Una composición acuosa que comprende i) 3-aminopropiltrietoxisilano al 0,

06 a 25 por ciento en peso; ii) 3-glicidoxipropiltrimetilsilano al 0,06 a 25 por ciento en peso; iv) hasta 5 por ciento en peso de uno o más alcoholes; y v) 0,005 a 25 por ciento en peso de un ión metálico del Grupo IVA seleccionado entre zirconio, hafnio y titanio, o una mezcla de los mismos, donde dicha disolución acuosa tiene un pH de 2 a 9

ARCHIVO TÉCNICO

Esta invención se refiere al tratamiento de superficies metálicas antes de la aplicación de un revestimiento orgánico secante. Específicamente, esta invención se refiere al tratamiento de metal revestido por conversión con una disolución acuosa comprendida de 3-aminopropiltrietoxisilano, 3-5 glicidoxipropiltrimetilsilano y uno o más iones metálicos del Grupo IVA.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los propósitos principales de la aplicación de revestimientos secantes (también conocidos como “revestimientos orgánicos”, “acabados orgánicos” o simplemente “pinturas”) a sustratos metálicos tales como acero, aluminio, zinc y sus aleaciones, son la protección de la superficie metálica de la corrosión y 10 por razones estéticas. Sin embargo, también se sabe que muchos revestimientos orgánicos se adhieren escasamente a metales en su estado normal. Como resultado, sustancialmente se disminuyen las características de resistencia a corrosión del revestimiento secante. Por lo tanto, es un procedimiento típico en la industria del acabado de metal someter metales a un proceso de pretratamiento por el cual se forma un revestimiento por conversión sobre la superficie metálica. 15

Este revestimiento por conversión actúa como capa protectora, retardando el comienzo de la degradación del metal base, debido al revestimiento por conversión que es menos soluble en un ambiente corrosivo que el metal base. El revestimiento por conversión también sirve como receptor para el posterior revestimiento secante. El revestimiento por conversión tiene un área superficial mayor que la que hace el metal base y por tanto mantiene un mayor número de sitios de adhesión para la interacción entre el 20 revestimiento por conversión y el acabado orgánico. Los ejemplos típicos de tales revestimientos por conversión incluyen, pero no se limitan a, revestimientos de fosfato de hierro, revestimientos de fosfato de zinc y revestimientos por conversión de cromato.

Normalmente, la aplicación de un acabado orgánico a una superficie metálica revestida por conversión no es suficiente para proporcionar los más altos niveles de adhesión de pintura y resistencia a 25 corrosión. Las superficies metálicas pintadas son capaces de alcanzar los máximos niveles de realización cuando la superficie metálica revestida por conversión es tratada con un “aclarado final”, también referido en la técnica como “post-aclarado” o un “aclarado de sellado” antes de la operación de pintura. Los aclarados finales son generalmente disoluciones acuosas que contienen entidades orgánicas o inorgánicas designadas para mejorar la adhesión de la pintura y la resistencia a corrosión. Esto se puede 30 conseguir alterando el estado electroquímico del sustrato revestido por conversión volviéndolo más pasivo o se puede conseguir formando una película barrera que previene que un medio corrosivo alcance la superficie metálica.

Los aclarados finales más eficaces en el uso general actualmente son disoluciones acuosas que contienen ácido crómico, parcialmente reducido para dar una disolución comprendida de una combinación 35 de cromo hexavalente y trivalente. Se ha sabido desde hace tiempo que los aclarados finales de este tipo proporcionan los más altos niveles de adhesión de pintura y resistencia a corrosión. Sin embargo, los aclarados finales que contienen cromo tienen serios inconvenientes debido a su toxicidad inherente y naturaleza peligrosa. Estos asuntos hacen a los aclarados finales que contienen cromo menos deseables desde un punto de vista práctico, cuando se consideran tales asuntos como la manipulación segura de 40 compuestos químicos y los problemas medioambientales asociados con la descarga de tales disoluciones en las corrientes de agua municipales. Por tanto, ha sido un objetivo de la industria encontrar alternativas libres de cromo que sean menos tóxicas y más benignas de forma medioambiental que los aclarados finales que contienen cromo mientras que también proporcionen eficacia comparable en relación con las propiedades de adhesión de pintura y resistencia a corrosión. 45

En el documento de Patente U.S. Nº 5.053.081 se describe una composición de aclarado final que contiene 3-aminopropiltrietoxisilano y un quelato de titanio.

En el documento de Patente U.S. Nº 5.531.820 se describe una composición de aclarado final que contiene un organosilano seleccionado entre metiltrimetoxisilano y feniltrimetoxisilano y mezclas de los mismos e iones metálicos del Grupo IVA. 50

En el documento Re. 35.688 se describe una composición de aclarado final que contiene un organosilano seleccionado entre 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, metiltrimetoxisilano, -metacriloxitrimetoxisilano y feniltrimetoxisilano y mezclas de los mismos e ión de zirconio.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

He descubierto que las disoluciones acuosas que contienen 3-aminopropiltrietoxisilano y 3 55 glicidoxipropiltrimetilsilano e iones metálicos del Grupo IVA, principalmente, zirconio, titanio o hafnio, o

mezclas de los mismos, proporcionan características de resistencia a corrosión y adhesión de pintura comparables o superiores a aquellas alcanzadas con aclarados finales que contienen cromo en ensayos de corrosión acelerada.

Por consiguiente, en su principal aspecto, esta invención es una composición acuosa que comprende 5

i) 3-aminopropiltrietoxisilano al aproximadamente 0,06 a aproximadamente 25 por ciento en peso;

ii) 3-glicidoxipropiltrimetilsilano al aproximadamente 0,06 a aproximadamente 25 por ciento en peso;

iv) hasta aproximadamente 5 por ciento en peso de uno o más alcoholes; y 10

v) aproximadamente 0,005 a aproximadamente 25 por ciento en peso de un ión metálico del Grupo IVA seleccionado entre zirconio, hafnio y titanio, o una mezcla de los mismos, donde dicha disolución acuosa tiene un pH de aproximadamente 2 a aproximadamente 9.

La composición acuosa de esta invención es un sustituto adecuado de los productos de aclarado final que contienen cromatos ya que es segura y no requiere procedimientos de tratamiento de gastos 15 caros, eliminando de ese modo los riesgos y gastos asociados con los productos que contienen cromato.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Y REALIZACIONES PREFERIDAS

La disolución acuosa de esta invención se prepara disolviendo el 3-aminopropiltrietoxisilano y 3-glicidoxipropiltrimetilsilano en uno o más disolventes alcohólicos miscibles en agua y, a continuación, añadiendo una disolución acuosa que contiene iones de zirconio, titanio o hafnio, o mezclas de los 20 mismos, con mezcla a los silanos de modo que el pH de la disolución resultante esté en el intervalo de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 9,0. Los disolventes alcohólicos miscibles en agua preferidos incluyen metanol, etanol, isopropanol y similares. Se prefiere más etanol. A continuación, se mezcla la disolución durante al menos 30 minutos para completar la hidrólisis de los organosilanos.

A continuación, se mide el pH de la disolución acuosa. Si el pH está fuera del intervalo deseado, 25 se añade agua o sal de metal del Grupo IVA para traer el pH dentro del intervalo deseado. Por lo tanto, la cantidad de ión metálico del Grupo IVA presente en la disolución finalizada es una función del pH. La disolución acuosa de esta invención generalmente contiene iones metálicos del Grupo IVA a una concentración de al menos aproximadamente 0,005 por ciento en peso.

La fuente de los iones de zirconio, hafnio o titanio puede ser ácido hexafluorozircónico, sulfato 30 básico de zirconio, hidroxicloruro de zirconio, carbonato básico de zirconio, oxicloruro de zirconio, acetato de zirconio, fluoruro de zirconio, hidróxido de zirconio, ortosulfato de zirconio, óxido de zirconio, carbonato potásico de zirconio, ácido hexafluorotitánico, oxicloruro de hafnio, y similares, y mezclas de los mismos. Cuando se usan sales que contienen zirconio tales como sulfato básico de zirconio, hidroxicloruro de zirconio, carbonato básico de zirconio, oxicloruro de zirconio como fuente de zirconio, las sales se deben 35 disolver en ácido hidrofluórico al 50% para lograr la disolución.

La composición acuosa se puede preparar in situ para uso inmediato tal como se describe en la presente memoria, o prepararse como un concentrado para...

1. Una composición acuosa que comprende

i) 3-aminopropiltrietoxisilano al 0,06 a 25 por ciento en peso;

ii) 3-glicidoxipropiltrimetilsilano al 0,06 a 25 por ciento en peso;

iv) hasta 5 por ciento en peso de uno o más alcoholes; y 5

v) 0,005 a 25 por ciento en peso de un ión metálico del Grupo IVA seleccionado entre zirconio, hafnio y titanio, o una mezcla de los mismos, donde dicha disolución acuosa tiene un pH de 2 a 9.

2. La composición acuosa de la reivindicación 1, que comprende 3-aminopropiltrietoxisilano al 12,5 a 25 por ciento en peso, 3-glicidoxipropiltrimetilsilano al 12,5 a 25 por ciento en peso y 11,8 a 25 por ciento en 10 peso del ión metálico del Grupo IVA.

3. Una composición acuosa que comprende 3-aminopropiltrietoxisilano al 0,06 a 7 por ciento en peso, 3-glicidoxipropiltrimetilsilano al 0,06 a 7 por ciento en peso y 0,005 a 0,25 por ciento en peso del ión metálico del Grupo IVA.

4. La composición acuosa de la reivindicación 1, en la que el pH es 4 a 5. 15

5. La composición acuosa de la reivindicación 1, en la que el ión metálico del Grupo IVA es zirconio.

6. La composición acuosa de la reivindicación 1 que comprende

i) 3-aminopropiltrietoxisilano al 0,25 a 2 por ciento en peso;

ii) 3-glicidoxipropiltrimetilsilano al 0,25 a 2 por ciento en peso; y

iii) 0,005 a 0,25 por ciento en peso de ión de zirconio, donde dicha disolución acuosa tiene un pH 20 de 4 a 5.

7. Un método de tratamiento de una superficie metálica revestida por conversión que comprende la aplicación de la composición acuosa de la reivindicación 3 a la superficie.

8. Un método de tratamiento de una superficie metálica revestida por conversión que comprende la aplicación de la composición acuosa de la reivindicación 6 a la superficie. 25

9. El método de la reivindicación 7, en la que dicha aplicación comprende la pulverización de la composición acuosa sobre la superficie metálica.

10. El método de la reivindicación 7, en la que dicha aplicación comprende la inmersión de la superficie metálica en la disolución acuosa.

11. El método de la reivindicación 7, en la que la superficie metálica revestida por conversión se 30 selecciona entre acero chapado en frio, acero chapado en caliente, metales revestidos de zinc y aluminio.

12. Una superficie metálica revestida por conversión tratada de acuerdo con el método de la reivindicación 7.