MX2008006835A - Lamina de acero tratada en la superficie - Google Patents
Lamina de acero tratada en la superficieInfo
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Abstract
Una lámina de acero galvanizada tratada en la superficie que incluye una lámina de acero, un recubrimiento de zinc colocado sobre la lámina de acero y una película colocada sobre el recubrimiento de zinc. La película tiene un espesor en el intervalo de 0.01 a 3 pm y contiene ciertas cantidades de compuesto de resma que tienen una estructura química particular, resma de uretano catiónica, compuesto de vanadio, compuesto de zirconio, compuesto que tiene un grupo fosfato y un compuestoácido. La lámina de acero galvanizada tratada en la superficie no contiene cromo hexavalente en la película y es excelente en términos de resistencia a la corrosión, resistencia a sustancias alcalinas y resistencia a solventes.
Description
- -
LAMINA DE ACERO TRATADA EN LA SUPERFICIE
CAMPO TÉCNICO La presente invención se relaciona con una lámina de acero galvanizada tratada en la superficie, ambientalmente inocua que está libre de cromo hexavalente y es más adecuada para automóviles, aparatos eléctricos caseros y materiales de construcción.
ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA Las láminas de acero para uso en aparatos eléctricos caseros, materiales de construcción y automóviles son principalmente láminas de acero galvanizadas. Las láminas de acero galvanizadas se tratan con un líquido compuesto principalmente de ácido crómico, ácido dicrómico o una sal del mismo para evitar el óxido blanco y el óxido rojo. Este tratamiento con cromato proporciona una alta resistencia a la corrosión, no es costoso y no es complicado en términos de capacidad de control, tal como operabilidad. Por lo tanto, el tratamiento con cromato se utiliza ampliamente. No obstante, debido a que el tratamiento con cromato involucra el uso de una sustancia controlada, cromo hexavalente, se ha restringido gradualmente la aplicación del tratamiento con cromato.
Bajo este ámbito, se han propuesto diversas técnicas para evitar el óxido blanco en una lámina de acero galvanizada sin el uso de cromo hexavalente, como se describe, por ejemplo, en la publicación de solicitud de patente examinada japonesa No. 3405260 y en las publicaciones de solicitudes de patentes no examinadas japonesas Nos. 2001-181860, 2003-13252 y 2003-105562. En estas técnicas se selecciona un compuesto metálico para evitar el óxido o una resina que pueda formar una película densa que retarde la permeación de factores corrosivos tales como oxígeno, agua y sales. Cuando las láminas de acero galvanizado tratadas en la superficie se utilizan en las aplicaciones descritas en lo anterior se usan detergentes alcalinos para eliminar aceite lubricante utilizados durante el procesamiento y el material extraño depositado. En particular, cada vez se utilizan más soluciones desengrasantes alcalinas fuertes para eliminar aceite lubricante en un tiempo breve y de esta manera incrementar la eficiencia de producción. Además los solventes orgánicos tales como alcoholes y cetonas algunas veces se utilizan para eliminar materia extraña depositada después del procesamiento o para eliminar marcas basadas en aceite o basadas en agua en los productos procesados. Además, cuando un consumidor utiliza un aparato eléctrico casero, una mancha de aceite o marca de polvo que aparecen con el tiempo. De esta manera, un líquido limpiador que contiene un solvente orgánico o un líquido limpiador alcalino que contiene un detergente algunas veces se utiliza para eliminar las manchas de aceite o el polvo. En esta situación, una película tratada en la superficie o una lámina de acero revestida debe tener resistencia a una solución alcalina o un solvente orgánico (resistencia a sustancias alcalinas o resistencia a solventes) . Una resistencia baja puede resultar en disolución o abrasión de la película tratada en la superficie. Dicho daño a la película tratada en la superficie provoca una disminución en la resistencia a la corrosión durante el uso a largo plazo, lo que resulta en una calidad inferior. Además, la elución de un componente de la película tratada en la superficie al solvente orgánico provoca blanqueado e irregularidad y por lo tanto resulta en una apariencia no uniforme y un diseño pobre. No obstante, en técnicas conocidas que incluyen las descritas en los documentos de patente en los cuales no se utiliza cromato, una lámina de acero galvanizada tratada en la superficie no puede tener simultáneamente resistencia a la corrosión, resistencia a sustancias alcalinas y resistencia a solventes así como una elevada resistencia a la corrosión a largo plazo. Por lo tanto, existe una fuerte demanda por una lámina de acero galvanizada tratada en la superficie que sean tratadas sin utilizar cromato y que sea excelente en términos de resistencia a la corrosión, resistencia a sustancias alcalinas y resistencia a solventes . En consecuencia, un objetivo de la presente invención es resolver los problemas de la técnica relacionada y proporcionar una lámina de acero galvanizada tratada en la superficie que esté libre de cromo hexavalente y que sea excelente en términos de resistencia a la corrosión, resistencia a sustancias alcalinas y resistencia a solventes.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona una lámina de acero galvanizada tratada en la superficie que incluye una lámina de acero, un recubrimiento de zinc colocado sobre la lámina de acero y una película colocada sobre el recubrimiento de zinc, la película tiene un espesor en el intervalo de 0.01 a 3 µm y contiene un compuesto de resina (A) representado por una fórmula general (I) y una resina de uretano catiónica (B) en una proporción en masa A:B desde 7:3 hasta 4:6, 2% a 20% en masa de compuesto de vanadio (C) ,' 2% a 20% en masa de un compuesto de zirconio
(D) , 5% a 30% en masa del compuesto (E) que tiene un grupo fosfato y 0.1% a 5% en masa de por lo menos un compuesto ácido (F) que se selecciona del grupo que consiste de ácido fluorhídrico, ácido acético, ácido nítrico, ácido sulfúrico y sales de los mismos en base en la cantidad total de A y B.
en donde Yi e Y2 en los anillos benceno representan independientemente hidrógeno o un grupo Z representado por una fórmula general (II) o (III) y el número medio de grupos Z sustituyentes por anillo benceno está en el intervalo de 0.2 a 1.0. El término n es un número entero en el intervalo de 2 a 50.
- en donde Rl t R2, R3 , R4 y R5 representan independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo que tiene 1 a 10 átomos de carbono o un grupo hidroxialquilo que tiene 1 a 10 átomos de carbono y A" representa un ion hidróxido o un ion ácido. La presente invención también proporciona un método para fabricar la lámina de acero galvanizada tratada en la superficie descrita en lo anterior que incluye aplicar un agente de tratamiento de superficie a la lámina de acero galvanizada y secar el agente de tratamiento de superficie para formar una película que tiene un espesor en el intervalo de 0.01 a 3 µm. El agente de tratamiento de superficie contiene un compuesto de resina (A) representado por una fórmula general (I) y una resina de uretano catiónica (B) en una proporción en masa A:B desde 7:3 hasta 4:6, y 2% a 20% en masa de compuesto de vanadio (C) , 2% a 20% en masa de un compuesto de zirconio (D) , 5% a 30% en masa del compuesto (E) que tiene un grupo fosfato y 0.1% a 5% en masa de por lo menos un compuesto ácido (F) que se selecciona del grupo que consiste de ácido fluorhídrico, ácido acético, ácido nítrico, ácido sulfúrico y sales de los mismos en base en la cantidad total de A y B .
en donde Yx e Y2 en los anillos benceno representan independientemente hidrógeno o un grupo Z representado por una fórmula general (II) o (III) y el número medio de grupos Z sustituyentes por anillo benceno está en el intervalo de 0.2 a 1.0. El término n es un número entero en el intervalo de 2 a 50.
en donde R l R2 , R3 , R4 y R5 representan independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo que tiene 1 a 10 átomos de carbono o un grupo hidroxialquilo que tiene 1 a 10 átomos de carbono y A" representa un ion hidróxido o un ion ácido. La presente invención también proporciona una lámina de acero galvanizada tratada en la superficie que incluye una película tratada en la superficie que tiene un espesor en el intervalo de 0.01 a 3 µm. La película tratada en la superficie se forma al aplicar un agente de tratamiento de superficie a una lámina de acero galvanizada y secar el agente de tratamiento de superficie. La película tratada en la superficie contiene un compuesto de resina (A) representado por una fórmula general (I), una resina de uretano catiónica (B) que tiene un grupo de sal de amonio cuaternario, un compuesto de vanadio (C) , un compuesto de zirconio (D), ácido fosfórico o fosfato (E) y por lo menos un compuesto ácido (F) que se selecciona del grupo que consiste de ácido fluorhídrico, ácido acético, ácido nítrico, ácido sulfúrico y sales de los mismos. La proporción del compuesto de resina (A:B) y la resina de uretano catiónica (B) está en el intervalo de 7:3 a 4:6 en una base sólida. El contenido del compuesto de vanadio (C) es 2% a 20% en masa. El contenido del compuesto de zirconio
(D) es 2% a 20% en masa. El contenido de ácido fosfórico o fosfato (E) es 5% a 30% en masa. El contenido de compuesto de ácido (F)- es 0.1% a 5% en masa. Estos contenidos se basan en el contenido de sólidos totales del compuesto de resina (A) y de la resina de uretano catiónica (B) .
en donde Yi e Y2 en los anillos benceno representan independientemente hidrógeno o un grupo Z representado por una fórmula general (II) o (III) y el número medio de grupos Z sustituyentes por anillo benceno está en el intervalo de 0.2 a 1.0. El término n es un número entero en el intervalo de 2 a 50.
en donde R1# R2 , R3 , R4 y Rs representan independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo que tiene 1 a 10 átomos de carbono o un grupo hidroxialquilo que tiene 1 a 10 átomos de carbono y A" - - representa un ion hidróxido o un ion ácido.
MEJOR MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN Como una consecuencia de investigaciones diligentes para resolver los problemas mencionados antes, los presentes inventores encontraron que una lámina de acero galvanizada tratada en la superficie que es excelente en términos de resistencia a la corrosión, resistencia a sustancias alcalinas y resistencia solventes se puede fabricar al conformar una película delgada en la superficie sobre una lámina de acero galvanizada utilizando un agente para quitar la superficie que contiene cantidades predeterminadas de compuestos de resina que tiene una estructura química particular, resina de uretano que tiene un grupo funcional catiónico particular, compuesto de vanadio, compuesto de zirconio, ácido fosfónico o fosfato y un compuesto de ácido particular. Se puede utilizar cualquier lámina de acero en una lámina de acero galvanizada tratada en la superficie de acuerdo con la presente invención. Un recubrimiento de zinc de acuerdo con la presente invención se refiere a cualquier recubrimiento revestido que contenga zinc. Los ejemplos de recubrimiento de zinc incluyen un recubrimiento electrogalvanizado, un recubrimiento de aleación de zinc-níquel electrolítico, un recubrimiento de aleación de zinc-cobalto electrolítico, un recubrimiento de aleación de zinc-hierro electrolítico, un recubrimiento galvanizado sumergido en caliente, un recubrimiento de aleación de zinc sumergido en caliente, un recubrimiento de zinc-aluminio sumergido en caliente, un recubrimiento de zing-magnesio sumergido en caliente, un recubrimiento de zinc-aluminio-magnesio sumergido en caliente, un recubrimiento de dispersión basado en zinc que contiene sílice dispersada, alúmina dispersada o resina orgánica dispersada y un recubrimiento de capas múltiples que contiene estas capas de recubrimiento. Una lámina de acero galvanizada para uso en la presente invención se puede revestir por electrólisis
(electrólisis en una solución acuosa o electrólisis en un solvente no acuoso) , un método de fusión o un método en fase gaseosa. En vista de la productividad, incluyendo costos e instalaciones, se prefieren la inmersión en caliente (lámina de acero sumergida en caliente), electrodeposición (lámina de acero electrorrevestida) , o revestimiento por deposición (lámina de acero revestida por deposición) . Los ejemplos de lámina de acero sumergido en caliente incluyen láminas de acero galvanizadas sumergidas en caliente, láminas de acero revestidas con aleación de zinc sumergidas en caliente, láminas de acero revestidas con aleación de ZnAl (por ejemplo, láminas de acero revestidas con aleación de Zn-Al (5%) , láminas de acero revestidas con aleación de Zn-Al (6%) -Mg (3%) y láminas de acero revestidas con aleación de Zn-Al (11%) -Mg (3%)) . Además, una película revestida puede contener además por lo menos un elemento en traza tal como Co o Mg, para mejorar la resistencia a la corrosión de estas láminas de acero revestidas . Además, los ejemplos de la lámina de acero relectrorrevestida incluyen lámina de acero revestidas con zinc y láminas de acero revestidas con aleación de Zn-Ni. Además, las películas revestidas de estas láminas de acero revestidas pueden contener cantidades en trazas de por lo menos un elemento que se selecciona del grupo que consiste de Ni, Co, Pb, Sn y Fe . Además, para evitar que el revestimiento revestido se vuelva negro a alta temperatura y alta humedad, se pueden precipitar en el recubrimiento revestido aproximadamente 1 a 2000 ppm de por lo menos un elemento que se selecciona del grupo que consiste de Ni, Co y Fe, o el recubrimiento revestido se puede terminar con una sustancia alcalina acuosa o un ácido acuoso cada uno con por lo menos un elemento que se selecciona del grupo que consiste de Ni, Co y Fe para precipitar uno o varios de los elementos.
En una lámina de acero galvanizada tratada en la superficie de acuerdo con la presente invención, la superficie de la lámina de acero galvanizada contiene cantidades predeterminadas de compuesto (A) de resina particular, resina (B) de uretano catiónico, compuesto (C) de vanadio, compuesto (D) de zirconio, compuesto (E) que tiene grupo fosfato y por lo menos un compuesto (F) ácido que se selecciona del grupo que consiste de ácido fluorhídrico, ácido acético, ácido nítrico, ácido sulfúrico y sales de los mismos. En esta lámina de acero galvanizada y tratada en la superficie, se aplica un agente de tratamiento de superficie (composición para tratar superficie) que contiene cantidades predeterminadas de (A) a (F) y se seca para formar una película tratada en la superficie que tiene un espesor predeterminado. La película tratada en la superficie está libre de cromo hexavalente. El término "compuesto que tiene un grupo fosfato" se refiere a por lo menos un compuesto que se selecciona del grupo que consiste de ácido fosfórico y fosfato y también denominado en la presente como "ácido fosfórico o fosfato" . El compuesto (A) de resina en el agente para tratar la superficie (composición ' para tratar la superficie) imparte resistencia a la corrosión y tiene una estructura química representada por una fórmula general • -
(I)
en donde Yi e Y2 en los anillos benceno representan independientemente hidrógeno o un grupo Z representado por una fórmula general (II) o (III) y el número medio de grupos Z sustituyentes por anillo benceno está en el intervalo de 0.2 a 1.0. El término n es un número entero en el intervalo de 2 a 50.
en donde Rl t R2 , R3 , R4 y Rs representan independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo que tiene 1 a 10 átomos de carbono o un grupo hidroxialquilo que tiene 1 a 10 átomos de carbono y A" representa un ion hidróxido o un ion ácido. En la fórmula general (I) , el número medio de grupos Z sustituyentes se calcula al dividir el número total de grupos Z entre el número de anillos de benceno (es decir, 2n) . Cuando el número medio de grupos Z sustituyentes es menor de 0.2, es insuficiente la estabilidad al almacenamiento del agente para tratar la superficie. Cuando el número medio de grupos Z sustituyentes es mayor de 1.0, disminuye la resistencia al agua de la película tratada en la superficie y en consecuencia también disminuye el efecto de inhibir el herrumbre blanco. El término n representa el grado promedio de polimerización. Cuando n es menor de 2, la película tratada en la superficie es pobre en términos de efecto de barrera, resistencia a la corrosión y resistencia a sustancias alcalinas. Cuando n es menos de 50, el compuetso (A) de resina se vuelve menos soluble en agua y se incrementa la viscosidad. Por lo tanto, el compuesto (A) de resina se vuelve menos estable en el agente de tratamiento de superficie y se vuelve insuficiente la estabilidad al almacenamiento del agente de tratamiento de superficie. En las fórmulas generales (II) y (III), cuando el número de átomos de carbono en un grupo alquilo o un grupo - hidroxialquilo es mayor de 10, el compuesto (A) de resina se vuelve menos soluble en agua y se vuelve menos estable en el agente de tratamiento de superficie. Por lo tanto, el compuesto (A) de resina no se puede utilizar en el agente de tratamiento de superficie. Los ejemplos específicos de Ri R2# R3» R4 y R5 incluyen metilo, etilo, propilo, butilo, hidroxietilo, 2 -hidroxipropilo e hidroxiisobutilo . Los ejemplos específicos del ion ácido A" incluyen un ion sulfato, un ion nitrato, un ion acetato, un ion fluoruro y un ion fosfato. El compuesto (A) de resina representado por la fórmula general (I) es un producto de condensación de bisfenol-formalina . El producto de condensación de bisfenol-formalina se puede sintetizar por cualquier método. Por ejemplo, el producto de condensación de bisfenol-formalina se puede sintetizar por la reacción de bisfenol A, formalina y una amina en presencia de un catalizador alcalino. La resina (B) de uretano catiónica en el agente de tratamiento de superficie (composición para tratar la superficie) puede ser cualquier resina de uretano que tenga una porción de sal de amonio cuaternario. La resina (B) de uretano catiónica) puede estar constituida de cualquier componente monomérico, es decir, cualquier poliol y cualquier isocianato y se puede sintetizar por cualquier - - método. La porción de sal de amonio cuaternario también se denomina en la presente como grupo de sal de amonio cuaternario la cual sirve como un grupo funcional catiónico. El grupo de sal de amonio cuaternario puede ser cualquier sal de amonio cuaternario de un grupo amino, un grupo metilamino, un grupo etilamino, grupo dimetilamino, un grupo dietilamino, un grupo trimetilamino o un grupo trietilamino con la condición de que no se perjudique el funcionamiento de la presente invención. Los ejemplos de un contraión necesario para estabilizar el grupo de sal de amonio cuaternario incluyen un ion sulfato, un ion nitrato, un ion acetato, un ion fluoruro y un ion fosfato. Una resina (B) de uretano catiónico que tiene un grupo de sal de amonio cuaternario puede formar fácilmente una película. La película formada de esta manera puede tener una densidad mayor y una propiedad de barrera mejorada. Por lo tanto, la película puede retardar la permeación de factores corrosivos tales como agua y sales y puede tener una mayor resistencia a la corrosión. Además, la película difícilmente es soluble en una solución alcalina y por lo tanto tiene una mayor resistencia a una solución alcalina. La proporción (A:B) del compuesto (A) de resina y de la resina (B) de uretano catiónico sobre una base sólida está en el intervalo de 7:3 a 4:6 y preferiblemente está en el intervalo de 6:4 a 5:5. El término "proporción en una base sólida" se refiere a la proporción en masa de la resina (A) y de la resina (B) . Cuando la proporción (A:B) es mayor de 7 , la película tratada en la superficie tiene una menor resistencia a sustancias alcalinas. Cuando la proporción
(A:B) es menor de 4 , la película tratada en la superficie tiene una menor resistencia a solventes. El compuesto (A) de resina tiene una baja resistencia a una solución alcalina. En particular, cuando la temperatura formadora de película es demasiado baja para formar una película apropiada, parte de la película resultante se elimina por lavado con agua. Esto genera una menor resistencia a la corrosión después de la exposición a una solución alcalina. A diferencia de la película formada únicamente del compuesto (A) de resina, una película que contiene adicionalmente la resina (B) de uretano catiónico se forma fácilmente y por lo tanto difícilmente es eliminada por lavado. Esto puede retardar la presentación de herrumbre. Además, la película tratada en la superficie puede retener resistencia a solventes y resistencia a sustancias alcalinas. Cuando se forma una película apropiada, el compuesto (A) de resina que tiene anillos benceno puede incrementar la hidrofobicidad de la película y de esta manera retarda eficazmente la presentación de herrumbre blanco. Dado que el compuesto (A) de resina es menos soluble en un solvente orgánico polar, tal como un alcohol o una cetona, debe agregarse una cantidad óptima de compuestos (A) de resina en vista de la resistencia a solventes. De esta manera, la proporción descrita antes está en el intervalo óptimo. La película tratada en la superficie que tenga esta proporción puede mantener un excelente equilibrio de resistencia a la corrosión, resistencia a sustancias alcalinas y resistencia a solventes y de esta manera se obtiene un funcionamiento óptimo . El compuesto (C) de vanadio en el agente para tratar la superficie (composición de tratamiento de superficie) puede reducir eficazmente la presentación de herrumbre blanco en una lámina de acero galvanizada. La película tratada en la superficie por lo tanto puede retener la resistencia a la corrosión por un período de tiempo prolongado. El compuesto (C) de vanadio puede ser por lo menos un compuesto que se selecciona del grupo que consiste de pentóxido de vanadio, ácido metavanádico, metavanadato de amonio, metavanadato de sodio, oxitricloruro de vanadio, trióxido de vanadio, dióxido de vanadio, sulfato de vanadio, acetilacetonato de vanadilo, acetilacetonato de vanadio y tricloruro de vanadio. La cantidad del compuesto (C) de vanadio está en el intervalo de 2% a 20% en masa, de manera preferible 5% a 15% en masa en base en el contenido de sólidos totales (sinónimo con masa; lo mismo se aplica a lo siguiente) del compuesto (A) de resina y de la resina (B) de uretano catiónico. Cuando la cantidad del compuesto (C) de vanadio es mayor de 2% en masa, la película tratada en la superficie tiene una menor resistencia a la corrosión. Cuando la cantidad de compuesto (C) de vanadio es mayor de 20% en masa, el agente de tratamiento de superficie tiene una menor estabilidad al almacenamiento. El compuesto (D) de zirconio en el agente de tratamiento de superficie (composición de tratamiento de superficie) reduce la presentación de herrumbre blanco en una lámina de acero galvanizada. Por lo tanto, la película tratada en la superficie puede retener una elevada resistencia a la corrosión por un período de tiempo prolongado . El compuesto (D) de zirconio puede ser cualquier compuesto que sirve como una fuente de zirconio. Cualquier contraión se puede utilizar en el compuesto (D) de zirconio. El compuesto (D) de zirconio puede ser por lo menos un compuesto que se selecciona del grupo que consiste de acetato de zirconio, nitrato de zirconio, sulfato de zirconio, fosfato de zirconio, carbonato de zirconio y ácido fluorozircónico .
La cantidad del compuesto (D) de zirconio está en el intervalo de 2% a 20% en masa, preferiblemente 5% a 15% en masa en base en el contenido de sólidos totales del compuesto (A) de resina y de la resina (B) de uretano catiónico. Cuando la cantidad del compuesto (D) de zirconio es menor de 2% en masa disminuyen la resistencia a la corrosión, la resistencia a sustancias alcalinas y la resistencia a solventes de la película tratada en la superficie. Cuando la cantidad de compuesto (D) de zirconio es mayor de 20% en masa el agente de tratamiento de superficie tiene una menor estabilidad al almacenamiento. Un compuesto que tenga un grupo fosfato, es decir, ácido fosfórico y/o fosfato (E) en el agente de tratamiento de superficie (composición para tratar la superficie) reacciona con un recubrimiento de zinc sobre una lámina de acero galvanizada. La película resultante puede evitar la presentación de herrumbre blanco. Preferiblemente, el ácido fosfórico y/o el fosfato (E) es por lo menos un compuesto que se selecciona del grupo que consiste de ácido fosfórico, ácido pirofosfórico, ácido trimetafosfórico, ácido tetrametafosfórico, ácido hexametafosfórico, ácido polifosfórico, fosfato diácido de amonio, fosfato ácido de diamonio, fosfato de triamonio, fosfato diácido de sodio, fosfato ácido disódico y fosfato trisódico.
La cantidad de ácido fosfórico y/o fosfato (E) está en el intervalo de 5% a 30% en masa, preferiblemente 10% a 25% en masa en base en el contenido de sólidos totales del compuesto (A) de resina y la resina (B) de uretano catiónica. Cuando la cantidad de ácido fosfórico y/o fosfato (E) es menor de 5% en masa, la película tratada en la superficie tiene una resistencia menor a la corrosión. Cuando la cantidad de ácido fosfórico y/o fosfato (E) es mayor de 30% en masa, la película tratada en la superficie se vuelve frágil y se elimina por lavado con facilidad con agua. Por lo tanto, disminuyen la resistencia a la corrosión, la resistencia a sustancias alcalinas y la resistencia a solventes de la película tratada en la superficie . El compuesto (F) ácido en el agente de tratamiento de superficie (composición de tratamiento de superficie) puede ser por lo menos un compuesto que se selecciona del grupo que consiste de ácidos inorgánicos tal como ácido fluorhídrico, ácido nítrico y ácido sulfúrico, ácidos orgánicos tal como ácido acético, ácido oxálico, ácido cítrico, ácido succínico y ácido málico y sales de los mismos. El compuesto (F) ácido funciona como un mordiente y promueve una reacción con un recubrimiento de zinc sobre una lámina de acero galvanizada. Esto refuerza el límite - - entre la película resultante y el recubrimiento de zinc y de esta manera refuerza su adhesión, volviendo a la superficie del recubrimiento de zinc inactiva. En términos de grabado (efecto) , se prefiere particularmente por lo menos un compuesto ácido que se selecciona del grupo que consiste de ácido fluorhídrico, ácido acético, ácido nítrico, ácido sulfúrico y sales de los mismos. Los ejemplos de las sales incluyen, pero no se limitan a sales de amonio, sales de sodio, sales de potasio y sales de litio. La cantidad del compuesto (F) ácido está en el intervalo de 0.1% a 5% en masa, preferiblemente 0.5% a 3% en masa en base en el contenido de sólido total del compuesto (A) de resina y la resina (B) de uretano catiónico. Cuando la cantidad de compuesto (F) ácido es menor de 0.1% en masa, disminuyen la resistencia a la corrosión, la resistencia a sustancias alcalinas y la resistencia a solventes de la película tratada en la superficie. Cuando la cantidad del compuesto (F) ácido es mayor de 5% en masa, la película tratada en la superficie se vuelve frágil y se elimina por lavado con facilidad con agua. De esta manera, disminuyen la resistencia a la corrosión y la resistencia a sustancias alcalinas de la película tratada en la superficie. De acuerdo con la presente invención, el ácido fosfórico y/o fosfato (E) reaccionan con la superficie de metal revestida activada por el compuesto (F) ácido para formar una película que se adhiere firmemente a metal revestido. En este caso, se puede obtener una resistencia muy alta a la corrosión por la combinación de los siguientes efectos: (1) parte de una película conformada insuficientemente únicamente del compuesto (F) ácido del ácido fosfórico y/o fosfato (E) se cubre con una película difícilmente soluble que se forma del compuesto (C) de vanadio o el compuesto (D) de zirconio y (2) una película hidrofóbica formada fácilmente del compuesto (A) de resina y la resina (B) de uretano catiónica retarda la permeación de los factores corrosivos. Además de los componentes descritos en lo anterior, el agente de tratamiento de superficie
(composición de tratamiento de superficie) puede contener un relleno inorgánico y/o un lubricante tal como una cera.
Además, el agente de tratamiento de superficie (composición de tratamiento de superficie) puede contener un detergente y/o un solvente para controlar la lisura de la película tratada en la superficie. Dicho agente de tratamiento de superficie (composición de tratamiento de superficie) se aplica y se seca para formar una película tratada en la superficie que tiene un espesor (espesor de película seca) desde 0.01 a - -
3 µm y preferiblemente desde 0.1 a 2 µm. Cuando el espesor de película es menor de 0.01 µm, son insuficientes la resistencia a la corrosión, la resistencia a sustancias alcalinas y la resistencia a solventes de la película tratada en la superficie. Cuando el espesor de película es mayor de 3 µm, el desempeño de la película tratada en la superficie se nivela. Por lo tanto, el espesor de película debe ser de 3 µm o menor por razones económicas. En la lámina de acero galvanizada tratada en la superficie se puede formar una película de resina orgánica como una segunda capa sobre la película tratada en la superficie. La película de resina orgánica puede impartir resistencia a huellas dactilares y/o resistencia a deformación plástica grave a la lámina de acero galvanizada tratada en la superficie. Cuando la película de resina orgánica se conforma como una segunda capa sobre la película tratada en la superficie, desde el punto de vista de procesabilidad, preferiblemente, el espesor de la película de resina orgánica está en el intervalo de 0.01 a 5 µm, el espesor de la película tratada en la superficie de acuerdo con la presente invención el cual es una primera capa que está en el intervalo de 0.01 µm a 3 µm y el espesor total de la primera capa y de la segunda capa es de 5 µm o menos. De manera más preferible, el espesor de la película tratada en la superficie de acuerdo con la presente invención está en el intervalo de 0.01 a 2 µm, el espesor de la película de resina orgánica de la segunda capa está en el intervalo de 0.01 a 3 µm y el espesor total de la primera capa y la segunda capa es de 5 µm o menor. Los ejemplos de una resina que forme la película de resina orgánica de la segunda capa incluyen resinas epóxicas, resinas de polihidroxipoliéter , resinas de copolimerización acrílicas, resinas de copolímero de etileno-ácido acrílico, resinas alquidálicas, resinas de polibutadieno, resinas fenólicas, resinas de poliuretano, resinas de poliamina y resinas de polifenileno solas o en combinación de las mismas y además de los polímeros de las mismas. Además de la resina orgánica, la película de resina orgánica de la segunda capa puede contener una sustancia contra el herrumbre, un lubricante y un pigmento de color. A continuación se describe en lo siguiente un método para la elaboración de la lámina de acero galvanizada tratada en la superficie de acuerdo con la presente invención. Una lámina de acero galvanizada tratada en la superficie de acuerdo con la presente invención se fabrica al aplicar un agente de tratamiento de superficie (composición de tratamiento de superficie) que contiene los componentes descritos en lo anterior sobre una lámina de acero galvanizada y secar el agente de tratamiento de - - superficie por calentamiento para formar una película que tenga un espesor como se describe en lo anterior. Si es necesario, la superficie de la lámina de acero galvanizada se puede desengrasar con una sustancia alcalina antes de la aplicación del agente de tratamiento de superficie. Además, se puede realizar otro tratamiento previo tal como acabado de superficie para mejorar la adhesividad y/o la resistencia a la corrosión. El agente de tratamiento de superficie se puede aplicar a una lámina de acero revestida por recubrimiento, inmersión o aspersión. El recubrimiento se puede aplicar con un recubridor de rodillo (un recubridor de tres rodillos, un recubridor de dos rodillos o similar), un recubridor por compresión o un recubridor de troquel. Además, después del recubrimiento con un recubridor de compresión, inmersión o rociado y el método de cuchilla de aire o el método de laminado y compresión se pueden aplicar para controlar el peso del recubrimiento y volver uniforme la apariencia y el espesor de la película.. El secado por calor después de la aplicación del agente de tratamiento de superficie se puede realizar con un secador, un horno de calentamiento de aire, un horno de inducción de alta frecuencia o un horno infrarrojo. El tratamiento por calor de manera adecuada se puede realizar a una temperatura de 40°C a 250°C, preferiblemente de 50°C - - a 200°C y de manera más preferible entre 60°C y 150°C. Cuando la temperatura de calentamiento es mayor de 250CC la película se vuelve amarilla. Esto no es preferible en términos de diseño. Además, la película se puede dañar y por lo tanto presentar una menor resistencia a la corrosión. Cuando una película de resina orgánica se conforma como una segunda capa sobre una película tratada en la superficie se aplica a la película tratada en la superficie una composición de tratamiento para la segunda capa y se seca para formar una película que tiene un espesor como se describe en lo anterior. La aplicación de la composición de tratamiento y el calor de secado se pueden llevar a cabo de la misma manera a la descrita para la formación del tratamiento de superficie.
EJEMPLOS Cada uno de los compuestos A de resina (Tabla 1) , las resinas orgánicas catiónicas (Tabla 2), los compuestos de vanadio (Tabla 3), los compuestos de zirconio (Tabla 4), ácidos fosfóricos y/o fosfatos (Tabla 5) y compuestos ácidos (Tabla 6) se agregaron apropiadamente a agua desionizada con agitación para preparar un agente de tratamiento de superficie para formar una película con una superficie tratada. Cada uno de los agentes de tratamiento - - de superficie contiene 15% en masa (contenido sólido) de los componentes respectivos en total . Los materiales de lámina de acero revestidos son láminas de acero galvanizadas como se muestra en la Tabla 7. Cada lámina de acero revestida se desengrasa con solución alcalina a una presión de aspersión de 0.5 kg/cm2 durante 15 segundos, se lava con agua corriente y se seca con aire frío para limpiar la superficie. La solución desengrasante alcalina es una solución aproximadamente 2% de "CL-N364S" (Niohn Parkerizing Co . , Ltd.) en agua corriente . Cada uno de los agentes de tratamiento de superficie se aplica a la superficie limpiada de la lámina de acero galvanizada y se seca por calentamiento a una temperatura predeterminada para preparar las láminas de acero galvanizadas tratadas en la superficie de acuerdo con los ejemplos y los ejemplos comparativos. El espesor del agente de tratamiento de superficie aplicado a una lámina de acero galvanizada se ajusta a un espesor seco predeterminado al diluir con agua desionizada o al cambiar su cantidad húmeda en un recubridor de rodillo. Las láminas de acero galvanizadas tratadas en la superficie preparadas de esta manera se someten a las siguientes pruebas para evaluar la apariencia de una película, la resistencia a la corrosión, la resistencia a - - sustancias alcalinas y la resistencia a solventes. (1) Apariencia de la película Se evaluó visualmente la uniformidad de la apariencia de película. Los criterios de evaluación fueron los siguientes : O: Apariencia uniforme sin irregularidades, O- : Irregularidades ligeras y casi imperceptibles , ?: Ciertas irregularidades, y X : Muchas irregularidades .
(2) Resistencia a la corrosión (2-1) Prueba de aspersión de sal (SST) Las láminas de acero galvanizadas tratadas en la superficie se sometieron a la prueba de aspersión de sal
(SST) (JIS-Z-2371) . Se evaluó después de 240 horas el porcentaje de área con herrumbre blanco. Los criterios de evaluación fueron los siguientes: O: el porcentaje de área con herrumbre blanco es menor de 5%, O- : el porcentaje de área con herrumbre blanco está en el intervalo de 5% a 10%, ?: el porcentaje de área con herrumbre blanco está en el intervalo de 10% a 25%, y X : el porcentaje de área con herrumbre blanco • - es de 25% o mayor. (2-2) Prueba cíclica combinada (CCT) Las láminas de acero galvanizadas tratadas en la superficie se sometieron a la prueba cíclica combinada (CCT) bajo las condiciones descritas en lo siguiente y se evaluaron para el porcentaje de área de herrumbre blanca después de seis ciclos. Los criterios de evaluación fueron los mismos que en la prueba de aspersión de sal. Condiciones de prueba cíclica combinadas: un ciclo incluye aspersión con sal -> secado -> humedecido. Cada procedimiento se repite bajo las siguientes condiciones . Aspersión de sal: 35°C ± 1°C, 5% ± 0.5% NaCl, durante dos horas . Secado: 60°C ± 1°C, 20-30%RH, durante cuatro horas . Humedecido: 50 °C ± 1°C, >95%RH, durante dos horas .
(3) Resistencia a sustancias alcalinas Las láminas de acero galvanizadas tratadas en la superficie se trataron con una solución desengrasante alcalina la cual es 2% de "CL-N364S" (Niohn Parkerizing Co. , Ltd.) en agua corriente a 65°C durante seis minutos a una presión de aspersión de 0.5 kg/cm2. Las láminas de acero galvanizadas tratadas en la superficie posteriormente se lavan con agua corriente y se secan con aire frío. Las láminas de acero galvanizadas tratadas en la superficie después se someten a la prueba de aspersión de sal (SST) (JIS-Z-2371) . Se evaluó después de 168 horas el porcentaje de área con herrumbre blanco. Los criterios de evaluación fueron los siguientes: O: el porcentaje de área con herrumbre blanco es menor de 5%, O- : el porcentaje de área con herrumbre blanco está en el intervalo de 5% a 10%, ?: el porcentaje de área con herrumbre blanco está en el intervalo de 10% a 25%, y x : el porcentaje de área con herrumbre blanco es de 25% o mayor.
(4) Resistencia a solvente (4-1) Cambio de apariencia Las láminas de acero galvanizadas tratadas en la superficie se frotaron hacia atrás y hacia adelante 20 veces a una carga de aproximadamente 1 kg con "Kimwipes S200" (Nippon Paper Crecía Co . , Ltd.) impregnado con un solvente orgánico. El solvente orgánico fue etanol, metiletilcetona (MEK), hexano o benceno. Después de secado natural, se evaluó visualmente la apariencia de la • - película. Los criterios de evaluación son los siguientes: O sin cambio en la apariencia y apariencia uniforme, O- un cambio ligero y casi imperceptible en la apariencia, ? cambio en la apariencia y apariencia no uniforme, y x : cambio grande en la apariencia y abrasión parcial en el límite entre la superficie revestida y una película
(4-2) Resistencia a la corrosión Después de que se evaluó el cambio de apariencia con los solventes orgánicos en la sección (4-1), las láminas de acero galvanizadas tratadas en la superficie se sometieron a la prueba de aspersión de sal (JIS-Z-2371) . Después de 168 horas se evaluó el porcenta e de área con herrumbre blanco. Los criterios de evaluación fueron los siguientes : O El porcentaje de área con herrumbre blanco es menor de 5%, O- el porcentaje de área con herrumbre blanco está en el intervalo de 5% a 10%, ? el porcentaje de área con herrumbre blanco está en el intervalo de 10% a 25%, y X : el porcentaje de área con herrumbre blanco es de 25% o mayor. Las tablas 8 a 10 resumen las estructuras de las láminas de acero galvanizadas tratadas en la superficie (composiciones de agentes tratados en la superficie y espesores de película) de acuerdo con los ejemplos y los ejemplos comparativos. Las Tablas 11 a 13 resumen los resultados de las pruebas de evaluación. Estos resultados muestran que en los ejemplos números 1 a 3, 8 a 11, 14 a 17, 20 a 24, 27 a 29, 32 a 37, y 39 a 44 son excelentes en términos de apariencia de película, resistencia a la corrosión, resistencia a sustancias alcalinas y resistencia a solventes. En contraste, los ejemplos comparativos números 4 a 7, 12, 13, 18, 19, 25, 26, 30 y 31, en los cuales las composiciones de agente de tratamiento de superficie no satisfacen las condiciones de acuerdo con la presente invención, son pobres en términos de por lo menos uno de resistencia a la corrosión, resistencia a sustancias alcalinas y resistencia a solventes. Además, el ejemplo comparativo número 38 tiene un espesor pequeño y es pobre en términos de resistencia a sustancias alcalinas, resistencia a la corrosión y resistencia a solventes. Los ejemplos comparativos números 45 y 46 en los cuales la resina (B) de uretano catiónico se sustituye por una resina acrílica catiónica o una resina epóxica catiónica son pobres en términos de resistencia a la corrosión, resistencia a sustancias alcalinas y resistencia a solventes . En las Tablas 8 a 10, *1 se refiere al número de compuestos de resina que se muestra en la Tabla 1, *2 se refiere al número de resina orgánica catiónica que se muestra en la Tabla 2, *3 se refiere al número de compuesto de vanadio que se muestra en la Tabla 3, *4 se refiere al número de compuesto de zirconio que se muestra en la Tabla 4, *5 se refiere al número de ácido fosfórico o fosfato que se muestra en la Tabla 5, *6 se refiere al número de compuesto de ácido que se muestra en la Tabla 6, *7 se refiere al número de lámina de acero revestida que se muestra en la Tabla 7, y *8 se refiere a la composición expresada en partes por masa (para "compuesto (A) de resina" y "resina (B) de uretano, etc.", *8 se refiere al contenido de sólidos expresado en partes por masa) .
- Tabla 1
1 A Z está representado por la fórmula general (II]
Tabla 2
Tabla 3 Tabla 4 Tabla 5
Tabla 6
No. Compuesto
1 Acido fluorhídrico
2 Acido acético
3 Acido nítrico
4 Acido sulfúrico
Tabla 7
Tabla 8
Tabla 9
o
¿
Tabla 10 10 15 I
Tablas ll 10
t
Tablas 13
15
Aplicabilidad Industrial Aunque la lámina de acero galvanizada tratada en la superficie de acuerdo con la presente invención no contiene cromo hexavalente en su película, tiene excelente resistencia a la corrosión y también es excelente en términos de resistencia a sustancias alcalinas y resistencia a solventes. Por lo tanto, una lámina de acero galvanizada tratada en la superficie de acuerdo con la presente invención puede encontrar una aplicación amplia como una lámina de acero tratada en la superficie en automóviles, aparatos eléctricos caseros y materiales de construcción .
Claims (1)
1.0; el término n es un número entero en el intervalo de 2 a 50) (en donde Rx, R2, R3 , R4 y R5 representan independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo que tiene 1 a 10 átomos de carbono o un grupo hidroxialquilo que tiene 1 a 10 átomos de carbono y A" representa un ion hidróxido o un ion ácido) .
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005347114 | 2005-11-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MX2008006835A true MX2008006835A (es) | 2008-09-02 |
Family
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