PT100376B - Processo de galvanizacao e liga de zinco que pode ser utilizada neste processo - Google Patents

Description

PROCESSO DE GALVANIZAÇÃO E LIGA DE ZINCO QUE PODE SER UTILIZADA NESTE PROCESSO

A presente invenção refere-se a um processo de galvanizaçao a quente de uma série de objectos individuais de aço, de acordo com o qual se utiliza um banho de zinco que contém silício com uma concentração que pode ir até à saturaçao.

Este processo é conhecido por meio do documento DE-A-3 734 203. Este documento refere-se essencialmente à galvanização a quente de objectos de aço que contêm mais de 0,02% (em peso) de silício. De acordo com este documento, a galvanização de um tal aço põe problemas graves quando se utiliza o processo de galvanização clássico, isto é, quando se utiliza um banho constituído essencialmente por zinco. Com efeito, neste caso, obtêm-se revestimentos de zinco que são simultaneamente demasiadamente espessos e demasiadamente frágeis e que, além disso, têm um aspecto acinzentado. Isto deve-se ao facto de a camada constituída por ligas de ferro-zinco que se forma sobre a superfície do aço em contacto com um banho de galvanização clássico aumentar linearmente em função do tempo durante toda a duração da imersão quando o aço contém mais de 0,02% de silício. Isto não acontece com os aços que contêm menos silício, caso em que a velocidade de crescimento é proporcional à raiz do tempo de imersão.

-2Ainda de acordo com este documento, verificou-se que o crescimento linear da camada de liga de ferro-zinco sobre os aços com mais de 0,02% de silício é devido à perturbação da rede cristalina da liga que constitui a camada por silício que se difunde do aço através da camada, facilitando este perturbação a difusão do ferro do aço através da camada.

Por estes motivos, propõe-se neste documento contrariar a difusão do silício do aço para a camada por aumento da actividade do silício no seio do banho. Para esse efeito, utiliza-se um banho de zinco que contém silício, de preferência saturado com silício, não somente quando todos os objectos a galvanizar têm um teor de silício maior do que 0,02%, mas também quando pelo menos um dos objectos a galvanizar tem esse teor de silício, isto é, quando não se exclui que entre os objectos a galvanizar haja alguns cujo teor de silício não ultrapassa 0,02%, porque se descobriu que a galvanização nesse banho de aços cujo teor em silício não ultrapassa 0,02% origina muito bons resultados que são completamente comparáveis aos obtidos com estes tipos de aço num banho clássico.

A requerente descobriu que este processo conhecido apresenta o inconveniente de responder insuficientemente às necessidades actuais dos galvanizadores.

O objectivo da presente invenção é proporcionar um pro-3cesso tal como se definiu antes que evite este inconveniente.

Com essa finalidade, de acordo com a presente invenção

a) constitui-se a referida série de tal maneira que todos os objectos sejam de um aço que contém no máximo 0,04% de silício e o banho contém, neste primeiro caso, pelo menos 0,005% de silício:

b) ou então constitui-se a mencionada série de tal maneira que pelo menos um dos objectos seja de um aço que contém o máximo de 0,04% de silício e o banho contém, no segundo caso, pelo menos 0,005% de silício, assim como 0,02 -

- 0,06% de alumínio e 0,002 - 0,1% de cálcio, ou 0,05 -

- 0,12% de níquel.

Com efeito, pelo que diz respeito à galvanizaçao a quente de aços que contêm no máximo 0,04% de silício, isto e, aços isentos de silício ou com um pequeno teor de silício, a requerente verificou, ao contrário do que é sugerido pelo documento DE-A-3 734 203 citado antes, que a adição de silício a um banho de galvanização clássico, isto é, a um banho essencialmente constituído por zinco, origina a obtenção de revestimentos que são nitidamente mais finos do que os revestimentos clássicos, isto e, os revestimentos que se obtêm com aços que contêm no máximo 0,02% de silício num banho de galvanização clássico. Assim, por

-4exemplo, o revestimento formado sobre um aço sem silício mergulhado durante cinco minutos num banho clássico a 450° C tem a espessura clássica” de 66 micrómetros, enquanto se obtém com o mesmo aço e nas mesmas condições um revestimento com uma espessura com somente 37 micrómetros depois da adição de 0,03% de silício ao banho. É inútil dizer que o consumo de zinco diminui na mesma proporção que a espessura do revestimento. A redução da espessura é já substancial quando se adiciona 0,005% de silício ao banho.

Deve notar-se aqui que uma espessura clássica, isto é, uma espessura com cerca de 70 micrómetros, se torna cada vez menos necessária em numerosos domínios da técnica. Por exemplo, os construtores de automóveis contentam-se, para numerosas aplicações, com uma espessura de revestimento de apenas cerca de 40 micrómetros. A parte a) do processo de acordo com a presente invenção é portanto particularmente interessante quando se tem de galvanizar uma série de objectos de aço sem silício ou com um pequeno teor de silício (até 0,04%) e se quer obter uma espessura de’revestimento mais fraca que a espessura clássica, mais particularmente uma espessura inferior a 50 micrómetros.

Pelo que diz respeito à galvanização a quente dos aços contendo mais de 0,04% de silício, a requerente verificou, igualmente ao contrário do que sugere o documento DE-A-3 734 203 citado antes, que não basta adicionar silício ao banho de zinco

-5para resolver convenientemente o problema do crescimento excessivo dos revestimento, mas que, para conseguir este efeito, é preciso adicionar, além de 0,005% ou mais de silício, ainda 0,02 - 0,06% de alumínio e 0,002 - 0,1% de cálcio, ou 0,05 - 0,12% de níquel.

Para se obter uma redução substancial da espessura do revestimento, são necessários teores mínimos de alumínio (0,02%) e de níquel (0,05%). O teor mínimo de silício (0,005%) é necessário, por um lado, para reforçar o efeito inibidor do alumínio e do níquel sobre o crescimento do revestimento, nomeadamente quando o aço a galvanizar contém até 0,20% de silício e, por outro lado, para evitar a formação de mates de níquel-ferro no banho. 0 teor mínimo de cálcio (0,002%) è necessário para se obter um revestimento isento ou praticamente isento de defeitos de continuidade do revestimento. Verificou-se ser difícil evitar estes defeitos, mesmo na presença de cálcio, quando o teor de alumínio é superior a 0,06%. Um teor de níquel superior a 0,12% origina a formação de compostos intermetálicos de Ni-Zn que são prejudiciais. O cálcio adicionado acima de 0,1% não tem qualquer efeito.

Entrando em linha de conta com o que se disse antes, é evidente que o banho de galvanização de acordo com a parte a) do processo da presente invenção é particularmente interessante, não só quando se tem de galvanizar uma série de objectos de aço

-6que têm todos um teor de silício maior do que 0,04%, mas também quando se tem de galvanizar uma série mista constituída parcialmente por objectos isentos de silício ou com pequeno teor de silício (até 0,04%) e parcialmente objectos com um teor de silício maior e, por consequência, quando se tem de galvanizar uma série de objectos de aço de que se ignora a composição, o que acontece muitas vezes quando se realiza a galvanização de objectos de um cliente.

Deve notar-se que a utilização de um banho de galvanização constituído por 0,1% de silício, 0,2% de alumínio, 0,1% de níquel, 0,1% de estanho e o restante zinco, é já conhecida através do documento CN-A-85 109 366. Este deve ser um banho saturado com silício, porque a solubilidade do silício no zinco a 450° C, isto é, à temperatura utilizada normalmente na galvanização, é apenas igual a cerca de 0,03%. Nao se especifica a que tipo de aço este banho se destina. Também não se especifica se o banho se destina à galvanização em contínuo ou à galvanização de objectos individuais. Em qualquer caso, a requerente verificou que um tal banho não convêm de maneira nenhuma para a galvanização de objectos individuais, pois origina seguramente múltiplos defeitos de continuidade no revestimento, qualquer que seja o teor de silício dos objectos a galvanizar.

A requerente constatou igualmente que a presença de pelo menos 0,005% de silício no banho impede a formaçao de mates do

-7fundo (mates de ferro-zinco), qualquer que seja o teor de silício do aço a galvanizar, o que torna o processo de acordo com a presente invenção ainda mais atraente.

Ê vantajoso que o banho contenha, nos dois casos, pelo menos 0,01% de silício, por um lado para se obter uma diminuição considerável da espessura do revestimento, mais particularmente no caso de aços com 0 - 0,20% de silício e, por outro lado, para evitar com segurança a formação de mates de fundo no banho.

Ê igualmente vantajoso, nos dois casos, que o banho contenha chumbo com uma concentração que pode ir até à saturação, por exemplo 0,1 a 1,2%, com o fim de diminuir a tensão superficial do banho.

Além disso, é desejável que, no primeiro caso, o banho contenha 0,001 - 0,015% de alumínio e/ou 0,002 - 0,1% de cálcio, com a finalidade de proteger o zinco da oxidação; caso contrário, forma-se uma película amarelada na superfície do banho, que suja os objectos galvanizados. Pela mesma razão, é vantajoso que o banho niquelífero utilizado no segundo caso contenha igualmente 0,001 - 0,015% de alumínio e/ou 0,002 - 0,1% de cálcio.

teor de cálcio preferido está compreendido entre 0,005

-80 teor preferível de zinco é de pelo menos 98%.

Obtêm-se resultados muito bons quando o banho, além do zinco, contém apenas os elementos mencionados antes com os teores referidos e impurezas inevitáveis.

Ê evidente que a composição do banho evolui no decurso das operações, sendo diferentes as velocidades de consumo, por oxidação e outras reacções, dos componentes, zinco e aditivos, à temperatura de utilização (normalmente próxima de 450° C) e na presença de fundente (ZnC^ e NH^Cl), e praticamente tanto maior quanto mais oxidável for o metal. Os déficites de aditivos em consequência da oxidaçao realizam-se essencialmente em relação ao silício e ao cálcio, assim como em relaçao ao alumínio, quando o cálcio está ausente.

Ora, a requerente descobriu que se pode manter a composição do banho no decurso das operações de galvanização compensando o consumo de banho com a adição ao banho de uma liga â base de zinco que contém

a) no primeiro caso, 0,1 - 1,5% de silício, 0 - 0,8% de alumínio, 0 - 1 % de cálcio e 0 - 1,2% de chumbo; e

b) no segundo caso, 0,1 - 1,5% de silício e 0 - 1,2% de chumbo, assim como

-9ou 0,1 - 0,8% de alumínio e 0,02 - 1% de cálcio, ou 0,05 - 0,12% de níquel, 0 - 0,8% de alumínio e 0 - 1% de cálcio.

A liga à base de zinco a ser utilizada, de preferência sob a forma de lingotes, pode conter, de acordo com os casos:

- 0,1	- 1,5% de	Si;	> r
- ou	0,1-1,5%	de	Si	e 0,01 - 0,8% de Al;
- ou	0,1 - 1,5%	de	Si	e 0,1 - 1,2% de Pb;
- ou	0,1 - 1,5%	de	Si	e 0,02 - 1% de Ca;
- ou	0,1 - 1,5%	de	Si,	0,01 - 0,8% de Al e 0,02 - 1% d'	e Ca;
- ou	0,1 - 1,5%	de	Si,	0,01 - 0,8% de Al e 0,1 - 1,2% i	de Pb;
- ou	0,1 - 1,5%	de	Si,	0,02 - 1% de Ca e 0,1 - 1,2% de	Pb;
- ou	0,1 - 1,5%	de	Si,	0,01 - 0,8% de Al, 0,02 - 1% de	Ca e
0,1	- 1,2% de	Pb;	r
- ou	0,1 - 1,5%	de	Si,	0,1 - 0,8% de Al e 0,02 - 1% de	Ca;
- ou	0,1 - 1,5%	de	Si,	0,1 - 0,8% de Al, 0,02 - 1% de	Ca e
0,1	- 1,2% de	Pb;	r

- ou 0,1 - 1,5% de Si e 0,05 - 0,12% de Ni;

- ou	0,1 - 1,5%	de	Si,	0,05 -	- 0,12%	de	Ni	e	0	,1 -	1,2% de Pb;
- ou	0,1 - 1,5%	de	Si,	0,05 -	- 0,12%	de	Ni	e	0	,01	- 0,8% de Al;
- ou	0,1 - 1,5%	de	Si,	0,05 -	- 0,12%	de	Ni,	r o	r	01 -	0,8% de Al e
0,1	I - 1,2% de	Pb;
- ou	0,1-1,5%	de	Si,	0,05 -	- 0,12%	de	Ni	e	0	,02	- 1% de Ca;

-100,05 - 0,12% de Ni,

0,02 - 1% de Ca e

- ou 0,1 - 1,5% de Si,

0,1 - 1,2% de Pb;

- ou 0,1 - 1,5% de Si,

0,02 - 1% de Ca;

- ou 0,1 - 1,5% de Si,

0,02 - 1% de Ca e 0

0,05 - 0,12% de Ni,

0,01 - 0,8% de Al e

0,05 - 0,12% de Ni, ,1 - 1,2% de Pb.

0,01 - 0,8% de Al,

Obtêm-se excelentes resultados quando a liga contém, além do zinco, apenas os elementos referidos antes com os teores mencionados e as impurezas inevitáveis.

Ê evidente que se pode substituir a liga à base de zinco por uma liga equivalente sob a forma de pelo menos uma liga-mãe e zinco ou sob a forma de pelo menos uma liga-mãe e uma liga com menos aditivos que a liga a substituir.

Assim, por exemplo, pode utilizar-se como liga equivalente 100 quilogramas de liga de zinco com 1% de Si e 0,1% de Al (primeiro caso) :

- ou 10 quilogramas de liga-mae com 10% de Si e 1 % de Al (preparada por metalurgia de pós) e 90 quilogramas de Zn;

- ou 10 quilogramas de liga-mãe com 10% de Si (obtida por metalurgia dos pós), 1 quilograma de liga-mae com 10% de Al e 89 quilogramas de Zn;

- ou 1 quilograma de liga-mãe com 10% de Al e 99 quilogramas de liga com 1,01% de Si.

A liga à base de zinco definida .antes pode ser utilizada em outras aplicações diferentes da descrita antes.

Uma variante do processo de acordo com a presente invenção consiste em constituir a citada série no primeiro caso de maneira que todos os objectos sejam de um aço que contem no máximo 0,02% de silício (em vez de 0,04%) e, no segundo caso, de maneira que pelo menos um dos objectos seja de um aço que contém mais de 0,02% de silício (em vez de 0,04%).

Todas as percentagens mencionadas antes são expressas em peso.

EXEMPLOS

Exemplo 1

Este Exemplo refere-se à galvarização de um aço que tem a seguinte composição, em percentagem em peso : 0,050 de C, 0,28 de Mn, 0,012 de Si, 0,009 de S, 0,014 de P, 0,020 de Al, 0,020 de Ni, 0,020 de Cr e 0,025 de Cu.

-1 2Num primeiro ensaio, utiliza-se um banho de zinco e, num segundo ensaio, um banho de zinco com 0,029% de Si. Nos dois casos, a temperatura do banho é igual a 450° C e a duraçao da imersão é igual a cinco minutos.

No primeiro ensaio, obtém-se um revestimento com a espessura de 66 micrómetros e, no segundo ensaio, um revestimento com a espessura de apenas 39 micrómetros.

Exemplo 2

Este Exemplo refere-se à galvanização de um aço que tem a seguinte composição, em percentagem em peso : 0,144 de C, 0,920 de Mn, 0,092 de Si, 0,010 de S, 0,014 de P, 0,048 de Al, 0,020 de Ni, 0,020 de Cr e 0,025 de Cu.

Num primeiro ensaio, utiliza-se um banho de zinco com 0,029% de Si e, num segundo ensaio, um banho de zinco com 0,10% de Ni e, num terceiro ensaio, um banho de zinco com 0,10% de Ni e 0,029% de Si. Nos três ensaios, a temperatura do banho foi igual a 450° C e a duração da imersão foi de cinco minutos.

No primeiro ensaio, obtém-se uma espessura com mais de

200 micrómetros; no segundo caso, uma espessura igual a 69 micrómetros; e no terceiro caso, uma espessura de apenas 50 micróme

Claims (14)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. - Processo de galvanização por imersão a quente de uma série de objectos individuais de aço, de acordo com o qual se utiliza um banho de zinco que contém silício com uma concentração que pode ir até ã saturação, caracterizado pelo facto de:

   a) ou se constituir a referida série de maneira que todos os objectos sejam de um aço que contém no máximo 0,04% de silício e, neste caso, o banho de zinco conter pelo menos 0,005% de silício;

   b) ou se constituir a mencionada série de maneira que pelo menos um dos objectos seja de um aço que contém mais 0,04% de silício e o banho de zinco, neste segundo caso, contém pelo menos 0,005% de silício assim como, ou 0,02-0,06% de alumínio e 0,002-0,1% de cálcio, ou 0,05-0,12% de níquel.
2. 2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o banho conter nos dois casos pelo menos 0,01% de silício.
3. 3.- Processo de acordo com as reivindicações 1 ou

   2, caracterizado pelo facto de o banho conter nos dois casos chumbo com uma concentração que pode ir até ã saturação nos dois casos.
4. 4.- Processo de acordo com a reivindicação 3, ca- racterizado pelo facto de o banho conter 0,1 - 1,2% de chum bo.
5. 5.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de o banho conter 0,001 - 0,015% de alumínio, no primeiro caso.
6. 6. - .Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de o banho conter 0,002 - 0,1% de cálcio no primeiro caso.
7. 7. - Processo de acordo com uma qualquer das reivin dicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de o banho conter 0,02 - 0,06% de alumínio e 0,005 a 0,05% de cálcio no segundo caso.
8. 8. - Processo de acordo com uma qualquer das reivin dicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de o banho conter 0,05 - 0,12% de níquel assim como 0,001 - 0,015 % de alumínio e/ou 0,002 - 0,1% de cálcio, no segundo caso.
9. 9. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo facto de o banho conter, além do zinco, os elementos citados com os teores referidos e impurezas inevitáveis.
10. 10. - Processo de acordo com uma qualquer das reivin dicações 1 a 9, caracterizado pelo facto de, durante o processo de galvanização, se manter a composição do banho compensando o

    J consumo por adição ao banho ou de uma liga ã base de zinco que contém:

    a) no primeiro caso, 0,1 a 1,5Z de silício, 0 a 0,8Z de alumínio, 0 a 1Z de cálcio e 0 a 1,2Z de chumbo; e,

    b) no segundo caso, 0,1 a 1,57 de silício e 0 a 1,2Z de chumbo assim como ou 0,1 a 0,8Z de alumínio e 0,02 a 1Z de cálcio, ou 0,05 a 0,12Z de níquel, 0 a 0,8Z de alumínio e 0 a . 17 de cálcio;

    ou de um equivalente da referida liga à base de zinco sob a forma de pelo menos uma liga mãe e de zinco puro ou sob a forma de pelo menos uma liga mãe e de uma liga à base de zinco menos carregada de aditivos que a liga mencionada antes.
11. 11.- Processo de acordo com a reivindicação 10, ca racterizado pelo facto de se utilizar uma liga ã base de zinco que além de zinco, apenas contém os elementos citados com os teores referidos e as impurezas inevitáveis.
12. 12.- Lingote à base de zinco, em particular para utilização no processo de acordo com as reivindicações 10 ou

    11, caracterizado pelo facto de conter:

    ou 0,1 a 1,57o de Si; ou 0,1 a 1,57o de Si e 0 ,01 a 0,8% de Al;‘ ou 0,1 a 1,5% de Si e 0 ,02 a 1Z d e Ca; ou 0,1 a 1,5Z de Si, 0, 01 a 0,8Z de Al e 0,02 a 1Z de Ca; ou 0,1 a 1,5% de Si e 0 ,1 a 1,2% de Pb; ou 0,1 a 1,5% de Si, 0, 01 a 0,8% de Al e 0,1 a 1,2% d ,e Pb; ou 0,1 a 1,5Z de Si, 0, 02 a 1Z de Ca e 0,1 a 1,2Z de Pb; ou 0,1 a 1,5Z de Si, 0, 01 a 0,8% de Al, 0,02 a 1Z de Ca e 0,1 a : L, 2Z de Pb; ou 0,1 a 1,5Z de Si, o, 1 a 0,8Z d .e Al e 0,02 a 17o de Ca;

    ou 0,1 a 1,5Z de Si, 0,1 a 0,8% de Al, 0,02 a 1Z de Ca e 0,1 a 1,2Z de Pb;

    ou 0,1 a 1,5Z de Si e 0,05 a 0,12Z de Ni;

    ou 0,1 a 1,5Z de Si, 0,05 a ou 0,1 a 1,5Z de Si, 0,05 a ou 0,1 a 1,5Z de Si, 0,05 a 0,1 a 1,2Z de Pb; ou 0,1 a 1,5Z de Si, 0,05 a ou 0,1 a 1,5Z de Si, 0,05 a 0,1 . a 1J 17. de Pb; ou 0,1 a 1,5Z de Si, 0,05 a 0,C 12 a i: l de ι Ca; ou 0,1 a 1,5Z de Si, 0,05 a

    0.12Z de Ni e 0,1 a 1,2Z de Pb;

    0,12Z de Ni e 0,01 a 0,8Z de Al;

    0,12% de Ni, 0,01 a 0,8% de Al e

    0,12Z de Ni e 0,02 a 1Z de Ca;

    0,12Z de Ni, 0,02 a 1Z de Ca e

    0,12Z de Ni, 0,01 a 0,8% de Al e

    0,12% de Ni, 0,01 a 0,8% de Al,

    0,02 a 1% de Ca e 0,1 a 1,2% de Pb.
13. 13. - Lingote de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo facto de conter, além do zinco, apenas os ele; mentos citados com os teores referidos e impurezas inevitáveis .
14. 14. - Variante do processo de acordo com as reivindi cações 1 a 11, caracterizada pelo facto de, em vez de se consti tuir a mencionada série no primeiro caso de maneira que todos os objectos sejam de um aço que contém no máximo 0,04% de siH cio, se constituir a mesma de modo que todos os objectos sejam de um aço que contém no máximo 0,02% de silício, e, em vez de constituir a citada série no segundo caso de maneira que pelo menos um dos objectos seja de um aço que contém mais do que 0,04% de silício, ela ser feita de maneira que pelo menos um dos objectos seja de um aço que contém mais de 0,02% de silício.