BR112014012919B1 - Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, e, componente metálico resistente à corrosão - Google Patents

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Abstract

processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, e, componente metálico resistente à corrosão. um processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão. o processo compreende as etapas de: combinar água, pelo menos um composto de fosfato de zinco e pelo menos um composto de cromo, sendo compostos de cromo (iii) ou cromo (iv), para formar uma primeira solução; combinar separadamente pelo menos um composto de silicato com água para formar uma segunda solução; combinar a primeira solução com a segunda solução de maneira a formar uma solução aquosa mista; opcionalmente combinar a solução aquosa mista com pelo menos uma resina acrílica para formar uma mistura de revestimento; e aplicar a mistura de revestimento em um substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco para formar um revestimento no substrato metálico, o revestimento proporcionando resistência química por pelo menos 150 horas de acordo com as normas astm b117 onde o revestimento de zinco ou liga de zinco do substrato metálico tem um peso de 0,04 oz/ft2 (12,20g/m2).

Description

PROCESSO PARA PRODUZIR UM REVESTIMENTO DE COMPONENTE METÁLICO RESISTENTE À CORROSÃO, E, COMPONENTE METÁLICO RESISTENTE À CORROSÃO FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[0001] Esta invenção refere-se a um processo para produzir um revestimento resistente à corrosão para substratos revestidos com zinco ou liga de zinco de acordo com a norma American Society of Testing and Materials International ASTM B117-11 (a seguir ASTM B117) para testes de aspersão de sal contínua de metais e metais revestidos. A norma ASTM B1 17 na última revisão de agosto de 2011 está aqui incorporada pela referência.
[0002] É bem conhecido que aço oxida quando deixado desprotegido em praticamente qualquer ambiente. Aplicação de um fino revestimento de zinco no aço é uma maneira efetiva e econômica de proteger o aço de corrosão. A forma mais comum de galvanização de substratos metálicos, tanto ferro, aço quanto alumínio, é galvanização por imersão a quente, na qual uma camada robusta espessa é depositada na superfície do substrato metálico. O substrato metálico é imerso em um banho de zinco fundido, a uma temperatura de cerca de 850°F (460°C), para formar um revestimento de zinco metalurgicamente ligado no substrato metálico. O substrato metálico revestido resultante pode ser usado exatamente da mesma maneira que um substrato metálico não revestido. Bobinas de tira de aço, por exemplo, podem ser galvanizadas por imersão a quente em uma linha contínua, mergulhando a tira de aço em um banho de zinco fundido a velocidades de até 182,88m (600 pés) por minuto. A espessura de revestimento especificada é controlada por "lâminas" de ar que removem o revestimento em excesso depositado no aço à medida que ele sai do banho de zinco fundido. Aço galvanizado é usado em aplicações que exigem a resistência do aço combinada com a resistência a corrosão do zinco. O processo de galvanização contínuo pode aplicar inúmeros diferentes revestimentos que variam na espessura, aparência e composição da liga. O termo "galvanizado" refere-se ao revestimento contínuo padrão com o componente primário sendo zinco. Cerca de 0,2% de alumínio pode ser adicionado ao banho de galvanização para formar uma camada de ferro-alumínio inibidora fina na superfície do aço que garante a formação do revestimento de zinco. O revestimento de zinco ou liga de zinco acabado tem boa conformabilidade e resistência a corrosão, e fornece excelente proteção de sacrifício. Em algumas aplicações, o revestimento de zinco ou liga de zinco é aplicado em conjunto com recozimento do substrato metálico, como explicado a seguir. Esses produtos são frequentemente referidos como galvanizado-recozido.
[0003] Outros processos para galvanizar substratos metálicos incluem galvanização por eletrodeposição, de outra maneira conhecida como eletrogalvanização, galvanização por difusão térmica, e galvanização-recozimento. Eletrogalvanizar compreende mergulhar um substrato de aço em uma solução de zinco e salina com um anodo de zinco, o aço substrato agindo como o condutor. Quando eletricidade é passada pelo circuito, um revestimento de zinco é depositado na superfície do substrato de aço. Em galvanização por difusão térmica, o substrato metálico é girado com uma mistura de pó de zinco e produtos químicos aceleradores, geralmente areia, e aquecido ligeiramente abaixo do ponto de fusão do zinco. Substrato metálico galvanizado-recozido resulta dos processos de galvanização e recozimento combinados para produzir chapa finas especializada de aço. Para galvanizaçâo-recozimento, aço é submetido ao processo de galvanização por imersão a quente para formar um aço revestido com zinco com um acabamento fosco acinzentado muito fino. O aço revestido é então aquecido acima da temperatura de recristalização, mantido a uma temperatura adequada por um período de tempo, e então resfriado. O aquecimento e resfriamento alteram as propriedades do aço, tais como resistência e dutilidade. O revestimento de zinco de galvanizaçâo-recozimento não descama quando conformado, estampado e dobrado. Além disso, o acabamento fosco muito fino age como um iniciador, permitindo que a tinta seja aderida mais facilmente, ainda proporcionando proteção contra oxidação. Essas propriedades tomam a galvanizaçâo-recozimento uma escolha popular nas indústrias automotiva, sinalética digital e equipamento elétrico.
[0004] Revestimentos de zinco protegem o aço, provendo uma barreira física, bem como proteção catódica para o aço subjacente. O mecanismo principal pelo qual revestimentos galvanizados protegem o aço é pela provisão de uma barreira impermeável que não permite que umidade entre em contato com o aço. Sem umidade (o eletrólito necessário), não existe corrosão. Quando o aço base é exposto, por exemplo, por corte, risco ou abrasão, o aço exposto fica ainda protegido pela corrosão de sacrifício do revestimento de zinco adjacente ao aço exposto. Isto se dá em virtude de zinco ser mais eletronegativo (mais reativo) do que aço na série galvânica, fazendo com que o zinco oxide antes do aço. Zinco agindo como um anodo de sacrifício é uma vantagem inexistente nos revestimentos de tinta, esmalte, pó e outros métodos preventivos de corrosão. Entretanto, zinco é um metal reativo e continuamente corroerá lentamente com o tempo, eventualmente perdendo suas qualidades protetoras. Além disso, em muitas aplicações, depois que um substrato metálico tiver sido galvanizado, o substrato metálico é reduzido, normalmente por laminação a frio, mas também por laminação a quente, corte ou abrasão, nas dimensões desejadas, reduzindo a espessura do revestimento de zinco e, portanto, a efetividade da resistência a corrosão provida pelo revestimento de zinco. Por este motivo, existe uma necessidade de um revestimento resistente à corrosão que forneça maior proteção contra corrosão para substratos revestidos com zinco ou liga de zinco, mesmo quando o substrato metálico revestido com uma superfície de zinco ou liga de zinco tiver sido reduzido.
[0005] O processo aqui descrito pode ser aplicável não somente a aço galvanizado, mas também a aço carbono galvanizado-recozido, que é aço que foi revestido com zinco por um processo de imersão a quente, que converte o revestimento em uma liga zinco-ferro, e subsequentemente recozido. Conversão nesta liga resulta em um acabamento fosco do tipo não flor de zinco que toma a chapa fina adequada para pintura depois da fabricação. Adicionalmente, o presente processo pode ser aplicável ao aço que foi submetido a um processo galvalume®, no qual chapa fina de aço carbono é revestida com uma liga alumínio-zinco por um processo de imersão a quente contínuo. A composição nominal do revestimento é cerca de 55% alumínio e 45% zinco opcionalmente mais uma pequena adição de silício (adicionado para pelo menos melhorar a adesão do revestimento no substrato de aço). Este processo pode ser aplicável a qualquer forma de substrato metálico galvanizado, incluindo revestimentos galvalume®.
[0006] A capacidade de um revestimento de zinco proteger o aço depende da taxa de corrosão do zinco. Aço galvanizado recém-exposto reage com a atmosfera em volta para formar uma série de produtos de corrosão do zinco (por exemplo, "oxidação branca" ou "oxidação vermelha"). No ar, zinco recém-exposto reage com oxigênio para formar uma camada de óxido de zinco muito fina. Quando umidade está presente, zinco reage com água, resultando na formação de hidróxido de zinco. Um produto da corrosão comum de se formar com exposição à atmosfera é carbonato de zinco à medida que hidróxido de zinco reage com dióxido de carbono no ar.
[0007] Esses produtos de corrosão de zinco causarão muitos efeitos prejudiciais. Por exemplo, óxido de zinco impede que a tinta seja aderida no metal, bem como acelera ainda mais a corrosão do metal, que é ruim para a aparência de qualquer revestimento galvanizado. Água pura essencialmente não contém minerais dissolvidos e o zinco reagirá rapidamente com água pura para formar hidróxido de zinco, um óxido de zinco branco volumoso e relativamente instável. Onde aço recém-galvanizado é exposto água pura (por exemplo, chuva, orvalho ou condensação, etc.) particularmente em um ambiente deficiente em oxigênio, a água continuará reagir com o zinco e progressivamente consumirá o revestimento. Portanto, é desejável um processo para produzir componentes metálicos resistentes a corrosão de zinco ou liga de zinco não somente com resistência a corrosão exponencialmente melhorada, mas também com maior adesão em pré-pinturas.
[0008] Algumas composições comercialmente disponíveis têm a capacidade de apassivar substratos metálicos galvanizados, reduzindo a formação de produtos de corrosão de zinco. Esses apassivadores normalmente utilizam uma composição de dicromato ou cromato, tipicamente aplicada por meio de imersão. A maior parte desses produtos comercialmente disponíveis fornece proteção a corrosão limitada. Uma superfície não tratada apresentará sinais de corrosão depois de 0,5 horas de exposição a uma aspersão de sal neutra de acordo com a especificação A1003/A1004 da ASTM, e um fino filme de cromato produzido por um procedimento de imersão normal mente apresentará sinais de corrosão depois de 12 a 75 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal. Existe uma necessidade de um revestimento resistente à corrosão para proporcionar resistência a corrosão superior a 75 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal.
[0009] O processo de revestimento de imersão a quente produz muitos subprodutos nocivos. Por exemplo, quando um revestimento de fosfato de zinco é aplicado em um substrato metálico galvanizado, por meio de revestimento por aspersão ou revestimento por imersão, deve-se seguir uma etapa de lavagem para remover qualquer composição de revestimento em excesso. A água de lavagem de fosfatação de zinco então tem que ser tratada para remover qualquer componente nocivo. O resultado é uma lama, rica em componentes nocivos, que tem que ser disposta como resíduo nocivo de acordo com as diretrizes apresentadas pela Environmental Protection Agency (EPA). Lama também forma nos tanques de imersão, que tem que ser removida e disposta de acordo com as diretrizes da EPA. Além disso, os próprios tanques de imersão têm uma vida útil finita e também têm que ser dispostos de acordo com as diretrizes da EPA. A disposição de resíduo nocivo é muito cara e demorada. Portanto, existe atualmente uma necessidade de um revestimento para um substrato metálico galvanizado que não produz subprodutos de resíduo nocivo que exigem disposição laboriosa e cara.
[00010] O revestimento resistente à corrosão atualmente descrito fornece maior resistência a corrosão ao ambiente de aspersão de sal, que pode exceder 1.000 horas de proteção para substratos metálicos com um revestimento superficial de zinco ou liga de zinco, e acima de 144 horas para substratos metálicos reduzidos a frio com um revestimento de zinco ou liga de zinco. Além disso, o revestimento resistente à corrosão atualmente descrito permite uma aplicação no local, eliminando a exigência de disposição de resíduo nocivo.
[00011] É atualmente descrito um processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão compreendendo as etapas de: combinar água, pelo menos um composto de fosfato de zinco e pelo menos um composto de cromo para formar uma primeira solução; combinar separadamente pelo menos um composto de silicato com água para formar uma segunda solução; combinar a primeira solução com a segunda solução de maneira a formar uma solução aquosa mista; combinar a solução aquosa mista com pelo menos uma resina acrílica para formar uma mistura de revestimento; e aplicar a mistura de revestimento em um substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco para formar um revestimento no substrato metálico, o revestimento proporcionando resistência química por pelo menos 150 horas de acordo com as normas ASTM BI 17 onde a superfície de zinco ou liga de zinco do substrato metálico tem um peso de 0,04 oz/ft2 (12,2g/m2).
[00012] É também descrito um processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão compreendendo as etapas de: combinar água, pelo menos um composto de fosfato de zinco e pelo menos um composto de cromo para formar uma primeira solução; combinar separadamente pelo menos um composto de silicato com água para formar uma segunda solução; combinar a primeira solução com a segunda solução de maneira a formar uma mistura de revestimento; e aplicar a mistura de revestimento em um substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco para formar um revestimento no substrato metálico, o revestimento proporcionando resistência química por pelo menos 150 horas de acordo com as normas ASTM B117 onde a superfície de zinco ou liga de zinco do substrato metálico tem um peso de 0,04 oz/ ft2 (12,2g/m2).
[00013] A superfície de zinco ou liga de zinco pode ser selecionada do grupo que consiste em zinco, liga de zinco, liga de zinco-alumínio, solução salina-zinco, liga de zinco tratada termicamente e combinação destas. A mistura de revestimento é capaz de reagir com a superfície de zinco ou liga de zinco do substrato metálico formando uma ligação química com a superfície de zinco ou liga de zinco. O composto de cromo pode compreender um composto de cromo trivalente (isto é, cromo (III)). O composto de cromo trivalente pode ser selecionado do grupo que consiste em cloreto de cromo hidratado, cromo (III) sulfato de potássio, hidróxido de cromo, fluoreto de cromo (III), sulfato de cromo (III), sulfito de cromo (III), óxido de cromo (III), 2-etilexanoato de cromo (III), nitrito de cromo (III), tricarbonila de cromo e misturas dos mesmos. O composto de cromo pode também compreender um composto de cromo hexavalente (isto é, cromo (VI)). O composto de cromo hexavalente pode ser selecionado do grupo que consiste em haletos de cromo (VI), hexafluoreto, cloreto de cromila, cromato de sódio, peróxido de cromo (VI), cromato de sódio, óxido de cromo (VI), dicromato, cromato de potássio, cromato de cálcio, cromato de bário, óxido peróxido de cromo (VI), e misturas dos mesmos.
[00014] É adicionalmente descrito um processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão compreendendo as etapas de: combinar água, pelo menos um composto de fosfato de zinco e pelo menos um composto de cromo para formar uma primeira solução; combinar separadamente pelo menos um composto de silicato com água para formar uma segunda solução; combinar a primeira solução com a segunda solução de maneira a formar uma solução aquosa mista; e, combinar a solução aquosa mista com pelo menos uma resina acrílica para formar uma mistura de revestimento de componente metálico resistente à corrosão para aplicação em um substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco para formar um revestimento no substrato metálico, o revestimento proporcionando resistência química por pelo menos 150 horas de acordo com as normas ASTM B117 onde a superfície de zinco ou liga de zinco do substrato metálico tem um peso de 0,04 oz/ft (12,20g/m ). Em outras modalidades, a primeira solução e a segunda solução podem ser combinadas para formar uma mistura de revestimento e a mistura de revestimento pode ser aplicada em um substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco para formar um revestimento no substrato metálico, o revestimento proporcionando resistência química por pelo menos 150 horas de acordo com as normas ASTM B117 onde a superfície de zinco ou liga de zinco do substrato metálico tem um peso de 0,04 oz/ft2 (12,20g/m2).
[00015] A mistura de revestimento pode ser aplicada de várias maneiras tal como por aplicação com rolo da mistura de revestimento na superfície do componente metálico, aspersão da mistura de revestimento na superfície do componente metálico, ou imersão de pelo menos uma porção do substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco em um banho da mistura de revestimento.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[00016] A FIG. 1 é uma vista lateral esquemática de um aparelho para prover uma aplicação de secagem no local do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito, e um aparelho de aquecimento adicionalmente ao processo reativo.
[00017] A FIG. 2 é uma fotografia de painéis não quimicamente tratados ("NCT") G-60 galvanizados por imersão a quente (HDG) expostos ao ambiente de aspersão de sal por até 120 horas.
[00018] A FIG. 3 é uma fotografia de painéis galvanizado-recozidos revestidos com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo cromo (VI), exposto ao ambiente de aspersão de sal por até 1008 horas.
[00019] A FIG. 4 é uma fotografia de painéis galvanizado-recozidos não revestidos expostos ao ambiente de aspersão de sal por até 96 horas.
[00020] A FIG. 5 é uma fotografia de painéis galvanizado-recozidos revestidos com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo cromo (VI), expostos ao ambiente de aspersão de sal por até 1512 horas.
[00021] A FIG. 6 é uma fotografia de painéis de substrato metálico G-40 (NCT) HDG expostos a aspersão de sal por até 144 horas.
[00022] A FIG. 7 é uma fotografia de painéis de substrato metálico, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo cromo (III), reduzidos a frio em 15% a 23%, e expostos ao ambiente de aspersão de sal por até 144 horas.
[00023] A FIG. 8a é uma fotografia de vista de topo de painéis de substrato metálico, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI), reduzidos a frio em 16% a 23%, e expostos ao ambiente de aspersão de sal por até 120 horas.
[00024] A FIG. 8b é uma fotografia da vista de base de painéis de substrato metálico, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo cromo (VI), reduzidos a frio em 16% a 23%, e expostos ao ambiente de aspersão de sal por até 120 horas.
[00025] A FIG. 9a é uma fotografia da vista de topo de pinos formados acabados, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo cromo (VI), reduzidos a frio em 16% a 23%, e expostos ao ambiente de aspersão de sal por até 120 horas.
[00026] A FIG. 9b é uma fotografia da vista de base de pinos formados acabados, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo cromo (VI), reduzidos a frio em 16% a 23%, e expostos a aspersão de sal por até 120 horas.
[00027] A FIG. 10 é uma fotografia de pinos formados acabados G-40 (NCT) HDG não revestidos expostos ao ambiente de aspersão de sal por até 120 horas.
[00028] A FIG. 11a é uma fotografia da vista de topo de pinos formados acabados, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo cromo (III), reduzidos a frio em 23% a 24%, e expostos ao ambiente de aspersão de sal por até 120 horas.
[00029] A FIG. 11b é uma fotografia da vista de base de pinos formados acabados, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III), reduzidos a frio em 23% a 24%, e expostos ao ambiente de aspersão de sal por até 120 horas.
[00030] A FIG. 12a é uma fotografia do vista de topo de pinos formados acabados, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo cromo (VI), reduzidos a frio em 23% a 24%, e expostos ao ambiente de aspersão de sal por até 120 horas.
[00031] A FIG. 12b é uma fotografia da vista de base de pinos formados acabados, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo cromo (VI), reduzidos a frio em 23% a 24%, e expostos ao ambiente de aspersão de sal por até 120 horas.
[00032] A FIG. 13 mostra imagens de microscópio eletrônico de varredura (SEM) da interação entre o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito e uma superfície do substrato metálico revestida com zinco ou liga de zinco.
[00033] A FIG. 14 é uma fotografia de um substrato metálico, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestido com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito, com propriedades repelentes de água.
DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS
[00034] É atualmente descrito um processo para produzir um revestimento resistente à corrosão para substratos revestidos com zinco ou liga de zinco, e para produzir um componente metálico resistente à corrosão. É também descrito um componente metálico resistente à corrosão com um revestimento resistente à corrosão provendo resistência química.
[00035] Referindo-se às figuras 2 a 12, substratos metálicos não revestidos, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, e substratos metálicos, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com uma solução do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito, compreendendo compostos de cromo (VI) ou cromo (III), foram expostos ao ambiente de névoa de sal de acordo com as exigências da ASTM B117. Um processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão compreende as etapas de: combinar água, pelo menos um composto de fosfato de zinco e pelo menos um composto de cromo para formar uma primeira solução; combinar separadamente pelo menos um composto de silicato com água para formar uma segunda solução; combinar a primeira solução com a segunda solução de maneira a formar uma mistura de revestimento de solução aquosa mista; e aplicar em um substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco para prover um substrato metálico com uma mistura de revestimento resistente à corrosão provendo resistência química por pelo menos 150 horas de acordo com as normas ASTM B117 para um peso de revestimento de zinco ou liga de zinco de 0,04 oz/ft2 (12,20g/m2). Em algumas modalidades, pelo menos um composto de silicato pode compreender um composto de silicato de potássio. Em modalidades adicionais, a solução aquosa mista compreendendo uma combinação da primeira solução e da segunda solução pode ser combinada com pelo menos uma resina acrílica para formar uma mistura de revestimento a ser aplicada em um substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco.
[00036] Versados na técnica entenderão que uma mistura de revestimento resistente à corrosão provendo resistência química por pelo menos 150 horas de acordo com as normas ASTM BI 17 para um substrato metálico com um peso de revestimento de zinco ou Hga de zinco de 0,04 oz/ft (12,20 g/m ) proverá resistência a corrosão por variados períodos de tempo dependendo do peso de revestimento da superfície de zinco ou liga de zinco do substrato metálico e do peso de revestimento do revestimento resistente à corrosão aplicado na superfície de zinco ou liga de zinco do substrato metálico. A métrica de resistência química por pelo menos 150 horas de acordo com as normas ASTM B117 para substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco com um peso de revestimento de 0,04 oz/ft2 (12,20g/m2) é uma marca de referência positiva que fornece a efetividade do revestimento resistente à corrosão atualmente descrito e não é uma limitação para um peso de revestimento de zinco ou liga de zinco particular em um substrato metálico. Por exemplo, o presente processo inclui uma mistura de revestimento resistente à corrosão provendo resistência química a um substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco por pelo menos 75 horas de acordo com as normas ASTM B117 onde o substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco com um peso de revestimento de 0,02 oz/ft2 (6,10 g/m2).
[00037] A norma ASTM B117 é um teste de gabinete de ambiente de aspersão de sal amplamente usado padronizado. Um teste de aspersão de sal como este é usado para avaliar a resistência corrosiva ou química relativa de materiais revestidos e não revestidos expostos a uma aspersão de névoa de sal de 12 mL/h, a uma elevada temperatura de 95°F (35°C). A norma ASTM B117 especifica que corpos de prova devem ser colocados dentro de um gabinete ou câmara de aspersão de sal encerrado e submetido a aspersão indireta contínua de solução de água e sal neutra (pH 6,5-7,2). Um ambiente como este pode ser mantido constantemente por todo o período de teste de aspersão de sal. A água usada no teste de aspersão de sal é de conformidade com a ASTM D1193 Specification for Reagent Water, Tipo VI. Um sal, normalmente cloreto de sódio, é adicionado à água para atingir uma solução compreendendo solução de sal 5%. De acordo com ASTM B117, a posição padrão para os corpos de prova dentro da câmara de aspersão de sal é em um ângulo de 15-30 graus com a vertical, posicionados de maneira tal que a condensação de um corpo de prova não goteja em um outro corpo de prova.
[00038] É também descrito um processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão compreendendo as etapas de combinar água, pelo menos um composto de fosfato de zinco e pelo menos um composto de cromo para formar uma primeira solução; combinar separadamente pelo menos um composto de silicato com água para formar uma segunda solução; combinar a primeira solução com a segunda solução para formar uma mistura de revestimento de componente metálico resistente à corrosão para aplicação em um substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco para formar um revestimento no substrato metálico, o revestimento proporcionando resistência química por pelo menos 150 horas de acordo com as normas ASTM B117 onde o revestimento de zinco ou liga de zinco do substrato metálico tem um peso de 0,04 oz/ft2 (12,20 g/m2). Em algumas modalidades, o processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão pode compreender as etapas de combinar a primeira solução e a segunda solução para formar uma solução aquosa mista; e combinar a solução aquosa mista com pelo menos uma resina acrílica para formar uma mistura de revestimento de componente metálico resistente à corrosão.
[00039] E adicionalmente descrito um processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão compreendendo a etapa de aplicar um revestimento resistente à corrosão em um substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco para prover um componente metálico com um revestimento resistente à corrosão com resistência química por mais de 150 horas de acordo com as normas ASTM B117 onde o revestimento de zinco ou liga de zinco do substrato metálico tem um peso de 0,04 oz/ft2 (12,20 g/m ), o revestimento resistente à corrosão compreendendo uma solução aquosa mista, a solução aquosa mista compreendendo uma primeira solução e uma segunda solução, a primeira solução compreendendo água, pelo menos um composto de fosfato de zinco e pelo menos um composto de cromo, a segunda solução compreendendo pelo menos um composto de silicato e água. Em algumas modalidades, o revestimento resistente à corrosão pode compreender adicionalmente pelo menos uma resina acrílica.
[00040] Além disso, é descrito um componente metálico resistente à corrosão, compreendendo um componente metálico com um revestimento de zinco ou liga de zinco; e um revestimento resistente à corrosão provendo resistência química por mais de 150 horas de acordo com as normas ASTM B117 onde o revestimento de zinco ou liga de zinco do substrato metálico tem um peso de 0,04 oz/ft2 (12,20 g/m2), em que o revestimento resistente à corrosão compreende uma primeira solução e uma segunda solução, em que a primeira solução compreende água, pelo menos um composto de fosfato de zinco e pelo menos um composto de cromo; e em que a segunda solução compreende pelo menos um composto de silicato e água. Em algumas modalidades, o revestimento resistente à corrosão pode compreender adicionalmente pelo menos uma resina acrílica.
[00041] A primeira solução pode compreender entre 4 porcento e 27 porcento em peso de água; entre 5 porcento e 27 porcento em peso do pelo menos um composto de fosfato de zinco; e entre 5 porcento e 27 porcento em peso de composto de cromo. O revestimento de componente metálico resistente à corrosão pode compreender entre 20 porcento e 95 porcento em peso da primeira solução; entre 5 porcento e 12 porcento em peso da segunda solução; entre 5 porcento e 30 porcento em peso de resina acrílica; e entre 5 porcento e 50 porcento em peso de água. Na forma usada nesta revelação, uma faixa especificada entre dois pontos extremos é inclusiva dos pontos extremos especificados.
[00042] A primeira solução pode ser combinada com a segunda solução para formar uma solução aquosa mista. Em algumas modalidades, a solução aquosa mista pode ser combinada com pelo menos uma resina acrílica. Em outras modalidades, a solução aquosa mista pode não incluir resina acrílica. Pelo menos uma resina acrílica pode ter um valor de pH não maior que 3,5. Por outro lado, a mistura de revestimento de componente metálico resistente à corrosão pode ter um valor de pH menor ou igual a 2,5. Em algumas modalidades, a mistura de revestimento pode ter um valor de pH entre 1,0 e 2,5, inclusive. Em algumas modalidades, a resina acrílica pode ser misturada na solução aquosa em partes, para evitar coagulação ou separação da solução, adicionando uma primeira parte da resina acrílica na solução aquosa e completando a mistura da resina acrílica na solução aquosa. A solução aquosa com a primeira parte de resina acrílica pode ser misturada por um período de tempo, por exemplo, de 20 minutos, antes de uma segunda parte de resina acrílica ser misturada na solução aquosa. Este processo pode ser repetido até que toda a quantidade desejada de resina acrílica seja misturada na solução aquosa. Adicionalmente, depois que toda a quantidade desejada de resina acrílica tiver sido misturada na solução aquosa, a solução pode ser misturada por um período de tempo adicional de forma que a solução possa ter uma consistência uniforme e tomando-a mais fácil de transportar.
[00043] O revestimento de componente metálico resistente à corrosão pode compreender pelo menos um composto de cromo. Em algumas modalidades, o composto de cromo pode compreender um composto de cromo trivalente. O composto de cromo trivalente pode ser selecionado do grupo que consiste em cloreto de cromo hidratado, sulfato de cromo (III) de potássio, hidróxido de cromo, fluoreto de cromo (III), sulfato de cromo (III), sulfito de cromo (III), óxido de cromo (III), 2-etilexanoato de cromo (III), nitrito de cromo (III), tricarbonila de cromo e misturas dos mesmos.
[00044] Em outras modalidades, o composto de cromo pode compreender um composto de cromo hexavalente. O composto de cromo hexavalente pode ser selecionada do grupo que consiste em haletos de cromo (VI), hexafluoreto, cloreto de cromila, cromato de sódio, peróxido de cromo ( VI), cromato de sódio, óxido de cromo (VI), dicromato, cromato de potássio, cromato de cálcio, cromato de bário, óxido peróxido de cromo (VI), e misturas dos mesmos.
[00045] O revestimento de componente metálico resistente à corrosão pode ser aplicado em um componente metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco em inúmeros processos. O revestimento pode ser aplicado por imersão, de maneira tal que o componente metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco é imerso em um banho do revestimento resistente à corrosão atualmente descrito, ou o revestimento resistente à corrosão pode ser aspergido na superfície de zinco ou liga de zinco do componente metálico, com ou sem a ajuda de eletrólise. Entretanto, de benefício específico, o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito pode ser aplicado em um processo de secagem no lugar, como mostrado na figura 1. Uma bobina 8 compreendendo componente de tira metálica 10 pode ser provida. O componente de tira metálica 10 com uma superfície de zinco ou liga de zinco 11 é desbobinado da bobina 8, e o componente de tira metálica 10 pode ser transportado através do processo de secagem no lugar por uma série de rolos transferidores de tira 16. Na modalidade mostrada na figura 1, o componente de tira metálica 10 passou por um dispositivo de limpeza alcalina 14, onde óleos da superfície do laminador, que podem interferir na reação entre a superfície de zinco ou liga de zinco 11 do componente de tira metálica 10 e o revestimento resistente à corrosão atualmente descrito, são removidos da superfície do componente de tira metálica 10 em preparação para receber o revestimento resistente à corrosão. A tira metálica 10 é então passada, por meio dos rolos transferidores de tira 16 através de lavagens 15a e 15b, neutralização do nível de pH da superfície de zinco ou liga de zinco 11 da tira metálica 10 depois de ter passado através do dispositivo de limpeza alcalina 14. A tira metálica 10 vai através dos rolos transferidores de tira 16 através de uma revestidora 21. A revestidora 21 aplica o revestimento de componente metálico resistente à corrosão 20 na tira metálica 10 usando método de aplicação de revestimento de rolo reverso. Os rolos de revestimento 12 giram de maneira tal que a direção de rotação dos rolos de revestimento oponham a direção de deslocamento da tira metálica 10 procedendo através da revestidora 21. O revestimento de componente metálico resistente à corrosão 20 é mantido nas bandejas de revestimento 19 e é coletado das bandejas de revestimento 19 por rolos coletores 18. Os rolos coletores 18 e os rolos de revestimento 12 giram a diferentes velocidades, permitindo que revestimento de componente metálico resistente à corrosão 20 seja transferido dos rolos coletores 18 para os rolos de revestimento 12. O diferencial de velocidade entre os rolos de revestimento 12 e os rolos coletores 18 controla a espessura (peso de revestimento) do revestimento de componente metálico resistente à corrosão 20 à medida que ele é aplicado na tira 10 com uma superfície de zinco ou liga de zinco 11. Os rolos 12 podem ser adaptados para revestir somente uma superfície 11 do componente de tira metálica 10, aítemativamente, como mostrado na figura 1, os rolos 12 podem ser adaptados de maneira tal que dois ou mais lados do componente metálico 10 podem ser revestidos simultaneamente. Em outras modalidades, o revestimento de componente metálico resistente à corrosão pode ser provido nos rolos 12 através de passagens [não mostradas] no centro dos rolos 12, a passagens tendo orifícios 14 que permitem que o revestimento resistente à corrosão 15 desloque para fora em direção à superfície dos rolos 12. Aítemativamente, o revestimento resistente à corrosão 15 pode ser aplicado na superfície dos rolos 12 diretamente, via um aplicador, ou pulverizado nos rolos 12.
[00046] Depois que o revestimento de componente metálico resistente à corrosão 20 tiver sido aplicado na superfície de zinco ou liga de zinco 11 do componente de tira metálica 10, pode ocorrer uma reação entre a superfície de zinco ou liga de zinco 11 eo revestimento resistente à corrosão 20. O processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão pode compreender adicionalmente a etapa de aquecimento do substrato metálico revestido 10 para promover a reação entre a mistura de revestimento aplicada 20 e a superfície de zinco ou liga de zinco 11 do substrato metálico 10. Tal aquecimento pode ser provido por um aparelho de aquecimento 17, onde o substrato metálico 10 passa, via rolos transferidores 16, através do aparelho de aquecimento 17 para finalizar a reação. O aparelho de aquecimento 17 pode ser um aparelho de aquecimento infravermelho capaz de aquecer a superfície 11 do componente metálico 10. Em algumas modalidades, o aparelho de aquecimento 17 pode aquecer a superfície 11 do componente metálico 10 a uma temperatura entre 170°F - 210°F. Em outras modalidades, o aparelho de aquecimento 17 pode aquecer a superfície 11 do componente metálico 10 a uma temperatura mais alta, da maneira desejada, de até aproximadamente 700°F. O componente de tira metálica 10 pode passar através dos rolos aplicadores de revestimento 12 e do aparelho de aquecimento 17 a uma velocidade de aproximadamente 600 ft/min (3.06 m/s). Finalmente, o componente de tira metálica revestido 10 pode ser rebobinado na bobina 9, para transporte posterior.
[00047] O componente de tira metálica 10 com um revestimento de zinco ou liga de zinco, revestido com o revestimento resistente à corrosão 20 terá melhor condutividade elétrica comparado com a tira metálica 10 com um revestimento de zinco ou liga de zinco, sem o revestimento resistente à corrosão 20. Portanto, o substrato metálico galvanizado revestido pode melhorar a soldabilidade em relação a substratos metálicos galvanizados não revestidos.
[00048] O componente de tira metálica 10 pode ser subsequentemente aquecido a temperaturas de pelo menos 700°F e manter a resistência a corrosão necessária para satisfazer às normas de teste da ASTM A-1004/A-1004M-99 e ASTM A-1003/A-1003M-05 para substratos metálicos galvanizado-recozidos 10, ou normas equivalentes para outras formas de substratos metálicos galvanizados 10, incluindo substratos metálicos galvalume®. As normas de teste ASTM A-1004/A-1004M-99 e ASTM A-1003/A-1003M-05 são incorporadas aqui pela referência.
[00049] A resistência a corrosão de substratos metálicos não revestidos, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, e substratos metálicos, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI) ou cromo (III) foi determinada seguindo as normas e procedimentos providos pela American Society of Testing and Materials (ASTM) International. Substratos metálicos com superfícies de zinco ou liga de zinco, revestidos com ou sem o revestimento resistente à corrosão atualmente descrito, foram expostos a um ambiente de névoa de sal de acordo com as exigências da ASTM B117. ASTM B117 fornece um ambiente corrosivo controlado que foi utilizado para produzir informação de resistência a corrosão relativa para corpos de prova de metais e metais revestidos expostos em uma dada câmara de teste. Todas as práticas de teste de corrosão foram realizadas de conformidade com ASTM A-1004/A-1004M-99 e ASTM A-1003/A-1003M-05. Embora a ASTM A-1004/A-l 004M-99 e ASTM A-1003/A-1003M-05 sejam direcionadas para painéis galvanizados-recozidos, versados na técnica entenderão que o teste de acordo com a ASTM A-1004/A-1004M-99 e ASTM A-1003/A-1003M-05 é um padrão de referência, e perceberão que o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito pode ser aplicado a todas as formas de substrato metálico galvanizado, incluindo, mas sem limitações, galvanizado por imersão a quente, galvanizado-recozido, eletrogalvanizado, e galvalume, e atendem ou excedem as novas ASTM associadas. Em algumas modalidades, a superfície de zinco ou liga de zinco é selecionada do grupo que consiste em zinco, liga de zinco, liga de zinco-alumínio, solução salina-zinco, solução de liga de zinco tratada termicamente e combinação das mesmas. De acordo com ASTM A-1003/A-1003M-05, a característica de corrosão esperada para chapas finas de aço revestidas metálicas com aplicações não estrutural ou sem carga é um mínimo de 75 horas com menos de 10% de perda do revestimento metálico pela superfície das amostras de teste de laboratório. A perda de revestimento metálico pela superfície das amostras de teste de laboratório foi determinada medindo a porcentagem de corrosão vermelha presente depois de tempos específicos de exposição à ambiente de aspersão de sal de acordo com ASTM B117.
[00050] A figura 2 mostra dois painéis G-60 (NCT) HDG que foram expostos ao ambiente de aspersão de sal de acordo com ASTM B117 por um período de 120 horas. Referindo-se à figura 3, chapa finas metálicas galvanizada-recozidas foram expostas a um ambiente de névoa de sal de acordo com as exigências da ASTM B117 por períodos de 312 horas, 504 horas, 744 horas, e 1.008 horas. Como ilustrado na figura 2, os painéis de substrato metálico G-60 (NCT) HDG não revestidos apresentaram extensiva corrosão visível depois de 120 horas de exposição a aspersão de sal, apresentando corrosão vermelha em 50% da área superficial dos painéis de substrato metálico depois de 120 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal. A figura 3 mostra quatro painéis galvanizado-recozidos revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI) depois de serem expostos ao ambiente de aspersão de sal por 312 horas, 504 horas, 744 horas e 1.008 horas. Como ilustrado na figura 3, os painéis galvanizado-recozidos revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito não apresentam nenhuma corrosão vermelha visível depois de serem expostos ao ambiente de aspersão de sal por 1.008 horas. Zero porcento (0%) da área superficial de todos os quatro painéis galvanizado-recozidos revestidos com o revestimento resistente à corrosão atualmente descrito apresentou corrosão vermelha depois de 1.008 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal.
[00051] Painéis galvanizado-recozidos revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI), sem a resina acrílica opcional, de diferentes corridas de produção foram também expostos ao ambiente de névoa de sal de acordo com as exigências da ASTM B117 por períodos de 312 horas, 504 horas, 744 horas, e 1.008 horas. A tabela 1 fornece um sumário da porcentagem de área superficial afetada pela corrosão vermelha para painéis galvanizado-recozidos revestidos com o revestimento resistente à corrosão atualmente descrito depois de serem expostos a um ambiente de névoa de sal. Todos os painéis galvanizado-recozidos revestidos com o revestimento resistente à corrosão apresentaram zero porcento (0%) de área superficial afetada pela corrosão vermelha por até 1.008 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal. Ao contrário, os painéis de substrato metálico G-60 (NCT) HDG apresentaram corrosão vermelha em 50% de sua área superficial depois de apenas 120 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal.
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[00052] Em um teste separado, painéis galvanizado-recozidos foram expostos a um ambiente de névoa de sal de acordo com as exigências da ASTM B117 por períodos de 504 horas, 744 horas, 1.008 horas, 1.248 horas, e 1.512 horas. Como ilustrado na figura 4, os painéis de substrato metálico A-25 não revestidos (substrato metálico galvanizado-recozido com um peso de revestimento de zinco ou liga de zinco de pelo menos 0,25 oz/ft2 ou 76,29 g/m2) apresentaram extensiva corrosão visual depois de 48 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal. A presença de corrosão vermelha tomou-se mais visível à medida que a exposição a aspersão de sal aumentou, O painel de teste de substrato metálico A-25 não revestidos não conseguiu atender as especificações estabelecidas pela ASTM A-1003/A-1003M, apresentando corrosão vermelha em mais de 10% da área superficial do substrato metálico A-25 depois de apenas 48 horas de exposição a aspersão de sal. A figura 5 mostra cinco painéis galvanizado-recozidos revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI) e resina acrílica depois de serem expostos a aspersão de sal por até 1.512 horas. Como ilustrado na figura 5, nenhum dos painéis galvanizado-recozidos revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo resina acrílica apresentou qualquer aparência visível de corrosão vermelha depois de ser exposto a aspersão de sal por até 1.512 horas. Zero porcento (0%) da área superficial dos painéis galvanizado-recozidos revestidos com o revestimento resistente à corrosão atualmente descrito apresentou sinais de corrosão vermelha. Revestimento de chapas finas metálicas galvanizada-recozidas com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito não apresentou indicação de corrosão quando expostas acima de 1.512 horas de ambiente de aspersão de sal.
[00053] Referindo-se às figura 6 a 12, o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III) ou cromo (VI) pode também ser aplicado em substratos metálicos, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, que devem ser reduzidos a frio e fornecer maior proteção contra corrosão depois do processo de redução. Depois de serem revestidos com o revestimento resistente à corrosão atualmente descrito, os painéis revestidos com zinco ou liga de zinco foram reduzidos e expostos a um ambiente de névoa de sal atendendo as normas da ASTM B117. Referindo-se à figura 7, painéis metálicos, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, foram revestidos com o revestimento resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo resina acrílica, reduzidos a frio em 15% a 23%, e foram expostos a uma névoa de sal por períodos de 48 horas, 75 horas, 96 horas, 120 horas e 144 horas. Como ilustrado na figura 6, os Painéis de substrato metálico G-40 (NCT) HDG apresentaram corrosão visual depois de 75 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal. Corrosão vermelha tomou-se mais visível à medida que a exposição ao ambiente de aspersão de sal aumentou. Os painéis de substrato metálico G-40 (NCT) HDG padrões apresentaram 1%, 25%, 50%, e 75% de área superficial afetada pela corrosão vermelha depois de 72 horas, 96 horas, 120 horas e 144 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal, respectivamente. A figura 7 mostra painéis metálicos, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, que foram revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III) e resina acrílica e então reduzidos a frio em 15% a 23%. Os painéis galvanizados revestidos foram então submetidos a 48 horas, 75 horas, 96 horas, 120 horas, e 144 horas de teste de aspersão de sal. Zero porcento (0%) da área superficial dos painéis galvanizados revestidos reduzidos a frio foram afetados pela corrosão vermelha.
[00054] A tabela 2 fornece um sumário de testes realizados, mostrando a porcentagem de corrosão vermelha para painéis revestidos com liga de zinco revestida com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III) e resina acrílica, tendo sido reduzidos a frio depois do revestimento em 15% a 23% e expostos a um ambiente de névoa de sal de acordo com as exigências da ASTM B117, por períodos de 48 horas, 75 horas, 96 horas, 120 horas e 144 horas. Todos os painéis revestidos com liga de zinco, revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito, e reduzidos depois do revestimento em 15% a 23%, apresentaram zero porcento (0%) da área superficial dos painéis afetada pela corrosão vermelha depois de serem expostos a aspersão de sal por até 120 horas. Os painéis, com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito, e reduzidos a frio depois do revestimento em 15% a 23% excederam as normas ASTM A-1003/A-1003M apresentando menos que três porcento (3%) de corrosão vermelha depois de 144 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal. Os painéis revestidos com liga de zinco revestida com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito, e reduzido a frio em 15% a 23% apresentaram completa resistência a corrosão por até 120 horas de aspersão de sal, e oxidação vermelha em menos que 3% da área superficial a 144 horas de aspersão de sal comparada com a corrosão vermelha em 75% da área superficial dos painéis G-40 (NCT) HDG padrões depois de 144 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal.
Figure img0002
[00055] Referindo-se às figuras 8a-b, painéis revestidos com zinco ou liga de zinco foram reduzidos a frio em 16% a 23% depois de serem revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI) e resina acrílica. Painéis revestidos com zinco ou liga de zinco não revestidos foram expostos a um ambiente de névoa de sal de acordo com as exigências da ASTM BI 17 por períodos de 48 horas, 75 horas, 96 horas e 120 horas. Como ilustrado na figura 6, os painéis de substrato metálico G-40 (NCT) HDG apresentaram corrosão visual depois 48 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal. Corrosão vermelha tomou-se mais visível à medida que a exposição ao ambiente de aspersão de sal aumentou. Os painéis de substrato metálico G-40 (NCT) HDG apresentaram 5%, 10%, 25%, e 50% de corrosão vermelha depois de 48 horas, 75 horas, 96 horas e 120 horas de exposição a aspersão de sal, respectivamente. A figura 8a mostra a vista de topo de painéis metálicos revestidos com liga de zinco revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI) e reduzidos a frio depois do revestimento em 16% a 23% e então expostos a aspersão de sal por 48 horas, 75 horas, 96 horas e 120 horas. A figura 8b, mostra a vista de base de painéis revestidos com liga de zinco revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI) e reduzidos a frio depois do revestimento em 16% a 23% e expostos a aspersão de sal por 48 horas, 75 horas, 96 horas e 120 horas. Zero porcento (0%) da área superficial dos painéis revestidos com liga de zinco metálicos revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III) e reduzidos a frio depois do revestimento em 16% a 23%, apresentou sinais de corrosão vermelha.
[00056] Painéis de liga de zincos revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI) e reduzidos a frio depois do revestimento em 16% a 23% de diferentes corridas de produção foram expostos ao ambiente de névoa de sal. A tabela 3 fornece um sumário da porcentagem de área superficial afetada pela corrosão vermelha para painéis revestidos com liga de zinco revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito, e reduzidos a frio depois do revestimento em 16% a 23% e expostos ao ambiente de névoa de sal de acordo com as exigências da ASTM B117, por períodos de 48 horas, 75 horas, 96 horas e 120 horas. Todos os painéis de liga de zinco que foram revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito, e foram reduzidos a frio depois do revestimento em 16% a 23%, apresentaram zero porcento (0%) de área superficial afetada pela corrosão vermelha. Os painéis de liga de zinco revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito, e reduzidos a frio em 16% a 23% não apresentaram indicação de corrosão por até 120 horas da exposição a aspersão de sal, comparados com o G-40 NCT HDG padrão, que apresentou 50% de corrosão vermelha depois de 120 horas de exposição a aspersão de sal.
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[00057] As figuras 9a-b mostram pinos formados acabados, com uma superfície de liga de zinco, revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI) e reduzidos a frio depois do revestimento em 16% a 23% foram expostos a um ambiente de névoa de sal de acordo com as exigências da ASTM B117 por períodos de 75 horas, 96 horas e 120 horas. Como ilustrado na figura 9a, a parte superior dos pinos formados acabados, com uma superfície de liga de zinco, revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito, e reduzidos a frio depois do revestimento em 16% a 23% apresentaram zero porcento (0%) de área superficial afetada pela corrosão vermelha depois de serem expostos ao ambiente de aspersão de sal por 75 horas, 96 horas e 120 horas. Similarmente, a figura 9b mostra a parte inferior dos pinos formados acabados, com uma superfície de liga de zinco, revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI) e reduzidos a frio depois do revestimento em 16% a 23%. Zero porcento (0%) da área superficial dos pinos formados acabados, com uma superfície de liga de zinco, revestidos com o revestimento resistente à corrosão atualmente descrito, reduzidos a frio, e expostos ao ambiente de névoa de sal por até 120 horas, apresentaram sinais de corrosão vermelha.
[00058] As figuras 10 a 12 ilustram substratos metálicos com uma superfície de zinco ou liga de zinco, revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III) ou cromo (VI), reduzidos a frio em 23% a 24% depois do revestimento e submetidos ao ambiente de teste de aspersão de sal. Como mostrado pelas figuras 10 e 11a-b, pinos formados acabados de liga de zinco substrato metálico revestido revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III), reduzidos a frio em 23% a 24% depois do revestimento e expostos ao ambiente de névoa de sal, de acordo com as exigências da ASTM B117, por períodos de 75 horas, 96 horas e 120 horas. A figura 10 mostra pinos formados acabados G-40 (NCT) HDG sendo submetidos ao ambiente de teste de aspersão de sal por até 120 horas. Os pinos formados acabados G-40 (NCT) HDG apresentaram corrosão visual depois de 96 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal. Os pinos formados acabados G-40 (NCT) HDG apresentaram 5% e 25% de corrosão vermelha depois de 96 horas e 120 horas de exposição ao ambiente de aspersão de sal, respectivamente. Como ilustrado pelas figuras 11a-b, pinos formados acabados feitos com substrato metálico revestido com liga de zinco revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III) e reduzidos a frio em 23% a 24% depois do revestimento têm maior resistência a corrosão. Como visto nas figuras 11a e 11b, ambas as vistas de topo e de base dos pinos formados acabados, com uma superfície de liga de zinco, revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito apresentaram zero porcento (0%) de área superficial afetada pela corrosão vermelha depois de serem expostos a aspersão de sal por 75 horas, 96 horas e 120 horas.
[00059] Similarmente, substratos metálicos com uma superfície de zinco ou liga de zinco foram revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI), reduzidos a frio em 23% a 24% e submetidos a teste de aspersão de sal. As figuras 12a-b ilustram pinos formados acabados, com uma superfície de liga de zinco, revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI), reduzidos a frio em 23% a 24% depois do revestimento, e expostos ao ambiente de névoa de sal de acordo com as exigências da ASTM B117, por períodos de 75 horas, 96 horas e 120 horas. Como ilustrado nas figuras 12a e 12b, ambas as vistas de topo e de base dos pinos formados acabados, com uma superfície de liga de zinco, revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI), apresentaram zero porcento (0%) de sua área superficial afetada pela corrosão vermelha depois de serem expostos ao ambiente de aspersão de sal por 75 horas, 96 horas e 120 horas.
[00060] A efetividade do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III) ou cromo (VI) para proteger substratos metálicos galvanizados, tais como substratos metálicos galvanizados por imersão a quente ou substratos metálicos galvanizado-recozidos, de corrosão depende da espessura do revestimento de zinco ou liga de zinco e da espessura do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito. A tabela 4 fornece um sumário do número de horas alcançadas no ambiente de teste de aspersão de sal com menos que dez porcento (10%) de perda de peso para substratos metálicos G-30 HDG revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito. Acima de 1.000 horas de teste de ambiente de aspersão de sal livre de corrosão foram obtidas para metal galvanizado revestido com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito, com um peso de revestimento de pelo menos 0,0106 oz/ft2 (3,23 g/m2). Acima de 500 horas de teste de aspersão de sal livre de corrosão foram obtidas para substratos metálicos galvanizados revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI) até um peso de revestimento de pelo menos 0,0053 oz/ft2 (1,61 g/m ). E acima de 500 horas de teste de ambiente de aspersão de sal livre de corrosão foram obtidas para substratos metálicos galvanizados revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III) até um peso de revestimento de pelo menos 0,0053 oz /ft2 (1,61 g/m2).
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[00061] Similarmente, a efetividade do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III) ou cromo (VI) para proteger substratos metálicos galvanizado-recozidos de corrosão depende da espessura de revestimento do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito. A tabela 5 fornece um sumário do número de horas de teste de aspersão de sal alcançado com menos que dez porcento (10%) de perda de peso depois da exposição de substratos metálicos A-25 ou A-40 galvanizado-recozidos revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III) ou cromo (VI) a um ambiente de névoa de sal de acordo com as exigências da ASTM B117. Acima de 1.000 horas de teste de aspersão de sal foram obtidas para o substrato metálico galvanizado-recozido revestido com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo um peso de revestimento de pelo menos 0,0106 oz/ft2 (3,23 g/m2), mantendo ainda menos que 10% de corrosão vermelha na superfície do substrato metálico. Por outro lado, acima de 500 horas de teste de aspersão de sal foram obtidas para substratos metálicos galvanizado-recozidos revestidos com revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (VI) até um peso de revestimento de pelo menos 0,0053 oz/ft2 (1,61 g/m2), mantendo ainda menos que 10% de corrosão vermelha na superfície do substrato metálico. E acima de 500 horas de teste de ambiente de aspersão de sal foram obtidas para substratos metálicos galvanizado-recozidos revestidos com revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III) até um peso de revestimento de pelo menos 0,0053 mg/ft2 (1,61 g/m2), mantendo ainda menos que 10% de corrosão vermelha na superfície do substrato metálico.
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[00062] Como ilustrado nas figuras 2 a 12, a aplicação do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito, compreendendo compostos de cromo (III) ou cromo (VI), nos substratos metálicos com uma superfície de zinco ou liga de zinco, melhora significativamente a capacidade de o substrato metálico resistir a corrosão. O revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito interage com o substrato metálico revestido com zinco ou liga de zinco. As imagens de microscópio eletrônico de varredura (SEM) na figura 13 mostram a reação entre o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito e a superfície de zinco ou liga de zinco do substrato metálico. Uma reação como esta forma uma ligação, que pode ser uma ligação química, entre o revestimento resistente à corrosão atualmente descrito e a superfície de zinco ou liga de zinco. Aítemativamente, uma reação como esta pode formar um efeito adesivo diferente entre o revestimento de componente metálico resistente à corrosão e a superfície de zinco ou liga de zinco do substrato metálico. As imagens SEM mostram as imperfeições (isto é, fraturas e/ou porosidade) que existem na superfície de zinco ou liga de zinco. Quando o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito é aplicado em uma superfície de zinco ou liga de zinco do substrato metálico, a mistura de revestimento pode penetrar em trincas e vazios de qualquer profundidade no revestimento de zinco. A reação entre o revestimento de componente metálico resistente à corrosão e a superfície de zinco ou liga de zinco do substrato metálico pode isolar as fontes de corrosão exterior e proteger a camada de zinco, bem como o metal base de aço carbono.
[00063] Em uma modalidade, a mistura de revestimento pode ser aplicada rolando a mistura de revestimento sobre a superfície do componente metálico. Este modo direto de aplicação pode diminuir a quantidade de mistura de revestimento residual. Em uma outra modalidade, a mistura de revestimento pode ser aplicada por jateamento da mistura de revestimento na superfície do componente metálico ou, aítemativamente, a mistura de revestimento pode ser aplicada mergulhando pelo menos uma porção do substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco em um banho do revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito.
[00064] Como ilustrado na figura 14, os substratos metálicos com uma superfície de zinco ou liga de zinco e revestidos com o revestimento de componente metálico resistente à corrosão atualmente descrito compreendendo compostos de cromo (III) ou cromo (VI) pode ser repelente a água. Repelência a água fornece proteção extra para o substrato de zinco ou liga de zinco contra corrosão. Em ar, zinco recém-exposto reage com oxigênio para formar uma camada de óxido de zinco muito fina. Quando umidade está presente, zinco reage com água, resultando na formação de hidróxido de zinco e, quando seco, este toma-se óxido de zinco. Óxido de zinco impede que tinta grude no metal, bem como acelera ainda mais corrosão do metal, que é mim para a aparência de qualquer revestimento galvanizado. Além disso, água pura essencialmente não contém minerais dissolvidos e o zinco reagirá rapidamente com água pura para formar hidróxido de zinco, um óxido de zinco maciçamente branco e relativamente instável. Onde aço recém-galvanizado é exposto a água pura (por exemplo, chuva, orvalho ou condensação, etc.) particularmente em um ambiente deficiente em oxigênio, a água pode continuar reagir com o zinco e progressivamente consumir o revestimento de zinco ou liga de zinco.
[00065] O revestimento resistente à corrosão atualmente descrito pode ser autocurável. O revestimento que protege um substrato metálico de corrosão pode proteger o substrato metálico mesmo se o substrato metálico for cortado, riscado ou abradido. Por exemplo, um substrato metálico pode ficar riscado quando é laminado a frio usando rolos que têm defeitos superficiais, conferindo arranhões à superfície do metal fundido. Riscamento do substrato metálico pode remover o revestimento resistente à corrosão nessa porção, expondo o substrato metálico. E desejável que um revestimento resistente à corrosão proteja a porção do substrato metálico exposta. Um método de proteção como este é prover material de revestimento resistente à corrosão suficiente para que parte do revestimento possa permanecer não reagido com a superfície de zinco ou liga de zinco. O revestimento não reagido pode então reagir com a porção do substrato metálico riscada exposta, formando um revestimento protetor sobre ele. Assim, o revestimento resistente à corrosão é autocurável.
[00066] Embora o princípio e modo de operação desta invenção tenham sido explicados e ilustrados com relação a modalidades particulares, deve-se entender, entretanto, que esta invenção pode ser praticada de outra forma sem ser a especificamente explicada e ilustrada sem fugir do seu espírito ou escopo. Portanto, pretende-se que a invenção não fique limitada às modalidades particulares que se enquadrem no escopo das reivindicações anexas.

Claims (26)

  1. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
    combinar água, pelo menos um composto de fosfato de zinco e pelo menos um composto de cromo para formar uma primeira solução;
    combinar separadamente pelo menos um composto de silicato de potássio com água para formar uma segunda solução;
    combinar a primeira solução com a segunda solução para formar uma mistura de revestimento de componente metálico resistente à corrosão para aplicação em um substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco para formar um revestimento no substrato metálico, o revestimento proporcionando resistência química por pelo menos 150 horas de acordo com as normas ASTM B117 onde o revestimento de zinco ou liga de zinco do substrato metálico tem um peso de (0,04 oz/ft2) 12,20g/m2.
  2. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de combinar a mistura de revestimento com pelo menos uma resina acrílica.
  3. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de aplicar a mistura de revestimento em um substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco para formar um revestimento no substrato metálico.
  4. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma resina acrílica tem um valor de pH não maior que 3,5.
  5. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de aquecer o substrato metálico revestido para promover a reação entre a mistura de revestimento aplicada e a superfície do substrato.
  6. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a superfície de zinco ou liga de zinco é selecionada do grupo que consiste em zinco, liga de zinco, liga de zinco-alumínio, solução salina-zinco, solução de liga de zinco tratada termicamente e combinação dos mesmos.
  7. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a mistura de revestimento reage com a superfície de zinco ou liga de zinco do substrato metálico formando uma ligação química com a superfície de zinco ou liga de zinco.
  8. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a primeira solução compreende:
    não menos que 4 e não mais que 27 porcento em peso de água;
    não menos que 5 e não mais que 27 porcento em peso de pelo menos um composto de fosfato de zinco; e
    não menos que 5 e não mais que 27 porcento em peso de pelo menos um composto de cromo.
  9. Processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o revestimento de componente metálico resistente à corrosão compreende:
    não menos que 20 e não mais que 95 porcento em peso da primeira solução;
    não menos que 5 e não mais que 12 porcento em peso da segunda solução; e
    não menos que 5 e não mais que 50 porcento em peso de água.
  10. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a mistura de revestimento tem um valor de pH não maior que 3,5.
  11. Processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos um composto de cromo compreende um composto de cromo trivalente.
  12. Processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o composto de cromo trivalente é selecionado do grupo que consiste em cloreto de cromo hidratado, sulfato de cromo (III) de potássio, hidróxido de cromo, fluoreto de cromo (III), sulfato de cromo (III), sulfito de cromo (III), óxido de cromo (III), 2-etilexanoato de cromo (III), nitrito de cromo (III), tricarbonila de cromo e misturas dos mesmos.
  13. Processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos um composto de cromo compreende um composto de cromo hexavalente.
  14. Processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o composto de cromo hexavalente é selecionado do grupo que consiste em haletos de cromo (VI), hexafluoreto de cromo (VI), cloreto de cromila, cromato de sódio, peróxido de cromo (VI), cromato de sódio, óxido de cromo (VI), dicromato, cromato de potássio, cromato de cálcio, cromato de bário, óxido peróxido de cromo (VI), e misturas dos mesmos.
  15. Processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicar a mistura de revestimento compreende aplicar a mistura de revestimento por rolo na superfície do componente metálico.
  16. Processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicar a mistura de revestimento compreende pulverizar a mistura de revestimento na superfície do componente metálico.
  17. Processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicar a mistura de revestimento compreende mergulhar pelo menos uma porção do substrato metálico com uma superfície de zinco ou liga de zinco em um banho da mistura de revestimento.
  18. Processo para produzir um componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicar a solução da mistura de revestimento compreende adicionalmente preencher todos os vazios na superfície de zinco ou liga de zinco com a solução da mistura de revestimento.
  19. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o revestimento de componente metálico resistente à corrosão tem um valor de pH de não menor que 1,0 e não maior que 2,5.
  20. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o revestimento de componente metálico resistente à corrosão é eletricamente condutor.
  21. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o revestimento de componente metálico resistente à corrosão é repelente a água.
  22. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o revestimento de componente metálico resistente à corrosão fornece uma superfície melhorada para um componente metálico revestido com zinco ou liga de zinco para adesão a tintas.
  23. Processo para produzir um revestimento de componente metálico resistente à corrosão, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o revestimento de componente metálico resistente à corrosão é autocurável.
  24. Componente metálico resistente à corrosão, caracterizado pelo fato de que tem um revestimento resistente à corrosão obtido pelo processo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 23.
  25. Componente metálico resistente à corrosão, obtido pelo processo conforme definido nas reivindicações de 1 a 23, caracterizado pelo fato de que compreende:
    um componente metálico com um revestimento de zinco ou liga de zinco; e
    um revestimento resistente à corrosão provendo resistência química por mais de 150 horas de acordo com as normas ASTM B117 onde o revestimento de zinco ou liga de zinco do substrato metálico tem um peso de (0,04 oz/ft2) 12,20g/m2, em que o revestimento resistente à corrosão compreende uma primeira solução e uma segunda solução, combinadas para formar uma solução aquosa mista,
    em que a primeira solução compreende água, pelo menos um composto de fosfato de zinco e pelo menos um composto de cromo; e
    em que a segunda solução compreende pelo menos um composto de silicato de potássio e água.
  26. Componente metálico resistente à corrosão, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o revestimento resistente à corrosão compreende adicionalmente pelo menos uma resina acrílica.
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