ES2943861T3

ES2943861T3 - Material de acero chapado en aleación de zinc que tiene una excelente calidad superficial y resistencia a la corrosión, y procedimiento para fabricarlo

Info

Publication number: ES2943861T3
Application number: ES18896858T
Authority: ES
Inventors: Il-Ryoung Sohn; Tae-Chul Kim; Jung-Kuk Kim; Kyung-Jin An; Jung-Hoon Kim; Jong-Un Jung; Jin-Seo Park
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2023-06-16
Anticipated expiration: 2038-12-13
Also published as: KR20190078435A; US11643714B2; KR102031466B1; EP3733921A1; US20220251696A1; CN111542640B; EP3733921B1; WO2019132337A1; CN111542640A; US11332816B2; EP3733921A4; MX2020006644A; US20210010123A1; JP2021508777A

Abstract

La presente invención se refiere a un material de acero chapado que se puede utilizar para un automóvil, un electrodoméstico, un material de construcción y similares y, más específicamente, a un material de acero chapado en aleación de zinc que tiene una excelente calidad superficial y resistencia a la corrosión, y una método para fabricar el mismo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Material de acero chapado en aleación de zinc que tiene una excelente calidad superficial y resistencia a la corrosión, y procedimiento para fabricarlo

[Campo técnico]

La presente divulgación se refiere a un material de acero chapado que se puede utilizar en un automóvil, un electrodoméstico, un material de construcción, y similares, y más particularmente, a un material de acero chapado de aleación de zinc que tiene una excelente calidad superficial y resistencia a la corrosión, y un procedimiento para fabricar el mismo.

Técnica anterior

Un procedimiento de chapado para inhibir la corrosión del hierro mediante un proceso catódico ha sido ampliamente utilizado para fabricar un material de acero con alta resistencia a la corrosión, debido a su excelente rendimiento de resistencia a la corrosión y a su eficiencia económica. En particular, un material de acero galvanizado por inmersión en caliente, que forma una capa de chapado sumergiendo un material de acero en zinc fundido, tiene un proceso de fabricación relativamente sencillo y unos costes de producto relativamente bajos, en comparación con un material de acero electrogalvanizado, y, por tanto, la demanda de dicho material de acero galvanizado por inmersión en caliente para automóviles, electrodomésticos, materiales de construcción y similares, está aumentando.

El material de acero galvanizado por inmersión en caliente puede tener características de protección contra la corrosión de sacrificio, en las que el zinc que tiene un potencial de reducción-oxidación relativamente bajo se corroe primero para inhibir la corrosión del material de acero, en comparación con el hierro, cuando se expone a un entorno corrosivo. Además, el material de acero galvanizado por inmersión en caliente puede mejorar la resistencia a la corrosión del material de acero, ya que el zinc de una capa de chapado se oxida para formar un producto de corrosión denso en una superficie del material de acero, para bloquear el material de acero de un entorno oxidante.

Sin embargo, la contaminación atmosférica y el deterioro de un entorno corrosivo están aumentando debido al avance de la industria, y está aumentando la necesidad de desarrollar un material de acero que tenga una mejor resistencia a la corrosión, en comparación con el acero galvanizado convencional, debido a las estrictas normativas sobre ahorro de recursos y energía. Como parte de estas cuestiones, se han realizado varios estudios sobre una tecnología de fabricación de un material de acero chapado a base de aleaciones de zinc para mejorar la resistencia a la corrosión del material de acero añadiendo elementos como aluminio (Al) y magnesio (Mg) a un baño de chapado de zinc. Como material de acero chapado representativo basado en una aleación de zinc, se han llevado a cabo activamente estudios sobre una tecnología de fabricación de un material de acero chapado basado en Zn-Al-Mg en el que se añade adicionalmente Mg a un sistema de composición de chapado Zn-Al (Documento de Patente 1).

El Documento de Patente 2 se refiere a un chapado a base de Zn-Mg-Al con una excelente resistencia a la corrosión. El Documento de Patente 2 revela la característica técnica de suprimir el engrosamiento del MgZn2 para mejorar las características de soldadura y la trabajabilidad. Para ello, el Documento de Patente 2 controla que la capa de chapado satisfaga 1,2<Mg/Al<2,5, que el contenido de Al en la capa de chapado sea inferior al de Mg, y que la suma de las relaciones de área de la estructura eutéctica binaria de Zn/MgZn2 y de la estructura monofásica de MgZn2 sea igual o superior al 51%. Es decir, una fase única o una fase binaria basada principalmente en MgZn2 es la fase principal en el Documento de Patente 2.

Sin embargo, el chapado basado en Zn-Mg-Al es propenso al ennegrecimiento en el que el color de la superficie se oscurece. El ennegrecimiento es causado por el MgZn2, y dado que el fenómeno se produce activamente cuando el MgZn2 está en una sola fase o en una fase binaria combinada con Zn, por lo tanto, el Documento de Patente 2 tiene un problema de ennegrecimiento.

Muchos de los materiales de acero chapado utilizados en la industria pueden someterse a menudo a diversos procesos, como corte, doblado, tensado y similares, para ser fabricados como productos finales. En este caso, las superficies cortadas o procesadas pueden tener problemas en el sentido de que la resistencia a la corrosión puede deteriorarse debido a la exposición de un hierro base o a daños en la capa de chapado. En particular, en un chapado de aleación basada en Zn-Al-Mg, las superficies procesadas pueden ser más vulnerables porque la capa de chapado puede ser más quebradiza, en comparación con un chapado de zinc convencional. Hasta ahora no se habían realizado muchos estudios sobre la mejora de la resistencia a la corrosión de una porción procesada.

(Documento de Patente 1) Publicación de Patente Japonesa No. 2002-332555

(Documento de Patente 2) Publicación de Patente Coreana No. 2016-0037867

[Problema técnico]

Un aspecto de la presente divulgación es proporcionar un material de acero chapado en aleación de zinc que tenga una excelente calidad superficial y una excelente resistencia a la corrosión en una porción transversal, así como una excelente resistencia a la corrosión en una porción procesada, y un procedimiento de fabricación del mismo.

Los problemas a resolver por la presente divulgación no se limitan a los problemas mencionados anteriormente, y otros problemas no mencionados serán claramente comprendidos por los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción.

[Solución técnica]

De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, un material de acero chapado con aleación de zinc que tiene una excelente calidad superficial y resistencia a la corrosión, incluye: un hierro base; una capa de chapado de aleación de zinc formada sobre el hierro base; y una capa de inhibición formada entre el hierro base y la capa de chapado de aleación de zinc, en la que una fase de Zn de una superficie de la capa de chapado de aleación de zinc comprende de 15 a 90 % de área, y la capa de inhibición incluye una capa de fase de aleación ternaria de Zn/MgZn2/Al que tiene un espesor de 2pm o menos en la capa de inhibición, en la que la capa de fase de aleación ternaria comprende de 30 a 90 % de área de una superficie de la capa de inhibición, la capa de chapado de aleación de zinc comprende, en peso, Mg: 0,5 a 3,5%, Al: 0,5 a 20,0%, Zn como componente residual, e impurezas inevitables, la capa de chapado de aleación de zinc comprende una estructura lamelar de la fase Zn y una fase MgZn², un espesor medio de cada una de la fase Zn y la fase MgZn²en una dirección de anchura es de 1,5pm o inferior.

Según otro aspecto de la presente divulgación, un procedimiento de fabricación de un material de acero chapado con aleación de zinc que tiene una excelente calidad superficial y resistencia a la corrosión, incluye: preparar un hierro base; sumergir el hierro base en un baño de chapado de aleación de zinc que contiene Mg y Al para chapar el hierro base, en el que el baño de chapado de aleación de zinc comprende, en peso, Mg: 0,5 a 3,5%, Al: 0,5 a 20,0%, Zn como componente residual, e impurezas inevitables; y limpiando el hierro base chapado, y enfriando a continuación, donde el enfriamiento satisface la siguiente relación 1:

donde Vc es una velocidad media de enfriamiento hasta el final de la solidificación de una capa de chapado inmediatamente después de limpiar, y Vc' es una velocidad media de enfriamiento hasta el inicio de la solidificación de la capa de chapado inmediatamente después de limpiar, en el que el revestimiento y la limpieza satisfacen un índice de trabajo de 0,5 a 40 representado por la siguiente relación 2,

donde P indica la presión de un gas de limpieza en KPa, D indica la distancia entre la boquilla de limpieza y el material de acero chapado en mm, t indica el grosor de la ranura de la boquilla de limpieza en mm, S indica la velocidad de paso del material de acero en metros por minuto, y T indica la temperatura del baño de chapado en °C.

[Efectos ventajosos]

De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, se puede proporcionar un material de acero chapado con aleación de zinc que tiene excelentes características superficiales al evitar la decoloración de una superficie de una capa de chapado, y que tiene una excelente resistencia a la corrosión no sólo en una porción transversal sino también en una porción procesada, y un procedimiento para fabricar el mismo. Por lo tanto, hay una ventaja en que un área de uso puede ampliarse a un área a la que un uso convencional está limitado.

[Descripción de los dibujos]

La FIG. 1 es una fotografía que muestra una sección transversal de una capa de chapado del Ejemplo inventivo 3, entre los Ejemplos de la presente divulgación.

La FIG. 2 es una fotografía que muestra una sección transversal de una capa de chapado del Ejemplo comparativo 2, entre los Ejemplos de la presente divulgación.

La FIG. 3 es una fotografía que muestra una capa de fase de aleación ternaria deZn/MgZn²/Alformada sobre una capa de inhibición en la fotografía de la FIG. 1.

La FIG. 4 es una vista esquemática que ilustra un material de acero chapado y una cuchilla de limpieza.

Mejor modo para la invención

Un revestimiento de zinc convencional se solidifica en una única fase de Zn, mientras que un revestimiento de aleación de zinc basado en Zn-Al-Mg coexiste con una fase de Zn, una fase de aleación de Mg y Zn, y una fase de Al. Una estructura de chapado puede formar una estructura de chapado muy compleja, dependiendo de las condiciones físicas y químicas de una superficie de un hierro base de acuerdo con los oligoelementos, procesos de fabricación, o similares, en un baño de chapado.

Una fase de aleación Zn-Mg en una estructura de chapado de una capa de chapado de aleación de zinc basada en Zn-Al-Mg (en lo sucesivo, una capa de chapado de aleación de zinc o una capa de chapado) puede estar hecha de diversos compuestos intermetálicos tales como MgZn², Mg2Znn, y similares, y su dureza puede ser de Hv 250 a 300. Además, puede formarse una capa inhibidora de compuestos intermetálicos de Fe y Al en una interfaz entre la capa de chapado y el hierro base. Los compuestos intermetálicos de Fe y Al pueden incluir Fe⁴Al¹³, Fe²Al⁵y similares. Dado que los compuestos intermetálicos también tienen una fragilidad relativamente alta, es probable que se produzcan grietas en la capa de chapado durante la deformación física.

Un material de acero chapado de aleación de zinc de la presente divulgación incluye un hierro base, una capa de chapado de aleación de zinc formada sobre el hierro base, y una capa de inhibición formada entre el hierro base y la capa de chapado de aleación de zinc.

Una composición de la capa de chapado de aleación de zinc incluye, en peso, Mg: 0,5 a 3,5%, Al: 0,5 a 20,0%, Zn como componente residual e impurezas inevitables.

El magnesio (Mg) desempeña un papel muy importante para mejorar la resistencia a la corrosión de un material de acero chapado a base de zinc, y puede formar eficazmente un producto de corrosión a base de hidróxido de zinc en una superficie de una capa de chapado bajo un entorno corrosivo, para prevenir eficazmente la corrosión del material de acero chapado a base de zinc. Para obtener los efectos anteriores, el contenido del mismo es del 0,5% en peso o más, y preferentemente del 0,8% en peso o más. Sin embargo, cuando el contenido del mismo es excesivamente alto, puede darse el problema de que aumente rápidamente la escoria oxidante de Mg en una superficie de un baño de chapado. Para evitar el problema, el Mg es 3,5% en peso o menos, y preferentemente 2,0% en peso o menos.

El aluminio (Al) suprime la formación de la escoria de óxido de Mg en el baño de chapado, y puede reaccionar con el Zn y el Mg en el baño de chapado para formar un compuesto intermetálico basado en Zn-Al-Mg, para mejorar la resistencia a la corrosión del material de acero chapado. Para obtener los efectos anteriores, el contenido del mismo es del 0,5% en peso o más, y preferentemente del 0,8% en peso o más. Sin embargo, cuando su contenido es excesivamente alto, pueden deteriorarse la soldabilidad y la propiedad de fosfatado del material de acero chapado. Para evitar el problema, el Al es 20,0% en peso o menos, y preferentemente 6,0% en peso o menos. Además, para favorecer el comportamiento de solidificación del baño, el Al puede ser más preferentemente del 3,0% en peso o menos.

Puede incluirse Zn como componente residual e impurezas inevitables.

Se forma una capa de inhibición entre la capa de chapado de aleación de zinc y el hierro base en la lámina de acero chapada de aleación de zinc. La capa inhibidora puede estar formada por un compuesto intermetálico de Fe y Al (por ejemplo, Fe⁴Al¹³, Fe²Al⁵y similares). La capa de inhibición puede estar compuesta de granos finos, pero puede presentar fragilidad cuando los granos tienen una forma relativamente gruesa. Por lo tanto, cuando se añade una tensión externa a la lámina de acero, la capa de inhibición puede destruirse, para deteriorar la resistencia a la corrosión debido al pelado o agrietamiento en el procesamiento de la capa de chapado. Por lo tanto, un tamaño de grano de la capa inhibidora puede ser de 300 nm o menos, y un tamaño de grano medio de la capa inhibidora puede ser de 100 nm o menos.

Sobre la capa de inhibición se forma una capa de fase de aleación ternaria de Zn, MgZn²y Al con un espesor igual o inferior a 2pm. Una reacción catódica de sacrificio puede iniciarse principalmente en una interfaz entre el hierro base y la capa de chapado de aleación de zinc en un entorno corrosivo. En un caso en el que la fase de aleación ternaria se forma alrededor de la interfaz entre el hierro base y la capa de chapado de aleación de zinc, cuando una sección transversal de un producto se expone al entorno corrosivo, los efectos por un proceso de sacrificio pueden aumentar en la interfaz, y pueden entonces mantenerse de forma continua. Esto puede deberse a que el Zn, el Mg, que intervienen principalmente en el proceso de sacrificio, y el Al, ventajoso para formar una película de pasivación, pueden concentrarse alrededor de la interfaz entre la capa de chapado y el hierro base. La capa de fase de aleación ternaria se forma sobre la capa de inhibición, y se forma al menos en un 30% del área, basándose en el área total de la capa de inhibición. Sin embargo, cuando la capa de fase de aleación ternaria está excesivamente formada, la dureza de una porción superior de la capa de chapado puede reducirse para deteriorar las propiedades de fricción de la capa de chapado. Por lo tanto, la capa de fase de aleación ternaria no supera el 90% de área. Como ejemplo de procedimiento de confirmación de la capa de fase de aleación ternaria, puede haber un procedimiento de confirmación mediante el uso de un microscopio electrónico de barrido (SEM) o un microscopio electrónico de transmisión (TEM), ampliando una sección transversal en aumento. Otro ejemplo del procedimiento anterior puede incluir la disolución de la capa de chapado con una solución acuosa de ácido clorhídrico (HCl), la observación de una superficie de la capa de chapado y la observación de la capa de fase de aleación ternaria que queda en una porción superior de la capa de inhibición. Al observar la sección transversal, a lo largo de un límite de la sección transversal, puede medirse una longitud de la fase ternaria formada en la capa de inhibición a partir de toda la longitud de la capa de inhibición.

Cuando la capa de fase de aleación ternaria de Zn, MgZn²y Al se forma para tener un espesor superior a 2pm en la capa de inhibición, los efectos por el proceso de sacrificio alrededor de la interfaz entre el hierro base y la capa de chapado de aleación de zinc pueden reducirse, y los efectos de mejora de la resistencia a la corrosión de la sección transversal también pueden reducirse. Por lo tanto, puede ser importante controlar el estado del material o las condiciones de enfriamiento de forma que el espesor de la capa de la fase de aleación ternaria no supere 2um.

La capa de chapado de aleación de zinc puede incluir una fase de Zn, una fase de aleación de Mg y Zn (por ejemplo, MgZn², Mg2Z11, y similares), una fase de Al, y similares. En una microestructura observada en la superficie de la capa de chapado de aleación de zinc de la presente divulgación, la fase Zn comprende del 15 al 90 % de la superficie de la capa de chapado de aleación de zinc. La microestructura que aparece en la superficie de la capa de chapado puede estar muy estrechamente relacionada con las propiedades superficiales de la capa de chapado. Cuando la relación de la fase de Zn en la superficie de la capa de chapado es relativamente pequeña, puede surgir el problema de que el color de la superficie chapada se vuelva relativamente oscuro debido a la oxidación del Mg durante el almacenamiento a largo plazo de la lámina de acero chapada. Por lo tanto, la fase de Zn en la superficie de la capa de chapado puede ser del 15% de área o más. Cuando la relación de la fase Zn supera el 90% de área, puede ser necesario un enfriamiento excesivo, con lo que la productividad puede verse deteriorada, lo que no es preferible.

La capa de chapado de aleación de zinc puede incluir varias fases como se ha descrito anteriormente, y la fase Zn y la fase MgZn²entre ellas incluye una fase binaria que tiene una estructura lamelar. En la capa de chapado de aleación de zinc de la presente divulgación, un espesor medio de cada una de la fase Zn y la fase MgZn²en una dirección de anchura, en la estructura lamelar de la fase Zn y la fase MgZn²incluida en la capa de chapado de aleación de zinc, puede ser de 1,5 pm o menos. Dado que la fase MgZn²puede ser más frágil, en comparación con la fase Zn, cuando la estructura lamelar se forma para ser gruesa, puede haber una posibilidad relativamente alta de destrucción por tensión externa. Por lo tanto, en la estructura lamelar de la fase Zn y la fase MgZn²formada a partir de la superficie de la capa de chapado, el espesor medio de cada una de la fase Zn y la fase MgZn²en la dirección de la anchura es de 1,5 pm o menos (excluyendo 0) . La estructura lamelar de la fase Zn y de la fase MgZn²incluida en la capa de chapado de aleación de zinc puede ser una estructura lamelar presente hasta en un 70 % del área de la capa de chapado en la superficie de la capa de chapado de aleación de zinc. El espesor en la dirección de la anchura puede determinarse midiendo al menos 10 puntos de la estructura lamelar presente en la capa de chapado, y calculando un valor medio de la misma.

A continuación, se describirá en detalle una realización de un procedimiento para fabricar un material de acero chapado en aleación de zinc de la presente divulgación. El procedimiento para fabricar el material de acero chapado con aleación de zinc de la presente divulgación incluye preparar un hierro base; sumergir el hierro base preparado en un baño de chapado para chapar el hierro base; y limpiar para controlar un espesor de una capa de chapado y después enfriar.

En la preparación del hierro base, se desea primero hacer uniforme una estructura metálica de un material de acero laminado en caliente. Un tamaño promedio del grano del material de acero laminado en caliente puede ser de 1 a 100um. En este caso, un grano del material de acero laminado en caliente puede estar en una porción de capa superficial (dentro de 1/8 o menos del espesor total desde la superficie). En un caso en el que se genera la no uniformidad de una estructura del material de acero laminado en caliente, especialmente una estructura superficial del material de acero laminado en caliente, la formación uniforme de la capa de inhibición puede ser difícil, debido a la difusión de la no uniformidad de una forma superficial durante el laminado en frío y a la difusión de la no uniformidad del Fe del hierro base necesaria para la formación de la capa de inhibición. La fase ternaria que debe formarse en una porción superior de la capa de inhibición también puede formarse de manera no uniforme para deteriorar la resistencia a la corrosión en una sección transversal. Para ello, la granulometría media del material de acero laminado en caliente puede ser de 1 a 100um. El tamaño de grano del material de acero laminado en caliente puede ser preferentemente de 1 a 50um, y más preferentemente de 5 a 30um.

Cuando el tamaño de grano del material de acero laminado en caliente es inferior a 1 pm, puede ser ventajoso para asegurar la resistencia, pero puede aumentar la rugosidad superficial debida al grano durante el laminado en frío. Además, cuando el tamaño de grano es superior a 100um, puede ser ventajoso en términos de homogeneización de la forma, pero un aumento excesivo de la temperatura de laminación en caliente puede causar defectos de escala, y los costes de fabricación del producto pueden aumentar. Un ejemplo de procedimiento para obtener el tamaño de grano del material de acero laminado en caliente puede incluir el mantenimiento de la temperatura de laminación en caliente a 800°C o más, o el aumento de la temperatura de bobinado a 550°C o más después de la laminación en caliente.

Al preparar un material de acero laminado en frío laminando en frío el material de acero laminado en caliente, la rugosidad superficial (Ra) del material de acero laminado en frío puede ser de 0,2 a 1,0pm, y la tendencia puede ser de 0,2 a 1,2.

La rugosidad de la superficie puede determinarse de acuerdo con la presión de un rodillo y de la forma de la superficie del rodillo, cuando éste enrolla el material. Cuando la rugosidad de la superficie supera 1,0pm, puede formarse una capa de inhibición no uniforme al formar la capa de chapado, y puede aumentar la formación de no uniformidad entre las fases de la capa de chapado. Cuando la rugosidad de la superficie es inferior a 0,2um, el coeficiente de fricción de la superficie puede disminuir para deslizar el material de acero en el rodillo.

La medición de la tendencia puede ser un procedimiento de medición de un grado de flexión de un material de acero que tenga una anchura de 1 m o más y una longitud de 2 m o más, después de colocar el material de acero, para adherir estrechamente una superficie del material de acero a una placa de superficie que tenga una superficie plana. Una altura (H) de la curvatura se divide por una longitud de onda (P) de la curvatura y, a continuación, el valor dividido se expresa como el producto de 100. Es decir, la tendencia puede expresarse mediante una fórmula de altura (H)/longitud de onda (P) x 100. Cuanto menor sea la tendencia, mayor será la planitud del material de acero. Cuando la tendencia supera 1,2, el grado de flexión del material de acero puede ser relativamente grande, lo que provoca una desviación en el flujo superficial cuando el material de acero pasa por el baño de chapado. Por lo tanto, la formación de la capa de inhibición y la homogeneización de la capa de chapado pueden verse afectadas negativamente. Cuanto menor sea la tendencia, más ventajoso. A modo de ejemplo, para gestionar la tendencia a menos de 0,2, puede haber un procedimiento propuesto para reducir la velocidad de laminación en frío, pero el procedimiento propuesto no es preferible debido a sus excesivos costes de proceso.

Un procedimiento para controlar la rugosidad y la tendencia de la superficie en un rango apropiado no está limitado a ello. En una última operación de laminado en frío, puede ajustarse una relación de reducción comprendida entre el 2 y el 5%. Además, se puede añadir la tensión adecuada a la lámina de acero durante el laminado. Además, como ejemplo para impartir rugosidad a la superficie, puede realizarse un tratamiento con plasma en una superficie del acero. Por ejemplo, en la laminación en frío, dado que la forma final puede estar determinada por un rodillo en la última operación de laminación, la relación de reducción puede ser del 5% o menos. En el caso de una lámina con un grosor de 0,5 mm, la relación de reducción puede establecerse en un 2% o más, para reducir la sobrecarga del laminado a cizalladura.

Mientras tanto, el material de acero laminado en frío descrito anteriormente puede ser fusionado a una temperatura de 600 a 850°C, según sea necesario. En el momento del fusionado, puede utilizarse un gas que contenga del 1 al 10% en volumen de hidrógeno (H²) en nitrógeno (N²). Cuando una concentración del hidrógeno es inferior al 1% en volumen, puede ser difícil reducir un óxido en una superficie del acero. Cuando la concentración del hidrógeno supera el 10% en volumen, sus costes de fabricación pueden aumentar. Por lo tanto, el hidrógeno puede ser del 1 al 10% en volumen del gas.

Como la temperatura del punto de rocío en una atmósfera de fusionado difiere, no sólo las proporciones de los componentes que constituyen una película de óxido formada en la superficie del hierro base pueden ser diferentes, sino que también la tasa de oxidación interna puede ser diferente. Por lo tanto, la temperatura del punto de rocío puede gestionarse en un intervalo de -60 a -10°C. Cuando la temperatura del punto de rocío es inferior a -60°C, no es preferible porque se puede incurrir en costes excesivos en la gestión de la pureza de un gas bruto. Cuando la temperatura del punto de rocío supera los-10°C, la reducción de contaminantes en la superficie del hierro base puede no conseguirse bien, y puede formarse una película de óxido como B, Mn, o similar, que puede ser un oligoelemento o impureza contenida en el acero, para deteriorar la humectabilidad del chapado.

Un material de acero chapado con aleación de zinc puede fabricarse mediante un proceso de chapado en el que el hierro base preparado como se ha indicado anteriormente se sumerge en un baño de chapado y se retira del mismo. El baño de chapado incluye, en peso, Al: 0,5 a 20,0%, Mg: 0,5 a 3,5%, Fe como componente residual e impurezas inevitables. Cada uno de los componentes puede no ser diferente de los descritos en la capa de chapado de aleación de zinc descrita anteriormente.

Puede formarse una capa inhibidora de Fe y Al en la superficie del hierro base sumergido en el baño de chapado, puede formarse sobre la capa inhibidora una capa de chapado que incluya componentes similares a los componentes del baño de chapado, y puede retirarse una lámina de acero del baño de chapado. En este caso, la temperatura del baño de chapado puede estar comprendida entre 430 y 500°C. Cuando la temperatura del baño de chapado es inferior a 430°C, aunque el hierro base esté sumergido en el baño de chapado, es posible que la descomposición del óxido en la superficie del hierro base no se realice sin problemas, lo que puede resultar desventajoso para la formación de la capa de inhibición. Cuando la temperatura del baño de chapado supera los 500°C, no es preferible porque puede producirse escoria en la superficie del baño de chapado y puede producirse una oxidación significativa del Mg.

El proceso de chapado puede utilizar un proceso de depósito de componentes individualmente en el baño de chapado, y un proceso de chapado continuo por inmersión en caliente en el que un material de acero (en particular, una lámina de acero) se hace pasar continuamente a través del baño de chapado para formar una capa de chapado. En el proceso de chapado continuo por inmersión en caliente, la velocidad de paso del material de acero puede ser de 60 a 200MPM (una distancia de paso por minuto, metro por minuto). Cuando la velocidad de paso es inferior a 60MPM, la productividad del producto puede disminuir. Cuando la velocidad de paso supera los 200 MPM, puede producirse una falta de uniformidad entre la capa de inhibición y la capa de chapado.

En el material de acero chapado con aleación de zinc retirado del baño de chapado, puede ajustarse un espesor de la capa de chapado mediante una boquilla de limpieza, denominada cuchilla de aire, en una parte superior del baño de chapado, y a continuación puede realizarse una operación de enfriamiento. La boquilla de limpieza puede pulverizar aire o un gas inerte para ajustar el grosor de la capa de chapado. Al pasar por la boquilla de limpieza, la temperatura de la capa de chapado y del material de acero, y el ajuste de la boquilla de limpieza pueden afectar a la formación de la estructura de la capa de chapado.

La FIG. 4 es una vista esquemática que ilustra un material de acero chapado y una boquilla de limpieza. Con referencia a la FIG. 4, la presente divulgación satisface un índice de trabajo de 0,5 a 40 determinado por la siguiente relación 3, que define la presión de inyección de gas en la boquilla de limpieza (P), una distancia entre la boquilla de limpieza y la lámina de acero (D), un espesor de ranura de la boquilla de limpieza (t), una velocidad de paso del material de acero (S) y la temperatura de un baño de chapado (T):

Donde P denota una presión de un gas de limpieza (KPa), D denota una distancia entre la boquilla de limpieza y un material de acero chapado (mm), t denota un grosor de la boquilla de limpieza (mm), S denota una velocidad de paso del material de acero (MPM), y T denota una temperatura del baño de chapado (°C).

El índice de trabajo puede ser un factor de forma del hierro base antes del chapado, y puede ser adecuado para formar una estructura de chapado deseable, cuando se prepara una capa de chapado, en un estado en el que la rugosidad superficial (Ra) es de 0,2 a 1,0pm y la tendencia es de 0,2 a 1,2. Es decir, se puede realizar una estructura lamelar fina en la capa de chapado y, al mismo tiempo, se puede facilitar la formación de una fase de aleación ternaria directamente en la capa de inhibición en una interfaz entre la capa de chapado y el hierro base. Cuando el índice de trabajo es 0,5 o inferior, una fracción de la fase de Zn de la superficie del chapado puede reducirse para decolorar fácilmente la superficie del chapado, y la estructura lamelar puede ser gruesa para que se produzca el agrietamiento del chapado durante el procesado. Cuando el índice de trabajo es superior a 40, pueden producirse defectos como patrones de flujo en una superficie de la capa de chapado. Por lo tanto, el índice de trabajo definido por la relación 2 puede ser de 0,5 a 40.

Después del proceso de limpieza, se enfría el material de acero chapado, y la operación de enfriamiento satisface la siguiente relación 1:

donde Vc es una velocidad media de enfriamiento hasta el final de la solidificación de una capa de chapado inmediatamente después de limpiar, y Vc' es una velocidad media de enfriamiento hasta el inicio de la solidificación de la capa de chapado inmediatamente después de limpiar.

Como factor que influye en las estructuras y crecimientos de fases en la capa de chapado, para obtener una estructura deseable, una relación (Vc'/Vc) de una velocidad media de enfriamiento hasta el comienzo de la solidificación de la capa de chapado inmediatamente después de limpiar (Vc') a una velocidad media de enfriamiento hasta el final de la solidificación de una capa de chapado inmediatamente después de limpiar (Vc), puede ser de 0,7 a 1,5.

Modo para la invención

A continuación, se describirán en detalle ejemplos de la presente descripción. Los siguientes ejemplos son solo para comprender la presente divulgación y no pretenden limitar el ámbito de la presente divulgación. Esto se debe a que el ámbito de la presente divulgación puede determinarse por los contenidos descritos en las reivindicaciones y los contenidos razonablemente inferidos de las mismas.

Ejemplo

Se utilizaron chapas de acero laminadas en frío con un grosor de 0,8 mm como hierros base para preparar chapas de acero base para el exterior de un automóvil que incluían, en peso, un 0,03% de C, un 0,2% de Si, un 0,15% de Mn, un 0,01% de P y un 0,01% de S. En este caso, los valores de rugosidad superficial (Ra) y de tendencia de cada una de las chapas de acero base se muestran en la Tabla 1. Las bobinas de acero laminado en frío se sumergían y retiraban continuamente de un baño de chapado de aleación de Zn-Al-Mg, y se sometían a operaciones de limpieza y enfriamiento para preparar chapas de acero con revestimiento de aleación de zinc. Las condiciones específicas utilizadas en este caso figuran en la Tabla 1.

Los componentes de una capa de chapado de cada una de las chapas de acero chapadas con aleación de zinc preparadas, la presión de pulverización de una boquilla de limpieza (P), una distancia entre la boquilla de limpieza y la lámina de acero (D), un grosor de ranura de la boquilla de limpieza (t), una velocidad de paso del material de acero (S), y la temperatura del baño de chapado (T) se reflejan en las condiciones que se muestran en la Tabla 1 a continuación, para calcular los valores de un índice de trabajo definido por la relación 2 anterior, y mostrar conjuntamente los valores calculados para el índice de trabajo en la Tabla 1 conjuntamente.

Se midieron una fracción de área de una fase de Zn observada en una superficie de las chapas de acero con aleación de zinc preparadas como se ha descrito anteriormente, una distancia entre las fases de Zn y MgZn²de una estructura lamelar en una dirección de anchura, presente hasta el 70% de un espesor de una capa de chapado desde la superficie de la capa de chapado, y una fracción de área de una capa de fase de aleación ternaria de Zn/MgZn²/Al que tiene un espesor de 2pm o menos, incluida en una capa de inhibición, y los valores medidos se mostraron en la Tabla 2 conjuntamente.

Además, para confirmar las propiedades de cada una de las chapas de acero con revestimiento de aleación de zinc, se evaluaron las propiedades superficiales y la resistencia a la corrosión de porciones transversales y procesadas de cada una de las chapas de acero con revestimiento de aleación de zinc, y los resultados evaluados se mostraron en la Tabla 3. En cuanto a las propiedades de la superficie, se midieron un patrón de flujo y un grado de decoloración de la superficie, el grado de decoloración de la superficie se evaluó midiendo una diferencia de color de una superficie de cada muestra, dejando cada una de las muestras a una temperatura de 50°C y humedad (95%) durante 24 horas, y midiendo entonces de nuevo la diferencia de color de cada una de las muestras, para evaluar valores (dE) con valor de brillo respectivo reducido. En cuanto a la resistencia a la corrosión de cada una de las porciones transversales y procesadas, se realizó para cada una de las muestras el ensayo de corrosión cíclica especificado en la norma ISO t C 156. Se registró el número de ciclos de aparición de óxido rojo (número de ciclo) en la parte transversal de cada una de las muestras, determinado por el ensayo de corrosión, y el número de ciclos de aparición de óxido rojo (número de ciclo) en la parte procesada de cada una de las muestras, determinado doblando cada una de las muestras a 180° y realizando el ensayo de corrosión para medir el número de ciclos de aparición de óxido rojo en la zona doblada.

Tabla 2

La FIG. 1 es una fotografía que muestra una sección transversal de una capa de chapado del Ejemplo Inventivo 3. Como se muestra en la FIG. 1, se puede observar que se proporcionó una capa de chapado sobre una placa de acero base 11, una fase única de Zn 12 y se formó una estructura lamelar 13 en la capa de chapado, y la estructura lamelar 13 se formó finamente para reducir la aparición de grietas durante el procesamiento. La FIG. 3 muestra una interfaz entre la lámina de acero base 11 y la fase única de Zn 12, mostrada en la FIG. 1, y puede observarse que se formaron una capa de inhibición 14 y una fase de aleación ternaria de Zn/MgZn²/Al. Concretamente, se puede observar que se formaron una fase 15 de MgZn², una fase 16 de Al y una fase 17 de Zn. La FIG. 2 es una fotografía que muestra una sección transversal de una capa de chapado del Ejemplo comparativo 2, y puede verse que se formó una estructura lamelar 23 gruesa. Por lo tanto, puede verse que es fácil que se produzcan grietas durante el procesado.

A partir de los resultados de la Tabla 2 y de las FIGS. 1 a 3, en los Ejemplos Inventivos que satisfacen las condiciones definidas de la presente divulgación, se pueden asegurar excelentes propiedades superficiales y una excelente resistencia a la corrosión, incluso en las porciones transversales y procesadas.

Si bien se han mostrado y descrito anteriormente realizaciones de ejemplo, será evidente para los expertos en la técnica que pueden realizarse modificaciones y variaciones sin apartarse del ámbito de la presente divulgación tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un material de acero chapado en aleación de zinc que tiene una excelente calidad superficial y resistencia a la corrosión, que comprende:

un hierro base;

una capa de chapado de aleación de zinc formada sobre el hierro base; y

una capa de inhibición formada entre el hierro base y la capa de chapado de aleación de zinc,

en la que una fase de Zn de una superficie de la capa de chapado de aleación de zinc comprende de 15 a 90 % de área, y

la capa de inhibición incluye una capa de fase de aleación ternaria de Zn/MgZn²/Al que tiene un espesor de 2 pm o menos en la capa de inhibición, en la que la capa de fase de aleación ternaria comprende del 30 al 90 % de área de una superficie de la capa de inhibición,

en la que la capa de chapado de aleación de zinc comprende, en peso, Mg: 0,5 a 3,5%, Al: 0,5 a 20,0%, Zn como componente residual e impurezas inevitables,

en la que la capa de chapado de aleación de zinc comprende una estructura lamelar de la fase Zn y una fase MgZn², en la que un espesor medio de cada una de la fase Zn y la fase MgZn²en una dirección de anchura es de 1,5 pm o inferior.

2. El material de acero chapado en aleación de zinc que tiene una excelente calidad superficial y resistencia a la corrosión según la reivindicación 1, en el que un tamaño de grano de un compuesto intermetálico basado en Fe-AI en la capa de inhibición es de 300 nm o menos.

3. Un procedimiento de fabricación de un material de acero chapado en aleación de zinc que tiene una excelente calidad superficial y resistencia a la corrosión, que comprende:

preparar un hierro base;

sumergir el hierro base en un baño de chapado de aleación de zinc para chapar el hierro base, en el que el baño de chapado de aleación de zinc comprende, en peso, Mg: 0,5 a 3,5%, Al: 0,5 a 20,0%, Zn como componente residual e impurezas inevitables; y

limpiar el hierro base chapado y, a continuación, enfriar,

en el que el enfriamiento satisface la siguiente relación 1, y

en el que el chapado y la limpieza satisfacen un índice de trabajo de 0,5 a 40 representado por la siguiente relación 2,

donde Vc es una velocidad promedio de enfriamiento hasta el final de la solidificación de una capa de chapado inmediatamente después de limpiar, y Vc' es una velocidad promedio de enfriamiento hasta el inicio de la solidificación de la capa de chapado inmediatamente después de limpiar,

donde P indica la presión del gas de limpieza en KPa, D indica la distancia entre la boquilla de limpieza y el material de acero chapado en mm, t indica el grosor de la ranura de la boquilla de limpieza en mm, S indica la velocidad de paso del material de acero en metros por minuto, y T indica la temperatura del baño de chapado en °C.

4. El procedimiento de fabricación de un material de acero chapado con aleación de zinc que tiene una excelente calidad superficial y resistencia a la corrosión según la reivindicación 3, en el que la preparación del hierro base comprende:

preparar un material de acero laminado en caliente que tenga una porción de capa superficial con un tamaño de grano de 1 a 100 pm; y

lamelar en frío el material de acero laminado en caliente para preparar un material de acero laminado en frío que tenga una rugosidad superficial de 0,2 a 1,0 pm y una tendencia de 0,2 a 1,2.

5. El procedimiento de fabricación de un material de acero chapado en aleación de zinc que tiene una excelente calidad superficial y resistencia a la corrosión según la reivindicación 3, en el que una temperatura del baño de chapado es de 430 a 500°C.

6. El procedimiento de fabricación de un material de acero chapado en aleación de zinc que tiene una excelente calidad superficial y resistencia a la corrosión según la reivindicación 3, donde en el proceso de chapado, una velocidad de una placa pasante es de 60 a 200 metros por minuto.