COMPOSICION Y PROCEDIMIENTO DE REVESTIMIENTO DE SUSTRATO METALICO.

Composición de revestimiento de sustrato metálico que presenta una superficie exterior libre constituida por una capa de zinc o de aleación a base de zinc,

caracterizada porque comprende (% en peso):

- silicato(s) de sodio y/o de potasio introducidos en forma de solución acuosa 3%-35%

- agente de tensión 0,01%-1%

- un silano, en una proporción que permite alcanzar hasta 50% en peso de la película seca de revestimiento,

- agua csp 100%

presentando dicha composición un pH comprendido entre 11 y 13

Composición y procedimiento de revestimiento de sustrato metálico.

La presente invención tiene por objeto una composición de revestimiento de sustrato metálico a base de una solución acuosa de silicato de sodio y/o de potasio.

La presente invención se refiere asimismo a los procedimientos de aplicación de esta composición sobre dicho sustrato metálico y a las diversas utilizaciones de esta composición de revestimiento.

Según la presente invención, la composición de revestimiento está destinada a ser aplicada sobre un sustrato de acero que presenta una superficie exterior libre constituida por una capa metálica de zinc o de aleación a base de zinc.

En un modo de realización ventajoso, dicha capa metálica puede haber sido depositada sobre dicho sustrato de acero por vía electrolítica o por inmersión en caliente.

A título de ejemplo de sustratos metálicos, se mencionarán:

- las chapas electrozincadas: sustrato de acero revestido con una capa de zinc aplicada por vía electrolítica,

- las chapas galvanizadas en caliente: sustrato de acero revestido con una capa de zinc aplicada por inmersión de dicha chapa en un baño de zinc en fusión;

- GALFAN: sustrato de acero revestido con una capa de aleación de zinc (95% en peso) y de aluminio (5% en peso) aplicada por inmersión en un baño de aleación de zinc y de aluminio en las mismas proporciones en fusión,

- GALVALUME®: sustrato de acero revestido con una capa de aleación de aluminio (55% en peso) y de zinc (45% en peso) aplicada por inmersión en un baño de aleación de aluminio y de zinc en las mismas proporciones en fusión.

El tratamiento de superficie metálica es sometido a múltiples obligaciones a la vez de orden técnico, económico y ambiental.

La producción de las bobinas de chapa en las siderúrgicas se efectúa mediante unos procedimientos muy rápidos cuya velocidad de línea puede estar comprendida entre algunos m/min y 250 m/min. Cuando se desea acoplar al procedimiento de producción una etapa de tratamiento de superficie, las tecnologías de tratamiento de superficie deben acomodarse a estas obligaciones de velocidad de línea. Pueden aparecer entonces dificultades técnicas si se desea conservar una buena reactividad química entre el sustrato y los productos de tratamiento, pero también a nivel de la formación de película, si se desea obtener una buena tensión y una buena homogeneidad de los depósitos de película.

Las tecnologías de tratamiento anticorrosión recurren habitualmente a unos productos a base de cromo (hexavalente o trivalente) que se aplican en una o varias capas. Sin embargo, estos productos son nefastos para el entorno y necesitan ser reemplazados por unos productos de tratamiento sin impacto sobre el entrono.

Además, los industriales buscan actualmente utilizar una tecnología que satisfaga un pliego de condiciones mínimo y capaz de ser funcionalizada con el fin de satisfacer los niveles de exigencia más elevados y de incrementar el valor añadido del tratamiento de superficie.

Como complemento a la resistencia a la corrosión, la funcionalización de los tratamientos se refiere en particular a los campos siguientes:

- las propiedades de superficie tales como el carácter hidrófobo o hidrófilo de la superficie, el carácter antihuella digital de la superficie o bien la modificación de la alcalinidad libre de la superficie,

- las propiedades de utilización tales como la flexibilidad y la lubrificación del revestimiento para las operaciones de plegado o de embutición, pero también la conductividad eléctrica para el ensamblaje mediante soldadura.

Los industriales están además sometidos a unas obligaciones económicas y buscan así unos tratamientos compactos a partir de formulaciones que por una parte se preparan en medio acuoso (y que no necesitan por tanto inversión complementaria para el tratamiento de eventuales solventes orgánicos) y que permiten por otra parte la aplicación de una sola capa con un solo secado.

Por último, las obligaciones de explotación en línea exigen asimismo unos productos que son por una parte monocomponente (es decir que no necesitan la preparación de una mezcla de varios productos previamente a la utilización industrial) y que son por otra parte estables en el tiempo (es decir de una duración de vida superior a 3 semanas para acomodarse a las producciones realizadas por campaña).

La presente invención tiene por objeto una composición que satisface las exigencias y obligaciones mencionadas anteriormente.

La composición de revestimiento según la presente invención está caracterizada porque comprende (% en peso):

- silicato(s) de sodio y/o de potasio en forma de solución acuosa 3 a 35%,

- agente de tensión 0,01% a 1%,

- un silano, en una proporción que permite alcanzar hasta 50% en peso de la película seca de revestimiento

- agua csp 100%,

presentando dicha composición un pH comprendido entre 11 y 13.

Dicho silicato de sodio y/o de potasio y dicho agente de tensión serán detallados más adelante en la presente descripción.

Como se ha indicado anteriormente, la composición de revestimiento está destinada a ser aplicada sobre un sustrato metálico. La película húmeda así obtenida es secada a continuación y da origen a una película de revestimiento seca.

Salvo que se indique lo contrario, todos los porcentajes indicados en el marco de la presente descripción son unos porcentajes expresados en peso con respecto al peso total de dicha composición de revestimiento en forma líquida. En caso contrario, las proporciones de los constituyentes están expresadas con respecto a la película seca de revestimiento, es decir en peso de materia seca con respecto al peso total de la película seca de revestimiento obtenida.

La composición de revestimiento contiene preferentemente 5 a 30% en peso de silicato(s) de sodio y/o de potasio, más preferentemente 5 a 20% en peso de silicato(s) de sodio y/o de potasio, y aún más preferentemente 8 a 15% en peso de silicato(s) de sodio y/o de potasio.

Ventajosamente, esta composición de revestimiento se puede preparar en forma de concentrado en el que el porcentaje de silicato(s) de sodio y/o de potasio puede alcanzar hasta aproximadamente 40% en peso, o bien en forma de polvo en el que el porcentaje de silicato(s) de sodio y/o de potasio puede alcanzar hasta aproximadamente 80% en peso.

En el marco de la presente invención, el silicato de sodio se utiliza en dicha composición en forma de una solución acuosa de silicato de sodio de composición ponderal siguiente:

Esta solución de silicato de sodio puede contener asimismo una pequeña proporción de Na₂CO₃ del orden de 0,1 % en peso con respecto al peso de la solución de silicato.

El silicato de potasio se puede utilizar en dicha composición en forma de una solución acuosa de silicato de potasio de composición ponderal siguiente:

La presente invención tiene asimismo por objeto la película seca de revestimiento susceptible de ser obtenida a partir del procedimiento de aplicación (descrito a continuación) de la composición de revestimiento sobre un sustrato metálico. Esta película seca de revestimiento está caracterizada porque comprende por lo menos 40% en peso de materia seca de silicato(s) de sodio y/o de potasio, preferentemente entre 60% y 99,9% en peso con respecto al peso total de la película seca de revestimiento.

En el sentido de la presente invención, se entiende por "agente de tensión" un aditivo cuya función es rebajar y controlar la energía de superficie líquida de la composición (o tensión superficial). La energía de superficie es la energía necesaria para llevar las moléculas del interior del líquido de la composición a su superficie....

1. Composición de revestimiento de sustrato metálico que presenta una superficie exterior libre constituida por una capa de zinc o de aleación a base de zinc, caracterizada porque comprende (% en peso):

- silicato(s) de sodio y/o de potasio introducidos en forma de solución acuosa 3%-35%

- agente de tensión 0,01%-1%

- un silano, en una proporción que permite alcanzar hasta 50% en peso de la película seca de revestimiento,

- agua csp 100%

presentando dicha composición un pH comprendido entre 11 y 13.

2. Composición de revestimiento según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende (% en peso):

- 5 a 30% en peso, preferentemente 5 a 20%, más preferentemente 8 a 15% en peso, de silicato(s) de sodio y/o de potasio, y/o

- aproximadamente 0,1% en peso de un agente de tensión.

3. Composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el silicato de sodio se utiliza en la composición en forma de una solución acuosa de silicato de sodio de composición ponderal siguiente:

4. Composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el silicato de potasio se utiliza en la composición en forma de una solución acuosa de silicato de potasio de composición ponderal siguiente:

5. Composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el agente de tensión se selecciona de entre un copolímero de polipropilenglicol y de polietilenglicol, una resina a base de silicona, un glicol acetilénico, una mezcla aniónica y no iónica, un amonio cuaternario, un alcohol polietoxilado modificado o una de sus mezclas compatibles.

6. Composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque presenta un pH comprendido entre 11 y 12.

7. Composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque comprende además un polímero cuya función es rebajar la temperatura de transición vítrea de la película seca de revestimiento, en particular un polímero o copolímero acrílico, un poliuretano, un alquido, un éster de epoxi, o una de sus mezclas compatibles.

8. Composición de revestimiento según la reivindicación 7, caracterizada porque dicho polímero es añadido a dicha composición en forma de una dispersión o de una emulsión en agua o de una solución acuosa.

9. Composición de revestimiento según la reivindicación 7, caracterizada porque dicho polímero es añadido a dicha composición en una proporción que permite alcanzar hasta 60% en peso de la película seca de revestimiento.

10. Composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque comprende además un aditivo que permite disminuir la alcalinidad libre de superficie de la película seca de revestimiento, en particular una sal de cerio, una sal de lantano, una sal de molibdeno, el ácido molíbdico, el ácido paratoluensulfónico o un poliol, así como sus mezclas, en una proporción que permite alcanzar hasta 25% en peso de la película seca de revestimiento.

11. Composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque comprende además un aditivo que permite aumentar las propiedades anticorrosión de la película seca de revestimiento, en particular un titanato o un circonato, así como sus mezclas, en una proporción que permite alcanzar hasta 25% en peso de la película seca de revestimiento.

12. Composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque contiene además un agente lubrificante, en particular el politetrafluoroetileno, el polietileno, el polietilenglicol, la cera de Carnauba, o la parafina así como sus mezclas.

13. Composición de revestimiento según la reivindicación 12, caracterizada porque el agente lubrificante es añadido a dicha composición de revestimiento en una proporción que permite alcanzar hasta 15% en peso de la película seca de revestimiento, preferentemente entre 1,5 y 15% en peso de la película seca de revestimiento, más preferentemente entre 3 y 15% en peso de la película seca de revestimiento, y aún más preferentemente entre 5 y 15% en peso de la película seca de revestimiento.

14. Composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque comprende además un agente antiespuma.

15. Composición de revestimientos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque presenta un valor de tensión superficial comprendido entre 20 mN.m^-1 y 50 mN.m^-1, preferentemente entre 22 mN.m^-1 y 45 mN.m^-1, y más preferentemente entre 22 mN.m^-1 y 40 mN.m^-1.

16. Sustrato metálico revestido con la ayuda de una composición según una de las reivindicaciones 1 a 15.

17. Procedimiento de aplicación sobre sustrato metálico que presenta una superficie exterior libre constituida por una capa metálica a base de zinc o de aleación a base de zinc, de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque comprende una operación que consiste en depositar una película húmeda de dicha composición, de pequeño espesor apropiado, seguida de una operación de secado del sustrato metálico así revestido, que da origen a una película seca de revestimiento de dicho sustrato.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque la película de la composición de revestimiento se deposita en forma de una película húmeda de espesor comprendido entre 0,3 µm y 39 µm, preferentemente comprendido entre 0,3 y 30 µm.

19. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque la película de la composición de revestimiento se deposita en forma de una película húmeda aplicada a razón de 0,6 g/m² a 40 g/m², preferentemente de 0,6 a 24 g/m².

20. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la operación de depósito de la película húmeda se efectúa por pulverización.

21. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la operación de depósito de la película húmeda se efectúa por aspersión seguida de una operación de escurrido de la película húmeda depositada con el fin de permitir el control de su espesor.

22. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la operación de depósito de la película húmeda se efectúa por inmersión seguida de una operación de escurrido con el fin de controlar el espesor de la película húmeda depositada.

23. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 21 y 22, caracterizado porque la operación de escurrido se realiza con la ayuda de un juego de rodillos escurridores.

24. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la operación de depósito de la película húmeda se efectúa por medio de un sistema de recubrimiento compuesto por lo menos por un rodillo.

25. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 24, caracterizado porque la operación de secado se realiza por calentamiento del sustrato metálico o de la película húmeda de manera que lleve estos últimos a una temperatura comprendida entre la temperatura ambiente y 240ºC.

26. Procedimiento según la reivindicación 25, caracterizado porque la operación de secado se realiza por calentamiento del sustrato metálico o de la película húmeda de manera que lleve estos últimos preferentemente a una temperatura de por lo menos aproximadamente 35ºC por una duración de por lo menos 2 segundos si se utiliza un calentamiento por convección y por una duración máxima de 10 segundos, preferentemente de 5 segundos, más preferentemente de 1 a 2 segundos, si se utiliza un calentamiento por inducción o por infrarrojos.

27. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 26, caracterizado porque se lleva a cabo la operación de secado con el fin de obtener un espesor final de película seca de revestimiento comprendido entre 0,05 µm y 0,80 µm, preferentemente entre 0,05 y 0,60 µm.

28. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 27, caracterizado porque se lleva a cabo la operación de secado de manera que se obtenga un peso de capa de película seca de revestimiento comprendido entre 0,1 g/m² a 1,3 g/m², preferentemente entre 0,2 g/m² a 1,2 g/m², más preferentemente entre 0,2 a 0,5 g/m².

29. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 28, caracterizado porque las operaciones de depósito de la película húmeda y de secado se realizan entre las operaciones de revestimiento metálico de zinc o de aleación a base de zinc de dicho sustrato metálico y de bobinado final.

30. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 29, caracterizado porque la película seca de revestimiento comprende por lo menos 40% en peso de materia seca de silicato(s) de sodio y/o de potasio, preferentemente entre 60% y 99,9% en peso con respecto al peso total de la película seca de revestimiento.

31. Utilización de una composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, para la protección anticorrosión de chapas metálicas.

32. Utilización de una composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12 y 13 como capa de lubrificación cuando se aplica sobre unas chapas metálicas con vistas a su conformado, en particular con vistas al plegado, al curvado y a la embutición de dichas chapas metálicas.

33. Utilización de una composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, como agente antihuellas digitales, cuando se aplica sobre unas chapas metálicas.

34. Utilización de una composición de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, para el revestimiento de piezas de sustrato metálico destinadas a ser soldadas.

35. Utilización de una composición de revestimiento según la reivindicación 33, que permite una soldadura directa de dichas piezas de sustrato metálico una vez revestidas con dicha composición de revestimiento.

36. Utilización de una composición de revestimiento según la reivindicación 34, que comprende además unos pigmentos conductores tales como fosfuro de hierro, silicato de amonio, níquel, tungsteno, zinc y carbono en el caso de aplicación de película de revestimiento gruesa.