde el producto es parte de un automóvil, el automóvil generalmente se limpia y fosfata alcalina para proporcionar una buena adhesión para la aplicación de una capa de pintura. Solo se obtendrá una buena adhesión cuando el recubrimiento de aleación de zinc no se vea obstaculizado por contaminantes superficiales remanentes, porque la capa de aleación de zinc debe dar una buena reacción electroquímica con la solución de fosfato para dar como resultado una capa de fosfato fina, cristalina y libre de poros. Se ha encontrado que la capa de siloxano o polisiloxano aplicada no impide la formación de una buena capa de fosfato.According to a preferred embodiment, the product is provided with a phosphate layer, and subsequently with a paint layer. For cars, where the product is part of a car, the car is usually cleaned and alkaline phosphate to provide good adhesion for the application of a coat of paint. Good adhesion will only be obtained when the zinc alloy coating is not hindered by remaining surface contaminants, because the zinc alloy layer must give a good electrochemical reaction with the phosphate solution to result in a thin phosphate layer, crystalline and pore free. It has been found that the applied siloxane or polysiloxane layer does not prevent the formation of a good phosphate layer.
La invención se dilucidará con referencia a los siguientes ejemplos no limitantes.The invention will be elucidated with reference to the following non-limiting examples.
La Figura 1 muestra el comportamiento de fricción de los aceros recubiertos con aleación de zinc con y sin una capa de siloxano o polisiloxano.Figure 1 shows the friction behavior of zinc alloy coated steels with and without a siloxane or polysiloxane layer.
La Figura 2 muestra la deslaminación de pintura de acero de aleación de zinc pintado con y sin una capa de siloxano o polisiloxano.Figure 2 shows the delamination of painted zinc alloy steel paint with and without a siloxane or polysiloxane layer.
Se han llevado a cabo experimentos en los que se ha recubierto una chapa de acero revestida de aleación de zinc con una capa de siloxano o polisiloxano en dos espesores diferentes. Las muestras de las láminas así revestidas se han probado y se han comparado con láminas revestidas de aleación de cinc sin una capa de siloxano o polisiloxano.Experiments have been carried out in which a zinc alloy coated steel sheet has been coated with a siloxane or polysiloxane layer in two different thicknesses. Samples of the thus coated sheets have been tested and compared with zinc alloy coated sheets without a siloxane or polysiloxane layer.
Para los experimentos se han usado dos tipos de chapa de acero. El acero de grado 1 era un acero de boro laminado en frío con un calibre de 0,7 mm. El acero de grado 2 era un acero conformable laminado en frío que tenía un calibre de 0,7 mm.For the experiments two types of steel sheet have been used. Grade 1 steel was a cold rolled boron steel with a caliber of 0.7 mm. Grade 2 steel was a cold rolled conformable steel that had a 0.7 mm caliber.
El revestimiento de ZnAlMg en ambos tipos de acero se aplicó en una línea de producción de galvanizado por inmersión en caliente continua donde el espesor del revestimiento se reguló mediante limpieza con nitrógeno a aproximadamente 70 mg/m2 por lado (aproximadamente 10 pm por lado). La composición del recubrimiento era aproximadamente 1,6 % en peso de Al y 1,6 % en peso de Mg, con una pequeña cantidad de Fe por reacción del aluminio con la banda de acero durante galvanizado en caliente (aproximadamente 0,005 - 0,02 % en peso de Fe), siendo el resto zinc con impurezas inevitables. El acero revestido se laminó con una elongación de aproximadamente 0,8%, con rugosidad de texturización por descarga electrolítica (EDT).The ZnAlMg coating on both types of steel was applied in a continuous hot dip galvanizing production line where the thickness of the coating was regulated by nitrogen cleaning at approximately 70 mg / m2 per side (approximately 10 pm per side). The coating composition was approximately 1.6% by weight of Al and 1.6% by weight of Mg, with a small amount of Fe per reaction of the aluminum with the steel strip during hot dip galvanizing (approximately 0.005-0.02 % by weight of Fe), the remainder being zinc with inevitable impurities. The coated steel was laminated with an elongation of approximately 0.8%, with roughness of electrolytic discharge texturing (EDT).
Se ha aplicado una solución a base de agua que contiene tanto bis-trietoxisililetano (BTSE) como aminopropiltrietoxisilano (APS) sobre el acero recubierto con ZnAlMg con un químico recubridor para proporcionar una capa de (poli) siloxano con un espesor de 2 y 12 mg/m2 Si respectivamente después del secado y/o curado. En el resto de la descripción, a ambas capas de siloxano se les llamará capa de polisiloxano 'capa de siloxano'.A water-based solution containing both bis-triethoxysilyletane (BTSE) and aminopropyltriethoxysilane (APS) has been applied to ZnAlMg-coated steel with a chemical coating to provide a 2-and 12-mg (poly) siloxane layer / m2 Yes respectively after drying and / or curing. In the rest of the description, both siloxane layers will be called the polysiloxane layer 'siloxane layer'.
Las muestras para la prueba de cizallamiento de vuelta se prepararon de acuerdo con el procedimiento StahlEisen SEP 1160 Teil 5:Samples for the back shear test were prepared according to the StahlEisen SEP 1160 Teil 5 procedure:
Tamaño de cupones de acero: 100 mm x 25 mm Limpieza: US desengrasado en heptano durante 10 minutosSteel coupon size: 100 mm x 25 mm Cleaning: US degreased in heptane for 10 minutes
Aplicación de aceite (si se aplica): 2 g/m2 MULTIDRAW PL61 de Zeller & Gmelin (Prelube automotriz estándar) Superposición: 10 mmOil application (if applicable): 2 g / m2 MULTIDRAW PL61 from Zeller & Gmelin (Standard Automotive Prelube) Overlay: 10 mm
Espesor adhesivo: 0,2 a 0,3 mm, controlado usando cuentas de vidrio Exceso de adhesivo eliminado antes del curado Cura: 15 minutos a 180 °C de temperatura del objeto Longitud de prueba: 110 mmAdhesive thickness: 0.2 to 0.3 mm, controlled using glass beads Excess adhesive removed before curing Cure: 15 minutes at 180 ° C object temperature Test length: 110 mm
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• Prueba de velocidad: 10 mm/min.• Speed test: 10 mm / min.
El adhesivo utilizado fue Betamate 1496V de DOW Chemical. Algunas muestras no se volvieron a engrasar después de la limpieza para evaluar la interacción con el aceite por separado. En general, el adhesivo absorbe el aceite, por lo que es ligeramente menos fuerte.The adhesive used was Betamate 1496V from DOW Chemical. Some samples were not re-greased after cleaning to evaluate the interaction with the oil separately. In general, the adhesive absorbs the oil, so it is slightly less strong.
La fuerza sobre la falla del enlace se da en la Tabla 1. Esta resistencia depende en gran medida del grado de acero y su calibre, y solo se puede comparar con una muestra de referencia similar. La unión puede romperse en el adhesivo (falla cohesiva), que es el modo de falla preferido. También puede romperse entre el adhesivo y el recubrimiento metálico (falla adhesiva), que es menos favorable. A menudo, el enlace roto muestra una combinación de ambos modos de falla, y la cantidad de cada uno se estima visualmente (en % del área de superposición).The force on the link failure is given in Table 1. This resistance depends largely on the grade of steel and its caliber, and can only be compared with a similar reference sample. The joint may break in the adhesive (cohesive failure), which is the preferred failure mode. It can also break between the adhesive and the metallic coating (adhesive failure), which is less favorable. Often, the broken link shows a combination of both failure modes, and the amount of each is estimated visually (in% of the overlap area).
Los resultados (consulte la Tabla 1) muestran que tanto el modo de resistencia como el de falla del acero recubierto de ZnAlMg con una capa delgada (2 mg/m2 Si) la capa de siloxano es mejor que el acero recubierto con ZnAlMg sin siloxano (ref1 versus núm. 1 y ref3 versus núm. 2 y ref4 versus núm. 3). El mejor modo de falla se logra para las condiciones de aceite.The results (see Table 1) show that both the resistance and failure mode of ZnAlMg coated steel with a thin layer (2 mg / m2 Si) the siloxane layer is better than ZnAlMg coated steel without siloxane ( ref1 versus No. 1 and ref3 versus No. 2 and ref4 versus No. 3). The best failure mode is achieved for oil conditions.
Al espesor de la capa de siloxano con Si> 10 mg/m2 no hay mejoría, por el contrario (ver ref2 versus núm. 1), aunque ahora se obtiene alguna falla cohesiva.On the thickness of the siloxane layer with Si> 10 mg / m2 there is no improvement, on the contrary (see ref2 versus No. 1), although now there is some cohesive failure.
Tabla 1: propiedades adhesivasTable 1: adhesive properties
- Grado de acero Silano (mg/m2) Aceite (prelubricación) Enlace de fuerza (kN) de Desviación estándar (kN) % cohesivo Adhesivo Steel grade Silane (mg / m2) Oil (pre-lubrication) Force link (kN) Standard deviation (kN) Cohesive% Adhesive
- ref1 ref1
- 1 0 no 8,1 0,6 0 100 1 0 no 8.1 0.6 0 100
- ref2 ref2
- 1 12 no 7,2 1,1 10 90 1 12 no 7.2 1.1 10 90
- Núm. 1 No. 1
- 2 no 9,7 0,2 30 70 2 no 9.7 0.2 30 70
- ref3 ref3
- 2 0 no 4,4 0,1 0 100 2 0 no 4.4 0.1 0 100
- ref4 ref4
- 2 0 sí 4,2 0,1 0 100 2 0 yes 4.2 0.1 0 100
- Núm. 2 No. 2
- 2 2 no 4,8 0,1 60 40 2 2 no 4.8 0.1 60 40
- Núm. 3 No. 3
- 2 2 sí 4,7 0,1 70 30 2 2 yes 4.7 0.1 70 30
La fricción y la excoriación del siloxano (2 mg/m2 Si) recubierto de acero recubierto de ZnAlMg (grado de acero 2) también se ha evaluado en una Prueba de Fricción Lineal.The friction and excoriation of siloxane (2 mg / m2 Si) coated with ZnAlMg coated steel (steel grade 2) has also been evaluated in a Linear Friction Test.
La prueba utiliza una herramienta plana y una herramienta redonda para desarrollar un contacto de alta presión con las superficies de muestra. El material de herramienta utilizado fue DIN 1.3343. Se aplicó 1 g/m2 de Multidraw PL61 de aceite de prelubricación Zeller & Gmelin en las muestras.The test uses a flat tool and a round tool to develop a high pressure contact with the sample surfaces. The tool material used was DIN 1.3343. 1 g / m2 of Multidraw PL61 pre-lubrication oil Zeller & Gmelin was applied to the samples.
Para cada material / sistema de lubricación, tiras de 50 mm de ancho y 300 mm de longitud se tiraron a una velocidad de 20 mm / min entre un conjunto de herramientas juntas con una fuerza normal de 5 kN. Las tiras se extrajeron a través de las herramientas seis veces (pasadas) a lo largo de una distancia de prueba de 55 mm; después de cada golpe, las herramientas se soltaron y las tiras volvieron a la posición inicial original en preparación para el siguiente golpe. Todas las pruebas se realizaron a 20 °C y se realizaron por triplicado.For each material / lubrication system, 50 mm wide and 300 mm long strips were thrown at a speed of 20 mm / min between a set of tools together with a normal force of 5 kN. The strips were extracted through the tools six times (passes) over a test distance of 55 mm; After each stroke, the tools were released and the strips returned to the original starting position in preparation for the next stroke. All tests were performed at 20 ° C and performed in triplicate.
La Figura 1 muestra el número de pasadas en el eje horizontal y el coeficiente de fricción en el eje vertical. La línea continua muestra los resultados de las pruebas con un recubrimiento de siloxano, la línea interrumpida muestra los resultados sin recubrimiento de siloxano. Los resultados en la Figura 1 muestran que la delgada capa de siloxano reduce la fricción, lo que significa un mejor comportamiento de estiramiento. El comportamiento de galvanoplastia del acero recubierto de ZnAlMg, que normalmente es bueno y mucho mejor que el del acero revestido de zinc por inmersión en caliente, el acero electrocincado y el acero galvannealed, es aún mejor ahora.Figure 1 shows the number of passes on the horizontal axis and the coefficient of friction on the vertical axis. The solid line shows the results of the tests with a siloxane coating, the broken line shows the results without a siloxane coating. The results in Figure 1 show that the thin siloxane layer reduces friction, which means better stretching behavior. The electroplating behavior of ZnAlMg coated steel, which is normally good and much better than that of hot dipped zinc coated steel, electro-galvanized steel and galvannealed steel, is even better now.
Las muestras que tenían un tamaño de 100x200 mm se fosfataron de acuerdo con los estándares de la industria automotriz, con un limpiador alcalino automotriz estándar, activación y fosfato de Chemetall. Se determinó la cantidad de fosfato resultante (pesando) y se verificó el tamaño y la homogeneidad del cristal (mediante microscopía electrónica secundaria).Samples that were 100x200 mm in size were phosphated according to automotive industry standards, with a standard automotive alkaline cleaner, activation and Chemetall phosphate. The amount of resulting phosphate (weighing) was determined and the size and homogeneity of the crystal was verified (by secondary electron microscopy).
Los resultados se pueden encontrar en la Tabla 2. Todos los resultados son buenos y la presencia de la capa delgada de siloxano no tiene un impacto negativo en la capacidad de fosfato, excepto por la capacidad de fosfato del acero de grado 1 provisto de una capa de siloxano que tiene un espesor de 12 mg/m2.The results can be found in Table 2. All results are good and the presence of the siloxane thin layer does not have a negative impact on phosphate capacity, except for the phosphate capacity of grade 1 steel provided with a layer of siloxane having a thickness of 12 mg / m2.
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Tabla 2. FosfatadoTable 2. Phosphated
- Tipo de grado de acero Silano (mg/m2) Tipo de fosfato (Chemetall) Cantidad de fosfato (g/m2) del tamaño y la homogeneidad del cristal de fosfato Steel grade type Silane (mg / m2) Phosphate type (Chemetall) Amount of phosphate (g / m2) of phosphate crystal size and homogeneity
- ref1 ref1
- 1 0 Rocíe el fosfato GB R2830E3 con 100 - 200 ppm F 3,3 está bien 1 0 Spray the phosphate GB R2830E3 with 100 - 200 ppm F 3.3 is fine
- ref2 ref2
- 1 12 Rocíe el fosfato GB R2830E3 con 100 - 200 ppm F 2,4 no está bien 1 12 Spray GB R2830E3 phosphate with 100 - 200 ppm F 2.4 not well
- Núm.1 No. 1
- 1 2 Rocíe el fosfato GB R2830E3 con 100 - 200 ppm F 3,5 está bien 1 2 Spray GB R2830E3 phosphate with 100 - 200 ppm F 3.5 is fine
- ref3 ref3
- 2 0 Dip fosfatado con GB R2600 2,6 está bien 2 0 Dip phosphated with GB R2600 2.6 is fine
- Núm. 2 No. 2
- 2 2 Dip fosfatado con GB R2600 2,3 está bien 2 2 Dip phosphated with GB R2600 2.3 is fine
Para probar el comportamiento de soldadura por puntos, el rango de soldadura se determinó de acuerdo con StahlEisen SEP 1220 Teil 2 para una muestra sin siloxano y por duplicado para una muestra con una capa delgada de siloxano (2 mg/m2 Si) en acero grado 2. Se aplicó un prelubo estándar (Quaker N6130 de 1 g/m2) en todas las muestras.To test spot welding behavior, the welding range was determined in accordance with StahlEisen SEP 1220 Teil 2 for a sample without siloxane and in duplicate for a sample with a thin layer of siloxane (2 mg / m2 Si) in grade steel 2. A standard prelube (Quaker N6130 of 1 g / m2) was applied to all samples.
El rango de soldadura es el rango entre la corriente (Imin) necesaria para alcanzar el punto de soldadura mínimo y la corriente máxima (Imáx) antes de que ocurra una salpicadura durante la soldadura. Un rango de soldadura más grande es una indicación fuerte para una mejor vida del electrodo, la cantidad de soldaduras antes de que sea necesario reemplazar un electrodo para lograr una buena soldadura.The welding range is the range between the current (Imin) necessary to reach the minimum welding point and the maximum current (Imax) before a splash occurs during welding. A larger welding range is a strong indication for a better electrode life, the amount of welds before it is necessary to replace an electrode to achieve a good weld.
Las corrientes de soldadura mínimas y máximas y el rango de soldadura se muestran en la Tabla 3. El rango de soldadura del recubrimiento de ZnAlMg con el silano (núm. 2 y núm. 3) es mayor que el rango de soldadura en las mismas muestras sin el silano (ref3).The minimum and maximum welding currents and the welding range are shown in Table 3. The welding range of the ZnAlMg coating with the silane (No. 2 and No. 3) is greater than the welding range in the same samples without the silane (ref3).
Tabla 3. Rango de soldaduraTable 3. Welding Range
- Grado de acero Silano (mg/m2) Imin (kA) Imáx (kA) Rango (kA) Steel grade Silane (mg / m2) Imin (kA) Imax (kA) Range (kA)
- ref3 ref3
- 2 0 8,4 10,1 1,7 2 0 8.4 10.1 1.7
- Núm. 2 No. 2
- 2 2 6,8 10,5 3,7 2 2 6.8 10.5 3.7
- Núm. 3 No. 3
- 2 2 8,1 10,6 2,5 2 2 8.1 10.6 2.5
Las muestras fosfatadas (ref3 y núm. 2 de la Tabla 2) se recubrieron adicionalmente con Cathoguard 500 20-25 pm de BASF para las siguientes pruebas:Phosphate samples (ref3 and No. 2 of Table 2) were additionally coated with Cathoguard 500 20-25 pm from BASF for the following tests:
Para una prueba de corrosión, los escribas se hicieron en paneles (duplicados) con un lápiz Van Laar, hasta el acero. Los paneles se sometieron a 10 semanas de una prueba de corrosión cíclica acelerada de acuerdo con VDA 621-415. La delaminación de la pintura se evaluó de acuerdo con Volvo STD 1029.For a corrosion test, the scribes were made in panels (duplicates) with a Van Laar pencil, up to the steel. The panels were subjected to 10 weeks of an accelerated cyclic corrosion test in accordance with VDA 621-415. Paint delamination was evaluated according to Volvo STD 1029.
Para una E-coat, los paneles de prueba de adhesión se marcaron mediante un patrón de sombreado en cruz (6 verticales, 6 horizontales, Gitterschnitt) y una Cruz Andreas (en el acero). Estos paneles pasaron las primeras 120 horas en una prueba de humedad de acuerdo con GMW 14829 y se verificaron para la delaminación a lo largo de los escribanos. Después de eso, se colocaron durante 300 horas en una prueba de inmersión en agua (ISO 13523-9). La evaluación se realizó de acuerdo con ISO 4628 - 3:2003 (E).For an E-coat, the adhesion test panels were marked by a cross hatch pattern (6 vertical, 6 horizontal, Gitterschnitt) and a Andreas Cross (in steel). These panels spent the first 120 hours in a moisture test in accordance with GMW 14829 and were verified for delamination along the notaries. After that, they were placed for 300 hours in a water immersion test (ISO 13523-9). The evaluation was carried out in accordance with ISO 4628-3: 2003 (E).
Los resultados de la corrosión se pueden encontrar en la Figura 2. En el eje vertical, la delaminación del E-coat después de la prueba de corrosión se da en milímetros. Las muestras con capa de siloxano se denominan A, las muestras sin capa de siloxano se denominan B. La delaminación visible se indica en el pentagrama blanco, la delaminación visible más no visible se indica con el pentagrama oscuro. La variación en delaminación se indica en la figura. Como se puede ver, la diferencia en la resistencia a la corrosión del acero recubierto de ZnAlMg con y sin la capa de siloxano es pequeña.The corrosion results can be found in Figure 2. On the vertical axis, the delamination of the E-coat after the corrosion test is given in millimeters. The samples with siloxane layer are called A, the samples without siloxane layer are called B. The visible delamination is indicated on the white staff, the visible plus non-visible delamination is indicated with the dark staff. The variation in delamination is indicated in the figure. As you can see, the difference in corrosion resistance of ZnAlMg coated steel with and without the siloxane layer is small.
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La adhesión de E-coat fue buena después de la prueba de humedad (sin delaminación). Los resultados después de la prueba de inmersión en agua se dan en la Tabla 4. Los resultados de la muestra tratada con siloxano y la referencia fueron casi los mismos.The adhesion of E-coat was good after the moisture test (without delamination). The results after the water immersion test are given in Table 4. The results of the sample treated with siloxane and the reference were almost the same.
Tabla 4. Adhesión E-coat después de la prueba de inmersión en aguaTable 4. E-coat adhesion after water immersion test
- Cruceta Cruz Andreas Cruz Andreas crosshead
- Tamaño. Cantidad Tamaño. Cantidad Size. Quantity Size Quantity
- Con siloxano With siloxane
- 3 5 3 3 3 5 3 3
- Sin siloxano Without siloxane
- 3-4 5 3 4 3-4 5 3 4
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