ES2631136T3

ES2631136T3 - Proceso de recubrimiento de conversión para aleaciones de magnesio

Info

Publication number: ES2631136T3
Application number: ES14382173.4T
Authority: ES
Inventors: Fabiola BRUSCIOTTI; Usoa Izagirre Etxeberria; Ainhoa Unzurrunzaga Iturbe
Original assignee: Fundacion Tecnalia Research and Innovation
Current assignee: Fundacion Tecnalia Research and Innovation
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2017-08-28
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: EP2944707B1; EP2944707A1

Abstract

Un proceso para el tratamiento de superficie de una aleación de magnesio, que comprende las siguientes etapas, llevadas a cabo en la siguiente secuencia: (i) granallar un sustrato de aleación de magnesio, (ii) desengrasar el sustrato, (iii) decapar el sustrato, (iv) activar el sustrato, (v) poner en contacto el sustrato con una solución de recubrimiento de conversión química que comprende permanganato de potasio entre 0,1 y 0,3 M, fosfato de sodio entre 0,01 y 0,2 M, nitrato de calcio entre 1,0 y 5 g/l y nitrato de itrio entre 1,5 y 5 g/l y un pH comprendido entre 2,5 y 5.

Description

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DESCRIPCION

Proceso de recubrimiento de conversion para aleaciones de magnesio Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un tratamiento de conversion basado en fosfato-permanganato mejorado para la proteccion contra la corrosion de aleaciones de Mg, a los sustratos de aleaciones de Mg protegidos obtenidos, a su uso para la fabricacion de piezas, a dichas piezas ya las soluciones utilizadas para formar el recubrimiento protector.

Antecedentes de la invencion

Las aleaciones a base de Mg presentan un desaflo unico de proteccion contra la corrosion. A diferencia de otros metales ligeros activos, tales como Al y Ti, las aleaciones de Mg no forman una pellcula de oxido de pasivacion natural. Tras la exposicion atmosferica,el Mg desarrolla rapidamente pellculas de oxido/hidroxido/carbonato. Estas pellculas son porosas, estan mal adheridas y no son homogeneas, y no pueden proporcionar al metal subyacente una proteccion satisfactoria contra la corrosion. Una de las maneras mas eficaces para mejorar la resistencia a la corrosion de las aleaciones de Mg es formar un recubrimiento sobre la superficie para aislar el material base del medio ambiente, actuando como una capa de barrera funcional. El recubrimiento tambien puede formar una buena base para recubrimientos organicos posteriores, tales como pinturas. Se han desarrollado diversas tecnicas de tratamiento de recubrimiento superficial, entre las que el tratamiento de conversion qulmica representa un metodo eficaz, comparativamente de bajo coste y de facil implementacion, que ha sido ampliamente adoptado en procesos industriales. En el proceso de recubrimiento de conversion, el sustrato a proteger se sumerge en una solucion que reacciona con la superficie, alterando la concentration de iones metalicos y el pH en la interfase metal-solucion. El cambio localizado en la composition provoca la precipitation de la solucion sobre la superficie del sustrato, formando el recubrimiento.

Un tratamiento de baja resistencia a la corrosion de bajo coste de uso habitual para las aleaciones de magnesio es un recubrimiento de conversion basado en dicromato. Si bien proporciona una buena proteccion contra la corrosion, se basa en el cromo hexavalente, que ejerce efectos nocivos sobre el medio ambiente y la fisiologla humana. Para superar este grave inconveniente, se han desarrollado muchos tratamientos alternativos de conversion qulmica sin cromato. Por ejemplo, en el documento US 2002/0174915 se divulga un metodo de tratamiento de la superficie que comprende poner en contacto un sustrato de aleacion de magnesio pretratado adecuadamente con un reactivo de conversion qulmica que comprende ion fosfato e ion permanganato y un valor de pH entre 1,5 y 7. La patente ES 2 178 917 divulga otro metodo en el que, despues de un pretratamiento, el sustrato de la aleacion de Mg se pone en contacto con una solucion acuosa que comprende permanganato de metal alcalino y un fosfato de metal alcalino, como permanganato de potasio y fosfato de sodio.

En el documento CN 1388270A se divulga un metodo de tratamiento de superficie de aleaciones de Mg con una solucion de recubrimiento de conversion libre de Cr proporcionando resistencia a la corrosion y adherencia.

Aunque se han desarrollado muchos metodos, ninguno de ellos es actualmente completamente satisfactorio en terminos de proteccion contra la corrosion en comparacion con los basados en Cr. Por lo tanto, todavla existe la necesidad en el estado de la tecnica de proporcionar un proceso de recubrimiento de conversion alternativo que proporcione buena resistencia a la corrosion y buena adherencia para recubrimientos posteriores.

Descripcion detallada de las figuras

Figura 1: Recubrimiento de conversion de acuerdo con la invencion (izquierda) y referencia Cr-Mn (derecha) sobre la aleacion de Mg EV31 A Despues de 168 horas en neblina salina pulverizada (SSF).

Figura 2: Recubrimiento de conversion de acuerdo con la invencion (izquierda) y referencia Cr-Mn (derecha) sobre la aleacion de Mg EV31 A tratada posteriormente con resina +a imprimador tras 1500 horas en SSF.

Figura 3: Aleacion de Mg AZ91 tratada con un recubrimiento de conversion segun la invencion + resina + imprimador despues de 2000 horas en SSF. Izquierda: muestra colocada en la camara SSF como tal. Derecha: muestra con dano artificial

Figura 4: Imagenes de la aleacion de magnesio EV31A despues de haber sido sometida al proceso de la invencion con la solucion de recubrimiento de conversion qulmica, CC1 (izquierda), y con la solucion de recubrimiento de conversion qulmica no conforme a la invencion, CC2 (derecha).

Figura 5: Analisis de espectroscopia de rayos X de dispersion de energla (EDS) de una muestra EV31A tratada con CC1.

Figura 6: analisis EDS de una muestra EV31A tratada con CC2.

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Descripcion detallada de la invencion

En un aspecto, la presente invencion se refiere a un proceso para el tratamiento de superficie de una aleacion de magnesio, que comprende las siguientes etapas, llevadas a cabo en la siguiente secuencia:

(i) granallar un sustrato de aleacion de magnesio,

(ii) desengrasar el sustrato,

(iii) decapar el sustrato,

(iv) activar el sustrato,

(v) poner en contacto el sustrato con una solucion de recubrimiento de conversion qulmica segun la reivindicacion 1, que comprende permanganato de potasio y fosfato de sodio y nitrato de calcio y nitrato de itrio. Los presentes inventores han descubierto, sorprendentemente, que este proceso, en lo sucesivo el proceso de la invencion, da como resultado una proteccion contra la corrosion significativamente mejorada para las aleaciones de magnesio.

En principio, cualquier aleacion de magnesio puede tratarse en superficie de acuerdo con el proceso de la invencion. En una realization preferida, la aleacion de Mg es una seleccionada entre EV31A, AZ91 y AM60. Con el fin de asegurar que el proceso de la invencion consigue un recubrimiento homogeneo de la superficie del sustrato y un rendimiento global mejorado del sustrato recubierto resultante, un pretratamiento que comprende la combination de las etapas (i) a (iv) mencionadas anteriormente en esta secuencia es crucial.

La etapa de granallado se lleva a cabo para eliminar posibles impurezas presentes en el sustrato de aleacion de Mg. En una realizacion particular, el granallado se lleva a cabo utilizando alumina F-220 o F-500 (partlculas de oxido de aluminio de diferentes tamanos). Despues del granallado, cualquier polvo restante puede eliminarse por medios convencionales, tales como con aire comprimido.

La etapa de desengrasado en la practica no esta particularmente restringida y puede llevarse a cabo con cualquier solucion alcalina. En una realizacion preferida, el desengrasado se lleva a cabo en solucion alcalina, preferentemente caliente, de hidroxido de sodio, o un limpiador alcalino, tal como Oakite®90, para eliminar el aceite de la superficie. El sustrato se trata, generalmente, sumergiendolo en la solucion caliente. La solucion caliente se encuentra normalmente a una temperatura comprendida entre 70 y 90 °C, y, en una realizacion particular, a una temperatura de 80 °C. Los tiempos de inmersion varlan dependiendo de la naturaleza de la solucion, de la temperatura y del sustrato, pero normalmente estan comprendidos entre 1 y 10 min. En una realizacion particular, el desengrasado se lleva a cabo con un limpiador alcalino, como Oakite®90. Las concentraciones tlpicas de Oakite®90 en la solucion alcalina caliente estan entre 60 y 70 g/l, y en una realizacion particular 65 g/l. Cuando se utiliza NaOH, las concentraciones tlpicas estan entre 2,0 y 3,0 M, en una realizacion particular 2,5 M.

El decapado se lleva a cabo para eliminar las impurezas superficiales y contaminantes. El decapado se lleva a cabo con una solucion acuosa acida. En una realizacion particular se usa una solucion de acido fosforico y, mas particularmente, se usa acido fosforico en una concentration comprendida entre 10-85 % en peso. En una realizacion mas preferida, el acido fosforico se usa en una cantidad de 25 % en peso. La etapa de decapado requiere, normalmente, entre 1 y 60 segundos, dependiendo, por ejemplo, de la concentracion de acido. En una realizacion particular, el decapado requiere 15 segundos. El decapado puede llevarse a cabo a temperaturas preferentemente en el intervalo de la temperatura ambiente a 50 °C para evitar danos superficiales.

La activation del sustrato se lleva a cabo con una solucion de bifluoruro de amonio o acido fluorhldrico. El sustrato se trata, generalmente, sumergiendolo en la solucion. En una realizacion particular, la activacion se lleva a cabo con bifluoruro de amonio. En una realizacion mas particular, el bifluoruro de amonio esta presente en una concentracion de entre 25 y 75 g/l, como, por ejemplo, 50 g/l. En otra realizacion particular, la activacion se lleva a cabo con HF. De acuerdo con una realizacion mas particular, el HF se usa a una concentracion de entre 9 y 15 % en peso, como, por ejemplo, 12 % en peso. La activacion se lleva a cabo normalmente a temperatura ambiente durante tiempos normalmente comprendidos entre 1 y 30 minutos.. En una realizacion particular, la activacion dura 10 minutos.

La solucion de recubrimiento de conversion qulmica comprende permanganato de potasio, fosfato de sodio, nitrato de calcio y nitrato de itrio a concentraciones segun la reivindicacion 1. Esta solucion de recubrimiento de conversion qulmica, de aqul en adelante tambien denominada CC1, comprende permanganato de potasio entre 0,1 y 0,3 M, preferentemente entre 0,15 y 0,25 M, y, mas preferentemente, 0,2 M, y de fosfato de sodio entre 0,01 y 0,2 M, preferentemente entre 0,05 y 0,15 M, y, mas preferentemente, 0,1 M. CC1 comprende ademas nitrato de calcio y nitrato de itrio. El nitrato de calcio esta presente en una cantidad entre 1,0 y 5 g/l en CC1, preferentemente entre 1,5 y 3,5 g/l. Ejemplos de concentraciones de nitrato de calcio en CC1 son 2 g/L, 2,5 g/l y 3,0 g/l. El nitrato de itrio esta en una cantidad de entre 1,5 y 5 g/l, preferentemente entre 1,5 y 3,5 g/l. Ejemplos de concentraciones de nitrato de itrio en CC1 son 2 g/l, 2,5 g/l y 3,0 g/l.

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Debe tenerse en cuenta que todas las combinaciones posibles de los intervalos, subgrupos y particulares o preferidos para CC1 divulgada anteriormente se han de considerar como realizaciones descritas individualmente en la presente solicitud. En una realizacion particularmente preferida, la solucion de recubrimiento de conversion qulmica comprende permanganato de potasio 0,2 M, fosfato de sodio 0,1 M, 2 g/l de nitrato de calcio y 2 g/l de nitrato de itrio. De acuerdo con una realizacion no conforme a la invencio, la solucion de recubrimiento de conversion qulmica, tambien denominada en la presente descripcion CC2, comprende permanganato de potasio, fosfato de sodio, nitrato de calcio y vanadato de sodio. CC2 comprende entre permanganato de potasio 0,1 y 0,3 M, preferentemente entre 0,15 y 0,25 M, y, mas preferentemente, 0,2 M, y fosfato de sodio entre 0,01 y 0,2 M, preferentemente entre 0,05 y 0,15 M y, mas preferentemente, 0,1 M. La cC2 comprende ademas nitrato de calcio y vanadato de sodio. El nitrato de calcio esta presente en una realizacion concreta en una cantidad entre 1,0 y 5 g/l en CC2, preferentemente entre 1,5 y 3,5 g/l. Ejemplos de concentraciones de nitrato de calcio en CC2 son 2 g/l, 2,5 g/l y 3,0 g/l. El vanadato de sodio esta presente en una realizacion concreta en una cantidad de entre 1,5 y 5 g/l, preferentemente entre 1,5 y 3,5 g/l. Ejemplos de concentraciones de vanadazo de sodio en CC2 son 2 g/l, 2,5 g/l y 3,0 g/l.

Debe tenerse en cuenta que todas las combinaciones posibles de los intervalos, subgrupos y particulares o preferidos para CC2 divulgada anteriormente se han de considerar como realizaciones descritas individualmente en la presente solicitud. En una realizacion particularmente preferida, la solucion de recubrimiento de conversion qulmica comprende permanganato de potasio 0,2 M, fosfato de sodio 0,1 M, 2 g/l de nitrato de calcio y 2,5 g/l de vanadato de sodio.

El pH de la solucion de recubrimiento de conversion qulmica CC1 o CC2 se ajusta a un pH comprendido entre 2,5 y 5, preferentemente a un pH entre 2,8 y 4,0, tal como, por ejemplo, un pH de 3,0 en una realizacion particular, o un pH de 3,5. El ajuste se realiza generalmente con un acido, como el acido fosforico.

El sustrato se pone en contacto con la solucion de recubrimiento de conversion qulmica durante tiempos que pueden variar dependiendo del sustrato, de la composicion qulmica de la solucion, del pH y de la temperatura a la que tiene lugar el contacto. En una realizacion particular, el sustrato se pone en contacto a temperatura ambiente. El contacto se lleva a cabo habitualmente sumergiendo el sustrato activado en la solucion de recubrimiento de conversion qulmica.

El proceso de la invencion puede comprender ademas etapas de lavado y aclarado del sustrato de una manera convencional, tal como con agua desionizada, entre la etapa de desengrasado y decapado y/o entre la etapa de decapado y la etapa de activacion y/o entre la etapa de activacion y La etapa de contacto (v). El lavado y el aclarado pueden realizarse cada vez una o mas veces.

El procedimiento opcionalmente comprende, ademas, aclarar el sustrato recubierto obtenido despues de la etapa (v) con agua desionizada y etanol; secar de una manera convencional, tal como con aire caliente y almacenar el sustrato recubierto en una atmosfera controlada sin humedad. Como se usa en la presente invencion, una atmosfera controlada sin humedad se refiere a las condiciones encontradas, por ejemplo, en un recipiente sellado lleno de perlas de sllice para absorber el exceso de humedad.

En otro aspecto, la presente invencion se refiere a un sustrato de aleacion de magnesio obtenido de acuerdo con el proceso de la invencion. De acuerdo con una realizacion concreta, la aleacion de magnesio se selecciona del grupo de EV31A, AZ91 y AM60. En una realizacion mas particular, la aleacion de Mg es EV13A. La figura 4 muestra Imagenes de esta aleacion de magnesio EV31A despues de haber sido sometida al proceso de la invencion con la solucion de recubrimiento de conversion qulmica, CC1 (izquierda), y con la solucion de recubrimiento de conversion qulmica no conforme a la invencion, CC2 (derecha). La figura 5 muestra el analisis de espectroscopia de rayos X de energla dispersiva (EDS) de la aleacion EV13A despues de someterla al proceso de la invencion con CC1. La figura 6 muestra el analisis de espectroscopia de rayos X de energla dispersiva (EDS) de la aleacion EV13A despues de someterla al proceso no conforme a la invencion con CC2. En ambas Figuras 5 y 6 se observa Mg de la aleacion de Mg. Se detecta F que proviene del tratamiento con HF y/o NH4HF2; se detecta P procedente del componente de fosfato de CC1 y CC2. Tambien se detecta Ca, a partir del nitrato de calcio utilizado como aditivo en CC1 y CC2. V se detecta en la figura 6, ya que se utiliza como aditivo en CC2. Nd, aunque en pequena concentration, tambien se detecta como parte de la aleacion EV31A. Sin embargo, los inventores tambien han observado que la presencia de un pico de Nd tambien corresponde a partlculas que estan sobre el recubrimiento del sustrato, por lo que, probablemente, forme compuestos con otros elementos. Y no es visible en los espectros para la muestra tratada con CC1. De acuerdo con los inventores, esto se debe probablemente al hecho de que la cantidad de itrio en el recubrimiento es bastante baja, y/o porque uno de los picos esperados para el itrio esta en 14,9 eV, por lo tanto fuera del intervalo de medicion.

Dado que el proceso de la invencion confiere a la aleacion de Mg muy buenas propiedades, tal como se explica mas adelante, los sustratos encuentran aplicacion en una amplia gama de campos, tales como los sectores aeroespacial y automovillstico.

En este sentido, un aspecto adicional de la invencion se refiere al uso del sustrato de aleacion de magnesio de la

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invencion para fabricar una pieza para su uso en los sectores aeroespacial y automovillstico. La parte, como se utiliza en el presente documento, se refiere a cualquier parte (artlculo, elemento, pieza, etc.) usada convencionalmente en estos sectores y fabricada utilizando materiales de aleacion de magnesio, tales como, por ejemplo, engranajes de transmision para helicopteros.

En otro aspecto, la invencion se refiere, por lo tanto, a una parte para su uso en el sector aeroespacial o automovillstico que comprende el sustrato de aleacion de magnesio de la invencion.

En un aspecto adicional, la invencion se refiere a una solucion de recubrimiento de conversion qulmica para su uso en el proceso de la invencion. La solucion de recubrimiento de conversion qulmica segun la reivindicacion 13, que comprende permanganato de potasio, fosfato de sodio, nitrato de calcio y nitrato de itrio. Esta solucion de recubrimiento de conversion qulmica CC1 comprende permanganato de potasio 0,1 y 0,3 M, preferentemente entre 0,15 y 0,25 M, y, mas preferentemente, 0,2 M, y fosfato de sodio entre 0,01 y 0,2 M, preferentemente entre 0,05 y 0,15 M y, mas preferentemente, 0,1 M. La CC1 comprende ademas nitrato de calcio y nitrato de itrio. El nitrato de calcio esta presente en una cantidad entre 1,0 y 5 g/l en CC1, preferentemente entre 1,5 y 3,5 g/l. Ejemplos de concentraciones de nitrato de calcio en CC1 son 2 g/L, 2,5 g/l y 3,0 g/l. El nitrato de itrio esta en una cantidad de entre 1,5 y 5 g/l, preferentemente entre 1,5 y 3,5 g/l. Ejemplos de concentraciones de nitrato de itrio en CC1 son 2 g/l, 2,5 g/l y 3,0 g/l.

Como ya se ha indicado anteriormente, cabe destacar que todas las combinaciones posibles de los intervalos, subgrupos y particulares o preferidos para CC1 divulgada anteriormente se han de considerar como realizaciones descritas individualmente en la presente solicitud. En una realizacion particularmente preferida, la solucion de recubrimiento de conversion qulmica comprende permanganato de potasio 0,2 M, fosfato de sodio 0,1 M, 2 g/l de nitrato de calcio y 2 g/l de nitrato de itrio. De acuerdo con un ejemplo no conforme a la invencion, la solucion de recubrimiento de conversion quimica CC2 comprende permanganato de potasio, fosfato de sodio, nitrato de calcio y vanadato de sodio. CC2 comprende entre permanganato de potasio 0,1 y 0,3 M, preferentemente entre 0,15 y 0,25 M, y, mas preferentemente, 0,2 M, y fosfato de sodio entre 0,01 y 0,2 M, preferentemente entre 0,05 y 0,15 M y, mas preferentemente, 0,1 M. La CC2 comprende ademas nitrato de calcio y vanadato de sodio. El nitrato de calcio esta presente en una realizacion concreta en una cantidad entre 1,0 y 5 g/l en CC2, preferentemente entre 1,5 y 3,5 g/l. Ejemplos de concentraciones de nitrato de calcio en CC2 son 2 g/l, 2,5 g/l y 3,0 g/l. El vanadato de sodio esta presente en una realizacion concreta en una cantidad de entre 1,5 y 5 g/l, preferentemente entre 1,5 y 3,5 g/l. Ejemplos de concentraciones de vanadazo de sodio en CC2 son 2 g/l, 2,5 g/l y 3,0 g/l.

Debe tenerse en cuenta que todas las combinaciones posibles de los intervalos, subgrupos y particulares o preferidos para CC2 divulgada anteriormente se han de considerar como realizaciones descritas individualmente en la presente solicitud.

En una realizacion particularmente preferida, la solucion de recubrimiento de conversion quimica comprende permanganato de potasio 0,2 M, fosfato de sodio 0,1 M, 2 g/l de nitrato de calcio y 2,5 g/l de vanadato de sodio.

El pH de la solucion de recubrimiento de conversion quimica CC1 o CC2 se ajusta a un pH comprendido entre 2,5 y 5, preferentemente a un pH entre 2,8 y 4,0, tal como, por ejemplo, un pH de 3,0 en una realizacion particular, o un pH de 3,5. El ajuste se realiza generalmente con un acido, como el acido fosforico.

El proceso de la invencion proporciona un sustrato de aleacion de magnesio con un recubrimiento de conversion reproducible con buenos aspectos y morfologia de la superficie.

El sustrato de aleacion de magnesio de la invencion se ha evaluado y los resultados obtenidos se compararon con los obtenidos tratando la misma aleacion de magnesio con un recubrimiento de Cr-Mn estandar como referencia.

El sustrato de aleacion de magnesio de la invencion se analizo segun los siguientes procedimientos de ensayo.

Procedimientos de ensavo

Aspecto

El aspecto tanto de las muestras tratadas con conversion como de las muestras recubiertas con imprimador y resina permanentes y tratadas con conversion se evalua por medio de inspeccion visual.

Composicion y morfologia

La composicion de la superficie y la morfologia de las muestras tratadas con los recubrimientos de conversion se determinan usando microscopia optica y microscopia electronica de barrido (SEM, JEOL JSM 5910 LV) acoplada con un analizador de dispersion de energia por rayos X (EDA), teniendo en cuenta los siguientes parametros: uniformidad, grado de cobertura del sustrato, defectos y morfologia del grano.

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Ensayo de corrosion ambiental moderada

La resistencia a la corrosion de las muestras tratadas y engrasadas de la conversion a los efectos de una atmosfera caliente y humeda se evalua mediante ensayos corrosion ambiental moderada de acuerdo con la norma MIL STD 810-Metodo 507.4.

Los ensayos de humedad se realizan a 60 °C y una HR del 95 % siguiendo el procedimiento descrito en la Seccion 4.5.2 de la norma MIL STD 810-Metodo 507.4. El procedimiento consiste en 10 ciclos de 48 horas y las muestras se exponen en la camara climatica durante aproximadamente 500 horas.

Ensayo de corrosion ambiental con neblina salina pulverizada (SSF)

La resistencia a la corrosion de las muestras tratadas con conversion y recubiertas con imprimador se evalua por medio de ensayos de corrosion por neblina salina neutra pulverizada de acuerdo con la norma ASTM B117.

Segun la Seccion 8.1 y 10.1 de la norma ASTM B117, la solucion salina consiste en 5 ± 1 partes de NaCl en 95 partes en masa de agua desionizada y la temperatura en la zona de exposicion se mantendra a 35 ± 2 °C. Las muestras son soportadas en una inclinacion de 6° desde la vertical, de acuerdo con algunas especificaciones aeronauticas. Muestras con capa de conversion solamente: El comportamiento de corrosion de las muestras tratadas con conversion se evalua despues de la exposicion a SSF durante aproximadamente 168 horas con el fin de compararlas con las muestras de referencia.

Muestras tratadas con recubrimiento de conversion, resina e imprimador. Se someten a ensayo tanto las muestras no raspadas como raspadas. El raspado se realiza siguiendo las indicaciones de la seccion 5.1 de la norma ASTM D1654. La resistencia a la corrosion de las muestras tratadas con recubrimiento de conversion, resina e imprimador se evalua despues de 2000 horas de exposicion en camara de SSF. Las muestras no raspadas se evaluan teniendo en cuenta la presencia y la cantidad de picaduras y ampollas de corrosion en la superficie. Las muestras raspadas tambien se evaluan teniendo en cuenta los siguientes parametros: presencia de productos de corrosion, ampollas, elevadores y recubrimiento curvado en el raspado.

Adherencia

La adherencia de los recubrimientos de conversion a la resina y el imprimador mencionados anteriormente se evalua mediante pruebas de adherencia de cinta en corte enrejado, siguiendo las indicaciones de la Seccion 6 de la norma ISO 2409.

La resistencia a la corrosion de los sustratos sometidos al proceso de la invencion y lubricados en ambiente templado (10 ciclos de 48 horas cada uno a una HR del 95 % y un intervalo de temperatura entre 20 °C y 60 °C) es muy buena y comparable a la de las muestras de referencia de Cr- Mn despues de la finalizacion de la prueba, ya que pasaron 500 horas de exposicion sin mostrar signos de corrosion.

Los sustratos tratados solo con el recubrimiento de conversion (por ejemplo, sin resina e imprimador) tambien muestran un comportamiento de corrosion muy bueno, e incluso significativamente mejor que las muestras de referencia de Cr-Mn, despues de 168 horas de exposicion a la neblina salina pulverizada (SSF) (vease la figura 1). Los resultados son especialmente buenos cuando se usa la solucion de recubrimiento de conversion qulmica CC1.

Con respecto a la prueba de pulverizacion de sal para los sustratos sometidos al proceso de la invencion y luego recubiertos con resina e imprimador, los recubrimientos de conversion tanto CC1 (de acuerdo con la invencion) como CC2 (no conforme a la invencion) proporcionan una buena proteccion contra la corrosion, comparable a la proporcionada por el tratamiento de referencia de Cr-Mn despues de 1500 horas de exposicion a SSF (vease la figura 2). Este efecto se observo en las superficies totalmente cubiertas (no se observo ataque de corrosion despues de 2000 horas de exposicion a SSF) y alrededor de las areas de dano artificial (donde la corrosion del metal base no progreso) (vease la figura 3). En general, las muestras tratadas con CC1 y CC2 pasaron 2000 horas de exposicion sin mostrar signos evidentes de corrosion.

El proceso de la invencion tambien imparte la aleacion de Mg con buena adherencia de los recubrimientos organicos, tales como el imprimador y la resina mencionados en la invencion.

El proceso de la presente invencion se ilustra a continuacion haciendo referencia a los ejemplos, que estan destinados a ser solo ilustrativos y no se interpretan para limitar en modo alguno la presente invencion.

Ejemplos

Ejemplo 1: Proceso para tratar la superficie de una aleacion de magnesio EV31A con una solucion de recubrimiento de conversion qrnmica CC1 y obtener un sustrato recubierto

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A la aleacion de Mg EV31A Mg se granallo primero utilizando alumina F-220 o F-500 para eliminar las impurezas presentes en el sustrato de la aleacion de magnesio. El polvo restante se elimino entonces con aire comprimido. La etapa de desengrasado se llevo a cabo con una solucion alcalina caliente a 80 °C de Oakite 90 (65 g/l) durante 5 minutos sumergiendo el sustrato en la solucion en agitacion. El sustrato se aclaro despues con agua desionizada.

El decapado se llevo a cabo a continuation mediante tratamiento de acido suave con acido fosforico (25 %) a temperatura ambiente durante 15 segundos. El sustrato se aclaro despues con agua desionizada. La activation se realizo sumergiendo el sustrato en una solucion de bifluoruro de amonio (50 g/l) a temperatura ambiente durante 10 minutos. El sustrato se aclaro despues con agua desionizada.

Se preparo una solucion de recubrimiento de conversion qulmica CC1 anadiendo directamente los aditivos a un lote de fosfato-permanganato que comprendla KMnO4 0,2 M y Na3PO4 0,1 M en una cantidad de 2 g/l de Ca (NO3) 2 y 2 g/l de Y(nO3)3. El pH se ajusto a pH 3 con acido fosforico.

El sustrato se sumergio en la solucion de CC1 a temperatura ambiente.

Posteriormente, el sustrato se lavo con agua desionizada y etanol, se seco con aire caliente y se almaceno en atmosfera controlada sin humedad.

Ejemplo 2: No conforme a la invencion: proceso para tratar la superficie de una aleacion de magnesio EV31A con una solucion de recubrimiento de conversion qrnmica CC2 y obtener un sustrato recubierto

El decapado se llevo a cabo a continuacion mediante tratamiento de acido suave con acido fosforico (25 %) a temperatura ambiente durante 15 segundos. El sustrato se aclaro despues con agua desionizada. La activacion se realizo sumergiendo el sustrato en una solucion de bifluoruro de amonio (50 g/l) a temperatura ambiente durante 10 minutos. El sustrato se aclaro despues con agua desionizada.

Se preparo una solucion de recubrimiento de conversion qulmica CC2 anadiendo directamente los aditivos a un lote de fosfato-permanganato que comprendla KMnO4 0,2 M y Na3PO4 0,1 M en una cantidad de 2 g/l de Ca (NO3) 2 y 2,5 g/l de NaVO3. El pH se ajusto a pH 3 con acido fosforico.

El sustrato se sumergio en la solucion de CC2 a temperatura ambiente.

Ejemplo 3: Rendimiento de los sustratos tratados

Ambos sustratos tratados de acuerdo con los ejemplos 1 y 2 (en lo sucesivo, las muestras) se analizaron en terminos de aspecto de recubrimiento; evaluation de la composition y la morfologla; resistencia a la corrosion en ambiente moderado; resistencia a la corrosion por neblina salina; y adherencia de la resina e imprimador conforme a los procedimientos anteriores.

Las muestras obtenidas de acuerdo con los ejemplos 1 y 2 tambien se recubrieron convencionalmente con resinas comerciales e imprimadores (libres de cromo) utilizados en los sectores aeronauticos, con el fin de comprobar el rendimiento global en terminos de protection contra la corrosion. La resina y el imprimador se aplicaron usando una pistola de pulverization de aire convencional. La resina se aplico a un espesor final de 10-15 pm. Posteriormente, se aplico una capa de imprimacion para satisfacer los requisitos de espesor (15-30 pm) y despues se curo a temperatura ambiente durante 7 dlas.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para el tratamiento de superficie de una aleacion de magnesio, que comprende las siguientes etapas, llevadas a cabo en la siguiente secuencia:

(i) granallar un sustrato de aleacion de magnesio,

(ii) desengrasar el sustrato,

(iii) decapar el sustrato,

(iv) activar el sustrato,

(v) poner en contacto el sustrato con una solucion de recubrimiento de conversion qulmica que comprende permanganato de potasio entre 0,1 y 0,3 M, fosfato de sodio entre 0,01 y 0,2 M, nitrato de calcio entre 1,0 y 5 g/l y nitrato de itrio entre 1,5 y 5 g/l y un pH comprendido entre 2,5 y 5.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la aleacion de magnesio es EV31A, AZ91 o AM60.
3. Un proceso de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que el granallado se lleva a cabo con alumina F-220 o F-500.
4. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el desengrasado se lleva a cabo en solucion alcalina de hidroxido de sodio o limpiador alcalino.
5. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el decapado se lleva a cabo con acido fosforico.
6. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la activacion se lleva a cabo con una solucion de bifluoruro de amonio o acido fluorhldrico.
7. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la solucion de recubrimiento de conversion qulmica comprende permanganato de potasio 0,2 M, fosfato de sodio 0,1 M, 2 g/l de nitrato de calcio y 2 g/l de nitrato de itrio.
8. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que el pH de la solucion de recubrimiento de conversion qulmica esta comprendido entre un pH 2,5 y un pH 5,0 y se ajusta con acido fosforico.
9. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende ademas lavar y aclarar con agua desionizada y etanol el sustrato recubierto obtenido despues de la etapa (v), secar y almacenar en una atmosfera controlada sin humedad el sustrato recubierto.
10. Un sustrato de aleacion de magnesio obtenido de acuerdo con el proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
11. Uso del sustrato de aleacion de magnesio de acuerdo con la reivindicacion 10, para la fabricacion de una pieza para su uso en los sectores aeroespacial y automovillstico.
12. Una pieza para su uso en el sector aeroespacial o automovillstico que comprende un sustrato de aleacion de magnesio de acuerdo con la reivindicacion 10.
13. Una solucion de recubrimiento de conversion qulmica que comprende permanganato de potasio entre 0,1 y 0,3 M, fosfato de sodio entre 0,01 y 0,2 M, nitrato de calcio entre 1,0 y 5 g/l y nitrato de itrio entre 1,5 y 5 g/l y un pH comprendido entre 2,5 y 5.
14. Una solucion de recubrimiento de conversion qulmica de acuerdo con la reivindicacion 13, que comprende permanganato de potasio 0,2 M, fosfato de sodio 0,1 M, 2 g/l de nitrato de calcio y 2 g/l de de nitrato de itrio.
15. Una solucion de recubrimiento de conversion qulmica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, cuyo pH es de pH 3,0.