BR102018007860A2 - Chapa de aço com um revestimento de conversão, método de produzir chapa de aço revestida por conversão, e agente de tratamento para aplicação de um revestimento de conversão na chapa de aço - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a tornar disponível uma chapa de aço, em particular chapa fina preta em forma de faixa, com um revestimento por conversão, que é preparado de componentes dissolvidos em água, em que os componentes são selecionados do grupo de i) hexafluorotitanato, ii) fosfato de zinco, iii) ácido fosfórico, iv) a mistura de quaisquer dos i) a iii), desde que os componentes i), ii) e iii) não contenham quaisquer ingredientes orgânicos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CHAPA DE AÇO COM UM REVESTIMENTO DE CONVERSÃO, MÉTODO DE PRODUZIR CHAPA DE AÇO REVESTIDA POR CONVERSÃO, E AGENTE DE TRATAMENTO PARA APLICAÇÃO DE UM REVESTIMENTO DE CONVERSÃO NA CHAPA DE AÇO.

[001] A presente invenção refere-se à chapa de aço com um revestimento por conversão, um método de produzir chapa de aço revestida por conversão, e um agente de tratamento para aplicação de um revestimento por conversão em chapa de aço.

[002] Na técnica anterior é sabido proteger superfícies de metal contra corrosão, empregando métodos em que a superfície de metal é revestida com um revestimento diferente, geralmente menos nobre, metal (por exemplo, zinco e cromo). Desse modo, é sabido, por exemplo, revestir chapa de aço com zinco ou cromo ou mesmo estanho (que é mais nobre que aço). Na produção de materiais de embalagem, particularmente no setor de alimento, por exemplo, chapa fina preta (chapa de estanho), extensivamente revestida de estanho é usada. As características que distinguem a chapa de estanho são excelente resistência à corrosão, boas propriedades de formabilidade e sua soldabilidade, que faz a folha de flandre única, bem apropriada para uso na produção de materiais de embalagem, por exemplo, lata de bebidas.

[003] A folha de flandre tem excelentes propriedades como material de embalagem para produtos de alimentação, e tem sido produzida e processada para este fim por muitas décadas. Entretanto, estanho, que na folha de flandre constitui o revestimento inibidor da corrosão, tem se tornado um material de valor relativamente alto, por causa da escassez cada vez maior deste produto no mundo inteiro. Como uma alternativa para folha de flandre, especialmente para uso como um material de embalagem, é sabido a partir da técnica anterior, usar chapa de aço que é eletroliticamente revestida com cromo, e que é

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2/18 chamada de Aço Sem Estanho (TFS) ou Aço Revestido de Cromo Eletrolítico (ECOS). Por um lado, essa chapa de aço sem estanho é distinguida por sua excelente adesão ao verniz, ou revestimentos protetores orgânicos (por exemplo, PP ou PET), por outro lado, entretanto, o processo de revestimento acarreta desvantagens consideráveis, devido às propriedades tóxicas e ameaçadoras da saúde, dos materiais contendo cromo(VI) usados no revestimento.

[004] Para proteger a chapa de aço contra a corrosão, e para criar uma boa superfície de adesão para resinas e revestimentos sintéticos, revestimentos por conversão são frequentemente aplicados à superfície da chapa de aço. A criação alvejada e um revestimento por conversão na chapa de aço (chapa fina preta) evitam a corrosão da chapa de aço, ou pelo menos a diminui consideravelmente.

[005] Revestimentos por conversão são revestimentos de não metal em uma superfície de metal, que, como uma regra, são criados por reação química de uma solução de tratamento aquoso, com o substrato de metal. Especialmente quando aplicado a uma chapa de aço fina (chapa fina preta com espessura na faixa de 0,1 a 0,5 mm), o revestimento por conversão provê uma proteção altamente eficaz contra corrosão, e uma boa superfície de adesão para resinas e materiais sintéticos, e eles reduzem a fricção e abrasão da superfície.

[006] Métodos eletrolíticos de aplicação de revestimento por conversão para chapa de aço, são conhecidos a partir da técnica anterior. Tais revestimentos por conversão eram frequentemente criados com eletrólitos de cromo, baseados em óxido de cromo(VI) carcinogênico. Devido à proibição estatutória, entretanto, o uso de cromo(VI)contendo revestimento por conversão, está se tornando cada vez mais raro. Alternativas para o eletrólito de cromo(VI) clássico, são tratamentos baseados no óxido de cromo(lll), ou fluoretos complexos (compostos de titânio, compostos de https://de.wikipedia.org/wiki/Zirconium zirPetição 870180031645, de 19/04/2018, pág. 29/74

3/18 cônio). Outra possibilidade de formar um revestimento por conversão, é fosfatização por meio de solução e fosfato aquoso.

[007] DE 101 61 383 A1 descreve um método de revestimento de superfícies de metais, incluindo superfícies de aço, com uma composição aquosa sem compostos de cromo(VI), com a composição aquosa, em adição à água solvente, contendo pelo menos uma substância de formação de película orgânica, com um polímero solúvel na água, ou dispersável na água, um teor de cátions e/ou complexos de cátions de hexa- e tetraflúor, selecionados do grupo de Ti, Zr, Hf, Si, Al e B, pelo menos um composto inorgânico na forma de partículas com um diâmetro de partícula de 0,005 pm a 0,2 pm, e opcionalmente silano e/ou siloxano, e opcionalmente um inibidor de corrosão também.

[008] Agentes sem cromo, convencionais, comercial mente disponíves para formar revestimentos por conversão no metal, contêm substâncias de formação de película ou solventes orgânicos. Como uma regra, substâncias de formação de películas são polímeros que conferem um número de propriedades valiosas, tal como capacidade de adesivo, para o revestimento por conversão. Entretanto, a aplicação dessas substâncias de polímero, requer trabalho e equipamento adicionais, que também tornam as substâncias mais dispendiosas. Como uma regra, os solventes contendo substâncias livres de cromo convencionais, usadas para formar revestimentos por conversão, são mais dispendiosas do que água, elas oferecem algum risco para a saúde do ser humano, durante a aplicação do revestimento por conversão, e na maioria dos casos, elas pertencem à classe do chamado VOCs (compostos orgânicos voláteis) que deveríam ser evitados por razões ambientais.

[009] Desse modo o problema para ser solucionado, pela presente invenção, é tornar disponível um agente sem cromo, para formar revestimentos por conversão em chapa de aço. Além disso, a invenPetição 870180031645, de 19/04/2018, pág. 30/74

4/18 ção também pretende tornar disponível a chapa de aço com um revestimento sem cromo, por conversão, e um método para a sua produção, cuja chapa de aço pode ser produzida, com o menos dispendioso possível, que pode ser usado como uma substituição para a chapa de aço sem estanho (TFS ou ECOS) e folha de flandre, e que, especialmente com respeito à corrosão, resistência e adesão para resinas ou revestimentos orgânicos, é comparável à folha de flandre ou chapa de aço sem estanho.

[0010] Esses problemas são solucionados pela chapa de aço, de acordo com a reivindicação 1, por um método de produzir chapa de aço de conversão revestida, de acordo com a reivindicação 7, e através de um agente de tratamento para aplicação de um revestimento, por conversão na chapa de aço, de acordo com a reivindicação 10.

[0011] A chapa de aço descrita na presente invenção, que pode ser, especificamente, chapa fina preta em forma de fita, ou chapa de aço revestida com um revestimento de película de metal anti-corrosivo, tem um revestimento por conversão em, pelo menos, uma superfície, cujo revestimento por conversão contém pelo menos um dos componentes a seguir:

i) hexafluorotitanato ii) fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro, iii) ácido fosfórico, iv) ou uma mistura dos componentes i) a iii), com o revestimento por conversão não contido em quaisquer substâncias orgânicas.

[0012] O revestimento por conversão preferivelmente consiste em um dos componentes i) a iii), ou de uma mistura desses componentes, mais preferivelmente uma mistura dos componentes i) e ii), ou de uma mistura de todos os três componentes i), ii) e iii).

[0013] Para produzir a chapa de aço descrita na presente invenPetição 870180031645, de 19/04/2018, pág. 31/74

5/18 ção, chapa de aço revestida de metal ou não revestida (chapa fina preta) é usada, a superfície da qual é desengordurada em uma primeira etapa de processamento, e subsequentemente enxaguada com água ou outro líquido de enxágue e, finalmente, na etapa seguinte, uma película úmida de um revestimento por conversão é aplicada aplicando uma película úmida de uma solução de tratamento sem cromo, que consiste exclusivamente de componentes inorgânicos, para pelo menos uma superfície desengordurada da chapa de aço, com uma película úmida do revestimento por conversão, sendo preparada de componentes que foram dissolvidos em água, e com os componentes sendo selecionados do grupo compreendendo hexafluorotitanato, fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro, ácido fosfórico e/ou uma mistura desses componentes, desde que os componentes não contenham qualquer substância orgânica, e quaisquer partículas inorgânicas, com um diâmetro médio de partícula maior do que 0,005 pm. O volume do revestimento úmido preferivelmente é na faixa de 1 mL/m² a 10 mL/m². Em uma última etapa do método descrito na presente invenção, a película úmida do revestimento por conversão é finalmente seca.

[0014] A solução de tratamento sem cromo, preferivelmente consiste exclusivamente em água e um dos componentes hexafluorotitanato, fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro ou ácido fosfórico, ou uma mistura destes componentes, mais preferivelmente de uma mistura dos componentes de hexafluorotitanato e fosfato de zinco, ou uma mistura dos componentes de hexafluorotitanato, fosfato de zinco e ácido fosfórico. Enquanto a película úmida do revestimento por conversão, preparada de solução de tratamento aquoso está secando, o solvente (água) evapora, de tal maneira que o revestimento seco por conversão, nestes exemplos de modalidade preferida, consiste em componentes ativos somente, da solução de tratamento sem cromo, isto é, de hexafluorotitanato, fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro e

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6/18 ácido fosfórico, ou uma mistura desses componentes ativos.

[0015] Modalidades preferidas da invenção são descritas nas reivindicações em anexo. A invenção será explicada em maiores detalhes abaixo:

[0016] O material de partida da chapa de aço, descrita na presente invenção, é preferivelmente laminado a frio, chapa de aço recozida e laminada para acabamento ou laminação passada, feita de aço com um teor de carbono de 20-1000 wt ppm. A chapa de aço (chapa fina preta) preferivelmente tem as seguintes propriedades: Resistência tênsil: 300-1000 MPa

Alongamento em ruptura: 1-40 % Espessura: 0.05-0.49 mm

Rugosidade da superfície: 0.1-1 pm [0017] O aço da chapa de aço pode ser, por exemplo, aço ferrítico ou um aço de multifases, que compreende uma pluralidade de constituintes estruturais, em particular ferríte, martensita, bainita e/ou austenita retida. Tais aços de multifases são distinguidos por uma resistência tênsil alta, de mais do que 500 MPa e, ao mesmo tempo, por um alongamento alto na quebra de mais do que 10%. Em relação ao uso pretendido de chapa fina preta, que é tratada como descrito pela presente invenção, como aço de embalagem, preferivelmente as grades de chapa de aço definidas em DIN EN 10202:2001: Produtos de laminador de estanho reduzido a frio - Folha de flandre electrolítica e aço revestido de cromo/óxido de cromo electrolítico são usados. Este padrão também define, inter alia, as propriedades de análise e mecânica do aço. Os graus variam especialmente entre TS230 (grau de ferro brando, batelada-moderada, limite convencional de elasticidade 230 MPa) a TH620 (fornalha moderada contínua, 620 MPa). A chapa de aço pode também ser chapa de aço revestida de metal, por exemplo, chapa de aço eletroliticamente estanhada.

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7/18 [0018] O método descrito na presente invenção é realizado movendo a chapa de aço, preferivelmente na forma de uma fita, em uma velocidade de fita de mais de 200 m/min e até 750 m/min, e submetendo ele a uma pré-tratamento eletroquímico. No curso deste prétratamento, a chapa de aço se movendo é primeiro limpa e desengordurada. Limpeza e desengordura preferivelmente acontecem por passar a chapa de aço, como um catódio, através de um eleterólito. Desengordurar é vital uma vez que, depois da recristalização moderando, a chapa de aço é, como uma regra, laminada por acabamento ou laminada passada, que, por exemplo, durante a laminação por acabamento úmido, causa a superfícies da chapa de aço ser contaminada com uma suspensão de água-óleo e, durante o rolamento de laminação a seco, com óleo, partículas de ferro esmerilhada, sabões e outros contaminantes. Esses contaminantes são removidos na etapa de limpeza.

[0019] Para limpar e desengordurar a chapa de aço, a chapa de aço pode ser passada, por exemplo, através de um tanque de limpeza contendo um sódio alcalino, ou solução de hidróxido de potássio. A concentração de agente desengordurante alcalino é, preferivelmente, na faixa de 20 a 100 g/L, em temperaturas de banho de 20-70° C. Desengordurante de chapa fina preta preferivelmente tem lugar em duas etapas, em que a primeira etapa envolve um processo de imersão e a segunda etapa, um processo eletrolítico com densidades de corrente de 2 a 30 A/dm². Depois de desengordurar, cada superfície de fita de chapa fina preta é enxaguada, por exemplo, através de um enxágue de cascata tripla com 10-30 m³/h de água. Se necessário, os resíduos de óxido podem ser removidos, passando a fita de chapa fina preta, através de tanques de limpeza adicionais, limpando tanques que contêm decapagem de ácido clorídrico ou decapagem de ácido sulfúrico, com uma concentração de, por exemplo, 10 a 120 g/L, em duas etaPetição 870180031645, de 19/04/2018, pág. 34/74

8/18 pas de imersão consecutivas, seguidas por um enxágue de imersão, em uma etapa de imersão. As temperaturas da solução de decapagem e a água de enxaguar são tipicamente na faixa de 20Ό a 60Ό.

[0020] Depois de limpar e desengordurar, um tratamento eletroquímico adicional da chapa de aço, pode ser realizado de maneira a criar uma superfície de aço homogênea, que provê uma boa superfície de adesão, para um revestimento de conversão. Neste tratamento eletroquímco, a chapa de aço é usada como anódio, e passada através de um eletrólito alcalino. O eletrólito alcalino pode ser, por exemplo, uma solução de hidróxido de sódio ou uma solução de carbonato de sódio (Na₂CO₃).

[0021] Depois do tratamento anódico no eletrólito alcalino, a chapa de aço é enxaguada com água, ou outro líquido de enxágue e subsequentemente seco. A secagem pode ter lugar, por exemplo, em uma fornalha de secagem continua, ou por meio de uma unidade de sopro que sopra um vapor laminar de vapor de ar quente, sobre a superfície da chapa de aço em movimento.

[0022] Depois de enxaguar e secar, o revestimento por conversão é aplicado à, pelo menos, uma superfície da chapa de aço. Para este fim, uma película úmida de uma solução aquosa, de tratamento sem cromo, que é baseado exclusivamente em componentes inorgânicos, é aplicada para a eletroliticamente pré-tratada e para a superfície seca da chapa de aço. Isto é preferivelmente realizado em um processo de não enxágue, em que a etapa de enxágue, depois da aplicação da película úmida, ser omitida. A solução de tratamento aquoso, que forma o revestimento por conversão, pode ser aplicada para a superfície da chapa de aço, por exemplo, por meio de uma montanha russa, ou ele pode ser borrifado sobre a superfície com um borrifador de bico, por exemplo, com um borrifador rotativo.

[0023] Depois da aplicação da película úmida da solução de traPetição 870180031645, de 19/04/2018, pág. 35/74

9/18 tamento, o revestimento por conversão, desse modo formado, é seco. Para este propósito, a chapa de aço é passada, por exemplo, através de um secador de correia, a fim de secar a película úmida do revestimento por conversão. A secagem preferivelmente tem lugar em temperaturas de 50° C a 250° C. Depois do revestimento por conversão ter secado, (em cada lado) uma película seca, do revestimento de conversão desse modo formado, tendo um peso de superfície de 1 a 1000 mg/m², preferivelmente de 10 mg/m² a 400 mg/m², permanece na superfície da chapa de aço. A espessura desejada da película de revestimento por conversão, pode ser controlada pela quantidade de solução de tratamento aquoso fornecida por unidade de tempo na etapa de aplicação. Se necessário, o peso da superfície do revestimento por conversão aplicada, pode também ser ajustada antes da etapa de secar por sequenciar qualquer excesso de solução de tratamento.

[0024] Como uma etapa final, a superfície do revestimento seco por conversão pode, opcionalmente, ser tratado com dioctil sebacato (DOS), citrato de tributil acetil (ATBC), estearato de butila (BSO) ou polialquileno glicol, especialmente polietileno glicol (PEG, preferivelmente com um peso molecular de 6000 g/mol), ou combinações dos mesmos.

[0025] Em adição ao solvente água a solução de tratamento aquoso, usada para aplicar solução o revestimento por conversão para a chapa de aço, contém pelo menos um dos componentes a seguir:

i) hexafluorotitanato, ii) fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro, iii) ácido fosfórico, ou uma mistura dos componentes i) a iii), desde que os componentes

I) a iii) não contém quaisquer substâncias orgânicas.

[0026] Em exemplos de modalidades preferidas uma solução de tratamento aquoso, em adição ao solvente água, consiste nos compoPetição 870180031645, de 19/04/2018, pág. 36/74

10/18 nentes a seguir, ou misturas dos mesmos (a menos que expressamente observadas de outra maneira, todas as partes e percentagens se referem à partes e percentagens em peso):

- ácido hexafluorotitânico [CAS: 17439-11-1],

- fosfato de zinco [CAS: 14485-28-0] e/ou fosfato de ferro [CAS: 10045-86-0],

- uma mistura de ácido de hexafluorotitânico e fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro,

- uma mistura de ácido hexafluorotitânico e ácido fosfórico,

- uma mistura de ácido hexafluorotitânico, fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro e ácido fosfórico, ou

- uma mistura de fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro e ácido fosfórico.

[0027] O efeito das soluções de tratamento e as propriedades dos revestimentos por conversão, dependem da concentração dos componentes usados na solução de tratamento aquoso, e no volume da película úmida da solução de tratamento aquoso, na superfície da chapa de aço.

[0028] Na solução de tratamento aquoso os componentes mencionados acima, do revestimento por conversão, podem ser usados, por exemplo, nas concentrações a seguir, com essas concentrações igualmente aplicando para quaisquer misturas de componentes entre um e o outro:

ácido hexafluorotitânico: 1%, 3%, 5%, 7% e 10%, observando que estes valores podem também ser considerados como as fronteiras para quaisquer faixas de concentração concebíveis;

fosfato de zinco (Zn₃(PO₄)₂₎: 1%, 3%, 5%, 7% e 10% e as faixas de concentração correspondentemente derivadas a partir dos mesmos;

fosfato de ferro (FePO₄₎): 1%, 3%, 5%, 7% e 10% e as faiPetição 870180031645, de 19/04/2018, pág. 37/74

11/18 xas de concentração correspondentes derivadas do mesmo;

fosfato de zinco (Zn₃(PO₄)₂) e/ou fosfato de ferro (FePO₄)), em uma mistura com ácido fosfórico: as concentrações são as mesmas como dado acima para fosfato de zinco e fosfato de ferro mais 1,4%, 2,3%, 3,2% 4,2% e 5,5% de ácido fosfórico, e as faixas de concentração correspondentemente derivadas a partir dos mesmos;

TiPO₄, isto é, a mistura de ácido hexafluorotitânico e fosfato de zinco com uma adição de ácido fosfórico em uma proporção de 1:2.5:1 para 4:10:4, em uma concentração de partida de um componente, como especificado acima para o ácido hexafluorotitânico e fosfato de zinco.

[0029] Para os revestimentos de conversão descritos na presente invenção que contêm titânio, isto é, especialmente para o revestimento por conversão contendo hexafluorotitanato, ou um revestimento por conversão, que contém uma mistura de hexafluorotitanato com um fosfato, o peso do revestimento seco preferido, em relação ao titânio, foi descoberto ser na faixa de 1 mg/m² a 50 mg/m², preferivelmente na faixa de 10 mg/m² a 40 mg/m². Para os revestimentos por conversão, descritos na presente invenção, que contêm fosfato, isto é, especialmente para os revestimentos por conversão feitos de, ou com fosfato de zinco ou fosfato de ferro, o peso de revestimento seco preferido, em relação aos íons de fosfato, foi descoberto ser na faixa de 10 mg/m² a 1000 mg/m² e preferivelmente na faixa de 100 mg/m² a 400 mg/m².

Exemplos [0030] A seguir, os exemplos de modalidades da invenção serão explicados em detalhes. As concentrações especificadas dos componentes das soluções de tratamento, que são aplicadas para criar um revestimento por conversão, em uma superfície de uma chapa de aço, refere-se à solução de tratamento, como tal e não para possivelmente

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12/18 soluções de partida usadas com uma concentração mais alta. Todas as concentrações dadas referem-se às partes, em peso, dos componentes ativos, na solução de tratamento aquoso, independente de se as matérias primas são usadas, como tal já foram diluídas, por exemplo, [sic; isto é,] como soluções aquosas.

[0031] Para os testes, nos exemplos das modalidades, folhas de teste, na forma de folhas e na forma de folhas de chapa fina preta (chapa de aço não revestida, chapa de aço laminada a frio) com uma espessura de 0,27 mm, foram usadas. A superfície das folhas de teste foi primeiro submetida ao desengorduramento catódico, em 5% de solução de carbonato de sódio Na₂CO₃ (tempo = 30 s, temperatura = 38° C, corrente = 5 A/dm³) e subsequentemente enxaguada com água e água desionizada. Usando um revestidor de rolo (LARA), uma película úmida da solução aquosa da solução de tratamentos, como listado na Tabela 1, foi aplicada para a superfície desengordurada e, subsequentemente, seca em uma câmara de secar (tempo = 50 s, temperatura 98Ό). O peso resultante da superfície do revestime nto por conversão (peso seco da solução de tratamento) é listado na Tabela 1. As superfícies das folhas de papel de teste, revestidas por conversão, foram subsequentemente inspecionadas. O peso seco do revestimento por conversão foi determinado por meio e XRF, e as folhas de papel de teste foram submetidas à voltametria cíclica, para determinar a barreira de transferência de elétron. A densidade atual foi medida em um potencial de -770 mV. Esta é a característica da oxidação de ferro em sua forma divalente. Quanto mais alto o valor medido, maior a capacidade de oxidação. Os resultados da determinação do peso do revestimento seco e a voltametria cíclica estão listados na Tabela 1.

[0032] Em revestimento de conversão contendo hexafluorotitanato, os valores medidos por voltametria cíclica e listados na Tabela 1, são relativamente altos, os quais indicam que o revestimento é permeável.

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Os valores do revestimento por conversão, contendo os fosfatos (fosfato de zinco, fosfato de ferro) são invariavelmente mais baixos, o que é indicativo de um revestimento opaco e mais denso. Em relação à capacidade de oxidação, o revestimento contendo fosfato por conversão dessa maneira tem melhor propriedades, e especificamente uma resistência mais alta à corrosão. Medições por voltametria cíclica indicam que a combinação de ácido hexafluorotitanato ou hexafluorotitânico, com fosfato de zinco, leva à resultados surpreendentemente favoráveis (10 μΑ/cm² a 50 μΑ/cm²). Esses valores são na faixa de agentes comercial mente disponíveis, com estruturas complexas, para uso na produção de revestimento por conversão de metais. As propriedades positivas do revestimento contendo titânio por conversão, e os revestimentos por conversão contendo fosfato, põem ser combinados preparando a solução de tratamento aquoso, de uma mistura de hexafluorotitanato ou ácido hexafluorotitânico, e fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro com água como um solvente, em particular com percentagens em peso, de 1 a 10% para ácido de hexafluorotitânico e (um total de) 1 a 10% para fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro. Em adição, o ácido fosfórico pode ser adicionado à essa mistura preferida, por exemplo, em uma percentagem em peso de 1 a 10%. A adição de ácido fosfórico oferece a vantagem e ser capaz de dissolver o fosfato de zinco.

[0033] Subsequentemente, quatro diferentes resinas (resinas) (resina de Ouro AN 101.597 com um peso de revestimento de 5 g/m²; resina de Ouro BPA NI Metlac 816714, com um peso de revestimento de 5 g/m²; resina de Ouro GL 300 MF, com um peso de revestimento de 5 g/m²; resina Branca BPA NI Valspar R 1016 com um peso de revestimento de 15 g/m²) foram aplicadas ao revestimento seco por conversão, e as folhas de papel de teste envernizadas foram submetidas à teste de carregamento (deformação e esterilização) e estados usando o teste de corte transversal e a escala de Erichsen, para avaliar a

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14/18 adesão da resina. Para este propósito, um sistema de resistência ao ponto de lixívia foi usado, em que pontos de 0 (sem adesão) a 7 (adesão ideal) foram avaliados de acordo com a qualidade da adesão da cola. Os pontos dados para um revestimento por conversão para as resinas diferentes foram adicionados juntos, e a soma dessa adição é listada na Tabela 2. O maior valor total, a melhor adesividade do revestimento por conversão para resinas orgânicas.

[0034] A Tabela 2 indica que o revestimento por conversão feito com hexafluorotitanato rende os melhores resultados, em relação à adesão da resina, e que as adesividades aumentam, quando o peso do revestimento aumenta. Para os revestimentos por conversão com fosfatos (fosfato de zinco, fosfato de ferro), descobriu-se que pesos de revestimento mais baixos, tendem a melhorar a adesão da resina e que, dado o mesmo peso de revestimento, a adesividade de fosfato de zinco é melhor do que a de fosfato de ferro. Desse modo, o zinco tem um efeito positivo na adesão da resina. O zinco pode estar presente em um peso de revestimento, que corresponde a qualquer uma das faixas de revestimento mencionadas acima, se o revestimento por conversão contém o componente fosfato de zinco. Revestimentos por conversão com uma percentagem em peso de 1% a 5% de zinco (em relação ao peso total do revestimento por conversão), preferivelmente com 2 a 4 % em peso de zinco, provou ser especialmente vantajoso.

[0035] Os resultados dos testes de adesão da resina foram comparados aos resultados das amostras de comparação feitas da chapa de aço (ECCS ou TFS) sem estanho convencional, e para a chapa de aço que tinha sido revestida com o material comercial mente disponível Bonderite® por Henkel. Para a chapa de aço (ECCS ou TFS) sem estanho convencional, foi dado um escore total de 115 e, dependendo do peso de revestimento, a chapa de aço revestida com Bonderite® recebeu um escore total de 88 a 118.

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15/18 [0036] Com base nos testes de comparação, com pesos de revestimento diferentes (peso da superfície) dos revestimentos por conversão, foi possível demonstrar que o revestimento por conversão, com hexafluorotitanato, até um peso de revestimento de aproximadamente 50 mg/m² (relativo ao titânio) rende bons resultados. Desse modo, uma faixa preferida do peso da superfície do revestimento por conversão (em relação ao titânio) é na faixa de 1 a 50 mg/m², mais preferivelmente 3 a 40 mg/m², especialmente 10 a 40 mg/m² ou até 20 a 40 mg/m² ou 15 a 30 mg/m².

[0037] Com o revestimento de fosfato bons resultados são obtidos, até um peso de revestimento de aproximadamente 500 mg/m² (em relação ao íon de fosfato PO₄). Desse modo, uma faixa preferida do peso da superfície da camada de conversão em relação ao fosfato (PO₄) é na faixa de 10 a 500 mg/m², mais preferivelmente 20 a 400 mg/m², especialmente 50 a 300 mg/m² ou ainda 100 a 250 mg/m² ou 150 a 300 mg/m².

[0038] Em outro teste a formabilidade das folhas de papel de teste envernizadas foram investigadas. Para este propósito, as folhas de papel de teste envernizadas foram formadas dentro de copos β-2, por meio de desenho profundo. Por um lado, foi descoberto que os revestimentos de conversão com hexafluorotitanato (ácido hexafluorotitânico) desempenham melhor, mesmo quando submetidos às deformações extremas. Por outro lado, a partir dos resultados dos testes de formabilidade, foi descoberto que o titânio contendo revestimento por conversão, com os requisitos de revestimento > 40 mg/m², são inferiores, o que é o motivo pelo qual requisitos de revestimento de menos do que 40 mg/m² são preferidos, para os revestimentos de conversão contendo titânio.

[0039] Além disso foram conduzidos testes em que as folhas de papel de teste, revestidas de conversão foram laminadas, com pelícuPetição 870180031645, de 19/04/2018, pág. 42/74

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Ias (em vez de com um revestimento de resina). Depois do desenho profundo, folhas de papel de teste laminadas com película, para formar copos padrão, foram realizadas investigações para testar o desligamento da película laminada.

[0040] Para cada uma das soluções de tratamento, descritas pela presente invenção, os resultados obtidos do teste mostram que, depois de um curto pós-tratamento térmico, os valores de adesão são muito bons e equivalentes àqueles de agentes de conversão complexa, comercial mente disponíveis com substâncias orgânicas.

[0041] Em geral, os resultados indicam que para criar revestimentos por conversão em chapa de aço, que contêm substâncias orgânicas (tais como polímeros e agentes de formação de películas orgânicas) e compostos orgânicos, na forma de partículas com tamanhos de partículas maiores do que 50 nm, não é necessário usar soluções de tratamento complexas, a fim de realizar boa resistência à corrosão e boas propriedades de adesão, para resinas e laminados plásticos. Como descrito na presente invenção, resultados comparáveis são obtidos com soluções de tratamento puramente inorgânicas de uma composição mais simples, que é limitada à ingredientes ativos e, dessa maneira de custo mais baixo, que são comparáveis aos revestimentos de conversão convencionais contendo cromo, na chapa de aço.

[0042] Desse modo com base na presente invenção, pode ser concluído que um revestimento com o componente de titânio ativo, na faixa de pesos de revestimento de titânio de 1 mg/m² a 50 mg/m², preferivelmente na faixa de 10 mg/m² a 40 mg/m², rende bons resultados. Nos revestimentos por conversão contendo fosfato, descritos pela presente invenção, o elemento zinco tem um efeito positivo sobre as propriedades e conduz a bons resultados até uma concentração de zinco de 5%.

[0043] O método descrito pela presente invenção, pode ser intePetição 870180031645, de 19/04/2018, pág. 43/74

17/18 grado em considerável despesa de instalação e esforço para uma linha de revestimento existente, por exemplo, em uma fita de revestimento de fita, usada para produzir ECCS (ou TFS). Em tais linhas de revestimento de fita, uma velocidade de fita é tipicamente 80-600 m/min.

[0044] O método descrito na presente invenção tem a vantagem de que a chapa de aço pode ser revestida com revestimento por conversão sem cromo, que é baseado exclusivamente em componentes inorgânicos, e que é, dessa maneira, ambientalmente amigável, compatível com a saúde e altamente custo eficaz. Chapa de aço tratada como descrito na presente invenção, tem excelente adequação para produzir materiais de embalagens, especialmente latas, e podem dessa maneira substituir a folha de flandres e aço sem estanho (TFS ou ECCS), convencionalmente usados como aço de embalagem. A chapa fina preta (chapa de aço laminada a frio sem revestimento de metal), que é revestida com um revestimento por conversão, é comparável à placa de estanho em relação à sua resistência à corrosão e, similarmente, tem boas propriedades de adesão para resinas orgânicas e revestimentos de plástico (por exemplo, de PP ou PET) como chapa de aço sem estanho (TFS ou ECCS).

No.	Componente ativo	Concentração (% em peso)	Solvente	Peso de Revestimento (mg/m2)	Voltometria cíclica (μΑ/cm2) 1. Ciclo/2. Ciclo
1	Ácido Hexafluorotitânico	1,0	Água	5,0	118,8
2	Ácido Hexafluorotitânico	3,0	Água	12,0	93,0
3	Ácido Hexafluorotitânico	5,0	Água	13,0	131,4
4	Ácido Hexafluorotitânico	7,0	Água	28,0	114,0
5	Ácido Hexafluorotitânico	10,0	Água	39,0	154,0
6	Fosfato de zinco Ácido fosfórico (85%)	1,0 1,4	Água	120	12,6
7	Fosfato de zinco Ácido fosfórico (85%)	3,0 2,3	Água	205	15,2
8	Fosfato de zinco Ácido fosfórico (85%)	5,0 3,2	Água	383	21,0
9	Fosfato de zinco Ácido fosfórico (85%)	7,0 4,1	Água	417	10,7
10	Fosfato de zinco Ácido fosfórico (85%)	10,0 5,5	Água	592	7,7
11	Fosfato de ferro Ácido fosfórico (85%)	1,0 4,5	Água	348	24,5
12	Fosfato de ferro Ácido fosfórico (85%)	3,0 5,7	Água	583	18,7
13	Fosfato de ferro Ácido fosfórico (85%)	5,0 6,9	Água	671	24,2

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14	Fosfato de ferro Ácido fosfórico (85%)	7,0 8,1	Água	968	14,5
15	Fosfato de ferro Ácido fosfórico (85%)	10,0 9,9	Água	1153	57,6
16	Ácido Hexafluorotitânico Fosfato de zinco Ácido fosfórico	1,0 2,0 3,0	Água	52,0
17	Ácido Hexafluorotitânico Fosfato de zinco Ácido fosfórico	1,0 2,5 1,0	Água	52,4	17,2/38,0

Tabela 1

No.	Componente ativo	Concentração (% em peso)	Solvente	Peso de Revestimento (mg/m2)	Escore total para adesão de resina
1	Ácido hexafluorotitânico	1,0	Água	5,0	115
2	Ácido hexafluorotitânico	3,0	Água	12,0	116
3	Ácido hexafluorotitânico	5,0	Água	13,0	118
4	Ácido hexafluorotitânico	7,0	Água	28,0	120
5	Ácido hexafluorotitânico	10,0	Água	39,0	130
6	Fosfato de zinco Ácido fosfórico (85%)	1,0 1,4	Água	120	109
7	Fosfato de zinco Ácido fosfórico (85%)	3,0 2,3	Água	205	90
8	Fosfato de zinco Ácido fosfórico (85%)	5,0 3,2	Água	383	110
9	Fosfato de zinco Ácido fosfórico (85%)	7,0 4,1	Água	417	65
10	Fosfato de zinco Ácido fosfórico (85%)	10,0 5,5	Água	592	77
11	Fosfato de ferro Ácido fosfórico (85%)	1,0 4,5	Água	348	88
12	Fosfato de ferro Ácido fosfórico (85%)	3,0 5,7	Água	583	86
13	Fosfato de ferro Ácido fosfórico (85%)	5,0 6,9	Água	671	78
14	Fosfato de ferro Ácido fosfórico (85%)	7,0 8,1	Água	968	98
15	Fosfato de ferro Ácido fosfórico (85%)	10,0 9,9	Água	1153	83
16	Ácido hexafluorotitânico Fosfato de zinco Ácido fosfórico	1,0 2,0 3,0	Água	52,0
17	Ácido hexafluorotitânico Fosfato de zinco Ácido fosfórico	1,0 2,5 1,0	Água	52,4	87

Tabela 2

Claims (12)

1. Chapa de aço com um revestimento por conversão em pelo menos uma superfície da chapa de aço, caracterizada pelo fato de que o revestimento por conversão contém pelo menos um dos componentes a seguir:

i) hexafluorotitanato, ii) fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro, iii) ácido fosfórico, desde que os componentes i), ii) e iii) não contenham quaisquer ingredientes orgânicos.

2. Chapa de aço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o revestimento por conversão consiste em um dos componentes a seguir, ou uma mistura desses componentes:

i) hexafluorotitanato, ii) fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro, iii) ácido fosfórico, desde que os componentes i), ii) e iii) não contenham quaisquer ingredientes orgânicos.

3. Chapa de aço de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que uma resina orgânica e/ou um revestimento de plástico é aplicado ao revestimento por conversão.

4. Chapa de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o revestimento por conversão contém íons de fosfato.

5. Chapa de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o peso do revestimento do hexafluorotitanato no revestimento por conversão, relativo ao titânio, é na faixa de 1 mg/m² a 50 mg/m², preferivelmente na faixa de 10 mg/m² a 40 mg/m².

6. Chapa de aço de acordo com qualquer uma das reivindi-

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2/3 cações anteriores, caracterizada pelo fato de que o peso do revestimento de fosfato, no revestimento por conversão, em relação aos íons de fosfato, é na faixa de 10 mg/m² a 1000 mg/m², preferivelmente na faixa de 100 mg/m² a 400 mg/m².

7. Método de produzir uma chapa de aço revestida por conversão, caracterizada pelo fato de compreender as etapas a seguir:

a) ter uma chapa de aço disponível, em particular na forma de uma fita de aço;

b) desengordurante catódico de pelo menos uma superfície de chapa de aço;

c) aplicação de uma película úmida de um revestimento por conversão, à superfície desengordurada da chapa de aço, com a película úmida do revestimento por conversão sendo preparada dos componentes dissolvidos em água, e com os componentes sendo selecionados do grupo de:

i) hexafluorotitanato, ii) fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro, iii) ácido fosfórico, e iv) uma mistura de qualquer um de i) a iii), desde que os componentes não contenham quaisquer substâncias orgânicas;

d) secagem da película úmida do revestimento por conversão.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de ter uma resina orgânica e/ou um revestimento de plástico é aplicado ao revestimento por conversão seco.

9. Método de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de ter, depois da desengorduração catódica, a superfície desengordurada da chapa de aço é anodicamente polarizada, em um eletrólito alcalino.

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10. Agente de tratamento para aplicação de um revestimento por conversão para a chapa de aço, caracterizado pelo fato de que o agente de tratamento contém água e, pelo menos, um componente selecionado do grupo de

i) hexafluorotitanato, ii) fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro, iii) ácido fosfórico e iv) uma mistura de qualquer um de i) a iii), desde que os componentes i), ii) e iii) sejam livres de ingredientes orgânicos.

11. Agente de tratamento, de acordo com a reivindicação

10, caracterizado pelo fato de que o agente de tratamento consiste em água e uma mistura de hexafluorotitanato, fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro e ácido fosfórico.

12. Agente de tratamento, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o agente de tratamento consiste em água, e um dos componentes a seguir, ou uma mistura destes componentes:

i) hexafluorotitanato, ii) fosfato de zinco e/ou fosfato de ferro, iii) ácido fosfórico, desde que os componentes i), ii) e iii) não contenham quaisquer ingredientes orgânicos.