Recubrimientos inhibidores de la corrosión.

Un producto de metal con inhibición de la corrosión que comprende una banda de acero que se proporcionasobre la superficie posterior del mismo,

un imprimador que comprende un portador y una cantidad inhibidora dela corrosión de una matriz de intercambio catiónico que comprende cationes, que forman un precipitadoinsoluble con los iones hidroxilo formados como resultado de la reacción de corrosión; la banda se proporcionaen la superficie superior del mismo, un imprimador que comprende un portador y una cantidad inhibidora de lacorrosión de una matriz de intercambio aniónico que comprende aniones, que forman un precipitado insolublecon cationes formados en la superficie del metal, como resultado del proceso de corrosión.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04011507.

Solicitante: Tata Steel UK Limited.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: 30 Millbank London SW1P 4WY REINO UNIDO.

Inventor/es: Bohm,Sivasambu Dr, Longdon,Peter John Dr, English,Timothy Harold Dr, Bohm,Hennegama Liyanage Mallika Dr, Williams,Byron Dr.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B05D7/16 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B05 PULVERIZACION O ATOMIZACION EN GENERAL; APLICACION DE LIQUIDOS U OTRAS MATERIAS FLUIDAS A SUPERFICIES, EN GENERAL.B05D PROCEDIMIENTOS PARA APLICAR LIQUIDOS U OTRAS MATERIAS FLUIDAS 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.
  • C09D5/08 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.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.

PDF original: ES-2384381_T3.pdf

 

Recubrimientos inhibidores de la corrosión.

Fragmento de la descripción:

Recubrimientos inhibidores de la corrosión La presente invención se refiere a recubrimientos, y en particular, a recubrimientos que se usan en la prevención o inhibición de la corrosión de productos basados en metal tales como acero blando, acero recubierto de zinc, aluminio o 5 magnesio, por ejemplo. La invención encuentra una aplicación particular en la protección contra la corrosión de material de bobinas de acero blando recubiertas y productos alargados.

Se debe entender que el término bobina recubierta o acero blando incluye una banda de acero, o productos a base de acero que tienen un calibre en el intervalo de 0, 4 a 2 mm, ya sea con o sin recubrimientos metálicos a base de zinc o aleaciones de zinc/aluminio. Una composición de la aleación aplicada a la superficie de acero comprende de 100% de zinc a 100% de aluminio.

De manera similar se debe entender que el término producto alargado incluye los productos de base placa, perfiles laminados en caliente que tienen un calibre de hasta 25 mm, que se usan en aplicaciones tales como la industria de la 15 construcción, construcción de puentes, industrias de ferrocarril y marítima, formación de tuberías e industrias de pilares.

La protección contra la corrosión de los productos basados en metal se logra actualmente por múltiples recubrimientos aplicados a estos. Así, una banda de acero blando protegida contra la corrosión, por ejemplo, comprende generalmente una banda de acero que tiene un calibre de aproximadamente 1 mm, que tiene una película delgada de zinc (20!m, por ejemplo) aplicada a ambos lados de esta. Las capas metálicas se tratan previamente después con un recubrimiento que comprende una capa delgada (0, 1!m) de éter, una base de cromato o una composición libre de cromato para proporcionar una buena adherencia entre el sustrato metálico subyacente y una capa de imprimación superpuesta. Los sistemas típicos libres de cromato incluyen los compuestos a base de silano, zirconio o titanio. Debido a que la capa de pre-tratamiento es tan delgada, se apreciará que la capa de imprimación se aplica efectivamente casi a la superficie del metal. La capa de imprimación puede comprender un recubrimiento delgado (5 μm) de un poliéster o una resina basada en poliuretano con pigmento de cromato de estroncio o un pigmento libre de cromato derivado de fosfato, por ejemplo. Se proporciona protección adicional mediante la provisión de una capa posterior relativamente delgada (10 - 50 micras) en un lado de la banda y una capa superior más gruesa (20 a 300!m) en el otro lado de la banda.

Los productos de metal recubiertos generalmente demuestran buena resistencia a la corrosión. Sin embargo, si la integridad del producto se ve comprometida por el corte o arañazo del producto durante el transporte o la construcción, por ejemplo, la exposición de la superficie de metal subyacente resulta en la corrosión del producto en la superficie del metal, lo que eventualmente conduce a la deslaminación del recubrimiento orgánico adyacente a cualquier borde de corte tal como se describe más abajo. Tal corrosión de la superficie y el borde de corte deterioran aún más la integridad del producto comprometiendo así la vida útil de este.

Cuando las superficies recubiertas de la banda de acero blando recubierta con zinc descrita anteriormente se exponen a los agentes corrosivos atmosféricos como un resultado de un corte o arañazo, por ejemplo, el zinc se disuelve preferentemente para producir electrones e iones de zinc catódico. El oxígeno y el agua reaccionan con los electrones producidos en el sitio de zinc catódico para producir iones hidroxilo. Como resultado se produce un aumento en el pH local dentro del recubrimiento, lo que conduce a la degradación del recubrimiento. La incorporación de iones cromato o fosfato en el recubrimiento reduce la velocidad de la degradación del recubrimiento al inhibir la disolución de los iones de zinc y la consiguiente producción de iones hidroxilo en los sitios catódicos. Los iones de zinc reaccionan con cromato (CrO42-) o fosfato en el imprimador para producir un cromato de zinc (ZnCrO4) o fosfato de zinc (Zn3 (PO4) 2) precipitado.

45 El zinc metálico se sacrifica por lo tanto para producir una capa protectora de cromato o fosfato y para inhibir, por lo tanto, la pérdida de hierro de la superficie del acero. Los mecanismos de la corrosión se detallan más abajo:

producir iones de zinc y electrones en un sitio anódico El oxígeno y el agua reaccionan con los electrones en el sitio catódico para producir iones hidroxilo.

Los iones de zinc reaccionan con los iones cromato en el imprimador o se tratan previamente para producir un precipitado de cromato de zinc.

Alternativamente, los iones de zinc reaccionan con los iones de fosfato para producir un precipitado de fosfato de zinc:

(ac) (ac)

Las dispersiones de cromato difícilmente solubles y las sales de fosfato se han usado ampliamente como pigmentos inhibidores para este propósito. El cromato se considera generalmente como un agente oxidante y un inhibidor anódico pero también hay evidencia de que, en su forma reducida (Cr3+) puede inhibir los procesos catódicos.

Por lo tanto, se apreciará que los recubrimientos usados actualmente que rodean la superficie de acero expuesta cortada o arañada proporcionan alguna protección temporal a la superficie de acero subyacente hasta que se consume el zinc en la capa de zinc expuesta.

Hay varias desventajas con este sistema. En primer lugar, los inhibidores de la corrosión a base de cromato son conocidos por ser tóxicos y muchos compuestos de Cr (VI) son cancerígenos. En segundo lugar, muchos de los inhibidores de fosfato forman compuestos que son solubles en ambientes ácidos que conducen al ampollamiento osmótico del recubrimiento. En tercer lugar, la provisión de inhibición de la corrosión consiste en la aplicación de capas múltiples a las superficies de la banda de acero galvanizado o suave, que es costoso y consumidor de tiempo y, además, las diferencias de grosor entre la capa posterior y la capa superior en los materiales de bobina recubierto conducen a la corrosión diferencial de las superficies superior e inferior de la banda de acero en los bordes cortados del mismo, lo que resulta en la deslaminación de la capa de recubrimiento orgánico. Para la corrosión en los bordes cortados, en particular, ya que la capa superior es más gruesa que la capa posterior, la velocidad de difusión del oxígeno a través de la capa superior es más lenta y como consecuencia llega menos oxígeno a la superficie superior del metal. Esto significa que la corrosión por debajo de la capa superior es predominantemente anódica por naturaleza lo que conduce a la producción de iones de zinc y la corrosión por debajo de la capa posterior es predominantemente catódica por naturaleza lo que conduce a la producción de iones hidroxilo. Los productos de corrosión del borde cortado incluyen hidróxido de zinc en forma de un gel, que es poroso y conduce a la deslaminación y pérdida de la capa protectora.

Se debe entender que el término "superficie superior" cuando se usa en relación a la superficie de metal se refiere a aquella superficie del metal a la que típicamente se aplicaría la capa superior, es decir, el grosor de los recubrimientos de protección. De manera similar, el término "superficie posterior" debe entenderse la superficie del metal a la que típicamente se aplica la capa posterior o más delgada de los recubrimientos de protección.

Por consiguiente, existe una necesidad de un recubrimiento inhibidor de la corrosión, que es libre de inhibidores de la corrosión a base de cromato o fosfato y es ambientalmente más aceptable. Existe además una necesidad de recubrimientos que comprendan menos capas.

El uso de recubrimientos de imprimadores inhibidores de la corrosión libres de cromato para la protección de sustratos de acero usados en la industria de la construcción se describe en WO 02/08345 A1. Los inhibidores de la corrosión libres de cromato comprenden minerales naturales de arcilla en los cuales se neutraliza la carga aniónica de las capas de aluminosilicato por cationes intercalados, que son capaces de formar un precipitado insoluble con los iones hidroxilo formados en el sitio catódico. Los cationes son además capaces de intercambiar con los iones de zinc de sacrificio producidos en el sitio catódico. Los inhibidores de la corrosión de WO 02/08345 A1típicamente se aplican al sustrato en forma de una pintura, barniz o laca. Dichos recubrimientos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un producto de metal con inhibición de la corrosión que comprende una banda de acero que se proporciona sobre la superficie posterior del mismo, un imprimador que comprende un portador y una cantidad inhibidora de la corrosión de una matriz de intercambio catiónico que comprende cationes, que forman un precipitado insoluble con los iones hidroxilo formados como resultado de la reacción de corrosión; la banda se proporciona en la superficie superior del mismo, un imprimador que comprende un portador y una cantidad inhibidora de la corrosión de una matriz de intercambio aniónico que comprende aniones, que forman un precipitado insoluble con cationes formados en la superficie del metal, como resultado del proceso de corrosión.

2. Un producto de metal con inhibición de la corrosión de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las constantes de solubilidad de la precipitados insolubles en agua es inferior a 10-30 .

3. Un producto de metal de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el recubrimiento proporcionado en la superficie posterior de la misma comprende de 5 a 15 % en peso de una matriz de intercambio catiónico.

4. Un producto de metal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el recubrimiento proporcionado en la superficie posterior comprende de 10 a 15% en peso de una matriz de intercambio catiónico.

5. Un producto de metal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la carga del catión de la matriz de intercambio iónico es de 60 a 90% en peso.

6. Un producto de metal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la matriz de intercambio catiónico comprende uno o más cationes seleccionados del grupo que comprende calcio, cerio, estroncio, lantano, itrio, aluminio y magnesio.

7. Un producto de metal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la matriz de intercambio catiónico es una nano-arcilla natural o sintética.

8. Un producto de metal de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la matriz de intercambio catiónico es una arcilla esmectita.

9. Un producto de metal de acuerdo con la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en el que la matriz de intercambio catiónico es una arcilla sintética.

10. Un producto de metal de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la arcilla sintética comprende partículas que tienen un diámetro de 0, 25nm en forma exfoliada.

11. Un producto de metal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la matriz de intercambio catiónico tiene una constante de solubilidad menor que 10-30 .

12. Un producto de metal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el recubrimiento proporcionado en la superficie superior de la misma comprende de 5 a 15% en peso de una matriz de intercambio aniónico.

13. Un producto de metal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el recubrimiento proporcionado en la superficie superior de la misma tiene una carga aniónica de 10 a 22% en peso.

14. Un producto de metal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la matriz de intercambio aniónico comprende uno o más aniones seleccionados del grupo que comprende pirofosfato (P2O72-) , silicatos (SiO42-) , molibdato (MoO42-) y borato (BO43-) .

15. Un producto de metal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la matriz de intercambio aniónico tiene una constante de solubilidad en agua menor que 10-30 .

16. Un producto de metal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la matriz de intercambio aniónico comprende una nano-arcilla catiónica natural o sintética.

17. Un producto de metal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la matriz de intercambio aniónico comprende una arcilla hidrotalcita.

18. Un método para prevenir o inhibir la corrosión de un producto de metal que comprende las etapas de aplicar a la superficie superior previamente limpia del mismo, un imprimador que comprende una cantidad inhibidora de la corrosión de una matriz de intercambio aniónico que comprende aniones, que forman un precipitado insoluble con cationes formados en la superficie de metal como resultado del proceso de corrosión y aplicar a la superficie posterior previamente limpia del mismo, un imprimador que comprende una cantidad inhibidora de la corrosión de una matriz de intercambio catiónico que comprende cationes, que forman un precipitado insoluble con los iones hidroxilo formados como resultado de la reacción de corrosión.

19. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que los imprimadores se aplican a las superficies superior y posterior del producto de metal por técnicas de recubrimiento de bobinas, pintura, pulverización o laminación.

20. Una composición inhibidora de la corrosión para un producto de metal que comprende un portador y una cantidad inhibidora de la corrosión de una matriz de intercambio aniónico tal como se define en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende aniones que forman un precipitado insoluble con los iones de metal formados en la superficie del metal a partir del proceso de corrosión y de ese modo prevenir o inhibir la corrosión de la superficie del metal sometida.

21. Un producto de metal inhibidor de la corrosión que comprende un producto de metal al que se proporciona el mismo un recubrimiento que comprende una matriz de intercambio aniónico tal como se define en la reivindicación 20.

22. Un método para prevenir o inhibir la corrosión de un producto de metal que comprende aplicar a la superficie previamente limpia del mismo, una composición de acuerdo con la reivindicación 20.

23. Una composición inhibidora de la corrosión para un producto de metal que comprende un portador y una cantidad inhibidora de la corrosión de una matriz de intercambio catiónico que comprende cationes, que forman un precipitado insoluble con los iones hidroxilo formados en la superficie del metal a partir del proceso de corrosión y de ese modo prevenir o inhibir la corrosión del la superficie del metal subordinado, en donde la matriz de intercambio catiónico comprende uno o más arcillas sintéticas.

24. Una composición de acuerdo con la reivindicación 23, en donde la matriz de intercambio catiónico comprende de 5 a 15%, preferentemente de 5 a 10% en peso de la composición.

25. Una composición de acuerdo con la reivindicación 23 o reivindicación 24, que incluye zinc.

26. Un método para prevenir o inhibir la corrosión de un producto de metal que comprende aplicar a la superficie previamente limpia del mismo, una capa de una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25.

27. Un producto de metal al que se proporciona el mismo un recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25.

 

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