ES2860799T3 - Método para proporcionar un recubrimiento de Zn-Al-Mg - Google Patents

Método para proporcionar un recubrimiento de Zn-Al-Mg Download PDF

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Abstract

Método para proporcionar un recubrimiento de Zn-Al-Mg en una tira de acero mediante el uso de un proceso de recubrimiento por inmersión en caliente con un baño de recubrimiento, en donde el grosor del recubrimiento se controla mediante el uso de cuchillas de gas por encima del baño de recubrimiento, que para que el recubrimiento tenga un buen aspecto sin el defecto de playa y esté libre de microestructuras binarias (Zn+MgZn2), se caracteriza porque al recubrimiento de la tira de acero se le da una composición que consiste en: 1,0 - 1,5 % en peso de magnesio; 1,5 - 2,4 % en peso de aluminio; < 0,3 % en peso opcional de Si, Sn, Bi, Sb, Ln, Ce, Ti, Sc, Sr y/o B en total; el resto es zinc e impurezas inevitables; en donde los contenidos de Al y Mg satisfacen la relación: Al (% en peso) > 1,28 de Mg (% en peso) + 0,25, y se caracteriza porque Z < 0,6 e 0,064CW en donde Z es la distancia entre cada cuchilla de gas y la tira de acero en mm, y en donde CW es el peso de la capa de recubrimiento de una cara en g/m2, en donde CW < 45 g/m2.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para proporcionar un recubrimiento de Zn-Al-Mg
La invención se refiere a un método para proporcionar un recubrimiento de Zn-Al-Mg sobre una tira de acero mediante el uso de un proceso de recubrimiento por inmersión en caliente con un baño de recubrimiento, en donde el grosor del recubrimiento se controla mediante el uso de cuchillas de gas por encima del baño de recubrimiento.
Los recubrimientos de aleaciones de zinc que contienen tanto aluminio como magnesio se conocen bien y se usan cada vez más, en los últimos años también en la industria del automóvil. La mayoría de los recubrimientos de aleaciones de zinc que contienen tanto Al como Mg usan aproximadamente la misma cantidad de Al y Mg.
Sin embargo, para fines de automoción, los requisitos de los recubrimientos de zinc son elevados, especialmente el aspecto de las partes exteriores. Se ha encontrado que los recubrimientos de Zn-Al-Mg a veces muestran un defecto en forma de un patrón de rayas de líneas brillantes y mate que se extienden a intervalos en la dirección del ancho de la lámina, perpendicular a la dirección de la longitud de la tira. La distancia entre estas líneas es de unos 15 a 20 mm. Este defecto a veces se denomina defecto de playa.
El documento núm. US20140302343 describe un método para proporcionar un recubrimiento de Zn-Al-Mg en una tira de acero con bajo contenido de carbono mediante el uso de un proceso de recubrimiento por inmersión en caliente con un baño de recubrimiento, en donde el grosor del recubrimiento se controla mediante el uso de cuchillas de gas por encima del baño de recubrimiento, de modo que al recubrimiento en la tira de acero se le da una composición que consiste en: 1,0 % en peso de magnesio; 1,9 % en peso de aluminio; (Ver Tabla 2, aleación 13); < 0,2 % en peso opcional de Si, Sn, Bi, Sb, Ln, Ce, Ti, Sc, Sr y/o B en total o cada uno de estos se prefiere por debajo del 0,01 % en peso, (Ver D1, reivindicaciones 1, 5-6), siendo el resto zinc e impurezas inevitables; (Ver d 1, Tabla 2, Ejemplos 13; reivindicación 1 y reivindicaciones 5-6 para los niveles de impurezas) en donde los contenidos de Al y Mg satisfacen la relación: Al (% en peso) > 1,28 de Mg (% en peso) 0,25, y Z = 0,6 mm y el peso del recubrimiento puede, por ejemplo, entre 34-78 g/m2 o un grosor de 3-12 micrómetros (ver D1, reivindicación 1, Tabla 2 o Tabla 12, párrafo 48). El tamaño de la tira de acero es de 12-20 cm y un grosor de 0,7 mm (Ver párrafo 49 y Tabla 11).
Es un objetivo de la invención proporcionar un método para producir una tira de acero que tenga un recubrimiento de Zn-Al-Mg que tenga un buen aspecto sin tales patrones.
Otro objetivo es proporcionar una tira de acero que tenga un recubrimiento de Zn-Al-Mg que tenga un buen aspecto sin tales patrones.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un método para proporcionar un recubrimiento de Zn-Al-Mg en una tira de acero de acuerdo con la reivindicación 1.
Los inventores han descubierto que los defectos de playa solo están presentes en los recubrimientos de Zn-Al-Mg, y no en los recubrimientos a base de Zn que no contienen Mg, ni tampoco en los recubrimientos de aluminio por inmersión en caliente. Los inventores han descubierto además que en las aleaciones de zinc que contienen aluminio y magnesio, no sólo están presentes cristales primarios sino también una matriz de microestructuras eutécticas secundarias y ternarias. Los experimentos han demostrado que para determinadas composiciones del recubrimiento de Zn-Al-Mg, los defectos de playa pueden reducirse o pueden desaparecer. Los inventores han descubierto que es el caso cuando las cantidades de Al y Mg satisfacen la relación Al (% en peso) > 1,28 de Mg (% en peso) 0,25.
Por otro lado, la resistencia a la corrosión de la tira de acero recubierta debe ser buena y, por lo tanto, la cantidad de Mg no debe ser inferior al 1,0 % en peso. Además, no es necesario añadir más de 1,5 % en peso de Mg. Por tanto, la cantidad de Al debería ser superior al 1,5 % en peso, pero un exceso de Al da como resultado una corrosión filiforme, por lo que la cantidad máxima de Al debería ser del 2,4 % en peso.
Aparte de la composición del recubrimiento, los inventores han descubierto que los defectos en la superficie, tales como los defectos de playa, son provocados por recubrimientos no uniformes sobre el acero. Los recubrimientos no uniformes resultan del uso de cuchillas de gas que reducen el grosor del recubrimiento. Los inventores han descubierto que existe una relación entre la distancia entre las cuchillas de gas y la tira de acero, y el peso del recubrimiento resultante del uso de las cuchillas de gas. Esta relación viene dada por la fórmula Z < 0,6 e 0064CW, que se mantiene cuando el peso del recubrimiento en cada lado de la tira de metal es inferior a 45 g/m2. Cuando la distancia Z y el peso del recubrimiento cumplen esta fórmula, los defectos en la superficie se reducen o desaparecen. Preferentemente, el peso del recubrimiento en cada lado de la tira de metal es inferior a 40 g/m2, con mayor preferencia inferior a 35 g/m2, para asegurarse de que no haya ningún defecto en la superficie.
Preferentemente, el peso total opcional de Si, Sn, Bi, Sb, Ln, Ce, Ti, Sc, Sr y/o B es < 0,1 % en peso. Por lo general, no es necesario añadir (muchos) de estos elementos opcionales.
De acuerdo con una modalidad preferida, el recubrimiento tiene una composición en la que el magnesio está presente entre el 1,1 y el 1,5 % en peso, con mayor preferencia entre el 1,2 y el 1,5 % en peso, e incluso con mayor preferencia entre el 1,3 y el 1,5 % en peso, y/o el recubrimiento tiene una composición en la que el aluminio está presente entre 1,6 y 2,4 % en peso, con mayor preferencia entre 1,7 y 2,4 % en peso, incluso con mayor preferencia entre 1,8 y 2,4 % en peso, con la máxima preferencia entre 1,9 y 2,3 % en peso. Con estos intervalos limitados de magnesio y/o aluminio, se reducirán los defectos en la superficie.
De acuerdo con una modalidad preferida, las cuchillas de gas tienen una distancia por encima del baño a lo máximo de 500 mm. Los inventores han descubierto que la distancia de las cuchillas de gas por encima del baño de recubrimiento influye en el aspecto de la superficie de la tira de acero recubierta. Aunque no hay pruebas, los inventores se adhieren a la teoría de que al mantener una distancia corta entre el baño de recubrimiento y las cuchillas de gas, se reducen las no homogeneidades de presión de la presión de gas por las cuchillas de gas. Tales no homogeneidades de presión pueden resultar de vórtices que se mueven hacia la derecha e izquierda de la tira de acero que pasa por las cuchillas de gas. El recubrimiento ha demostrado tener un mejor aspecto cuando la distancia de las cuchillas de gas por encima del baño es a lo máximo de 500 mm.
Preferentemente, las cuchillas de gas tienen una distancia por encima del baño a lo máximo de 400 mm, con mayor preferencia a lo máximo de 300 mm. Cuanto menor sea la distancia entre las cuchillas de gas y el baño, más homogénea será la presión. Sin embargo, cuando la distancia es pequeña, existe el riesgo de que las salpicaduras de la aleación de zinc eliminadas contaminen las cuchillas de gas.
De acuerdo con una modalidad preferida, la tira tiene una rugosidad Ra < 1,5 pm antes de entrar en el baño de recubrimiento. Cuando la rugosidad de una tira de acero es alta, el aspecto de la superficie de la tira después del recubrimiento no es satisfactorio. Por tanto, la rugosidad Ra de la superficie debe ser inferior a 1,5 pm. Preferentemente, la rugosidad de la tira Ra es menor de 1,0 pm antes de entrar en el baño de recubrimiento. Por tanto, puede obtenerse un aspecto de la superficie de la tira incluso mejor.
Preferentemente, la tira de acero es una tira de acero al carbono. Por lo general, la tira de acero al carbono se recubre para mejorar la resistencia a la corrosión del acero. De hecho, el acero al carbono puede tener cualquier composición práctica.
De acuerdo con una modalidad preferida, la tira de acero recubierta tiene un ancho entre 400 y 2500 mm y un calibre entre 0,5 y 5 mm. Estas son las dimensiones normales de la tira de acero.
Preferentemente, la tira de acero recubierta tiene una longitud entre 400 y 40000 m, con mayor preferencia entre 1000 y 4000 m. Estas son las longitudes normales de las tiras de acero recubiertas que se venden.
Es fundamental que el recubrimiento no contenga microestructuras binarias (Zn+MgZn2). Los inventores han descubierto que las microestructuras binarias (Zn+MgZn2) perturban la formación de un recubrimiento homogéneo durante el enfriamiento y la solidificación del recubrimiento. Esto puede resultar en la formación de patrones de líneas en el recubrimiento, lo que se conoce como defecto de playa.
La invención se aclarará con referencia a los siguientes ejemplos.
La Figura 1 muestra una comparación entre las superficies de las láminas recubiertas, en donde las cuchillas de gas tenían una altura diferente por encima del baño de recubrimiento.
La Tabla 1 muestra el resultado del uso de diferentes parámetros en el método de recubrimiento de una tira de acero al carbono. El tipo de acero al carbono no es importante para el recubrimiento que se forma.
Para todos los ejemplos, el recubrimiento consiste en 1,4 % en peso de magnesio, 2,0 % en peso de aluminio, siendo el resto zinc e impurezas inevitables. No se ha añadido ninguna cantidad de Si, Sn, Bi, Sb, Ln, Ce, Ti, Sc, Sr o B.
La tira 1 y la tira 2 se han usado como tiras reactivas, para lo cual durante el proceso de recubrimiento se han modificado el peso del recubrimiento CW, la distancia de las cuchillas de gas a la tira Z y la altura de las cuchillas de gas por encima del baño de recubrimiento H.
La tira 3, la tira 4 y la tira 5 se producen industrialmente y, por lo tanto, al producir cada tira, la tira tiene el mismo peso del recubrimiento y se ha usado la misma distancia de las cuchillas de gas, así como también la misma altura por encima del baño de recubrimiento.
La velocidad V de la tira durante el recubrimiento se da en la Tabla 1, pero la velocidad no influye en la existencia de los defectos de playa.
Tabla 1: defecto de playa o ningún defecto de playa como resultado del peso del recubrimiento (un solo lado), distancia de las cuchillas de gas y altura de las cuchillas de gas por encima del baño de recubrimiento.
Figure imgf000004_0001
En la columna de la derecha, una N significa que no se observaron defectos de playa, una Y significa que hay defectos de playa y 'leve' significa que solo pudieron encontrarse unos pocos defectos de playa.
Las tiras 3, 4 y 5 muestran muy claramente que la distancia entre la tira y las cuchillas de gas Z tuvo un efecto importante sobre la aparición de los defectos de playa. Cuando esta distancia se reduce mientras el peso del recubrimiento CW permanece igual, resulta que los defectos de playa disminuyen o desaparecen por completo.
Los experimentos con la tira 1 y la tira 2 muestran los resultados correspondientes. La tira 1 muestra que cuando el peso del recubrimiento es menor, los defectos de playa todavía estarán presentes cuando la distancia Z entre las cuchillas de gas y la tira no se reduzca de acuerdo con la fórmula Z <0,6 e 0064CW. La tira 2 muestra claramente que cuando la distancia Z entre las cuchillas de gas y la tira es grande, incluso cuando el peso del recubrimiento es de casi 45 g/m2, aparecerán los defectos de playa.
Los inventores han descubierto que cuando se usa una aleación de zinc que contiene un 1,4 % en peso de Mg y un 2,0 % en peso de Al, ninguna microestructura binaria (Zn+MgZn2) está presente en el recubrimiento y está presente un recubrimiento homogéneo.
La Figura 1 muestra la superficie de las láminas recubiertas, donde para la fabricación de la lámina izquierda se colocaron las cuchillas de gas a una altura de 200 mm por encima del baño de recubrimiento, y donde para la fabricación de la lámina de la derecha se colocaron las cuchillas de gas a una altura de 300 mm por encima del baño de recubrimiento. En ambos casos, el peso del recubrimiento fue de aproximadamente 35 g/m2. La distancia entre cada cuchilla de gas y la tira fue de 6 mm.
La Figura 1 muestra claramente que la lámina superior tiene un mejor aspecto superficial que la lámina inferior. Dado que todos los demás parámetros de fabricación son los mismos, la Figura 1 muestra que la altura de las cuchillas de gas por encima del baño de recubrimiento es un factor determinante para el aspecto de la superficie de las láminas producidas y, en particular, que una altura de las cuchillas de gas de 200 mm por encima del baño proporciona una superficie mejor que una altura de 300 mm.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Método para proporcionar un recubrimiento de Zn-Al-Mg en una tira de acero mediante el uso de un proceso de recubrimiento por inmersión en caliente con un baño de recubrimiento, en donde el grosor del recubrimiento se controla mediante el uso de cuchillas de gas por encima del baño de recubrimiento, que para que el recubrimiento tenga un buen aspecto sin el defecto de playa y esté libre de microestructuras binarias (Zn+MgZn2), se caracteriza porque al recubrimiento de la tira de acero se le da una composición que consiste en:
1,0 -1,5 % en peso de magnesio;
1.5 - 2,4 % en peso de aluminio;
< 0,3 % en peso opcional de Si, Sn, Bi, Sb, Ln, Ce, Ti, Sc, Sry/o B en total;
el resto es zinc e impurezas inevitables;
en donde los contenidos de Al y Mg satisfacen la relación:
Al (% en peso) > 1,28 de Mg (% en peso) 0,25,
y se caracteriza porque Z < 0,6 e 0064CW
en donde Z es la distancia entre cada cuchilla de gas y la tira de acero en mm, y
en donde CW es el peso de la capa de recubrimiento de una cara en g/m2,
en donde CW < 45 g/m2.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el peso total opcional de Si, Sn, Bi, Sb, Ln, Ce, Ti, Sc, Sr y/o B es <0,1 % en peso.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde CW < 40 g/m2, preferentemente CW < 35 g/m2.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, en donde el recubrimiento tiene una composición en la que el magnesio está presente entre el 1,1 y el 1,5 % en peso, preferentemente entre el 1,2 y el 1,5 % en peso, con mayor preferencia entre el 1,3 y el 1,5 % en peso, y/o en donde el recubrimiento tiene una composición en la que el aluminio está presente entre el 1,6 y el 2,4 % en peso, preferentemente entre el 1,7 y el 2,4 % en peso, con mayor preferencia entre el 1,8 y el 2,4 % en peso, con la máxima preferencia entre el 1,9 y el 2,3 % en peso.
5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 4, en donde las cuchillas de gas tienen una distancia por encima del baño a lo máximo de 500 mm, preferentemente una distancia por encima del baño a lo máximo de 400 mm, con mayor preferencia una distancia a lo máximo de 300 mm.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde las cuchillas de gas tienen una distancia por encima del baño a lo máximo de 250 mm, preferentemente a lo máximo de 220 mm, con mayor preferencia a lo máximo de 200 mm.
7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tira tiene una rugosidad Ra < 1.5 pm antes de entrar en el baño de recubrimiento.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la tira tiene una rugosidad Ra < 1,0 pm antes de entrar en el baño de recubrimiento.
9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tira de acero es una tira de acero al carbono.
10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tira de acero recubierta tiene un ancho entre 400 y 2500 mm y un calibre entre 0,5 y 5 mm.
11. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tira de acero recubierta tiene una longitud entre 400 y 40000 m, preferentemente entre 1000 y 4000 m.
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