ARTICULO CON RECUBRIMIENTO DE CONVERSION ORGANICO, SIN CROMO HEXAVALENTE E INHIBIDOR DE CORROSION Y SU PREPARACION.
Un método para proteger una superficie de un artículo metálico,
que comprende los pasos de proporcionar una solución reactiva de una forma oxidada de un polímero conductor de la electricidad y un ácido; seguidamente
se aplica la solución reactiva a la superficie del artículo para formar un recubrimiento de conversión adherente en la superficie; seguidamente
se oxida el recubrimiento de conversión adherente para formar un recubrimiento oxidado; y, seguidamente
se oxida el recubrimiento de conversión adherente para formar un recubrimiento oxidado; y, seguidamente
se pone en contacto un inhibidor oxidable reversiblemente, sin cromato, con el recubrimiento oxidado para causar una reacción de fijación que forma un recubrimiento de conversión fijado en la superficie del artículo tal que el recubrimiento de conversión fijado, cuando se daña, libera el inhibidor mediante una inversión de la reacción de fijación
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2007/011397.
Solicitante: THE BOEING COMPANY.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 100 NORTH RIVERSIDE PLAZA,CHICAGO IL 66066-2016.
Inventor/es: KENDIG,MARTIN,W, HON,MELITTA, WARREN,LESLIE,F.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 20 de Enero de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B05D7/16 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B05 PULVERIZACION O ATOMIZACION EN GENERAL; APLICACION DE MATERIALES FLUIDOS A SUPERFICIES, EN GENERAL. › B05D PROCEDIMIENTOS PARA APLICAR MATERIALES FLUIDOS A SUPERFICIES, EN GENERAL (transporte de objetos en los baños de líquidos B65G, p. ej.. B65G 49/02). › B05D 7/00 Procedimientos, distintos al "flocage", especialmente adaptados para aplicar líquidos u otros materiales fluidos, a superficies especiales, o para aplicar líquidos u otros materiales fluidos, particulares. › utilizando lacas o barnices sintéticos.
- C23C22/68 QUIMICA; METALURGIA. › C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL. › C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; esmaltado o vidriado de metales C23D; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04). › C23C 22/00 Tratamiento químico de la superficie de materiales metálicos por reacción de la superficie con un medio reactivo quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento, p. ej. revestimiento por conversión, pasivación de metales. › por medio de soluciones acuosas con un pH comprendido entre 6 y 8.
- C23C22/73 C23C 22/00 […] › caracterizado por el proceso.
- C23C22/83 C23C 22/00 […] › Tratamiento posterior químico.
Clasificación PCT:
- C09D5/08 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › C09D COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS, BARNICES, LACAS; EMPLASTES; PRODUCTOS QUIMICOS PARA LEVANTAR LA PINTURA O LA TINTA; TINTAS; CORRECTORES LIQUIDOS; COLORANTES PARA MADERA; PRODUCTOS SOLIDOS O PASTOSOS PARA ILUMINACION O IMPRESION; EMPLEO DE MATERIALES PARA ESTE EFECTO (cosméticos A61K; procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a las superficies, en general B05D; coloración de madera B27K 5/02; vidriados o esmaltes vitreos C03C; resinas naturales, pulimento francés, aceites secantes, secantes, trementina, per se , C09F; composiciones de productos para pulir distintos del pulimento francés, cera para esquíes C09G; adhesivos o empleo de materiales como adhesivos C09J; materiales para sellar o guarnecer juntas o cubiertas C09K 3/10; materiales para detener las fugas C09K 3/12; procedimientos para la preparación electrolítica o electroforética de revestimientos C25D). › C09D 5/00 Composiciones de revestimiento, p. ej. pinturas, barnices o lacas, caracterizados por su naturaleza física o por los efectos que producen; Emplastes. › Pinturas anticorrosivas.
- C23F11/16 C23 […] › C23F LEVANTAMIENTO NO MECANICO DE MATERIAL METALICO DE LAS SUPERFICIES (trabajo del metal por electroerosión B23H; despulido por calentamiento a la llama B23K 7/00; trabajo del metal por láser B23K 26/00 ); MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS; MEDIOS PARA IMPEDIR LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL (tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F ); PROCESOS EN MULTIPLES ETAPAS PARA EL TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE MATERIALES METALICOS UTILIZANDO AL MENOS UN PROCESO CUBIERTO POR LA CLASE C23 Y AL MENOS UN PROCESO CUBIERTO BIEN POR LA SUBCLASE C21D BIEN POR LA SUBCLASE C22F O POR LA CLASE C25. › C23F 11/00 Inhibición de la corrosión de materiales metálicos por aplicación de inhibidores a la superficie en peligro de corrosión, o adición de los mismos al agente corrosivo. › Compuestos que contienen azufre.
Fragmento de la descripción:
Artículo con recubrimiento de conversión orgánico, sin cromo hexavalente e inhibidor de corrosión y su preparación.
El invento presente se refiere a la protección de un artículo contra la corrosión y, más particularmente, a la protección que se consigue con un revestimiento de conversión orgánica inhibidora de la corrosión, libre de cromo hexavalente, aplicado a la superficie del artículo.
Antecedentes del invento
Los metales pueden ser atacados por corrosivos que están presentes en los ambientes en los que operan los metales. Por ejemplo, artículos de aluminio en contacto con un ambiente que contenga sal pueden ser atacados en sus superficies ya sea generalmente en una gran superficie o localmente en superficies limitadas, por ejemplo, en las uniones de soldaduras, en los agujeros para pernos, o en pequeñas inclusiones o marcas de la superficie. El daño por corrosión aumenta con el tiempo y con la exposición continuada, finalmente, es posible que pueda producir una corrosión tan severa que cause una iniciación prematura de fallo del artículo antes de lo que sería el caso en ausencia de daño por corrosión. Se gastan grandes cantidades de dinero en protección contra la corrosión, sin embargo, el daño por corrosión y el fallo prematuro inducido por corrosión siguen extendidos todavía.
Se emplean ampliamente revestimientos para proteger superficies contra daños por corrosión. Algunos de los revestimientos más efectivos emplean cromo hexavalente que tiene iones de cromo en el estado de oxidación +6 (Cr+6), usualmente en la forma de iones de cromato Cro4-2, formando parte de los recubrimientos para impartir resistencia a la corrosión en las superficies. Los recubrimientos de conversión de cromato se unen químicamente con fuerza a las superficies de los artículos cuando están expuestos a la temperatura de la sala, y posteriormente inhiben la corrosión en las superficies.
Se desea reducir la cantidad de cromato usada en los recubrimientos y en otras aplicaciones, en gran parte debido a que los iones de cromo hexavalente pueden tener efectos medioambientales adversos y efectos adversos para la salud. Se esperan futuras legislaciones que impongan grandes reducciones en la cantidad de cromato hexavalente que pueda ser usada en la mayoría de las aplicaciones, incluyendo recubrimientos para reducir la corrosión de los artículos.
En el momento actual, no hay sustitutos efectivos para los recubrimientos que contienen cromato. Hay disponibles algunos recubrimientos sin cromato para mejorar la adhesión de imprimadores de pintura y pinturas para las superficies, pero los recubrimientos sin cromato en sí tienen pocas o ninguna propiedades de resistencia a la corrosión. Si se añaden inhibidores de la corrosión a los recubrimientos sin cromato para impartir resistencia a la corrosión se requiere típicamente una temperatura de curado elevada. El uso de curado a temperatura elevada es impráctico y antieconómico en muchas aplicaciones. Otros recubrimientos de cromato sólo sirven como barreras entre un medio corrosivo y una superficie del metal subyacente, sin que sirvan como inhibidores de la corrosión activos. Si la barrera de estos recubrimientos es rota, como, por ejemplo, por un agujero o rasguño que se extienda a través del recubrimiento de la barrera, no hay inhibición química de la corrosión potencial resultante.
Existe una necesidad de un enfoque mejorado para los recubrimientos para proteger artículos contra el ataque corrosivo, usando a la vez poco o ningún cromo hexavalente. Aquí se describe un enfoque que satisface esta necesidad, y proporciona además ventajas afines.
Sumario del invento
El enfoque presente proporciona un artículo de metal protegido por un recubrimiento de conversión que está libre de cromo hexavalente y de iones de cromato, y un método para aplicar y proteger un artículo así usando el recubrimiento de conversión libre de cromo hexavalente. Esta técnica evita el uso de iones de cromato en el recubrimiento, mientras que consigue una protección excelente del artículo contra la corrosión. El enfoque presente contempla una solución fórmica reactiva de una forma de polímero oxidado, recubriendo reactivamente un artículo de metal. El recubrimiento resultante tiende a reaccionar con un anión para fijar un polímero con enlace sulfuro inhibidor de corrosión que se despolimeriza en la presencia de condiciones corrosivas para generar un inhibidor de corrosión que actúa como un inhibidor de reacción de reducción-oxidación (ORR). El recubrimiento de conversión presente proporciona también una base de adherente a la que pueden ser aplicados imprimadores y pinturas y que por tanto se adhieren a la superficie del artículo de metal.
De acuerdo con el invento, un método para proteger una superficie de un artículo metálico comprende los pasos de proporcionar una solución reactiva de una forma de un polímero oxidado conductor de la electricidad (de preferencia una polianilina) y un ácido, aplicando seguidamente la solución reactiva a la superficie del artículo para formar un recubrimiento de conversión adherente en la superficie, oxidando seguidamente el recubrimiento de conversión adherente para formar un recubrimiento oxidado y poniendo en contacto seguidamente un inhibidor oxidable reversible, sin cromato, (de preferencia una sal de un ditiocarbamato o una sal de un dimercaptotiadiazol) con el recubrimiento oxidado para causar una reacción de fijación que forme un recubrimiento de conversión fijado a la superficie del artículo. El recubrimiento de conversión fijado libera el inhibidor, cuando se daña, mediante una inversión de la reacción de fijación.
En el enfoque preferido, la polianinila es preferentemente emeraldina base. La solución de polianilina reactiva comprende preferentemente un ácido orgánico, tal como ácido fórmico, y más preferentemente es una mezcla de ácido fórmico y ácido dicloroacético. La solución reactiva puede ser aplicada con cualquier técnica operable, tal como una aplicación de pulverización, cepillado o centrifugado. De preferencia, se realiza la oxidación exponiendo el recubrimiento de conversión adherente al aire a la temperatura de la sala. La sal de ditiocarbamato o la sal del dimercaptotiadiazol es de cualquier tipo operable, y los ejemplos incluyen la sal de amonio ó 1-pirrolidinditiocarbamato, la sal dipotásica ó 2,5 dimercapto1, 3,4 tiadiazol, la sal sódica de dietilditiocarbamato, y la sal sódica de dimetilditiocarbamato. La selección del compuesto orgánico inhibidor de corrosión libre de cromo hexavalente puede depender del tipo específico de agente corrosivo para el que se requiere la protección.
En una aplicación típica, el artículo con el recubrimiento de conversión fijado en él está expuesto a un ambiente corrosivo, tal como un ambiente que contiene sal. Se prefiere que el artículo no sea calentado intencionadamente a una temperatura mayor que la temperatura de la sala (esto es, unos 25ºC) como parte del tratamiento durante o después del paso de aplicación y antes del paso de exposición. Esto es, no es necesario calentar para conseguir el éxito del enfoque del tratamiento. Es aceptable un calentamiento involuntario a temperaturas por encima de la temperatura de la sala, por ejemplo, a consecuencia de un aumento de la temperatura ambiente en un día caluroso o en que el artículo sea calentado por el sol.
Así, en una realización preferida, un método para proteger una superficie de un artículo comprende los pasos de proporcionar una solución reactiva de emeraldina base y un ácido que comprenda ácido fórmico, aplicando posteriormente la solución reactiva a una superficie del artículo que comprenda aluminio para formar un recubrimiento de conversión adherente en la superficie, oxidando seguidamente el recubrimiento de conversión adherente para formar un recubrimiento oxidado mediante exposición al aire del recubrimiento de conversión adherente, y seguidamente poniendo en contacto una sal de un ditiocarbamato o una sal de un dimercaptotiadiazol con el recubrimiento oxidado para formar un recubrimiento de conversión fijado a la superficie del artículo. Pueden usarse otros pasos del tratamiento operables mostrados aquí junto con esta realización.
Un artículo cuya superficie está protegida comprende el artículo y un recubrimiento de conversión fijado adherido a una superficie del artículo. El recubrimiento de conversión fijado comprende una mezcla de una sal de polianilina reducida químicamente y un compuesto orgánico inhibidor de la corrosión, oxidable reversiblemente, libre...
Reivindicaciones:
1. Un método para proteger una superficie de un artículo metálico, que comprende los pasos de proporcionar una solución reactiva de una forma oxidada de un polímero conductor de la electricidad y un ácido; seguidamente
se aplica la solución reactiva a la superficie del artículo para formar un recubrimiento de conversión adherente en la superficie; seguidamente
se oxida el recubrimiento de conversión adherente para formar un recubrimiento oxidado; y, seguidamente
se oxida el recubrimiento de conversión adherente para formar un recubrimiento oxidado; y, seguidamente
se pone en contacto un inhibidor oxidable reversiblemente, sin cromato, con el recubrimiento oxidado para causar una reacción de fijación que forma un recubrimiento de conversión fijado en la superficie del artículo tal que el recubrimiento de conversión fijado, cuando se daña, libera el inhibidor mediante una inversión de la reacción de fijación.
2. El método de la reivindicación 1, en el que la solución reactiva del paso de provisión comprende una forma de polianilina o emeraldina base como el polímero conductor de electricidad. Comprendiendo además la solución reactiva ácido fórmico como un componente del ácido, comprendiendo dicho ácido una mezcla de ácido fórmico y ácido dicloroacético.
3. El método de la reivindicación 1, en el que el paso de entrar en contacto incluye el paso de poner en contacto una sal de un ditiocarbamato o una sal de un dimercaptotiadiazol con el recubrimiento oxidado.
4. El método de la reivindicación 1, en el que el paso de entrar en contacto incluye el paso de poner en contacto el 1-pirrolidinditiocarbamato con el recubrimiento oxidado.
5. El método de la reivindicación 1, incluyendo un paso adicional, después del paso de entrar en contacto, de
exponer el artículo con el recubrimiento de conversión fijado en él a un ambiente corrosivo.
6. El método de la reivindicación 1, incluyendo un paso adicional, después del paso de entrar en contacto; de
exponer el artículo con el recubrimiento de conversión fijado en él a un ambiente corrosivo; y
en el que el artículo no es intencionadamente calentado a una temperatura superior a unos 25ºC durante o después del paso de aplicación y antes del paso de exposición.
7. Un método para proteger una superficie de un artículo, que comprende los pasos de proporcionar una solución reactiva de una forma de emeraldina base de polianilina y un ácido que comprende ácido fórmico; seguidamente
se aplica la solución reactiva a la superficie del artículo que comprende aluminio para formar un recubrimiento de conversión adherente en la superficie; seguidamente
se oxida el recubrimiento de conversión adherente para formar un recubrimiento oxidado exponiendo el recubrimiento de conversión adherente al aire; y, seguidamente
se pone en contacto una sal de un ditiocarbamato o una sal de dimercaptotiadiazol con el recubrimiento oxidado para formar un recubrimiento de conversión fijado en la superficie del artículo.
8. El método de la reivindicación 7, en el que el paso de provisión incluye el paso de proporcionar la solución reactiva que tiene el ácido que comprende una mezcla de ácido fórmico y ácido dicloroacético.
9. El método de la reivindicación 7, incluyendo un paso adicional, después del paso de entrar en contacto, de
exponer el artículo con el recubrimiento de conversión fijado en él a un ambiente corrosivo.
10. El método de la reivindicación 7, incluyendo un paso adicional, después del paso de entrar en contacto, de
exponer el artículo con el recubrimiento de conversión fijado en él a un ambiente corrosivo, y
en el que el artículo no es intencionadamente calentado a una temperatura superior a unos 25ºC durante o después del paso de aplicación y antes del paso de exposición.
11. Un artículo cuya superficie está protegida, por el método de la reivindicación 1, que comprende:
el artículo; y
un recubrimiento de conversión fijado adherido a la superficie del artículo, en el que el recubrimiento de conversión fijado comprende una mezcla de
una sal de polianilina reducida, y
un compuesto orgánico inhibidor de la corrosión, oxidable reversiblemente, sin cromato.
12. El artículo de la reivindicación 11, en el que el recubrimiento de conversión fijado tiene un espesor que varía desde unos 0,25 micrómetros hasta 1 micrómetro.
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