Procedimiento para la pasivación de superficies metálicas con composiciones acuosas que contienen tensioactivos.

Procedimiento para la pasivación de una superficie metálica, en el que una superficie metálica se pone en contacto con una composición acuosa que contiene los siguientes componentes:

a) al menos un polímero (X) soluble en agua, que comprende grupos ácidos, presentando el polímero (X) al menos 0,6 mol de grupos ácido/100 g de polímero;

b) al menos un tensioactivo de fórmula general (T1)

en la que

Ra es un resto alquilo ramificado o lineal con 8 a 18 átomos de carbono,

x es un número entero de 2 a 12,

y es un número entero de 1 a 10,

Rb es hidrógeno o un resto alquilo ramificado o lineal con 1 a 4 átomos de carbono,

Rc es hidrógeno o un resto alquilo ramificado o lineal con 1 a 4 átomos de carbono,

con la condición de que al menos uno de los restos Rb o Rc no sea hidrógeno;

c) opcionalmente al menos un co-tensioactivo (T2);

d) al menos un disolvente (L), que contiene al menos el 80 % en peso de agua;

e) opcionalmente al menos otro componente (K);

encontrándose el valor de pH de la composición en el intervalo de 0,5 a 5.

Procedimiento para la pasivación de superficies metálicas con composiciones acuosas que contienen tensioactivos La presente invención se refiere a un procedimiento para la pasivación de superficies metálicas usando una composición acuosa, ácida que contiene un polímero que comprende grupos ácidos así como un tensioactivo no iónico a base de alcoholes alcoxilados.

Otro objeto de la presente invención es una composición acuosa, ácida para la pasivación de una superficie metálica, conteniendo la composición un polímero que comprende grupos ácidos y un tensioactivo no iónico, especial. La invención se refiere también al uso de la composición acuosa, ácida para la pasivación de una superficie metálica.

Igualmente, la presente invención se refiere a un revestimiento sobre una superficie metálica, que puede obtenerse mediante el procedimiento descrito de acuerdo con la invención.

Los materiales metálicos, en particular hierro y acero, se galvanizan habitualmente para protegerlos frente a las influencias ambientales corrosivas. La protección frente a la corrosión del cinc se basa en que éste es más común que el propio material metálico y por tanto en primer lugar incluso se corroe. El cinc puede actuar como el denominado electrodo sacrificial con respecto a la superficie metálica. Dado que la propia capa de cinc está sometida también a la corrosión (herrumbre blanca) , se retrasa el ataque corrosivo sobre una capa de cinc de este tipo con frecuencia mediante aplicación de una denominada capa de pasivación. La capa de pasivación retrasa el ataque corrosivo sobre la superficie metálica y puede servir simultáneamente para una mejora de la adherencia de capas de laca que eventualmente van a aplicarse. En lugar del término capa de pasivación se usa de manera sinónima con frecuencia el término capa de conversión.

La aplicación de la capas de pasivación se realiza por ejemplo en piezas metálicas galvanizadas (por ejemplo soportes electrogalvanizados o galvanizados en caliente) que a continuación se lacan. La aplicación se realiza también en aquellas piezas que se usan sin lacado. Igualmente se dotan superficies metálicas de aluminio o aleaciones de aluminio con frecuencia de una capa de pasivación, en particular cuando éstas deben lacarse posteriormente.

Para la fabricación de piezas de trabajo planas, metálicas, tales como por ejemplo piezas de automóvil, piezas de carrocería, revestimientos de aparatos, revestimientos de fachadas, revestimientos de cubiertas o perfiles de ventanas, se usan como materia prima actualmente de manera habitual bandas metálicas largas que por medio de técnicas adecuadas se moldean para dar las piezas moldeadas deseadas y/o se ensamblan. El tratamiento de protección frente a la corrosión de materiales metálicos de este tipo se realiza habitualmente en procedimientos de múltiples etapas. La superficie de metales tratados presenta con frecuencia varias capas distintas. Un tratamiento de protección frente a la corrosión puede realizarse en distintos puntos del procedimiento de fabricación. Según esto puede tratarse tanto de protección frente a la corrosión temporal como también de protección frente a la corrosión permanente. Una protección temporal se aplica por ejemplo sólo para el almacenamiento o transporte de la pieza metálica, por ejemplo de la banda metálica y se separa de nuevo antes del procesamiento definitivo.

Técnica y económicamente son especialmente importantes las bandas con una superficie galvanizada, en particular bandas de hierro o aleaciones de hierro, tal como por ejemplo acero, electrogalvanizadas o galvanizadas por inmersión en caliente. Además son importantes las bandas metálicas de aluminio o aleaciones de aluminio.

Por regla general se aplican sobre la superficie pasivada una o varias capas de laca adicionales. Éstas sirven por ejemplo para proteger la capa de pasivación y el metal frente a gases y/o líquidos corrosivos y/o frente a daños mecánicos (tales como por ejemplo desprendimiento de piedras) . Ésta puede servir también para fines estéticos. Las capas de laca habitualmente son claramente más gruesas que las capas de pasivación. Los espesores típicos para una capa de laca alcanzan de 4 m a 400 m.

En el estado de la técnica se obtuvieron capas de pasivación sobre superficies de cinc o de aluminio habitualmente mediante tratamiento de la pieza de trabajo que va a protegerse con soluciones ácidas acuosas de cromatos (por ejemplo CrO3) o soluciones ácidas, acuosas de sales de Cr (III) (véase el documento EP-A 0 907 762) .

En presencia del oxígeno del aire se forma sobre la superficie de cinc o aleaciones de cinc, aluminio o aleaciones de aluminio en primer lugar una capa de óxido delgada que ralentiza el ataque corrosivo sobre el metal que se encuentra debajo de la misma. Normalmente, durante los procedimientos de pasivación que se basan en compuestos de cromo se disocia esta película de óxido existente y una parte del metal que va a protegerse y se incorpora al menos parcialmente en una película sobre la superficie metálica. Esta película se asemeja normalmente a la película de óxido existente de manera natural y contiene por regla general fosfato introducido de manera dirigida, metales pesados y/o fluoruros. Las capas de pasivación o de conversión así obtenidas deben proteger el metal que se encuentra debajo de las mismas de manera eficaz frente a un ataque corrosivo.

En tiempos recientes se desarrollaron también procedimientos de pasivación, por ejemplo, para chapas de acero revestidas de metal y mercancía en fardos (por ejemplo acero galvanizado por inmersión en caliente) a base de

polímeros como agentes formadores de película orgánicos. Según esto se usan en la mayoría de los casos soluciones ácidas acuosas de distintos polímeros formadores de película, que presentan por ejemplo grupos carboxilo, ácido fosfórico y/o ácido fosfónico, para la formación de la capa de pasivación. Tras la aplicación de la formulación ácida se corroe normalmente la superficie metálica (por ejemplo cinc) . Por regla general se liberan iones metálicos polivalentes (por ejemplo Zn2+) y aumenta el valor de pH en la proximidad a la superficie metálica. Puede tener lugar una reticulación y una formación de película de los polímeros ácidos con los iones metálicos polivalentes.

Dado que en el procedimiento de pasivación descrito usando polímeros ácidos se evita el uso de metales pesados tales como cromo, cobran importancia constantemente estos procedimientos de pasivación a base de polímeros. En el estado de la técnica se conocen distintas preparaciones de pasivación en la mayoría de los casos ácidas que contienen por regla general un polímero soluble en agua, que contiene grupos ácido, formador de película. También se describieron ya procedimientos para la pasivación usando estas preparaciones.

El documento DE-A 195 16 765 se refiere a un procedimiento para la generación de capas de conversión sobre superficies de cinc o aluminio mediante tratamiento con una soluciones ácida que contiene un agente formador de película orgánico así como iones aluminio en forma de un complejo soluble en agua con ácidos carboxílicos y ácidos fosfóricos formadores de quelatos. Como agentes formadores de película orgánicos se mencionan polímeros que contienen grupos carboxilo, en particular homopolímeros y/o copolímeros de ácido acrílico y/o ácido metacrílico.

En el documento WO 2004/074372 se describe la pasivación de superficies metálicas usando co-polímeros que contienen ácido acrílico y ácido vinilfosfónico y/o ácido maleico, pudiendo contener la formulación de pasivación otros componentes.

El documento WO 2008/012248 describe preparaciones ácidas para la pasivación de superficies metálicas que contiene co-polímeros constituidos por monoésteres de ácido metacrílico con grupos hidrófobos (por ejemplo acetato de hidroxietilo) , monómeros con grupos ácido fosfónico (por ejemplo ácido vinilfosfónico) y monómeros con grupos carboxilo (por ejemplo ácido acrílico) .

El documento WO 2006/134116 describe un procedimiento para la pasivación de superficies metálicas mediante tratamiento de la superficie con una composición acuosa que contiene polímeros que contienen grupos ácido y cationes polivalentes tales como iones cinc, iones calcio, iones magnesio o iones aluminio.

El documento WO 2006/134117 describe un procedimiento para la pasivación de superficies metálicas mediante tratamiento de la superficie con una composición acuosa que contiene polímeros ácidos con adición de ceras (por ejemplo ceras de polietileno) .

Tales soluciones de pasivación acuosas para la mejora... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la pasivación de una superficie metálica, en el que una superficie metálica se pone en contacto con una composición acuosa que contiene los siguientes componentes:

a) al menos un polímero (X) soluble en agua, que comprende grupos ácidos, presentando el polímero (X) al menos 0, 6 mol de grupos ácido/100 g de polímero; b) al menos un tensioactivo de fórmula general (T1)

** (Ver fórmula) **

en la que Ra es un resto alquilo ramificado o lineal con 8 a 18 átomos de carbono, x es un número entero de 2 a 12, y es un número entero de 1 a 10, Rb es hidrógeno o un resto alquilo ramificado o lineal con 1 a 4 átomos de carbono, Rc es hidrógeno o un resto alquilo ramificado o lineal con 1 a 4 átomos de carbono, con la condición de que al menos uno de los restos Rb o Rc no sea hidrógeno; c) opcionalmente al menos un co-tensioactivo (T2) ; d) al menos un disolvente (L) , que contiene al menos el 80 % en peso de agua; e) opcionalmente al menos otro componente (K) ; encontrándose el valor de pH de la composición en el intervalo de 0, 5 a 5.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se usa una composición que contiene:

a) del 10 % al 40 % en peso al menos de un polímero (X) soluble en agua, que comprende grupos ácidos, presentando el polímero (X) al menos 0, 6 mol de grupos ácido/100 g de polímero; b) del 0, 1 % al 1 % en peso al menos de un tensioactivo de fórmula general (T1)

** (Ver fórmula) **

en la que Ra es un resto alquilo ramificado o lineal con 8 a 18 átomos de carbono, x es un número entero de 5 a 8, y es un número entero de 1 a 4, Rb es hidrógeno o un resto alquilo ramificado o lineal con 1 a 4 átomos de carbono, Rc es hidrógeno o un resto alquilo ramificado o lineal con 1 a 4 átomos de carbono;

con la condición de que al menos uno de los restos Rb o Rc no sea hidrógeno; c) del 0 % al 2 % en peso al menos de un co-tensioactivo (T2) ; d) del 20 % al 89 % en peso al menos de un disolvente (L) , que contiene al menos el 80 % en peso de agua; e) del 0 % al 30 % en peso al menos de otro componente (K) .

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la composición acuosa contiene al menos un tensioactivo de fórmula general (T1) , en la que

Ra es un resto alquilo ramificado o lineal con 10 a 14 átomos de carbono, x es un número entero de 5 a 8, y es un número entero de 1 a 4, Rb se selecciona de metilo y etilo, Rc es hidrógeno.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la composición acuosa contiene del 0, 1 % al 2 % en peso al menos de un co-tensioactivo (T2) seleccionado del grupo que está constituido por alquil (C8-20) -sulfatos, alquil (C8-20) -arilsulfatos, alquil (C8-20) -sulfonatos, alquil (C8-20) -arilsulfonatos y alcoholes etoxilados que comprenden un resto alquilo C8-20 lineal o ramificado, saturado o insaturado y que comprenden de 2 a

unidades de óxido de etileno.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el caso del polímero (X) soluble en agua se trata de un copolímero que está constituido por los siguientes monómeros:

M1: del 30 % al 90 % en peso de ácido metacrílico y/o ácido acrílico;

M2: del 10 % al 70 % en peso al menos de otro monómero distinto de (M1) , monoetilénicamente insaturado que presenta uno o varios grupos ácidos;

opcionalmente M3: del 0 % al al menos de un éster de ácido metacrílico y/o un éster de ácido acrílico 40 % en peso que presentan grupos OH;

opcionalmente M4: del 0 % al al menos de otro monómero distinto de (M1) , (M2) o (M3) 30 % en peso etilénicamente insaturado.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el caso del polímero (X) soluble en agua se trata de un copolímero que está constituido por los siguientes monómeros:

M1: del 20 % al 60 % en peso de ácido acrílico; M2: del 20 % al 60 % en peso de ácido vinilfosfónico; M3: del 1 % al 40 % en peso de acrilato de hidroxietilo.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en el caso de la superficie metálica se trata de una superficie que está compuesta esencialmente de uno o varios metales seleccionados del grupo que está constituido por cinc (Zn) , aluminio (Al) y magnesio (Mg) .

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la composición acuosa se aplica sobre la superficie metálica en forma de una película húmeda, aplicándose la composición acuosa en un peso de aplicación en el intervalo de 0, 3 g/m2 a 2 g/m2 (con respecto a la suma de los sólidos de la composición acuosa) sobre la superficie metálica.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se trata de un procedimiento continuo para la pasivación de bandas de acero galvanizadas en una instalación de revestimiento de rollos a continuación de la galvanización.

10. Composición para la pasivación de una superficie metálica que contiene

a) del 10 % al 40 % en peso al menos de un polímero (X) soluble en agua, que comprende grupos ácidos, presentando el polímero (X) al menos 0, 6 mol de grupos ácido/100 g del polímero; b) del 0, 1 % al 1 % en peso al menos de un tensioactivo de fórmula general (T1)

** (Ver fórmula) **

en la que Ra es un resto alquilo ramificado o lineal con 8 a 18 átomos de carbono, x es un número entero de 2 a 12, y es un número entero de 1 a 10, Rb es hidrógeno o un resto alquilo ramificado o lineal con 1 a 4 átomos de carbono, Rc es hidrógeno o un resto alquilo ramificado o lineal con 1 a 4 átomos de carbono, con la condición de que al menos uno del resto Rb o Rc no sea hidrógeno; c) del 0 % al 2 % en peso al menos de un co-tensioactivo (T2) ; d) del 20 % al 89 % en peso al menos de un disolvente (L) , que contiene al menos el 80 % en peso de agua; e) del 0 % al 30 % en peso al menos de otro componente (K) .

11. Composición de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque en la composición está contenido del 0, 1 % al 2 % en peso al menos de un co-tensioactivo (T2) , seleccionado del grupo que está constituido por alquil (C820) -sulfatos, alquil (C8-20) -arilsulfatos, alquil (C8-20) -sulfonatos, alquil (C8-20) -arilsulfonatos y alcoholes etoxilados que comprenden un resto alquilo C8-20 lineal o ramificado, saturado o insaturado y que comprenden de 2 a 14, preferentemente de 4 a 10, unidades de óxido de etileno.

12. Uso de una composición de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 u 11 para la pasivación de una superficie metálica, que está compuesta esencialmente de uno o varios metales seleccionados del grupo cinc (Zn) , aluminio (Al) y magnesio (Mg) .

13. Revestimiento sobre una superficie metálica que puede obtenerse mediante la puesta en contacto de la superficie metálica con una composición acuosa que contiene los siguientes componentes:

a) al menos un polímero (X) soluble en agua, que comprende grupos ácidos, presentando el polímero (X) al menos 0, 6 mol de grupos ácido/100 g de polímero; b) al menos un tensioactivo de fórmula general (T1)

** (Ver fórmula) **

en la que Ra es un resto alquilo ramificado o lineal con 8 a 18, en particular con 10 a 14; en particular de 10 a 13 átomos de carbono, x es un número entero de 2 a 12, preferentemente de 5 a 8, y es un número entero de 1 a 10, preferentemente de 1 a 4, Rb es hidrógeno o un resto alquilo ramificado o lineal con 1 a 4 átomos de carbono, preferentemente Rb se selecciona de metilo o etilo, Rc es hidrógeno o un resto alquilo ramificado o lineal con 1 a 4 átomos de carbono; preferentemente Rc es hidrógeno, con la condición de que al menos uno del resto Rb o Rc no sea hidrógeno; c) opcionalmente al menos un co-tensioactivo (T2) ; d) al menos un disolvente (L) , que contiene al menos el 80 % en peso de agua; e) opcionalmente al menos otro componente (K) ;

encontrándose el valor de pH de la composición en el intervalo de 0, 5 a 5.

14. Revestimiento de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el revestimiento presenta adicionalmente una o varias capas de laca.