ES2946746T3 - Composiciones de limpieza alcalinas para sustratos metálicos - Google Patents

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Abstract

Una composición para aplicar a un sustrato metálico comprende un vehículo acuoso, un anión de hidróxido y/o un anión de fosfato y un inhibidor de la corrosión que comprende un compuesto de azol, un ión de tierra rara, un ión de metal alcalinotérreo y/o un ión de metal de transición. Un sustrato o artículo incluye la composición para la aplicación a un sustrato metálico y un revestimiento sobre la composición. Un método para fabricar un sustrato comprende aplicar la composición a un sustrato, dejar que la composición se seque para formar una composición seca y aplicar un recubrimiento sobre la composición seca. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Composiciones de limpieza alcalinas para sustratos metálicos
Antecedentes
Los metales tales como el aluminio y sus aleaciones tienen muchos usos en las industrias aeroespacial, comercial, y privada. Sin embargo, estos metales tienen una propensión a corroerse rápidamente en presencia de agua debido a su bajo potencial de oxidación-reducción (redox), por lo tanto, limita significativamente la vida útil de los objetos fabricados con estos metales y/o aumenta los costos de mantenimiento. Estos metales también pueden tener un problema con la adhesión de la pintura, ya que la superficie del metal, cuando se le da forma de objeto, es generalmente lisa.
La oxidación y la degradación de los metales que se usan en las industrias aeroespacial, comercial y privada son un problema grave y costoso. Para prevenir la oxidación y degradación de los metales que se usan en estas aplicaciones, se puede aplicar un recubrimiento protector a la superficie metálica. Este recubrimiento protector puede ser el único recubrimiento aplicado al metal, o se pueden aplicar otros recubrimientos para proteger aún más la superficie metálica. Con el fin de proporcionar una adhesión adecuada de los recubrimientos a la superficie del sustrato y proporcionar resistencia a la corrosión al sustrato metálico, el sustrato se puede limpiar antes de la aplicación de los recubrimientos. Los limpiadores típicos pueden incluir limpiadores de base alcalina, que eliminan grasas, aceites, ceras y suciedad de la superficie metálica. La limpieza/grabado con ácido también se puede realizar, o alternativamente, para eliminar los óxidos metálicos (por ejemplo, óxido, suciedad, etc.) y hacer que la superficie metálica sea químicamente activa para la siguiente etapa de acabado.
Los limpiadores convencionales a menudo pueden producir suciedad cuando se limpia el sustrato, proporcionan una adhesión deficiente o inadecuada de los recubrimientos posteriores, requieren el uso de múltiples etapas y largos períodos de tiempo para limpiar el sustrato, requieren etapas comercialmente poco atractivas, como enjuague adicional, desoxidación y/o etapas de sellado, y/o requieren el uso de soluciones de temperatura elevada. Los procesos de limpieza de múltiples etapas aumentan el costo del acabado de metales y aumentan la contaminación ambiental. Por lo tanto, sería conveniente un limpiador de metales alcalinos que no produzca suciedad, sea eficaz para aumentar la adhesión de recubrimientos posteriores en el proceso de acabado de metales, que no requiera múltiples etapas para su aplicación y/o se pueda aplicar a temperatura ambiente. El documento US 5,712,236 A se refiere a una composición de limpieza de metales útil en una solución acuosa que comprende una sal de metal alcalino y un inhibidor de la corrosión. El documento EP 1690961 A1 se refiere a un líquido de limpieza alcalino y a un método para limpiar y retirar contaminantes tales como polvo fino de aleación de aluminio que se genera durante la formación y aceite adherido a la superficie de los artículos que se forman de una hoja laminada de aluminio o aleación de aluminio, y su artículos formados tales como latas, contenedores y similares. El documento US 5,747,439 A está dirigido a composiciones de limpieza acuosas de metales alcalinos que contienen mejoradores de la forma de sales solubles en agua y agentes anticorrosión de silicato de metales alcalinos que son fácilmente solubles en agua a niveles de pH más abajo de 11,0. El documento DE 32 17 145 A1 se refiere a un método para limpiar, desengrasar y activar piezas compuestas de hierro o acero y zinc y/o acero galvanizado o aluminio y/o acero aluminizado antes de un tratamiento posterior de fosfatación de las mismas. El documento EP 1666 634 A1 se refiere a una composición de recubrimiento de conversión para recubrir un sustrato metálico que imparte resistencia a la corrosión al sustrato metálico subyacente. El documento US 2,303,398 A se refiere generalmente a preparaciones alcalinas, por ejemplo, detergentes alcalinos para limpiar metales blandos y, más particularmente, a tales detergentes que contienen un agente inhibidor para evitar la corrosión alcalina del metal. El documento US 2,155,045 A se refiere a baños de detergente alcalino y composiciones para producir los mismos, particularmente útiles para limpiar superficies metálicas de estaño, zinc, hierro o aluminio, sin acción perjudicial tal como corrosión, disolución, expansión, o verificación. El documento JP S53 18432 A describe soluciones desengrasantes y limpiadoras. El documento GB 1062 173 A describe mezclas de partículas sólidas, para uso en la solución acuosa como limpiador de metales, especialmente para acero inoxidable y cobre.
Resumen
De acuerdo con la presente invención, una composición para aplicar a un sustrato metálico comprende un portador acuoso, un anión hidróxido, un anión fosfato, en donde el fosfato está presente en una cantidad de 70 g/1000 g de solución a 90 g/1000 g de solución, y un inhibidor de la corrosión que comprende un compuesto azólico, un ion de tierras raras, un ion de metal alcalinotérreo, un ion de Li, un ion de Na, un ion de K, un ion de Rb, un ion de Cs, un ion de Fr y/o un ion de metal de transición. Además, la invención se refiere a un método para fabricar un artículo, el método comprende: aplicar la composición de la invención a al menos una porción de un sustrato metálico.
Además, la invención se refiere a un artículo que comprende: un sustrato metálico que tiene una superficie, en donde el sustrato comprende aluminio o una aleación de aluminio; en donde la superficie del sustrato metálico se pone en contacto con la composición de acuerdo con la reivindicación 1 en al menos una porción del sustrato.
Descripción
De acuerdo con las modalidades de la presente invención, una composición de limpieza para un sustrato metálico comprende una composición que comprende un hidróxido y un fosfato, y un inhibidor de la corrosión, como, por ejemplo, una sal de zinc y/o un compuesto azólico.
Como se usa en la presente descripción, los términos siguientes tienen los significados siguientes.
El término "sustrato", como se usa en la presente descripción, se refiere a un material que tiene una superficie. En referencia a la aplicación de un recubrimiento de conversión, el término "sustrato" se refiere a un sustrato metálico tal como aluminio, hierro, cobre, zinc, níquel, magnesio, y/o una aleación de cualquiera de estos metales, que incluye, pero no se limita a acero. Algunos sustratos ilustrativos incluyen aluminio y aleaciones de aluminio. Los sustratos ilustrativos adicionales incluyen sustratos de aluminio con alto contenido de cobre (es decir, sustratos que incluyen una aleación que contiene tanto aluminio como cobre en los que la cantidad de cobre en la aleación es alta, por ejemplo, una cantidad de cobre en la aleación de 3 a 4 %).
El término "recubrimiento" y términos similares, cuando se usan como verbo en la presente descripción, se refieren al proceso de aplicar una composición, es decir, poner en contacto un sustrato con una composición, tal como poner en contacto un sustrato con un recubrimiento de conversión, imprimación y/o capa de acabado. El término "recubrimiento" se puede usar indistintamente con los términos "aplicación/aplicar", "tratamiento/tratar" o "pretratamiento/pretratar", y también se puede usar para indicar diversas formas de aplicación o tratamiento, tal como pintura, pulverización e inmersión, donde un sustrato se pone en contacto con una composición por tal medio de aplicación. Se puede poner en contacto todo o parte del sustrato. Es decir, las composiciones de la presente invención se pueden aplicar al menos a una porción de un sustrato.
El término "recubrimiento de conversión", también se denomina en la presente descripción "tratamiento de conversión" o "pretratamiento", se refiere a un tratamiento para un sustrato metálico que causa que la química de la superficie metálica se convierta en una química de superficie diferente. Los términos "tratamiento de conversión" y "recubrimiento de conversión" también se refieren a la aplicación o tratamiento de una superficie metálica en la que un sustrato metálico se pone en contacto con una solución acuosa que tiene un metal de un elemento diferente al metal contenido en el sustrato. Adicionalmente, los términos "recubrimiento de conversión" y "tratamiento de conversión" se refieren a una solución acuosa que tiene un elemento metálico en contacto con un sustrato metálico de un elemento diferente, en que la superficie del sustrato se disuelve parcialmente en la solución acuosa, lo que lleva a la precipitación de un recubrimiento sobre el sustrato metálico (opcionalmente mediante el uso de una fuerza impulsora externa para depositar el recubrimiento sobre el sustrato metálico).
El término "metalato" como se usa en la presente descripción, se refiere a un anión complejo que contiene un metal ligado a varios átomos o grupos pequeños.
El término "metasilicato", como se usa en la presente descripción, se refiere a una sal de ácido metasilícico H2SiO3, tal como, por ejemplo, metasilicato de sodio, calcio y/o bario.
El término "elemento de tierras raras", como se usa en la presente descripción, se refiere a un elemento del Grupo IIIB (o la serie de los lantánidos) de la tabla periódica de los elementos o itrio. El grupo de elementos conocidos como elementos de tierras raras incluye, por ejemplo, los elementos 57-71 (es decir, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu) e itrio. Sin embargo, en algunas modalidades, como se indica más abajo, el término elemento de tierras raras se puede referir a La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu e Y. El término "ion metálico del Grupo IA" o "ion metálico del Grupo 1" como se usa en la presente descripción, se refiere a un ion o iones de elementos de la primera columna de la tabla periódica (con la excepción del H). El grupo de elementos identificado por el Grupo IA o el Grupo 1 (con la excepción de H) también se conoce como los metales alcalinos e incluye, por ejemplo, Li, Na, K, Rb, Cs, y Fr.
El término "ion metálico del Grupo IIA" o "ion metálico del Grupo 2", como se usa en la presente descripción, se refieren a un ion o iones de elementos de la segunda columna de la tabla periódica. El grupo de elementos identificado por el Grupo IIA o el Grupo 2 también se conoce como metales alcalinotérreos, e incluye, por ejemplo, Be, Mg, Ca, Sr, Ba y Ra.
El término "metalato de transición", como se usa en la presente descripción, se refiere a un compuesto de metalato que comprende un metal de transición. El grupo de elementos conocidos como metales de transición incluye Sc, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Mn, Tc, Re, Bh, Fe, Ru, Os, Hs, Co, Rh, Ir, Mt, Ni, Pd, Pt, Ds, Cu, Ag, Au, R8, Zn, Cd, Hg y Cn.
El término "sal", como se usa en la presente descripción, se refiere a un compuesto inorgánico enlazado iónicamente y/o el anión y catión ionizados de uno o más compuestos inorgánicos en solución.
Como se usa en esta descripción, el término “comprenden” y variaciones del término, tales como “que comprende” y “comprende,” no pretenden excluir otros aditivos, componentes, ingredientes enteros o etapas.
Todas las cantidades descritas en la presente descripción se dan en por ciento en peso del peso total de la composición a 25 °C y una atmósfera de presión, a menos que se indique de otra forma.
De acuerdo con modalidades de la invención, una composición para aplicar a un sustrato metálico puede ser alcalina y comprender un hidróxido, un fosfato, un metasilicato y un inhibidor de la corrosión que comprende un catión metálico (tal como, por ejemplo, un catión zinc) y/o o un compuesto azólico. La composición es acuosa, es decir, la composición comprende un portador acuoso, por ejemplo, agua. El portador acuoso puede comprender opcionalmente uno o más disolventes orgánicos. Los ejemplos no limitantes de tales solventes adecuados incluyen propilenglicol, etilenglicol, glicerol, alcoholes de bajo peso molecular, y similares. Cuando se usa, el solvente orgánico puede estar presente en la composición en una cantidad de 30 g de solvente por 12 litros de composición a 400 g de solvente por 12 litros de composición, y el resto del portador es agua. Por ejemplo, en algunas modalidades, el solvente orgánico puede estar presente en la composición en una cantidad de 100 g de solvente por 12 litros de composición a 200 g de solvente por 12 litros de composición, por ejemplo 107 g de solvente por 12 litros de composición, y el resto del portador es agua. En algunas modalidades, sin embargo, el portador acuoso es principalmente agua, por ejemplo, agua desionizada. El portador acuoso se proporciona en una cantidad suficiente para proporcionar a la composición las concentraciones de los iones metálicos y los compuestos azólicos descritos anteriormente.
En algunas modalidades, el ion hidróxido puede estar presente en la composición en una cantidad de 0,05 a 25 g/1000 g de solución, por ejemplo, de 18 a 20 g/1000 g de solución. El fosfato puede comprender fosfato (PO4)3-, fosfato de dihidrógeno (H2PO4), y/o pirofosfato (P2O7)4-, por ejemplo, fosfato (PO4)3- y/o pirofosfato (P2O7)4-. El fosfato está presente en la composición en una cantidad de 70 g/1000 g de solución a 90 g/1000 g de solución. Otros ejemplos no limitantes de fosfatos adecuados incluyen organofosfatos, tales como Dequest™ obtenible de Monsanto (St. Louis, MO).
El catión metálico en el inhibidor de la corrosión (cuando se incluye) puede comprender varios cationes metálicos que tienen características inhibidoras de la corrosión. Por ejemplo, en algunas modalidades, el catión metálico puede comprender un elemento de tierras raras, como, por ejemplo, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu. En algunas modalidades, el elemento de tierras raras comprende La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu y/o Y. Por ejemplo, en algunas modalidades, el elemento de tierras raras comprende Ce, Y, Pr y/o Nd, y en algunas modalidades, el elemento de tierras raras comprende Ce, Pr y/o Nd. Otros cationes metálicos adecuados incluyen cationes metálicos del Grupo IA o del Grupo IIA (es decir, los metales alcalinos y los metales alcalinotérreos) o cationes de metales de transición (por ejemplo, Zn). El catión metálico comprende un ion de tierras raras, un ion de metal alcalinotérreo, un ion de metal de transición, un ion de Li, un ion de K, un ion de Rb, un ion de Cs y/o un ion de Fr. En algunas modalidades, por ejemplo, el catión metálico puede comprender Ce, Y, Pr, Nd, Zr, Zn, Li, K y/o Mg. En algunas modalidades, el ion metálico puede ser Cr, sin embargo, en otras modalidades, la composición puede estar sustancialmente libre de cromo. Como se usa en la presente descripción, el término "sustancialmente" se usa como un término de aproximación y no como un término de grado. Adicionalmente, el término "sustancialmente libre de cromo" se usa como un término de aproximación para indicar que la cantidad de cromo en la composición es insignificante, de manera que, si el cromo está presente en la composición, es como una impureza incidental.
El catión metálico puede estar presente en la composición a una concentración de 0,01 g por litro de composición a 25 g por litro de composición, por ejemplo, 0,05 g por litro de composición a 25 g por litro de composición. Por ejemplo, en algunas modalidades, el catión metálico puede estar presente en la composición en una concentración de 0,05 g por litro de composición a 16 g por litro de composición. En algunas modalidades, por ejemplo, el catión metálico puede estar presente en la composición en una concentración de 0,1 g por litro de composición a 10 g por litro de composición. Por ejemplo, en algunas modalidades, el catión metálico puede estar presente en la composición en una concentración de 1 g por litro de composición a 5 g por litro de composición. El límite superior de la cantidad del ion metálico puede depender de la solubilidad de la sal que se usa como fuente del ion metálico. Por ejemplo, cuando el catión metálico incluye un catión de tierra rara o un catión de metal de transición, el catión de tierra rara o el catión de metal de transición pueden estar presentes en una concentración de 0,01 g por litro de composición a 25 g por litro de composición, o 0,05 g por litro de composición a 10 g por litro de composición. Por ejemplo, cuando el catión metálico comprende un catión Zn, el catión Zn puede estar presente en la composición en una cantidad de 0,08 g/L. Cuando el catión metálico incluye un catión de metal alcalino o alcalinotérreo, el catión de metal alcalino o alcalinotérreo puede estar presente en una concentración de 0,05 g por litro de composición a 16 g por litro de composición, o 1 g por litro de composición a 5 g por litro de composición. Como se detalla más abajo, el catión metálico puede estar presente en la composición en forma de sal metálica, en cuyo caso, las cantidades aquí indicadas reflejan la cantidad de sal en la composición.
Como se indicó anteriormente, el catión metálico se puede proporcionar en la composición en forma de sal (es decir, una sal metálica puede servir como fuente para el catión metálico en la composición) que tiene un anión y el catión metálico como el catión de la sal. El anión de la sal puede ser cualquier anión adecuado capaz de formar una sal con los elementos de tierras raras, metales alcalinos, metales alcalinotérreos y/o metales de transición. Ejemplos no limitantes de aniones adecuados para formar una sal con metales alcalinos, metales alcalinotérreos, metales de transición y elementos de tierras raras incluyen carbonatos, hidróxidos, nitratos, haluros (por ejemplo, Cl-, Br-, I- o F-), sulfatos, fosfatos y silicatos (por ejemplo, ortosilicatos y metasilicatos). Sin embargo, las composiciones de acuerdo con las modalidades de la presente invención comprenden al menos un hidróxido y un fosfato. Por ejemplo, la sal metálica puede comprender un carbonato, hidróxido, haluro, nitrato, sulfato, fosfato y/o silicato (por ejemplo, ortosilicato o metasilicato) de Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Mn, Tc, Re, Bh, Fe, Ru, Os, Hs, Co, Rh, Ir, Mt, Ni, Pd, Pt, Ds, Cu, Ag, Au, R9, Zn, Cd, Hg y/o Cn. En algunas modalidades, por ejemplo, la sal metálica puede comprender un carbonato, hidróxido, haluro, nitrato, sulfato, fosfato y/o silicato (por ejemplo, ortosilicato o metasilicato) de Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd y/o Hg. En algunas modalidades, por ejemplo, la sal metálica puede comprender un carbonato, hidróxido, haluro, nitrato, sulfato, fosfato y/o silicato (por ejemplo, ortosilicato o metasilicato) de Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Mn, Tc, Re, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, Zn, Cd y/o Hg. En algunas modalidades, por ejemplo, la sal metálica puede comprender un carbonato, hidróxido, haluro, nitrato, sulfato, fosfato y/o silicato (por ejemplo, ortosilicato o metasilicato) de un ion de tierras raras, un ion de metal alcalinotérreo, un ion de metal de transición, un ion Li, un ion K, un ion Rb, un ion Cs y/o un ion Fr. Por ejemplo, en algunas modalidades, la sal metálica puede comprender un carbonato, hidróxido, haluro, nitrato, sulfato, fosfato y/o silicato (por ejemplo, ortosilicato o metasilicato) de Ce, Y, Pr, Nd, Zr, Zn, Li, Na, K y/o Mg. En algunas modalidades, por ejemplo, la sal metálica puede comprender un carbonato, hidróxido, haluro, nitrato, sulfato, fosfato y/o silicato (por ejemplo, ortosilicato o metasilicato) de Ce, Y, Pr, Nd, Zr, Zn, Li, K y/o Mg.
En algunas modalidades, por ejemplo, el catión metálico comprende zinc y se proporciona como una sal. La sal de zinc puede comprender fosfato de zinc, fluoruro de zinc y/o similares. En algunas modalidades, el catión zinc está presente (y cuando se proporciona como sal, la sal está presente) en la composición en una cantidad de 0,1 g/1000 g de solución a 12 g/1000 g de solución.
Adicionalmente, en algunas modalidades, la composición puede incluir al menos dos sales metálicas, y las al menos dos sales metálicas pueden comprender diferentes aniones y/o cationes entre sí. Por ejemplo, al menos dos sales metálicas pueden comprender diferentes aniones, pero los mismos cationes, o pueden comprender diferentes cationes pero los mismos aniones.
De acuerdo con las modalidades de la presente invención, la sal comprende un anión metasilicato y el catión metálico descrito anteriormente. Por ejemplo, el metasilicato puede comprender una sal de metal alcalino o alcalinotérreo de ácido metasilícico. En algunas modalidades, por ejemplo, el metasilicato puede comprender un metasilicato de Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba y/o Ra. Por ejemplo, en algunas modalidades, el metasilicato puede comprender un metasilicato de Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr y/o Ba. En algunas modalidades ilustrativas, el metasilicato comprende un metasilicato de Na, Ca y/o Ba. De acuerdo con las modalidades de la presente invención, las composiciones que incluyen el metasilicato tienen un pH alcalino.
El compuesto azólico puede incluir compuestos cíclicos que tengan 1 átomo de nitrógeno, como los pirroles, 2 o más átomos de nitrógeno, tal como los pirazoles, imidazoles, triazoles, tetrazoles y pentazoles, 1 átomo de nitrógeno y 1 átomo de oxígeno, tal como los oxazoles e isoxazoles, y 1 átomo de nitrógeno y 1 átomo de azufre, tal como los tiazoles e isotiazoles. Ejemplos no limitantes de compuestos azólicos adecuados incluyen el 2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazol (CAS: 1072-71-5), el 1H-benzotriazol (CAS: 95-14-7), el 1H-1,2,3-triazol (CAS: 288-36-8), 2-amino-5-mercapto-1,3,4-tiadiazol (CAS: 2349-67-9), también se denomina 5-amino-1,3,4-tiadiazol-2-tiol, y 2-amino- 1,3,4-tiadiazol (CAS: 4005-51-0). En algunas modalidades, por ejemplo, el azol comprende 2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazol. El compuesto azólico está presente en la composición en una cantidad inhibidora de la corrosión efectiva, por ejemplo, de 0,5 g/L de composición a 15 g/L de composición. En alguna modalidad, por ejemplo, el compuesto azólico puede estar presente en la composición en una cantidad de ,7 g/L de composición. Por ejemplo, el 2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazol puede estar presente en la composición en una cantidad de 1 g/L de composición a 12 g/L de composición y, en algunas modalidades, 10 g/L de composición a 15 g/L de composición, o 12 g/L de composición. En algunas modalidades, 1H-benzotriazol puede estar presente en una cantidad de 0,5 g/L de composición a 5 g/L de composición, por ejemplo, 1 g/L de composición.
La composición puede incluir además un ion haluro. Los iones de haluro adecuados incluyen iones de cloruro, iones de fluoruro, iones de yoduro e iones de bromuro. Por ejemplo, en algunas modalidades, el ion haluro comprende un ion fluoruro. El ion haluro se puede proporcionar en la composición en forma de sal con los cationes metálicos descritos anteriormente. Por ejemplo, en algunas modalidades, se proporciona un ion fluoruro a partir de una sal de ZnF. En algunas modalidades, el ion haluro puede estar presente en la composición (y cuando el ion haluro se proporciona como una sal, la sal puede estar presente en la composición) en una cantidad de 0,2 g/1000 g de solución a 1,5 g/1000 g. solución.
En algunas modalidades, la composición puede contener otros componentes y/o aditivos tales como, pero no se limitan a, carbonatos, surfactantes, quelantes, espesantes, alantαna, polivinilpirrolidona, 2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazol, haluros, promotores de adhesión, tales como silanos promotores de adhesión (por ejemplo, silanos con una funcionalidad amina y/o hidroxilo; o un alcóxido de zirconio y/o un agente de acoplamiento de silano) y alcoholes. En algunas modalidades, el aditivo incluye un surfactante, que puede estar presente en la solución en una cantidad de 0,015 g/1000 g de solución a 60 g/1000 g de solución. Los surfactantes adecuados para usar en las modalidades de la presente invención incluyen Dynol 604 y Carbowet® DC01 Surfactante (ambos disponibles comercialmente de Air Products, con oficinas en Allentown, PA) y Triton X-100 (disponible de The Dow Chemical Company, Midland MI).
En algunas modalidades, la polivinilpirrolidona se usa como aditivo, y puede estar presente en la composición en una cantidad de 0,01 g/1000 g de solución a 5 g/1000 g de solución, por ejemplo, 0,02 g/1000 g de solución a aproximadamente 1 g/1000 g.
De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, la composición puede comprender hidróxido de potasio, fosfato de potasio, pirofosfato de potasio, polivinilpirrolidona, alantαna, fosfato de zinc y un surfactante (por ejemplo, Carbowet® DC01 Surfactant de Air Products).
De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, la composición puede comprender hidróxido de sodio, fosfato de sodio, fosfato de zinc, polivinilpirrolidona, alantαna y un surfactante (por ejemplo, Carbowet® DC01 Surfactant de Air Products).
De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, la composición puede comprender hidróxido de sodio, fosfato de sodio, polivinilpirrolidona, alantαna, DMTZ (2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazol) y un surfactante (por ejemplo, Carbowet® DC01 Surfactante de Air Products).
De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, la composición puede comprender hidróxido de potasio, fosfato de potasio, pirofosfato de potasio, polivinilpirrolidona, alantαna, violeta de catecol (CV), ZnF y un surfactante (por ejemplo, Carbowet® DC01 Surfactant de Air Products). De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, la composición puede comprender hidróxido de sodio, fosfato de sodio, polivinilpirrolidona, alantαna, ZnF, fosfato de zinc y un surfactante (por ejemplo, Carbowet® DC01 Surfactant de Air Products).
De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, la composición puede comprender hidróxido de sodio, fosfato de sodio, pirofosfato de sodio, fosfato de zinc,
AMTZ (2-amino-5-mercapto-1,3,4-tiadiazol), cistina y un surfactante (por ejemplo, Carbowet® DC01 Surfactant de Air Products).
De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, la composición puede comprender hidróxido de sodio, fosfato de sodio, polifosfato de sodio, fosfato de zinc, cistina y un surfactante (por ejemplo, Carbowet® DC01 Surfactant de Air Products).
De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, la composición puede comprender hidróxido de sodio, fosfato de sodio, Start Right® (un acondicionador de agua disponible de United Pet Group, Inc., Madison, WI) y un surfactante (por ejemplo, Carbowet® DC01 Surfactant de Air Products). En algunas modalidades, se puede usar cualquier acondicionador de agua adecuado en lugar de Start Right®. Por ejemplo, se puede usar una mezcla de alantαna y polivinilpirrolidona como acondicionador de agua y, en algunas modalidades, esta mezcla puede incluir 0,33 g de alantαna y 0,22 g de polivinilpirrolidona por 12L de composición.
De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, la composición puede comprender hidróxido de sodio, fosfato de sodio, polivinilpirrolidona, alantαna, DMTZ, un primer surfactante (por ejemplo, Dynol 604) y un segundo surfactante (por ejemplo, Carbowet® DC01 Surfactant de Air Products).
De acuerdo con otra modalidad de la invención, un sustrato metálico que comprende un sustrato de aluminio o aleación de aluminio que comprende una superficie que se pone en contacto con una composición de acuerdo con modalidades de la invención. Los ejemplos no limitantes adicionales de sustratos metálicos adecuados incluyen aleaciones de aluminio con alto contenido de cobre, tal como Aluminio 2024.
De acuerdo con algunas modalidades, el sustrato metálico se puede pretratar antes de poner en contacto el sustrato metálico con las composiciones descritas anteriormente. Como se usa en la presente descripción, el término "pretratamiento" se refiere a la modificación de la superficie del sustrato antes del procesamiento subsecuente. Tal modificación de la superficie puede incluir una o más operaciones, que incluyen, pero no se limitan a limpieza (para eliminar impurezas y/o suciedad de la superficie), desoxidación, y/o aplicación de una solución o recubrimiento, como se conoce en la técnica. El pretratamiento puede tener uno o más beneficios, tales como la generación de una superficie metálica de partida más uniforme, la mejora de la adhesión de un recubrimiento subsecuente sobre el sustrato pretratado, y/o la modificación de la superficie de partida de tal manera que facilite la deposición de una composición subsecuente.
De acuerdo con algunas modalidades, el sustrato metálico se puede preparar primero mediante el tratamiento con solvente del sustrato metálico antes de poner en contacto el sustrato metálico con la composición. Como se usa en la presente descripción, el término "tratamiento con solvente" se refiere a enjuagar, limpiar, pulverizar, o sumergir el sustrato en un solvente que ayuda a eliminar las tintas, aceites, etc. que pueden estar en la superficie metálica. Alternativamente, el sustrato metálico se puede preparar al desengrasar el sustrato metálico mediante el uso de métodos desengrasantes convencionales antes de poner en contacto el sustrato metálico con la composición.
El sustrato metálico se puede pretratar mediante tratamiento con solvente del sustrato metálico. Entonces, el substrato metálico puede pretratarse al limpiar el substrato metálico con un limpiador alcalino, tal como una composición de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
En algunas modalidades, el sustrato metálico se puede pretratar al desoxidar mecánicamente el metal antes de aplicar la composición sobre el sustrato metálico. Un ejemplo no limitante de un desoxidante mecánico típico es el raspado uniforme de la superficie mediante el uso de una almohadilla Scotch-Brite o dispositivo similar.
De acuerdo con algunas modalidades, el sustrato metálico se puede pretratar al limpiar con solvente el metal antes de aplicar la composición al sustrato metálico. Los ejemplos no limitantes de solventes adecuados incluyen metiletilcetona (MEK), metilpropilcetona (MPK), acetona, y similares.
Los procedimientos opcionales adicionales para preparar el sustrato metálico incluyen el uso de un abrillantador de superficies, tal como un decapado ácido o un grabado ácido ligero, o un eliminador de manchas.
El sustrato metálico se puede enjuagar con agua del grifo o agua destilada/desionizada entre cada una de las etapas de pretratamiento, y se puede enjuagar bien con agua destilada/desionizada y/o alcohol después del contacto con la composición de acuerdo con las modalidades de la presente invención. Sin embargo, como se indicó anteriormente, de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, algunos de los procedimientos de pretratamiento y enjuagues descritos anteriormente pueden no ser necesarios antes o después de la aplicación de la composición de acuerdo con las modalidades de la presente invención.
Una vez que el sustrato metálico se ha pretratado adecuadamente, si se desea, se puede entonces permitir que la composición de acuerdo con las modalidades de la presente invención entre en contacto con al menos una porción de la superficie del sustrato metálico. El sustrato metálico se puede poner en contacto con la composición mediante el uso de cualquier técnica convencional, tal como la inmersión, pulverización, o esparcido mediante el uso de una brocha, rodillo o similar. Con respecto a la aplicación mediante pulverización, se pueden usar técnicas de pulverización convencionales (automáticas o manuales) y equipos que se usan para pulverización con aire. En otras modalidades, la composición se puede aplicar mediante el uso de un sistema de recubrimiento electrolítico.
Después de poner en contacto el sustrato metálico con la composición, el sustrato metálico se puede opcionalmente secar al aire. Sin embargo, no es necesario secar el sustrato, y en algunas modalidades, se omite el secado. Tampoco se requiere un enjuague, pero se puede realizar si se desea.
De acuerdo con algunas modalidades, el sustrato metálico se puede preparar primero mediante abrasión mecánica y luego limpiar con un paño húmedo para eliminar la suciedad. El sustrato se puede entonces opcionalmente secar al aire antes de la aplicación. Sin embargo, no es necesario secar el sustrato, y en algunas modalidades, se omite el secado. A continuación, la composición se puede aplicar al sustrato metálico y, opcionalmente, dejarse secar, por ejemplo, en ausencia de calor superior a la temperatura ambiente. Sin embargo, no se requiere secado y, en algunas modalidades, se omite el secado. No es necesario enjuagar el sustrato, y el sustrato metálico se puede recubrir después con recubrimientos de conversión, imprimaciones y/o capas de acabado para conseguir un substrato con un recubrimiento acabado.
Cuando la composición se aplica al sustrato metálico por inmersión, los tiempos de inmersión pueden variar desde unos pocos segundos hasta múltiples horas, por ejemplo, menos de 30 minutos o tres minutos o menos. Cuando la composición se aplica al sustrato metálico mediante el uso de una aplicación por pulverización, la composición se pone en contacto con al menos una porción del sustrato mediante el uso de métodos convencionales de aplicación por pulverización. El tiempo de permanencia en que la composición permanece en contacto con el sustrato metálico puede variar desde unos pocos segundos hasta múltiples horas, por ejemplo, menos de 30 minutos o tres minutos o menos.
Las composiciones de recubrimiento también se pueden aplicar mediante el uso de otras técnicas conocidas en la técnica, tal como la aplicación mediante frotamiento. De nuevo, el tiempo de permanencia en que la composición permanece en contacto con el sustrato metálico puede variar desde unos pocos segundos hasta múltiples horas, por ejemplo, menos de 30 minutos o tres minutos o menos.
Después de poner en contacto el sustrato metálico con la composición, el sustrato metálico opcionalmente se puede secar al aire, y luego enjuagarse con agua del grifo o agua destilada/desionizada. Alternativamente, después de poner en contacto el sustrato metálico con la composición, el sustrato metálico se puede enjuagar con agua del grifo o agua destilada/desionizada, y luego subsecuentemente, secar al aire (si se desea). Sin embargo, no es necesario secar el sustrato, y en algunas modalidades, se omite el secado. Adicionalmente, como se indicó anteriormente, no es necesario enjuagar el sustrato, y el sustrato metálico se puede recubrir posteriormente con recubrimientos de conversión, imprimaciones y/o capas de acabado para obtener un sustrato con un recubrimiento acabado. En consecuencia, en algunas modalidades se puede omitir este enjuague subsecuente.
En algunas modalidades, la composición de acuerdo con las modalidades de la invención se puede aplicar al sustrato metálico durante 1 a 10 minutos (por ejemplo, de 3 a 5 minutos), y la superficie del sustrato metálico se puede mantener húmeda al volver a aplicar la composición. Luego, la composición se deja secar opcionalmente, por ejemplo, en ausencia de calor mayor que la temperatura ambiente, durante 5 a 10 minutos (por ejemplo, 7 minutos) después de la última aplicación de la composición. Sin embargo, no es necesario dejar que el sustrato se seque y, en algunas modalidades, se omite el secado. Por ejemplo, de acuerdo con algunas modalidades, se puede usar un solvente (por ejemplo, alcohol) para enjuagar el sustrato, lo que permite la omisión de una etapa de secado. Tras la etapa de secado (si se realiza), el sustrato metálico se puede tratar adicionalmente con un recubrimiento de conversión, por ejemplo, un recubrimiento de conversión de tierras raras, tal como un recubrimiento de conversión a base de cerio o itrio. Los ejemplos de tales recubrimientos incluyen aquellos que tienen sales de cerio y/o itrio. Además de los recubrimientos de tierras raras, se puede usar cualquier química de recubrimiento de conversión adecuada, tal como, por ejemplo, aquellas que son capaces de formar un precipitado tras un cambio en el pH. Los ejemplos no limitantes de tales recubrimientos químicos incluyen cromo trivalente, tal como Alodine 5900 (disponible de Henkel Technologies, Madison Heights, MI), zirconio, tal como Alodine 5900 (disponible de Henkel Technologies, Madison Heights, MI), recubrimientos sol-gel, tal como aquellos vendidos bajo el nombre DesoGel™ (disponibles de PRC-DeSoto International, Inc. de Sylmar, CA), recubrimientos de cobalto, recubrimientos de vanadato, recubrimientos de molibdato, recubrimientos de permanganato, y similares, así como también combinaciones, tales como, pero no se limitan a Y y Zr. El recubrimiento de conversión (por ejemplo, un recubrimiento de conversión de tierras raras) se puede aplicar al sustrato metálico durante 5 minutos. No es necesario enjuagar el sustrato, y a continuación, el sustrato metálico se puede recubrir además con imprimaciones y/o capas de acabado para lograr un sustrato con un recubrimiento acabado.
Mientras que anteriormente se han descrito las modalidades particulares de la presente descripción con fines ilustrativos, los expertos en la técnica entenderán que se pueden realizar numerosas variaciones de los detalles de la presente descripción sin que se aparte de la invención tal como se define en la reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, aunque se han descrito modalidades en la presente descripción en relación con "un" hidróxido o fosfato, uno o más de estos componentes o cualquiera de los otros componentes enumerados se pueden usar de acuerdo con la presente descripción.
Aunque varias de las modalidades de la presente descripción se han descrito en términos de "que comprenden" o "que incluyen", las modalidades "que consisten esencialmente en" o "que consisten de" también están dentro del alcance de la presente descripción. Por ejemplo, mientras que la presente descripción describe una composición que incluye un inhibidor de la corrosión y un hidróxido y fosfato, una composición y/o una solución que consiste esencialmente en el inhibidor de la corrosión y un hidróxido y fosfato también está dentro del alcance de la presente descripción. De manera similar, aunque se describe un inhibidor de la corrosión que comprende o incluye un ion metálico, los inhibidores de la corrosión que consisten esencialmente en un ion metálico también están dentro del alcance de la descripción. Así, como se describió anteriormente, la composición puede consistir esencialmente en el inhibidor de la corrosión y un hidróxido y fosfato. En este contexto, "que consiste esencialmente en" significa que cualquier componente adicional en la composición no afectará materialmente la resistencia a la corrosión de un sustrato metálico que incluye la composición o al pH alcalino de la composición. Por ejemplo, una composición que consiste esencialmente en un inhibidor de la corrosión y un hidróxido y fosfato está libre de aniones distintos del hidróxido y el fosfato.
Cualquier intervalo numérico mencionado en la presente descripción pretende incluir todos los sub-intervalos incorporados en el mismo. El plural abarca el singular y viceversa. Por ejemplo, aunque la presente descripción describe "un" agente formador de complejos metálicos, se puede usar una mezcla de dichos agentes formadores de complejos metálicos. Cuando se dan intervalos, cualquier punto final de esos intervalos y/o números dentro de esos intervalos se puede combinar dentro del alcance de la presente descripción. El término "que incluye" y términos similares, significan "que incluye, pero no se limita a". De manera similar, como se usa en la presente descripción, los términos "sobre", "que se aplica sobre" y "que se forma sobre" significan sobre, aplicado sobre, o formado sobre, pero no necesariamente en contacto con la superficie. Por ejemplo, una capa de recubrimiento “que se forma sobre” un sustrato no excluye la presencia de una o más capas de recubrimiento de la misma composición o una diferente situadas entre la capa de recubrimiento que se forma y el sustrato.
A pesar de que los intervalos numéricos y parámetros que se exponen en la presente descripción pueden ser aproximaciones, los valores numéricos que se exponen en los ejemplos específicos se informan con la mayor precisión posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, contiene necesariamente determinados errores inherentes como resultado de la desviación estándar encontrada en sus respectivas mediciones de prueba. La palabra "que comprende" y sus variaciones como se usa en esta descripción y en las reivindicaciones no limitan la descripción para excluir cualquier variante o adición.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Una composición para aplicación a un sustrato metálico, la composición comprende:
un portador acuoso;
un anión hidróxido; un anión fosfato, en donde el fosfato está presente en una cantidad de 70 g /1000 g de solución a 90 g/1000 g de solución; y
un inhibidor de la corrosión que comprende un compuesto azólico, un ion de tierras raras, un ion de metal alcalinotérreo, un ion de Li, un ion de Na, un ion de K, un ion de Rb, un ion de Cs, un ion de Fr y/o un ion de metal de transición.
2. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la composición está, aparte de una impureza incidental, libre de cromato.
3. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el compuesto azólico comprende un compuesto cíclico que tiene 1 átomo de nitrógeno, un compuesto cíclico que tiene 2 o más átomos de nitrógeno, un compuesto cíclico que tiene 1 átomo de nitrógeno y 1 átomo de oxígeno, y/o un compuesto cíclico que tiene 1 átomo de nitrógeno y 1 átomo de azufre.
4. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el compuesto azólico comprende un pirrol, un pirazol, un imidazol, un triazol, un tetrazol, un pentazol, un oxazol, un isoxazol, un tiazol y/o un isotiazol.
5. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el compuesto azólico comprende 2,5-dimercapto-1.3.4- tiadiazol, 1H-benzotriazol, 1H-1,2,3- triazol, 2-amino-5-mercapto-1,3,4-tiadiazol y/o 2-amino-1,3,4-tiadiazol.
6. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, la composición comprende además un componente seleccionado de carbonatos, surfactantes, quelantes, espesantes, alantαna, polivinilpirrolidona, 2,5-dimercapto-1.3.4- tiadiazol, haluros, promotores de adhesión, tales como silanos promotores de adhesión y alcoholes.
7. Un artículo, que comprende:
un sustrato metálico que tiene una superficie, en donde el sustrato comprende aluminio o una aleación de aluminio;
en donde la superficie del sustrato metálico se pone en contacto con la composición de acuerdo con la reivindicación 1 en al menos una porción del sustrato.
8. El artículo de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende además un recubrimiento de conversión, imprimación y/o capa de acabado sobre la superficie del sustrato metálico en contacto con la composición.
9. Un método para fabricar un artículo, el método comprende: aplicar la composición de acuerdo con la reivindicación 1 a al menos una porción de un sustrato metálico.
10. El método de la reivindicación 9, que comprende además el pretratamiento del sustrato antes de la aplicación de la composición.
11. El método de la reivindicación 9, que comprende además aplicar un recubrimiento de conversión, imprimación y/o capa de acabado sobre al menos una porción del sustrato metálico en contacto con la composición.
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