BR0014411B1

BR0014411B1 - peÇa metÁlica revestida com um revestimento anticorrosço, e, processo de tratamento anticorrosço de peÇas metÁlicas.

Info

Publication number: BR0014411B1
Application number: BRPI0014411-8A
Authority: BR
Inventors: Daniel Rouquier; Benoit Millet
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2010-02-09
Also published as: ATE249533T1; FR2799211B1; CZ20021131A3; DE60005210D1; BR0014411A; CZ298072B6; KR20020040826A; KR100707884B1; EP1230427B1; AU7669200A; EP1230427A1; JP2003531285A; WO2001023639A1; DE60005210T2; FR2799211A1; ES2204698T3; US6656607B1; JP4943609B2

Description

"PEÇA METÁLICA REVESTIDA COM UM REVESTIMENTOANTICORROSÃO, E, PROCESSO DE TRATAMENTO ANTICORROSÃODE PEÇAS METÁLICAS".

A presente invenção visa adaptar um revestimentoanticorrosão de peças metálicas, isento de cromo e de derivados à base decromo e em particular de cromo hexavalente, que possa ser de preferênciaaplicado em camadas finas sendo ao mesmo tempo dotado de elevadosdesempenhos de proteção.

A invenção se aplica às peças de natureza metálica (emparticular de aço, de ferro fundido) que necessitam uma boa resistência àcorrosão em camada fina. A geometria das peças tem pouca importância tantoquanto a aplicabilidade das peças pelos processos descritos permanecepossível.

A invenção permite melhorar as propriedades anticorrosão daspeças tratadas sem utilizar cromo e especialmente cromo hexavalente naformulação dos revestimentos.

Numerosas soluções de tratamento anticorrosão à base decromo terão sido propostas até esta data. Se elas geralmente dão satisfação noplano da proteção das peças metálicas, elas são entretanto cada vez maiscriticadas em virtude de suas conseqüências no plano tóxico e em particularem virtude das conseqüências nefastas sobre o ambiente.

A presente invenção refere-se a um revestimento anticorrosãode peças metálicas, caracterizado pelo fato de que ele é constituído pelaassociação sinérgica de uma primeira camada à base de zinco metálico e deuma ou de diversas camada (s) de revestimento obtida (s) com a ajuda de umacomposição aquosa que contém um metal particulado, um solventeapropriado, um espessante e um ligante constituído por um silano.

A primeira camada à base de zinco metálico pode por exemploser vantajosamente realizada por um depósito mecânico. Uma tal camadaconstituída de zinco ou mais geralmente de uma liga de zinco e de ferro, atémesmo de uma mistura de partículas de zinco e de ferro pode ser aplicada noquadro da presente invenção à razão de uma quantidade compreendida entre50 e 300 mg/dm2 de um aditivo metálico. Para certas aplicações emparticular, poder-se-á mesmo se satisfazer de menores quantidadesdepositadas.

O depósito mecânico da camada à base de zinco metálico évantajosamente obtido por uma operação de jateamento com granalha comajuda de esferas de aço que apresentam pelo menos uma camada externa quecompreende seja zinco puro seja uma liga à base de zinco.

Um tal depósito mecânico de uma camada à base de zincometálico pode igualmente ser garantido por uma operação de jateamento comgranalha com ajuda de uma mistura de esferas de aço e de esferas constituídasde um núcleo de aço e que apresentam na superfície pelo menos uma camadaexterna à base de uma liga de zinco ou uma camada externa de zinco puro.

Enfim, este depósito mecânico da camada à base de zincometálico pode igualmente ser obtido por jateamento com granalha com aajuda de esferas realizadas essencialmente à base de uma liga de ferro, ojateamento com granalha sendo realizado na presença de um pó de zinco oude zinco granulado que se encontra portanto aplicada sob o efeito mecânicodo jateamento com granalha.

O termo esfera ou microesfera utilizado no quadro da presenteinvenção para descrever as operações de jateamento com granalha deve serentendido no sentido amplo, ou seja deve englobar todos os tipos de formasde partículas ou de micropartícuias a serem projetadas na superfície daspeças.

A máquina de jateamento com granalha utilizada para realizaresta primeira camada à base de zinco, pode por exemplo ser realizada deacordo com o diagrama esquemático ilustrado na figura 1 anexa.Observa-se nesta figura, que a máquina envolveprincipalmente uma câmara de jateamento com granalha 10 que pode porexemplo envolver duas turbinas de projeção 12 entre as quais vão desfilar aspeças a serem tratadas. As turbinas de projeção 12 vão portanto projetar asmicroesferas de liga de ferro ou de liga à base de zinco sobre as superfíciesdas peças a serem tratadas, na presença se for o caso de um pó ou de zincogranulado. A parte inferior desta câmara de jateamento com granalha 10 éequipada de um dispositivo 14 de reciclagem das esferas de jateamento comgranalha. Estas esferas são em seguida levadas para um separadorgranulométrico 16 de maneira a desviar esferas de diâmetro que se tornoudemasiadamente pequeno. Assim, elimina-se em particular as poeirasmetálicas 18 geradas por ocasião da operação de jateamento com granalha.

No caso em que se utilizam unicamente esferas revestidas de uma liga à basede zinco, após uma segregação granulométrica das esferas, estas últimas sãolevadas para um separador magnético 20 que permite efetuar uma segregaçãoentre as esferas de aço recobertas de uma liga à base de zinco e as esferas deaço esgotadas de zinco, ou seja que perderam uma grande parte desta liga àbase de zinco, as esferas de aço esgotadas de zinco são recuperadas no posto22. Na saída deste separador magnético 20, também é previsto um dispositivo24 de medida do teor de zinco das esferas de jateamento com granalha.

Em resposta a esta medida do teor de zinco, o reservatório 26das microesferas que é destinado a alimentar as turbinas de projeção 12 dodispositivo de jateamento com granalha 10, irá ou não ser realimentado comesferas novas em 28, ou seja carregadas ou recarregadas de zinco. Oreservatório 26 também é vantajosamente equipado de um sistema decontrole de nível 30.

E portanto possível realizar, de maneira contínua oudescontínua, o depósito mecânico da camada à base de zinco metálico nasuperfície das peças a serem tratadas. Uma outra maneira de realizar umdepósito metálico de zinco ou de liga de zinco é a electrozincagem.

A electrozincagem é o depósito metálico de zinco ou de umaliga à base de zinco partindo de uma solução aquosa por imposição de umacorrente elétrica contínua entre a peça a ser revestida e o anodo. Este anodopode ser inerte ou ele próprio constituído de zinco sob forma de bola ou deplacas a uma pureza de 99,99%. O banho de eletrólise pode ser ácido oualcalino com ou sem cianeto. O banho de eletrólise pode igualmente contersais de outros metais que permitem assim realizar ligas com o zinco (níquel,manganês, ferro, cobalto).

Uma outra maneira de realizar um depósito de zinco ou de ligaà base de zinco é a galvanização a quente. A galvanização a quente é umaoperação de revestimento por imersão em um banho de zinco em fusão a umatemperatura da ordem de 460°C.

Antes da operação de galvanização propriamente dita, seráoportuno que se proceda a uma operação de diluição, destinada a realizar apreparação da superfície, dissolvendo-se os óxidos reformados na superfíciepor ocasião das lavagens, evitando-se a oxidação das peças por um filme dediluente e garantindo-se uma boa molhabilidade da superfície pelo zincofundido. Os diluentes empregados são constituídos de cloreto de zinco e decloreto de amônio.

A segunda etapa é a galvanização propriamente dita. Em geral,o teor de zinco do banho é 99,5%. A faixa clássica de temperaturas se situaentre 445 e 460°C. A velocidade de emersão das peças do banho vai regular aespessura da camada de zinco.

No que se refere à aplicação ulterior de uma ou de diversascamada (s) de revestimento obtida (s) à base de uma solução aquosa quecontém um metal particulado, um solvente, um espessante e um liganteconstituído por um silano, de maneira mais precisa, uma tal composiçãocompreende por exemplo:- um metal particulado escolhido entre o zinco e/ou oalumínio,

- um solvente orgânico,

- um espessante,

- um ligante à base de silano que contém grupos funcionaisepóxi,

- água.

De acordo com uma outra característica da invenção, a ditacomposição contém de 10 a 35% em peso de zinco e/ou de 1,5 a 35% empeso de alumínio.

De acordo com uma característica vantajosa, a ditacomposição contém de 3 a 20% em peso de silano.

De maneira muito geral, o derivado à base de silano utilizadocomo ligante, por exemplo de maneira vantajosa o gama-glicidoxipropiltrimetoxissilano está presente na composição à razão de umaquantidade compreendida entre aproximadamente 5 e aproximadamente 12%em peso em relação ao peso total da composição.

De acordo com uma outra particularidade da invenção, a ditacomposição contém de 1 a 30% em peso de um solvente orgânico, emparticular de dipropileno glicol.

De maneira mais geral, o solvente orgânico utilizado na ditacomposição aquosa é um solvente líquido com alto ponto de ebulição, porexemplo um líquido oxi-hidroxilado, vantajosamente escolhido no grupo queconsiste de tri- e tetraetileno glicol, di- e tri-propileno glicol, monometila,dimetila e etil éteres dos glicóis citados anteriormente, polipropileno glicóis,álcool diacetônico, éteres de dietileno glicol e misturas dos mesmos.

A dita composição contém igualmente de preferência desde0,005 até 2% em peso de um agente espessante, em particular dehidroxipropilmetil celulose.De maneira vantajosa, o metal particulado é utilizado sob aforma de pó que tem um diâmetro compreendido entre 1 e 10 μιη depreferência 2-5 μηι ou de partículas de pequenas dimensões inferiores a 15mícrons ou ainda uma mistura dos dois.

De maneira geral, o metal particulado poderá ser constituídopor um ou dois dos metais escolhidos entre o zinco e o alumínio, suas ligas esuas misturas intermetálicas em todas as proporções.

A dita composição aquosa contém igualmente um agenteespessante presente de preferência à razão de 0,05 até aproximadamente 2%em peso em relação ao peso total da composição. O dito espessante será depreferência escolhido no grupo que compreende espessantes celulósicos, agoma de xantano, argilas modificadas e misturas dos mesmos.

De acordo com um modo de realização vantajoso da ditacomposição aquosa, esta última conterá desde aproximadamente 0,2 atéaproximadamente 1,2% em peso do agente espessante, de preferênciaescolhido no grupo que compreende a hidroxietil celulose, a metil celulose, ametil-hidroxipropil celulose, a etil-hidroxietil celulose, a metiletil celulose,assim como misturas das mesmas.

A dita composição aquosa contém igualmente de maneiravantajosa um agente de molhamento de preferência presente à razão de 0,01até aproximadamente 3% em peso em relação ao peso total da composição, odito agente de molhamento sendo de preferência um agente do tipo nãoiônico.

A composição aquosa pode igualmente em certas condiçõesconter desde aproximadamente 0,1 até aproximadamente 10% em peso de umcomposto à base de boro, por exemplo, escolhido entre o ácido ortobórico, oácido metabórico, o ácido tetrabórico, o óxido de boro assim como misturasdos mesmos.

Enfim, a dita composição pode conter igualmente desdeaproximadamente 0,1 até aproximadamente 2% em peso de um inibidor decorrosão escolhido no grupo que compreende o nitrato de cálcio, o fosfato deamônio dibásico, o sulfonato de cálcio, o carbonato de lítio, assim comomisturas dos mesmos.

Será declarado com precisão enfim que, de maneira geral, adita composição contém desde aproximadamente 30 até aproximadamente60% em peso de água em relação ao peso total da composição.

Esta composição pode ser aplicada sobre a primeira camada àbase de zinco metálico pelas operações de pulverização, por imersão ou porimersão centrifugação, depois submetida a uma operação de cozimento, depreferência a uma temperatura de 70 a 3OO0C.

Vantajosamente, a realização da ou das ditas camada (s) derevestimento é efetuada de maneira a obter da ordem de 10 a 20 g/mexpressos em peso de matéria seca.

Para demonstrar o caráter sinérgico da associação da primeiracamada à base de zinco metálico com a(s) camada (s) superior(es) derevestimento obtida (s) com a ajuda da composição aquosa à base de silano,serão declaradas com precisão aqui a seguir as condições nas quais asdiferentes camadas foram aplicadas no quadro da experimentaçãocomparativa cujos resultados serão apresentados aqui a seguir.

Neste caso em particular, o depósito mecânico da camada àbase de zinco metálico por jateamento com granalha, foi operado porprojeção mecânica a seco sobre placa de aço DC04 com a ajuda de pistola dejateamento com granalha denominada Z-coater DZ-100 comercializada pelasociedade japonesa SAMPOH, cujo funcionamento corresponde àquele doesquema da figura anexa. As condições de projeções são as seguintes:

- vazão de projeção: 80 kg por minuto,

- velocidade da turbina: 4.200 rotações por minuto.

As partículas utilizadas são partículas de liga de zinco-ferro:ΖΖ48: 70%, tamanho das partículas 0,25 a 0,7 mm

ZZ60: 30%, tamanho das partículas 0,04 a 0,25 mm.

As partículas são constituídas de um núcleo de ferro recobertode um filme de zinco na interface com uma camada de liga de zinco-ferro.

Os teores de zinco para as partículas ZZ48 e ZZ60 sãorespectivamente de 33-39% e de 67-73%.

A composição aquosa à base de silano utilizada no quadro daexperimentação comparativa, corresponde a:

- zinco: 28%,

- alumínio: 3,1%,

- dipropileno glicol: 4,2%,

- glicidoxipropiltrimetoxissilano: 7%,

- nonilfenolpolioxietileno: 3% e

- hidroxipropilmetil celulose: 0,13%.

A aplicação desta composição aquosa à base de silano foirealizada por ação de pistola pneumática a jato redondo (0,8 mm). O tempode pulverização foi de 4 segundos para se obter um peso de camada da ordemde 16-18 g/m2 com um produto com 40% de extrato seco e 38 segundos deviscosidade (faixa AFNOR # 4).

O cozimento das peças é realizado por convecção: secagem a70°C durante 20 minutos seguida de um cozimento a 3 OO0C durante 30minutos.

Os resultados destas experimentações comparativas estãoreunidos nas três tabelas a seguir:TABELA 1

Jateamento com granalha com a ajuda de esferas à base de zinco + tratamentocom silano:

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TABELA 2 Sistema eletrozincado + tratamento com silano:

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TABELA 3 Sistema eletrozincado + tratamento com silano:

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Qualquer que seja o modo de depósito da primeira camada àbase de zinco metálico utilizado, associado ao depósito do revestimento coma ajuda da composição aquosa à base de silano, o efeito de sinergia seencontra demonstrado de maneira incontestável nas três tabelas e istoevidentemente para as diferentes variantes de gramagem totalexperimentadas.

O comportamento em relação à névoa de sal é muitonitidamente melhorado por sistemas à base de eletrozincado e galvanizado eem uma mínima medida de jateamento com granalha, quando o tratamentocom silano alcança uma gramagem de 20 g/m . Isto pode ser explicado pelofato de que uma gramagem de 10 g/m2 provavelmente não é suficiente pararecobrir inteiramente a peça levando em conta as heterogeneidades dasuperfície.

Para se obter da ordem de 400 horas de névoa de sal, épossível utilizar o sistema de jateamento com granalha + tratamento comsilano a 30 g/m2 de gramagem total (sejam 6-7 μπι); para o sistemaeletrozincado + tratamento com silano a 80 g/m de gramagem total (sejam11-13 μηι); ou para o sistema galvanizado + tratamento com silano a 100g/m de gramagem total (sejam 14-16 μπι).

Isto demonstra a forte sinergia existente entre o jateamentocom granalha de zinco e o tratamento com silano e permite dividir por dois aespessura depositada para uma resistência à corrosão similar.

Claims

1. Peça metálica revestida com um revestimento anticorrosão,caracterizada pelo fato de que o referido revestimento é constituído pelaassociação sinérgica de uma primeira camada à base de zinco metálico obtidapor um depósito mecânico e de uma ou de diversas camada(s) derevestimento obtida(s) com a ajuda de uma composição aquosa que contémum metal particulado, um solvente apropriado, um espessante e um liganteconstituído por um silano.

2. Peça metálica revestida de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o referido depósito mecânico da camada à basede zinco metálico é garantido por jateamento com granalha de esferas queapresentam pelo menos uma camada externa que compreende uma liga à basede zinco.

3. Peça metálica revestida de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o referido depósito mecânico da camada à basede zinco metálico é garantido por jateamento com granalha com a ajuda deuma mistura de esferas constituídas por uma mistura à base de ferro e deesferas que apresentam pelo menos uma camada externa que compreendeuma liga à base de zinco.

4. Peça metálica revestida de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o referido depósito mecânico da camada à basede zinco metálico é garantido por jateamento com granalha de esferas à basede uma liga de ferro na presença de um pó de zinco.

5. Peça metálica revestida de acordo com uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o referido depósitomecânico da camada à base de zinco metálico é constituído por partículas dezinco, por uma mistura de partículas de zinco e de partículas de ferro ouainda de partículas de ligas de zinco-ferro, à razão de 50 a 300 mg/dm .

6. Peça metálica revestida de acordo com uma dasreivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a ou as referida(s)camadas de revestimento são obtidas com a ajuda de uma composição quecompreende:- um metal particulado que compreende o zinco e/ou oalumínio,- um solvente orgânico,- um espessante,- um ligante à base de silano que contém grupos funcionaisepóxi,- água.

7. Peça metálica revestida de acordo com a reivindicação 6,caracterizada pelo fato de que a referida composição contém de 10 a 35% empeso de zinco.

8. Peça metálica revestida de acordo com uma dasreivindicações 6 e 7, caracterizada pelo fato de que a referida composiçãocontém de 1,5 até 35% em peso de alumínio.

9. Peça metálica revestida de acordo com uma dasreivindicações 6 a 8, caracterizada pelo fato de que a referida composiçãocontém de 3 até 20% em peso de silano.

10. Peça metálica revestida de acordo com uma dasreivindicações 6 a 9, caracterizada pelo fato de que a referida composiçãocontém de 1 até 30% de solvente orgânico, em particular de dipropilenoglicol.

11. Peça metálica revestida de acordo com uma dasreivindicações 6 a 10, caracterizada pelo fato de que a referida composiçãocontém de 0,005 até 2% em peso de agente espessante, em particular dehidroxipropilmetil celulose.

12. Peça metálica revestida de acordo com uma dasreivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a ou as ditas camadas derevestimento são aplicadas por pulverização, imersão ou imersão-centrifugação, depois submetidas a uma operação de cozimento, depreferência a uma temperatura de 70 a 300°C.

13. Peça metálica revestida de acordo com a reivindicação 12,caracterizada pelo fato de que a ou as ditas camadas de revestimento é(são)produzida(s) de maneira a obter um revestimento da ordem de 10 a 20 g/mexpresso em peso de matéria seca.

14. Processo de tratamento anticorrosão de peças metálicaspara obter uma peça metálica revestida com um revestimento anticorrosão, deacordo com uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por compreender asetapas de depositar mecanicamente uma primeira camada a base de zincometálico e revestir a referida primeira camada à base de zinco metálico comuma camada ou mais camadas de uma composição aquosa que contém ummetal particulado, um solvente apropriado, um espessante e um liganteconstituído por um silano, obtendo assim, uma peça metálica revestida comum revestimento constituído por associação sinérgica da referida primeiracamada à base de zinco metálico, obtida por depósito mecânico, e a(s)referida(s) camada(s) de revestimento, obtida(s) com ajuda da referidacomposição aquosa.