BR0306935B1 - métodos para produzir um fio e um cordonel metálicos para reforçar um material elastomérico e fio e cordonel metálicos para reforçar um material elastomérico. - Google Patents

Description

"MÉTODOS PARA PRODUZIR UM FIO E UM CORDONEL METÁLICOS PARA REFORÇAR UM MATERIAL ELASTOMÉRICO E FIO E CORDONEL METÁLICOS PARA REFORÇAR UM MATERIAL ELASTOMÉRICO"

DESCRIÇÃO

Campo da Invenção

A presente invenção diz respeito a um método para a produção de um fio metálico destinado a reforçar materiais elastoméricos, tais como por exemplo produtos semi-acabados destinados à fabricação de pneumáticos, tubos, correias transportadoras , correias de transmissão e cabos.

Em particular, a presente invenção diz respeito a um fio metálico do tipo que consiste de um núcleo metálico e uma camada de revestimento metálica.

Na presente descrição e nas reivindicações a seguir, o termo "metal" é usado para indicar tanto um metal único quanto uma liga metálica.

A presente invenção também diz respeito a um fio metálico destinado a reforçar materiais elastoméricos, do tipo que consiste de um núcleo metálico e uma camada de revestimento metálica, bem como a um cordonel metálico que consiste de uma pluralidade de tais fios metálicos e a um método para a produção do mesmo. Técnica Anterior

Métodos para produzir de fios metálicos que compreendem um núcleo metálico e uma camada de revestimento metálica e destinados a reforçar materiais elastoméricos, tais como por exemplo produtos semi- acabados destinados à fabricação de pneumáticos, são conhecidos. Os últimos são comumente reforçados embutindo-se fios metálicos ou cordonéis metálicos (compreendendo uma pluralidade de fios metálicos trançados entre si) em um material elastomérico para formar, por exemplo, as camadas de cinta de um pneumático. O núcleo metálico de tais fios é provido com uma camada de revestimento metálica para executar a função dupla de proporcionar uma resistência à corrosão apropriada para os citados fios e de garantir uma boa adesão dos mesmos ao material elastomérico vulcanizado.

Por exemplo, métodos para produzir fios de aço ao latão que essencialmente envolvem as etapas descritos daqui por diante são conhecidos:

- uma etapa de eletrodeposição em dois banhos eletrolíticos distintos, em que uma cobreação e, respectivamente, uma galvanização do núcleo de aço são sucessivamente executados;

- uma etapa de tratamento térmico de difusão do zinco em cobre assim depositado para formar a liga de latão;

- uma etapa de decapagem em solução ácida, tipicamente ácido fosfórico, para remover os óxidos de zinco formados na superfície devido à etapa de tratamento térmico de difusão; e

- uma etapa de trefilação visando a obtenção de um diâmetro predeterminado e uma resistência mecânica predeterminada do fio ao latão.

Os métodos convencionais de tal tipo, embora substancialmente apropriados para a finalidade, têm não obstante uma série de inconvenientes que não foram ainda superados, tais como o número excessivo de etapas, a duração excessiva da etapa de difusão acima mencionada e a redução de resistência mecânica do fio em seguida a tal etapa de difusão. Além disso, na camada de revestimento de latão existem gradientes indesejados de concentração de cobre na direção radial e na direção axial do fio, assim como uma variabilidade da quantidade de latão tanto na direção axial quanto na direção radial do fio. Mais especificamente, as variações da percentagem de cobre

na direção radial do fio atingem valores iguais a cerca de +3% em peso, a zona radialmente mais externa da camada de latão sendo geralmente mais rica em zinco e a zona mais interna da camada de latão, isto é, a zona na interface com o aço, sendo mais rica em cobre. As variações da percentagem de cobre na direção axial do fio atingem valores iguais a cerca de ±2% em peso. Quanto as variações da quantidade de latão, essas atingem valores de 0,5 de latão/kg de aço tanto na direção axial quanto na direção radial do fio, pelo que a espessura da camada de latao não é uniforme.

Além dos inconvenientes acima mencionados, pode-se formar

Iatão β com uma estrutura cúbica de corpo centrado. A presença de latão β, particularmente quando em uma concentração de mais de 10% em peso, torna a etapa de trefilação extremamente difícil e resulta em um desgaste excessivo das matrizes de trefilação, assim como o risco de que existam áreas de fio não completamente revestidas e/ou contendo quantidades inaceitáveis (da ordem de cerca de 50 mg/m ) de impurezas, tais como óxidos que derivam não somente do ácido usado na etapa de decapagem acima mencionada, mas também dos óxidos presentes no banho de cobreação e daqueles presentes no lubrificante usado na etapa de trefilação. Métodos para revestir fios metálicos são também conhecidos,

tais como por exemplo o método descrito na patente US 4.517.066, que proporciona, para o fim de obtenção de uma aderência apropriada do fio revestido aos materiais elastoméricos, a execução de uma etapa de deposição por bombardeio para aplicar um filme metálico extremamente fino sobre o núcleo do fio. Entretanto, o filme metálico é tão fino (de alguns  (10"4μπι a 0,4 μηι) que existe o risco que áreas mais ou menos grandes da superfície do núcleo não sejam perfeitamente revestidas ou que as áreas superficiais, embora substancialmente revestidas, apresentam defeitos de superfície, por conseguinte não garantindo uma resistência à corrosão apropriada do fio. Da mesma maneira, a fim de obter uma aderência apropriada

do fio revestido a materiais elastoméricos, na patente US 5.403.419, é descrito um método para revestir fios metálicos em que um filme metálico fino é depositado por meio de deposição a vácuo, galvanização iônica, bombardeio de magnetron CC ou RF, bombardeio bipolar ou processos de bombardeio RF. Sumário da invenção

A requerente percebeu a necessidade de proporcionar um método para produzir um fio metálico destinado a reforçar materiais elastoméricos, do tipo compreendendo um núcleo metálico e uma camada de revestimento metálica, que permite obter um fio que tem resistência mecânica apropriada em vista da incorporação do fio em materiais elastoméricos a serem reforçados e compreendendo uma camada de revestimento de alta qualidade, em particular com referência à sua uniformidade e homogeneidade, e resistência à corrosão aumentada, com um efeito positivo mediante a adesão do fio a materiais elastoméricos.

De acordo com um primeiro aspecto da mesma, a presente invenção diz respeito a um método para a produção de um fio metálico para o reforço de um material elastomérico, o fio metálico compreendendo um núcleo metálico e uma camada de revestimento metálica, o citado núcleo que tem um diâmetro inicial predeterminado, o citado método compreendendo as etapas de:

a) submeter o núcleo metálico a pelo menos um tratamento de superfície para predispor a superfície do núcleo para ser revestida com a citada camada de revestimento; b) tratar termicamente o citado núcleo;

c) depositar a citada camada de revestimento metálica a uma espessura inicial predeterminada no citado núcleo termicamente tratado por meio de uma técnica de deposição de plasma; e

d) trefilar o núcleo revestido até que o núcleo tenha um diâmetro final menor do que o citado diâmetro inicial predeterminado e a

camada de revestimento metálica tem uma espessura final menor do que a citada espessura inicial predeterminada.

Na descrição a seguir e nas reivindicações subseqüentes, as expressões "diâmetro inicial do núcleo" e "espessura inicial da camada de revestimento" são usadas para indicar o diâmetro do núcleo e, respectivamente a espessura da camada de revestimento antes da trefilação do núcleo revestido.

Na descrição a seguir e nas reivindicações subseqüentes, as expressões "diâmetro final do núcleo" e "espessura final da camada de revestimento" são usadas para indicar o diâmetro do núcleo e, respectivamente a espessura da camada de revestimento após a trefílação do núcleo revestido.

Na descrição a seguir e nas reivindicações subseqüentes, a expressão "técnica de deposição de plasma" é usada para indicar qualquer técnica de deposição que usa o plasma como meio para ativar a vaporização do metal a ser depositado (tais como por exemplo em bombardeio e em evaporação através de arco voltaico), como veículo para o metal a ser depositado (tais como por exemplo em pulverização do plasma) ou como meio para a dissociação dos gases do processo (tais como por exemplo em deposição de vapor químico intensificado de plasma (PECVD)) em uma câmara de deposição a vácuo.

Primeiramente, graças ao fato de que o núcleo metálico é superficialmente tratado de modo a predispor a superfície do núcleo para ser revestida, i.e. para obter um núcleo adaptado a receber uniformemente a camada de revestimento sobre a superfície inteira do mesmo, é vantajosamente possível obter um fio de qualidade melhorada. Em outras palavras, qualquer macrorrugosidade ou aspereza da superfície do núcleo que deriva do tratamento térmico é vantajosamente substancialmente eliminada, desse modo tornando a superfície do núcleo apropriada para a deposição da camada de revestimento sobre ela. Este efeito vantajoso é particularmente desejável se o núcleo é feito de um metal que tem uma superfície muito áspera, tal como por exemplo o aço.

Em segundo lugar, graças ao fato de que o núcleo metálico é termicamente tratado, uma estrutura apropriada para uma deformação a frio, tal como a deformação envolvida na etapa de trefilação, é vantajosamente conferida ao núcleo metálico.

Além disso, graças ao fato de que a camada de revestimento metálica é depositada por meio de uma técnica de deposição de plasma, é vantajosamente possível obter um fio revestido em uma maneira uniforme e homogênea.

Em outras palavras, é vantajosamente possível obter um fio revestido de tal maneira a minimizar tanto as variações da quantidade de metal depositado na direção axial quanto na direção radial do fio. Além disso, no caso de deposição de camadas que consistem de ligas metálicas, a formação de gradientes de concentração de cada componente das citadas ligas na direção axial e na direção radial do fio é vantajosamente reduzida. Tais características de uniformidade e homogeneidade da camada de revestimento são particularmente importantes para os fins de obtenção das propriedades desejadas de resistência a corrosão.

Uma deposição baseada em uma técnica de plasma vantajosamente permite formar uma camada de revestimento acabado em uma maneira mais rápida com respeito a formação da camada de revestimento acabado nos métodos de eletrodeposição da arte antiga uma vez que o método da presente invenção não requer um etapa de tratamento de difusão térmica após a aplicação da camada de revestimento metálica - sendo a etapa de tratamento de difusão térmica proporcionado, nos métodos da arte antiga, a jusante da eletrodeposição - nem um etapa de decapagem subseqüente em ácido fosfórico.

A eliminação do tratamento de difusão térmica sucessivamente permite eliminar a redução inevitável da resistência mecânica - devido a tal tratamento de difusão térmica - dos fios produzidos com os métodos da arte antiga. Além disso, a técnica de deposição do plasma permite obter uma camada de revestimento que tem uma estrutura cristalina convenientemente deformável na etapa de trefilação subseqüente. Por conseguinte, por exemplo, se a camada de revestimento metálica compreende o latão, a técnica de deposição do plasma permite obter uma camada de latão que tem uma estrutura cristalina que consiste de latão α (cúbico centrado na face). A capacidade de deformação de latão α facilita a etapa de trefilação subseqüente, embora permita ao mesmo tempo uma redução do desgaste das matrizes de trefilação com respeito ao desgaste envolvido na trefilação de fios revestidos com uma camada de latão que contém latão β (cúbico centrado no corpo).

Além disso, a quantidade de impurezas, tais como por exemplo óxidos, presentes na camada de revestimento é drasticamente reduzida com respeito a quantidade presente nos fios produzidos através dos métodos de eletrodeposição da arte antiga.

Preferivelmente, o tratamento de superfície acima mencionado, tratamento térmico, deposição e etapas de trefilação do método de acordo com a invenção são executados em uma maneira substancialmente contínua.

Na descrição a seguir e nas reivindicações subseqüentes, a

expressão "em uma maneira substancialmente contínua" é usada para indicar a ausência, entre os várias etapas do método de produção, de armazenagens intermediárias de produtos semi-acabados, de modo a produzir continuamente um fio revestido que tem comprimento indefinido ou, seguindo o trançado de uma pluralidade de tais fios revestidos, um cordonel metálico de comprimento indefinido em uma linha de produção única.

De acordo com uma realização preferida do método da invenção, o núcleo do fio é transportado através de uma seqüência de tratamento de superfície respectivo, tratamento térmico, deposição e posições de trefilação em uma velocidade compreendida no intervalo de cerca de 10 a cerca de 80 m/min (cerca de 0,166 a cerca de 1,333 m/s).

De certa maneira, é vantajosamente possível obter um fio metálico revestido com uma camada de revestimento metálica que tem uma espessura desejada por meio de um processo produtivo simples executado em uma maneira substancialmente contínua desde a etapa de produção do núcleo metálico do fio até a etapa de trefilação do núcleo revestido, que inclui opcionalmente os tratamentos preliminares convencionais adicionais efetuados no núcleo ou os tratamentos de acabamento adicionais efetuados no núcleo revestido (p.ex., um tratamento de fosfatação do núcleo ou do núcleo revestido a fim de melhorar a trefilação do mesmo).

E também vantajosamente possível executar os processos de fabricação adicionais destinados a produzir um produto final através do uso do núcleo revestido como produto de partida. A guisa de exemplo ilustrativo, a fim de produzir um cordonel metálico que consiste de uma pluralidade de fios metálicos revestidos, um etapa de trançado da citada pluralidade de fios metálicos revestidos pode ser proporcionado após a etapa de trefilação executado no núcleo revestido.

O método de produção pode opcionalmente também incluir uma série de etapas preliminares com vistas a obtenção de um núcleo metálico de um diâmetro predeterminado partindo de uma haste do fio.

Por exemplo uma remoção mecânica dos óxidos presentes na haste do fio, conhecida no campo com o termo de desincrustação, pode ser executada. O etapa de desincrustação é executado para alisar a haste do fio, i.e. eliminar substancialmente a rugosidade do mesmo. Dessa maneira, qualquer rugosidade de superfície, por exemplo na forma de picos e vales na superfície externa da haste do fio, que pode ter uma profundidade marcante no caso de uma haste feita de aço, tipicamente no intervalo desde cerca de 1,5 μιη até 2,0 μΐΉ, é vantajosamente eliminada, por conseguinte melhorando a aderência do revestimento ao núcleo na etapa de deposição sucessiva e a eficiência da etapa de deposição. O etapa de desincrustação é preferivelmente seguido através de uma trefílação a seco da haste do fio, no fim da qual uma haste do fio que tem um diâmetro inicial predeterminado é obtida.

Subseqüentemente a esses etapas preliminares, de acordo com

o método da invenção, o núcleo metálico sofre um tratamento de superfície que visa a remover os óxidos possivelmente presentes na superfície do núcleo metálico. O tratamento de superfície compreende as etapas de decapagem, lavagem e opcionalmente secagem do núcleo metálico. O etapa de decapagem é executado através de introdução do núcleo metálico dentro de um banho de decapagem, tais como por exemplo um banho que contém ácido sulfúrico. Sucessivamente, o núcleo decapado é lavado por meio de água e opcionalmente secado, preferivelmente por meio de ar quente produzido através de um insuflador (p.ex., em uma temperatura compreendida entre cerca de 70°C a cerca de 90°C, mais preferivelmente em uma temperatura de cerca de 80°C).

Alternativamente aa etapa de decapagem, o núcleo pode sofrer tratamentos de superfície alternativos, tais como por exemplo gravação, limpeza e ativação através de uma técnica de gravação com plasma, por exemplo através de transporte de íons argônio sobre a superfície do núcleo.

De acordo com uma realização preferida, o método da invenção além disso consiste da etapa de trefílação a seco do núcleo antes do citado tratamento térmico, preferivelmente de tal maneira a obter uma ligeira redução do diâmetro do núcleo, tais como por exemplo compreendido entre cerca de 1 e cerca de 3%.

De acordo com uma realização alternativa do método da invenção, o tratamento de superfície acima citado, tais como por exemplo a decapagem ou qualquer outro tratamento alternativo apropriado para o fim, pode ser executado em uma haste do fio, preferivelmente preliminarmente desincrustado, e o tratamento de superfície é seguido através de uma trefilação a seco com vistas a obter um núcleo metálico que tem um diâmetro inicial predeterminado.

Sucessivamente, de acordo com o método da invenção, um tratamento térmico é executado no núcleo metálico. A guisa de indicação apenas, o citado tratamento térmico do núcleo metálico preferivelmente compreende a etapa de aquecer gradualmente o núcleo a uma temperatura predeterminada, tais como por exemplo compreendido entre cerca de 900°C e cerca de 1000°C, e a etapa subseqüente de esfriamento do núcleo a uma temperatura predeterminada, tais como por exemplo compreendida entre cerca de 530°C e cerca de 580°C. Preferivelmente, a etapa de esfriamento é executado através de introdução do núcleo metálico em um banho de chumbo derretido. Alternativamente, a etapa de esfriamento é executado através de introdução do núcleo metálico em um banho de sais derretidos (i.e. cloratos, bicarbonatos), através de passagem do núcleo metálico através dos pós de óxido de zircônio ou por meio de ar.

O método da presente invenção preferivelmente além disso consiste de um tratamento térmico adicional, que é preferivelmente executado nas mesmas condições de trabalho mencionadas acima e que consiste de um etapa de aquecimento adicional gradual e um etapa subseqüente de esfriamento do núcleo metálico.

Quando um primeiro e um segundo tratamento térmico são proporcionados, uma trefilação a seco adicional é preferivelmente executada após o primeiro tratamento térmico. Se tratamentos térmicos adicionais são proporcionados, uma trefilação a seco entre cada par de tratamentos térmicos é preferivelmente executada.

Quando um tratamento térmico único é proporcionado, uma leve trefilação a seco adicional é preferivelmente executada através do uso de uma matriz de trefilação que é preferivelmente ligada de uma maneira impermeável ao gás com a câmara de deposição a vácuo, na entrada do mesmo. Mais preferivelmente, tal etapa de trefilação leve pode ser executado por meio de uma pretensa matriz de trefilação dividida, que consiste essencialmente de uma matriz de trefilação que tem duas metades simétricas.

Graças a esta característica, a matriz de trefilação pode ser vantajosamente substituída de uma maneira simples, sem interrupção do processo de produção.

Subseqüentemente ao citado tratamento(s) térmico, o método da presente invenção além disso compreende a etapa de deposição do plasma mencionado acima, que é preferivelmente executado em pelo menos uma câmara de deposição a vácuo em uma primeira pressão predeterminada.

De acordo com uma realização preferida do método da invenção, a técnica de deposição do plasma acima mencionada é selecionada do grupo que consiste de: bombardeio, evaporação através de arco voltaico, pulverização de plasma e deposição de vapor químico intensificado de plasma (PECVD).

Preferivelmente, a técnica de deposição usada através do método da invenção é o bombardeio. Em tal caso, o controle da composição de uma camada de revestimento que consiste de uma liga é vantajosamente melhorada e simplificada uma vez que, a fim de obter uma liga que tem uma composição desejada, é suficiente usar um cátodo que consiste de uma liga de uma composição dessa natureza.

A fim de executar um bombardeio, é possível usar pelo menos uma câmara de deposição a vácuo proporcionada com uma bomba de vácuo apropriada para criar uma pressão predeterminada e com meio para abastecer um gás transportador. Em pelo menos uma câmara de deposição a vácuo pelo menos um cátodo é proporcionado que consiste do metal a ser depositado, por exemplo na forma de um tubo no qual o núcleo do fio seja revestido, que constitui o ânodo, é levado a atravessar. Alternativamente, no mínimo um cátodo pode ser proporcionado na forma de uma placa circular ou retangular em que ou, respectivamente, paralelo ao qual, o ânodo é levado a passar.

O bombardeio consiste essencialmente de um bombardeamento iônico do cátodo, tipicamente em uma energia igual a cerca de 200-500 eV, com íons do gás transportador obtido mediante a ação de um campo elétrico gerado através de aplicação de uma voltagem entre o cátodo e o ânodo. Mais especificamente, os íons do gás transportador são acelerados na direção do cátodo, causando essencialmente uma série de colisões com uma conseqüente emissão de átomos de cátodo dirigidos com vistas ao ânodo, i.e. com vistas ao núcleo, em direção ao qual os elétrons livres também são acelerados. Os elétrons livres ionizam através de colisão dos átomos adicionais do gás transportador, por meio do qual o processo repete a si mesmo e auto sustenta na medida em que a energia suficiente é abastecida.

Preferivelmente, a técnica de deposição é o bombardeio de magnetron o qual, graças ao efeito exercido através do campo magnético sobre as partículas eletricamente carregadas, e em particular graças a uma ação de confinamento dos elétrons na proximidade do cátodo e a um aumento da densidade do plasma, permite aumentar a taxa de deposição.

Alternativamente, uma deposição através da técnica de arco voltaico pode ser usada, essa última que consiste de um bombardeamento iônico ou eletrônico, tipicamente em uma energia na ordem de 100 eV, do metal a ser depositado.

A técnica de deposição do plasma pode também consistir da pulverização do pretenso plasma, que consiste essencialmente de alimentar um fluxo de plasma de pós finos do metal a ser depositado, preferivelmente que tenha uma dimensão de cerca de 0,1 μιτι. Os pós, acelerados e aquecidos através do plasma até que o ponto de fusão do metal é atingido, são dirigidos sobre o núcleo metálico a ser revestido, desse modo criando um revestimento que consiste de uma pluralidade de camadas sobrepostas de partículas metálicas.

A técnica de deposição do plasma por meio da qual a etapa de deposição acima mencionado do método é executada pode também ser deposição de vapor químico intensificado de plasma (PECVD). Tal técnica consiste essencialmente da dissociação do plasma de gases precursores em uma câmara de vácuo (por exemplo em uma pressão igual a cerca de 0,1-10 Torr (0,013-1,33 kPa)).

Preferivelmente, os gases precursores consistem de compostos metalorgânicos, tais como por exemplo

(hexafluoroacetilacetonato)cobre(trimetilvinilsilano) ((hfac)Cu(VTMS)), (hexafluoropentadionato) cobre (viniltrimetoxissilano) ((hfac)Cu(VTMOS)), dietilzinco e difenilzinco, que vantajosamente têm baixas temperaturas de decomposição, na ordem de 25-80°C.

De acordo com uma realização adicional preferida, o método da invenção consiste das etapas de proporcionar uma primeira câmara de deposição a vácuo e uma segunda câmara de deposição a vácuo que são dispostas em série, cada uma das citadas câmaras de deposição a vácuo sendo em uma primeira pressão predeterminada, e de depositar a camada de revestimento metálica em pelo menos uma das citadas câmaras de deposição a vácuo na citada primeira pressão predeterminada através do transporte do núcleo a ser revestido em sucessão através das citadas câmaras de deposição a vácuo.

O aparelho destinado a efetuar a técnica de deposição do plasma da segunda câmara de deposição a vácuo pode ser colocado em modo de reserva. Dessa maneira, não é necessário interromper o processo de produção para substituir a fonte do metal a ser depositado sobre o núcleo, p.ex., o cátodo metálico em um processo de bombardeio. Tal substituição da fonte de metal destinado a formar a camada de revestimento, que deve ser efetuada quando a fonte metálica está totalmente consumida ou um metal diferente deve ser depositado, pode ser vantajosamente feita na primeira das duas câmaras de deposição a vácuo enquanto a segunda das duas câmaras de deposição a vácuo é desviada para um modo operativo, desse modo evitando que a produção pare e resultando em um aumento da produtividade do método da invenção.

Vantajosamente, além da possibilidade de substituir a fonte

metálica a ser depositada no núcleo sem interromper o processo de produção conforme descrito acima, tal realização preferida do método da invenção permite obter fios diferentes em uma maneira substancialmente simultânea através do desvio para um modo operativo ambas as câmaras e o ajuste das condições de deposição diferentes ou proporcionando as fontes metálicas que têm composições diferentes nas duas câmaras de deposição a vácuo ambas ajustadas em um modo operativo.

O núcleo é preferivelmente transportado através da citada pelo menos uma câmara de deposição a vácuo de acordo com um trajeto tal como a ser submetido aa etapa de deposição acima mencionado uma pluralidade de vezes. Em outras palavras, o fio é passado de volta para o outro extremo da zona de deposição de pelo menos uma câmara de deposição a vácuo durante um número predeterminado de vezes.

Dessa maneira, é vantajosamente possível depositar uma camada de revestimento metálica a uma espessura inicial apropriada também sobre um núcleo mantido em uma alta velocidade de transporte, na ordem de 80 m/min (cerca de 1,333 m/s). Para fins de ilustração, o núcleo pode ser transportado, por exemplo por meio de meios apropriados para realimentar o núcleo posicionado em pelo menos uma câmara de deposição a vácuo, de acordo com um trajeto de um lado para um outro a ser coberto durante um número predeterminado de vezes o que aumenta o tempo de residência do núcleo em tal pelo menos uma câmara de deposição a vácuo até que uma espessura inicial desejada do revestimento é atingida.

Além disso, uma realização preferida do método da invenção proporciona que a etapa de deposição seja executado simultaneamente em uma pluralidade de núcleos transportado no sentido da direção de transporte predeterminada, de modo a aumentar vantajosamente a produtividade do método.

Preferivelmente, o núcleo metálico é revestido em pelo menos

uma câmara de deposição a vácuo submetida a uma primeira pressão predeterminada, que é preferivelmente compreendida entre cerca de 10"3 mbar e cerca de IO"1 mbar quando a técnica de deposição do plasma é o bombardeio, mais preferivelmente na ordem de 10"" mbar. A guisa de exemplo ilustrativo, o método da invenção permite

depositar uma camada de revestimento, por exemplo feita de latão, que tem uma espessura apropriada na ordem de alguns mícrons, preferivelmente compreendido desde cerca de 0,5 μιη até cerca de 2 μηι, mais preferivelmente de cerca de 1,5 μηι, em um núcleo por exemplo feito de aço, em uma pressão compreendida na acima mencionada faixa preferida de valores.

Preferivelmente, o método da invenção além disso compreende a etapa de transportar o núcleo em pelo menos uma pré-câmara submetida a uma segunda pressão predeterminada maior do que a citada primeira pressão predeterminada, a citada pelo menos uma pré-câmara sendo posicionada a montante da citada pelo menos uma câmara de vácuo.

Dessa maneira, a condição de vácuo desejada é vantajosamente atingida em pelo menos dois etapas subseqüentes, i.e. em uma maneira escalonada, que é mais simples e mais conveniente de um ponto de vista econômico com respeito a conquista de uma condição de vácuo em um etapa único.

Além disso, a provisão de pelo menos uma pré-câmara vantajosamente permite preservar a câmara de deposição a vácuo (em que a etapa de depositar é executado) a partir da contaminação de poeiras e agentes externos em geral, tais como oxigênio, que são prejudiciais à eficácia da etapa de depositar e à pureza do metal da camada de revestimento a ser depositada. Tal efeito vantajoso pode simplesmente ser atingido através de introdução em pelo menos uma pré-câmara um fluxo de um gás quimicamente inerte.

Preferivelmente, para tal fim no mínimo uma pré-câmara contém o mesmo gás usado como gás transportador em pelo menos uma câmara de deposição a vácuo, desse modo permitindo usar um suprimento de gás do mesmo tipo tanto para pelo menos uma pré-câmara como para pelo menos uma câmara de deposição a vácuo.

Mais preferivelmente, o acima mencionado gás quimicamente inerte é o argônio, que é conveniente de um ponto de vista econômico, que resulta em uma limitação dos custos de produção.

Preferivelmente, uma pré-câmara adicional submetida à acima mencionada segunda pressão predeterminada é proporcionada a jusante de pelo menos uma câmara de deposição a vácuo. Preferivelmente, a citada segunda pressão predeterminada é

compreendida entre cerca de 0,2 e cerca de 10 mbar, mais preferivelmente na ordem de cerca de 1 mbar.

De acordo com uma realização preferida adicional, o método da invenção compreende a etapa de proporcionar uma primeira e segunda câmaras de deposição a vácuo dispostas em série conforme descrito acima, a primeira câmara de deposição a vácuo sendo posicionada a jusante de uma primeira pré-câmara conforme descrito acima e a segunda câmara de deposição a vácuo sendo posicionada a jusante de uma segunda pré-câmara que separa as duas câmaras de deposição a vácuo, uma terceira pré-câmara sendo posicionada a jusante da segunda câmara de deposição a vácuo.

De certa maneira, além da conquista vantajosa acima mencionada da condição de vácuo desejada em uma maneira escalonada, é vantajosamente possível tanto substituir a fonte metálica na primeira câmara de deposição a vácuo através de desvio da primeira câmara de deposição a vácuo para um modo de reserva quanto através de desvio da segunda câmara de deposição a vácuo para um modo operativo, quanto ajustar as condições de deposição diferentes ou proporcionar fontes metálicas diferentes nas duas câmaras de deposição a vácuo colocando-se ambas as câmaras de deposição a vácuo em um modo operativo.

Preferivelmente, o núcleo é feito de um metal diferente com respeito ao metal do qual a camada de revestimento é feita.

De certa maneira, o metal do núcleo pode ser selecionado entre os metais mais apropriados para executar uma função de apoio mecânico, enquanto o metal da camada de revestimento pode ser selecionado entre os metais mais apropriados para obtenção de uma aderência apropriada entre o fio metálico e um material elastomérico, e uma resistência apropriada à corrosão. Graças a essas características, é vantajosamente possível produzir fios metálicos ou cordéis metálicos (que consistem de uma pluralidade de fios metálicos trançados conjuntamente) destinados a reforçar um material elastomérico para formar, por exemplo, pneumáticos, tubos, esteiras rolantes, correias de transmissão e cabos que têm uma boa qualidade.

Preferivelmente, o núcleo metálico é feito de aço, que é um material particularmente apropriado para o reforço de materiais elastoméricos tais como por exemplo produtos semi-acabados destinados à fabricação de camadas de correia de um pneumático.

A camada de revestimento metálica pode compreender um metal ou uma liga metálica binária ou ternária.

Preferivelmente, o metal de revestimento é selecionado do grupo que consiste de: cobre, zinco, manganês, cobalto, estanho, molibdênio, ferro e suas ligas.

Ainda mais preferivelmente, o metal de revestimento é o latão. Vantajosamente, um fio que consiste de um núcleo revestido com uma camada de latão é proporcionado com uma alta resistência à corrosão. De acordo com uma realização preferida, o metal de revestimento é o latão que tem um conteúdo de cobre desde cerca de 60 a cerca de 72% em peso, mais preferivelmente desde cerca de 64 a cerca de 67% em peso.

Se o cobre está presente em uma percentagem menor do que

60% em peso, na realidade, existe a formação indesejada de latão β enquanto, se o cobre está presente em uma percentagem maior do que 72% em peso, o fio fica excessivamente reativo com o material elastomérico o qual o fio está destinado a reforçar. Tal reatividade do fio com o material elastomérico provoca a formação no fio de uma camada espessa de sulfetos que provoca uma indesejada piora das propriedades do fio. Em conseqüência, no intervalo preferido acima mencionado de valores de composição do cobre, a formação de latão β é vantajosamente evitada, ao mesmo tempo que mantendo-se a reatividade do fio com os materiais elastoméricos em um nível aceitável. Preferivelmente, o metal de revestimento é uma liga

selecionada do grupo que consiste de: Zn-Co, Zn-Mn, Cu-Zn-Mn, Zn-Co-Mo, Cu-Zn-Sn.

Através do revestimento do núcleo metálico com uma das ligas dessa natureza, a resistência a corrosão do fio é além do mais melhorada. Preferivelmente, o método da invenção compreende a etapa de

depositar um metal de revestimento que consiste de uma liga de Cu-Zn-Mn ternária que tem uma composição de 63% de Cu, 34% de Zn, 3% de Mn.

A composição preferida da liga de Zn-Co é 99% de Zn, 1% de Co, a composição preferida da liga de Zn-Mn é 98% de Zn, 2% de Mn, a composição preferida da liga de Zn-Co-Mo é 99% de Zn, 0,5% de Co, 0,5%) de Mo, enquanto a composição preferida da liga de Cu-Zn-Sn é 67% de Cu, 30% de Zn, 3% de Sn.

Preferivelmente, o citado metal de revestimento além do mais compreende uma quantidade predeterminada de um agente lubrificante destinado a facilitar a trefilação do fio metálico.

Dessa maneira, a capacidade de trefilação do fio é vantajosamente aumentada.

Tal realização é particularmente preferida quando a camada de revestimento consiste de um material que tem capacidade deficiente de trefilação, tal como por exemplo uma liga de Zn-Mn.

Mais preferívelmente, o agente lubrificante é selecionado do grupo que consiste de: compostos que contêm fósforo (p.ex., fosfatos orgânicos), compostos que contêm enxofre (p.ex., tióis, tioésteres, tioéteres), compostos que contêm cloro (p.ex., cloretos orgânicos). Preferívelmente, os citados lubrificantes são os pretensos "Lubrificantes de Pressão Extrema", i.e. os lubrificantes que decompõem em alta temperatura e pressão (p.ex., dando origem a formação de fosfetos, sulfetos e cloretos de ferro, cobre ou zinco).

Ainda mais preferívelmente, o material de revestimento consiste de uma quantidade predeterminada de fósforo. Vantajosamente, a eficácia de trefilação de um fio que inclui uma camada de revestimento que consiste de uma quantidade predeterminada de fósforo é aumentada sem afetar a aderência da camada de revestimento ao material elastomérico em que o fio é destinado a ser embutido. Preferívelmente, o material de revestimento consiste de

fósforo em uma quantidade de cerca de 1-3% em peso, mais preferívelmente em uma quantidade de cerca de 2% em peso, com respeito ao peso total do metal de revestimento.

Vantajosamente, através de inclusão do fósforo em tal quantidade preferida no metal a ser depositado sobre o núcleo metálico, p.ex., proporcionando um cátodo que contém fósforo, a etapa de deposição do plasma envolvido no método da invenção permite depositar uma camada de revestimento metálica que consiste de fósforo exatamente na mesma quantidade (i.e. 1-3%) em uma maneira uniforme. Por conseqüência, uma vez que o fósforo está uniformemente presente na espessura inteira da camada de revestimento, a etapa de trefilação subseqüente é melhorado graças a ação lubrificante do fósforo independentemente do grau de trefilação que tenha sido ajustado.

Além disso, graças ao fato de que a camada de revestimento é

depositada por meio de uma técnica de deposição do plasma, a variação de percentagem da quantidade do agente lubrificante citado na camada de revestimento citada é menor do que cerca de 1% em peso, mais preferivelmente compreendida entre cerca de 0,01% e cerca de 1% em peso, na direção radial do fio com respeito ao peso do metal que forma a camada de revestimento.

De uma maneira análoga, a variação de percentagem da quantidade do citado agente lubrificante citado na camada de revestimento citada é menor do que cerca de 1% em peso, mais preferivelmente compreendida entre cerca de 0,01% e cerca de 1% em peso, na direção axial do fio com respeito ao peso do metal que forma a camada de revestimento.

Preferivelmente, a espessura inicial da camada de revestimento metálica é pelo menos cerca de 0,5 μπι.

Ainda mais preferivelmente, a espessura inicial da camada de revestimento metálica é entre cerca de 0,5 e cerca de 2 μιη.

De certa maneira, um valor apropriado da espessura inicial da camada de revestimento metálica em vista da etapa de trefilação do núcleo revestido é obtido, o que permite obter o valor desejado de diâmetro final do núcleo e um aumento vantajoso das propriedades de resistência mecânica do fio. Para fins ilustrativos, um fio que tem uma carga de ruptura inicial - i.e. antes da etapa de trefilação do núcleo revestido - igual a cerca de 1200 MPa pode atingir - devido aa etapa de trefilação do núcleo revestido - uma carga de ruptura final de cerca de 3200 MPa.

Preferivelmente, a etapa de trefilação é executado de tal maneira a obter um núcleo que tem um diâmetro final que é reduzido de cerca de 75-95% com respeito ao diâmetro inicial do núcleo, mais preferível mente de cerca de 80-90% e, ainda mais preferivelmente, de cerca de 85% com respeito ao diâmetro inicial.

De acordo com uma realização preferida do método da invenção, a etapa de trefilação é executado de tal maneira a obter uma camada de revestimento que tem uma espessura final que é reduzida em cerca de 75- 95% com respeito a espessura inicial da camada de revestimento, mais preferivelmente em cerca de 78-88% e, ainda mais preferivelmente, em cerca de 83% da espessura inicial.

Preferivelmente, o diâmetro inicial do núcleo está compreendido entre cerca de 0,85 mm e cerca de 3 mm e a etapa de trefilação é executado de tal maneira a obter um núcleo que tem um diâmetro final compreendido na faixa 0,10-0,50 mm.

Preferivelmente, a espessura inicial da camada de revestimento está compreendida entre cerca de 0,5 e cerca de 2 μιη e a etapa de trefilação é executado de tal maneira a obter uma camada de revestimento metálica que tem uma espessura final compreendida na faixa de 80-350 nm.

De acordo com um segundo aspecto da mesma, a presente invenção diz respeito a um fio metálico destinado a reforçar os materiais elastoméricos, do tipo que consiste de um núcleo metálico e uma camada de revestimento metálica, obtida por meio do método de produção acima mencionado.

Vantajosamente, graças às características do método da invenção definido acima, o fio da invenção consiste de uma camada de revestimento metálica uniforme e homogênea e tem uma resistência mecânica aumentada.

Além disso, um fio que contém uma camada de latão que tem uma estrutura cristalina que consiste de latão a, que é facilmente deformável na etapa de trefilação subseqüente, é vantajosamente obtido.

Vantajosamente, um fio metálico produzido através do método da invenção contém uma camada de revestimento metálica substancialmente livre de impurezas.

Preferivelmente, o metal do revestimento é o latão e a variação de percentagem da quantidade de cobre na camada de revestimento é menor do que cerca de 1% em peso na direção radial do fio.

Preferivelmente, o núcleo é feito de um metal diferente com respeito ao metal do qual a camada de revestimento é feita.

Preferivelmente, o núcleo metálico é feito de aço.

Preferivelmente, a camada de revestimento é feita de latão que tem um conteúdo de cobre desde cerca de 60 até cerca de 72% em peso, mais preferivelmente desde cerca de 64 a cerca de 67% em peso.

Preferivelmente, a variação de percentagem da quantidade de cobre na camada de revestimento é menor do que 0,5% em peso na direção axial do núcleo.

De acordo com uma realização adicional preferida da invenção, a variação em peso da quantidade de latão na camada de revestimento é menor do que cerca de 0,15 g de latão/kg de aço na direção axial do fio.

Preferivelmente, a variação em peso da quantidade de latão na camada de revestimento é menor do que cerca de 0,15 g de latão/kg de aço na direção radial do fio.

Preferivelmente, o metal de revestimento do fio da invenção consiste de uma liga ternária de Cu-Zn-Mn que tem uma composição de 63% de Cu, 34% de Zn, 3% de Mn.

A composição preferida da liga de Zn-Co é 99% de Zn, 1 % de Co, a composição preferida da liga de Zn-Mn é 98% de Zn, 2% de Mn, a composição preferida da liga de Zn-Co-Mo é 99% de Zn, 0,5% de Co, 0,5% de Mo, enquanto a composição preferida da liga de Cu-Zn-Sn é 67% de Cu, 30% de Zn, 3% de Sn.

Preferivelmente, o fio da invenção contém um núcleo que tem um diâmetro compreendido no intervalo de 0,10-0,50 mm. Preferivelmente, o fio da invenção consiste de uma camada de revestimento metálica que tem uma espessura compreendida no intervalo de 80-350 nm.

Finalmente, a presente invenção diz respeito a um método para a produção de um cordonel metálico destinado a reforçar materiais elastoméricos compreendendo a etapa de produzir uma pluralidade de fios de acordo com a presente invenção e a etapa de trançar a citada pluralidade de fios e a um cordonel metálico compreendendo uma pluralidade de fios de acordo com a presente invenção.

Breve descrição dos desenhos

As características adicionais e vantagens da invenção se tornarão mais rapidamente aparentes a partir da descrição de algumas realizações preferidas de um método de acordo com a invenção para a produção de um fio metálico destinado a reforçar os materiais elastoméricos, do tipo que consiste de um núcleo metálico e uma camada de revestimento metálica, feito daqui para frente com referência aos desenhos anexos em que, para fins ilustrativos e não limitantes, dois diagramas de fluxo do citado método são representados.

Nos desenhos, as figuras 1 e 2 são dois diagramas de fluxo que ilustram as realizações preferidas respectivas do método da invenção para a produção de um fio metálico destinado a reforçar materiais elastoméricos, do tipo que consiste de um núcleo metálico e uma camada de revestimento metálica.

Descrição detalhada das realizações preferidas

Uma realização preferida do método da invenção para a produção de um fio metálico destinado a reforçar os materiais elastoméricos, do tipo que consiste de um núcleo metálico e uma camada de revestimento metálica, é ilustrada em um diagrama de fluxo mostrado na figura 1.

Com referência a tal figura, o método da invenção compreende a desincrustação de uma haste de fio metálico.

O etapa de desincrustação é seguido através de uma trefilação a seco da haste do fio, no fim da qual um núcleo do fio que tem um diâmetro inicial predeterminado é obtido.

O núcleo metálico assim obtido é submetido a pelo menos um tratamento de superfície destinado a predispor a superfície do núcleo para ser revestida através da camada de revestimento.

Alternativamente, conforme mostrado na figura 2, o tratamento de superfície é executado na haste do fio metálico desincrustada e a trefilação com vistas a obtenção de um núcleo de fio que tem um diâmetro inicial predefinido é executada na haste do fio superficialmente tratado.

O etapa de tratamento da superfície preferivelmente compreende a etapa de decapagem eletroliticamente do núcleo (fig. l)/a haste (fig. 2) dentro de um banho que contém por exemplo ácido sulfúrico, e subseqüentemente através de lavagem do núcleo decapado em água. Com referência a fig. 1, subseqüentemente a fim de eliminar qualquer água residual do núcleo lavado, o núcleo é secado, por exemplo por meio de ar quente a cerca de 80°C produzido através de um insuflador posicionado a jusante da etapa de lavagem.

Confonxie mostrado na figura 1, a etapa de secagem é seguido através de um etapa de trefilação a seco e através de um tratamento térmico, por exemplo por meio de um tratamento térmico aplicado a aço executado em uma fornalha.

Todos as etapas do método são preferivelmente executados em uma maneira contínua substancial.

Conforme mostrado na figura 2, a trefilação a seco e a etapa de tratamento térmico podem ser executados uma pluralidade de vezes no caso de reduções substanciais de seção serem desejadas ou no caso que metais que têm uma alta carga de ruptura de tração são tratados, tais como por exemplo no caso de aços com um conteúdo de carbono igual a cerca de 0,8% em peso.

Em um etapa do método da invenção subseqüente aa etapa de tratamento térmico, uma camada de revestimento metálica é depositada a uma espessura inicial predeterminada no núcleo metálico assim tratado por meio de uma técnica de deposição do plasma.

De acordo com uma realização preferida do método da invenção, a técnica de deposição do plasma pode, por exemplo, ser a técnica do bombardeio.

Preferivelmente, o núcleo metálico é revestido em pelo menos uma câmara de deposição a vácuo submetida a uma primeira pressão predeterminada, que é preferivelmente compreendida entre cerca de 10"3 mbar e cerca de IO"1 mbar.

A fim de evitar qualquer interrupção no processo de bombardeio devido ao consumo do metal a ser depositado ou devido a uma mudança de ι produção, p.ex., uma mudança do tipo de camada de revestimento, a deposição da camada de revestimento é executada em uma primeira câmara de deposição a vácuo, uma segunda câmara de deposição a vácuo sendo disposta em série com a primeira delas e sendo ajustada em um modo de reserva. Tanto a primeira quanto a segunda câmaras de deposição a vácuo contêm um gás transportador, tais como por exemplo argônio, em uma primeira pressão predeterminada, preferivelmente compreendida entre cerca

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de 10" mbar e cerca de 10" mbar.

Em particular, antes de ser transportado na primeira câmara de deposição a vácuo, a fim de preservar a primeira e, quando usada, a segunda câmara de deposição a vácuo de poeira e outros contaminadores, uma primeira pré-câmara e uma segunda pré-câmara disposta a montante da primeira e, respectivamente, a segunda câmara de deposição a vácuo, são proporcionadas.

Uma terceira pré-câmara é além disso proporcionada a jusante da segunda câmara de deposição a vácuo. Em outras palavras, a primeira pré- câmara, a primeira câmara de deposição a vácuo, a segunda pré-câmara, a segunda câmara de deposição a vácuo e a terceira pré-câmara são sucessivamente posicionadas em série.

A primeira, a segunda e a terceira pré-câmaras contêm argônio submetido a uma segunda pressão predeterminada maior do que a citada primeira pressão predeterminada, por exemplo na ordem de 0,5 mbar. De certa maneira, a condição de vácuo desejada de 10" mbar e

IO"1 mbar é vantajosamente atingida em cada câmara de deposição a vácuo em uma maneira escalonada.

Na primeira e segunda câmara de deposição a vácuo dois cátodos respectivos são proporcionados que consistem do metal a ser depositado, por exemplo o latão, preferivelmente em forma tubular ou formato de chapa. Além disso, em cada câmara de deposição a vácuo um ânodo respectivo é proporcionado, que consiste do núcleo a ser revestido. A fim de executar a etapa de deposição acima mencionado, cada ânodo é introduzido no respectivo cátodo tubular ou, respectivamente, é levado a passar paralelo ao respectivo cátodo em formato de chapa.

Na primeira e segunda câmara de deposição a vácuo uma pluralidade de meios para realimentar o núcleo é preferivelmente proporcionada a fim de aumentar o tempo de residência do núcleo em cada câmara de deposição a vácuo, desse modo permitindo a realização da espessura inicial desejada do revestimento também em altas velocidades de transporte do núcleo, preferivelmente compreendidas entre cerca de 10 e cerca de 80 m/min (entre cerca de 0,166 e cerca de 1,333 m/s).

Preferivelmente, o bombardeio é executado através do ajuste de uma pressão na ordem de 10" - 5. 10"" mbar, uma voltagem aplicada aos elétrodos compreendida entre cerca de 100 e cerca de 1000 V e uma corrente compreendida entre cerca de 0,1 e cerca de 10 A. Devido à descarga conseqüente, os íons do gás transportador são acelerados em direção ao cátodo do metal a ser depositado e os átomos de tal metal são vaporizados em direção do núcleo a ser revestido.

Agindo de acordo com a voltagem preferida acima mencionada, os valores de corrente e pressão do gás, uma taxa de deposição do latao compreendida na faixa de cerca de 100 a cerca de 1000 nm/min (cerca de 1,66 a cerca de 16,66 nm/s), dependendo da distância entre o cátodo e o ânodo e da forma do cátodo, é vantajosamente atingida. Uma distância entre o cátodo e o ânodo que variam de cerca de uns poucos cm a algumas dezenas de cm em função do tamanho e forma do cátodo mostrou-se particularmente preferida em termos de eficiência de deposição.

De acordo com um etapa subseqüente do método da invenção, o núcleo desse modo revestido é trefilado até que um núcleo que tem um diâmetro final menor do que o diâmetro inicial predeterminado e uma camada de revestimento metálica que tem uma espessura final menor do que a espessura inicial predeterminada são obtidos.

Preferivelmente, conforme ilustrado através do bloco correspondente do diagrama da figura 1, tal etapa de trefilação do núcleo revestido é executado em um banho de emulsão, por exemplo que contém um óleo lubrificante convencional de per si, e preferivelmente por meio de matrizes de trefilação feitas de carbeto de tungstênio, que são também convencionais de per si. A trefilação do núcleo revestido é facilitada através das

características de capacidade de deformação do latão, que compreende essencialmente latão de fase a, obtido por meio da técnica acima mencionada de deposição do plasma.

No fim de tal etapa de trefílação do método da invenção, um fio metálico uniformemente e homogeneamente revestido com uma camada de revestimento metálica é obtido.

Finalmente, um etapa de trançado adicional de uma pluralidade de fios revestidos obtidos conforme descrito acima permite obter um cordonel destinado a reforçar materiais elastoméricos, tais como por exemplo as camadas de correia de um pneumático.

De acordo com uma realização alternativa do método da invenção, a fim de executar a etapa de deposição da camada de revestimento metálica, dois cátodos são proporcionados em cada câmara de deposição a vácuo, que permite duplicar as taxas de deposição com respeito as taxas que podem ser atingidas através do uso de um cátodo único. No caso em que dois cátodos de formato de chapa são proporcionados, eles estão dispostos paralelos um ao outro e o fio a ser revestido é transportado em uma posição intermediária entre os cátodos em uma distância predeterminada disso, preferivelmente compreendida entre cerca de 1 e 10 cm.

De acordo com uma realização preferida do fio metálico da invenção destinado a reforçar materiais elastoméricos, do tipo que consiste de um núcleo metálico e uma camada de revestimento metálica, a camada de revestimento pode consistir de uma liga metálica ternária, tais como por exemplo Cu-Zn-Mn, preferivelmente que tem uma composição de 63% de Cu, 34% de Zn, 3% de Mn.

A fim de depositar uma camada de revestimento metálica de tal tipo em um núcleo metálico, por exemplo feito de aço, duas realizações alternativas do método da invenção podem, por exemplo, ser proporcionadas. De acordo com uma primeira realização, o método

proporciona um etapa de deposição da camada de revestimento no núcleo por meio da técnica de bombardeio em uma maneira completamente análoga à maneira descrita acima com referência a deposição de uma camada de latão, a única diferença sendo a composição do cátodo, que em tal caso consiste da liga ternária acima mencionada da composição desejada.

De acordo com uma segunda realização, o método proporciona dois etapas de deposição consecutivos por meio da técnica de bombardeio ou através de outra técnica de deposição do plasma. Mais precisamente, em um primeira etapa, uma camada de latão é depositada sobre o núcleo que usa um cátodo de latão correspondente enquanto que, em um segunda etapa, uma camada de manganês é depositada no núcleo ao latão usando um cátodo correspondente de manganês.

Como uma alternativa ao manganês, outros elementos químicos, analogamente destinados a aumentar a resistência à corrosão do fio e a aderência dos mesmos ao material elastomérico, em particular a aderência após a maturação, tal como por exemplo cobalto, estanho, molibdênio, ferro, podem ser depositados.

Independentemente da natureza da camada de revestimento metálica, quando o revestimento do núcleo é obtido por meio de dois etapas de deposição consecutivos, um primeira etapa de deposição de um revestimento metálico que consiste de uma liga binária e um segunda etapa de deposição de um revestimento de componente único, a espessura inicial da camada de revestimento feita de liga binária é preferivelmente compreendida entre cerca de 0,5 e cerca de 2 μηι, enquanto que a espessura inicial da camada de revestimento de componente único é preferivelmente compreendida entre cerca de 0,01 e cerca de 0,2 μτη.

Cada um das etapas acima mencionados do método da invenção pode ser executado simultaneamente em uma pluralidade de fios. A invenção é além do mais descrita por meio dos seguintes

exemplos ilustrativos.

EXEMPLO 1

Uma haste do fio de aço, que tem um diâmetro de cerca de 5,5mm, foi submetida a um etapa de desincrustação e a uma trefilação a seco - em cujo final o núcleo do fio que tem um diâmetro inicial igual a cerca de 1,4mm foi obtido - de uma maneira substancialmente contínua.

Subseqüentemente, uma decapagem eletroliticamente do núcleo com ácido sulfúrico foi executada. Em particular, o núcleo foi decapado através do transporte do mesmo em um banho de ácido sulfúrico posicionado a jusante da posição de desincrustação de uma maneira substancialmente contínua. O núcleo foi sucessivamente lavado através do transporte do núcleo em água, a citada etapa de lavagem que é proporcionado a jusante do banho de decapagem. Consecutivamente, um tratamento térmico aplicado a aço do

núcleo, que consiste de um etapa de aquecimento em uma fornalha em uma temperatura de cerca de 950°C e de um subseqüente etapa de resfriamento no ar em uma temperatura de cerca de 550°C, foi executado de uma maneira substancialmente contínua. A taxa de saída do núcleo da fornalha foi igual a cerca de 36 m/min (cerca de 0,6 m/s).

Subseqüentemente, o núcleo de aço foi alimentado, de uma maneira substancialmente contínua, em uma primeira pré-câmara que contém argônio em cerca de 0,5 mbar.

Subseqüentemente, o núcleo foi transportado, de uma maneira substancialmente contínua, para uma câmara de deposição a vácuo tal como a câmara de deposição a vácuo descrita acima, em particular contendo, como gás de arraste, argônio em uma pressão de cerca de 10" mbar, e que consiste de um cátodo de forma tubular que tem um diâmetro igual a cerca de 30 mm, que consiste de latão que tem um conteúdo de cobre de 64% em peso e 36% em peso de zinco. O núcleo de aço foi alimentado de uma maneira substancialmente contínua dentro de tal câmara de deposição a vácuo em uma velocidade de cerca de 36 m/min (cerca de 0,6 m/s). Uma camada de revestimento de latão que tem uma espessura inicial igual a cerca de 1,4 μιη foi depositada sobre o núcleo de aço de uma maneira substancialmente contínua. Para tal finalidade, depois que uma pressão de cerca de 10" mbar foi ajustada dentro da câmara de deposição a vácuo, o núcleo (i.e. o ânodo) foi introduzido no cátodo tubular de latão em uma velocidade de cerca de 36 m/min (cerca de 0,6 m/s) e foi deslizado mais vezes por meio do meio de realimentação dentro do cátodo tubular de latão até que a espessura de revestimento inicial acima mencionada foi atingida. A distância entre o cátodo e o ânodo foi mantida igual a cerca de 29 mm.

Mais especificamente, uma voltagem igual a cerca de 379 V e uma corrente igual a cerca de 2,74 A foram usadas. Com tais valores preferidos de voltagem e corrente e com o valor preferido acima mencionado de pressão do gás, uma taxa de deposição do latão igual a cerca de 800 nm/min (cerca de 13,33 nm/s) foi atingida.

Subseqüentemente, o núcleo de aço revestido foi transportado, de uma maneira substancialmente contínua, em uma segunda pré-câmara que contém argônio em uma pressão de cerca de 0,5mbar e posicionado a jusante da câmara de deposição a vácuo.

O núcleo de aço foi a seguir trefilado de uma maneira substancialmente contínua em um banho que contém um óleo lubrificante (é uma emulsão em água de 10% em peso de um agente lubrificante mencionado acima) por meio de matrizes de trefilação feitas de carbeto de tungstênio, até que um núcleo que tem um diâmetro final igual a cerca de 0,25 mm e uma camada de revestimento metálica que tem uma espessura final igual a cerca de 0,2 μπι foram obtidos.

A trefilação do núcleo desse modo revestido foi facilitada graças as características da capacidade de deformação do revestimento de latão que, através de uma análise de difração de raios X, pareceu consistir apenas de fase a.

No final da etapa de trefílação acima mencionado, um fio de aço uniformemente e homogeneamente revestido com latão foi obtido. Uma análise de espectroscopia de absorção atômica (AAS) executada em fios de aço revestidos com uma camada de revestimento de latão produzida de acordo com a realização do método ilustrado acima mostrou que o conteúdo de cobre da camada de revestimento de latão ficou compreendida no intervalo de 63,5-64,5% em peso na direção axial do fio.

Uma análise de microscopia de varredura eletrônica (SEM) dos mesmos fios mostrou que o conteúdo de cobre da camada de revestimento de latão ficou compreendida entre 63-65% em peso na direção radial do fio.

Além disso, uma análise de AAS dos mesmos fios mostrou que a variação em peso da quantidade de latão na camada de revestimento foi igual a cerca de +0,15 de latão/kg aço tanto na direção axial quanto na direção radial do fio.

Finalmente, a natureza e a composição da camada de revestimento sendo as mesmas, os testes de força de tração mecânica mostraram um aumento da resistência mecânica dos fios produzidos através do método da invenção igual a 5-10% com respeito a resistência mostrada através dos fios produzidos através dos métodos da arte antiga que compreendem um etapa de eletrodeposição.

Além disso, um etapa de trançado adicional uma pluralidade de fios de aço revestidos com latão obtido conforme descrito acima foi proporcionado para obter materiais elastoméricos de reforço de um cordonel, tais como por exemplo as camadas de correia de um pneumático.

Em uma maneira conhecida de per si, os cordéis produzidos de acordo com o método da invenção foram incorporados em artigos de materiais elastoméricos, tais como produtos semi-acabados destinados para a fabricação de pneumáticos, tubos, esteiras rolantes, correias de transmissão e cabos.

EXEMPLO 2

Uma haste do fio de aço, que tem um diâmetro de cerca de 5,5 mm, foi submetida a um etapa de desincrustação conforme no Exemplo 1.

Após a etapa de desincrustação, uma decapagem eletroliticamente da haste do fio com ácido sulfúrico e uma subseqüente lavagem em água foram executadas conforme descrito no Exemplo 1.

A haste assim decapada e lavada foi secada e submetida a uma

trefilação a seco - em cujo final um núcleo de fio que tem um diâmetro inicial igual a cerca de 1,4 mm foi obtido - de uma maneira substancialmente contínua.

Sucessivamente, um tratamento térmico aplicado a aço, um etapa de deposição e uma trefilação a úmido foram executados conforme descrito no Exemplo 1.

Um etapa de trançado adicional de uma pluralidade de fios de aço revestidos com latão obtido conforme descrito acima foi proporcionada para obter materiais elastoméricos de reforço de um cordonel, tais como por exemplo as camadas de correia de um pneumático.

Em uma maneira conhecida de per si, os cordéis produzidos de acordo com o método da invenção foram incorporados em artigos de materiais elastoméricos, tais como os produtos semi-acabados destinados a fabricação de pneumáticos, tubos, esteiras rolantes, correias de transmissão e cabos.

EXEMPLO 3

Um núcleo de fio de aço que tem um diâmetro inicial igual a cerca de 1,4 mm foi obtido conforme descrito no Exemplo 1.

Subseqüentemente, o núcleo de aço foi superficialmente tratado e patenteado conforme descrito no Exemplo 1.

A taxa de saída do núcleo da fornalha foi igual a cerca de 36 m/min (cerca de 0,6 m/s).

O núcleo de aço foi alimentado dentro de uma primeira pré- câmara e a seguir dentro de uma câmara de deposição a vácuo conforme descrito no Exemplo 1, com a exceção de que a câmara de deposição a vácuo consistiu de uma pluralidade de cátodos em formato retangular (45 cm χ 7 cm), que consiste de latão que tem um conteúdo de cobre de 63,5% em peso e 36,5% em peso de zinco. O núcleo de aço foi alimentado de uma maneira substancialmente contínua dentro de tal câmara de deposição a vácuo em uma velocidade de cerca de 36 m/min e uma camada de revestimento de latão que tem uma espessura inicial igual a cerca de 1,5 μπι foi a seguir depositada sobre o núcleo de aço de uma maneira substancialmente contínua por meio da técnica de bombardeio de magnetron. Para tal finalidade, depois que uma pressão de cerca de

3.10"3mbar foi ajustada dentro da câmara de deposição a vácuo, o núcleo (i.e. o ânodo) foi passado mais vezes - por meio do meio de realimentação - paralelo ao cátodo de formato retangular em uma velocidade de cerca de 36 m/min até que a espessura de revestimento inicial acima mencionada foi atingida. A distância entre o cátodo e o ânodo foi mantida igual a cerca de 29 mm.

Mais especificamente, uma voltagem igual a cerca de 369 V e uma corrente igual a cerca de 2,64 A foram usadas. Com tais valores preferidos de voltagem e corrente e com o valor preferido acima mencionado de pressão do gás, uma taxa de deposição do latão igual a cerca de 800 nm/min (cerca de 13,33 nm/s) foi atingida.

Subseqüentemente, de acordo com um terceira etapa do método da invenção, o núcleo de aço revestido foi trefílado de uma maneira substancialmente contínua em um banho que contém um óleo lubrificante usando matrizes de trefilação de carbeto de tungstênio, até que um diâmetro final igual a cerca de 0,25 mm e uma camada de revestimento metálica que tem uma espessura final igual a cerca de 0,2 μτη foram obtidos.

A trefilação do núcleo desse modo revestido foi facilitada graças as características da capacidade de deformação do revestimento de latão que, através de uma análise de difraçao de raios X, pareceu consistir apenas de fase a.

No final da etapa de trefilaçao acima mencionado, um fio de aço uniformemente e homogeneamente revestido com latão foi obtido.

EXEMPLO 4

Dois núcleos de fio de aço que tem um diâmetro inicial igual a cerca de 1,4 mm foram preparados conforme descrito com referência ao Exemplo 1.

Sucessivamente, os núcleos de aço foram superficialmente tratados e patenteados conforme descrito com referência ao Exemplo 1.

A taxa de saída do núcleo da fornalha foi igual a cerca de 36 m/min (cerca de 0,6 m/s).

Os núcleos de aço foram alimentados em sucessão dentro de uma primeira pré-câmara e dentro de uma primeira câmara de deposição a vácuo conforme descrito no Exemplo 1 com a exceção de que a primeira câmara de deposição a vácuo consistiu de dois cátodos de formato tubular que consiste de latão que tem um conteúdo de cobre de 64% em peso e 35,5% em peso de zinco e além disso que contém 0,5% em peso de fósforo.

Uma segunda pré-câmara foi posicionada a jusante da primeira câmara de deposição a vácuo e uma segunda câmara de deposição a vácuo foi posicionada a jusante da segunda pré-câmara. O magnetron da segunda câmara de deposição a vácuo foi posto em modo de reserva.

Além disso, uma terceira pré-câmara foi posicionada a jusante da segunda câmara de deposição a vácuo.

A primeira e a segunda câmaras de deposição a vácuo foram ajustadas em uma pressão de cerca de 5.10""mbar. A primeira, segunda e terceira pré-câmaras continham argônio em uma pressão de cerca de 0,5mbar.

Os núcleos de aço foram alimentados paralelos de uma maneira substancialmente contínua dentro da primeira pré-câmara e dentro da primeira câmara de deposição a vácuo em uma velocidade de cerca de 36 m/min (cerca de 0,6 m/s). Na primeira câmara de deposição a vácuo uma camada de revestimento de latão que tem uma espessura inicial igual a cerca de 1,5 μπα foi depositada em cada um dos núcleos de aço de uma maneira substancialmente contínua por meio da técnica de bombardeio de magnetron.

Para tal finalidade, depois que uma pressão de cerca de 5.10" mbar foi ajustada dentro da primeira câmara de deposição a vácuo, os núcleos (i.e. os ânodos) foram respectivamente introduzidos nos cátodos tubulares de latão em uma velocidade de cerca de 36 m/min (cerca de 0,6 m/s) e foram deslizados mais vezes por meio do meio de realimentação dentro do cátodo tubular respectivo de latão até que a espessura de revestimento inicial acima mencionada foi atingida. A distância entre o cátodo e o ânodo foi mantida igual a cerca de 30 mm.

Mais especificamente, uma voltagem igual a cerca de 387 V e uma corrente igual a cerca de 3,36 A foram usadas. Com tais valores preferidos de voltagem e corrente e com o valor preferido acima mencionado de pressão do gás, uma taxa de deposição do latão igual a cerca de 800 nm/min (cerca de 13,33 nm/s) foi atingida.

Os núcleos de aço que saem da terceira pré-câmara foram a seguir trefilados de uma maneira substancialmente contínua em um banho que contém um óleo lubrificante usando matrizes de trefilação feitas de carbeto de tungstênio, até que os núcleos que têm um diâmetro final igual a cerca de 0,25 mm e camadas de revestimento metálicas que têm uma espessura final igual a cerca de 0,2 μιη foram obtidos.

No final da etapa de trefilação acima mencionado, dois fios de aço uniformemente e homogeneamente revestidos com latão foram obtidos.

A trefilação dos núcleos desse modo revestidos foi aperfeiçoada porque, além do fato de que o latão consistiu apenas de fase a, conforme detectado através de uma análise de difração de raios X, o fósforo dentro da camada de revestimento além disso facilitou a capacidade de deformação a frio durante a trefilação.

Claims (29)

1. Método para produzir um fio metálico para reforçar um material elastomérico, o fio metálico compreendendo um núcleo metálico e uma camada de revestimento metálica, o citado núcleo que tendo um diâmetro inicial predeterminado, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) submeter o citado núcleo metálico a pelo menos um tratamento de superfície para predispor a superfície do núcleo para ser revestida com a citada camada de revestimento; b) tratar termicamente o citado núcleo; c) depositar a citada camada de revestimento metálica a uma espessura inicial predeterminada no citado núcleo por meio de uma técnica de deposição de plasma; e d) trefilar o núcleo revestido até que o núcleo tenha um diâmetro final menor do que o citado diâmetro inicial predeterminado e a camada de revestimento metálica tem uma espessura final menor do que a citada espessura inicial predeterminada, em que citada camada de revestimento metálica é feita de latão e a variação de percentagem da quantidade de cobre na camada de revestimento é menor do que 1% em peso na direção radial do fio.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o citado tratamento de superfície, tratamento térmico, deposição e as etapas de trefilação são executados de uma maneira substancialmente contínua.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o citado núcleo é transportado através de uma seqüência de tratamento de superfície respectivo, tratamento térmico, deposição e posições de trefilação em uma velocidade compreendida no intervalo de 10 a 80 m/min (0,166 a 1,333 m/s).

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de tratamento de superfície consiste da etapa de decapar o citado núcleo dentro de um banho de decapagem e lavagem do núcleo decapado em água.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de secagem do núcleo lavado.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a citada etapa de secagem é executada por meio de pelo menos um insuflador.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreendendo ainda a etapa de trefilação a seco do citado núcleo antes do citado tratamento térmico.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a citada técnica de deposição do plasma é selecionada do grupo que consiste de: bombardeio, evaporação através de arco voltaico, pulverização de plasma e deposição de vapor químico intensificado de plasma (PECVD).

9. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 8, caracterizado pelo fato de que a citada etapa de depositar a camada de revestimento metálica no citado núcleo é executada em pelo menos uma câmara de deposição a vácuo em uma primeira pressão predeterminada.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de depositar a camada de revestimento metálica no citado núcleo é executada uma pluralidade de vezes.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a citada primeira pressão predeterminada está compreendida no intervalo de 0,1 a 10 Pa.

12. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de transportar o citado núcleo em pelo menos uma pré-câmara em uma segunda pressão predeterminada maior do que a citada primeira pressão predeterminada, cuja citada pré-câmara é posicionada contra a corrente da citada pelo menos uma câmara de deposição a vácuo.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a citada segunda pressão predeterminada está compreendida entre 0,2 mbar e 1 Ombar.

14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas preliminares de desincrustação de uma haste de aço e de trefílação a seco da citada haste de modo a obter o citado núcleo que tem um diâmetro inicial predeterminado.

15. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento é feita de um material metálico diferente do material metálico do núcleo.

16. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o citado núcleo é feito de aço.

17. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o citado metal de revestimento é selecionado do grupo que consiste de: cobre, zinco, manganês, cobalto, estanho, molibdênio, ferro e ligas dos mesmos.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o latão tem um conteúdo de cobre de 60 a 72% em peso.

19. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o citado metal de revestimento além disso contém uma quantidade predeterminada de um agente lubrificante.

20. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a citada espessura inicial da camada de revestimento metálica é compreendida entre 0,5 e 2 μχη.

21. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a citada etapa de trefílação faz com que o diâmetro final do núcleo seja reduzido de 75-95% com respeito ao diâmetro inicial do núcleo.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o diâmetro final do núcleo está compreendido no intervalo de 0,10 a0,50 mm.

23. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 21, caracterizado pelo fato de que a citada etapa de trefílação faz com que a espessura final da camada de revestimento seja reduzida de 75-95% com respeito à espessura inicial da camada de revestimento.

24. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a espessura final da camada de revestimento metálica está compreendida no intervalo de 80 a 350 nm.

25. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o citado diâmetro inicial do núcleo está compreendido entre 0,85 e 3 mm.

26. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 23, caracterizado pelo fato de que a citada espessura inicial da camada de revestimento metálica é compreendida entre 0,5 e 2 fim.

27. Fio metálico para reforçar um material elastomérico, caracterizado pelo fato de que compreende um núcleo metálico e uma camada de revestimento metálica, a citada camada de revestimento metálica sendo depositada sobre o citado núcleo metálico por meio de uma técnica de deposição de plasma, em que a citada camada de revestimento metálica é feita de latão e a variação de percentagem da quantidade de cobre na camada de revestimento é menor do que 1% em peso na direção radial do fio.

28. Método para produzir um cordonel metálico para reforçar um material elastomérico, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de produzir uma pluralidade de fios como definido em qualquer das reivindicações 1 a 26 e a etapa de trançar a citada pluralidade de fios.

29. Cordonel metálico para reforçar um material elastomérico, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de fios como definidos na reivindicação 27.