ES2301049T3 - Procedimiento para eliminar escoria de laser. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para desengrasar, para decapar y/o para eliminar escoria de láser en superficies de piezas metálicas ferríferas, caracterizado porque las superficies ferríferas de piezas metálicas a las cuales está eventualmente adherida escoria de láser se tratan con una disolución acuosa que contiene al menos un ácido carboxílico que es muy soluble en agua y compleja iones de Fe, y al menos una sal de al menos un ácido carboxílico que actúa de dicha manera, y al menos un etoxilato de amina grasa, en donde la disolución está tamponada, en donde llegan a la disolución iones de Fe y son complejados al menos parcialmente, en donde el valor de pH de la disolución para el decapado es superior al de al menos uno de los ácidos carboxílicos presentes, y en donde la concentración total de ácidos carboxílicos y de sales de ácidos carboxílicos para el decapado asciende a 2 hasta 20% en peso.

Description

Procedimiento para eliminar escoria de láser.

La invención se refiere a un procedimiento para desengrasar, para decapar y/o para eliminar escoria de láser en piezas metálicas ferríferas, en particular mediante rociado.

El corte de metales ferríferos mediante la técnica láser tiene un empleo creciente en la industria de transformación de la chapa. Una ventaja de la técnica de corte por láser es su rapidez, que acorta los tiempos de producción en la citada industria de transformación de la chapa. Hoy día se cortan con láser un número cada vez mayor de piezas metálicas, en especial chapa.

Durante el corte por láser que emplea oxígeno como gas portador se origina óxido de hierro (escoria) en los bordes de corte del metal. La escoria de láser es quebradiza, y presenta una mala adherencia al sustrato. Si se barnizan estas piezas de chapa cortadas sin haber eliminado antes dicha escoria, el barniz tiene una adherencia escasa o nula en estos bordes, y se desprende con facilidad. Este problema ha comenzado a surgir con el empleo de la técnica de corte por láser, ya que en la técnica de corte tradicional generalmente no se formaba escoria en los bordes de corte del metal. Para garantizar la adherencia del barniz sólo era necesario desengrasar estas piezas antes del barnizado.

En consecuencia, la moderna y deseable técnica de corte por láser, en la cual se ha de emplear oxígeno como gas portador, va acompañada de un costoso pretratamiento antes del barnizado o del revestimiento con polvo. Entran en consideración como métodos de pretratamiento para eliminar la escoria, por ejemplo, procedimientos mecánicos tales como el chorreo con arena o el chorreo con polvo. Sin embargo, tales procedimientos mecánicos consumen mucho tiempo y son problemáticos con respecto a la estabilidad dimensional de las piezas.

Otro método de eliminar la escoria es el decapado químico con ácido. Para ello se sumerge la chapa con la escoria en un baño adecuado. Esto no presenta problemas en el caso de emplear instalaciones de pretratamiento que trabajan con el procedimiento de inmersión y tienen integrada una zona de decapado. Son conocidos, por ejemplo, baños decapantes de ácido fosfórico con aparatos de intercambio iónico.

Pero no siempre se lleva a cabo el pretratamiento de la chapa con procedimientos de inmersión. Así, para el pretratamiento también se ha acreditado, además del procedimiento de inmersión, el procedimiento de rociado. En el procedimiento de rociado, las piezas a tratar son rociadas con las disoluciones correspondientes.

El procedimiento de rociado ofrece la gran ventaja de que en las instalaciones que lo emplean se pueden colgar las piezas por separado en las cadenas de transporte. Las piezas permanecen colgadas en estas cadenas hasta el barnizado (contrariamente a lo que ocurre en el tratamiento por inmersión; allí el tratamiento tiene lugar la mayoría de las veces en cestas de trabajo, y hay que colgar las piezas después del pretratamiento y antes del barnizado). En el estado de la técnica se realizan mediante procedimientos de rociado procesos tales como el desengrasado, desengrasado/fosfatado, fosfatado, etc. También es conocido y técnicamente dominable el decapado de aluminio con un procedimiento de rociado.

Sin embargo, el decapado y desescoriado del acero muy raramente se realiza mediante procedimientos de rociado. La causa fundamental para ello es que los tiempos de tratamiento disponibles en una instalación de rociado son por regla general demasiado cortos para el decapado. Además, resulta problemático trasladar a la siguiente etapa de tratamiento las piezas decapadas, a través de las zonas de lavado, sin que se oxiden de nuevo. Tras captar algunos gramos de hierro, las disoluciones decapantes de ácido fosfórico originan ya residuos poco solubles, en especial de fosfato de hierro(III), que pueden producir incrustaciones en las instalaciones. Además, en el baño de aclarado posterior, y a causa del arrastre normal de una zona a otra, se produce una fosfatación con hierro indeseada la mayoría de las veces, que impide, por ejemplo, la aplicación de una fosfatación con zinc. Por tanto, el decapado por rociado a base de ácido fosfórico es poco apropiado para el decapado y desescoriado de metales ferríferos. Además, no es deseable cargar con fosfato las aguas residuales.

El ácido sulfúrico, que se emplea para el decapado de aluminio en el procedimiento de rociado, apenas se utiliza para el acero por su sensibilidad a la reoxidación durante el proceso de aclarado. Al ser la atmósfera del rociado extraordinariamente corrosiva, puesto que no sólo contiene ácido sulfúrico, sino también Fe^{3+} como agente oxidante fuerte, incluso algunas aleaciones de acero fino pueden ser atacadas en determinadas condiciones. Por ello todas las piezas de la instalación deben estar fabricadas con un material que sea resistente frente a estas disoluciones especialmente corrosivas, lo que ya de por sí genera un coste casi insoportable. Además, las sales del ácido fosfórico y del ácido sulfúrico son problemáticas e indeseables desde el punto de vista de la técnica de tratamiento de aguas residuales. Por otra parte, las aguas residuales que contienen sulfatos corroen fuertemente incluso el hormigón.

Las chapas obtenidas mediante la técnica de corte por láser, en especial cuando el gas portador para el tratamiento con láser contiene oxígeno, no se pueden tratar con ácido fosfórico o con ácido sulfúrico en un procedimiento de rociado, a causa de los problemas que se han descrito.

El documento US 5,653,917 enseña una composición para eliminar herrumbre, que contiene hidrogenocitrato alcalino, agua y eventualmente ácido cítrico.

El documento US 5,909,742 describe un procedimiento de limpieza para superficies metálicas que emplea una composición a base de ácido cítrico, un ácido hidroxicarboxílico, un tensioactivo no iónico, y un inductor de la disolución.

Es misión de la invención superar los inconvenientes del estado de la técnica y poner a disposición un procedimiento con el cual se pueda eliminar de manera relativamente fácil escoria de láser y/u otras impurezas, en particular de óxido, que se encuentran sobre superficies metálicas ferríferas, en especial sobre piezas de acero tales como, por ejemplo, chapas de acero o planchas de acero.

Dicha misión se logra mediante un procedimiento para desengrasar, para decapar y/o para eliminar escoria de láser en superficies de piezas metálicas ferríferas, que está caracterizado porque las superficies ferríferas de piezas metálicas a las cuales está eventualmente adherida escoria de láser se tratan con una disolución acuosa (disolución decapante y/o disolución desengrasante) que contiene al menos un ácido carboxílico que es muy soluble en agua y compleja iones de Fe, y al menos una sal de al menos un ácido carboxílico que actúa de dicha manera, y al menos un etoxilato de amina grasa, en donde la disolución está tamponada, en donde llegan a la disolución iones de Fe y son complejados al menos parcialmente, en donde el valor de pH de la disolución para el decapado es superior al de al menos uno de los ácidos carboxílicos presentes, y en donde la concentración total de ácidos carboxílicos y de sales de ácidos carboxílicos para el decapado asciende a 2 hasta 20% en peso.

En lo que sigue, la eliminación de escoria de láser se aborda también como una variante del desengrasado y/o del decapado, y está comprendida dentro de estas descripciones.

Preferiblemente, la concentración total de ácidos carboxílicos y de sales de ácidos carboxílicos para el decapado se sitúa en el intervalo de 2,5 a 18% en peso, de 5 a 20% en peso, de 7 a 15% en peso, o de 2 a 12% en peso.

Preferiblemente, el valor de pH, en particular para el decapado, se sitúa en el intervalo de 2,5 a 4,0 o de 2,5 a 3,5, de manera especialmente preferible en el intervalo de 2,8 a 3,2, en particular si se utilizan ácido cítrico y citrato.

Se emplea una disolución tamponada en la cual al menos uno de los ácidos carboxílicos empleados está parcialmente neutralizado o neutralizado, en especial todos los ácidos carboxílicos empleados están parcialmente neutralizados. Preferiblemente se añade para el tamponamiento al menos un compuesto de sodio y/o de potasio, aunque en principio se conocen muchas clases de compuestos que permiten un tamponamiento adecuado a través de los cationes correspondientes, por ejemplo compuestos aminados tales como, por ejemplo, una alcanolamina, que forman iones de amonio. No obstante, para ello se utilizan en especial sales sódicas y/o potásicas del ácido o ácidos carboxílicos. Preferiblemente, la disolución de acuerdo con la invención contiene sólo sales de ácidos carboxílicos que están contenidos como ácidos carboxílicos en esta disolución. De manera especialmente preferible, la disolución de acuerdo con la invención contiene esencialmente sólo un único ácido carboxílico, que es un ácido hidroxicarboxílico. Se prefiere especialmente que la "al menos una sal del ácido carboxílico" sea una sal de este ácido hidroxicarboxílico. La disolución contiene preferiblemente un contenido de ácido o ácidos hidroxicarboxílicos y sal o sales de ácidos hidroxicarboxílicos, en especial de ácido cítrico y citrato o citratos, en el intervalo de 0,1 a 20% en peso, en total, para el desengrasado, o bien en el intervalo de 2 a 20% en peso, en total, para el decapado.

Preferiblemente, el ácido carboxílico de la disolución de acuerdo con la invención es un ácido hidroxicarboxílico y/o la sal del ácido carboxílico es la sal de un ácido hidroxicarboxílico. De manera especialmente preferida, todos los ácidos carboxílicos de la disolución de acuerdo con la invención son ácidos hidroxicarboxílicos y todas las sales de ácidos carboxílicos son sales de ácidos hidroxicarboxílicos. Convenientemente, la disolución (disolución decapante y/o disolución desengrasante) contiene ácido cítrico y/o al menos una de sus sales. Preferiblemente al menos 50% en peso, y de manera especialmente preferible al menos 75% en peso, de los ácidos carboxílicos y de las sales de ácido carboxílico son ácido cítrico y citratos, respectivamente. Preferiblemente, la concentración total de ácido cítrico y citratos en la disolución asciende a 2,5 a 15% en peso.

Los etoxilatos de amina grasa se han acreditado de manera sobresaliente como tensioactivos para esta finalidad de empleo, ya que permiten una humectación especialmente homogénea de la superficie metálica y alejan así a los ácidos de la mencionada superficie metálica. Dependiendo de su longitud de cadena, poseen propiedades tensioactivas catiónicas o no iónicas. Se emplean de manera especialmente preferible como etoxilatos de amina grasa los etoxilatos de amina grasa de coco. La cantidad de etoxilatos de amina grasa añadida a la disolución de acuerdo con la invención se sitúa preferiblemente en el intervalo de 0,05 a 0,5% en peso (para la disolución desengrasante y/o la disolución decapante), pero para el desengrasado puede ascender también, en presencia de al menos otro tensioactivo, al menos a 0,005% en peso. Aun así, en muchos casos es muy elevada. El contenido desacostumbradamente alto de tensioactivos en la disolución decapante es útil para impedir la formación de óxido sobre la superficie metálica después del decapado. Como el "al menos otro tensioactivo" que se utiliza eventualmente además del "al menos un etoxilato de amina grasa", se puede emplear en principio cualquier tensioactivo usual en el comercio, siempre que el efecto espumante del tensioactivo en cuestión sea nulo, muy pequeño o fácilmente controlable, y/o incluso tenga un efecto antiespumante. Preferiblemente, el "al menos otro tensioactivo" es un tensioactivo catiónico y/o un tensioactivo
no iónico.

Preferiblemente, el contenido de etoxilatos de amina grasa asciende en las disoluciones de acuerdo con la invención (disoluciones desengrasantes y/o decapantes) en cada caso a al menos 50% en peso del contenido total de todos los tensioactivos, preferiblemente en cada caso a al menos 70% o al menos 90% en peso, eventualmente casi o exactamente 100% en peso.

Preferiblemente, la disolución acuosa de acuerdo con la invención (disolución decapante/disolución desengrasante) que se emplea como disolución de baño se compone esencialmente de al menos un ácido carboxílico que es muy soluble en agua y compleja iones de Fe, de al menos una sal de al menos un ácido carboxílico que actúa de dicha manera, tal como por ejemplo un ácido hidroxicarboxílico o su sal, en especial ácido cítrico o citrato, de al menos un etoxilato de amina grasa y de al menos una sustancia que tampona el sistema químico (la disolución), tal como por ejemplo al menos de un tipo de cationes, en especial seleccionados de iones amonio y al menos de un tipo de iones de metal alcalino tales como por ejemplo iones de sodio y/o de potasio, para tamponar el sistema químico, así como en cada caso de al menos otro tensioactivo, de al menos un formador de complejos para evitar capas coloreadas tal como por ejemplo un compuesto a base de ácido nitrilotriacético, de al menos un inhibidor del decapado por ejemplo a base de derivados de tiourea, de al menos un fluoruro en cantidades de hasta 0,01% en peso, de al menos un fluoruro complejo hasta aproximadamente 0,01% en peso y/o de al menos otro aditivo. Para el tamponamiento se puede añadir aquí al menos un compuesto nitrogenado formador de iones amonio, por ejemplo al menos una amina, en especial al menos una monoamina o una triamina. Como la "al menos una sustancia a añadir para el tamponamiento" se prefiere especialmente la adición de al menos un compuesto de sodio y/o de potasio. Eventualmente, la "al menos una sustancia tamponadora" puede emplearse también para ajustar el valor de pH. El contenido de la "al menos una sustancia tamponadora" en la disolución de acuerdo con la invención se sitúa frecuentemente en el intervalo de 0,05 a 8% en peso, preferiblemente en el intervalo de 0,5 a 6% en peso.

Entran en consideración como ácidos carboxílicos o sus sales, en principio, todos los ácidos carboxílicos o todas las sales de ácidos carboxílicos que tengan una elevada solubilidad en agua (al menos 50 g por litro de agua a temperatura ambiente, preferiblemente al menos 120 o al menos 180 g por litro, de manera especialmente preferible al menos 250 g por litro) y un fuerte ejemplo complejante para iones de Fe. Pueden ser, por ejemplo, ácidos mono-, di-, tri- y/o policarboxílicos, ácidos mono-, di-, tri- y/o polihidroxicarboxílicos y sus derivados. Son especialmente preferidos entre ellos los que precipitan bien iones de Fe, con los cuales los productos de precipitación se pueden separar por filtración fácilmente, y entre los cuales se encuentra compuestos no contaminantes del medio ambiente, en especial ácidos hidroxicarboxílicos y sus sales, sobre todo ácido cítrico y citratos. Otros ácidos carboxílicos preferidos son, por ejemplo, ácido málico, ácido succínico, ácido glucónico, ácido glicólico, ácido malónico, ácido láctico y/o ácido tartárico. Otras sales preferidas son por ejemplo las sales del ácido málico, ácido succínico, ácido glucónico, ácido glicólico, ácido malónico, ácido láctico y/o ácido tartárico. Se prefiere especialmente que al menos una parte de los ácidos carboxílicos o de las sales sean ácido cítrico o citrato, respectivamente.

En la disolución de acuerdo con la invención, el tamponamiento es esencial. Gracias al mismo se consigue una neutralización parcial o neutralización de al menos un ácido carboxílico y una formación de sal.

El tamponamiento del ácido o ácidos carboxílicos - en especial del ácido cítrico - en la disolución decapante o en una disolución desengrasante ácida, en especial hasta valores de pH en el intervalo de 2,5 a 4,0 o de 2,5 a 3,5, conduce a que así se ajusta un intervalo de valores de pH comparativamente más estrecho y ligeramente elevado, que constituye un intervalo de trabajo muy bueno y seguro para el trabajo. De este modo se puede formar citrato. Una disolución de ácido cítrico muy concentrada tiene, si no está tamponada, un valor de pH de aproximadamente 2,0. El ajuste del valor de pH se puede efectuar de manera ventajosa mediante la adición de lejía de sosa y/o lejía de potasa.

Sin embargo, los iones amonio que eventualmente también pueden ser liberados por el compuesto aminado, pueden ocasionar un fuerte olor por encima de un valor de pH de 3,5, por lo cual se prefieren el sodio y/o el potasio. En principio se puede emplear como compuesto aminado cualquier clase de compuesto aminado que sea adecuado para el tamponamiento, en especial una mono-, di- y/o triamina tal como, por ejemplo, monoetanolamina.

La adición de al menos otro formador de complejos, por ejemplo a base de ácido nitrilotriacético (NTA), en especial al menos un formador de complejos especialmente fuerte, puede ser útil para evitar o eliminar las capas coloreadas que eventualmente se originan. También puede ayudar a configurar de manera aún más estable el complejo de sal de ácido carboxílico. Este formador de complejos adicional puede estar contenido en una cantidad dentro del intervalo de 0,01 a 5% en peso en la disolución desengrasante y/o en la disolución decapante.

Por regla general no es necesaria la adición de un inhibidor del decapado a la disolución decapante. Sin embargo, en raros casos se pueden dar circunstancias especiales en las cuales sea útil tal adición.

La adición de un fluoruro y/o de un fluoruro complejo a la disolución decapante, en cada caso en cantidades de hasta 0,01% en peso, puede ayudar en algunos casos a acelerar el decapado.

En muchos casos puede ser deseable la adición de al menos un disolvente orgánico y/o de, respectivamente, al menos un aditivo tal como por ejemplo un biocida, un emulsionante, un disgregante de emulsiones, un antiespumante, una sustancia odorante, un inductor de la disolución, y/o un agente oxidante. Sin embargo, la cantidad de disolventes orgánicos en la disolución desengrasante debe estar limitada en lo posible a contenidos de hasta 0,1% en peso de toda clase de disolventes orgánicos o bien, respectivamente, en la mayoría de los casos a aproximadamente 0,01% en peso o hasta 0,1% en peso por cada aditivo. Se prefiere especialmente mantener la disolución libre o sustancialmente libre de disolventes orgánicos y/o de enzimas.

Preferiblemente, la disolución de acuerdo con la invención contiene, además de al menos un tipo de catión (o compuesto) para tamponar el sistema químico, también al menos otro compuesto seleccionado del grupo consistente en otros formadores de complejos, inhibidores del decapado, fluoruros, fluoruros complejos, disolventes orgánicos, biocidas, emulsionantes, desintegrantes de emulsiones, antiespumantes, sustancias odorantes, inductores de la disolución y agentes oxidantes.

Además de esto, a la disolución acuosa se podrían añadir las más diversas sustancias, por ejemplo al menos un disolvente orgánico tal como alcohol, al menos un aceite y/o al menos otro aditivo. Sin embargo, en los primeros experimentos se ha puesto de manifiesto que, contrariamente a lo que sucede en muchas otras mezclas de sustancias de la técnica de superficies, adiciones de este tipo no son necesarias, e incluso pueden eventualmente ser perjudiciales. Por tanto, no se prefiere la adición de sustancias adicionales tales como las que se acaban de mencionar, o incluso se ha de evitar por completo o mantenerla al nivel más bajo posible, por ejemplo, si hubiera que introducir tales sustancias. Así pues, a pesar de su simplicidad, el sistema químico de acuerdo con la invención ha demostrado ser extraordinariamente eficaz.

Preferiblemente, la disolución de acuerdo con la invención se compone en lo esencial exclusivamente, o bien se compone exclusivamente, de los grupos de compuestos antes mencionados.

Se prefiere, además, que las disoluciones de acuerdo con la invención estén ampliamente o por completo exentas de ácido fosfórico, ácido clorhídrico y ácido sulfúrico.

El desengrasado tiene lugar preferiblemente a temperaturas en el intervalo de 10 a 90ºC, de manera especialmente preferible en el intervalo de 25 a 70ºC, y en especial en el intervalo de 40 a 60ºC. El decapado tiene lugar preferiblemente a temperaturas en el intervalo de 10 a 80ºC, de manera especialmente preferible en el intervalo de 25 a 70ºC, y en especial en el intervalo de 30 a 65ºC. No obstante, si en el decapado se hubiera tenido que elegir una temperatura demasiado elevada, en la atmósfera ácida de vapor de agua se puede producir herrumbre y/o formación de manchas.

En una forma de realización preferida de la invención, las piezas metálicas ferríferas son de acero. Son, en especial, las más diversas aleaciones de acero habituales, pero podría tratarse también una aleación de acero fino. No obstante, aquí usualmente no se desea que la superficie metálica esté provista de una capa pasivante, lo cual a menudo se puede reconoce por la presencia de una capa coloreada.

Las piezas tratadas de acuerdo con la invención pueden ser, por ejemplo, flejes (rollos), chapas, recortes de chapa, piezas de acero brillante, piezas de acero negro, piezas moldeadas y/o chapas cortadas con láser, siendo posible tratar con el procedimiento de acuerdo con la invención, en principio, toda clase de piezas de acero.

El tratamiento de las superficies metálicas con la disolución acuosa de acuerdo con la invención puede efectuarse, en principio, en un solo paso o en varios pasos.

En el procedimiento en un solo paso se prefiere elegir condiciones que en otros casos estén indicadas para el procedimiento de decapado o para la disolución decapante, es decir, por ejemplo, elegir un valor de pH en el intervalo de 2,5 a 4.

En el caso de un procedimiento en varios pasos se puede efectuar en una primera fase de tratamiento, o en una primera y segunda fase de tratamiento, un desengrasado (limpieza previa), realizándose en al menos una etapa de tratamiento posterior al menos un decapado. Las transiciones entre el desengrasado/limpieza y el decapado son fluidas. Con frecuencia, estos procesos se presentan simultáneamente. Entre la fase o fases de desengrasado y la "al menos una fase de decapado" puede ser de utilidad al menos una etapa de aclarado, en la que se aclara con agua. No obstante, se ha puesto sorprendentemente de manifiesto que se pueden omitir este o estos aclarados intermedios. De este modo se puede configurar la instalación de tratamiento con menor longitud de lo habitual, y se pueden reducir los costes de tratamiento.

Preferiblemente, un desengrasado se realiza con una disolución acuosa que, con una composición eventualmente similar a la de la disolución decapante que se puede emplear a continuación, contiene ácido hidroxicarboxílico y sal o sales de metal alcalino de ácido hidroxicarboxílico, así como al menos un tensioactivo, situándose a menudo el valor de pH de la disolución en el intervalo de 6 a 10, preferiblemente en el intervalo de 7 a 10, y situándose la concentración total de ácido o ácidos carboxílicos, en especial ácido o ácidos hidroxicarboxílicos, especialmente en el intervalo de 0,1 a 1% en peso, de manera especialmente preferible en el intervalo de 0,2 a 0,5% en peso.

En el desengrasado, en el cual la disolución de acuerdo con la invención tiene de modo predominante o exclusivo acción desengrasante, las disoluciones acuosas tienen preferiblemente un contenido de ácido o ácidos carboxílicos y sal o sales de ácidos carboxílicos, de manera especialmente preferible de ácido o ácidos hidroxicarboxílicos y sal o sales de ácidos hidroxicarboxílicos, en especial de ácido cítrico y citrato o citratos, en el intervalo de 0,1 a 20% en peso en total, preferiblemente en el intervalo de 5 a 20% en peso, 2 a 12% en peso, 1 a 8% en peso, 0,5 a 6% en peso o 0,2 a 5% en peso, y un contenido de tensioactivos inclusive etoxilatos de amina grasa en el intervalo de 0,005 a 0,5% en peso, preferiblemente en el intervalo de 0,01 a 0,4% en peso o de 0,05 a 0,3% en peso. En una mezcla de ácidos carboxílicos y sal o sales de ácidos carboxílicos, el contenido de ácido cítrico y citrato o citratos puede situarse en el intervalo de 0,1 a 19,8% en peso, preferiblemente en el intervalo de 0,3 a 19% en peso, de manera especialmente preferible en el intervalo de 0,5 a 16% en peso. En el desengrasado, el valor de pH puede variar en principio en el intervalo de aproximadamente 2,5 a 13.

En el decapado, en el cual la disolución de acuerdo con la invención tiene de modo predominante o exclusivo acción decapante, las disoluciones acuosas tienen preferiblemente un contenido de ácido o ácidos carboxílicos y sal o sales de ácidos carboxílicos, de manera especialmente preferible de ácido o ácidos hidroxicarboxílicos y sal o sales de ácidos hidroxicarboxílicos, en especial de ácido cítrico y citrato o citratos, en el intervalo de 2 a 20% en peso en total, preferiblemente en el intervalo de 7 a 14% en peso o de 2,5 a 15% en peso, y un contenido de tensioactivos inclusive etoxilatos de amina grasa en el intervalo de 0,005 a 0,5% en peso, preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 0,4% en peso de tensioactivos. En ensayos para eliminar escoria de láser ha dado un resultado extraordinariamente bueno un contenido de ácido cítrico y citratos en el intervalo de 8 a 12% en peso en total. En una mezcla de ácidos carboxílicos y sal o sales de ácidos carboxílicos, el contenido de ácido cítrico y citrato o citratos puede situarse en el intervalo de 0,5 a 19,8% en peso, preferiblemente en el intervalo de 1 a 19% en peso, de manera especialmente preferible en el intervalo de 2 a 16% en peso. En el decapado, es cierto que también se puede trabajar a menudo, en principio, a valores de pH de hasta aproximadamente 4 pero, en los presentes ensayos, los valores de pH claramente superiores han producido peores superficies, en concreto con manchas.

En procedimientos en varias etapas, que se llevan a cabo sin aclarado o aclarados entre el desengrasado y el decapado, ha resultado especialmente recomendable que la proporción en peso de ácido o ácidos carboxílicos y sal o sales de ácidos carboxílicos, en especial de ácido cítrico y citrato o citratos, respecto a todos los tensioactivos inclusive etoxilatos de amina grasa, se encuentre en estas etapas del procedimiento en el mismo orden de magnitud, o en uno similar o escasamente modificado. Por regla general, así se pueden hacer funcionar sin problemas y de modo seguro los baños correspondientes.

En principio, las disoluciones de acuerdo con la invención se pueden aplicar de cualquier modo posible, por ejemplo riego, rociado y/o inmersión, siendo especialmente preferido el rociado. En la inmersión y en muchos otros tipos de aplicación en los que no existe una fuerte acción del oxígeno del aire, puede ser necesario o ventajoso en el caso de algunos sistemas químicos que se añada al menos un agente oxidante tal como, por ejemplo, peróxido de hidrógeno.

Se pueden hacer seguir al decapado, por ejemplo, un aclarado, activación, aclarado, fosfatado, aclarado, aclarado con agua desmineralizada, y/o barnizado, en cada caso con al menos una etapa de proceso.

El procedimiento se puede llevar a cabo, por ejemplo, en una instalación clásica de pretratamiento por rociado, que es estándar en la técnica de superficies. Tal instalación puede tener, por ejemplo, las siguientes zonas:

Desengrasado por rociado I, desengrasado por rociado II opcional, aclarado I, aclarado II opcional, activación, fosfatado, aclarado I, aclarado II opcional y aclarado con agua desmineralizada. Como opción alternativa, dicha instalación puede tener, por ejemplo, las siguientes zonas:

Desengrasado por rociado I, desengrasado por rociado II opcional, aclarado y pasivación o aceitado con una emulsión oleosa.

La pasivación se puede realizar por ejemplo con una disolución que contenga amina o que contenga silano. En lugar de la pasivación con aminas es posible también, entre otras, la pasivación con silanos, en la cual, pasando por los silanoles, se forman siloxanos y/o polisiloxanos. Se entiende por pasivación el revestimiento sólido que al menos predominantemente proteja de la herrumbre y al menos predominantemente no esté cubierto por una capa de barniz.

En este caso al menos las zonas de "desengrasado por rociado II" y "aclarado" deberían estar construidas en acero de calidad V2A (cromo 18/níquel 8) o en materiales aún más resistentes a la corrosión, y por ejemplo las juntas en PTFE o en Viton®.

El desengrasado se realiza preferiblemente en medio alcalino, especialmente a un valor de pH en el intervalo de 6 a 10, preferiblemente en el intervalo de 7 a 9.

Se ha comprobado que un procedimiento semejante es muy adecuado para eliminar escoria de láser en piezas metálicas ferríferas, en especial piezas de acero, con los tiempos de rociado normales y a las temperaturas de baño normales. El tratamiento de las piezas metálicas ferríferas aquí descrito permite una posterior fosfatación, incluso la más fina fosfatación tricatiónica a base de fosfato de ZnMnNi, pero también cualquier otro tipo de fosfatación, inclusive fosfataciones alcalinas tales como, por ejemplo, una fosfatación férrea. Se ha hallado, además, que el contenido de hierro de la disolución se estabiliza en un contenido de hierro aproximadamente en el intervalo de 0,5 a 0,6% en peso de la disolución de baño. Con elevados contenidos de hierro en forma de sal o sales de ácido carboxílico, por ejemplo en forma de citrato de hierro, el hierro que se disuelve en el decapado de incrustaciones de óxido o de escoria de láser precipita, y se puede eliminar por filtración cuando se desee. El citrato de hierro, por ejemplo, se puede eliminar por filtración muy fácilmente, y de manera satisfactoria. Así se obtienen propiedades del baño muy estables durante largo tiempo.

En muchas formas de realización se desengrasan las piezas metálicas ferríferas, preferiblemente con una disolución acuosa, antes del decapado de acuerdo con la invención, ya que aceites y grasas pueden, con el tiempo, afectar negativamente a la acción del tensioactivo catiónico. Este desengrasado se puede realizar clásicamente, por ejemplo con cualquier limpiador alcalino suave o alcalino, efectuándose a continuación un aclarado en una zona de aclarado.

De manera especialmente preferible, el desengrasado se lleva a cabo con una disolución acuosa que, eventualmente de manera análoga a la disolución decapante, contiene al menos un ácido carboxílico que es muy soluble en agua y compleja iones de Fe, y al menos una sal de al menos un ácido carboxílico que actúa de dicha manera, y al menos un etoxilato de amina grasa. Preferiblemente, la disolución desengrasante contiene ácido cítrico y al menos una sal de ácido cítrico, de manera especialmente preferible al menos una sal de metal alcalino de ácido cítrico. Además, la disolución desengrasante puede contener también al menos un tensioactivo adicional. El valor de pH de la disolución desengrasante se sitúa preferiblemente en el intervalo de 2,5 a 13, de manera especialmente preferible en el intervalo de 6 a 10, y de manera muy especialmente preferible en el intervalo de 7 a 9. La concentración total de ácidos carboxílicos que actúan de dicha manera y de sales que actúan de dicha manera asciende preferiblemente a 0,5 hasta 15% en peso. Preferiblemente, en este caso los aceites y grasas que pasan a la disolución en la etapa de desengrasado son eliminados por medio de un separador de aceite.

Preferiblemente, la disolución acuosa de acuerdo con la invención se presenta como un sistema tamponador y/o tamponado, así como complejante y/o complejado, en especial para el decapado.

Esto presenta la ventaja de que para el desengrasado y el decapado se pueden utilizar disoluciones de fórmula semejante y de que, por tanto, no es necesario un proceso de aclarado entre el desengrasado y el decapado.

El procedimiento de acuerdo con la invención se puede llevar a cabo, entre otras, en las instalaciones de pretratamiento por rociado conocidas y a menudo ya existentes. De este modo piezas metálicas ferríferas cortadas mediante láser, entre otras, se pueden someter de manera sencilla al tratamiento previo con vistas al barnizado.

Con el procedimiento de acuerdo con la invención se ha impedido la oxidación rápida. A menudo, el procedimiento de acuerdo con la invención ha necesitado para el desengrasado sólo unos 2 minutos, para la eliminación de escoria de láser sólo unos 4 a 6 minutos, y para el desengrasado y/o decapado sólo unos 4 a 10 minutos. También se pueden eliminar con este procedimiento otras impurezas superficiales tales como, por ejemplo, grafito y otras suciedades en forma de partículas tales como, por ejemplo, carbonilla, agente abrasivo y/o pulimento.

El lodo originado en los primeros ensayos era muy fino, suelto y fácil de eliminar por filtración. Al ser un lodo a base de citrato de hierro se podría utilizar incluso como abono si se hubiera conservado suficientemente limpio, por ejemplo exento de aceite y libre de metales pesados distintos del hierro. Los tensioactivos se pueden eliminar, eventualmente hasta en un 100%, de la disolución acuosa.

Ha resultado sorprendente que con las disoluciones de acuerdo con la invención se pueda conseguir, de una manera comparativamente muy simple y económica, con un procedimiento seguro y que se puede diseñar para que sea muy respetuoso con el medio ambiente, un efecto desengrasante y decapante muy intenso. El baño ha resultado ser extraordinariamente estable, y se ha podido utilizar durante mucho tiempo sin que haya sido preciso reponer muchos productos químicos. Con un diseño adecuado del procedimiento se pueden obtener lodos no perjudiciales para el medio ambiente, que pueden reutilizarse de nuevo en la naturaleza. Se ha podido disminuir notablemente el consumo de agua. Las superficies metálicas, en particular de acero, tratadas de este modo tienen una calidad excepcional. Incluso con un baño fuertemente enriquecido con iones hierro, que era de color negro, se obtuvieron resultados de desengrasado y de decapado de extraordinaria calidad.

Por medio de los siguientes ejemplos se explica con más detalle el objeto de la invención:

Ejemplo 1 Eliminación de escoria láser de una pieza de acero con posterior fosfatación

Un elemento de construcción para equipos agrícolas, cortado mediante láser, a base de chapa de acero de 6 mm de grosor de material, se trató durante 3 minutos a unos 50ºC con una disolución desengrasante, en un procedimiento de rociado. La disolución desengrasante se había preparado mezclando 81,70 partes en peso de agua, 10,00 partes en peso de ácido cítrico, 6,25 partes en peso de hidróxido sódico, 2,00 partes en peso de sal sódica de NTA (sal sódica de ácido nitrilotriacético) y 0,05 partes en peso de etoxilato de laurilamina, y diluyendo posteriormente 2 partes en peso de esta disolución con 98 partes en peso de agua.

A continuación se trató la pieza de acero durante 4 minutos a unos 60ºC, en un procedimiento de rociado, con la disolución decapante. La disolución decapante se había preparado mezclando 41,3 partes en peso de agua, 40,0 partes en peso de ácido cítrico, 17,7 partes en peso de lejía de potasa al 30%, 0,7 partes en peso de etoxilato de laurilamina y 0,3 partes en peso de alcohol graso (etoxilado/propoxilado), y diluyendo posteriormente 10 partes en peso de esta disolución con 90 partes en peso de agua.

Vienen después de ello pasos de procedimiento usuales en el tratamiento de superficies, tales como aclarado con agua corriente, activación con fosfato de titanio, fosfatación con zinc, aclarado, y aclarado con agua desmineralizada. Si en este caso se ha incorporado ácido cítrico o citrato en el baño de fosfatado, esto influye de manera positiva en el afinamiento de los cristales de fosfato resultantes de la fosfatación con zinc.

Ejemplo 2 Eliminación de escoria láser de una pieza de acero con posterior pasivación

Varios elementos de construcción para equipos agrícolas, cortados mediante láser, a base de chapa de acero de 6 mm de grosor de material, se desengrasaron y decaparon de manera análoga el Ejemplo 1, y se aclararon con agua corriente. A continuación se aplicó a las piezas de acero, de manera conocida, una pasivación con amina, en la cual la disolución acuosa contenía en cada caso una amina diferente. En la pasivación con una amina en cada caso se pudo emplear con éxito cualquier clase de amina en uso, tal como por ejemplo en cada caso al menos una mono-, di-, tri- y/o poliamina, entre otras también dimetiletanolamina, monoetanolamina y trietanolamina.

Claims (9)

1. Procedimiento para desengrasar, para decapar y/o para eliminar escoria de láser en superficies de piezas metálicas ferríferas, caracterizado porque las superficies ferríferas de piezas metálicas a las cuales está eventualmente adherida escoria de láser se tratan con una disolución acuosa que contiene al menos un ácido carboxílico que es muy soluble en agua y compleja iones de Fe, y al menos una sal de al menos un ácido carboxílico que actúa de dicha manera, y al menos un etoxilato de amina grasa, en donde la disolución está tamponada, en donde llegan a la disolución iones de Fe y son complejados al menos parcialmente, en donde el valor de pH de la disolución para el decapado es superior al de al menos uno de los ácidos carboxílicos presentes, y en donde la concentración total de ácidos carboxílicos y de sales de ácidos carboxílicos para el decapado asciende a 2 hasta 20% en peso.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la disolución contiene un contenido de ácido o ácidos hidroxicarboxílicos y sal o sales de ácidos hidroxicarboxílicos, en especial de ácido cítrico y citrato o citratos, en el intervalo de 0,1 a 20% en peso, en total, para el desengrasado, o bien en el intervalo de 2 a 20% en peso, en total, para el decapado.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se emplea como etoxilato de amina grasa al menos una amina grasa de coco.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la cantidad de tensioactivo o tensioactivos añadida a la disolución decapante se sitúa en el intervalo de 0,5 a 5% en peso.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la disolución contiene, además de cationes para tamponar el sistema químico, al menos otro compuesto seleccionado del grupo consistente en otros formadores de complejos, inhibidores del decapado, fluoruros, fluoruros complejos, disolventes orgánicos, biocidas, emulsionantes, desintegrantes de emulsiones, antiespumantes, sustancias odorantes, inductores de la disolución y agentes oxidantes.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las piezas metálicas ferríferas son desengrasadas antes del tratamiento con una disolución decapante acuosa.

7. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el desengrasado se lleva a cabo con una disolución acuosa que, con una composición eventualmente similar a la de la disolución decapante que se puede emplear a continuación, contiene ácido o ácidos hidroxicarboxílicos y sal o sales de ácido o ácidos hidroxicarboxílicos, así como al menos un tensioactivo, situándose el valor de pH de la disolución en el intervalo de 6 a 10, y situándose la concentración total de ácido o ácidos hidroxicarboxílicos y sal o sales de ácido o ácidos hidroxicarboxílicos, preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 20% en peso.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el valor de pH de la disolución para el decapado se sitúa en el intervalo de 2,5 a 4,0.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el procedimiento se lleva a cabo en una instalación de pretratamiento por rociado.