ITAL20090002A1 - Nuova formulazione della soluzione di flussaggio nei processi di zincatura generale a caldo dell'acciaio - Google Patents
Nuova formulazione della soluzione di flussaggio nei processi di zincatura generale a caldo dell'acciaioInfo
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Description
NUOVA FORMULAZIONE DELLA SOLUZIONE DI FLUSSAGGIO NEI PROCESSI DI ZINCATURA GENERALE A CALDO DELL’ACCIAIO
Campo deirinvenzione
La presente invenzione ha come oggetto un perfezionamento nella preparazione della superficie dì parti prefabbricate d’acciaio da zincare a caldo e, più precisamente, si riferisce all’ influenza della composizione di una soluzione flussante, sulla qualità dei rivestimenti ottenuti in processi di zincatura a caldo in discontinuo, che utilizzano bagni di zinco fuso, contenenti fino al 0,1% in peso d’alluminio. La scelta della composizione chimica della soluzione flussante, assieme a specifiche condizioni d’impiego, garantiscono una buona bagnabilità del manufatto d’acciaio durante l’immersione nella lega fusa ed assicurano un rivestimento omogeneo ed aderente al substrato d’acciaio.
Stato dell’arte
La zincatura discontinua a secco à ̈ una delle più importanti tecnologie per rivestire l’acciaio in funzione anticorrosione prevalentemente atmosferica. In questo processo le parti d’acciaio sono immerse in zinco fuso a 440~450°C. Anche se sono stati introdotti dei miglioramenti delle singole operazioni delle linee industriali, la sequenza delle operazioni à ̈ la medesima da molti anni: a) sgrassaggio seguito da risciacquo, b) decapaggio in HO 10% seguito da risciacquo, c) flussaggio in una soluzione salina acquosa che contiene ZnC12+NH4Cl seguito da essiccazione senza risciacquo, d) immersione nella lega fusa a base Zn a =440-450°C,
Gli acciai che possono essere zincati includono quelli cosiddetti reattivi. La reattività dell’acciaio dipende dalla concentrazione critica di Si e P (effetto Sandelin) che può variare non solo da acciaio ad acciaio ma anche può essere distribuita disomogeneamente nello stesso acciaio. L’aspetto dei rivestimenti eseguiti sugli acciai reattivi à ̈ grigio ed opaco, l’interfaccia à ̈ fragile e lo spessore del rivestimento à ̈ elevato con la conseguenza di un alto consumo di zinco e perciò di un danno economico. La fase fragile costituita da leghe Zn-Fe può raggiungere la superficie esterna del rivestimento che, per la sua fragilità , può staccarsi a seguito di una deformazione meccanica.
La ragione di questa reattività non à ̈ ancora stata chiarita completamente anche se sono stati proposti molti metodi per limitarla basati sull’ aggiunta allo zinco fuso di elementi metallici tra cui i più efficaci risultano essere l’alluminio e il nichel. Esempi di tali modifiche al bagno di zincatura sono la lega cosiddetta Polygalva basata sull’aggiunta di circa lo 0.06% Al e altri metodi basati su aggiunte minori dì alluminio, o la cosiddetta Technigalva basata su l’aggiunta di circa lo 0.05% Ni, E’ stata anche suggerita l’aggiunta di Sn=2.5%, Ni=0.05% o di V=0.04%, Ti=0.05% che consentirebbero d’eliminare l'effetto Sandelìn sino a Si= 1%. E’ stata anche proposta l’aggiunta di 1% Mn [20] o 0.1 -0.2% Mg.
L’impiego di alluminio aggiunto allo zinco à ̈ stato a lungo studiato perché potenzialmente molto promettente sia per Γ efficacia neH’inibire la reazione Zn-Fe sia perché questo metallo à ̈ poco costoso. Tuttavia il suo impiego non à ̈ stato sinora possibile perché nelle condizioni di processo attuali si generano, causate dall’ Al, delle difettosità quali aree più o meno estese in cui il rivestimento à ̈ assente, che potrebbero ridurre la resistenza alla corrosione del rivestimento.
La soluzione di questo problema à ̈ indicata nei Brevetti Italiani RM 2002 A000589 e 2008 A000020 in cui à ̈ dichiarato che utilizzando una soluzione Bussante a base di ZnC12 NH4C1 BÃŒC13, à ̈ possibile l’alligazione dei bagni di zinco fuso con bassi tenori di alluminio, ottenendo una riduzione significativa della reattività negli acciai cosiddetti reattivi e rivestimenti privi di difetti di copertura.
Questa innovazione però non tiene conto delle restrizioni ambientali imposte dalla cosiddetta Legge Seveso. in Italia infatti, il D. Lgs. 65 del 14 marzo 2003 in attuazione delle direttive 1999/45/CE e 2001/60/CE Art.6 Allegato II, classifica il Cloruro di zinco - ZnC12 sostanza pericolosa, in quanto tossica potendo provocare effetti negativi di lungo termine, per l’ambiente acquatico. La sua presenza in una zineheria à ̈ dunque soggetta a restrizioni e deve essere mantenuta più bassa possibile. La soluzione di flussaggio che tradizionalmente à ̈ costituita da una miscela di sali, tra cui ZnC12 à ̈, in funzione della sua concentrazione, una fonte potenziale di pericolosità ambientale e come tale deve essere attentamente monitorata.
Descrizione dell’invenzione
La presente invenzione si propone di contribuire fattivamente alia soluzione dei potenziali problemi ambientali derivanti dalla presenza di ZnC12 in zincheria, proponendo un procedimento perfezionato per la preparazione della superficie di pezzi in acciaio da zincare a caldo con una lega zinco-alluminio, in cui il cloruro di zinco nel bagno di flussaggio ha una concentrazione tenuta al di sotto del limite previsto dalla legislazione come minimo inquinante e preferibilmente tenuta prossima allo zero, e ancor più preferibilmente à ̈ pari a zero. Secondo tale procedimento, detti pezzi in acciaio, opportunamente decapati, vengono immersi in una soluzione acquosa contenente, in g/1, 0-50 ZnQ2, preferibilmente 0-25, ancor più preferibilmente 0-10, 20-300 NH4C1, 0,1-1 BÃŒ203, con un pH compreso tra 0,1 e 1,5, preferibilmente tra 0,5 e 1, mantenuto nell’intervallo ottimale mediate aggiunta di HC1 o KOH 0,1N, e in detto bagno mantenuti a una temperatura compresa tra 4 e 50°C, preferibilmente tra 10 e 30 °C e, più preferibilmente tra 15 e 25 °C, per un tempo di immersione compreso tra 10 s e 10 minuti, preferibilmente tra 20 s e 2 min, ancor più preferibilmente tra 30 s e 1 min. Dopo rimmersione nel bagno di flussaggio dei corpi d’acciaio da rivestire, questi sono essiccati a una temperatura di 60-120 °C per un tempo pari al massimo a 60 minuti. I sali di flussaggio clic rimangono aderenti ai corpi da rivestire, hanno una temperatura di fusione ben inferiore a quella della lega fusa di rivestimento, e vengono quindi facilmente allontanali all’atto dell’immersione formando ceneri e scorie.
Utilizzando il bagno di flussaggio secondo la presente invenzione à ̈ possibile rivestire in discontinuo con leghe di zinco e alluminio corpi tanto d’acciai al carbonio, quanto d’acciai ad elevata resistenza meccanica. Anche acciai ad elevato contenuto di silicio, e/o manganese e/o fosforo (per esempio dei tipi commercialmente conosciuti come acciai Sandelin o Ipersandelin), di solito non zincabili a caldo per eccessiva crescita di strati interfacciali di leghe intermetal lidie fragili, possono essere vantaggiosamente rivestiti utilizzando la formulazione della soluzione di flussaggio secondo la presente invenzione che consente la formazione di rivestimenti di spessore uniforme, senza difetti di copertura e d’aspetto brillante e senza zone rugose o disomogenee.
Descrizione di alcune realizzazioni preferite
I.a presente invenzione sarà descritta in maggior dettaglio in relazione ad alcune applicazioni, da considerare esclusivamente esemplificative c non limitative degli scopi e dell’ampiezza dell’ invenzione stessa,
Sono stati effettuati numerosi esperimenti di zincatura a caldo, con diverse modalità di flussaggio e diverse composizioni del bagno fuso di zincatura: La Tabella 2 seguente sintetizza le diverse condizioni di lavoro, relative ai parametri sopra ricordati.
Gli acciai sono stati rivestiti con la seguente procedura:
a. Sgrassaggio in soluzione acquosa di sgrassante acido commerciale 10% in peso, a temperatura ambiente, per 10 min
b. Risciacquo in acqua di rete
c. Decapaggio in HO 10% peso a temperatura ambiente per 15 min d. Risciacquo in acqua di rete
e. Flussaggio con le modalità mostrate in Tabella
f. Essiccazione a 80 °C in aria calda
g. Immersione in lega fusa di Zn-0,03%Al a 450 °C
La seguente Tabella 1 riporta i simboli con cui viene giudicata la qualità del
rivestimento, in termini complessivi di compattezza delio strato, uniformità di
colore, continuità del rivestimento.
TABELLA 1
Simbolo giudizio
â– Pessimo
m Cattivo
â–¡ Discreto
o Buono
© Ottimo
TABELLA 2
FLUSSAGGIO ZINCATURA
Al
mpo ZnCI2NH4CI KOH KC! Bi<3+>Fe<2+>te
<pH) nel giudizio immersione fuso
g/L g/L g/L g/L g/L g/L % (s) erimento 138,00 144,00 95,35 63,00 0,52 3,49 1 ,2 0,02 180 O 1 0,50 1 5,00 60 â– 2 0 50 75,68 50 0,50 1 5,00 60 El 3 0 100 75,68 50 0,50 1 5,00 60 â–¡ 4 25 100 75,68 50 0,50 1 5,00 60 O 5 8 (<**>) 0,03 60 â– 6 8 {<**>} 0,03 180 â–¡ 7 8 (<**>) 0,03 180 n â–
8 0,50 1 0,03 30 © 9 0,50 1 0,03 60 © 10 0,50 1 0,03 180 © 11 0,50 1 0,03 180 n â–¡ 12 0 50 75,68 50 0,50 1 0,03 60 © 13 0 50 75,68 50 0,50 1 0,03 180 © 14 12 100 75,68 50 0,50 1 0,03 60 © 15 25 100 75,68 50 0,50 1 0,03 180 © 16 40 100 75,68 50 0,50 1 0,03 60 © 17 50 100 75,68 50 0,50 1 0,03 180 © (<*>) attesa ora in aria dopo decapaggio e risciacquo
(<**>) acqua di rete
Claims (8)
- NUOVE RIVENDICAZIONI 1. Procedimento perfezionato per la preparazione delle superfici di corpi di acciaio da zincare a caldo in modo discontinuo in un bagno fuso comprendente essenzialmente zinco e da 0,01 a 1% in peso di alluminio, in cui detti corpi sono immersi in una soluzione acquosa acida per acido cloridrico comprendente meno di 50 g/l, e preferibilmente da 0 a 10 g/l, di cloruro di zinco, da 20 a 300 g/l di cloruro di ammonio e da 0,1 a 1 g/l di ossido di bismuto, e avente un pH compreso tra 0,1 e 1 ,5, preferibilmente tra 0,5 e 1 , detta soluzione acquosa avendo una temperatura compresa tra 4 e 50 °C, preferibilmente tra 10 e 30 °C, più preferibilmente tra 15 e 25 °C, per un tempo di immersione compreso tra 10 s e 10 min, preferibilmente tra 20s e 2 min, più preferibilmente tra 30 s e 1 min.
- 2 Procedimento perfezionato secondo la rivendicazione 1 , in cui i corpi di acciaio da zincare a caldo vengono (a) sgrassati in soluzione acida commerciale al 10% peso, a temperatura ambiente per 10 min; (b) lavati in acqua di rete; (c) decapati in HCI 10% peso a temperatura ambiente per 15 min; (d) di nuovo lavati in acqua di rete; (e) flussati in una soluzione acquosa acida per acido cloridrico, comprendente, in g/l, 0-50 Zn CI2, 20-300 NH4CI, 0,01-1 BÃŒ2O3, 10-100 KCI, avente un pH compreso tra 0,5 e 1 ,5 e una temperatura compresa tra 3 e 50 °C, (f) essiccati a 60-120 °C in aria calda.
- 3 Procedimento perfezionato secondo la rivendicazione 2, in cui il pH à ̈ compreso tra 0,5 e 1 , ed à ̈ mantenuto in tale intervallo mediante aggiunte di HCI o KOH 0, 1 N, e la temperatura à ̈ compresa tra 4 e 40 °C.
- 4 Procedimento perfezionato secondo la rivendicazione 3, in cui la temperatura à ̈ compresa tra 4 e 25 °C.
- 5 Procedimento perfezionato secondo la rivendicazione 2, in cui il pH à ̈ compreso tra 0,5 e 1 , ed à ̈ mantenuto in tale intervallo mediante aggiunte di HCI 0 KOH 0, 1 N, e i tempi di immersione dei corpi di acciaio nel bagno sono compresi tra 30 s e 2 min.
- 6 Procedimento perfezionato secondo la rivendicazione 5, in cui detti tempi di immersione sono compresi tra 20 s e 1 min.
- 7 Procedimento perfezionato secondo la rivendicazione 5, in cui detti tempi di immersione sono compresi tra 30 s e 1 min.
- 8 Procedimento perfezionato secondo la rivendicazione 2, in cui dopo l'immersione nel bagno di flussaggio i corpi di acciaio da rivestire sono essiccati a una temperatura di 60-120 °C per un tempo pari al massimo a 60 min.
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