BR112017022937B1

BR112017022937B1 - Revestimento isolante para chapa de aço elétrico

Info

Publication number: BR112017022937B1
Application number: BR112017022937-4A
Authority: BR
Inventors: Shuichi Yamazaki; Masaru Takahashi; Kazutoshi Takeda; Hiroyasu Fujii; Akira AKAGI; Hiroki HORI
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2022-02-15
Also published as: PL3305942T3; BR112017022937A2; CN107614752A; CN107614752B; TW201710523A; TWI641700B; JP6399220B2; US20180155840A1; KR102081360B1; EP3305942B1; EP3305942A1; BR112017022937B8; WO2016194520A1; JPWO2016194520A1; EP3305942A4; KR20180003586A; US11332831B2

Abstract

revestimento isolante para chapa de aço elétrico. a presente invenção refere-se a uma película de revestimento isolante para uma chapa de aço eletromagnético, a película de revestimento sendo formada em uma superfície de um material base de uma chapa de aço eletromagnético, onde a película de revestimento isolante contém um fosfato de pelo menos um tipo de metal polivalente selecionado entre al, zn, mg e ca, uma camada concentrada de metal bivalente está presente na interface entre a película de revestimento isolante e a superfície do material base, e o aumento na concentração do metal bivalente na camada concentrada é de não menos que 0,01 g/m2 e menos de 0,2 g/m2.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um revestimento isolante para uma chapa de aço elétrico.

ANTECEDENTE DA TÉCNICA

[002] Um revestimento isolante é geralmente formado na superfí cie de uma chapa de aço elétrico (chapa de aço elétrico não orientado e chapa de aço elétrico orientado) com o propósito de melhorar a resistência à corrosão. Convencionalmente, um revestimento isolante à base de cromato que usa um bicromato como matéria prima principal é adotado principalmente como o revestimento isolante. Entretanto, como o cromo hexavalente é fortemente tóxico, do ponto de vista de proteção do ambiente de trabalho durante a produção, (daqui em diante referido como "proteção ambiental"), há demanda para um revestimento isolante que não contenha cromo.

[003] Um revestimento isolante à base de fosfato foi estudado co mo revestimento isolante para substituir revestimentos isolantes à base de cromato (ver, por exemplo, o Documento de Patente 1). Além disso, vários tipos de revestimentos isolantes à base de fosfato estão sendo propostos atualmente (ver, por exemplo, os Documentos de Patente 2 a 5). Entretanto, revestimentos isolantes à base de cromato estão ainda sendo adotados como revestimentos isolantes para chapas de aço elétrico porque, mesmo quando a espessura do revestimento é fina, uma resistência à corrosão suficiente é obtida e excelente capacidade de soldagem e desempenho de bloqueio podem ser garantidos.

[004] Um revestimento isolante à fase de fosfato (por exemplo, um revestimento isolante à base de fosfato de Al ou um revestimento isolante à base de fosfato de Mg-Al) e um revestimento isolante ambientalmente amigável que não contém cromo (por exemplo, um reves- timento isolante à base de sílica ou um revestimento isolante à base de Zr) oferecem resistência à corrosão suficiente em comparação com um revestimento isolante à base de cromato. A resistência à corrosão pode ser garantida fazendo-se a espessura do revestimento isolante mais grossa. Entretanto, se a espessura da película é tornada mais grossa, surge um problema de capacidade de soldagem deteriorada e de desempenho de bloqueio.

[005] Nos últimos anos, os consumidores se mudaram para o su deste asiático e para o sul da China que são regiões com ambientes corrosivos agressivos, e chapas de aço elétrico estão sendo exportadas também para aquelas regiões. Consequentemente há a demanda para o revestimento isolante de chapas de aço elétrico que devam ser exportadas para tais regiões com ambientes corrosivos para oferecer resistência à corrosão que suporte ambiente com alto teor de sal no ar durante o transporte marítimo e também suporte ambientes de alta temperatura e alta umidade nas locações locais.

[006] Por exemplo, os Documentos de Patente 4 e 5 descrevem resultados obtidos quando os teste de umidade foram executados em revestimentos isolantes que foram cozidos a 170 a 300°C e a resistência à corrosão foi então avaliada. Além disso, os Documentos de Patente 6 e 7 descrevem a formação de uma película isolante com um processo líquido no qual uma resina sintética é adicionada a um composto fosfato e a um agente quelante.

[007] Em adição, no Documento de Patente 8, um revestimento isolante com resistência à corrosão melhorada sob um ambiente úmido é proposto, o que é obtido adicionando-se uma resina orgânica feita de uma mistura de copolímero de um ou mais tipos entre uma resina à base de acrílico, uma resina à base de epóxi e uma resina à base de poliéster que têm um tamanho médio de partícula de 0,05 μm a 0,50 μm e um copolímero de uma fluoro-olefina e um composto etilenica- mente não saturado para um fosfato metálico. LISTA DE DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTO DE PATENTE Documento de Patente 1 - JP53-028375 Documento de Patente 2 - JP05-078855 Documento de Patente 3 - JP06-330338 Documento de Patente 4 - JP11-131250 Documento de Patente 5 - JP11-152579 Documento de Patente 6 - JP2001-107261 Documento de Patente 7 - JP2002-047576 Documento de Patente 8 - WO 2012/057168

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[008] Como descrito anteriormente, embora os Documentos de Patente 4 e 5 descrevam que os testes de umidade foram executados em revestimentos isolantes, precisam ser dadas maiores considerações para avaliar a resistência à corrosão em um ambiente com alto teor de sal no ar que é exigido para produtos para exportação.

[009] Além disso, embora as películas isolantes descritas nos Documentos de Patente 6 e 7 sejam excelentes em resistência à água em relação à água de condensação, a resistência à corrosão dos revestimentos isolantes sob um ambiente com alto teor de sal no ar durante o transporte marítimo bem como sob ambientes de alta temperatura e alta umidade correspondentes às regiões subtropical e tropical não é clara.

[0010] Em adição, de acordo com a tecnologia descrita no Docu mento de Patente 8, uma espessura de 0,5 a 1,5 μm é descrita como uma espessura favorável do revestimento isolante, e a espessura em um exemplo é de 0,8 μm. O alto nível de capacidade de soldagem e o desempenho de bloqueio que, em particular, são desejados pelos usuários podem ser garantidos apenas em uma região na qual a espessura do revestimento isolante seja mais fina. Portanto, para alcançar uma melhoria na capacidade de soldagem e no desempenho de bloqueio, é preciso fazer a espessura do revestimento isolante mais fina enquanto se mantém excelente resistência à corrosão.

[0011] Assim, como a resistência à corrosão de revestimentos de isolamento ambientalmente amigáveis incluindo revestimentos de isolamento à base de fosfato não alcançam o nível dos revestimentos iso- lantes à base de cromato, frequentemente revestimentos isolantes à base de cromato e revestimentos isolantes ambientalmente amigáveis coexistem como revestimentos isolantes para chapas de aço elétrico. Consequentemente, isso leva a uma complexidade em relação ao controle do produto e a uma diminuição na produtividade para ambos, produtores e usuários, e também pressiona os lucros.

[0012] Em relação aos revestimentos isolantes ambientalmente amigáveis, em adição à resistência à corrosão, o usuários dão importância também ao desempenho em relação aos aspectos técnicos de produção, a saber, capacidade de soldagem e desempenho de bloqueio, e demandam um nível de desempenho que seja equivalente ao revestimento isolante convencional à base de cromato.

[0013] Um objetivo da presente invenção é fornecer um revestimen to isolante ambientalmente amigável para uma chapa de aço elétrico que, mesmo quando tiver uma espessura de película do mesmo nível que a espessura de um revestimento isolante à base de cromato, apresente excelente resistência à corrosão, e em particular excelente resistência à corrosão em um ambiente com alto teor de sal no ar durante o transporte marítimo e em ambientes de alta temperatura e alta umidade que correspondem às regiões subtropicais e regiões tropicais.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0014] A presente invenção foi completada com base nas desco- bertas descritas acima e a essência da presente invenção é um revestimento isolante para uma chapa de aço elétrico que está descrito abaixo.

[0015] (1) Um revestimento isolante para uma chapa de aço elétri co que seja formado em uma superfície de um metal base da chapa de aço elétrico em que o revestimento isolante compreende um fosfato metálico polivalente de um ou mais elementos selecionados entre Al, Zn, Mg e Ca, e o revestimento isolante tenha uma camada enriquecida de um metal bivalente em uma interface com a superfície do metal base, em que o enriquecimento do metal bivalente contido na camada en-riquecida seja 0,01 g/m2 ou mais e menos de 0,2 g/m2.

[0016] (2) O revestimento isolante para uma chapa de aço elétrico descrito no item (1) acima, onde o revestimento isolante também contém uma resina orgânica.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0017] De acordo com a presente invenção, como excelente resis tência à corrosão pode ser garantida mesmo com uma espessura de película do mesmo nível que a espessura de película de um revestimento isolante à base de cromato, um revestimento isolante ambientalmente amigável para uma chapa de aço elétrico que seja excelente em capacidade de soldagem e desempenho de bloqueio pode ser obtida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] A Figura 1 é um gráfico ilustrando a distribuição de concen tração de elemento na direção da espessura do revestimento em um caso em que são usados um fosfato de alumínio e um composto que- lato de Ca.

[0019] A Figura 2 é um gráfico ilustrando a distribuição de concen- tração de elemento na direção da espessura do revestimento em um caso em que são usados um fosfato de magnésio e um composto que- lato de Mg .

[0020] A Figura 3 é uma vista para descrever um método para se parar um pico de Mg que se origina de uma camada enriquecida que é aproximada com uma distribuição Gaussiana a partir do perfil da direção da profundidade de Mg.

[0021] A Figura 4 é uma vista ilustrando um exemplo de um méto do de avaliação de um teste de resistência à corrosão para um revestimento isolante.

[0022] A Figura 5 é uma vista mostrando um exemplo de resulta dos de um teste de resistência à corrosão em um revestimento isolan- te, no qual (a) mostra o resultado obtido usando-se uma solução aquosa de cloreto de sódio com uma concentração de cloreto de sódio de 0,03% para avaliar a resistência à corrosão de um revestimento iso- lante formado sem a adição de um agente quelante a um fosfato de alumínio, e (b) mostra um resultado obtido usando-se uma solução aquosa de cloreto de sódio com uma concentração de cloreto de sódio de 0,2% para avaliar a resistência à corrosão de um revestimento iso- lante formado pela adição de um agente quelante a um fosfato de alumínio.

[0023] A Figura 6 é um gráfico ilustrando a distribuição de concen tração de elemento na direção da espessura do revestimento no teste n° 9 dos Exemplos.

[0024] A Figura 7 é um gráfico ilustrando a distribuição de concen tração de elemento na direção da espessura do revestimento no teste n° 10 dos Exemplos.

[0025] A Figura 8 é um gráfico ilustrando a distribuição de concen tração de elemento na direção da espessura do revestimento no teste n° 15 dos Exemplos.

[0026] A Figura 9 é um gráfico ilustrando a distribuição de concen tração de elemento na direção da espessura do revestimento no teste n° 20 dos Exemplos.

[0027] A Figura 10 é um gráfico ilustrando a distribuição de con centração de elemento na direção da espessura do revestimento no teste n° 2 dos Exemplos.

[0028] A Figura 11 é um gráfico ilustrando a distribuição de con centração de elemento na direção da espessura do revestimento no teste n° 3 dos Exemplos.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES 1. Em relação ao revestimento isolante

[0029] Um revestimento isolante de acordo com a presente inven ção é formado na superfície de um metal base de uma chapa de aço elétrico. O tipo de metal base não é particularmente limitado, e uma chapa de aço tendo uma composição química e uma estrutura metálica que seja adequada para uso como metal base de uma chapa de aço elétrico orientado ou de uma chapa de aço elétrico não orientado pode ser usada.

[0030] O revestimento isolante contém um ou mais tipos de fosfa- tos metálicos polivalentes selecionados entre Al, Zn, Mg e Ca. Especi-ficamente, monofosfato de alumínio, monofosfato de zinco, monofosfa- to de magnésio e monofosfato de cálcio podem ser mencionados como exemplos dos fosfatos metálicos polivalentes.

[0031] Entretanto, se o revestimento isolante contém meramente os componentes mencionados acima, uma resistência à corrosão adequada, em particular uma resistência à corrosão que seja necessária em um ambiente com alto teor de sal no ar durante o transporte marítimo bem como em ambientes de alta temperatura e de alta umidade que correspondem às regiões subtropical e tropical não é obtida. Portanto, é necessário formar uma camada enriquecida de um metal biva- lente em uma interface com a superfície do metal base no revestimento isolante.

[0032] Como a camada enriquecida mencionada anteriormente tem uma estrutura densa e é ligada firmemente tanto a uma camada de fosfato metálico polivalente quanto a um metal base, é considerado que a camada enriquecida melhora a resistência à corrosão e a aderência da camada de revestimento e como resultado aumenta significativamente a resistência à corrosão.

[0033] Entretanto, se o enriquecimento do metal bivalente contido na camada enriquecida (na descrição a seguir, referido também simplesmente como "enriquecimento") for menor que 0,010 g/m2, a continuidade da camada de reação do metal bivalente quelador será perdida e o efeito de melhoria da resistência à corrosão não será obtido. Por outro lado, se o enriquecimento for feito 0,20 g/m2 ou mais, o custo será excessivo e a eficiência econômica será insuficiente. Consequentemente, é adotado um enriquecimento que seja 0,010 g/m2 ou mais e menos que 0,20 g/m2. Do ponto de vista de melhoria da resistência à corrosão, preferivelmente o enriquecimento é 0,020 g/m2 ou mais, e do ponto de vista de eficiência econômica, preferivelmente o enriqueci-mento é 0,10 g/m2 ou menos.

[0034] Note que, na presente invenção, o enriquecimento do metal bivalente contido na camada enriquecida é determinado por uma técnica descrita aqui. A técnica será descrita agora em detalhes usando- se um exemplo específico.

[0035] Inicialmente a distribuição de concentração na direção da profundidade de P e cada componente metálico contido no revestimento isolante é medido por espectrometria de emissão de descarga ótica de fulgor (GDOES). Um exemplo dos resultados da medição está ilustrado nas Figuras 1 e 2. Nas figuras, a ordenada representa a intensidade de emissão de luz dos respectivos elementos, e a abscissa representa a duração da descarga. A intensidade da emissão de luz é proporcional à concentração de cada elemento, e a duração da descarga corresponde à posição na direção da profundidade a partir das superfícies.

[0036] No exemplo ilustrado na Figura 1, o revestimento isolante contém monofosfato de alumínio, e é formada uma camada enriquecida de Ca. Em tal caso, um perfil de um metal bivalente que se origina a partir da camada enriquecida e um perfil de um metal bivalente que se origina de um fosfato podem ser distinguidos claramente.

[0037] Por outro lado, no exemplo ilustrado na Figura 2, o revesti mento isolante contém monofosfato de magnésio, e é formada uma camada enriquecida de Mg. Nesse caso, como ilustrado na Figura 3, um pico de Mg que se origina na camada enriquecida que é aproximada por uma distribuição Gaussiana é separada do perfil na direção da profundidade de Mg e o seu restante é tomado como Mg originando-se do fosfato.

[0038] É possível determinar a razão entre o enriquecimento do metal bivalente contido na camada enriquecida e a quantidade de metal bivalente contida no revestimento isolante excluindo a camada enriquecida com base nas áreas (SI e SC nos desenhos) que são emoldurados por uma curva indicada pelo perfil da concentração que é separado pelo método acima e a ordenada e a abscissa.

[0039] A seguir, encharcando-se uma chapa de aço tendo uma área predeterminada onde o revestimento isolante é formado na superfície em uma solução aquosa alcalina, apenas o revestimento iso- lante contendo a camada enriquecida é seletivamente dissolvida inteiramente. Subsequentemente, usando-se espectrometria de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP-AES) para analisar a solução aquosa alcalina após o tratamento de dissolução da película de revestimento, é determinada uma quantidade total de metal bivalen te MT (g/m2) contido no revestimento isolante por unidade de área.

[0040] É possível calcular o enriquecimento MI (g/m2) do metal biva lente contido na camada enriquecida com base na fórmula (i) a seguir. MI = MT x SI / (SI + SC) ..... (i) onde o significado de cada símbolo na fórmula é como segue: MI: enriquecimento (g/m2) de metal bivalente contido na camada enriquecida; MT: quantidade total de metal bivalente (g/m2) contida no revestimento isolante; SI: área do perfil de concentração que se origina na camada enriquecida; e SC: área do perfil de concentração que se origina a partir do revestimento isolante excluindo a camada enriquecida.

[0041] Como o revestimento isolante contém os componentes mencionados anteriormente e tem também uma camada enriquecida, uma excelente resistência à corrosão é obtida mesmo se a espessura da película for fina.

[0042] O revestimento isolante pode também conter uma resina orgânica. Isto é porque, quando se submete uma chapa de aço elétrico a puncionamento, o desgaste do molde de puncionamento é suprimido e a capacidade de trabalho no puncionamento melhora se uma resina orgânica estiver contida no revestimento isolante.

[0043] Embora o tipo de resina orgânica não seja particularmente limitado, uma resina dispersível em água é preferível, e uma resina acrílica, uma resina estireno acrílica, uma resina alquídica, uma resina poliéster, uma resina silicone, uma resina fluorocarbono, uma resina poliolefina, uma resina estireno, uma resina de acetato de polivinila, uma resina epóxi, uma resina fenol, uma resina uretano, e uma resina melamina podem ser mencionadas como seus exemplos.

2. Em relação ao método de produção do revestimento isolante

[0044] Embora o método para produzir o revestimento isolante de acordo com a presente invenção não é particularmente limitado, por exemplo, um revestimento isolante tendo a composição descrita acima pode ser produzido usando-se o método descrito aqui adiante.

[0045] Inicialmente é preparado um revestimento líquido no qual uma solução aquosa de fosfato de metal polivalente contendo um ou mais elementos selecionados entre Al, Zn, Mg, e Ca, e um composto quelato contendo um metal bivalente são misturados. O revestimento líquido é revestido na superfície do metal base da chapa de aço elétrico e é posteriormente cozido para formar um revestimento isolante. Note que, como descrito acima, conforme necessário, uma resina orgânica pode estar contida no revestimento líquido.

[0046] Por exemplo, uma solução aquosa contendo um tipo ou uma combinação de dois ou mais tipos de soluções aquosas selecionadas entre solução aquosa de monofosfato de alumínio, solução aquosa de monofosfato de zinco, solução aquosa de monofosfato de magnésio e um monofosfato de cálcio, e similares podem ser usados como a solução aquosa de fosfato de metal polivalente contendo um ou mais tipos de elemento metálico selecionado entre Al, Zn, Mg e Ca.

[0047] Um ou mais elementos selecionados entre Mg, Ca, Sr, Ba, Zn e similares podem ser mencionados como o metal bivalente contido no composto quelato. Além disso, um agente quelante à base de ácido oxicarboxílico, à base de ácido dicarboxílico, ou à base de um ácido fosfônico ou similares podem ser usados como componente quelante.

[0048] Ácido málico, ácido glicólico e ácido láctico podem ser mencionados como exemplos dos agentes quelantes. Acido oxálico, ácido malônico e ácido succínico podem ser mencionados como exemplos dos agentes quelantes à base de ácido dicarboxílico. Ácido fosfônico amino trimetileno, ácido monofosfônico hidroxietilideno, e ácido difosfônico hidroxietilideno podem ser mencionados como exemplos dos agentes quelantes à base de ácido fosfônico.

[0049] Note que, quando se mistura o composto quelato com a solução aquosa de fosfato, ao invés de adicionar separadamente o metal bivalente e o agente quelante, é preferível adicionar um composto no qual o metal bivalente e o agente quelante foram compostos previamente. Isto é porque se o metal bivalente e o agente quelante forem adicionados separadamente, há o risco de que o quelato e os íons metálicos que constituem o fosfato reajam, e a formação da camada enriquecida do quelato de metal bivalente será insuficiente.

[0050] É considerado que como resultado do composto quelato ser incluído no líquido de revestimento em adição à solução aquosa de fosfato de metal polivalente, durante o processo de cozimento de um metal bivalente M, um agente quelante L e um componente de ferro Fe no metal base reagem para formar uma camada enriquecida de metal bivalente tendo uma ligação M-L-Fe em uma interface entre a película de revestimento e o metal base.

[0051] Nesse momento, para fazer a quantidade de formação da camada enriquecida cair dentro de uma faixa predeterminada, é preferível ajustar a razão de composição m/l de uma quantidade de adição m (mol) do metal bivalente M para a quantidade de adição l (mol) do componente quelato L no composto quelato em uma faixa adequada. Especificamente foi descoberto que ajustando-se o valor da razão de composição m/l em uma faixa de 0,1 a 0,9 , a camada enriquecida é favoravelmente formada e a resistência à corrosão do revestimento isolante melhora.

[0052] Se o valor da razão de composição m/l exceder 0,9 , isto é, em um caso em que o composto quelato que está próximo de um estado saturado no qual um metal bivalente constitui um complexo com quase todo o componente quelato está contido no revestimento líqui- do, uma vez que uma grande porção do composto quelato não pode reagir com o Fe no metal base, é difícil para uma camada enriquecida que tenha uma ligação M-L-Fe ser formada. Por outro lado, em um caso em que o valor da razão de composição m/l é menor que 0,1, quase toda a quantidade do composto quelato reage com Fe no metal base e LFe2 é formado, e consequentemente uma camada enriquecida pretendida tendo uma ligação M-L-Fe é reduzida.

[0053] Embora a quantidade do composto quelato no revestimento líquido não seja particularmente limitada, por exemplo, em um caso em que a quantidade de formação de todo o revestimento isolante é 1 g/m2m 1% em massa ou mais do composto quelato em relação à quantidade total do fosfato de metal polivalente (anidrido convertido) e resina orgânica pode ser adicionado.

[0054] A seguir, serão descritas condições favoráveis de revesti mento e de cozimento. O cozimento do líquido de revestimento é executado a uma temperatura de 250°C ou mais, com a taxa média de aumento da temperatura (primeira taxa de aumento da temperatura) a partir da temperatura do metal base durante o revestimento, por exemplo, temperatura ambiente de cerca de 30°C, a 100°C sendo ajustada para 8°C/s ou mais, e a taxa média de aumento da temperatura (segunda taxa de aumento da temperatura) de 150°C a 250°C sendo feita menor que a primeira taxa de aumento da temperatura. Note que a temperatura durante o revestimento é substancialmente igual à temperatura do revestimento líquido.

[0055] O progresso da associação do agente quelante para se a capacidade de fluxo do líquido de revestimento acaba. Portanto, para fazer o grau de associação tão baixo quanto possível, é preferível fazer a primeira taxa de aumento da temperatura até 100°C, que é igual ao ponto de ebulição da água, alto. Se a primeira taxa de aumento da temperatura for menor que 8°C/s, será difícil ocorrer uma reação de encadeamento cruzado porque o grau de associação do agente que- lante enquanto a temperatura está aumentando aumentará rapidamente. Portanto, a primeira taxa de aumento da temperatura é ajustada para 8°C/s ou mais.

[0056] Uma reação de encadeamento cruzado entre o fosfato e o agente quelante bem como a degradação e a volatilização do agente quelante ocorrem em uma faixa de temperaturas de 150 a 250°C. Portanto, fazendo-se a segunda taxa de aumento da temperatura pequena, na faixa de 150°C a 250°C, a reação de encadeamento cruzado pode ser promovida enquanto suprime a degradação do agente que- lante. Entretanto, uma diminuição na taxa de aumento da temperatura pode levar a uma diminuição na produtividade.

[0057] Por um lado, uma reação de encadeamento cruzado do agente quelante varia dependendo do grau de associação do agente quelante mencionado anteriormente. Portanto, fazendo-se a primeira taxa de aumento da temperatura ser alta e reduzindo-se previamente o grau de associação do agente quelante, mesmo se a segunda taxa de aumento da temperatura for aumentada, uma reação de encadeamento cruzado entre o fosfato e o agente quelante pode ser promovida. Por outro lado, em um caso em que a primeira taxa de aumento da temperatura é baixa e o grau de associação do agente quelante é grande, a menos que a segunda taxa de aumento da temperatura seja diminuída concomitantemente, uma reação de encadeamento cruzado entre o agente quelante e o fosfato não pode ser feita acontecer sufici-entemente.

[0058] Estudos conduzidos pelos presentes inventores revelaram que quando a primeira taxa de aumento da temperatura é 8°C/s ou mais e a segunda taxa de aumento da temperatura é feita ser menor que a primeira taxa de aumento da temperatura, uma reação de encadeamento cruzado entre o fosfato e o agente quelante acontece de acordo com o grau de associação do agente quelante, e é obtida uma excelente resistência à corrosão. Entretanto, em um caso em que a segunda taxa de aumento da temperatura é excessivamente alta, por exemplo, mais de 18°C/s, mesmo se a primeira taxa de aumento da temperatura for 8°C/s ou mais, o encadeamento cruzado não é completado adequadamente e uma excelente resistência à corrosão não é obtida. Portanto, a segunda taxa de aumento da temperatura é preferivelmente ajustada para 18°C/s ou menos. Por outro lado, a produtividade diminui à medida que a segunda taxa de aumento da temperatura se torna menor, e uma diminuição da produtividade é notável quando a segunda taxa de aumento da temperatura é menor que 5°C/s. Portanto, a segunda taxa de aumento da temperatura é preferivelmente ajustada para 5°C/s ou mais.

3. Em relação ao método de avaliação da resistência à corrosão

[0059] Os presentes inventores conduziram estudos em relação a um índice para a resistência à corrosão de uma chapa de aço elétrico capaz de suportar o transporte oceânico de longa distância mencionado anteriormente, e uso sob climas quentes e úmidos. Como resultado de tais estudos, os presentes inventores adotaram um método no qual gotas (0,5 μl) de soluções aquosas de cloreto de sódio de diferentes concentrações aderem à superfície de uma chapa elétrica que tenha um revestimento isolante e secam, a chapa de aço elétrico é mantida por um período de tempo predeterminado (48 horas) em uma temperatura constante e o estado de umidade constante (50°C, RH 90%), e posteriormente o estado de corrosão do revestimento isolante é examinado e avaliado com base na concentração de cloreto de sódio na qual a ferrugem não ocorre.

[0060] A razão para adotar esse método de avaliação é como se gue.

[0061] Até agora, o teste de umidade como definido na JIS K 2246 foi usado em alguns casos para avaliar a resistência à corrosão de chapas de aço elétrico. No teste de umidade mencionado anteriormente, o estado da ocorrência de ferrugem na superfície da chapa de aço é observada e avaliada após a chapa de aço ser exposta por um período de tempo predeterminado em uma atmosfera que é mantida a uma temperatura de 49°C e uma umidade relativa de 95% ou mais.

[0062] Entretanto, mesmo se o teste de umidade for aplicado a uma chapa de aço elétrico que tenha um revestimento isolante, em muitos casos a corrosão não é observada. Portanto, com o teste de umidade é difícil determinar a superioridade ou a inferioridade da resistência à corrosão de um revestimento isolante em relação a um ambiente com alto teor de sal no ar durante o transporte marítimo bem como a ambientes de alta temperatura e alta umidade que correspondem às regiões subtropicais e às regiões tropicais.

[0063] Por outro lado, um teste de pulverização de sal definido na JIS Z 2371 é também um teste de avaliação da resistência à corrosão. Nesse teste de pulverização de sal, uma solução aquosa de cloreto de sódio a 5% é ajustada para uma quantidade de pulverização predeterminada por um período de tempo fixo em uma câmara termostática que é mantida a 35°C, e posteriormente a pulverização de sal é executada em uma superfície da chapa de aço por um período de tempo predeterminado, seguido de observação e avaliação do estado de ocorrência de ferrugem na chapa de aço.

[0064] Quando o teste de pulverização de sal é aplicado a uma chapa de aço elétrico tendo um revestimento isolante, ocorre a corrosão. Entretanto, o ambiente de teste do teste de pulverização de sal é diferente dos ambientes de armazenagem, transporte e uso para uma chapa de aço elétrico, tal como um armazém coberto em terra ou no porão de um navio durante a exportação, porque o teste de pulverização de sal é conduzido em um estado no qual o revestimento isolante está sempre em um estado úmido e é baseado na pressuposição de corrosão em um ambiente no qual a quantidade de sal no ar é extremamente grande tal como no caso de ambiente danoso com sal para um automóvel ou uma estrutura marinha. Em relação a um teste que combina etapas de pulverização de sal, umedecimento e secagem que está descrito nos Documentos de Patente 8 também, a mesma situação se aplica se a etapa de pulverização for retirada.

[0065] Durante a armazenagem ou o uso de uma chapa de aço elétrico, um estado no qual a chapa de aço elétrico é imersa em água salgada ou a água salgada é pulverizada na mesma e a superfície é completamente umedecida com água salgada não surge sob condições normais de uso. Além disso, em relação à corrosão que ocorre quando água salgada é pulverizada e a corrosão que ocorre em um ambiente corrosivo (ambiente no qual a secagem e uma alta umidade são repetidas) em um armazém coberto em terra ou no porão de um navio durante a exportação, os ambientes da superfície da chapa de aço durante a corrosão são diferentes, e devido a isso os mecanismos de corrosão também são diferentes. Portanto, nem a pulverização de sal nem um teste que inclua uma etapa de pulverização de sal são adequados para avaliar a resistência à corrosão de uma chapa de aço elétrico.

[0066] Os presentes inventores conduziram estudos em relação a um método que possa avaliar adequadamente a resistência à corrosão de chapas de aço elétrico, e verificaram que o método descrito acima é um método adequado, isto é, um método (método de teste de resistência à corrosão) no qual gotas (0,5 μl) de soluções aquosas de cloreto de sódio de diferentes concentrações são feitas aderirem e secarem na superfície de uma chapa de aço elétrico que tenha um revestimento isolante, a chapa de aço elétrico é então mantida por um período de tempo predeterminado (48 horas) em uma temperatura constante e em um estado de umidade constante (50°C. RH 90%), e posteriormente o estado de corrosão do revestimento isolante é examinado e a resistência à corrosão é avaliada com base na concentração de cloreto de sódio na qual a ferrugem não ocorreu.

[0067] No caso de gotas de soluções aquosas com alta concentra ção de cloreto de sódio, as gotas de soluções aquosas com alta concentração de cloreto de sódio são feitas aderir e secar, e a corrosão surge quando os locais nos quais o cloreto de sódio secado e aderido são expostos a uma etapa posterior de umidificação. Esse processo de teste está de acordo com o ambiente real no qual o sal adere à superfície de uma chapa de aço durante a armazenagem e o transporte, o sal derrete sob um ambiente de alta umidade posterior e, dependendo do caso, a corrosão aparece. Uma vez que a quantidade aderida de sal diminui à medida que a concentração de cloreto de sódio diminui, a quantidade de ocorrência de ferrugem diminui e por fim a ferrugem não é mais observada. A resistência à corrosão de um revestimento isolante pode ser avaliada quantitativamente com base na concentração de cloreto de sódio de um limite superior no qual a ferrugem não é observada.

[0068] Um exemplo do método de avaliação da resistência à cor rosão para um revestimento isolante está ilustrado na Figura 4. Os resultados mostrados na Figura 4 foram obtidos quando a concentração de cloreto de sódio foi diminuída em decréscimos de 0,1% desde 1,0% até 0,1%e em decréscimos de 0,01% desde 0,1% até 0,01%, e foi observado o estado de ocorrência de ferrugem (estado de corrosão) em cada concentração. No caso dos resultados mostrados na Figura 4, uma vez que a ocorrência de ferrugem não foi observada quando a concentração de cloreto de sódio foi 0,01%, a concentração crítica de cloreto de sódio é 0,01%. Note que pode ser confirmado que essa situação de enferrujamento dificilmente muda mesmo se o período de tempo de retenção em uma câmara de temperatura constante e umidade constante for estendida para mais de 48 horas.

[0069] A seguir a presente invenção é descrita especificamente por meio de exemplos, embora a presente invenção não seja limitada por esses exemplos.

EXEMPLOS

[0070] Líquidos de revestimento contendo os componentes mos trados na Tabela 1 foram revestidos na superfície de um chapa de aço elétrico tendo uma espessura de 0,5 mm e contendo 0,3% em massa de Si e cozidas sob as condições mostradas na Tabela 1 para formar um revestimento isolante em ambos os lados da chapa de aço elétrico. Posteriormente a estrutura do revestimento isolante (presença ou ausência de uma camada enriquecida) e o enriquecimento foram examinados por GDOES e ICP-AES. Em adição, a resistência à corrosão do revestimento isolante e a capacidade de soldagem foram avaliadas. A Tabela 1 mostra um resumo dos resultados. Como comparação, revestimentos isolantes à base de cromato foram preparados e avaliados da mesma maneira.

[0071] A medição do enriquecimento foi executada pelo método a seguir. Inicialmente, a distribuição da concentração na direção da pro-fundidade de P e cada componente metálico contido no revestimento isolante foi medido por GDOES. Além disso, uma área enquadrada por uma curva indicada pelo perfil de concentração e a ordenada e a abscissa foram determinadas em relação ao metal bivalente na camada enriquecida e ao metal bivalente no revestimento isolante diferente da camada enriquecida, respectivamente. Note que em um caso em que o mesmo metal bivalente estava contido no fosfato e no composto quelato, um pico de metal bivalente originário da camada enriquecida aproximada por uma distribuição Gaussiana foi separada do perfil a direção da profundidade de um metal bivalente na camada enriqueci- da, e o restante foi tomado como metal bivalente originário do fosfato.

[0072] A seguir, encharcando-se a chapa de aço que tenha uma área predeterminada em que o revestimento isolante foi formado na superfície em uma solução aquosa a 20% de NaOH a 80°C por 30 minutos, apenas o revestimento isolante contendo a camada enriquecida foi dissolvido seletivamente totalmente sem dissolver o metal base. Posteriormente, a quantidade total de metal bivalente (g/m2) contido no revestimento de isolamento por unidade de área foi determinada analisando-se a solução aquosa de NaOH após o tratamento de dissolução da película de revestimento usando-se espectrofotometria de emissão atômica de plasma acoplado indutivamente (ICP-AES).

[0073] O enriquecimento do metal bivalente contido na camada enriquecida foi então calculado com base na fórmula (i) a seguir. MI = MT x SI / (SI + SC) () onde, o significado de cada símbolo na fórmula é como segue: MI: enriquecimento (g/m2) do metal bivalente contido na camada enriquecida; MT: quantidade total de metal bivalente (g/m2) contida no revestimento isolante; SI: área do perfil de concentração originário da camada en-riquecida; e SC: área do perfil de concentração originário do revestimento isolante excluindo-se a camada enriquecida.

[0074] A avaliação da resistência à corrosão foi executada pelo método a seguir. Um corpo de prova foi cortado a partir de uma chapa de aço elétrico não orientado no qual o revestimento isolante foi formado, gotas (0,5 μl) de soluções aquosas de cloreto de sódio de várias concentrações em uma faixa de 0,001 a 1,0% foram feitas aderir e secar na superfície do corpo de prova, e posteriormente o corpo de prova foi mantido por 48 horas em uma câmara que foi mantida em um estado de temperatura e umidade constante (50°C, RH 90%), e o estado de corrosão da superfície foi então observada. A resistência à corrosão foi avaliada usando-se a concentração máxima de cloreto de sódio na qual não aparece a ferrugem como índice.

[0075] Além disso, a avaliação da capacidade de soldagem foi executada pelo método a seguir. Sob condições de uma corrente de soldagem de 120 A, eletrodos La-W (2,4 mmΦ) um vão de 1,5 mm, taxa de fluxo de Ar de 6l/min, e pressão de fixação de 50 kg/cm2, a velocidade de soldagem foi variada e foi determinada a velocidade máxima de soldagem na qual não surgiram bolhas. A capacidade de soldagem foi avaliada usando-se a velocidade máxima de soldagem em questão como índice.

[0076] Note que, na presente invenção, em relação à avaliação da resistência à corrosão, a resistência à corrosão foi avaliada como sendo excelente em um caso em que a concentração máxima de cloreto de sódio na qual a ferrugem não ocorreu foi de 0,2% ou mais. [Tabela 1]

* indica que as condições não satisfazem aquelas definidas pela presente invenção. # 1 indica razão de composição de uma quantidade de adição m (mol) do metal bivalent para a quantidade de adição l (mol) do componente quelato # 2 indica valores convertidos para quantidades de metal bivalente # 3 indica concentração máxima de cloreto de sódio na qual não acontece a ferrugem # 4 indica velocidade máxima de soldagem na qual não aparecem bolhas

[0077] Com base na Tabela 1, é descoberto que a resistência à corrosão é marcadamente superior nos testes nos 1 a 7 que são Exemplos da presente invenção. Nos Exemplos da presente invenção com uma espessura de película fina de 0,5 g/m2 (aproximadamente 0,2 μm), isto é, uma espessura de película do mesmo nível que a espessura de uma película de um revestimento à base de cromato, é possível garantir excelente resistência à corrosão que seja igual ou melhor que a resistência à corrosão de um revestimento isolante à base de cromato. Em adição, é descoberto que devido à espessura da película ser feita ser fina, a capacidade de soldagem é também igual à capacidade de soldagem, do revestimento isolante à base de cromato convencional.

[0078] Em contraste, em relação aos testes nos 8 a 11 como Exemplos Comparativos nos quais um composto quelato não foi adici-onado ao líquido de revestimento, porque uma camada enriquecida de um metal bivalente não foi formada, embora a espessura do revestimento isolante tenha sido feita grossa, os resultados mostraram que a resistência à corrosão foi insuficiente. Em adição, em relação aos testes nos 8, 9 e 11, como a espessura da película foi grossa, os resultados indicaram capacidade de soldagem insuficiente.

[0079] Nos testes nos 12 e 13, como os valores da razão de compo sição m/l do composto quelato foram muito pequeno e muito grande, respectivamente, o enriquecimento foi insuficiente. No teste n° 14, como a quantidade adicionada do composto quelato no revestimento líquido foi insuficiente, o enriquecimento foi insuficiente. Em adição, nos testes nos 15 a 18, como as condições de aumento da temperatura durante o cozimento foram inadequadas, o enriquecimento foi insuficiente.

[0080] Além disso, nos testes nos 19 e 20, como o metal bivalente e o componente quelato foram adicionados separadamente à solução aquosa de fosfato o enriquecimento foi insuficiente. Em cada um dos testes nos 12 a 20 nos quais o enriquecimento foi insuficiente, os resul-tados mostraram que a resistência à corrosão foi insuficiente.

[0081] Um exemplo dos resultados obtidos usando-se o teste de resistência à corrosão mencionado anteriormente para investigar a in-fluência que uma camada enriquecida de metal bivalente que está presente na vizinhança de uma interface com o metal base tem uma resistência à corrosão de um revestimento isolante está mostrado na Figura 5. A Figura 5(a) mostra o resultado obtido usando-se uma solução aquosa de cloreto de sódio tendo uma concentração e cloreto de sódio de 0,03% para avaliar a resistência à corrosão da película iso- lante no teste n° 8 que foi formada sem adicionar um composto quelato a um fosfato de alumínio. A Figura 5(b) mostra o resultado obtido usando-se uma solução aquosa de cloreto de sódio tendo uma concentração de cloreto de sódio de 0,2% para avaliar a resistência à corrosão do revestimento isolante no teste n° 1 que foi formada adicionando-se um composto quelato contendo Zn como um metal bivalente ao fosfato de alumínio.

[0082] No caso do revestimento isolante formado sem a adição de um agente quelante ao fosfato de alumínio, uma grande quantidade de ferrugem ocorreu na solução aquosa de cloreto de sódio tendo uma concentração de cloreto de sódio de 0,03%. Por outro lado, no caso do revestimento isolante formado adicionando-se o composto quelato contendo Zn como um metal bivalente ao fosfato de alumínio, quase nenhuma ferrugem apareceu na solução aquosa de cloreto de sódio tendo uma concentração de cloreto de sódio de 0,2%.

[0083] Além disso, as Figuras 6 a 11 são vistas que ilustram os resultados da análise da profundidade em relação aos testes nos 9, 10, 15 e 20 como Exemplos Comparativos e os testes nos 2 e 3 como Exemplos da Invenção da presente invenção, respectivamente.

[0084] Nos testes nos 9 e 10 nos quais um composto quelato não foi adicionado ao revestimento líquido, como ilustrado nas Figuras 6 e 7, um pico de um metal bivalente não foi observado. Além disso, nos testes nos 15 e 20, nos quais, embora um composto quelato tenha sido adicionado, as condições de produção não foram adequadas, como ilustrado nas Figuras 8 e 9, embora um pico de um metal bivalente tenha sido observado, o pico foi muito pequeno.

[0085] Em contraste com os Exemplos Comparativos anteriores, nos testes nos 2 e 3 que satisfizeram as condições especificadas na presente invenção, como ilustrado nas Figuras 10 e 11, um pico de um metal bivalente pode ser claramente confirmado.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[0086] De acordo com a presente invenção, como uma excelente resistência à corrosão pode ser garantida mesmo com uma espessura de película do mesmo nível que a espessura de película de um revestimento isolante à base de cromato, pode ser obtido um revestimento isolante ambientalmente amigável para uma chapa de aço elétrico que seja excelente em capacidade de soldagem e desempenho de bloqueio. Consequentemente, uma chapa de aço elétrico na qual um revestimento isolante de acordo com a presente invenção é formado é adequada para uso em um ambiente com alto teor de sal no ar durante o transporte marítimo e em ambientes de alta temperatura e alta umidade correspondente às regiões subtropicais e às regiões tropicais.

Claims

1. Revestimento isolante para uma chapa de aço elétrico que é formada em uma superfície de um metal base da chapa de aço elétrico caracterizado pelo fato de que o revestimento isolante compreende um fosfato de metal polivalente de um ou mais elementos selecionados entre Al, Zn, Mg e Ca, e o revestimento isolante tem uma camada enriquecida de um metal bivalente em uma interface com a superfície do metal base, em que um enriquecimento MI do metal bivalente contido na camada enriquecida é 0,01 g/m2 ou mais e menos de 0,2 g/m2, em que o enriquecimento MI do metal bivalente contido na camada enriquecida é com base na fórmula (i) a seguir: MI = MT x SI / (SI + SC) (i) em que o significado de cada símbolo na fórmula é como segue: MT: é a quantidade total de metal bivalente (g/m2) contida no revestimento isolante determinado por imersão de uma chapa de aço com área pré-determinada onde o revestimento isolante é formado na superfície em solução aquosa alcalina a quente de forma seletiva para dissolver inteiramente apenas o revestimento isolante contendo a camada enriquecida e, posteriormente, determinar a quantidade total de metal divalente MT (g/m2) contida no revestimento isolante por unidade de área, utilizando espectrofotometria de emissão atômica de plasma acoplado indutivamente para analisar a solução aquosa alcalina após o tratamento de dissolução do filme de revestimento; SI: é a área enquadrada por uma curva indicada por um perfil de con-centração proveniente da camada enriquecida, sendo o perfil de con- certação medido por espectrometria de emissão óptica de descarga luminescente em que a ordenada representa a intensidade de emissão luminosa dos respectivos elementos, e a abscissa representa a duração da descarga; e SC: é a área emoldurada por uma curva indicada pelo perfil de concentração proveniente do revestimento isolante, excluindo a camada enriquecida; em que, se necessário, o perfil de concentração proveniente da camada enriquecida é aproximado por uma função gaussiana separada de um perfil de profundidade do metal divalente e o restante é tomado como o perfil de concentração proveniente do revestimento isolante excluindo a camada enriquecida.

2. Revestimento isolante para uma chapa de aço elétrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o reves-timento isolante também contém uma resina orgânica.