ES2238058T3 - USE OF MOLIBDATE IN A COLMATATE PROCEDURE OF AN OXIDE LAYER OBTAINED BY ALUMINUM ANODIZATION. - Google Patents
USE OF MOLIBDATE IN A COLMATATE PROCEDURE OF AN OXIDE LAYER OBTAINED BY ALUMINUM ANODIZATION.Info
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Abstract
Description
Utilización de molibdato en un procedimiento de colmatado de una capa de óxido obtenida por anodización de aluminio.Use of molybdate in a procedure of clogged with an oxide layer obtained by anodizing aluminum.
La presente invención se refiere a un procedimiento de colmatado por hidratación de la capa de óxido obtenida por anodización de aluminio o de una aleación de aluminio, desprovista de cromo hexavalente.The present invention relates to a filling process by hydration of the oxide layer obtained by anodizing aluminum or an aluminum alloy, devoid of hexavalent chromium.
Las aleaciones de aluminio son, pese al desarrollo de los compuestos, los materiales más utilizados en las células de los aviones y de los helicópteros. Por lo tanto, siguen siendo las preocupaciones principales la protección contra la corrosión y el ensamblado por encolado de estos materiales.Aluminum alloys are, despite the development of the compounds, the most used materials in Aircraft and helicopter cells. Therefore, they continue the main concerns being protection against corrosion and gluing assembly of these materials.
En la actualidad, para responder a estas necesidades, los tratamientos de las superficies por vía húmeda como por ejemplo la anodización son los más extendidos. Para mejorar la resistencia a la corrosión de las aleaciones de aluminio anodizadas, es necesario incorporar una etapa denominada de "colmatado". Esta operación consiste en transformar las células de alúmina anhidra en alúmina monohidratada de fórmula Al_{2}O_{3}, nH_{2}O por simple inmersión en agua pura a 100ºC. La alúmina hidratada posee entonces un volumen un 33% superior al de la alúmina anhidra lo que provoca el "taponado" de los poros.Currently, to answer these needs, wet surface treatments such as For example, anodization are the most widespread. To improve the corrosion resistance of anodized aluminum alloys, It is necessary to incorporate a stage called "colmatado". This operation involves transforming alumina cells anhydrous in monohydrated alumina of formula Al 2 O 3, nH 2 O by simple immersion in pure water at 100 ° C. Alumina hydrated then has a volume 33% higher than alumina anhydrates what causes the "clogging" of the pores.
La adición de cromatos al agua de colmatado permite reforzar la resistencia a la corrosión de la película. En efecto, el ión cromato es uno de los inhibidores de corrosión más eficaces para el aluminio. La inhibición se debe a la formación en la superficie del metal de una película protectora formada por la reducción del ión cromato.The addition of chromates to clogged water It allows to reinforce the corrosion resistance of the film. In effect, chromate ion is one of the most corrosion inhibitors effective for aluminum. Inhibition is due to formation in the metal surface of a protective film formed by the Chromate ion reduction.
Pero ya es conocido que el ión cromato podría ser
a la vez tóxico y cancerígeno. Teniendo en cuenta estos posibles
riesgos para el entorno y la salud, se han de aplicar una serie de
restricciones con respecto al uso de dicho com-
puesto.But it is already known that the chromate ion could be both toxic and carcinogenic. Taking into account these possible risks to the environment and health, a series of restrictions have to be applied regarding the use of such
Market Stall.
Debido a estos riesgos, los inventores se han propuesto como objetivo encontrar un sustituto no nocivo del cromo hexavalente, manteniendo las propiedades de resistencia a la corrosión del material y sus capacidades de adherencia respecto a los sistemas de pintura.Due to these risks, the inventors have Aiming to find a non-harmful chromium substitute hexavalent, maintaining the properties of resistance to corrosion of the material and its adhesion capacities with respect to Paint systems
Se han llevado a cabo, hasta la fecha, numerosos estudios para intentar reemplazar el cromo hexavalente. Así, se ha mencionado, la utilización de las sales de tierras raras (Shih H. et al., ASTM Spec. Tech. Publ. (1992), 1134, 180-195), así como la utilización de soluciones diluidas de vanadato o la formación de un óxido de zirconio en la superficie del material (Hinton B.R.W, Metal Finishing (1991), 9, 55-61).Numerous studies have been carried out to date to try to replace hexavalent chromium. Thus, it has been mentioned, the use of rare earth salts (Shih H. et al. , ASTM Spec. Tech. Publ. (1992), 1134 , 180-195), as well as the use of diluted vanadate solutions or the formation of a zirconium oxide on the surface of the material (Hinton BRW, Metal Finishing (1991), 9 , 55-61).
Muchos de estos diferentes compuestos son utilizados en presencia de un polímero para formar en superficie una resina capaz de tener buenas propiedades protectoras (Hinton B.R.W, Metal Finishing (1991), 10, 15-20).Many of these different compounds are used in the presence of a polymer to surface form a resin capable of having good protective properties (Hinton BRW, Metal Finishing (1991), 10 , 15-20).
La patente JP-A-02 025592 describe un procedimiento de colmatado de una capa de óxido de aluminio obtenida por anodización. El baño de colmatado es una solución acuosa de molibdato que contiene un benzotriazol o un tolitriazol y el molibdato utilizado puede ser Na_{2}MoO_{4} ó K_{2}MoO_{4} a una concentración comprendida preferentemente entre 500 y 5 000 ppm, es decir 0,5 y 5 g/l. No se han precisado valores de pH, duración de la inmersión o proporciones de hidratación.The patent JP-A-02 025592 describes a process of filling an aluminum oxide layer obtained by anodization. The bath of colmatado is an aqueous solution of molybdate containing a benzotriazole or a tolitriazole and the Molybdate used can be Na2 MoO4 or K2 MoO4 at a concentration preferably between 500 and 5,000 ppm, ie 0.5 and 5 g / l. No pH values have been specified, duration of immersion or hydration rates.
Ahora bien, los inventores han descubierto, sorprendentemente, que el óxido de molibdeno podía ser utilizado como producto de reemplazo del cromo hexavalente en el procedimiento de colmatado.Now the inventors have discovered, surprisingly, that molybdenum oxide could be used as a replacement product for hexavalent chromium in the procedure of colmatado.
También, la invención tiene por objeto un procedimiento de colmatado por hidratación de la capa de óxido obtenida por anodización del aluminio o de una aleación de aluminio, siendo el baño de colmatado realizado en las siguientes condiciones:Also, the invention aims at a filling process by hydration of the oxide layer obtained by anodizing aluminum or an aluminum alloy, being the bath of colmatado realized in the following terms:
- --
- base del baño: agua desmineralizada que contiene un agente anticorrosión a base de óxido de molibdeno (MoO_{3}) a razón de 1 a 5 g/l de óxido de molibdeno,base Bath: demineralized water containing an anti-corrosion agent based on molybdenum oxide (MoO3) at a rate of 1 to 5 g / l of molybdenum oxide,
- --
- temperatura del baño: 90-100ºC,bath temperature: 90-100 ° C,
- --
- duración de la inmersión: 20-60 minutos, yimmersion duration: 20-60 minutes, and
- --
- pH del baño: 6 +/- 1,pH of bathroom: 6 +/- 1,
el tiempo y la temperatura están inversamente relacionados y el mencionado procedimiento permite una proporción de hidratación comprendida entre 10 y 30%, preferentemente entre 15% y 25%.time and temperature are inversely related and the aforementioned procedure allows a proportion of hydration between 10 and 30%, preferably between 15% and 25%
En el sentido de la presente invención, la proporción de hidratación representa en masa la cantidad de agua fijada durante el colmatado con respecto a la masa total del revestimiento (alúmina + agua).In the sense of the present invention, the hydration ratio mass represents the amount of water fixed during clogging with respect to the total mass of the coating (alumina + water).
En un modo preferido de realización de la invención, el óxido de molibdeno está presente en forma de sal, preferentemente en forma de molibdato de sodio, de potasio o de amonio, o en forma de un complejo, preferentemente en forma de un complejo de amina y de ácido molíbdico.In a preferred embodiment of the invention, molybdenum oxide is present in salt form, preferably in the form of sodium molybdate, potassium or ammonium, or in the form of a complex, preferably in the form of a complex of amine and molybdic acid.
En un modo todavía más ventajoso de realización de la invención, el óxido de molibdeno está presente en forma de molibdato de amonio. El molibdato de amonio puede ser utilizado o bien directamente en forma de una sal que contiene 85% de MoO_{3} o bien en forma de óxido de molibdeno puro añadiéndole amoníaco según la siguiente ecuación:In an even more advantageous embodiment of the invention, molybdenum oxide is present in the form of ammonium molybdate Ammonium molybdate can be used or either directly in the form of a salt that contains 85% MoO_ {3} or in the form of pure molybdenum oxide by adding ammonia according to the following equation:
7 MoO_{3}
\hskip0.5cm+
\hskip0.5cm6 NH_{4}OH
\hskip0.5cm\rightarrow
\hskip0.5cm(NH_{4})_{6}Mo_{7}O_{24}
\hskip0.5cm+
\hskip0.5cm3 H_{2}O7 MoO_ {3}
\ hskip0.5cm+
\ hskip0.5cm6 NH4OH
\ hskip0.5cm\ rightarrow
\ hskip0.5cm(NH 4) 6 Mo 7 O 24
\ hskip0.5cm+
\ hskip0.5cm3 H2O
De forma particularmente ventajosa, el procedimiento de colmatado es realizado en las siguientes condiciones:Particularly advantageously, the clogging procedure is performed in the following terms:
- --
- base del baño: agua desmineralizada que contiene un agente anticorrosión a base de óxido de molibdeno (MoO_{3}) a razón de 3,6 g/l de óxido de molibdeno, 0,75 g/l de amoníaco y 3 g/l de acetato de amonio,base Bath: demineralized water containing an anti-corrosion agent based on molybdenum oxide (MoO3) at a rate of 3.6 g / l of oxide of molybdenum, 0.75 g / l of ammonia and 3 g / l of acetate ammonium,
- --
- temperatura del baño: 97ºC,bath temperature: 97 ° C,
- --
- duración de la inmersión: 40 minutos.immersion duration: 40 minutes
El pH de los baños de colmatado utilizado en el procedimiento según la invención es estabilizado a 6 +/- 1 por adición de una sal tampón tal como por ejemplo el acetato de amonio.The pH of the baths used in the procedure according to the invention is stabilized at 6 +/- 1 by addition of a buffer salt such as, for example, acetate ammonium.
El procedimiento de colmatado según la invención puede ser utilizado sobre aluminio puro o sobre unas aleaciones de aluminio del tipo 2024 T3, 5086 ó 7075 T73 anodizado previamente según un método de anodización convencional, como por ejemplo los métodos de anodización sulfúrico, crómico, alcalino o sulfobórico.The filling process according to the invention It can be used on pure aluminum or alloys of Aluminum type 2024 T3, 5086 or 7075 T73 previously anodized according to a conventional anodizing method, such as sulfuric, chromic, alkaline or anodizing methods sulfoboric
La invención tiene también por objeto un procedimiento de fabricación de piezas de aluminio o de aleación de aluminio anodizada y colmatada caracterizado porque el baño de colmatado es realizado en las siguientes condiciones:The invention also aims at a Manufacturing process of aluminum or alloy parts anodized and clogged aluminum characterized in that the bath of colmatado is performed under the following conditions:
- --
- base del baño: agua desmineralizada que contiene un agente anticorrosión a base de óxido de molibdeno (MoO_{3}) a razón de 1 a 5 g/l de óxido de molibdeno,base Bath: demineralized water containing an anti-corrosion agent based on molybdenum oxide (MoO3) at a rate of 1 to 5 g / l of molybdenum oxide,
- --
- temperatura del baño: 90-100ºC,bath temperature: 90-100 ° C,
- --
- duración de la inmersión: 20-60 minutos, yimmersion duration: 20-60 minutes, and
- --
- pH del baño: 6 +/- 1, pH of the bathroom: 6 +/- 1,
El tiempo y la temperatura están inversamente relacionados y dicho procedimiento permite una proporción de hidratación comprendida entre 10 y 30%, preferentemente entre 15 y 25%.Time and temperature are inversely related and said procedure allows a proportion of hydration between 10 and 30%, preferably between 15 and 25%
Las piezas obtenidas después del colmatado según la presente invención presentan una resistencia muy buena a la corrosión, comprendida entre 500 y 750 horas y las proporciones de hidratación corresponden a las que se observan con un colmatado clásico en presencia de cromo hexavalente. Por otra parte, el sistema de pintura ofrece una adherencia perfecta, así como un excelente comportamiento frente a la niebla salina correspondiendo al que se obtiene con la oxidación crómica seguida de un colmatado con cromo hexavalente.The pieces obtained after clogging according to The present invention has a very good resistance to corrosion, between 500 and 750 hours and the proportions of hydration correspond to those observed with a clogged classic in the presence of hexavalent chromium. On the other hand, the paint system offers perfect adhesion as well as a excellent behavior against salt spray corresponding which is obtained with chromic oxidation followed by a clogged with hexavalent chromium.
Los siguientes ejemplos ilustran la invención.The following examples illustrate the invention.
Se mide mediante el test de niebla salina según la norma ISO 9227-NSSIt is measured by the salt spray test according to ISO 9227-NSS
La medición de la proporción de hidratación se realiza mediante una medición gravimétrica de la hidratación del revestimiento.The hydration rate measurement is performed by a gravimetric measurement of the hydration of the coating.
El espesor de la capa es medido mediante un test según la norma ISO 2360; el colmatado es medido mediante el método de absorción de colorantes referenciado NF A 91408, y la continuidad de la capa es medida mediante el test de referencia ISO 2085.The thickness of the layer is measured by a test according to ISO 2360; colmatado is measured by the method of absorption of dyes referenced NF A 91408, and continuity The layer is measured by the ISO 2085 reference test.
La adherencia de la pintura ha sido medida según la técnica descrita por la sociedad PRC- De Soto que comprende las aplicaciones sucesivas de una capa primaria de enganchado P99, a base de butiral fenólico, seguida de la aplicación de un primario anticorrosión PAC 33, seguida de una capa de acabado PU 66 a base de poliuretano; las denominaciones anteriormente mencionadas son marcas registradas de la sociedad PRC-De Soto.The adhesion of the paint has been measured according to the technique described by the PRC-De Soto company that includes the successive applications of a primary hooking layer P99, to phenolic butyral base, followed by the application of a primary anticorrosion PAC 33, followed by a layer of PU 66 based finish of polyurethane; the aforementioned denominations are Trademarks of the company PRC-De Soto.
La primera capa tiene un espesor de 4 a 11 \mum, el total de las dos primeras capas tienen un espesor de 14 a 29 \mum, y el total de las tres capas un espesor de 39 a 64 \mum.The first layer has a thickness of 4 to 11 um, the total of the first two layers have a thickness of 14 to 29 µm, and the total of the three layers a thickness of 39 to 64 \ mum.
Un ensayo de adherencia "Q + S" según la norma ISO 2409-1976 es valorado tras 14 días de inmersión en agua.A "Q + S" adhesion test according to the ISO 2409-1976 is valued after 14 days of immersion in water
Se lleva a cabo un rayado en forma de cruz sobre la protección y se deja la pieza expuesta durante 3 000 horas.A cross-shaped scratch is carried out on the protection and the exposed part is left for 3,000 hours.
Primer ensayoFirst test
Se utiliza una línea piloto con unas cubas de 250 l de volumen; la aleación utilizada es la aleación 2024 T3 en forma de una probeta de dimensiones 120 x 60 x 08 mm, bruto de laminado. Tras el desengrasado y el aclarado, las probetas son anodizadas durante aproximadamente 40 minutos a una hora en un baño que contiene de 35 a 60 g/l de ácido crómico bajo una tensión comprendida entre 5 y 90 voltios y una densidad de corriente eléctrica de 0,5 a 50 amperios/cm^{2}. La pieza anodizada es aclarada durante aproximadamente 2 minutos y sumergida en un baño de colmatado que contiene o bien molibdato de amonio al 85% de MoO_{3} añadido directamente al baño, o bien molibdato de amonio preparado por adición de amoníaco en MoO_{3} según la ecuación:A pilot line with 250 vats is used l volume; The alloy used is the 2024 T3 shaped alloy of a specimen of dimensions 120 x 60 x 08 mm, raw rolling. After degreasing and rinsing, the specimens are anodized for about 40 minutes to an hour in a bath that contains 35 to 60 g / l chromic acid under a strain between 5 and 90 volts and a current density electric 0.5 to 50 amps / cm2. The anodized piece is rinsed for about 2 minutes and immersed in a bath clogged containing either 85% ammonium molybdate MoO 3 added directly to the bath, or ammonium molybdate prepared by adding ammonia in MoO3 according to the equation:
7 MoO_{3}
\hskip0.5cm+
\hskip0.5cm6 NH_{4}OH
\hskip0.5cm\rightarrow
\hskip0.5cm(NH_{4})_{6}Mo_{7}O_{24}
\hskip0.5cm+
\hskip0.5cm3 H_{2}O7 MoO_ {3}
\ hskip0.5cm+
\ hskip0.5cm6 NH4OH
\ hskip0.5cm\ rightarrow
\ hskip0.5cm(NH 4) 6 Mo 7 O 24
\ hskip0.5cm+
\ hskip0.5cm3 H2O
La duración de la inmersión en el baño de colmatado es de 20 minutos y la temperatura del baño es de 97ºC.The duration of the immersion in the bathroom Colmatado is 20 minutes and the temperature of the bath is 97ºC.
Los resultados se presentan en la Tabla 1 seguidamente.The results are presented in Table 1 next.
Se observa un buen comportamiento frente a la corrosión entre 550 y 650 horas con los dos tipos de derivados de óxido de molibdeno y una hidratación de aproximadamente 30%. El test de absorción de colorante muestra que el colmatado es completo.There is a good behavior against the corrosion between 550 and 650 hours with the two types of derivatives of Molybdenum oxide and hydration of approximately 30%. The test Dye absorption shows that the clogging is complete.
Segundo ensayoSecond test
Las condiciones son las mismas que en el primer ensayo, pero el pH es tamponado a 6 con acetato de amonio. Este ensayo ha sido realizado como en el primer ensayo utilizando MoO_{3} + NH_{4}OH con una concentración en MoO_{3} de 1 g/l o de 3,6 g/l, siendo la temperatura del baño de 85 o 97ºC. Los resultados se presentan en la tabla 2 seguidamente.The conditions are the same as in the first assay, but the pH is buffered to 6 with ammonium acetate. This test has been performed as in the first trial using MoO 3 + NH 4 OH with a MoO 3 concentration of 1 g / l or 3.6 g / l, the bath temperature being 85 or 97 ° C. The Results are presented in Table 2 below.
Se observa un comportamiento muy bueno frente a la niebla salina comprendido entre 500 y 700 horas y unas proporciones de hidratación superiores al 20% que corresponden a las que se observan con los colmatados clásicos.There is a very good behavior against salt spray between 500 and 700 hours and about hydration ratios greater than 20% corresponding to the that are observed with the classic clogged.
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Tercer ensayoThird test
El baño de colmatado comprende 3,6 g/l de MoO_{3} al que se ha añadido amoníaco NH_{4}OH y acetato de amonio. La temperatura del baño es de 97ºC y el tiempo de inmersión es de 40 minutos. Las probetas utilizadas son unas probetas 2024 T3 y 7075 T7.The clogged bath comprises 3.6 g / l of MoO 3 to which ammonia NH 4 OH and acetate have been added ammonium. The bath temperature is 97ºC and the immersion time It is 40 minutes. The specimens used are 2024 T3 specimens and 7075 T7.
Se ha aplicado un sistema de pintura sobre dos series de probetas:A paint system has been applied on two test tube series:
P99 + PAC 33 \times 2 + PU 66 (ref. 5440/2047)P99 + PAC 33 \ times 2 + PU 66 (ref. 5440/2047)
Una serie de probetas sirve para medir la adherencia de la pintura y la otra sirve para evaluar la resistencia a la corrosión.A series of test pieces is used to measure the paint adhesion and the other is used to evaluate the resistance to corrosion
Los resultados están agrupados en las dos tablas 3 y 4 siguientes:The results are grouped in the two tables 3 and 4 following:
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Se observa un buen comportamiento frente a la niebla salina con la aleación 2024 T3 y unas prestaciones satisfactorias con la aleación 7075 T7 que es por naturaleza muy sensible a la corrosión.There is a good behavior against the salt spray with 2024 T3 alloy and performance satisfactory with the 7075 T7 alloy which is by nature very corrosion sensitive.
La proporción de hidratación, el espesor de la capa, la continuidad de la capa y los tests de absorción de colorante son conformes.The proportion of hydration, the thickness of the layer, the continuity of the layer and the absorption tests of Coloring are compliant.
El sistema de pintura ofrece una adherencia perfecta antes y después de la inmersión en agua, así como un excelente comportamiento frente a la niebla salina.The paint system offers adhesion perfect before and after water immersion, as well as a Excellent behavior against salt spray.
Los resultados antes mencionados muestran que el molibdeno puede ser utilizado como elemento de reemplazo del cromo hexavalente en unos baños de colmatado.The aforementioned results show that the Molybdenum can be used as a chrome replacement element hexavalent in some baths of colmatado.
Las piezas tratadas mediante el procedimiento de la invención presentan un espesor, una continuidad de capa, una absorción de colorantes idénticos a los que se obtienen tras la anodización crómica y el colmatado con cromo hexavalente.The parts treated by the procedure of the invention has a thickness, a continuity of layer, a absorption of dyes identical to those obtained after chromic anodization and clogging with hexavalent chromium.
La resistencia a la corrosión medida mediante el comportamiento frente a la niebla salina es totalmente satisfactoria y muy superior a 500 horas de exposición.The corrosion resistance measured by the behavior against salt spray is completely satisfactory and much more than 500 hours of exposure.
Por otra parte, el sistema de pintura ofrece una adherencia perfecta así como un excelente comportamiento frente a la niebla salina correspondiendo también al que se obtiene tras la oxianodización crómica y el colmatado con cromo hexavalente.On the other hand, the paint system offers a perfect adhesion as well as excellent behavior against the salt spray also corresponding to that obtained after chromic oxyanodization and hexavalent chromium filling.
Claims (5)
- --
- base del baño: agua desmineralizada que contiene un agente anticorrosión a base de óxido de molibdeno (MoO_{3}) a razón de 1 a 5 g/l de óxido de molibdeno,base Bath: demineralized water containing an anti-corrosion agent based on molybdenum oxide (MoO3) at a rate of 1 to 5 g / l of molybdenum oxide,
- --
- temperatura del baño: 90-100ºC,bath temperature: 90-100 ° C,
- --
- duración de la inmersión: 20-60 minutos,immersion duration: 20-60 minutes,
- --
- pH del baño: 6 +/- 1,pH of bathroom: 6 +/- 1,
- --
- base del baño: agua desmineralizada que contiene un agente anticorrosión a base de óxido de molibdeno (MoO_{3}) a razón de 3,6 g/l de óxido de molibdeno, 0,75 g/l de amoníaco y 3 g/l de acetato de amonio,base Bath: demineralized water containing an anti-corrosion agent based on molybdenum oxide (MoO3) at a rate of 3.6 g / l of oxide of molybdenum, 0.75 g / l of ammonia and 3 g / l of acetate ammonium,
- --
- temperatura del baño: 97ºC, ybath temperature: 97 ° C, and
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- duración de la inmersión: 40 minutos.immersion duration: 40 minutes
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