PROCEDIMIENTO PARA LA PASIVACIÓN TERMOQUÍMICA DE ACERO INOXIDABLE.

Procedimiento para la pasivación de acero inoxidable, en el que el acero inoxidable es sometido - en primer lugar,

a un tratamiento químico con una solución acuosa, la cual comprende por lo menos un agente complejante polidentado para hierro y por lo menos un oxidante, siendo el oxidante suficiente para garantizar en la solución un potencial normal de por lo menos +300 mV, - a continuación, a una etapa de lavado con agua, y - acto seguido, a un tratamiento térmico a una temperatura de por lo menos 80ºC en una atmósfera que contiene oxígeno

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/001419.

Solicitante: POLIGRAT GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: VALENTIN-LINHOF-STRASSE 19 81829 MÜNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: PIESSLINGER-SCHWEIGER , SIEGFRIED, BOHME, OLAF.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 22 de Febrero de 2008.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C23C22/50 SECCION C — 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 (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; 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; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › 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 (pinturas primarias reactivas C09D 5/12). › Tratamiento del hierro o aleaciones a base de hierro.
  • C23C22/74 C23C 22/00 […] › para obtener revestimientos de conversión cocidos.
  • C23C22/82 C23C 22/00 […] › Tratamiento posterior.
  • C23C8/02 C23C […] › C23C 8/00 Difusión en estado sólido solamente de elementos no metálicos en la capa superficial de materiales metálicos (difusión del silicio C23C 10/00 ); Tratamiento químico de la superficie por reacción del material metálico de la superficie y un gas reactivo, quedando en el revestimiento productos de la reacción, p. ej. revestimiento de conversión, pasivación de metales (C23C 14/00 tiene prioridad). › Pretratamiento del material a revestir (C23C 8/04 tiene prioridad).

Clasificación PCT:

  • C23C22/50 C23C 22/00 […] › Tratamiento del hierro o aleaciones a base de hierro.
  • C23C22/82 C23C 22/00 […] › Tratamiento posterior.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2370088_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la pasivación termoquímica de acero inoxidable. La presente invención se refiere a un procedimiento de un nuevo tipo para la pasivación de superficies de acero inoxidable, que da lugar a una mejora en la resistencia a la corrosión de las superficies tratadas, y puede aumentar la resistencia de estas superficies contra decoloraciones térmicas. El procedimiento consiste en un tratamiento químico con una solución acuosa, la cual comprende agentes complejantes, un lavado y un tratamiento térmico siguiente en una atmósfera gaseosa que contiene oxígeno. Estado de la técnica El acero anticorrosivo, el cual se denomina con frecuencia también como acero inoxidable, es una aleación de hierro la cual puede contener, además de hierro, una serie de otros elementos tales como cromo, níquel, molibdeno, cobre y otros. Un componente esencial de las aleaciones de acero inoxidable, cuyo tratamiento es el objeto de la presente invención, es el elemento cromo, el cual está presente en una concentración mínima de aproximadamente el 13% en peso, con el fin se asegurar la elevada resistencia a la corrosión del acero. El cromo, que está presente en la aleación, reacciona al mismo tiempo en la superficie con oxígeno del entorno y forma una capa de oxidación en la superficie del material de trabajo. A partir de un contenido en cromo de aproximadamente el 13% en peso de la aleación de la pieza correspondiente el óxido de cromo que se forma puede formar de manera fiable una capa densa en la superficie y protege por consiguiente la pieza de la corrosión. Esta capa de protección se denomina también como capa pasiva. Una capa pasiva de este tipo tiene, por regla general, un espesor de 10 capas de moléculas y contiene, además de óxido de cromo, sobre todo óxido de hierro con una concentración de 10-55% en peso. Cuanto menor es la porción de óxido de hierro en la capa pasiva tanto mayor es la resistencia química de la superficie. En tanto en cuanto no se haya dicho otra cosa, los valores porcentuales indicados, en este caso, se refieren, en cada caso, al peso total de las composiciones correspondientes del acero inoxidable, las soluciones, etc. La resistencia a la corrosión de la pieza depende del contenido en cromo y de otros elementos de la aleación tales como, por ejemplo, el níquel y el molibdeno. Estos otros elementos de la aleación se añaden a la aleación de acero inoxidable para continuar mejorando la resistencia a la corrosión, si la adición únicamente de cromo no está en disposición de conferir a la pieza el grado de resistencia a la corrosión deseado u otras características. Estos elementos adicionales, que mejoran la resistencia a la corrosión, son sin embargo costosos y aumentan, por consiguiente, los costes de fabricación del acero inoxidable en una proporción que no es insignificante. Una utilización alternativa de estos elementos adicionales costosos consiste en la formación de una capa pasiva los más libres de defectos y densa sobre la superficie de la pieza de acero inoxidable, la cual presenta una relación lo mayor posible entre el cromo y el hierro en la capa pasiva. Una capa pasiva libre de defectos y densa de este tipo está asimismo en disposición de aumentar de forma clara la resistencia a la corrosión de la pieza. Con el fin de favorecer una rápida formación de una capa pasiva libre de defectos y densa de este tipo, se utilizan usualmente procedimientos de pasivación, es decir que las superficies de las piezas de acero inoxidable son tratadas con medios oxidantes. Al mismo tiempo, es usual un tratamiento con ácido nítrico diluido o con peróxido de hidrógeno o ácido fosfórico, el cual se lleva a cabo con frecuencia tras un decapado de la superficie. La patente US nº 5.354.383 A da a conocer un procedimiento de pasivación para acero inoxidable sin ácido nítrico, sino con H2SO4, HF y H2O2. Otra medida conocida para el aumento de la resistencia a la corrosión es el aumento de la relación entre el cromo y el hierro en la capa pasiva. Para ello, es adecuado el tratamiento de la superficie con sustancias las cuales tienen una elevada afinidad con el hierro y están, por consiguiente, en disposición de desprender de manera selectiva iones hierro de la capa pasiva y ligarlos. Con frecuencia, se utilizan para ello soluciones acuosas de agentes complejantes y/o quelantes tales como, por ejemplo, el ácido cítrico, los cuales pueden aumentar la relación cromo/hierro en superficies de acero inoxidable laminadas al blanco o pulidas desde un valor de 0,8 a 1,2 antes del tratamiento hasta un valor de 3,0 a 5,0 después de tratamiento. Este contenido aumentado en óxido de cromo da lugar a una resistencia a la corrosión correspondientemente mejorada de la pieza. Con estas medidas conocidas, descritas en la presente memoria, se pueden conseguir mejoras de la resistencia a la corrosión de piezas de acero inoxidable, medidas sobre la base del potencia de corrosión por picaduras de estas piezas, desde +100 mV hasta, en el mejor de los casos, +400 mV en comparación con el estado de partida, dependiendo de la composición y de la calidad de la superficie del acero inoxidable tratado, así como del procedimiento de pasivación utilizado. Además de la resistencia a la corrosión es importante con frecuencia, para la utilización de acero inoxidable, también la resistencia a la temperatura. Si el acero inoxidable es calentado en el aire por encima de una temperatura crítica, la superficie empieza a decolorarse. Esta decoloración se inicia, por regla general, son un color amarillo pajizo, el cual a temperaturas superiores puede pasar a tonos de colores marrones y azules. La causa de estas decoloraciones, las cuales se designan también como colores de revenido, son interferencias de luz en una capa de 2 E08715970 18-10-2011   óxido con un espesor que va en aumento. La temperatura crítica, a la cual se inicia la decoloración, depende de la aleación correspondiente, de la trabazón cristalina y de la calidad de la superficie de la pieza de acero inoxidable. Está, con frecuencia, en el intervalo de aproximadamente 160 hasta 180ºC y es tanto mayor cuanto mayor es la resistencia a la corrosión del acero inoxidable. Estas capas de óxido generadas térmicamente no son solo poco bonitas, sino que presentan también, comparadas con las capas pasivas auténticas, como se han descrito aquí con anterioridad, una capacidad de resistencia química notablemente menor. Las capas de óxido generadas térmicamente de este tipo reducen la resistencia a la corrosión del acero inoxidable en una medida notable, debido a que o bien impiden la formación de capas pasivas auténtica o desplaza, a temperaturas más altas, las capas pasivas existentes. Por ello, es muy importante limpiar las superficies de acero inoxidable, antes de su utilización, de eventuales capas de óxido generadas térmicamente existentes e impedir, durante la utilización, la formación de capas de óxido generadas térmicamente de este tipo. La retirada de capas de óxido generadas térmicamente, como los colores de revenido o escamas descritos más arriba, tiene lugar en la práctica o bien mecánicamente, mediante chorreo, pulido o cepillados de la superficie, o químicamente, mediante decapado o pulido electrolítico. En el estado de la técnica actual no se conoce, sin embargo, ningún procedimiento que mejore la capacidad de resistencia de las superficies de acero inoxidable frente a decoloraciones térmicas, es decir frente a la formación de capas de óxido formadas térmicamente de este tipo. El objetivo de la presente invención es proponer un procedimiento para la pasivación de superficies de acero inoxidable el cual, en comparación con los procedimientos de pasivación conocidos según el estado de la técnica, de lugar a un claro incremento del potencial de corrosión medido como potencial de corrosión por picaduras según DIN 50900. El incremento del potencial de corrosión, el cual se puede conseguir mediante el procedimiento descrito en la presente memoria, está en el intervalo de +500 mV hasta +850 mV con respecto al estado de partida. Con ello es posible en muchos casos utilizar, en lugar de materiales de trabajo costosos que contienen molibdeno o cobre, calidad de acero inoxidable más económica, las cuales poseen la resistencia a la corrosión exigida, gracias a su pasivación de acuerdo con el procedimiento de la presente invención Descripción de las figuras La figura 1 muestra el potencial de corrosión por picaduras de acero inoxidable de calidad 1.4301 no tratado y tratado químicamente después de en cada caso 30 minutos de tratamiento térmico a las temperaturas indicadas. La figura 2 muestra el potencial de corrosión por picaduras de acero inoxidable de calidad 1.4016 no tratado y tratado químicamente después de en cada caso 30 minutos de tratamiento térmico a... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la pasivación de acero inoxidable, en el que el acero inoxidable es sometido - en primer lugar, a un tratamiento químico con una solución acuosa, la cual comprende por lo menos un agente complejante polidentado para hierro y por lo menos un oxidante, siendo el oxidante suficiente para garantizar en la solución un potencial normal de por lo menos +300 mV, - a continuación, a una etapa de lavado con agua, y - acto seguido, a un tratamiento térmico a una temperatura de por lo menos 80ºC en una atmósfera que contiene oxígeno. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza una combinación de agentes complejantes, consistiendo la combinación de agentes complejantes en: - por lo menos un ácido hidroxicarboxílico con grupos 2-3 hidroxilo y 2-3 carboxilo o su(s) sal(es), - por lo menos un ácido difosfónico con la estructura general R[-PO(OH)2]2 o su(s) sal(es), siendo R un resto divalente alquil, hidroxialquil o aminoalquil, - por lo menos un ácido nitroaril o nitroalquilsulfónico o su(s) sal(es). 3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, en el que el oxidante comprende por lo menos un compuesto seleccionado de entre el grupo constituido por nitrato, peróxido, persulfato, perborato, percarboxilatos, iodato y los compuestos Cer(IV) en forma de sus correspondientes ácidos y/o sales. 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la solución acuosa comprende: - entre un 0,5 y un 10% en peso de por lo menos un ácido hidroxicarboxílico con grupos 2-3 hidroxilo y 2-3 carboxilo o su(s) sal(es), - entre un 0,5 y un 5,0% en peso de por lo menos un ácido fosfónico con la estructura general R[-PO(OH)2]2 o su(s) sal(es), siendo R un resto divalente alquil, hidroxialquil o aminoalquil, - entre un 0,1 y un 5,0% en peso de por lo menos un ácido nitroaril o nitroalquilsulfónico o de su(s) sal(es), - entre un 0,05 y un 1,0% en peso de por lo menos un alquilglicol con la estructura general H-(O-CHR-CH2)n- OH, siendo R hidrógeno o un resto alquilo con 1-3 átomos de carbono y siendo n 1-5, y - entre un 0,2 y un 20% en peso de un oxidante, el cual es suficiente para garantizar en la solución un potencial normal de por lo menos +300 mV, siendo el resto de la solución agua, a la cual pueden añadirse opcionalmente además uno o varios espesantes. 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el tratamiento químico tiene lugar en una solución acuosa a una temperatura de como máximo 70ºC. 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el tratamiento químico tiene lugar en una solución acuosa a lo largo de un período de tiempo de 1 a 4 horas. 7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el tratamiento térmico siguiente se lleva a cabo en atmósfera de aire, en atmósfera de vapor de agua o en una mezcla de aire y vapor de agua. 8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el tratamiento térmico siguiente tiene lugar a una temperatura en el intervalo comprendido entre 80ºC y 280ºC. 9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la temperatura del tratamiento térmico está en el intervalo comprendido entre 100ºC y 270ºC, preferentemente entre 150ºC y 260ºC, cuando el acero inoxidable es un acero austenítico, el cual presenta un contenido del 16 al 20% en peso de cromo y del 7 al 10% en peso de níquel. 10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la temperatura durante el tratamiento térmico está en el intervalo comprendido entre 100ºC y 190ºC, preferentemente entre 120ºC y 160ºC, cuando el acero inoxidable es acero ferrítico, el cual presenta un contenido del 16 al 20% en peso de cromo y no contiene sustancialmente níquel y/o molibdeno. 9 E08715970 18-10-2011   11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el tratamiento térmico siguiente tiene lugar a lo largo de un intervalo de tiempo de por lo menos 2 min. 12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el tratamiento térmico siguiente tiene lugar a lo largo de un intervalo de tiempo de 15 a 45 min. 13. Utilización de un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12 para el incremento de la resistencia a la corrosión de superficies de acero inoxidable. 14. Utilización de un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12 para el incremento de la resistencia de superficies de acero inoxidable a decoloraciones térmicas. E08715970 18-10-2011   11 E08715970 18-10-2011   12 E08715970 18-10-2011   13 E08715970 18-10-2011

 

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