ES2651738T3 - Procesos de pretratamiento de pintura con bajo impacto ambiental, como una alternativa a los tratamientos de fosfatación convencionales - Google Patents

Procesos de pretratamiento de pintura con bajo impacto ambiental, como una alternativa a los tratamientos de fosfatación convencionales Download PDF

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Abstract

Un proceso sustitutivo de la fosfatación de zinc que comprende: a. desengrasado alcalino del artículo a fosfatar; b. primer lavado con agua corriente; c. segundo lavado con agua desmineralizada; d. tratamiento de conversión en un baño que comprende sales de zirconio, fosfatos, complejos de fluoruro, amoníaco, al menos un inhibidor de la corrosión, al menos un agente de aceleración del proceso, al menos un agente secuestrante, un sistema de espesamiento del lodo de la reacción y vanadio y, opcionalmente, compuestos de titanio; e. lavado final antes de tratar el artículo en el horno; en el cual el inhibidor de la corrosión es una amina ramificada o un derivado de alquino, un derivado de tiourea o sales de vanadio, molibdeno o antimonio; en el cual el sistema de espesamiento del lodo de la reacción consiste en una combinación adecuadamente equilibrada de un polisacárido y un glicol.

Description

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DESCRIPCION
Procesos de pretratamiento de pintura con bajo impacto ambiental, como una alternativa a los tratamientos de fosfatacion convencionales
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a procesos de tratamiento de fosfatacion aplicables para diversos fines, tales como la proteccion anticorrosion antes del engrase o encerado, la proteccion anticorrosion antes de la pintura (carrocena del velmculo, electrodomesticos y similares), la reduccion de las tensiones en la deformacion en fno de los productos semiacabados (estirado de tubos, alambres, extrusiones y similares), reduccion de la friccion entre superficies deslizantes (fosfatacion de manganeso) y aislamiento electrico.
Cualquiera que sea el proposito para el que se utiliza, el proceso comprende varias etapas y las reacciones que tienen lugar comprenden dos pasos principales.
La reaccion comienza con un ataque acido sobre el hierro, que pasa a la solucion en forma de iones, por medio de un mecanismo electroqmmico que comprende la reaccion del anodo de la oxidacion del hierro y una reaccion catodica simultanea del desarrollo del hidrogeno molecular. Como resultado de este ataque, la concentracion de iones de hidrogeno disminuye (el pH aumenta) en la capa lfmite de difusion (unos pocos micrometros) cerca de las zonas microcatodicas, porque cuanto mas aumenta el valor del pH, menor es la solubilidad de los fosfatos. Los fosfatos menos solubles comienzan a precipitar en estas zonas y se forman pequenos cristales de fosfato de zinc (o hierro, zinc-hierro, zinc-calcio o similares) despues de unos pocos segundos (menos de 10). Los nucleos iniciales se agrandan, pero no aumentan en numero.
Tecnica anterior
La fosfatacion es el pretratamiento mas extendido utilizado en los metales antes de pintar. Aunque esta disenado espedficamente para el hierro, acero al carbono y superficies galvanizadas, tambien se puede aplicar con exito al aluminio, especialmente en los casos en los que ese metal debe tratarse junto con otros en la misma fabrica.
Antes de pintar un metal, casi siempre se necesita un pretratamiento para eliminar la grasa y el aceite de proteccion, lubricantes de diversos tipos, oxidos y calamina, polvo, materiales no consolidados y similares. La pintura no siempre se puede aplicar si la superficie del metal esta contaminada por residuos alcalinos que proceden, por ejemplo, del desengrasado alcalino que no se enjuaga a fondo.
En el caso de las superficies de hierro, tambien es necesario garantizar que, despues de dicha limpieza, la superficie no se vuelva a oxidar en el corto tiempo transcurrido entre el pretratamiento y la pintura. Si se usa un disolvente de limpieza, no se produce el problema de la reoxidacion; sin embargo, puede ocurrir cuando la descontaminacion se realiza en fase acuosa.
Con el objetivo del pretratamiento, las propiedades que debe poseer una pintura despues de la aplicacion a un sustrato determinado se pueden dividir en dos clases:
• mecanicas, asociadas con la adherencia entre la pintura y la superficie, incluso en caso de deformacion del metal basico (adhesion, flexion, estirado y resistencia al impacto);
• anticorrosivas, asociadas a la resistencia a la propagacion de la corrosion debajo de la pelfcula.
En la practica, por lo tanto, el pretratamiento no debena empeorar (y si es posible mejorar) las propiedades mecanicas del metal y debena mejorar sus propiedades anticorrosivas lo maximo como sea posible: la fosfatacion es ideal para ambos propositos.
En cuanto a las propiedades mecanicas, los recubrimientos deben ser lo mas delgados posible, ya que los pesos elevados del recubrimiento pueden provocar que la pelfcula de pintura se desprenda por la accion de la tension, como por ejemplo, la flexion o el estiramiento del sustrato metalico.
No existe una correlacion entre la resistencia a la corrosion y el peso del revestimiento; mas bien, la eficacia anticorrosion se correlaciona con la porosidad y el contenido de metales distintos del zinc (hierro, manganeso y mquel) en el recubrimiento.
En cuanto a la porosidad, parece logico que cuanto mayor sea la superficie metalica expuesta a la capa de pintura (que tambien es porosa), mas facilmente se puede producir corrosion.
El contenido de hierro, manganeso y mquel del recubrimiento tambien afecta a su solubilidad en alcalis: el fosfato de zinc, un metal anfotero, es facilmente soluble en sosa caustica, mientras que los fosfatos de hierro, manganeso y mquel son insolubles, o menos y mas lentamente solubles en el mismo.
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En la practica industrial, dos tipos principales de procesos han sido de uso generalizado durante un tiempo:
1. Fosfatacion cristalina, constituida por fosfatos de zinc, se usa solo cuando el producto pintado sera luego sometido a ambientes altamente corrosivos, principalmente en los sectores del automovil y de los electrodomesticos.
2. Fosfatacion amorfa constituida por fosfatos de hierro, tambien llamada fosfatacion alcalina debido a la composicion de la solucion (a base de fosfatos alcalinos acidos) o fosfodesengrasado, en vista de la accion doble de la solucion (fosfatacion y eliminacion de grasa); el nivel de proteccion contra la corrosion ofrecido, aunque menos que el obtenido con la fosfatacion cristalina, sigue siendo muy bueno y el rendimiento generalmente es altamente aceptable, a menos que los productos esten disenados para su uso en ambientes particularmente corrosivos.
La eleccion entre los dos tratamientos previos supone un compromiso entre la calidad y los costes economicos y medioambientales: en la practica industrial, la fosfatacion cristalina se utiliza principalmente en las industrias del automovil y los electrodomesticos; los otros productos ferrosos, galvanizados y, en menor medida, de aluminio se pretratan antes de pintar mediante fosfatacion amorfa. Una caractenstica importante de este ultimo proceso es la posibilidad de anadir una mezcla adecuada de tensioactivos al producto de fosfatacion, de modo que la superficie metalica se limpie y fosfate en un unico tratamiento. Los tensioactivos facilitan la eliminacion de aceites y grasas que puedan estar presentes, preparando asf la superficie metalica para el contacto con la solucion de fosfatacion. Su eleccion debe tener en cuenta el tipo de aplicacion propuesta: no deben producir espuma si se van a utilizar en un sistema de pulverizacion, mientras que esta limitacion no se aplica a aplicaciones con lanza o de inmersion.
El mecanismo qmmico es el mismo para ambos tipos de procesos, como se describio anteriormente.
Todos los banos modernos de fosfatacion de zinc consisten en fosfato acido de zinc y aceleradores (agentes oxidantes), ademas de varios aditivos; debido a la accion de los aceleradores y al efecto de la despolarizacion de los metales, el hidrogeno molecular que se forma en el catodo se reoxida inmediatamente a iones, restaurando asf la acidez local del bano y garantizando la duracion del proceso.
Un bano de fosfatacion amorfo generalmente contiene fosfato monosodico, acido fosforico libre en pequenas cantidades para mantener el pH en el intervalo requerido de valores, tensioactivos, aceleradores y aditivos. El pH de los banos es mucho mayor que el tfpico de la fosfatacion cristalina, porque la precipitacion de fosfato ferroso neutro, que tiene lugar a expensas del ion fosforico de la solucion y del hierro que se origina en la superficie del metal, requiere condiciones ligeramente acidas.
En la fosfatacion amorfa, especialmente en el caso de la aplicacion de pulverizacion o lanza, el acelerador juega un papel ligeramente diferente al del “oxidante” como en el caso de la fosfatacion cristalina. En estas aplicaciones, la oxidacion del hierro de bivalente a trivalente todavfa tiene lugar a traves del oxfgeno en el aire y el acelerante actua principalmente como catalizador frente a la reaccion de formacion del revestimiento; en otras palabras, su mecanismo operativo no necesariamente depende directamente del poder oxidante
Tecnica anterior
Las patentes relacionadas con el campo de la invencion incluyen las siguientes:
> WO 98/20186 A1
La patente divulga un bano de conversion capaz de tratar una variedad de metales diferentes, que contiene complejos de fluoruro (preferiblemente fluoruro de zirconio y/o titanio), fluoruros libres, fosfatos, acido cftrico (utilizado como agente quelante), hidroxilamina, agentes oxidantes seleccionados de compuestos aromaticos de nitrogeno (acido paranitrobencenosulfonico y/o su sal de sodio) y sales solubles de acido moftbdico, uno o mas tensioactivos, un agente hidrotropico y un agente antiespumante.
La patente no hace referencia a inhibidores disenados para prevenir la aparicion de fenomenos oxidativos durante paros accidentales o intencionados de la lmea de produccion; tanto la hidroxilamina como el acido moftbdico se describen de hecho como aceleradores del proceso, no como inhibidores de la corrosion, una funcion para la cual ninguno de los dos compuestos esta disenado.
No se mencionan los sistemas espedficos que pueden limitar la cantidad de lodo: la unica referencia es al acido cftrico, utilizado como agente secuestrante y comparado con el acido gluconico. Con respecto al color del recubrimiento de superficie obtenido, la patente establece que “la capa de revestimiento de conversion producida por esta realizacion a menudo es diffcil de detectar visualmente...” (pagina 5, lmea 24).
> WO 03/100130 A2
Esta patente tambien divulga un bano de conversion capaz de tratar una variedad de metales diferentes, que contienen complejos de fluoruro (preferiblemente fluoruros de zirconio y/o titanio), fluoruros y fosfatos libres. Los nuevos elementos introducidos son, por un lado, el tanino (o acido tanico) y, por otro lado, uno o mas silanos, seleccionados de un amplio rango. Se puede considerar un disacarido para aumentar la vida util del bano, pero solo se usa en esta patente por su accion reductora [0034].
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No se menciona en la patente la necesidad de la presencia de inhibidores espedficos, agentes secuestrantes o sistemas capaces de reducir el lodo de la reaccion; esta omision se confirma por el hecho de que ningun componente del bano puede realizar ninguna de dichas funciones. Igualmente, no se menciona el problema de la posible coloracion de la pelmula de conversion superficial obtenida.
> DE 10 2007 057185 A1
La patente se refiere a un proceso de prepintado sin cromo para superficies ferrosas, disenado espedficamente para radiadores, a base de fluoruros de zirconio y/o titanio complejos e iones de fosfato en proporciones de mezcla precisas.
Esta patente no hace mencion a la necesidad de inhibidores espedficos, agentes secuestrantes o sistemas capaces de reducir el lodo de la reaccion; esta omision se confirma por el hecho de que ninguno de los componentes del bano puede realizar ninguna de estas funciones (la polivinilpirrolidona a la que se hace referencia no es ni un inhibidor de la corrosion ni un agente secuestrante).
Igualmente, no se menciona el problema de la posible coloracion de la pelfcula de conversion superficial obtenida.
> US 2009/0274926 A1
Esta patente se refiere a un proceso sin cromo disenado solo para el sector de revestimientos de bobina y acero galvanizado. Divulga un bano de pretratamiento que consiste en compuestos resinosos con una estructura qmmica particular, resinas de uretano cationicas, compuestos de vanadio y zirconio, fosfatos y acido mineral (acido fluorhndrico, acetico, mtrico o sulfurico).
No se hace referencia a la posible coloracion del revestimiento de conversion, al problema del lodo de la reaccion y su contencion ni a la necesidad de inhibidores espedficos y agentes secuestrantes espedficos.
> US 2007/068602 A1
Esta patente divulga un bano disenado para usarse en el tratamiento de conversion superficial de material ferroso solamente, que tiene un bajo contenido de fosfato y contiene circonio, vanadio y fluoruros.
Una vez mas, no se hace referencia a la posible coloracion del recubrimiento de conversion, el problema del lodo de la reaccion y su contencion, ni a la necesidad de inhibidores espedficos. La unica referencia a la presencia de agentes quelantes y/o secuestrantes se encuentra en el parrafo [0019], que afirma expresamente: “estos componentes incluyen agentes quelantes para acondicionar la solucion acuosa”, sin entrar en detalles mas espedficos sobre su funcion; los dos ejemplos dados se refieren al pentaacetato de trietilentriamina pentasodico y al EDTA, respectivamente.
Descripcion de la invencion
La invencion se refiere a un proceso de fosfatacion para tratamientos de superficie de prepintado multimetalicos que, con diferentes procedimientos de aplicacion, proporciona una alternativa a los procesos de fosfatacion de zinc y procesos de fosfodesengrasado tradicionales.
El proceso de la invencion ofrece, para ambas aplicaciones:
Bajo impacto ambiental, debido a la eliminacion de metales pesados;
Simplificacion del proceso en terminos de ingeniena, debido a la drastica reduccion en el numero de etapas requeridas;
Ahorro de energfa, en vista de la posibilidad de trabajar a temperaturas de operacion mas bajas;
Una reduccion en la cantidad de productos implicados en el tratamiento;
Una reduccion drastica, estimada en un mmimo del 90 %, en la cantidad de lodo de la reaccion, que es muy friable y, en consecuencia, mas facil de eliminar;
Una reduccion en los depositos/incrustaciones en los tubos de alimentacion e intercambiadores de calor;
La formacion de una capa de conversion coloreada que da a los operarios en la lmea de produccion una idea inmediata en tiempo real de la operacion de la lmea, sin necesidad de esperar a los resultados de pruebas destructivas.
Este aspecto parece ser particularmente importante y constituye una innovacion importante en comparacion con otros productos alternativos a los productos convencionales de fosfatacion de zinc y fosfodesengrasado utilizados actualmente, allanando el camino para su uso industrial. Mientras que los productos convencionales, debido al color adquirido por la capa de conversion obtenida, inmediatamente muestran si la calidad del recubrimiento es buena o no, los productos alternativos aplicados hasta la fecha en las lmeas de produccion industrial dan un recubrimiento incoloro o ligeramente amarillento, cuyo color se puede confundir facilmente con oxido, lo que significa que es muy diffcil, si no imposible, evaluar la calidad correctamente.
El proceso de acuerdo con la invencion por lo tanto produce una reduccion significativa en los costos de operacion, una mayor seguridad operativa y es mas favorable al medio ambiente.
El proceso puede aplicarse mediante pulverizacion o inmersion a todo tipo de sustrato, como acero laminado en frio (CRS), acero electrogalvanizado (EG), acero galvanizado en caliente (HDG) o aluminio (AL) y es compatible con la aplicacion posterior de todos los principales procesos de pintura ahora conocidos (electroforesis, pinturas en polvo y
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pinturas Kquidas).
El rendimiento mecanico y la resistencia a la corrosion de estos productos son al menos comparables a los obtenidos con ciclos convencionales.
En una primera realizacion de la misma, la invencion proporciona un proceso que reemplaza la fosfatacion de zinc, que comprende:
a) una etapa de desengrasado alcalino del artmulo a fosfatar;
b) un primer lavado con agua corriente;
c) un segundo lavado con agua desmineralizada;
d) un tratamiento de conversion en un bano que contiene sales de zirconio, fosfatos, complejos de fluoruro, amomaco, al menos un inhibidor de la corrosion, al menos un acelerador del proceso, al menos un agente secuestrante y compuestos de vanadio y, opcionalmente compuestos de titanio;
e) un lavado final antes del tratamiento del artmulo en el horno.
El desengrasado (etapa a) sirve para eliminar todo rastro de aceites, grasas, pasta limpiadora, oxidos y otras impurezas de la superficie de la bobina, a fin de dejar una superficie de metal perfectamente limpia lista para tratamientos posteriores.
Normalmente, dicho desengrasado se realiza con productos lfquidos en solucion acuosa a un pH alcalino (10-14). La concentracion de uso esta entre 1 % y 10 %, y la temperatura del bano de trabajo entre 50 °C y 70 °C, para un tiempo de tratamiento de entre 30 y 120 segundos.
El bano desengrasante contiene generalmente de 2 a 20 g/l de KOH o NaOH, de 2 a 20 g/l de P2O5, de 200 a 3000 ppm de tensioactivos y de 1 a 10 g/l de aditivos secuestrantes.
El P2O5 esta presente en forma de ortofosfatos de sodio o potasio (fosfato monosodico, disodico o trisodico) o polifosfatos (tripolifosfato o pirofosfato neutro).
Los tensioactivos usados mas comunmente se seleccionan de alcoholes grasos etoxilados y/o etoxipropoxilados con cadenas de alcohol C9-C11, C12-C13 o C12-C18, con diferentes grados de etoxipropoxilacion.
Los aditivos secuestrantes se seleccionan preferiblemente de acido nitriloacetico, gluconato sodico, acido gluconico, acido etilendiaminotetraacetico disodico, acido etilendiaminotetraacetico trisodico, fosfonatos, acrilatos y poliacrilatos.
El lavado con agua corriente (etapa b) sirve para eliminar todo rastro de la etapa anterior; la temperatura normalmente esta entre 30 °C y 60 °C, con tiempos que vanan entre 15 y 60 segundos.
El lavado con agua desmineralizada (etapa c) completa la accion del paso anterior y las condiciones de operacion son las mismas; la temperatura oscila entre 30 °C y 60 °C durante penodos de 15 a 60 segundos.
El tratamiento de conversion (etapa d) es la caractenstica distintiva de la invencion. Por lo general, se realiza a una temperatura de entre 15 °C y 50 °C, en tiempos comprendidos entre 20 y 120 segundos, dependiendo de la velocidad de la lmea, el tipo de aplicacion (pulverizacion o inmersion) y la calidad/reactividad del metal. El tratamiento se realiza normalmente con el bano descrito anteriormente, a base de sales de zirconio y fosfatos con un pH de entre 4 y 5, utilizado en concentraciones de entre 10 y 30 g/l.
Las sales de zirconio estan generalmente presentes en concentraciones de 100 a 5000 mg/l, y se seleccionan preferiblemente entre acido fluorozirconico, carbonato de amonio zirconio y fluorozirconato de potasio.
Los fosfatos, normalmente presentes en concentraciones de 10-500 mg/l, son ortofosfatos de amonio (fosfato monosodico, disodico o trisodico) o polifosfatos (tripolifosfato o pirofosfato neutro).
Los complejos de fluor estan presentes en concentraciones de 100-10000 mg/l, mientras que el amomaco esta presente en concentraciones de 100-1000 ppm.
Los compuestos de titanio comprenden, por ejemplo, acido fluorotitanico, oxalato de titanio, oxido de titanio y fluorotitanato de potasio y pueden estar presentes en concentraciones de 100-5000 mg/l. El inhibidor de la corrosion es una amina ramificada, un derivado de alquino, un derivado de tiourea o sales de vanadio, molibdeno o antimonio. El vanadio, el molibdeno y el antimonio pueden usarse en concentraciones de entre 10 y 10000 mg/l. Los otros inhibidores pueden estar presentes en concentraciones de 100-500 ppm. El inhibidor de la corrosion tiene la funcion basica de prevenir la aparicion de fenomenos oxidativos durante paros accidentales o intencionales de la lmea de tratamiento. El acelerador de proceso es normalmente un compuesto donante de NO3 inorganico, como nitrato de amonio o compuestos organicos de nitrogeno como nitroguanidina o derivados de benceno, usados solos o
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mezclados, en concentraciones de 100-1500 ppm.
El sistema que limita la cantidad de lodo y lo hace friable, y por lo tanto facilmente eliminable, consiste en una combinacion adecuadamente equilibrada de un polisacarido y un glicol.
Los agentes secuestrantes se seleccionan entre los especificados anteriormente para el bano de desengrasado, a concentraciones de 10-5000 ppm.
La morfologfa del recubrimiento de fosfato obtenido, que consiste principalmente en fosfatos de zirconio y/o titanio, es compacta, uniforme y muy insoluble. Dependiendo del tipo de aplicacion (pulverizacion o inmersion) y el tipo de metal, el espesor de la capa de recubrimiento de fosfato puede oscilar entre 50 y 200 nm y el color de la capa puede variar de amarillo iridiscente a rojo o azul oscuro.
En una segunda realizacion de la misma, la invencion proporciona un proceso que reemplaza el fosfodesengrasado, que comprende:
a) un tratamiento de conversion en un bano que contiene sales de zirconio, fosfatos, complejos de fluoruro, amoniaco, al menos un inhibidor de la corrosion, al menos un acelerador del proceso, al menos un agente secuestrante, al menos un tensioactivo y compuestos de vanadio y opcionalmente compuestos de titanio;
b) un lavado con agua corriente;
c) un lavado con agua desmineralizada antes del tratamiento del artfculo en el horno.
La etapa a) es similar a la etapa d) descrita anteriormente, en terminos de los componentes y sus concentraciones, con la unica diferencia de que el bano de conversion tambien contiene al menos un agente tensioactivo capaz de eliminar trazas de aceites, grasas, pasta limpiadora, oxidos y otras impurezas de la superficie del material. Se pueden usar convenientemente los mismos tensioactivos que se describen anteriormente para la etapa de desengrasado.
De forma similar, las etapas de lavado b) y c) se realizan en las mismas condiciones que para las etapas de lavado correspondientes del proceso de sustitucion de fosfatacion de zinc descrito anteriormente.
La invencion se describe con mayor detalle en los siguientes ejemplos.
Ejemplo 1 - Sustitucion de procesos de fosfatacion de zinc
Desengrasado
Elemento
Concentracion
KOH
4 g/l
P2O5 del pirofosfato de potasio neutro
5 g/l
Tensioactivos con cadena C9-C11 + 5 y 6 moles de OE
500 ppm
Gluconato de sodio
3 g/l
Concentracion de uso del producto
3 - 5 %
Temperatura
50 - 60 °C
Tiempo de tratamiento
30 segundos
Presion de pulverizacion
2 bar
Primer lavado
Agua corriente renovada continuamente
-
Temperatura
30 °C
Tiempo de tratamiento
30 seg
Presion de pulverizacion
2 bar
Segundo lavado
Agua desmineralizada renovada continuamente
-
Temperatura
30 °C
Tiempo de tratamiento
30 seg
Presion de pulverizacion
2 bar
Tratamiento de conversion
Elemento
Concentracion
Zr (del acido fluorozirconico)
500 mg/l
P2O5 (del fosfato de amonio dibasico)
25 mg/l
NH3
50 ppm
Fluoruros totales
200 ppm
5
10
15
20
25
Elemento
Concentracion
Acelerador organico de nitrogeno
750 ppm
Hexametilentriamina (inhibidor)
300 ppm
Mezcla de polisacarido/glicol
1000 ppm
Fosfonato
1000 ppm
Sales de vanadio
10 ppm
Concentracion de uso del producto de inmersion
3 %
Concentracion de uso del producto de pulverizacion
1 %
Temperatura
Ambiente
Tiempo de tratamiento de pulverizacion
20 seg.
Tiempo de tratamiento de inmersion
60 seg.
PH________________________________________
4,5
Ejemplo 2 - Sustitucion de procesos de fosfodesengrasado
Tratamiento de conversion
Elemento
Concentracion
Zr (del acido fluorozirconico)
500 mg/l
P2O5 (del fosfato de amonio dibasico)
25 mg/l
NH3
50 ppm
Fluoruros totales
200 ppm
Acelerador organico de nitrogeno
750 ppm
Hexametilentriamina
300 ppm
Fosfonato
1000 ppm
Tensioactivos con cadena C9-C11 + 4-5 moles de OE/5-4 moles de OP
300 ppm
Mezcla de polisacarido/glicol
500 ppm
Sales de vanadio
10 ppm
Concentracion de uso del producto de pulverizacion
1 a 3 %
Temperatura
30 a 50 °C
Tiempo de tratamiento
120 seg.
PH________________________________________________________
4,5
Primer lavado
Agua corriente renovada continuamente
-
Temperatura
30 °C
Tiempo de tratamiento
30 seg
Presion de pulverizacion
2 bar
Segundo lavado
Agua desmineralizada renovada continuamente
-
Temperatura
30 °C
Tiempo de tratamiento
30 seg
Presion de pulverizacion
2 bar
Ejemplo 3 - Ensayos y resultados de laboratorio
Las pruebas de laboratorio se llevaron a cabo para comparar los resultados obtenidos con los de los ciclos convencionales.
Se probaron placas de acero laminado en fno (CRS), acero electrogalvanizado (EG), acero galvanizado en caliente (HDG) y aluminio (AL); despues de los ciclos, fueron pintados con 2 tipos de pintura para ambos casos de pretratamiento, de acuerdo con las condiciones normales de aplicacion industrial.
Las placas tratadas y pintadas se sometieron a pruebas de resistencia a la corrosion en una camara de niebla salina (niebla), de acuerdo con la norma ASTM B117. Los paneles en los que se realizo un corte transversal profundo hasta el metal de base, con bordes protegidos, se inspeccionaron para detectar la aparicion de los primeros signos de corrosion.
Para mayor comodidad, la Tabla 1 muestra las formas en que se distinguieron los diversos ciclos probados. Los resultados obtenidos se expresan como horas de exposicion en la camara de niebla salina hasta la aparicion de los primeros signos de oxidacion, como la subcorrosion o la descamacion de la pintura a una distancia > 1 mm desde el corte.
Tabla 1
PROCESO
SUSTRATO PINTURA CODIGO RESULTADOS
Proceso de pulverizacion convencional con fosfatacion de zinc
CRS 1 ZSTC1 700
2
ZSTC2 850
EG
1 ZSTE1 1000
2
ZSTE2 1000
HDG
1 ZSTH1 800
2
ZSTH2 800
AL
1 ZSTA1 1000
2
ZSTA2 1000
Proceso alternativo al proceso de pulverizacion convencional con fosfatacion de zinc
CRS 1 ZSIC1 700
2
ZSIC2 900
EG
1 ZSIE1 1000
2
ZSIE2 1000
HDG
1 ZSIH1 800
2
ZSIH2 800
AL
1 ZSIA1 1000
2
ZSIA2 1000
Proceso de immersion convencional con fosfatacion de zinc
CRS 1 ZDTC1 700
2
ZDTC2 850
EG
1 ZDTE1 1000
2
ZDTE2 1000
HDG
1 ZDTH1 800
2
ZDTH2 800
AL
1 ZDTA1 1000
2
ZDTA2 1000
Proceso alternativo al proceso de immersion convencional con fosfatacion de zinc
CRS 1 ZSIC1 700
2
ZSIC2 900
EG
1 ZSIE1 1000
2
ZSIE2 1000
HDG
1 ZSIH1 800
2
ZSIH2 800
AL
1 ZSIA1 1000
2
ZSIA2 1000
Proceso de pulverizacion convencional de fosfodesengrasado
CRS 1 FTC1 500
2
FTC2 600
EG
1 FTE1 600
2
FTE2 600
HDG
1 FTH1 700
2
FTH2 750
AL
1 FTA1 600
2
FTA2 600
Proceso alternativo al proceso de pulverizacion convencional con fosfatacion de zinc
CRS 1 FIC1 700
2
FIC2 900
EG
1 FIE1 800
2
FIE2 800
HDG
1 FIH1 800
2
FIH2 800
AL
1 FIA1 600
2
FIA2 600
En vista de los resultados obtenidos, los dos procesos alternativos se probaron adicionalmente para evaluar la cantidad de lodo formado, que se compare, una vez mas, con la obtenida en los procesos convencionales 5 correspondientes. Los resultados se muestran en la siguiente Tabla 2.
Tabla 2
PROCESO
CANTIDAD DE LODOS Valores no absolutes, sino relativos
Fosfatacion de zinc convencional
100
Proceso alternativo al proceso de fosfatacion de zinc convencional
15
Fosfodesengrasado convencional
100
Proceso alternativo al proceso de fosfodesengrasado convencional
10
5
10
15
20
25
Evaluacion de beneficios tecnicos y economicos
Cuando se realizaron las pruebas de laboratorio y se evaluaron objetivamente los excelentes resultados, fue necesario garantizar que despues de la industrializacion, el proceso garantizara el mismo rendimiento en la lmea de produccion.
Para este fin, el producto de acuerdo con la invencion se probo de manera confidencial, durante un penodo requerido para evaluar sus beneficios reales, en dos lmeas de produccion en el campo de los electrodomesticos; el primero uso la fosfatacion tricationica multimetalica con zinc y el segundo uso el fosfodesengrasado multimetalico normal.
En todos los casos, se encontro que en comparacion con los ciclos convencionales:
• la calidad de los productos tratados fue igual, sino mejor;
• hay una reduccion real del 90 % en el lodo en la lmea de produccion, que en ambos casos se elimino muy facilmente, sin problemas;
• la capa de conversion coloreada les da a los operadores una idea del funcionamiento de la lmea en tiempo real, mostrando inmediatamente si la calidad del recubrimiento es buena o mala, lo que permite una evaluacion instantanea y correcta de la calidad;
• la presencia del inhibidor impedfa la aparicion de fenomenos oxidativos en las superficies del artmulo, incluso en el caso de detenciones prolongadas de las lmeas de produccion;
• el proceso de la invencion es mas facil de realizar, mejorando asf la seguridad del usuario.
El producto es mas barato, lo que garantiza un menor consumo de electricidad, menos mantenimiento de los tanques y menores costos logfsticos y de eliminacion de aguas residuales.

Claims (9)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Un proceso sustitutivo de la fosfatacion de zinc que comprende:
    a. desengrasado alcalino del artfculo a fosfatar;
    b. primer lavado con agua corriente;
    c. segundo lavado con agua desmineralizada;
    d. tratamiento de conversion en un bano que comprende sales de zirconio, fosfatos, complejos de fluoruro, amomaco, al menos un inhibidor de la corrosion, al menos un agente de aceleracion del proceso, al menos un agente secuestrante, un sistema de espesamiento del lodo de la reaccion y vanadio y, opcionalmente, compuestos de titanio;
    e. lavado final antes de tratar el artfculo en el horno;
    en el cual el inhibidor de la corrosion es una amina ramificada o un derivado de alquino, un derivado de tiourea o sales de vanadio, molibdeno o antimonio;
    en el cual el sistema de espesamiento del lodo de la reaccion consiste en una combinacion adecuadamente equilibrada de un polisacarido y un glicol.
  2. 2. Un proceso segun la reivindicacion 1, donde las sales de zirconio se seleccionan de acido fluorozirconico, carbonato de amonio y zirconio y fluorozirconato de potasio.
  3. 3. Un proceso segun la reivindicacion 1 o 2, en el cual los fosfatos son ortofosfatos (fosfato monosodico, disodico o trisodico) o polifosfatos de amonio (tripolifosfatos o pirofosfato neutro).
  4. 4. Un proceso de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual los compuestos de titanio se seleccionan entre acido fluorotitanico, oxalato de titanio, oxido de titanio y fluorotitanato de potasio.
  5. 5. Un proceso de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el agente de aceleracion del proceso se selecciona de nitrato de amonio, nitroguanidina o derivados de benceno, usados solos o en una mezcla de los mismos.
  6. 6. Un sustituto del proceso de fosfodesengrasado que comprende:
    a. un tratamiento de conversion en un bano que comprende sales de zirconio, fosfatos, complejos de fluoruro, amomaco, al menos un inhibidor de la corrosion, al menos un agente de aceleracion del proceso, al menos un agente secuestrante, al menos un tensioactivo, un sistema de espesamiento del lodo de la reaccion y vanadio y, opcionalmente, compuestos de titanio
    b. lavado con agua corriente;
    c. lavado con agua desmineralizada antes de tratar el artfculo en el horno en el cual el inhibidor de la corrosion es una amina ramificada o un derivado de alquino, un derivado de tiourea o sales de vanadio, molibdeno o antimonio;
    en el cual el sistema de espesamiento del lodo de la reaccion consiste en una combinacion adecuadamente equilibrada de un polisacarido y un glicol.
  7. 7. Un proceso segun la reivindicacion 6, en el cual el tensioactivo se selecciona de alcoholes grasos etoxilados y/o etoxipropoxilados con cadenas de alcohol C9-C11, C12-C13 o C12-C18 en diferentes grados de etoxipropoxilacion.
  8. 8. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual los compuestos de vanadio estan presentes en forma acida o salificada en una concentracion de entre 10 y 10000 mg/l.
  9. 9. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual los compuestos de vanadio estan presentes en forma acida o salificada en una concentracion de 10 mg/l.
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