Agente de tratamiento para formar una capa protectora y material metálico con capa protectora.

Agente de tratamiento para formar un recubrimiento protector, que comprende:

a) 10-99% en masa de silicatos de sodio y de potasio con relaciones molares SiO2/M2O de 2 a 4. donde M representa al menos Na o K - respecto a la masa total de silicato alcalino y componente lubricante,

b) 1-90% en masa de al menos un componente lubricante escogido entre aceites, jabones, jabones metálicos, ceras y politetrafluoretilenos, respecto a la masa total de silicato alcalino y componente lubricante,

c) 2-30% en masa de al menos un modificador de viscosidad escogido entre espesantes basados en polímeros orgánicos y espesantes inorgánicos, respecto a la masa total de silicato alcalino y componente lubricante,

d) agua

Agente de tratamiento para formar una capa protectora y material metálico con capa protectora Antecedentes de la presente invención Ámbito de la presente invención La presente invención se refiere a un agente de tratamiento para formar una capa protectora, a materiales metálicos provistos de una capa protectora y a un método para formar un recubrimiento protector. Más en concreto la presente invención se refiere a un agente de tratamiento para formar una capa protectora con excelente capacidad de mecanización y resistencia a la excoriación, resistencia térmica al trabajo en caliente y protección anticorrosiva de las superficies de materiales metálicos que requieren conformación plástica en frío; a materiales metálicos provistos de una capa protectora y a un método para formar un recubrimiento protector que puede emplearse aplicando un lubricante sobre la superficie del recubrimiento o incorporándolo al recubrimiento, a fin de proporcionar la lubricación necesaria para el mecanizado.

Descripción del estado técnico correspondiente En la conformación plástica en frío de materiales metálicos, como por ejemplo el forjado, el trefilado y la extracción y estirado de tuberías, se forma una capa protectora sobre la superficie de la pieza tratada para evitar la excoriación entre ella y la herramienta utilizada. La función principal de la capa protectora es evitar el contacto metálico directo entre la superficie de la pieza tratada y la superficie de la herramienta; se considera de especial importancia que la adhesión del recubrimiento protector a la superficie del material metálico sea fuerte y que la capa protectora pueda acompañar la expansión del área superficial durante el conformado plástico. Además se aplica un lubricante sobre la superficie del recubrimiento protector o se incorpora a él, a fin de disminuir el coeficiente de fricción con la superficie de la herramienta y facilitar la carga sobre la propia superficie de la capa y la generación de calor de conformación, rebajando así por tanto la energía de mecanización.

Los métodos convencionales para formar este tipo de recubrimiento protector incluyen varias técnicas que han sido investigadas muchas veces tiempo atrás. Los métodos empleados habitualmente incluyen la formación directa de un film cuyo componente principal es un lubricante tal como un aceite, un jabón, un jabón metálico, o de un film de cera, y la formación de una capa reactiva de conversión química, tal como una película de fosfato o de oxalato, sobre la superficie de un metal, y por último la formación de un film de lubricante. El primero tiene ventajas tales como pocas etapas de tratamiento y control fácil y sencillo de la solución, porque el recubrimiento se puede obtener aplicando el lubricante solo o, en caso necesario junto con un ligante, sobre la superficie de una pieza sometida a mecanizado, y secando a continuación. Sin embargo estos recubrimientos no tienen suficiente adherencia a la superficie de la pieza y, lo que es más importante, no pueden acompañar la expansión del área superficial del material en las zonas intensamente mecanizadas, lo cual significa que el film se adelgaza mucho o se rompe en estas zonas y por tanto su función protectora es insuficiente y/o no puede mantenerse.

Por otra parte, en el último método se forma una capa reactiva de conversión química sobre la superficie de la pieza sometida a mecanizado, que proporciona una gran adhesión a la superficie del material y por tanto tiene suficiente “acompañamiento” respecto a la expansión del área superficial durante la mecanización intensa. Además se asegura 45 la adhesión y la retención de una capa de jabón metálico formado por reacción con la superficie del recubrimiento reactivo de conversión química y de una capa de jabón sódico como lubricante en la capa superior, esta última gracias a la rugosidad superficial, con lo cual se reduce en gran medida la energía de mecanización. No obstante, como la capa de conversión química se forma por reacción, se requiere un complicado control de la solución de tratamiento y muchas etapas; además los costes resultan muy elevados si se incluye el tratamiento del agua residual y la inversión en instalaciones. Asimismo el medio ambiente recibe una fuerte carga de residuos industriales por los lodos producidos químicamente en grandes cantidades. Por otra parte la reactividad química difiere mucho según el tipo de material del objeto; por tanto otra desventaja del último método es la dificultad de aplicarlo a materiales que tienen poca reactividad química.

Con el fin de resolver estos problemas se han hecho esfuerzos para mejorar las prestaciones de los recubrimientos protectores según el primer método hasta un nivel comparable al tratamiento de conversión química. Como resultado se han propuesto métodos en que usan lubricantes basados en aceite o en agua. La patente japonesa Kokoku nº 4[1992]-1, 798 revela los siguientes lubricantes basados en aceite: lubricantes para conformación en frío preparados por adición de jabón metálico o de lubricantes sólidos a los aceites lubricantes preparados por mezcla de aditivos lubricantes para alta presión, tales como parafinas cloradas o fosfatos, copolímeros de isobutileno y n-buteno, y aceites de procedencia animal y vegetal. Sin embargo estos lubricantes de gran rendimiento presentan ciertos problemas relacionados con la capacidad de mecanización si se comparan con un proceso de lubricación en que el jabón activo se aplica tras la formación del film de conversión química, y por ello puede haber inconvenientes como olores fétidos durante el mecanizado y contaminación de los sistemas oleosos por el uso de aditivos lubricantes para 65 alta presión, a pesar de exigirse un ambiente más limpio en los lugares de trabajo donde se efectúa precisamente la mecanización.

Las técnicas de lubricantes acuosos recientemente reveladas incluyen composiciones de lubricación para la conformación plástica de materiales metálicos, que contienen resinas sintéticas y sales inorgánicas hidrosolubles en proporciones especificadas (patente japonesa Kokai 2000-63, 880) . Estas técnicas se usan para evitar el contacto metálico directo con una herramienta, formando un film con una resina sintética precipitada uniformemente y una sal inorgánica hidrosoluble sobre la superficie de una pieza sometida a mecanización, seguido de la incorporación al film de un lubricante en cualquier proporción deseada, y se supone que ofrecen un rendimiento comparable o superior al de un recubrimiento de fosfato sobre el que se forme una capa de componente lubricante.

No obstante, por y para sí mismos, estos recubrimientos tienen dos funciones, una protección contra la excoriación y un efecto lubricante, y en la práctica suelen aplicarse como capa de barrera para proteger la superficie del material frente a la corrosión antes y después del mecanizado, pero en realidad poseen pobres propiedades anticorrosivas si se comparan con una combinación de un recubrimiento de fosfato con una capa de lubricante, sobre todo porque después del mecanizado queda una capa muy reducida encima del material.

La patente US 4, 347, 285 A revela composiciones de ligante basadas en soluciones de silicato y compuestos de metal bivalente, que proporcionan recubrimientos resistentes e ignífugos. Además las composiciones pueden llevar hidroxietil celulosa para espesar o conferir tixotropía.

La patente JP 06-057441 A revela una composición de recubrimiento para obtener una hoja de acero cubierta de lubricante con excelente resistencia a la erosión y al desgaste, que comprende un polímero inorgánico, p.ej. de silicato de litio, un lubricante sólido tal como cera de polietileno y una resina hidrosoluble de tipo acrílico.

La patente JP 10-130861 A revela una composición de recubrimiento que proporciona una excelente resistencia al

agrietamiento, capacidad de embutición en profundidad y resistencia a la corrosión cuando se aplica sobre una lámina metálica. La composición lleva silicato de litio, con una relación Li/Si entre 0, 2 y 0, 6; 0, 25-2, 0% en peso de un lubricante sólido escogido entre diversas ceras, p.ej. cera de polietileno, grafito y sulfuros de molibdeno, y 0, 5-10% en peso de una resina orgánica.

La patente JP 56-059898 A revela un lubricante acuoso para la conformación plástica de metales, que lleva 0, 2-30% en peso de un componente lubricante escogido entre polímeros de tetrafluoroetileno de bajo peso molecular y/o sales metálicas de ácidos carboxílicos, p.ej. jabón de litio, jabón de potasio, 0, 2-10% en peso de un silicato sódico y 0, 05-10% en peso de un surfactante. Como componente adicional se puede añadir un modificador de viscosidad basado... [Seguir leyendo]

1. Agente de tratamiento para formar un recubrimiento protector, que comprende:

a) 10-99% en masa de silicatos de sodio y de potasio con relaciones molares SiO2/M2O de 2 .

4. donde M representa al menos Na o K - respecto a la masa total de silicato alcalino y componente lubricante, b) 1-90% en masa de al menos un componente lubricante escogido entre aceites, jabones, jabones metálicos, ceras y politetrafluoretilenos, respecto a la masa total de silicato alcalino y componente lubricante, c) 2-30% en masa de al menos un modificador de viscosidad escogido entre espesantes basados en polímeros orgánicos y espesantes inorgánicos, respecto a la masa total de silicato alcalino y componente lubricante, d) agua 2. Agente de tratamiento para formar un recubrimiento protector, según la reivindicación 1, en el cual la concentración total de componentes distintos de un disolvente o de un medio de dispersión está comprendida en el 15 intervalo de 1 hasta 35% en masa.

3. Agente de tratamiento para formar un recubrimiento protector, según la reivindicación 1, en el cual el componente lubricante se escoge entre:

aceites de origen vegetal y animal, aceites minerales y aceites sintéticos, estearato sódico y estearato potásico, estearato cálcico, estearato de aluminio, estearato bárico, estearato de litio y estearato de cinc, cera de polietileno, cera de polipropileno, cera de carnauba, cera de abejas y cera de parafina.

4. Agente de tratamiento para formar un recubrimiento protector, según la reivindicación 1, en el cual el

modificador de viscosidad es un espesante basado en polímeros orgánicos elegido del grupo formado por hidroxietilcelulosa, carboximetil-celulosa, poliacrilamida, poli (acrilato sódico) , poli (vinilpirrolidona) y poli (vinil-alcohol) .

5. Agente de tratamiento para formar un recubrimiento protector, según la reivindicación 1, en el cual el

modificador de viscosidad es un espesante inorgánico elegido del grupo formado por sílice en polvo finamente 30 dividida, bentonita, caolín y hectorita sintética.

6. Agente de tratamiento para formar un recubrimiento protector, según una o más de las reivindicaciones 1 a 5, que además comprende, al menos, una sustancia elegida del grupo formado por lubricantes sólidos tales como grafito, disulfuro de molibdeno, nitruro de boro, grafito fluorado o mica, y aditivos lubricantes para alta presión tales como un sulfuro de olefina, un éster de sulfuro, un sulfito, un tiocarbonato, un ácido graso clorado, un éster de fosfato, un éster de fosfito, ditiocarbamato de molibdeno (MoDTC) , ditiofosfato de molibdeno (MoDTP) o ditiofosfato de cinc (ZnDTP)

7. Material metálico con una capa protectora que se obtiene al secar un agente de tratamiento para formar un 40 recubrimiento protector, según una o más de las reivindicaciones 1 a 6, sobre una superficie del material metálico.

8. Material metálico con un recubrimiento protector según la reivindicación 7, cuyo gramaje tras el secado es de 0, 3 hasta 50 g/m2.

9. Material metálico según la reivindicación 7 u 8, elegido del grupo formado por hierro, acero, cobre, aleaciones de cobre, aluminio, aleaciones de aluminio, titanio y aleaciones de titanio.

10. Método para formar un recubrimiento protector sobre una superficie de un material metálico, que consiste en aplicar un agente de tratamiento para formar una capa protectora, según una o más de las reivindicaciones 1 a 6, 50 sobre dicha superficie.

11. Método para formar un recubrimiento protector según la reivindicación 10, en el cual el material metálico no ha sido sometido a un tratamiento de conversión antes de aplicar un agente de tratamiento para formar una capa protectora.

12. Método para formar un recubrimiento protector según la reivindicación 10 u 11, que comprende las etapas adicionales de secar el agente de tratamiento para formar una capa protectora dicha superficie y la aplicación de al menos un componente lubricante, seleccionado del grupo formado por aceites, jabones, jabones metálicos, ceras y politetrafluoretilenos, sobre dicha superficie.