ES2573537T3 - Método y composición para formar un revestimiento de conversión sin cromo sobre una superficie de acero - Google Patents

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Abstract

Un método de formación de un revestimiento por conversión o pasivación sobre una superficie de metal que comprende poner en contacto dicha superficie de metal con una composición de tratamiento libre de cromato acuosa que comprende: (a) un polímero de látex formador de película; (b) un ácido de flúor; (c) ácido fosfórico; y (d) un tensioactivo polimérico no iónico que comprende un copolímero en bloque de polioxietileno/polioxipropileno.

Description

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DESCRIPCION
Metodo y composicion para formar un revestimiento de conversion sin cromo sobre una superficie de acero Campo de la Invencion
La presente invencion se refiere a revestimientos sin cromato para metales. Mas particularmente, la presente invencion se refiere a revestimientos sin cromato para superficies de acero para mejorar la resistencia a la corrosion y la adhesion de las pinturas a la superficie. La invencion proporciona un secado en el sitio del revestimiento lo cual es particularmente eficaz en el tratamiento de fleje en bobina de acero galvanizado
Antecedentes
Los propositos de la formacion de un revestimiento por conversion de cromato sobre la superficie de acero galvanizado son para proporcionar resistencia a la corrosion, mejorar la adhesion de los revestimientos y con razones esteticas. La pasivacion con cromato de una superficie de acero galvanizado se realiza para proporcionar resistencia a la corrosion y con razones esteticas sobre materiales que no son para ser pintados. El revestimiento por conversion mejora la adhesion de las capas de revestimiento tales como pinturas, tintes, barnices y revestimientos de plastico. El acero galvanizado generalmente esta tratado con una composicion acuosa que contiene iones de cromo hexavalentes o trivalentes con otros aditivos para crear un revestimiento por conversion con cromo.
Los crecientes intereses existen en relacion con los efectos contaminantes de los cromatos descargados en los nos y en las vfas fluviales mediante tales procesos. Debido a la alta solubilidad y al caracter fuertemente oxidante de los iones de cromo hexavalentes, los procesos de conversion de cromato convencionales requieren exhaustivos procedimientos de tratamiento de residuos para controlar su descarga. Ademas, la eliminacion del fango solido de tales procedimientos de tratamiento de residuos es un problema significante.
Por consiguiente, hay una necesidad en la tecnica de proporcionar un tratamiento sin cromato eficaz para proporcionar un secado en el sitio del revestimiento por conversion o pasivacion para inhibir la corrosion de la superficie del metal y aumentar la adhesion de la pintura u otros revestimientos que se puedan aplicar a la superficie del metal.
El documento WO 99/19083 A1 ensena composiciones lfquidas para el revestimiento de superficies metalicas antes del trabajo en fno que contienen aniones de fosforo (A), que contienen aniones de fluor (B), resina fenolica aminometil sustituida espedfica (C) del tipo (a) y/o (p) y moleculas formadoras de pelfcula (D).
El documento US 2004/020565 A1 describe composiciones en base a resina de poliamidoamina/epihalodrina o resina de poliamino/epihalodrina cationica y acido de fluor y opcionalmente en base a al menos un componente adicional seleccionado entre el grupo que consiste en acido fosforico, aminosilano y/o polfmero de latex formador de pelfcula.
El documento EP 1 130 131 A1 hace referencia a agentes de tratamiento de superficie metalica sin cromato en base a un agente de acoplamiento de silano, sflice, un compuesto Ti/Zr, un compuesto tiocarbonilo y una resina acnlica soluble en agua asf como opcionalmente en base a un compuesto de fosfato.
El documento US 2003/185990 A1 trata un metodo de revestimiento para flejes de metal en un proceso espedfico, en donde el revestimiento se da en base a polfmero curable con UV, fotoiniciador, cera e inhibidor de corrosion.
El documento EP 1 426 466 A1 se refiere a un agente de tratamiento de superficie que comprende una resina de emulsion soluble en agua o basada en agua (A), un compuesto de resina fenolica espedfica (B) y al menos un compuesto de metal (C) que contiene Ti, Zr, Mo, V, W, Mn o Ce asf como opcionalmente al menos un acido (D) como acido fosforico y/o al menos un silano (E).
Compendio de la Invencion
La presente invencion proporciona un metodo de tratamiento de superficie de metales, tales como acero o acero galvanizado, para proporcionar la formacion de un revestimiento que incremente la resistencia a la corrosion y las propiedades de adhesion de la superficie del metal. El revestimiento por pasivacion o conversion formado mediante la presente invencion puede ser secado en el sitio o aclarado.
Los metodos de la invencion comprenden la formacion de un revestimiento por conversion o pasivacion sobre una superficie de metal que comprende poner en contacto dicha superficie de metal con una composicion de tratamiento libre de cromato acuosa que comprende: (a) un polfmero de latex formador de pelfcula; (b) un acido de fluor; (c) acido fosforico; y (d) un tensioactivo polimerico no ionico que comprende un copolfmero en bloque de polioxietileno/polioxipropileno.
Las composiciones libres de cromato de la invencion para el tratamiento de superficies de metal para formar un revestimiento por conversion o pasivacion sobre las mismas comprenden:
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0,01-50 % en peso de un poKmero de latex formador de pelfcula;
0,01-40 % en peso de H3PO4;
0,01-30 % en peso de acido de fluor;
0,01-20 % en peso de un tensioactivo polimerico no ionico que comprende un copolfmero en bloque de polioxietileno/polioxipropileno;
el resto de agua, en donde dicha composicion es igual a 100 % en peso.
Otros objetivos y ventajas de la invencion seran aparentes a partir de la siguiente descripcion y las reivindicaciones adjuntas.
Descripcion detallada
Los inventores han encontrado que se puede proporcionar un mejorado revestimiento por conversion o pasivacion sin cromato sobre superficies de metal, particularmente superficies de acero galvanizado, al poner en contacto la superficie con una disolucion o dispersion de revestimiento acuosa de:
(a) un polfmero de latex formador de pelfcula;
(b) un acido de fluor;
(c) acido fosforico; y
(d) un tensioactivo polimerico no ionico.
Se ha encontrado que las composiciones de la invencion proporcionan un agente de pretratamiento acuoso para el tratamiento de superficies de metal galvanizado que proporciona mejorada resistencia a la corrosion y adhesion del revestimiento aplicado de latex cuando el tratamiento se seca en el sitio.
En cuanto al componente de polfmero de latex formador de pelfcula, este se puede elegir entre una amplia diversidad de materiales tales como copolfmeros de estireno-butadieno, resinas de acrilato, polivinilacetato, uretanos, polfmeros de amido-amina y materiales similares. Algunos materiales de latex comercialmente disponibles incluyen:
Descripcion
“Neocar” (Union Carbide) “Res 3077” (Rohm & Haas) “Airflex” 500 (Air Products) “Airflex” 4514 (Air Products) “Airflex” 4500 (Air Products) Flexhane 620 (Air Products) Vinac 884 (Air Products) Dow 620 (Dow)
Airflex 4530 (Air Products) Kymene 736 U Car Latex 651
Tipo
Vinil Ester/Acnlico
Acetato de vinilo/Acnlico
Acetato de vinilo/Etileno
Cloruro de vinilo/Terpolfmero de amida
Cloruro de vinilo/Terpolfmero de amida
Uretano
Acetato de vinilo SBR
Etileno vinil cloruro Poliamido amina acrilato
Actualmente, se prefiere utilizar “U Car Latex 651” como componente de polfmero de latex formador de pelfcula. Este esta comercialmente disponible por Union Carbide y es supuestamente una emulsion de resina de copolfmero acnlica que tiene como componentes de latex principales acrilato de butilo, metacrilato de metilo y polfmeros de acido metacnlico.
En cuanto al acido de fluor que esta presente en la formulacion de tratamiento, este es preferiblemente un acido de fluor de un metal del Grupo IVB o mezclas de los mismos. El acido fluorotitanico H2TiF6, actualmente es preferido con el acido fluorozirconico, H2ZrF6, tambien mencionado como ejemplo. Tambien se usan combinaciones de estos acidos.
Tal como se ha senalado anteriormente, el acido fosforico, H3PO4, y sales de los mismos tambien estan presentes en la formulacion del tratamiento. La frase “acido fosforico” usada en la presente memoria, se refiere a tanto la forma de acido como de sal.
En relacion al tensioactivo polimerico no ionico, se usa un copolfmero en bloque de polioxietileno/polioxipropileno. 5 Las unidades repetidas de oxido de etileno (EO, del Ingles “Ethylene Oxide”):oxido de propileno (PO, del Ingles “Propylene oxide”) de los copolfmeros pueden estar presentes en una relacion molar de aproximadamente 1:1-9; preferiblemente 1:5-9; lo mas preferiblemente 1:9. Los pesos moleculares de estos copolfmeros en bloque oscilaran entre aproximadamente 2.000-4.000. Estos copolfmeros estan comercialmente disponibles por BASF bajo la marca registrada de “Pluronic”. Actualmente, se prefiere el “Pluronic 101” para su uso. Este copolfmero espedfico tiene una 10 relacion de bloques EO:PO de aproximadamente 1:9 y un peso molecular de aproximadamente 3.300.
Las composiciones de acuerdo con la invencion son libres de cromato e incluyen:
0,01-50 % en peso de latex formador de pelfcula
0,01-40 % en peso de H3PO4
0,01-30 % en peso de acido de fluor
15 0,01-20 % en peso de un tensioactivo polimerico no ionico que comprende un copolfmero en bloque de
polioxietileno/polioxipropileno
en donde el peso de la composicion es, en total, 100 % en peso.
Mas preferidas son las composiciones que tienen el siguiente intervalo (en % en peso) de los componentes 1-20 % en peso de latex formador de pelfcula 20 1-50 % en peso de H3PO4
1-40 % en peso de acido de fluor
0,01-15 % en peso de un tensioactivo polimerico no ionico que comprende un copolfmero en bloque de polioxietileno/polioxipropileno
el resto de agua.
25 La suma de todos los componentes de la composicion es igual a 100 % en peso. El pH de las composiciones puede variar entre aproximadamente 1,0 y 2,0.
Preferiblemente dicha superficie de metal es una superficie de metal revestida con zinc, acero galvanizado o aluminio.
La superficie de metal requerida puede estar en contacto mediante el tratamiento en aplicaciones por pulverizacion, 30 inmersion o rodillo. A continuacion, se seca el tratamiento y la superficie del metal esta preparada para ser pintada o para otras aplicaciones de revestimiento.
El tratamiento por conversion o pasivacion de la presente invencion se aplica para dar como resultado un peso de revestimiento por conversion de mas de aproximadamente 1 miligramo por 929,03 cm2 (1 pie cuadrado) a superficie tratada siendo mas preferido con un peso de 2-150 miligramos por 929,03 cm2 (1 pie cuadrado). Para usarse en 35 aplicaciones comerciales, las disoluciones de trabajo que comprenden aproximadamente 3-100, preferiblemente 10100 % en peso de concentraciones de la anterior formulacion “mas preferida” se usan para poner en contacto las superficies de metal deseadas.
Ejemplos
Ahora se describira la invencion junto con los siguientes ejemplos que son para ser considerados como ilustrativos 40 de ciertas realizaciones de la invencion pero no se debenan ver para restringir el alcance de la misma.
Ejemplo 1 - Formulaciones de tratamiento
Una formulacion candidata de tratamiento ensayada “A”, era una emulsion de latex que inclrna los siguientes componentes:
1)
U Car Latex 651 5,8 % en peso (65% activos)
2)
H3PO4 22,0 % en peso
3)
Acido fluorotitanico 10 % en peso 408 horas
A
1 0 0
C-1
1 0 0
C-2
100 1 10
C-1 es un estado de la tecnica, pasivacion con cromo que contiene cromo hexavalente C-2 es pasivacion sin cromo comercialmente disponible.
5

Claims (9)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo de formacion de un revestimiento por conversion o pasivacion sobre una superficie de metal que comprende poner en contacto dicha superficie de metal con una composicion de tratamiento libre de cromato acuosa que comprende:
    (a) un polfmero de latex formador de pelfcula;
    (b) un acido de fluor;
    (c) acido fosforico; y
    (d) un tensioactivo polimerico no ionico que comprende un copolfmero en bloque de polioxietileno/polioxipropileno.
  2. 2. Un metodo como el enumerado en la reivindicacion 1 en donde dicho copolfmero en bloque de polioxietileno/polioxipropileno comprende una relacion en mol de los grupos de oxido de etileno (EO):oxido de propileno (PO) de aproximadamente 1:1-9.
  3. 3. Un metodo como el enumerado en la reivindicacion 2 en donde dicho copolfmero en bloque de polioxietileno/polioxipropileno tiene un peso molecular de aproximadamente 2.000-4.000.
  4. 4. Un metodo como el enumerado en la reivindicacion 2 en donde dicha superficie de metal es una superficie de metal revestida con zinc, acero galvanizado o aluminio.
  5. 5. Una composicion libre de cromato para tratar superficies de metal para formar un revestimiento por conversion o pasivacion sobre las mismas, comprendiendo dicha composicion:
    0,01-50 % en peso de un polfmero de latex formador de pelfcula;
    0,01-40 % en peso de H3PO4;
    0,01-30 % en peso de acido de fluor;
    0,01-20 % en peso de un tensioactivo polimerico no ionico que comprende un copolfmero en bloque de polioxietileno/polioxipropileno;
    el resto de agua, en donde dicha composicion es igual a 100 % en peso.
  6. 6. Una composicion como la enumerada en la reivindicacion 5 en donde dicha composicion esta desprovista de cromato, dicho copolfmero en bloque de polioxietileno/polioxipropileno que comprende una relacion en mol de los grupos de oxido de etileno (EO):oxido de propileno (PO) de aproximadamente 1:1-9.
  7. 7. Una composicion como la enumerada en la reivindicacion 6 en donde dicha relacion molar de EO:PO es aproximadamente 1:5-9 y en donde dicho copolfmero en bloque de polioxietileno/polioxipropileno tiene un peso molecular de aproximadamente 2.000-4.000.
  8. 8. Una composicion como la enumerada en la reivindicacion 5 en donde dicho acido de fluor comprende acido fluorotitanico.
  9. 9. Una composicion como la enumerada en la reivindicacion 5, en donde dicho polfmero de latex formador de pelfcula comprende una resina de acrilato.
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