MXPA00012310A - Proceso para la fabricacion de galvanizacion no continua con aleaciones de zinc y aluminio sobre productos metalicos fabricados. - Google Patents

Abstract

Es descrito un proceso para la galvanizacion no continua de un objeto de metal que comprende el prerecubrir la 5 superficie con un metal protector mediante un proceso con un recubrimiento delgado, continuo, uniforme de metal, y despues embeber el metal prerecubierto en un bano de aleacion de Zn-Al caliente y controlar la temperatura y el tiempo de embebido de manera tal que el prerecubrimiento sustancialmente completo reacciona con el Al en el bano para formar una capa compuesta de entrecara, por lo que causa al bano de aleacion ZnAl a reaccionar con la superficie del metal y formar una capa adherente y producir un recubrimiento galvanizado continuo de buena morfologia.

Description

PROCESO PARA LA FABRICACIÓN DE GALVANIZACIÓN NO CONTINUA CO ALEACIONES DE ZINC Y ALUMINIO SOBRE PRODUCTOS METÁLICOS FABRICADOS Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención está dirigida a prerecubrimiento para usarse en los procedimientos galvanización con aleaciones de zinc y aluminio para produc metálicos fabricados. Más precisamente, se refiere a recubrimiento no continuo de productos metálicos fabricados cualquier tamaño o forma en les cuales el prerecubrimiento s electrodo con un metal para proteger la parte precede el embebi en un baño derretido de aleación de zinc y aluminio.

Estado del arte Actualmente, es posible el mejorar la oxidación la resistencia a la corrosión, de partes particularmente de l partes de acero, a través de la galvanización con metales tal como el zinc, el cadmio y el aluminio, o otras aleaciones. proceso de galvanización de zinc y aluminio en particular impar una resistencia superior a las condiciones de clima adversas y un mayor rendimiento mecánico.

Generalmente, el galvanizado metálico pu ocurrir en ya sea un baño de metal derretido o en un b electrolítico. Ambos baños pueden ser ya sea continuos o continuos. En el momento presente, los procesos no continuos s principalmente aplicables a los productos metálicos de u dimensión y de un tamaño limitado, tal como los tornillos, l pernos, etc.. Sin embrago, hay una tendencia a el revestir l productos metálicos de dimensión indefinida, tal como las tir metálicas, las barras y los alambres, que usan un proce galvanizador continuo. Las tiras, las barras o los alambres s entonces transformados en los productos finales deseados p medios tales como el cortar y el presionar las tiras. Este méto tiene varias desventajas, Per ejemplo, los productos final deseados tienen orillas cortantes sin ningún recubrimien protector y son por lo tanto expuestos a los ataques de l agentes ambientales. Debido a la necesidad de productos calidad en el mercado, esc s desventajas se vuelven m relevantes que las ventajas de la galvanización con el pre e continuo. Ha ido creciendo el interés en un proceso no contin para el galvanizado de partes metálicas tales como las vigas, l ménsulas y los metales para las industrias automotriz, de construcción de barcos y de los aparatos domésticos.

La galvanización con zinc y aluminio no contin presenta numerosas ventajas porque imparte una resistenc superior a la oxidación caliente y al ataque de muchos medi agresivos. Sin embrago, en la práctica, ha sido imposible obtener buenos resultados de la galvanización no continua aleaciones de zinc y aluminio caliente porque es más caro y me práctico de aplicar que las técnicas de preparación de superficie, tal como el tratamiento a alta temperatura hidrógeno, en los procesos no continuos en contra de continuos. Adicionalmente, los flujos clásicos de cloruro de zi y de amonio pierden su efectividad tan pronto como el conteni de aluminio en el baño es de más de 0.01%, un problema para l procesos no continuos. Como un resultado, la mala preparación la superficie evita que la aleación derretida se galvanice, manera que el producto final exhibe manchas negras en superficie y contiene áreas sin ningún recubrimiento total. Est problemas persisten aun cuando se han hecho numerosos esfuerz para desarrollar un proceso industrial efectivo para galvanización no continua de zinc y de aluminio. ?n un: de tales esfuerzos, descrito en l Procedimientos de la Conferencia de Galvanización Intenciona Roma, del 5 al 10 de junio de 1988, el proceso relevante usa sistema acondicionador superficial que consiste de un lavado sosa cáustica hirviendo de 50%, seguido de un lavado, u recolección de ácido hidroclórico de 50%, un lavado, un secad un flujo ya sea en cloruro de amonio y en cloruro de zi (proporción 3:1) o en cloruro de amonio, crisolita y de fluoru de amonio (proporción 5:3:1) y un lavado final. Los productos s entonces inmediatamente embebidos en un baño de 600°C a 650°C A 1-55% Zn-43.5% Si-1.5%. Buenos resultados son obtenidos p los productos de acero y carbón y para los productos de lingot de hierro gris maleables, pero el pretratamiento es complejo caro y los procesos de galvanizado no son económicos por la g cantidad de escoria producida.

Otro proceso, desarrollado en Jap (Procedimientos de la Conferencia de Galvanización Internaciona Roma, del 5 al 10 de junio de 1988) , consiste de pretratamiento que incluye la limpieza electroquímica, el lavad el tratamiento en un flujo especial y entonces embeber el zinc-y una aleación de aluminio-sodio a 460°C. Este proceso normalmente usado solamente para alambres y pequeñas tuercas pernos .

Otro intento, en un escenario de laboratorio, sido hecho en Bélgica 'Corrosión, vola 47, número 7, páginas 5 a 541, 1992) . Usando una aleación de zinc-5 porciento por peso aluminio, el tratamiento consiste de limpieza ultrasónica tricloroetileno por 1 minuto, y entonces embeber en un álcali 60 °C por 3 minutos, después un lavado y después un baño quími limpiador a 50 °C por 3 minutos en 15% de ácido hidroclórico q contiene 1% de tiourea. Después los productos son lavados y s sometidos a un fundente en una solución de cloruro de zinc alcohol a 60 °C por 3 minutos y después son secados a 120 °C por minutos antes de embeberlos en una aleación derretida.

En Japón (Procedimientos de la Ia Conferencia Galvanizado General Asia-Pacífico, páginas 149 a 157, Taipe Taiwán, septiembre 15 a 18, 1992), ha sido propuesto un proce que consiste de un baño químico limpiador en 12% de áci hidroclórico seguido por el embebido en un flujo de zinc y cloruro de amonio que también contiene cloruro estánico bismuto. La aleación de recubrimiento incluye zinc y 4.9% aluminio, En este caso, los resultados positivos obtenidos s atribuidos al uso de sales de estaño o de bismuto en el flujo La investigación a gran escala ha sido tambi hecha en una aleación de 5% de zinc y aluminio en Taiw (Procedimientos de la Ia Conferencia de Galvanizado General Asi Pacífico, páginas 158 a 166, Taipei, Taiwán, septiembre 15 a 1 1992) . En este caso el flujo incluye cloruro de zinc, de 15 a 2 de amonio, de 5 a 10% de alcohol, y de 0.05 a 0.1% de un agen superficie activa no iónico. Las partes a ser tratadas s embebidas a 65°C por 30 a 120 segundos. Los baños recubrimiento también contienen elementos de tierra raras, p ejemplo, 0.02% La y 0.02 a 0.04% de Ce, y son mantenidos a 4 a 520°C.

En Sheet Materials Industries, (febrero 19 páginas 87 a 98) , está descrito un proceso en donde una t ancha de 5 centímetros, después de un baño químico limpia regular, es protegida de la oxidación con glicerol o una c delgada de cobre antes de comenzar a embeberla en un baño recubrimiento. Cuando la tira entra en el baño, el glicerol quema o el cobre se derrite en el baño, dejando en cualquier c una superficie limpia a la cual se pega el aluminio.

Todos estos métodos son inconvenientes imprácticos en las aplicaciones industriales. M específicamente, estos métodos son ya sea caros y complejos, fácilmente industrializados, dedicados a una composición recubrimiento específica, por ejemplo, las aleaciones con contenido relevante de aluminio (mayor de 50%) o en un baño aleación con un contenido bajo de aluminio (alrededor de 5%) , en aluminio puro, o estos están dedicados a los proces continuos y son por le tanto no prácticarr.ente transferibles a l aplicaciones no continuas. En particular, no parece fácilmen ser transferible a aplicaciones no continuas la técnica platinar una capa de aleación de zinc y de aluminio delgada sob la parte destinada antes de embeber en caliente en la aleación recubrimiento final durante la galvanización continua.

El pretratamiento tradicional juega un pap crítico en los procedimientos de galvanizado. Elimina l residuos finales que pueden ser dejados en la superficie de partes a ser revestidas después del baño químico limpiador ayuda a proteger la superficie de aquellos residuos mientras hace el embebido en el baño de aleación derretido. En el baño, flujo de pretratamiento reacciona, liberando compuestos volátil y que crean una atmósfera reductora que protege la superficie las partes a la oxidación. Los compuestos volátiles son entonc rápidamente eliminados sin ningún problema adicional. S embargo, aun en los baños de galvanización con muy baj contenidos de aluminio, como los usados en algunos ejempl mencionados arriba, el fundente reacciona con el aluminio pa producir compuestos estables, en particular los óxidos, que pueden ser eliminados y evitar, la galvanización uniforme de parte a ser revestida, causando defectos extendidos. Es problema no surge si la parte es revestida con un recubrimien derretido altamente reactivo, extremadamente delgado instantáneo, evitando por anto el uso del fundente pretratamiento. El re ub im.ier.~o instantáneo muy probablemen funciona al proteger la superficie de metal antes de embeber entonces inmediatamente es reemplazado por el recubrimiento galvanización sin interferir con la adherencia de la aleación galvanización. Este tipo de tratamiento es comúnmente usado pa proteger los productos fabricados hechos de níquel o una aleaci de níquel con la galvanización de aluminio, o de proteger l productos fabricados de aluminio con la galvanización de níqu (Trans. Met. So. De S, vol. 242, página 1695, agosto 1968) mayor inconveniente del proceso como es actualmente empleado el de que el recubrimiento debe de ser puesto en capas media la difusión térmica en temperatura >1100°C por muchas horas.

En resumen actualmente no existen procesos permitan la galvanización no continua con aleaciones basadas zinc y aluminio sobre los cuerpos metálicos, en particular en l cuerpos hechos de acero, en una manera simple fácilmen aplicables a la industria.

Descripción de la invención La presente invención está dirigida a tratamiento de prerecubrimiento sin electrodo de metal para u superficie de una parte que va a ser galvanizada que usa recubrimiento de aleación caliente de zinc y de alumini Preferiblemente, el metal de prerecúbrimiento deberá de s escogido entre el grupc que incluye níquel, cobre, cobalto, estaño. El prerecubrimiento debe tener un rango de peso de 1 a gramos por metro cuadrado, o, más preferiblemente, un rango de a 25 gramos por metro cuadrado. El proceso de tratamiento inclu las etapas usuales para limpiar, para los baños químic limpiadores y el lavado seguido por la adición de prerecubrimiento protector metálico, ligero, delgado. Después un nuevo lavado y secado, la parte es embebida en el ba derretido de la aleación de zinc y de aluminio. Para crear prerecubrimiento protector metálico sin electrodo, puede s usado un baño con hipofosfito de sodio como un reductor. Es baño deberá de ser estabilizado con 1 a 4 partes por millón Pb, con la temperatura entre 80 °C y 90°C y el pH fijado ent 4.5 y 6 para el Ni y con la temperatura entre 20°C y 30°C y el entre 12 y 13 para el Cu. El tiempo de platinado oscila ent unos cuantos segundos (por ejemplo 10 segundos para las barras acero desgarradas usando Ni) hasta unos cuantos minutos (p ejemplo 600 segundos para las hojas de acero que usan Cu) . porcentaje de P del prerecubrimiento deberá de ser entre 8 y porciento por peso. Ya sea de Ni o de Cu son preferidos como prerecubrimiento de rebaba para usarse con las aleaciones de zi y de aluminio que contienen entre 0.1 y 99.1 porciento por pe de Al. Las aleaciones de zinc y de aluminio contienen entre 0 y 25 porciento por peso, y preferiblemente alrededor de 5% aluminio son preferidos. En tales casos el recubrimiento rebaba de cobre deberá ser de entre 0.3 y 3µm de espesor. Cuan es usado, el recubrimiento de rebaba de níquel deberá de s entre 0.1 y 4µm de espesor.

El prerecubrimiento de Ni ocurre en condicion reductoras fuertes en una superficie de acero sin óxidos, l óxidos que han sido previamente removidos por el baño quími limpiador HCl. La capa metálica protege la superficie de acero la oxidación la cual primariamente ocurre durante la inmersión el metal derretido. En el baño, el Ni reacciona con el Al de aleación de Zn-Al a formarse en la capa compuesta de entrec (NÍ3AI3.NÍAI3 o NiAl) . Una vez que el Al ha transform completamente el Ni en los compuestos arriba mencionados, reacción entre el Al, el Zn y el Fe comienza y la así llama capa de adherencia se forma y se origina un recubrimiento c buena morfología. Si, por el contrario, durante la inmersión, Ni no es transformado completamente por la reacción con el A por ejemplo porque por el corto tiempo de inmersión, o una ca de Ni muy gruesa, o porque la temperatura del baño es incorrect entonces la reacción Al-Zn-Fe no podrá comenzar y no pod formarse un buen recubrimiento. Una reacción similar ocur cuando el Cu, el Co, o el Sn son usados como el metal prerecubrimiento .

Por lo tanto, la cantidad de Ni, de Cu, de Co o Sn depositadas si influye en el resultado final. En general, calidad de recubrimiento es una función del tiempo de reacción la solución de prerecubri ien c sir_ electrodo, de la temperatu de la solución, de la reactividad de la superficie de acero, finalmente, de los parámetros de recubrimiento del embebi caliente. El contenido de Al er. el recubrimiento final si afec el tiempo de embebido y la temperatura del baño derretido, cual deberá de ser de por lo menos 50 °C por arriba del punto derretido de la aleación. Sin embargo, las composiciones de amb prerecubrimientos instantáneos del Ni y del Cu son fijados relacionados con el contenido de Al del recubrimiento fi solamente al determinar cual de las dos es preferible.

Los parámetros exactos necesarios para obtener buen recubrimiento varian con la composición del acero o de o metal a ser revestido, el metal usado para el prerecubrimient el contenido de Al de la aleación embebida caliente. Sin embar el espesor del prerecubrimiento cuando el Ni es usado está d por la ecuación: Espesor = ((4.4 X 10" X t) + (6 X 10"4, donde Espesor = µm y t = segundos. (Esta ecuación no aplica cuando muestra experimenta una prerreducción con hipofosfito. ) recubrimiento de Cu a una tasa de 0.03 a 0.04 µm por minuto. mejores parámetros de modo para recubrir las hojas de acero o l barras de acero desgarradas (ver el ejemplo 1 para l descripciones detalladas del acero) con un prerecubrimiento de seguido por un recubrimiento de baño ecbebido de mezcla de met Zn-5%-Al-0.1% están dados es la tabla 4. Los parámetros pa recubrir el acere tipc 1 (ver la tabla 1 con un prerecubrimien Ni seguido por un baño caliente de Al de 55 porciento por pes de 4.3 porciento de Zn por peso, de 1.5 porciento por peso de están dados en la tabla 5. Los mejores parámetros del modo pa recubrir el acero de hoja (ver el ejemplo 1) con prerecubrimiento de Cu seguido por un baño caliente de mezcla metal de 5% de Zn 0.1% de Al están dados en la tabla 7.

La invención mencionada arriba será descrita c más detalle en los siguientes ejemplos los cuales no restring los propósitos amplios y los usos de la misma invención.

Ejemplos De las barras desgarradas para concreto reforza de 12 milímetros 0 (diámetro) de las varias composicion conocidas (ver la tabla 1) , se hicieron algunos ejemplos de centímetros de largo. Otros ejemplos de hojalata de 7 X 12 de u hoja de acero FeP04 fueron hechos mediante presión. Todas l muestras fueron limpiadas y después fueron bañadas químicamen con limpiador en 1:1 HCl inhibidas con hexametilenteramina g/1) . Después del enjuague, el prerecubrimiento fue efectuado un reactor de laboratorio. Finalmente, las muestras fuer enjuagadas con agua y secadas en una corriente de aire calient después fueron galvanizadas er. un baño de aleación derreti caliente.. Las condiciones operativas de las fases galvanización están mostradas en las tablas 2, 3, 4 y 6. calidad del recubrimiento ha sido catalogado y juzgado de acuer a la siguiente escala empírica. Los votos reflejan el juic menos favorable.

(*) Muchos de los ejemplos fueron completamente recubiertos. Cuando la cobertura no fue completa el juicio fue realmente pobre .

Ejemplo 1 Tabla 2 - Composición de la solución sin electrodo Ni-P Tabla 3 - Tratamiento de Ni-P sin electrodos seguido por embebido caliente en mezcla de metal Zn-5%A1-0.1% El espesor de la capa varía con el tiempo acuerdo a: Espesor = ((4.4 X 10"3 X t) + (6 X 10"4' , donde Espesor = µm y t = segundos. ( Esta ecuación si aplica cuando muestra experimentauna prerreducción con hipofosfito. ) La tabla 4 presenta el mejor modo para l recubrimientos de Zn-5%A1-0.1% mezcla de metal: (*) Los parámetros deben de ser escogidos dentro de un interv dado cuidando de combinar el espesor de Ni bajo con temperatura baja de embebido caliente, y viceversa.

Ejemplo 2 Tabla 5 - Los tratamientos Ni-P sin electr seguidos por el embebido en caliente en 55 porciento Al por p de 43.5 porciento por peso de Zn, 1.5 porciento por peso de usando Acero Tipo I Ejemplo 3 Para el prerecubr miento de tratamiento de Cu, f usada una solución cuya composición está dada en la tabla abajo. Los procedimientos de deposito fueron los mismos q aquellos descritos para el Ni. ?l espesor del tratamiento de fue calculado al medir la ganancia en peso (10 minutos deposición corresponden a 0.3 - 0.4 µm) .

Tabla 7 - Recubrimientos de Cu sin electrodo seguido por embebido en caliente de 5% Zn - 0.1% de Al mezcla de metal - Ho de Acero FeP04.

Claims (30)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Un proceso para la galvanización no contin de un objeto de metal que comprende: preparar la superficie del objeto de metal co para remover los residuos; prerecubrir la superficie con un metal protect por medio de un proceso sin electrodo de manera que se obtiene recubrimiento delgado, continuo y uniforme del metal prerecubrimiento suficiente para proteger la superficie de oxidación antes del embebido en el baño de galvanización, y a suficientemente delgado para que el prerecubrimiento pue reaccionar esencialmente en forma completa con Al en un baño aleación de Zn-Al fundido; embeber el meual prerecubierta en un baño aleación de Zn-Al caliente y controlar la temperatura y el tiem de embebido de manera que el prerecubrimiento reaccione en for esencialmente completa con Al en el baño para formar una capa compuesto o de entrecara, haciendo por tanto que el baño aleación de Zn-Al reaccione con a superficie del metal y for una capa adherente y produzca un recubrimiento galvaniza continuo de buena morfología.

2. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 1, caracterizado porque el metal protector es por menos uno del grupo que consiste de Ni, Cu, Co y Sn.

3. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 1, caracterizado porque la preparación de la superfic comprende el lavado, y el recogido con HCl y después enjuagado.

4. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 2, caracterizado porque el prerecubrimiento tiene rango de peso de 1 a 35 gramos por metro cuadrado.

5. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 2, caracterizado porque el prerecubrimiento de met incluye Ni .

6. El prc esc tal y como se reivindica er. cláusula 5, caracterizado porque la solución de prerecubrimien comprende 1-4 partes por millón de Pb.

7. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 5, caracterizado porque la solución de prerecubrimien tiene un pH de 4.5-6.

8. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 5 caracterizado porque la solución de prerecubrimie comprende hipofosfito de sodio como un reductor.

9. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 5 caracterizado porque la capa prerecubridora q contiene Ni es de entre 0.1 y 4 µm de grosor.

10. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 6, caracterizado porque la aleación de Zn-Al compren entre 0.1 y 25% por peso de Al.

11. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 10, caracterizado porque la aleación de Zn-Al compren alrededor de 5% de Al.

12. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 11, caracterizado porque el metal que va a s galvanizado es expuesto a la solución de prerecubrimiento por 3 60 segundos.

13. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 11, caracterizado porque la solución de prerecubrimien está a una temperatura de entre 85°C y 90°C.

14. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 11, caracterizado porque el metal que va a s galvanizado es embebido en una aleación de Zn-Al por 240-3 segundos .

15. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 11, caracterizado porque la aleación de Zn-Al está a u temperatura de entre 450 °C y 550 °C.

16. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 5, caracterizado porque la aleación de Zn-Al compren entre 25 y 99.9% por peso de Al.

17. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 16, caracterizado porque el metal que va a s galvanizado es expuesto a la solución prerecubridora por 240-3 segundos .

18. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 16, caracterizado porque la solución prerecubridora es entre 85°C y 90°C.

19. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 16, caracterizado porque el metal que va a s galvanizado es embebido en la aleación de Zn-Al por 120-3 segundos .

20. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 16, caracterizado porque la aleación de Zn-Al está a u temperatura de entre 620°C y 640°C.

21. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 1, caracterizado porque el metal de prerecubrimien incluye Cu.

22. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 21, caracterizado porque la solución de prerecubrimien comprende 1-3 partes por millón de Pb.

23. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 21, caracterizado porque la solución de prerecubrimien tiene un pH de entre 12-13.

24. El procese tal y como se reivindica en l cláusula 21, caracterizado porque el prerecubrimiento qu contiene Cu es de entre alrededor de 0.3 y 3 µm de grosor.

25. El proceso tal y como se reivindica en l cláusula 21, caracterizado porque la aleación de Zn-Al comprend entre 0.1 y 25% por peso de Al.

26. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 25, caracterizado porque la aleación de Zn-Al compren alrededor de 5% de Al .

27. El proceso tal y como se reivindica en cláusula 25, caracterizado porque el metal que va a s galvanizado es expuesto a la solución de prerecubrimiento p alrededor de 600 segundos.

28. El proceso tal y como se reivindica en l cláusula 25, caracterizado porque el prerecubrimiento está a u temperatura de 25 °C.

29. El proceso tal y como se reivindica en l cláusula 25, caracterizado porque el metal que va a se galvanizado es embebido en la aleación de Zn-Al por 30-6 segundos .

30. El proceso tal y como se reivindica en l cláusula 25, caracterizado porque la aleación de Zn-Al está a un temperatura de 460 °C. R E S U M E Es descrito un proceso para la galvanización continua de un objeto de metal que comprende el prerecubrir l superficie con un metal protector mediante un proceso con recubrimiento delgado, continuo, uniforme de metal, y despué embeber el metal prerecubierto en un baño de aleación de Zn-caliente y controlar la temperatura y el tiempo de embebido d manera tal que el prerecubrimiento sustancialmente complet reacciona con el Al en el baño para formar una capa compuesta d entrecara, por lo que causa al baño de aleación ZnAl a reacciona con la superficie del metal y formar una capa adherente producir un recubrimiento galvanizado continuo de buen morfología.