Composición para la pasivación alcalina de superficies de cinc.

Composición alcalina acuosa (A) que contiene

a) por lo menos 50 ppm de iones de hierro

(III),

b) por lo menos 100 ppm de iones de fosfato,

c) por lo menos 100 ppm de formadores de complejos seleccionados a partir de compuestos orgánicos c1) que presentan por lo menos un grupo funcional seleccionado a partir de -COOX, -OPO3X y/o -PO3X, en donde X representa o bien un átomo de hidrógeno o un átomo de metal álcali y/o de metal de tierra alcalina y/o fosfatos condensados c2) calculados como PO4, en donde la composición presenta una alcalinidad libre de por lo menos 1 punto, pero inferior a 6 puntos y un valor de pH de por lo menos 10,5.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/050526.

Solicitante: HENKEL AG & CO. KGAA.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HENKELSTRASSE 67 40589 DUSSELDORF ALEMANIA.

Inventor/es: BROUWER, JAN-WILLEM, WILLER, ANNETTE, FRISTAD,WILLIAM,E, KRÖMER,Jens.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Tratamiento químico de la superficie de materiales... > C23C22/34 (que contienen fluoruros o fluoruros complejos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Tratamiento químico de la superficie de materiales... > C23C22/60 (por medio de soluciones acuosas alcalinas de un pH > 8)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Tratamiento químico de la superficie de materiales... > C23C22/73 (caracterizado por el proceso)

PDF original: ES-2488397_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Composición para la pasivación alcalina de superficies de cinc

La presente invención se refiere a una composición alcalina acuosa (A) para la pasivación de componentes metálicos que presentan por lo menos parcialmente superficies de cinc o aleaciones de cinc que contienen iones de hierro (III), iones de fosfato y uno o más formadores de complejo, en donde se ajusta una alcalinidad libre en el intervalo de 1 a 6 puntos y el valor de pH asciende a por lo menos 1,5. Las composiciones acuosas de acuerdo con la invención (A) pueden contener adicionalmente agentes tensioactivos no iónicos, de modo que semejantes composiciones sirven para el uso en un procedimiento en el que tanto la purificación como también la pasivación alcalina del componente metálico se realiza en una etapa. Además, la presente invención se refiere a un procedimiento para la pasivación alcalina y eventualmente para la purificación de componentes metálicos que presentan por lo menos parcialmente superficies de cinc o aleaciones de cinc, a través de la puesta en contacto de las mismas con la composición (A). En particular, de acuerdo con la invención se provee un procedimiento para el tratamiento superficial en la fabricación de carrocerías de automóviles en el que la etapa de la pasivación alcalina con el uso de la composición (A) es seguida por una etapa de pasivación ácida con el uso de una composición (B), con lo que en comparación con procedimientos de pasivación que omiten una etapa de pasivación alcalina, se logra una mejora de la resistencia a la corrosión y de la adhesión para sistemas de lacas orgánicas aplicadas posteriormente, en especial sobre las superficies de cinc del componente metálico.

Los agentes de protección contra la corrosión que constituyen una solución acuosa ácida de complejos de flúor se conocen desde hace tiempo y sustituyen los procedimientos de cromado usados durante mucho tiempo en el estado anterior de la técnica para el pretratamiento de pasivación. Recientemente, semejantes agentes de protección contra la corrosión que apenas producen una delgada capa de conversión sobre las superficies metálicas tratadas, también se discuten como un reemplazo para los procedimientos de fosfatación y se usan en particular en la industria de proveedores de automóviles para sustituir el procedimiento de fosfatación de etapas múltiples que está asociado con elevados gastos de material, por procedimientos con un gasto más reducido de material y un costo de procedimientos técnicos más reducido. Por lo general semejantes soluciones de complejos de flúor incluyen sustancias activas adicionales de protección contra la corrosión que mejoran adicionalmente la acción de protección contra la corrosión y la adhesión del esmalte.

Por ejemplo, el documento WO 7/65645 describe composiciones acuosas que contienen complejos de flúor de titanio y/o circonio, entre otros, en donde se Incluye además un componente adicional que se selecciona a partir de: iones de nitrato, iones de cobre, iones de plata, Iones de vanadio o vanadato, iones de bismuto, iones de magnesio, iones de cinc, iones de manganeso, iones de cobalto, Iones de níquel, iones de estaño, sistemas tampón para el intervalo de pH de 2,5 a 5,5, ácidos carboxílicos aromáticos con por lo menos dos grupos que contienen átomos donantes o derivados de semejantes ácidos carboxílicos, partículas de gel de sílice con un tamaño medio de partículas por debajo de 1 pm.

Existe una necesidad de impulsar de manera adicional el pretratamlento de protección contra la corrosión de superficies metálicas y acercarlo a las características de capacidad con respecto a la protección contra la corrosión y la adhesión del esmalte de una fosfatación tricatiónica de cinc. A este respecto no solamente es decisivo el número de etapas Individuales del procedimiento para el éxito de un pretratamlento, sino el rendimiento del revestimiento, en particular, en vista del pretratamiento de componentes que están compuestos por los materiales acero, acero galvanizado y aluminio.

En particular, en la industria de automóviles con frecuencia existe el problema concerniente a que las superficies de cinc a través de soluciones ácidas de pasivación libres de cromo que se conocían en el estado anterior se caen claramente en comparación con superficies de acero con respecto a la protección contra una infiltración corrosiva de la capa de esmalte. Por lo tanto, la mejora de las capas de pasivación sobre las superficies de cinc de una carrocería compuesta por diferentes metales es una condición para el éxito de procedimientos de pretratamiento alternativos para la fosfatación.

Por el documento de divulgación WO 2945845 se conoce un pretratamiento de metalización sin corriente externa antes de un tratamiento de conversión basado en circonio de superficies metálicas, en particular, de acero y acero galvanizado. A este respecto, antes del tratamiento de conversión se realiza un pretratamiento con una composición ácida acuosa que contiene sales hidrosolubles de metales electropositivos seleccionados a partir de níquel, cobre, plata y/u oro. Semejante composición para la metalización puede incluir adicionalmente antiespumantes y agentes humectantes. Al usar sales de cobre difícilmente solubles se propone en el documento WO 2945845 usar formadores de complejos para aumentar la concentración de Iones de cobre en la composición de metalización. Se muestra que la metalización propuesta en el documento WO 29945845 antes de un tratamiento de conversión con una composición ácida basada en fluoruros metálicos complejos no presenta aquellos resultados con respecto a la adhesión de esmalte y la resistencia contra la corrosión que se pueden lograr a través de una fosfatación de cinc.

Como estado anterior de la técnica más próximo a la presente Invención se debe considerar el documento de divulgación alemán DE 19733972 que contiene un procedimiento para el pretratamiento de pasivación alcalina de

superficies de acero galvanizadas con cinc o galvanizadas con aleaciones de cinc en instalaciones de cintas. La cinta de acero con revestimiento superficial se pone en contacto aquí con un agente de tratamiento alcalino que contiene iones de magnesio, iones de hierro (III) y un formador de complejo. Con el valor de pH fijado previamente por encima de 9,5 se pasiva a este respecto la superficie de cinc con la formación de la capa protectora contra corrosión. Semejante superficie pasivada de acuerdo con la enseñanza del documento DE19733972 ya ofrece una adhesión de esmalte que es comparable con procedimientos que contienen cobalto. De manera opcional, después de este pretratamiento para mejorar la protección contra la corrosión pueden seguir otras etapas de tratamiento tales como una pasivación subsiguiente libre de cromo antes de aplicar el sistema de esmalte. Sin embargo, se muestra que este sistema de pretratamiento no es capaz de inhibir satisfactoriamente la deslaminación de esmalte producida en los bordes de corte a través de la corrosión.

A partir de este estado anterior de la técnica se presenta el objetivo de establecer una pasivación alcalina que logra una mejora ulterior de resistencia contra la corrosión de semejantes superficies pretratadas y revestidas con un sistema de esmalte orgánico de cinc y/o o sus aleaciones, en donde se debe inhibir de manera más potente en particular la infiltración corrosiva y la deslaminación del sistema de esmalte en las superficies de cinc. Al mismo tiempo, se debe proveer una pasivación alcalina correspondiente en un proceso de pretratamiento que prevé la purificación, la pasivación y el revestimiento de componentes metálicos que están compuestos por lo menos parcialmente por superficies de cinc y/o sus aleaciones, con un sistema... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Composición alcalina acuosa (A) que contiene

a) por lo menos 5 ppm de iones de hierro (III),

b) por lo menos 1 ppm de iones de fosfato,

c) por lo menos 1 ppm de formadores de complejos seleccionados a partir de compuestos orgánicos c1) que presentan por lo menos un grupo funcional seleccionado a partir de -COOX, -OPO3X y/o -PO3X, en donde X representa o bien un átomo de hidrógeno o un átomo de metal álcali y/o de metal de tierra alcalina y/o fosfatos condensados c2) calculados como P4, en donde la composición presenta una alcalinidad libre de por lo menos 1 punto, pero inferior a 6 puntos y un valor de pH de por lo menos 1,5.

2. Composición (A) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que esta última presenta un alcalinidad libre inferior a 5 puntos, pero preferentemente de por lo menos 2 puntos.

3. Composición (A) de acuerdo con una o ambas de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que contiene por lo menos 1 ppm, pero no más de 2 ppm de iones de hierro (III).

4. Composición (A) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la relación con respecto a la masa de iones de hierro (III) con respecto a iones de fosfato se ubica en un intervalo de 1 : 2 a 1 : 2.

5. Composición (A) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la relación molar de todos los componentes c) con respecto a iones de hierro (III) es mayor que 1 : 1 y asciende por lo menos a 2:1, más preferentemente por lo menos 5.

6. Composición (A) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que como componentes c) se incluyen fosfatos condensados c2) que se seleccionan preferentemente a partir de pirofosfatos, tripolifosfatos y/o polifosfatos.

7. Composición (A) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que además del componente c2) contiene compuestos c1) que en estado protonado presentan preferentemente un número de ácido de por lo menos 25.

8. Composición (A) de acuerdo con las reivindicaciones 5, 6 y 7, caracterizada por que se seleccionan los compuestos orgánicos c1) a partir de ácidos hidroxicarboxílicos a, p y/o y, ácido hidroxietano-1,1- difosfónico, ácido [(2-hidroxietil)(fosfonometil)amino]-metilfosfónico, ácido dietilenotriaminapentaquis (metilenofosfónico) y/o ácido amino-tris-(metilenofosfónico) y sales de los mismos, en donde la relación molar de componentes c1) con respecto a iones de hierro (III) es inferior a 1 : 1, preferentemente inferior a 3 : 4, pero asciende preferentemente a por lo menos 1 : 5.

9. Composición (A) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que contiene además agentes tensioactivos no iónicos que se seleccionan preferentemente a partir de uno o más alcoholes grasos etoxilados y/o propoxilados C1-C18 con un total de por lo menos dos pero no más de 12 grupos alcoxi que pueden estar presentes parcialmente de manera cerrada en los grupos terminales con un radical alquilo.

1. Composición (A) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que contiene menos de un total de 1 ppm de compuestos iónicos de los metales níquel, cobalto, manganeso, molibdeno, cromo y/o cerio, en particular, menos de 1 ppm de compuestos iónicos de los metales níquel y/o cobalto.

11. Composición (A) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores que contiene

a) ,5-2 g/kg de iones de hierro (III),

b) ,1-4 g/kg de iones de fosfato,

c) por lo menos ,1 g/kg de formadores de complejos seleccionados a partir de compuestos orgánicos c1) que presentan por lo menos un grupo funcional seleccionado a partir de -COOX, -OPO3X y/o -PO3X, en donde X representa opcionalmente un átomo de hidrógeno o un átomo de metal álcali y/o de metal de tierra alcalina y/o fosfatos condensados c2) calculados como P4,

d) en total ,1-1 g/kg de agentes tensioactivos no iónicos,

e) en total menos de 1 ppm de compuestos iónicos de los metales níquel, cobalto, manganeso, molibdeno, cromo y/o cerio, en particular, menos de 1 ppm de compuestos iónicos de los metales níquel y/o cobalto,

en donde no se incluyen más de 1 g/l de fosfatos condensados c2) calculados como P4 y la relación molar de la suma de los componentes c1) y c2) con respecto a los iones de hierro (III) es mayor que 1:1.

12. Procedimiento para la pasivación alcalina de componentes metálicos que presentan por lo menos parcialmente superficies de cinc o aleaciones de cinc, caracterizado por que el componente metálico se pone en contacto con una composición alcalina acuosa (A) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que las superficies de cinc o aleaciones de cinc del componente metálico inmediatamente después de la pasivación alcalina con o sin una etapa de lavado subsiguiente presentan un revestimiento de capa de hierro que asciende por lo menos a 2 mg/m2, pero no más de 15 mg/m2.

14. Procedimiento de acuerdo con una o ambas de las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado por que el componente metálico en un baño de purificación y desengrasado primero se pone en contacto con un limpiador alcalino, en donde el limpiador alcalino presenta un valor de pH en el intervalo de 9-14, sin que antes de la subsiguiente puesta en contacto con la composición alcalina acuosa (A) se realice una etapa de lavado.

15. Procedimiento de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por que después de la pasivación alcalina en una etapa de procedimiento adicional sigue una pasivación ácida con una etapa de lavado intermedia, en donde la pasivación ácida se lleva a cabo poniendo en contacto el componente metálico con una composición ácida acuosa (B) que contiene en total por lo menos 5 ppm, pero en total no más de 15 ppm de

compuestos inorgánicos hidrosolubles de los elementos circonio, titanio y/o hafnio con respecto a los elementos antes mencionados y preferentemente también compuestos inorgánicos hidrosolubles que liberan iones de fluoruro.