IMPRIMACIÓN Y PASIVACIÓN DEL HIERRO PARA HACERLO INOXIDABLE.

La presente invención consiste en un sistema de protección de superficies a partir de la reacción de óxido de hierro (III) (Fe2O3) con ácido oxálico concentrado (H2C2O4),

que genera una mezcla de oxalato de hierro (III) (Fe2(C2O4)3) y del complejo tris (oxalato) ferrato Fe(C2O4)33.

La temperatura de reacción es la temperatura ambiente. En los procesos realizados, tras varias imprimaciones y dejar secar, el óxido desaparece y en su lugar queda una capa de color marrón verdoso, resistente al rayado y a los golpes. Es necesario evitar la acción de la luz ultravioleta solar. Para evitar esta foto-reducción, se adiciona junto con el acido oxálico, dióxido de titanio, óxido de cinc y mica, como sustancias que actúan como filtros solares. El dióxido de titanio tiene un doble papel de compactante y a la vez de pantalla de protección solar.

IMPRIMACION y PASIVACION DEL HIERRO PARA HACERLO INOXIDABLE.

La presente invención se refiere a una imprimación que se aplica sobre hierro, aunque presente un estado avanzado de oxidación, para que mediante la reacción de los componentes que contiene la imprimación, se consigue pasivar el hierro, formándose una película insoluble sobre el mismo, que aísla el hierro de la humedad y del oxigeno del aire, evitando en consecuencia su corrosión.

El presente proceso, se incluye en el sector de nuevos materiales anticorrosivos y supone un avance cualitativo en los procesos conocidos hasta ahora, cuyas mejoras afectan a la eficiencia y eficacia de la protección del hierro evitando su corrosión y mejorando en consecuencia sus 15 propiedades mecánicas. Asimismo también supone un ahorro en la conservación del hierro, en especial en ambientes marinos, porque una mayor eficiencia de la imprimación que evite la corrosión, supone un ahorro, no solo de costes, sino de contaminación ambiental. ANTECEDENTES DE LA INVENCION

La forma de corrosión mas común y destructiva desde el punto de vista económico es la oxidación del hierro. Este problema significa un derroche de energía y costes económicos y medioambientales, debido a las inversiones constantes en mantenimiento y reparación, tanto en proteger como en reponer los materiales y estructuras metálicas corroídas. La corrosión de los metales, y en particular el hierro, es un proceso electroquímico debido a que sobre la pieza del metal que se corroe existen zonas 5 anódicas y catódicas, en el cual el hierro se oxida con el oxígeno del aire en presencia de humedad, para dar un producto que carece de las propiedades estructurales del hierro metálico, como lo es el óxido de hierro (111) hidratado (Fe203. x H20) de color café rojizo que se llama en lo 10 cotidiano herrumbre. El proceso de corrosión se desarrolla fundamentalmente en dos etapas, a saber: 1. La primera etapa puede interpretarse como una pila galvánica, en la que una zona de la superficie del hierro funciona como ánodo y tiene lugar la oxidación del hierro metálico a ión hierro (11) , según:

Fe (s) ~Fe2+ (ac) + 2e-EO = 0, 44 v

En otra región contigua a la superficie del metal que funciona como cátodo, tiene lugar la reducción del oxígeno atmosférico a agua según la semirreacción; 20 %02 (g) + 2H+ (ac) + 2e-~H20 (1 ) EO= 1, 23 v

La reacción global se representa en la siguiente ecuación:

Fe (s) + %02 (g) + 2H+ (ac) ~Fe2+ (ac) + H20 (1) Como se observa en la reacción global, esta primera etapa ocurre en medio ácido, donde los protones requeridos, son aportados por cualquier ácido como el CO2atmosférico disuelto en el agua, también pueden ser aportados por la lluvia ácida en las zonas mas contaminadas. 2. La segunda etapa, corresponde a la formación de la herrumbre, donde el ión hierro (11) sale de la superficie del metal y migra a la gota de agua, donde se oxida a ión hierro (111) según la reacción:

2Fe2+ (ac) ~2Fe3+ (ac) + 2e-EO = 0, 77 V Simultáneamente el oxígeno disuelto en el agua se reduce

DESCRIPCION DE LA INVENCION

La presente invención consiste en un sistema de protección de superficies a partir de la reacción de óxido de hierro (111) (Fe203) con ácido oxálico concentrado (H2C20 4) . No es, por tanto, necesario ni conveniente retirar la capa superficial de óxido antes de aplicar el reactivo, que genera una mezcla de oxalato de hierro (111) (Fe2 (C20 4h) y del complejo tris (oxalato) ferrato Fe (C20 4) 33mediante las reacciones siguientes que se detallan:

Fe203 + 3H2C20 4---+ Fe2 (C204h + 3H20 Fe203 + 6H2C20 4 ---+ 2Fe (C20 4h3-+ 3H20 + 6H+ El ión oxalato forma complejos estables, incluso en medio ácido, con gran número de cationes, divalentes, trivalentes y tetravalentes, incluidos el Fe3+ y Fe2+. La temperatura de 15 reacción es la temperatura ambiente. En los procesos realizados, tras varias imprimaciones y dejar secar, el óxido desaparece y en su lugar queda una capa de color marrón verdoso, resistente al rayado y a los golpes. Aunque es necesaria la presencia de óxido en la superficie 20 metálica, ésta se puede lograr por la acción misma del ácido oxálico mediante una acción más prolongada. Es necesario evitar la acción de la luz ultravioleta solar, que haría que el hierro (111) del complejo tris-oxalato experimente foto-reducción pasando a hierro (11) , según la reacción: 2Fe (C20 4h 3----+ 2Fe (C20 4h2-+ C20/-+ 2C02

En efecto, la capa formada en los ensayos cambia a color anaranjado al exponerla a la luz solar durante dos horas. Esta reacción, no solamente es indeseable por la generación de dióxido de carbono, sino porque la sal 5 resultante de hierro (11) es menos insoluble que la correspondiente de hierro (111) . Para evitar esta fotoreducción, se adiciona junto con el acido oxálico, dióxido de titanio, óxido de cinc y mica, como sustancias que actúan como filtros solares. Además de estos aditivos 10 protectores del recubrimiento frente a la radiación ultravioleta, para obtener otros acabados, con una coloración final negra, se utiliza el de negro de humo. La adición del dióxido de titanio ha demostrado ser capaz de producir un recubrimiento más compacto, porque el ión 15 oxalato forma complejos estables con iones tetravalentes, como el Ti4 +. Por ello, el dióxido de titanio tiene un doble papel de compactante y a la vez de pantalla de protección solar. Es decir, el ácido oxálico reacciona formando un complejo con el dióxido de titanio. Una primera capa de la imprimación será de ácido oxálico concentrado y una segunda de una mezcla de este último con dióxido de titanio. Para el supuesto de buscar obtener un color negro del hierro, se utiliza el negro de humo integrándose en la composición de la segunda capa. En resumen, este nuevo proceso se presenta como altamente interesante como sistema de protección superficial ya que presentan numerosas ventajas como la no dependencia y utilización de métodos electroquímicos, por lo tanto no se manipulan substancias tóxicas, y también el hecho de que la simple 5 aparición de óxido en una superficie es requisito suficiente para aplicar este método y conseguir una capa superficial protectora. El grado de novedad de la invención respecto a lo ya existente es tal, que abre una nueva categoría dentro de la protección de superficies ferruginosas. En efecto, la transformación química de una superficie oxidada para lograr su pasivacion, independientemente de la reacción implicada, supone una aproximación novedosa sin precedentes a nivel internacional. Estado de la técnica: Actualmente los revestimientos resistentes a la corrosión pueden ser combinaciones de revestimientos inferiores y revestimientos superiores. Los revestimientos superiores pueden ser imprimadores ricos en zinc soldables, sobre la base de disolventes. Para los revestimientos superiores, tales como estos imprimadores ricos en zinc, se ha propuesto, como se describe en la patente de los EEUU numero 4.476.260, aumentar la resistencia a la corrosión de los imprimadores formulando un imprimador de modo que contenga un pigmento de zinc, una resina termoplástica o termoestable, un organosilano y opcionalmente trihidrato de aluminio, con uno o mas agentes dispersantes. Actualmente las superficies oxidadas han de recibir un pulido o desbastado para eliminar la capa de óxido formado y repintar con alguna pintura de imprimación que proteja el hierro. Según el tipo de pintura, incluso se le ha de dar una segunda capa de acabado. Se conocen una diversidad de composiciones de revestimiento que contienen cromo, por lo menos sustancialmente exentas de resina, para proteger a substratos férreos. Presentan interés especial las que contienen un metal en partículas. Las composiciones de revestimiento representativas...

1. IMPRIMACION y PASIVACION DEL HIERRO PARA

HACERLO INOXIDABLE consistente en un proceso para eliminar y prevenir la corrosión de superficies metálicas de hierro, a partir de la reacción de óxido de hierro (111) (Fe203) con ácido oxálico concentrado (H2C20 4) , mediante las reacciones que a continuación se describen: Fe203 + 3H2C20 4 ~Fe2 (C20 4h + 3H20

Fe203 + 6H2C20 4 ~2Fe (C20 4 h3-+ 3H20 + 6H+

A temperatura ambiente la reacción del ión oxalato forma complejos estables, incluso en medio ácido, con gran número de cationes, divalentes, trivalentes y tetravalentes, incluidos el Fe3+ y Fe2+. La acción de la luz ultravioleta solar, por foto-reducción transforma el hierro (111) del complejo tris-oxalato pasando a hierro (11) , según la reacción: 2Fe (C20 4h3-~2Fe (C20 4h2-+ C20/-+ 2C02

Para evitar esta foto-reducción, se adiciona junto con el acido oxálico, dióxido de titanio, óxido de cinc y mica, como sustancias que actúan como filtros solares.

2. IMPRIMACION y PASIVACION DEL HIERRO PARA HACERLO INOXIDABLE de acuerdo con la reivindicación primera, cuya utilidad es eliminar y prevenir la corrosión de metales de hierro, en especial en estructuras metálicas que soporten ambientes marinos.