Procedimiento para el recubrimiento de superficies metálicas con un procedimiento multietapa.

Procedimiento para el recubrimiento de superficies metálicas, especialmente de ruedas fabricadas con una aleación de aluminio, con un procedimiento multietapa, caracterizado por que las superficies metálicas se ponen en contacto, en primer lugar, con una composición acuosa que tiene un contenido sustancial de silano/silanol/siloxano/polisiloxano y, a continuación, con una composición acuosa que contiene predominantemente al menos un compuesto fosfónico, en el que al menos 80% de todos los compuestos fosfónicos de esta composición se seleccionan de compuestos de tipo XYZ,

en donde Y es, independientemente, un grupo alquilo no ramificado con 8 a 16 átomos de C, o un grupo alquilo con 8 a 16 átomos de C, de los cuales hasta 20% de los átomos de C de las cadenas de alquilo tienen en promedio estadístico un grupo funcional,

en donde X es un grupo OH-, NH2-, NHR'-, CH≥CH2-, CONHOH-, COOR'-, amida de ácido acrílico-, epoxi-, CH2≥CR"-COO-, COOH-, HSO4-,

(OH)2PO-, (OH)2PO2-, (OH)(OR')PO-, (OH)(OR')PO2- o un grupo Si(OH)3-,

en donde Z es un grupo (OH)2PO-, (OH)2PO2-, (OH)(OR')PO- o un grupo (OH)(OR')PO2-,

en donde R' es un grupo alquilo con 1 a 4 átomos de C,

en donde R" es un átomo de H o un grupo alquilo con 1 a 4 átomos de C, en donde los grupos X y Z están unidos respectivamente al grupo Y en su posición terminal

y en donde se forman sucesivamente, en primer lugar un recubrimiento de silano y, a continuación, un recubrimiento de fosfonato, antes de aplicar sobre la superficie metálica al menos una capa de pintura y/o al menos una capa de adhesivo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/052687.

Solicitante: CHEMETALL GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Trakehner Strasse 3 60487 Frankfurt am Main ALEMANIA.

Inventor/es: SEBRALLA, LARS, WALTER, MANFRED.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS,... > Composiciones de revestimiento, p. ej. pinturas,... > C09D5/08 (Pinturas anticorrosivas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PULVERIZACION O ATOMIZACION EN GENERAL; APLICACION... > PROCEDIMIENTOS PARA APLICAR LIQUIDOS U OTRAS MATERIAS... > Procedimientos, distintos al "flocage", especialmente... > B05D7/14 (a metal, p. ej. a carrocerías de automóvil)
  • 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... > Revestimiento químico por descomposición ya sea... > C23C18/12 (caracterizada por la deposición sobre materiales inorgánicos, distintos a los materiales metálicos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Tratamiento químico de la superficie de materiales... > C23C22/83 (Tratamiento posterior químico)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Tratamiento químico de la superficie de materiales... > C23C22/56 (Tratamiento de aluminio o aleaciones a base de aluminio)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Tratamiento químico de la superficie de materiales... > C23C22/66 (Tratamiento de aluminio o aleaciones a base de aluminio)

PDF original: ES-2532945_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para el recubrimiento de superficies metálicas con un procedimiento multietapa

La invención se refiere a un procedimiento para el recubrimiento de superficies metálicas, en especial de superficies de ruedas fabricadas con una aleación de aluminio, en un procedimiento multietapa, en el cual las superficies metálicas se ponen en contacto con dos composiciones de conversión acuosas diferentes, así como al uso del procedimiento según la invención con anterioridad a la pintura o a la adhesión.

En la actualidad, el recubrimiento protector contra la corrosión de ruedas fabricadas con una aleación de aluminio se realiza típicamente, en todo el mundo, con una solución acuosa a base de fluoruro de titanio y/o circonio, o con una solución acuosa a base de compuestos que contienen fosfonatos, o con una combinación de ambas soluciones en un procedimiento de recubrimiento de dos etapas, antes de revestir las ruedas con pintura. Eventualmente, las ruedas pueden constar de múltiples piezas y, eventualmente, pueden estar fabricadas con diferentes materiales, no solamente con diferentes materiales de aluminio. El experto en la técnica habla solamente de ruedas, pero el lego en la materia a menudo usa, en cambio, el término llantas. Adicionalmente, de acuerdo con la invención se pueden recubrir también todos los otros tipos de componentes de aluminio, en especial molduras, otras diversas piezas, perfiles y carcasas.

Sobre todo en superficies de aluminio y de aleaciones de aluminio, existe la necesidad de mejorar la protección contra la corrosión, en particular debido a la corrosión filiforme que se produce a pesar de recubrimiento(s) de conversión de alto valor. La corrosión filiforme aparece típicamente en forma de hilos dispuestos como filigrana, por ejemplo en los cantos de superficies con rotación de diamante (= zonas parciales mecanizadas de las superficies ya recubiertas por conversión y pintadas) y después de pequeños daños de las superficies pintadas causados por piedras que las golpean o por roces contra el bordillo de la acera. Las composiciones de recubrimiento por conversión utilizadas hoy en día en todo el mundo para la fabricación de ruedas de aleaciones de aluminio no son suficientes para limitar eficazmente la corrosión filiforme.

Tampoco una variante multietapa del procedimiento, en la que las superficies de aluminio se tratan inicialmente con fluoruros complejos de titanio y/o de circonio y, a continuación, con al menos un fosfonato, es suficiente para satisfacer las expectativas de la industria.

El procedimiento utilizado más frecuentemente hasta la fecha para el tratamiento de superficies metálicas, o para el tratamiento previo de superficies metálicas antes de la pintura, se basan muy a menudo en la aplicación de compuestos de cromo (III) y cromo (VI), eventualmente junto con diversos aditivos. Como cuerpos metálicos cuyas superficies deben ser tratadas, se recubren preferiblemente piezas, bandas (rollos), secciones de banda o piezas tales como, por ejemplo, ruedas.

Debido a los riesgos toxicológicos y medioambientales que comportan los procedimientos que usan cromo o níquel, se buscan desde hace ya muchos años alternativas a estos procedimientos en todos los campos de la técnica de superficies para sustratos metálicos, pero una y otra vez se llega a la conclusión de que las aplicaciones de procedimientos libres de cromatos no satisfacen al 1% el espectro de prestaciones o no lo hacen con suficiente seguridad. Además, los requisitos que exige la industria automovilística han aumentado aún más. Por esta razón, resulta difícil lograr una mejor protección contra la corrosión con al menos un recubrimiento por conversión que la alcanzada hasta ahora. Se intenta, entonces, mantener el contenido de cromato lo más bajo posible, sustituyendo en la medida que se pueda el Cr6* por Cr3*.

El uso, por ejemplo, de silanos/silanoles en composiciones acuosas para la fabricación de recubrimientos protectores de la corrosión ricos en siloxano/polisiloxano previos a la pintura es esencialmente conocido. Con fines de simplificación, en lo sucesivo se hará referencia al silano/silanol/siloxano/polisiloxano sólo como silano. Asimismo, para las superficies de aluminio y aleaciones de aluminio en lo sucesivo se hablará sólo de aluminio.

Estos recubrimientos basados en silano están acreditados. Sin embargo, en parte los procedimientos de recubrimiento con una composición acuosa que contiene una sustancia sólida y/o activa, predominantemente silano y, eventualmente, también un disolvente orgánico, son en parte difíciles de aplicar. Estos recubrimientos no siempre están dotados con propiedades extraordinarias. Además, pueden surgir problemas tales como producir recubrimientos de silano muy finos o, preferiblemente, transparentes sobre el sustrato metálico y que los puntos defectuosos sean suficientemente reconocibles y/o distinguibles a simple vista o con la ayuda de elementos ópticos. La protección contra la corrosión y la adhesividad a la pintura de los recubrimientos ricos en silano y/o polisiloxano formados son con frecuencia, pero no siempre, elevadas; en parte, también en el caso de una aplicación adecuada para determinados usos, no son suficientemente elevadas. Se requieren procedimientos adicionales, empleando al menos un silano, que confieran una elevada seguridad al procedimiento y una alta calidad a los recubrimientos generados con los mismos, sobre todo en lo que se refiere a la resistencia a la corrosión y la adhesión a la pintura.

En la preparación de composiciones acuosas que contienen silano se ha acreditado, además, la adición de una cantidad pequeña o grande de al menos un componente seleccionado del grupo de monómeros, oligómeros y polímeros orgánicos. En este tipo de composiciones, la clase y cantidad de la adición de silanos es, en parte, decisiva para el éxito. Sin embargo, habitualmente la cantidad adicional de silano agregada a las mismas es

comparativamente pequeña - a menudo, sólo 5% en peso de todos los contenidos sólidos - y actúa entonces como "agente de acoplamiento" para la composición predominantemente orgánica, en donde debería prevalecer la acción mediadora de la adhesión, especialmente entre el sustrato metálico y la pintura y, eventualmente, entre el pigmento y los componentes orgánicos de la pintura, pero en la que puede aparecer, de manera subordinada, un reducido efecto de reticulación. De forma predominante, los aditivos de silano que se agregan a los sistemas de resina que se endurecen térmicamente, o los oligómeros y polímeros orgánicos sililados que se utilizan, son muy pocos.

El documento DE 12515576 A1 da a conocer un procedimiento para el recubrimiento de superficies metálicas con composiciones acuosas basadas en silano, en el que el recubrimiento recién aplicado se rocía con un líquido y que, hasta entonces, no se seca por completo. El documento EP 126977 A2 describe un procedimiento multietapa para el tratamiento previo de ruedas de aluminio, en el que se utilizan sucesivamente una solución que contiene fluoruro/fluoruro complejo y una solución que contiene fosfonato.

Existía, por lo tanto, la tarea de proponer composiciones acuosas, preparadas con composiciones químicas no perjudiciales para el medio ambiente, y que garantizaran una elevada resistencia a la corrosión. Preferiblemente, este tipo de composiciones es adecuado también en aplicaciones multimetálicas, en las cuales las superficies ricas en, por ejemplo, acero y cinc y, eventualmente, las superficies metálicas ricas en aluminio pueden ser tratadas o tratadas previamente en el mismo baño. Existía, además, la tarea de proponer composiciones acuosas que fueran apropiadas para el recubrimiento de superficies de ruedas fabricadas con una... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para el recubrimiento de superficies metálicas, especialmente de ruedas fabricadas con una aleación de aluminio, con un procedimiento multietapa, caracterizado por que las superficies metálicas se ponen en contacto, en primer lugar, con una composición acuosa que tiene un contenido sustancial de silano/silanol/siloxano/polisiloxano y, a continuación, con una composición acuosa que contiene predominantemente al menos un compuesto fosfónico, en el que al menos 8% de todos los compuestos fosfónicos de esta composición se seleccionan de compuestos de tipo XYZ,

en donde Y es, independientemente, un grupo alquilo no ramificado con 8 a 16 átomos de C, o un grupo alquilo con 8 a 16 átomos de C, de los cuales hasta 2% de los átomos de C de las cadenas de alquilo tienen en promedio estadístico un grupo funcional,

en donde X es un grupo OH-, NH2-, NHR-, CH=CH2-, CONHOH-, COOR-, amida de ácido acrílico-, epoxi-,

CH2=CR"-COO-, COOH-, HS4-, (OH)2PO-, (H)2P2-, (OH)(OR)PO-, (H)(R)P2- o un grupo Si(OH)3-,

en donde Z es un grupo (OH)2PO-, (OH)2PÓ2-, (OH)(OR)PO- o un grupo (H)(R)P2-,

en donde R es un grupo alquilo con 1 a 4 átomos de C,

en donde R" es un átomo de H o un grupo alquilo con 1 a 4 átomos de C,

en donde los grupos X y Z están unidos respectivamente al grupo Y en su posición terminal

y en donde se forman sucesivamente, en primer lugar un recubrimiento de silano y, a continuación, un recubrimiento de fosfonato, antes de aplicar sobre la superficie metálica al menos una capa de pintura y/o al menos una capa de adhesivo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la composición acuosa que contiene silano/silanol/siloxano/polisiloxano tiene un contenido total de silano/silanol/ siloxano/polisiloxano en el intervalo de

,3 a 1 g/L.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la composición acuosa que contiene silano/silanol/siloxano/polisiloxano contiene al menos un mono-silano, al menos un bis-silil-silano y/o al menos un tris-silil-silano.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene silano/silanol/siloxano/polisiloxano contiene al menos un alcoxisilano, al menos un aminosilano, al menos un epoxisilano y/o al menos un vinilsilano o una mezcla de al menos 2 aminosilanos diferentes.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene silano/silanol/siloxano/polisiloxano contiene al menos un mono-aminosilano, al menos un di-aminosilano, al menos un di-alcoxisilano y/o al menos un tri-alcoxisilano.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene silano/silanol/siloxano/polisiloxano contiene a) al menos un compuesto seleccionado de silanos, silanoles, siloxanos y polisiloxanos, y b) al menos un compuesto que contiene titanio, hafnio y/o circonio.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que la composición acuosa que contiene silano/silanol/siloxano/polisiloxano contiene, además, c) al menos un tipo de cationes seleccionado de cationes de metales de los subgrupos 1o a 3o y 5o a 8o, incluidos los lantánidos, y del 2o grupo principal del sistema periódico de elementos, y/o al menos un compuesto correspondiente.

8. Procedimiento según las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado por que la composición acuosa que contiene silano/silanol/siloxano/polisiloxano contiene, además, al menos una sustancia d) seleccionada de: d-i) compuestos libres de silicio con, respectivamente, al menos un grupo amino-, urea- (= ureido-), imido- y/o imino, d2) aniones de nitrito y/o compuestos con al menos un grupo nitro, d3) compuestos basados en peróxido, y d4) compuestos que contienen fósforo, aniones de al menos un fosfato y/o aniones de al menos un fosfonato, asi como, adicionalmente, e) agua.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que la composición acuosa que contiene silano/silanol/siloxano/polisiloxano contiene, además, f) también al menos un disolvente orgánico.

1. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene silano/silanol/siloxano/polisiloxano contiene, respectivamente, al menos un oligómero orgánico y/o un polímero orgánico, al menos una amina, al menos una base, al menos un agente secuestrante, al menos un tensioactivo, al menos un tipo de partícula inorgánica y/o, respectivamente, al menos un ácido inorgánico y/u orgánico y/o al menos uno de sus derivados.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene silano/silanol/siloxano/polisiloxano tiene un valor de pH en el intervalo de 3 a 11.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene silano/silanol/siloxano/polisiloxano, cuando se hace contactar, tiene una temperatura en el intervalo de 5 a 8°C.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene silano/silanol/siloxano/polisiloxano se aplica por pulverización o inmersión.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene al menos un compuesto fosfónico tiene un contenido total de compuesto(s) fosfónico(s) en el intervalo de ,1 a 1 g/L.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene al menos un compuesto fosfónico contiene al menos un compuesto fosfónico basado en ácido fosfónico, ácido difosfónico, sus ásteres y/o sus sales.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene al menos un compuesto fosfónico contiene, además de agua o una mezcla de disolvente-agua y, además de un compuesto de tipo XYZ, un biocida, un desemulsionante, una sustancia aromática, un emulsionante, un antiespumante, un disolvedor, un tensioactivo, un agente para ajustar el valor de pH, un agente para ajustar la conductividad eléctrica, adyuvantes adicionales, respectivamente al menos un oligómero orgánico y/o un polímero orgánico, al menos una amina y/o al menos un agente secuestrante.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene al menos un compuesto fosfónico tiene un valor de pH en el intervalo de 1,5 a 9,.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene al menos un compuesto fosfónico tiene, cuando se hace contactar con la superficie metálica, una temperatura en el intervalo de 5 a 8°C.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición acuosa que contiene al menos un compuesto fosfónico se aplica por inmersión, pulverización, aerosol o nebulización.

2. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las superficies metálicas se limpian, desengrasan y/o decapan antes de hacerlas contactar con la composición acuosa que contiene un silano/silanol/siloxano/polisiloxano.

21. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las superficies metálicas se enjuagan con agua antes y/o después de hacerlas contactar con una composición acuosa que contiene un silano/silanol/siloxano/polisiloxano, y/o antes y/o después de hacerlas contactar con una composición acuosa que contiene al menos un compuesto fosfónico.

22. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el recubrimiento de silano no se seca por completo, sino que se recubre con el recubrimiento de fosfonato en estado húmedo o semlseco.

23. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado por que el recubrimiento de silano se seca completamente antes de someterlo al recubrimiento con fosfonato.

24. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el recubrimiento de fosfonato se recubre con al menos una capa de un Imprimante, una pintura y/o un adhesivo.

25. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se tratan superficies metálicas fabricadas con aluminio, magnesio, hierro, acero, titanio, cinc, estaño y/o sus aleaciones.

26. Uso de los productos metálicos recubiertos con el procedimiento según las reivindicaciones 1 a 25 en la construcción de automóviles, vehículos, aviones y/o de fachadas.