BRPI0515626B1 - método e composição para formar um revestimento de conversão sem cromo em superfície de aço - Google Patents

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Abstract

"método e composição para formar um revestimento de conversão sem cromo em superfície de aço". são descritos tratamentos e composições, livres de cromato, para a aplicação de um revestimento de conversão ou de passivação sobre uma superfície metálica. as composições em referência compreendem um polímero de látex formador de filme, um ácido de flúor, um ácido fosfórico e um copolímero de blocos polioxietileno/propileno. as superfícies metálicas em tela são postas em contato com a composição e secadas. o anxágüe é opcional.

Description

MÉTODO E COMPOSIÇÃO PARA FORMAR UM REVESTIMENTO DE CONVERSÃO
SEM CROMO EM SUPERFÍCIE DE AÇO
CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção se refere a revestimentos par ametais sem cromo. Mais em particular, a presente invenção se refere a revestimentos sem cromo para superfícies de aço, de modo a melhorar a resistência à corrosão bem como a adesão de tintas na superfície. A invenção um revestimento de secagem no local o qual é particularmente efetivo de tiras helicoidais de aço galvanizado.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[002] Os propósitos da formação de um revestimento com conversão de cromato na superfície de um aço galvanizado são os de melhorar a resistência à corrosão, o de melhorar a adesão dos revestimentos e por motivos estéticos. A passivação do cromato na superfície de um aço galvanizado é feita para melhorar a resistência à corrosão e por razões estéticas nos materiais que não devem ser pintados. A conversão do revestimento melhora a adesão das camadas de revestimento, tais como as pinturas, as tintas, os laqueados e os revestimentos plásticos. O aço galvanizado tipicamente é tratado com uma composição aquosa contendo íons cromo hexavalentes ou trivalentes com outros aditivos, de modo a gerar um revestimento com conversão de cromo.
[003] Existem problemas cada vez maiores relativos aos efeitos da poluição em relação às descargas de cromatos nos rios e nos cursos d'água resultantes de tais processos. Devida a grande solubilidade e ao forte caráter oxidante dos íons de cromo hexavalentes, os processos convencionais de conversão do cromato requerem o uso de procedimentos de tratamento exaustivos dos resíduos para controlar as suas descargas. Em adição, a disposição do lodo sólido destes procedimentos de tratamento dos resíduos é um problema significativo.
[004] Desta forma, existe a necessidade na arte para que se obtenha um tratamento efetivo não a base de cromato para se conseguir uma conversão de secagem no local ou revestimento de passivação de modo a inibir a corrosão da superfície metálica e de modo a melhorar a adesão das tintas e de outros revestimentos que podem ser aplicados na superfície metálica.
SÍNTESE DA INVENÇÃO
[005] A presente invenção fornece um método para o tratamento das superfícies metálicas, tais como os aços ou os aços galvanizados, de modo a dar azo a formação de um revestimento o qual aumente a resistência à corrosão e as propriedades de adesão na superfície metálica. O revestimento de conversão ou de passivação, formado através da presente invenção, pode ser secado no local ou enxaguado, Os métodos da invenção compreendem colocar em contato a superfície metálica requisitada com uma composição aquosa de tratamento e livre de cromato, compreendendo: (a) um polímero de látex formador de filme; um ácido de flúor; e (c) um copolímero de blocos polioxietileno/oxipropileno. Outros objetos e vantagens da invenção ficarão aparentes a partir da descrição seguinte e das reivindicações em anexo.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[006] Os inventores descobriram que um revestimento de passivação ou de conversão não contendo cromato pode ser realizado nas superfícies metálicas, particularmente nas superfícies dos aços galvanizados, através da colocação em contato da superfície com uma solução aquosa ou dispersão de revestimento com: (a) um polímero de látex formador de filme; (b) um ácido de flúor (fíuoacià); (c) um ácido fosfórico; e (d) um surfactante de polímero não íônico.
[007] Foi descoberto que as composições da invenção fornecem um agente de pré-tratamento aquoso para o tratamento de superfícies metálicas galvanizadas, o qual da azo a uma resistência à corrosão melhorada e à adesão do revestimento de látex aplicado quando o tratamento é secado no lugar.
[008] Em relação ao componente polímero de látex formador de filme, este pode ser escolhido a partir de uma ampla variedade de materiais, tais como copolímeros de estireno - butadieno, resinas de acrilato, polivinilacetato, uretanas, polímeros amido-amina e materiais similares. Alguns materiais a base de látex disponíveis no comercio incluem: Descrição Tipo "Neocar" (Union Carbide) Éster de vinll/acrítico "Res 3077" (Rohm & Haas) Acetato de vinil/acrílico "Airflex" 500 (Air Products) Acetato de vinila/Etileno Airflex 4514 (Air Products) Cloreto de vinila/Terpolimero de amida Airflex 4500 (Air Products) Cloreto de vinila/Terpolimero de amida Flexhane 620 (Air Products) Uretana Vinac 884 (Air Products) Acetato de vinila Dow 620 (Dow) SBR
Airflex 4530 (Air Products) cloreto de vinil etileno Kymene 736 poliamido amina U Car Latex 651 acrilato [009] Atualmente, é preferido utilizar o "U Car Latex 651" como o componente polímero de látex formador de filme. Este é disponibilizado no mercado pela Union Carbide e é apresentado como uma emulsão de resina de copolímero de acrilato apresentando como os maiores componentes de látex os polímeros de acetato de butila, de metacrilato de metila e de ácido metacrilico.
[010] Em relação ao ácido de flúor que está presente na formulação, este é, de preferência, um ácido de flúor de um metal do Grupo IVB ou misturas destes. O ácido fluortitânico H2T1F6 é atualmente 0 preferido, devendo também ser mencionado como exemplo 0 ácido fluorzircônico H2ZrF6. Também podem ser usadas combinações entre estes ácidos.
[011] Como supra descrito, 0 ácido fosfórico, H3PO4, e os sais deste também estão presentes na formulação de tratamento. A expressão "ácido fosfórico" como aqui empregada, se refere tanto a formas ácido quanto as forma sais.
[012] Com relação ao surfactante de polímero não iônico, é um seu exemplo 0 copolímero de blocos polioxietileno/oxipropileno. As unidades repetidas de óxido de etileno (EO) : oxido de propileno (PO) dos copolímeros podem estar presentes dentro de uma relação molar de cerca de 1:1-9; de preferência de 1:5-9; e mais preferencialmente 1:9. Os pesos moleculares destes copolímeros de bloco podem ficar dentro da faixa de cerca de 2000-4000. Estes copolímeros são disponibilizados no mercado pela BASF com a marca "Pluronic". Atualmente, 0 "Pluronic 101" é 0 preferido para uso. Este copolímero específico apresenta uma relação entre os blocos EO:PO de cerca de 1:9 e um peso molecular de cerca de 3300.
[013] As composições, de acordo com a invenção, são livres de cromato e incluem: 0,01 - 50 % em peso látex formador de filme 0,01 - 40 % em peso H3PO4 0,01 - 30 % em peso ácido de flúor 0,01 - 20 % em peso surfactante de polímero não iônico na qual 0 peso da composição, no total, é de 100%.
[014] Mais preferidas são as composições apresentando as seguintes faixas (em % de peso) dos componentes: 1-20 % em peso látex formador de filme 1 - 50 % em peso H3PO4 1 - 40 % em peso ácido de flúor 0,01 - 2015 em peso surfactante de polímero não iônico 0 restante sendo de água.
[015] A soma de todos os componentes da composição é igual a 100%. O pH das composições pode variar de cerca de 1,0 a 2,0.
[016] A superfície metálica necessária pode ser posta em contato com 0 tratamento através de pulverização, imersão, ou por aplicação por roletes. O tratamento é então secado e a superfície metálica está pronta para ser pintada ou para a aplicação de qualquer outro revestimento.
[017] O tratamento de conversão ou de passivação da presente invenção é aplicado de modo a resultar em um peso do revestimento de conversão maior que cerca de 1 miligrama por pé quadrado na superfície tratada, com um peso de cerca de 2-150 miligramas por pé quadrado sendo mais preferido. Para uso em aplicações comerciais, as soluções operacionais compreendem concentrações de cerca de 3-100, de preferência 10100 % em peso, para a supra dita formulação "mais preferida" que são usadas para 0 contato com as superfícies metálicas desejadas.
EXEMPLOS
[018] A invenção será ora descrita em conjunto com os exemplos seguintes, os quais devem ser considerados como sendo ilustrativos de certas formas de realização da invenção, mas não devem ser vistos como restritivos do escopo da mesma.
Exemplo 1 - Formulações de tratamento [019] Uma formulação A testada como candidata a formulação de tratamento era uma emulsão de látex incluindo os seguintes componentes: 1) U Car Látex 651 5,8% em peso (65% de ativos) 2) H3PO4 22,0 % em peso 3) Ácido fluortitânico 10 % em peso 4) Pluronic 101 0,5 % em peso 5) O restante de água [020] A U Car Látex 651 é uma emulsão de resina de polímero acrílico apresentando uma viscosidade a 20 °C, cP de 400 (Brookfield, LVT N° 3, 50 rpm) e um tamanho de partícula em micra de 0,45. Esta é disponibilizada no mercado pela Union Carbide Corporation de Danburym, Connecticut. Os seus maiores constituintes sãi 1) polímeros de acrilato de butila, metacrilato de metila e ácido metacrilico em uma quantidade menor que 65% em peso; 2) água - 35%; 3) glicóis, polietileno, mono [(l,l,3,3-tetrametilbutl)fenil] em uma quantidade menor que 2%; e 4) amônia em 0,2 % em peso. Este é um líquido branco.
[021] O Pluronic 101 é um surfactante de polímero de blocos bifuncional terminando em grupos hidroxi primários e é disponibilizado pela BASF Corporation de Mount Olive, New Jersey. Este é um copolímero de blocos apresentando unidades hidrofóbicas repetidas de óxido de propileno (PO) e unidades hidrofílicas repetidas de óxido de etileno (EO) em uma relação molar de cerca de 9:1. O peso molecular total do copolímero é de cerca de 3300.
[022] Foram preparados painéis de teste para os exemplos, como segue: Os painéis de aço G70/70 para os testes, galvanizados a quente por imersão, e comprados da ACT Laboratories, foram limpos por pulverização com uma solução aquosa a 3% de um produto surfactante alcalino e então enxaguado com água deionizada e em seguida revestido com as formulações do tratamento de teste, através de uma aplicação de revestimento por centrifugação, seguido de secagem forçada. A, Teste de pulverização de sal neutro (NSS) conforme a norma ASTM B 117 e avaliação de acordo com a norma ASTM D-1654 (ferrugem branca %) B. Resistência à água - ASTM D 4585 - Resistência à água em revestimentos empregando a condensação controlada, na qual a condensação é produzida através da exploração de uma superfície do corpo de prova revestido através de uma mistura saturada e aquecida de ar e de vapor d'água, enquanto que o outro lado do corpo de prova é exposto ao efeito de refrigeração à temperatura ambiente, (ferrugem branca %) C Resistência à água do revestimento sob uma umidade relativa de 100%, de acordo com a norma ASTM 2247-97 (ferrugem branca %).
Resultado dos testes Testes & Resultados C-l é a passivação por cromo hexa vai ente contendo cromo, de acordo com o esta do arte. C-2 é uma passivação sem cromo disponível no mercado.
[023] Apesar desta invenção ter sido descrita com relação às formas de realização particular desta, é claro que várias outras formas e modificações desta invenção ficarão óbvias aos peritos na arte. As reivindicações em anexo e esta invenção, em geral, foram realizadas de modo a cobrir todas estas formas e modificações óbvias, as quais se encontram dentro dos verdadeiros espírito e escopo da presente invenção, Reivindicações

Claims (19)

1. Método para a formação de um revestimento de conversão ou de passivação livre de cromo sobre uma superfície metálica caracterizado por colocar em contato a dita superfície metálica com uma composição aquosa de tratamento, compreendendo: (a) um polímero de látex formador de filme; (b) um ácido de flúor; (c) um ácido fosfórico; e (d) um surfactante de polímero não iônico compreendendo copolímero de blocos de polioxietileno/oxipropileno em uma relação molar entre os grupos óxido de etileno (EO): óxido de propileno (PO) de cerca de 1:1-9.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito copolímero de látex compreender uma resina de acrilato.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a dita resina de acrilato compreender polímeros de acrilato de butila, metacrilato de metila e ácido metacrilico.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito ácido de flúor compreender um ácido de flúor de um metal do grupo IVB.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita relação molar EO:PO ser de cerca de 1:5-9.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o dito copolímero de blocos de polioxietileno/oxipropileno apresentar um peso molecular de cerca de 2000-4000.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita superfície metálica ser uma superfície metálica recoberta por zinco.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita superfície metálica ser feita de aço galvanizado.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita superfície metálica ser deita de alumínio.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita composição ser livre de cromato.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por secar o dito metal após o dito revestimento ter sido posto em contato com o dito metal, e então pintar o dito metal.
12. Composição livre de cromo para o tratamento de superfícies metálicas de modo a formar um revestimento de conversão ou de passivação sobre estas, caracterizada a dita composição por compreender (a) um polímero de látex formador de filme; (b) um ácido de flúor de um metal do Grupo IVB; (c) um ácido fosfórico; e (d) um surfactante de polímero não iônico compreendendo copolímero de blocos de polioxietileno/oxipropileno em uma relação molar entre os grupos óxido de etileno (EO): óxido de propileno (PO) de cerca de 1:1-9, e água.
13. Composição livre de cromo para o tratamento de superfícies metálicas, de modo a formar um revestimento de conversão ou de passivação sobre estas, segundo reivindicação 12 caracterizada por a dita composição compreender: 0,01 - 50 % em peso de um látex formador de filme; 0,01 - 40 % em peso de H3P04; 0,01 - 30 % em peso de ácido de flúor; 0,01 - 20 % em peso de um copolímero de blocos polioxietileno/oxipropileno o restante sendo de água, e sendo que a composição é igual a 100%.
14. Composição, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por a dita composição estar livre de cromato, o dito copolímero de blocos polioxietileno/oxipropileno compreender uma relação molar entre os grupos óxido de etileno (EO): óxido de propileno (PO) de cerca de 1:1-9.
15. Composição, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por a dita relação molar EO:PO ser de cerca de 1:5-9, sendo que o dito copolímero de blocos de polioxietileno/oxipropileno apresentar um peso molecular de cerca de 2000-4000.
16. Composição, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por a dita relação molar EO:PO ser de cerca de 1:9, e o peso molecular ser de cerca de 3300.
17. Composição, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por o dito ácido de flúor compreender ácido fluortitânico.
18. Composição, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por o dito copolímero de látex formador de filme compreender uma resina de acrilato.
19. Composição, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por a dita resina de acrilato compreender polímeros de acrilato de butila, metacrilato de metila e ácido metacrílico.
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