ES2204698T3 - Revestimiento y procedimiento de tratamiento anticorrosion de piezas metalicas. - Google Patents
Revestimiento y procedimiento de tratamiento anticorrosion de piezas metalicas.Info
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Abstract
Revestimiento anticorrosión de piezas metálicas, caracterizado porque está constituido por la asociación sinérgica de una primera capa a base de cinc metálico realizada por depósito mecánico, y de una o varias capa(s) de revestimiento obtenida(s) con la ayuda de una composición acuosa que contiene un metal particular, un solvente apropiado, un espesante y un ligante constituido por un silano.
Description
Revestimiento y procedimiento de tratamiento
anticorrosión de piezas metálicas.
La presente invención prevé poner a punto un
revestimiento anticorrosión de piezas metálicas, exento de cromo y
de derivados a base de cromo y en particular de cromo hexavalente,
que puede ser preferentemente aplicado en capas delgadas estando al
mismo tiempo dotado de características de protección elevadas.
La invención se aplica a las piezas de naturaleza
metálica (en particular acero, fundición) que necesitan un buen
comportamiento a la corrosión en capa delgada. La geometría de las
piezas tiene poca importancia en tanto la aplicabilidad a las
piezas por los procedimientos descritos resulta posible.
La invención permite mejorar las propiedades
anticorrosión de las piezas tratadas sin utilizar cromo y en
particular cromo hexavalente en la formulación de los
revestimientos.
Numerosas soluciones de tratamiento anticorrosión
a base de cromo habrán sido propuestas hasta el presente. Si bien
las mismas son generalmente satisfactorias en el plano de la
protección de las piezas metálicas, son sin embargo cada vez más
criticadas en razón de sus consecuencias en el plano tóxico y en
particular en razón de las consecuencias nefastas sobre el
entorno.
La presente invención se refiere a un
revestimiento anticorrosión de piezas metálicas, caracterizado
porque está constituido por la asociación sinérgica de una primera
capa a base de cinc metálico y de una o varias capa(s) de
revestimiento obtenida(s) con la ayuda de una composición
acuosa que contiene un metal particular, un solvente apropiado, un
espesante y un ligante constituido por un silano.
La primera capa a base de cinc metálico se
realiza por un depósito mecánico. Una capa de este tipo,
constituida por cinc o más generalmente por una aleación de cinc y
de hierro, incluso de una mezcla de partículas de cinc y de hierro,
puede ser aplicada en el marco de la presente invención a
razón de una cantidad comprendida entre 50 y 300 mg/dm^{2}
de metal de aportación. Para algunas aplicaciones particulares,
podrán ser incluso satisfactorias cantidades depositadas más
pequeñas.
El depósito mecánico de la capa a base de cinc
metálico se obtiene ventajosamente por una operación de granallado
con la ayuda de bolas de acero que presentan por lo menos una capa
exterior que comprende o bien cinc puro o bien una aleación a base
de cinc.
Un depósito mecánico de este tipo de una capa a
base de cinc metálico puede también estar asegurado por una
operación de granallado con la ayuda de una mezcla de bolas de
acero y de bolas constituidas por un núcleo de acero y que presentan
en superficie por lo menos una capa exterior a base de una aleación
de cinc o una capa exterior de cinc puro.
Finalmente, este depósito mecánico de la capa a
base de cinc metálico puede también obtenerse por granallado con la
ayuda de bolas realizadas esencialmente a base de una aleación de
hierro, siendo realizado el granallado en presencia de un polvo de
cinc o de sémola de cinc que se encuentra por tanto aplicada bajo
el efecto mecánico del granallado.
El término de bola o microbola utilizado en el
marco de la presente invención para describir las operaciones de
granallado debe entenderse en sentido amplio, es decir englobar
todos los tipos de formas de partículas o micropartículas a
proyectar en la superficie de las piezas.
La máquina de granallado utilizada para realizar
esta primera capa a base de cinc puede por ejemplo estar realizada
de acuerdo con el diagrama esquemático ilustrado en la figura 1
anexa.
Se observa en esta figura, que la máquina
comprende principalmente una cámara de granallado 10 que puede por
ejemplo comprender dos turbinas de proyección 12 entre las cuales
pasarán las piezas a tratar. Las turbinas de proyección 12
proyectarán por tanto las microbolas de aleación de hierro o de
aleación a base de cinc sobre las superficies de las piezas a
tratar, en presencia en caso necesario de un polvo o de sémola de
cinc. La parte inferior de esta cámara de granallado 10 está
equipada con un dispositivo 14 de reciclado de las bolas de
granallado. Estas bolas son a continuación llevadas hacia un
separador granulométrico 16 de manera que eliminen unas bolas de
diámetro que resulta demasiado pequeño. Así, se eliminan en
particular los polvos metálicos 18 generados cuando tiene lugar la
operación de granallado. En el caso en que se utilizan únicamente
unas bolas revestidas de una aleación a base de cinc, después de
una selección granulométrica de las bolas, estas últimas son
conducidas hacia un separador magnético 20 que permite efectuar una
selección entre las bolas de acero recubiertas con una aleación a
base de cinc y las bolas de acero agotadas de cinc, es decir que
han perdido una gran parte de esta aleación a base de cinc, las
bolas de acero agotadas de cinc son recuperadas en el puesto 22. A
la salida de este separador magnético 20, está además previsto un
dispositivo 24 de medición del contenido de cinc de las bolas de
granallado.
\newpage
En respuesta a esta medición del contenido de
cinc, el depósito 26 de las microbolas que está destinado a
alimentar las turbinas de proyección 12 del dispositivo de
granallado 10, será o no realimentado con bolas nuevas en 28, es
decir cargadas o recargadas de cinc. El depósito 26 está además
ventajosamente equipado con un sistema de control de nivel 30.
Es por tanto así posible realizar, de forma
continua o discontinua, el depósito mecánico de la capa a base de
cinc metálico en la superficie de las piezas a tratar.
En lo que concierne a la aplicación ulterior de
una o varias capa(s) de revestimiento obtenida(s) a
base de una solución acuosa que contiene un metal particular, un
solvente, un espesante y un ligante constituido por un silano, de
forma más precisa, dicha composición comprende por ejemplo:
- -
- un metal particular elegido entre el cinc y/o el aluminio,
- -
- un solvente orgánico,
- -
- un espesante,
- -
- un ligante a base de silano que lleva unos grupos funcionales epoxi,
- -
- agua.
Según otra característica de la invención, dicha
composición contiene de 10 a 35% en peso de cinc y/o de 1,5 a 35%
en peso de aluminio.
Según una característica ventajosa, dicha
composición contiene de 3 a 20% en peso de silano.
De manera muy general, el derivado base de silano
utilizado como ligante, por ejemplo de forma ventajosa el
gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano está presente
en la composición a razón de una cantidad comprendida entre
aproximadamente 5 y aproximadamente 12% en peso con respecto al
peso total de la composición.
Según otra particularidad de la invención, dicha
composición contiene de 1 a 30% en peso de un solvente orgánico, en
particular de dipropilenglicol.
De manera más general, el solvente orgánico
utilizado en dicha composición acuosa es un solvente líquido con
alto punto de ebullición, por ejemplo un líquido oxohidroxilado,
ventajosamente elegido en el grupo consistente en
tri-y tetraetilenglicol, di-y
tripropilenglicol, monometil, dimetil y etiléteres de los glicoles
citados, de los polipropilenglicoles, del alcohol diacetónico, de
los éteres de dietilenglicol y sus mezclas.
Dicha composición contiene también
preferentemente de 0,005 a 2% en peso de un agente espesante, en
particular de hidroxipropilmetilcelulosa.
De manera ventajosa, el metal particular es
utilizado en forma de polvo que tiene un diámetro comprendido entre
1 y 10 \mum preferentemente 2-5 \mum o de
partículas de pequeñas dimensiones inferiores a 15 micrones, o
también una mezcla de los dos.
De manera general, el metal particular podrá
estar constituido por uno o dos de los metales elegidos entre el
cinc y el aluminio, sus aleaciones y sus mezclas intermetálicas en
cualesquiera proporciones.
Dicha composición acuosa contiene también un
agente espesante presente preferentemente a razón de 0,05 a
aproximadamente 2% en peso con respecto al peso total de la
composición. Dicho espesante se elegirá preferentemente en el grupo
que comprende unos espesantes celulósicos, la goma de xantano, unas
arcillas modificadas y sus mezclas.
Según un modo de realización ventajoso de dicha
composición acuosa, esta última contendrá de aproximadamente 0,2 a
aproximadamente 1,2% en peso del agente espesante, preferentemente
elegido en el grupo que comprende la hidroxietilcelulosa, la
metilcelulosa, la metilhidroxipropilcelulosa, la
etilhidroxietilcelulosa, la metiletilcelulosa, así como sus
mezclas.
Dicha composición acuosa contiene también de
forma ventajosa un agente humectante preferentemente presente a
razón de 0,01 a aproximadamente 3% en peso con respecto al peso
total de la composición, siendo dicho agente humectante
preferentemente un agente de tipo no iónico.
La composición acuosa puede también en ciertas
condiciones contener de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10% en
peso de un compuesto a base de boro, por ejemplo elegido entre el
ácido ortobórico, el ácido metabórico, el ácido tetrabórico, el
óxido de boro así como sus mezclas.
\newpage
Finalmente, dicha composición puede contener
también de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 2% en peso de un
inhibidor de corrosión elegido en el grupo que comprende el nitrato
de calcio, el fosfato de amonio dibásico, el sulfonato de calcio,
el carbonato de litio, así como sus mezclas.
Se precisará finalmente que, de forma general,
dicha composición contiene de aproximadamente 30 a aproximadamente
60% en peso de agua con respecto al peso total de la
composición.
Esta composición puede ser aplicada sobre la
primera capa a base de cinc metálico por las operaciones de
pulverización, por inmersión o por inmersión centrifugación, y
después sometida a una operación de cocción, preferentemente a una
temperatura de 70 a 300ºC
Ventajosamente, la realización de la o de dichas
capa(s) de revestimiento se efectúa de manera que se obtenga
del orden de 10 a 20 g/m^{2} expresado en peso de materia
seca.
Para demostrar el carácter sinérgico de la
asociación de la primera capa a base de cinc metálico con la o las
capa(s) superior(es) de revestimiento
obtenida(s) con la ayuda de la composición acuosa a base de
silano, se precisarán a continuación las condiciones en las cuales
las diferentes capas han sido aplicadas en el marco de la
experimentación comparativa cuyos resultados serán referidos a
continuación.
En el ejemplo, el depósito mecánico de la capa a
base de cinc metálico por granallado, ha sido realizado por
proyección mecánica en seco sobre chapa de acero DC04 con la ayuda
de una granalladora denominada Z-coater
DZ-100 comercializada por la sociedad japonesa
SAMPOH, cuyo funcionamiento corresponde al del esquema de la figura
anexa. Las condiciones de proyección son las siguientes:
- -
- caudal de proyección: 80 kg por minuto,
- -
- velocidad de la turbina: 4.200 vueltas por minuto.
Las partículas utilizadas son unas partículas de
aleación cinc-hierro:
- ZZ48: 70%, tamaño de las partículas 0,25 a 0,7 mm
- ZZ60: 30%, tamaño de las partículas 0,04 a 0,25 mm.
Las partículas están constituidas por un núcleo
de hierro recubierto con una película de cinc con en la intercara
una capa de aleación cinc-hierro.
Los contenidos en cinc para las partículas ZZ48 y
ZZ60 son respectivamente de 33-39% y de
67-73%.
La composición acuosa a base de silano utilizada
en el marco de la experimentación comparativa, corresponde a:
- -
- cinc: 28%,
- -
- aluminio: 3,1%,
- -
- dipropilenglicol: 4,2%,
- -
- glicidoxipropiltrimetoxisilano: 7%,
- -
- nonilfenolpolioxietileno: 3%, y
- -
- hidroxipropilmetilcelulosa: 0,13%.
La aplicación de esta composición acuosa a base
de silano ha sido realizada con pistola neumática de chorro redondo
(0,8 mm). El tiempo de pulverización ha sido de 4 segundos para
obtener un peso de capa del orden de 16-18 g/m^{2}
con un producto con un 40% de extracto seco y 38 segundos de
viscosidad (corte AFNOR # 4.)
La cocción de las piezas se realiza por
convección: secado a 70ºC durante 20 minutos seguido de una cocción
a 300ºC durante 30 minutos.
Los resultados de estas experimentaciones
comparativas están reunidos en las tres tablas siguientes:
Cualquiera que sea el modo de depósito de la
primera capa base de cinc metálico utilizado, asociado al depósito
del revestimiento con la ayuda de la composición acuosa a base de
silano, el efecto de sinergia queda demostrado de forma
incontestable en las tres tablas, y esto desde luego para las
diferentes variantes de gramaje total experimentadas.
El comportamiento a la niebla salina está muy
netamente mejorado para unos sistemas a base de electrocincado y
galvanizado y en menor medida de granallado, cuando el tratamiento
al silano alcanza un gramaje de 20 g/m^{2}. Esto puede explicarse
por el hecho de que un gramaje de 10 g/m^{2} no es probablemente
suficiente para recubrir perfectamente la pieza teniendo en cuenta
las heterogeneidades de superficie.
Para obtener del orden de 400 horas de niebla
salina, es posible utilizar el sistema de granallado + tratamiento
al silano con 30 g/m^{2} de gramaje total (o sea
6-7 \mum); para el sistema de electrocincado +
tratamiento al silano con 80 g/m^{2} de gramaje total (o sea
11-13 \mum); o para el sistema galvanizado +
tratamiento al silano con 100 g/m^{2} de gramaje total (o sea
14-16 \mum).
Esto demuestra la fuerte sinergia existente entre
el granallado de cinc y el tratamiento al silano y permite dividir
por dos el espesor depositado para un comportamiento a lacorrosión
similar.
Claims (15)
1. Revestimiento anticorrosión de piezas
metálicas, caracterizado porque está constituido por la
asociación sinérgica de una primera capa a base de cinc metálico
realizada por depósito mecánico, y de una o varias capa(s) de
revestimiento obtenida(s) con la ayuda de una composición
acuosa que contiene un metal particular, un solvente apropiado, un
espesante y un ligante constituido por un silano.
2. Revestimiento anticorrosión según la
reivindicación 1, caracterizado porque el depósito mecánico
de la capa base de cinc metálico está asegurado por granallado de
bolas que presentan por lo menos una capa exterior que comprende una
aleación a base de cinc.
3. Revestimiento anticorrosión según la
reivindicación 1, caracterizado porque el depósito mecánico
de la capa base de cinc metálico está asegurado por un granallado
con la ayuda de una mezcla de bolas constituidas por una aleación a
base de hierro y de bolas que presentan por lo menos una capa
exterior que comprende una aleación a base de cinc.
4. Revestimiento anticorrosión según la
reivindicación 1, caracterizado porque el depósito mecánico
de la capa base de cinc metálico está asegurado por un granallado
de bolas a base de una aleación de hierro en presencia de polvo de
cinc.
5. Revestimiento anticorrosión según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el depósito
mecánico de la capa base de cinc metálico está constituido por unas
partículas de cinc, una mezcla de partículas de cinc y de partículas
de hierro, o también unas partículas de aleaciones
cinc-hierro, a razón de 50 a 300 mg/dm^{2}.
6. Revestimiento anticorrosión según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la o las capas
de revestimiento se obtienen con la ayuda de una composición que
comprende:
- -
- un metal particular que comprende el cinc y/o el aluminio,
- -
- un solvente orgánico,
- -
- un espesante,
- -
- un ligante a base de silano que lleva unos grupos funcionales epoxi,
- -
- agua.
7. Revestimiento anticorrosión según la
reivindicación 6, caracterizado porque la composición
contiene de 10 a 35% en peso de cinc.
8. Revestimiento anticorrosión según una de las
reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque la composición
contiene de 1,5 a 35% en peso de aluminio.
9. Revestimiento anticorrosión según un de las
reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la composición
contiene de 3 a 20% en peso de silano.
10. Revestimiento anticorrosión según una de las
reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque la composición
contiene de 1 a 30% de solvente orgánico, en particular de
dipropilenglicol.
11. Revestimiento anticorrosión según una de las
reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque la composición
contiene de 0,005 a 2% en peso de agente espesante, en particular
de hidroxipropilmetilcelulosa.
12. Revestimiento anticorrosión según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la o
dichas capas de revestimiento son aplicadas por pulverización,
inmersión o inmersióncentrifugación, y después sometidas a una
operación de cocción, preferentemente a una temperatura de 70 a
300ºC.
13. Revestimiento anticorrosión según la
reivindicación 12, caracterizado porque la realización de la
o de dichas capas de revestimiento se efectúa de manera que se
obtenga del orden de 10 a 20 g/m^{2} expresado en peso de materia
seca.
14. Procedimiento de tratamiento anticorrosión de
piezas metálicas, caracterizado porque se aplica a la
superficie de dichas piezas un revestimiento anticorrosión según las
reivindicaciones anteriores.
\newpage
15. Piezas metálicas que comprenden en su
superficie un revestimiento anticorrosión según una de las
reivindicaciones 1 a 13.
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