ES2204698T3 - Revestimiento y procedimiento de tratamiento anticorrosion de piezas metalicas. - Google Patents

Revestimiento y procedimiento de tratamiento anticorrosion de piezas metalicas.

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ES2204698T3 ES00966232T ES00966232T ES2204698T3 ES 2204698 T3 ES2204698 T3 ES 2204698T3 ES 00966232 T ES00966232 T ES 00966232T ES 00966232 T ES00966232 T ES 00966232T ES 2204698 T3 ES2204698 T3 ES 2204698T3
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Abstract

Revestimiento anticorrosión de piezas metálicas, caracterizado porque está constituido por la asociación sinérgica de una primera capa a base de cinc metálico realizada por depósito mecánico, y de una o varias capa(s) de revestimiento obtenida(s) con la ayuda de una composición acuosa que contiene un metal particular, un solvente apropiado, un espesante y un ligante constituido por un silano.

Description

Revestimiento y procedimiento de tratamiento anticorrosión de piezas metálicas.
La presente invención prevé poner a punto un revestimiento anticorrosión de piezas metálicas, exento de cromo y de derivados a base de cromo y en particular de cromo hexavalente, que puede ser preferentemente aplicado en capas delgadas estando al mismo tiempo dotado de características de protección elevadas.
La invención se aplica a las piezas de naturaleza metálica (en particular acero, fundición) que necesitan un buen comportamiento a la corrosión en capa delgada. La geometría de las piezas tiene poca importancia en tanto la aplicabilidad a las piezas por los procedimientos descritos resulta posible.
La invención permite mejorar las propiedades anticorrosión de las piezas tratadas sin utilizar cromo y en particular cromo hexavalente en la formulación de los revestimientos.
Numerosas soluciones de tratamiento anticorrosión a base de cromo habrán sido propuestas hasta el presente. Si bien las mismas son generalmente satisfactorias en el plano de la protección de las piezas metálicas, son sin embargo cada vez más criticadas en razón de sus consecuencias en el plano tóxico y en particular en razón de las consecuencias nefastas sobre el entorno.
La presente invención se refiere a un revestimiento anticorrosión de piezas metálicas, caracterizado porque está constituido por la asociación sinérgica de una primera capa a base de cinc metálico y de una o varias capa(s) de revestimiento obtenida(s) con la ayuda de una composición acuosa que contiene un metal particular, un solvente apropiado, un espesante y un ligante constituido por un silano.
La primera capa a base de cinc metálico se realiza por un depósito mecánico. Una capa de este tipo, constituida por cinc o más generalmente por una aleación de cinc y de hierro, incluso de una mezcla de partículas de cinc y de hierro, puede ser aplicada en el marco de la presente invención a razón de una cantidad comprendida entre 50 y 300 mg/dm^{2} de metal de aportación. Para algunas aplicaciones particulares, podrán ser incluso satisfactorias cantidades depositadas más pequeñas.
El depósito mecánico de la capa a base de cinc metálico se obtiene ventajosamente por una operación de granallado con la ayuda de bolas de acero que presentan por lo menos una capa exterior que comprende o bien cinc puro o bien una aleación a base de cinc.
Un depósito mecánico de este tipo de una capa a base de cinc metálico puede también estar asegurado por una operación de granallado con la ayuda de una mezcla de bolas de acero y de bolas constituidas por un núcleo de acero y que presentan en superficie por lo menos una capa exterior a base de una aleación de cinc o una capa exterior de cinc puro.
Finalmente, este depósito mecánico de la capa a base de cinc metálico puede también obtenerse por granallado con la ayuda de bolas realizadas esencialmente a base de una aleación de hierro, siendo realizado el granallado en presencia de un polvo de cinc o de sémola de cinc que se encuentra por tanto aplicada bajo el efecto mecánico del granallado.
El término de bola o microbola utilizado en el marco de la presente invención para describir las operaciones de granallado debe entenderse en sentido amplio, es decir englobar todos los tipos de formas de partículas o micropartículas a proyectar en la superficie de las piezas.
La máquina de granallado utilizada para realizar esta primera capa a base de cinc puede por ejemplo estar realizada de acuerdo con el diagrama esquemático ilustrado en la figura 1 anexa.
Se observa en esta figura, que la máquina comprende principalmente una cámara de granallado 10 que puede por ejemplo comprender dos turbinas de proyección 12 entre las cuales pasarán las piezas a tratar. Las turbinas de proyección 12 proyectarán por tanto las microbolas de aleación de hierro o de aleación a base de cinc sobre las superficies de las piezas a tratar, en presencia en caso necesario de un polvo o de sémola de cinc. La parte inferior de esta cámara de granallado 10 está equipada con un dispositivo 14 de reciclado de las bolas de granallado. Estas bolas son a continuación llevadas hacia un separador granulométrico 16 de manera que eliminen unas bolas de diámetro que resulta demasiado pequeño. Así, se eliminan en particular los polvos metálicos 18 generados cuando tiene lugar la operación de granallado. En el caso en que se utilizan únicamente unas bolas revestidas de una aleación a base de cinc, después de una selección granulométrica de las bolas, estas últimas son conducidas hacia un separador magnético 20 que permite efectuar una selección entre las bolas de acero recubiertas con una aleación a base de cinc y las bolas de acero agotadas de cinc, es decir que han perdido una gran parte de esta aleación a base de cinc, las bolas de acero agotadas de cinc son recuperadas en el puesto 22. A la salida de este separador magnético 20, está además previsto un dispositivo 24 de medición del contenido de cinc de las bolas de granallado.
\newpage
En respuesta a esta medición del contenido de cinc, el depósito 26 de las microbolas que está destinado a alimentar las turbinas de proyección 12 del dispositivo de granallado 10, será o no realimentado con bolas nuevas en 28, es decir cargadas o recargadas de cinc. El depósito 26 está además ventajosamente equipado con un sistema de control de nivel 30.
Es por tanto así posible realizar, de forma continua o discontinua, el depósito mecánico de la capa a base de cinc metálico en la superficie de las piezas a tratar.
En lo que concierne a la aplicación ulterior de una o varias capa(s) de revestimiento obtenida(s) a base de una solución acuosa que contiene un metal particular, un solvente, un espesante y un ligante constituido por un silano, de forma más precisa, dicha composición comprende por ejemplo:
-
un metal particular elegido entre el cinc y/o el aluminio,
-
un solvente orgánico,
-
un espesante,
-
un ligante a base de silano que lleva unos grupos funcionales epoxi,
-
agua.
Según otra característica de la invención, dicha composición contiene de 10 a 35% en peso de cinc y/o de 1,5 a 35% en peso de aluminio.
Según una característica ventajosa, dicha composición contiene de 3 a 20% en peso de silano.
De manera muy general, el derivado base de silano utilizado como ligante, por ejemplo de forma ventajosa el gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano está presente en la composición a razón de una cantidad comprendida entre aproximadamente 5 y aproximadamente 12% en peso con respecto al peso total de la composición.
Según otra particularidad de la invención, dicha composición contiene de 1 a 30% en peso de un solvente orgánico, en particular de dipropilenglicol.
De manera más general, el solvente orgánico utilizado en dicha composición acuosa es un solvente líquido con alto punto de ebullición, por ejemplo un líquido oxohidroxilado, ventajosamente elegido en el grupo consistente en tri-y tetraetilenglicol, di-y tripropilenglicol, monometil, dimetil y etiléteres de los glicoles citados, de los polipropilenglicoles, del alcohol diacetónico, de los éteres de dietilenglicol y sus mezclas.
Dicha composición contiene también preferentemente de 0,005 a 2% en peso de un agente espesante, en particular de hidroxipropilmetilcelulosa.
De manera ventajosa, el metal particular es utilizado en forma de polvo que tiene un diámetro comprendido entre 1 y 10 \mum preferentemente 2-5 \mum o de partículas de pequeñas dimensiones inferiores a 15 micrones, o también una mezcla de los dos.
De manera general, el metal particular podrá estar constituido por uno o dos de los metales elegidos entre el cinc y el aluminio, sus aleaciones y sus mezclas intermetálicas en cualesquiera proporciones.
Dicha composición acuosa contiene también un agente espesante presente preferentemente a razón de 0,05 a aproximadamente 2% en peso con respecto al peso total de la composición. Dicho espesante se elegirá preferentemente en el grupo que comprende unos espesantes celulósicos, la goma de xantano, unas arcillas modificadas y sus mezclas.
Según un modo de realización ventajoso de dicha composición acuosa, esta última contendrá de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 1,2% en peso del agente espesante, preferentemente elegido en el grupo que comprende la hidroxietilcelulosa, la metilcelulosa, la metilhidroxipropilcelulosa, la etilhidroxietilcelulosa, la metiletilcelulosa, así como sus mezclas.
Dicha composición acuosa contiene también de forma ventajosa un agente humectante preferentemente presente a razón de 0,01 a aproximadamente 3% en peso con respecto al peso total de la composición, siendo dicho agente humectante preferentemente un agente de tipo no iónico.
La composición acuosa puede también en ciertas condiciones contener de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10% en peso de un compuesto a base de boro, por ejemplo elegido entre el ácido ortobórico, el ácido metabórico, el ácido tetrabórico, el óxido de boro así como sus mezclas.
\newpage
Finalmente, dicha composición puede contener también de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 2% en peso de un inhibidor de corrosión elegido en el grupo que comprende el nitrato de calcio, el fosfato de amonio dibásico, el sulfonato de calcio, el carbonato de litio, así como sus mezclas.
Se precisará finalmente que, de forma general, dicha composición contiene de aproximadamente 30 a aproximadamente 60% en peso de agua con respecto al peso total de la composición.
Esta composición puede ser aplicada sobre la primera capa a base de cinc metálico por las operaciones de pulverización, por inmersión o por inmersión centrifugación, y después sometida a una operación de cocción, preferentemente a una temperatura de 70 a 300ºC
Ventajosamente, la realización de la o de dichas capa(s) de revestimiento se efectúa de manera que se obtenga del orden de 10 a 20 g/m^{2} expresado en peso de materia seca.
Para demostrar el carácter sinérgico de la asociación de la primera capa a base de cinc metálico con la o las capa(s) superior(es) de revestimiento obtenida(s) con la ayuda de la composición acuosa a base de silano, se precisarán a continuación las condiciones en las cuales las diferentes capas han sido aplicadas en el marco de la experimentación comparativa cuyos resultados serán referidos a continuación.
En el ejemplo, el depósito mecánico de la capa a base de cinc metálico por granallado, ha sido realizado por proyección mecánica en seco sobre chapa de acero DC04 con la ayuda de una granalladora denominada Z-coater DZ-100 comercializada por la sociedad japonesa SAMPOH, cuyo funcionamiento corresponde al del esquema de la figura anexa. Las condiciones de proyección son las siguientes:
-
caudal de proyección: 80 kg por minuto,
-
velocidad de la turbina: 4.200 vueltas por minuto.
Las partículas utilizadas son unas partículas de aleación cinc-hierro:
ZZ48: 70%, tamaño de las partículas 0,25 a 0,7 mm
ZZ60: 30%, tamaño de las partículas 0,04 a 0,25 mm.
Las partículas están constituidas por un núcleo de hierro recubierto con una película de cinc con en la intercara una capa de aleación cinc-hierro.
Los contenidos en cinc para las partículas ZZ48 y ZZ60 son respectivamente de 33-39% y de 67-73%.
La composición acuosa a base de silano utilizada en el marco de la experimentación comparativa, corresponde a:
-
cinc: 28%,
-
aluminio: 3,1%,
-
dipropilenglicol: 4,2%,
-
glicidoxipropiltrimetoxisilano: 7%,
-
nonilfenolpolioxietileno: 3%, y
-
hidroxipropilmetilcelulosa: 0,13%.
La aplicación de esta composición acuosa a base de silano ha sido realizada con pistola neumática de chorro redondo (0,8 mm). El tiempo de pulverización ha sido de 4 segundos para obtener un peso de capa del orden de 16-18 g/m^{2} con un producto con un 40% de extracto seco y 38 segundos de viscosidad (corte AFNOR # 4.)
La cocción de las piezas se realiza por convección: secado a 70ºC durante 20 minutos seguido de una cocción a 300ºC durante 30 minutos.
Los resultados de estas experimentaciones comparativas están reunidos en las tres tablas siguientes:
TABLA 1 Granallado con la ayuda de bolas a base de cinc + tratamiento al silano
1
TABLA 2 (Comparativa) Sistema electrozincado + tratamiento al silano
2
TABLA 3 (Comparativa) Sistema galvanizado + tratamiento al silano
3
Cualquiera que sea el modo de depósito de la primera capa base de cinc metálico utilizado, asociado al depósito del revestimiento con la ayuda de la composición acuosa a base de silano, el efecto de sinergia queda demostrado de forma incontestable en las tres tablas, y esto desde luego para las diferentes variantes de gramaje total experimentadas.
El comportamiento a la niebla salina está muy netamente mejorado para unos sistemas a base de electrocincado y galvanizado y en menor medida de granallado, cuando el tratamiento al silano alcanza un gramaje de 20 g/m^{2}. Esto puede explicarse por el hecho de que un gramaje de 10 g/m^{2} no es probablemente suficiente para recubrir perfectamente la pieza teniendo en cuenta las heterogeneidades de superficie.
Para obtener del orden de 400 horas de niebla salina, es posible utilizar el sistema de granallado + tratamiento al silano con 30 g/m^{2} de gramaje total (o sea 6-7 \mum); para el sistema de electrocincado + tratamiento al silano con 80 g/m^{2} de gramaje total (o sea 11-13 \mum); o para el sistema galvanizado + tratamiento al silano con 100 g/m^{2} de gramaje total (o sea 14-16 \mum).
Esto demuestra la fuerte sinergia existente entre el granallado de cinc y el tratamiento al silano y permite dividir por dos el espesor depositado para un comportamiento a lacorrosión similar.

Claims (15)

1. Revestimiento anticorrosión de piezas metálicas, caracterizado porque está constituido por la asociación sinérgica de una primera capa a base de cinc metálico realizada por depósito mecánico, y de una o varias capa(s) de revestimiento obtenida(s) con la ayuda de una composición acuosa que contiene un metal particular, un solvente apropiado, un espesante y un ligante constituido por un silano.
2. Revestimiento anticorrosión según la reivindicación 1, caracterizado porque el depósito mecánico de la capa base de cinc metálico está asegurado por granallado de bolas que presentan por lo menos una capa exterior que comprende una aleación a base de cinc.
3. Revestimiento anticorrosión según la reivindicación 1, caracterizado porque el depósito mecánico de la capa base de cinc metálico está asegurado por un granallado con la ayuda de una mezcla de bolas constituidas por una aleación a base de hierro y de bolas que presentan por lo menos una capa exterior que comprende una aleación a base de cinc.
4. Revestimiento anticorrosión según la reivindicación 1, caracterizado porque el depósito mecánico de la capa base de cinc metálico está asegurado por un granallado de bolas a base de una aleación de hierro en presencia de polvo de cinc.
5. Revestimiento anticorrosión según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el depósito mecánico de la capa base de cinc metálico está constituido por unas partículas de cinc, una mezcla de partículas de cinc y de partículas de hierro, o también unas partículas de aleaciones cinc-hierro, a razón de 50 a 300 mg/dm^{2}.
6. Revestimiento anticorrosión según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la o las capas de revestimiento se obtienen con la ayuda de una composición que comprende:
-
un metal particular que comprende el cinc y/o el aluminio,
-
un solvente orgánico,
-
un espesante,
-
un ligante a base de silano que lleva unos grupos funcionales epoxi,
-
agua.
7. Revestimiento anticorrosión según la reivindicación 6, caracterizado porque la composición contiene de 10 a 35% en peso de cinc.
8. Revestimiento anticorrosión según una de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque la composición contiene de 1,5 a 35% en peso de aluminio.
9. Revestimiento anticorrosión según un de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la composición contiene de 3 a 20% en peso de silano.
10. Revestimiento anticorrosión según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque la composición contiene de 1 a 30% de solvente orgánico, en particular de dipropilenglicol.
11. Revestimiento anticorrosión según una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque la composición contiene de 0,005 a 2% en peso de agente espesante, en particular de hidroxipropilmetilcelulosa.
12. Revestimiento anticorrosión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la o dichas capas de revestimiento son aplicadas por pulverización, inmersión o inmersióncentrifugación, y después sometidas a una operación de cocción, preferentemente a una temperatura de 70 a 300ºC.
13. Revestimiento anticorrosión según la reivindicación 12, caracterizado porque la realización de la o de dichas capas de revestimiento se efectúa de manera que se obtenga del orden de 10 a 20 g/m^{2} expresado en peso de materia seca.
14. Procedimiento de tratamiento anticorrosión de piezas metálicas, caracterizado porque se aplica a la superficie de dichas piezas un revestimiento anticorrosión según las reivindicaciones anteriores.
\newpage
15. Piezas metálicas que comprenden en su superficie un revestimiento anticorrosión según una de las reivindicaciones 1 a 13.
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