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PROCESO NANOPARTICULADO PARA PINTURA MULTIMETAL



Este proceso consiste en una capa de conversión a base de cromo (III), zirconio, titanio para acero, aluminio, EG y HDG, siendo empleado como sustituto de la fosfatización

Concepto – Consiste en tratar superficies metálicas para que reciban terminación de pintura después de la deposición de una capa de conversión de micro partículas (óxidos), que servirá de base para la adhesión de la pintura y protección contra la corrosión.
Objetivo – Desarrollo de tecnologías que sean ecológicamente correctas por la preservación de los recursos naturales y no causen daños al medio ambiente y sean, principalmente, inofensivas a las personas que vengan a tener contacto con estos tipos de procesos.


PROCESO NANOPARTICULADO

Tópicos:
Descripción del proceso;
Por que usar cromo (III);
Propiedades;
Parámetros;
Propiedades de la capa;
Resultados.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESSO

Figura 1

POR QUE USAR CROMO (III)


Tabla periódica de los elementos – Solubilidad de los óxidos
Figura 2
Varios elementos son utilizados y muchos óxidos insolubles son formados por el cromo (III).



PROPIEDADES QUÍMICAS DEL CROMO (III)

Buena solubilidad de los sales en condiciones ácidas:
Capas de conversión siempre necesitan de un ataque químico como primera reacción antes de la deposición de la capa.
Formación de óxidos de Cr+3, que son de difícil disolución en medio acuoso ácido y en soluciones alcalinas.
Características generales
Disponibilidad – Relativamente abundante en la naturaleza;
Reciclabilidad – Compatible con la producción de acero;
Costos – Costo/beneficio de la materia prima compatible con su utilización.

Estado de oxidación estable del cromo
Figura 3
Los estados de oxidación 2, 4 y 5 existen, pero son extremamente inestables.

Cromo (III) en el metabolismo humano – Micronutriente esencial.
El cuerpo humano necesita de aproximadamente 6 mg de cromo.
De 0 a 200 µg son ingeridos diariamente con los alimentos como carne, legumbres y verduras.


POR QUE USAR CROMO (III)

Óxido de cromo (III) – Promueve la protección contra la corrosión de las superficies metálicas, así como de las capas de conversión. Productos con el objetivo de aumentar la resistencia a la corrosión son formulados con cromo trivalente para los procesos abajo:

- Pasivación de superficies fosfatizadas;
- Pasivación de superficies cincadas (HDG – EG – GA – GI);
- Pasivación de aluminio;
- En condiciones normales, el cromo metálico es cubierto automáticamente por una capa protectora de óxido de cromo (III), cesando las oxidaciones posteriores del metal.

En el caso de los aceros inoxidables, los óxidos de Cr (III) se comportan de la misma manera.


PROPIEDADES DEL PROCESO NANOPARTICULADO

Pre tratamiento multimetal, o sea, atiende a todos los sustratos simultáneamente.
Acero laminado a frio (CRS)
Acero galvanizado en caliente (HDG – GA – GI)
Acero cincado electrolítico (EG)
Aplicable por inmersión o aspersión.
Proceso de baja temperatura (25-35 ºC)
Baja formación de barros → (<0,1 g/m2)

Comparando
Fosfato de Zinc → 3 a 6 g/m2
Fosfato de Hierro → 0,5 g/m2


VENTAJAS COMPARADAS A LA FOSFATIZACIÓN

Proceso de fácil control.
Exento de fosfatos.
Exento de zinc/níquel/manganeso.
Bajísima formación de barro.
Libre de nitrito, nitratos, aminas, sulfato de hidroxilamonio o hidroxilamina.
Proceso compacto.
Bajo consumo de agua.
Bajo consumo de energía.
Bajo costo de mantenimiento.


NECESIDAD DE EQUIPOS

Para plantas existentes de fosfato de Fe o Zn:
Tina: Acero inoxidable es lo ideal.
Concentración: 3 – 5 % v/v
Valor de pH: 4,0 – 4,5
Tiempo: 30 – 120 s
Temperatura: 20 – 25 ºC

Lavado anterior al nanoparticulado:
Baño con conductividad <350 µS/cm; <100 ppm Ca.
Lavado posterior al nanoparticulado: < 50 µS/cm

PROCESO NANOPARTICULADO
Formación de la capa  - Reacción
Ataque químico
MeOx + 2xH+ → Men+ + x H2O
Me + nH+ → Men+ + 0,5n H2↑

Formación de la capa:
2Cr3+ + 4Zr4+ + II H2O → Cr2O3*4ZrO2 + 22 H+
Determinación de la capa:
Por rayos x o disolución.
Espesor de la capa: 0,05µm = >50 – 150 mg/m2


COMPARACIÓN DE CALIDAD Y COSTOS

Figura 4

FOSFATO DE ZINC X NANOPARTICULADO I
Ventajas del fosfato de zinc:

- Tradicional y alta protección contra la corrosión.
- Proceso estable.
- Desempeño conocido sobre todos los sustratos.
- Alta protección temporaria contra la corrosión.
- Adecuado para todos los tipos de pinturas.
- Mercado competitivo precio/unidad.


FOSFATO DE ZINC X NANOPARTICULADO II
Desventajas de usar fosfato de zinc:

- Metales pesados → arrastre de agua conteniendo Zn, Ni, Mn, requiere rigoroso tratamiento de efluentes.
- Barro → Costos de remoción.
- Aceleradores (nitrito de sodio, hidroxilamina, sulfato de hidroxilamonio), son productos agresivos al medio ambiente.
- Alto costo de mantenimiento, resistencias, cañería, picos, energía eléctrica, etc.


FOSFATO DE ZINC X NANOPARTICULADO III
Ventajas usando nanoparticulado:

- Exento de barro.
- Baja temperatura de trabajo.
- Corto tiempo de contacto en el tratamiento.
- Bajo costo de mantenimiento.
- Comparable al fosfato de zinc.
- Protección contra la corrosión convencional.
- Capa muy fina y flexible.


FOSFATO DE ZINC X NANOPARTICULADO IV
Desventajas de usar nanoparticulado:

- Capa amorfa – Difícil visualización.
- Sensible al agua dura → aumenta el consumo.
- Nueva tecnología: ensayar caso a caso.
- Determinación patrón de la capa en función del tiempo de contacto.


SUMARIO

Fosfatizaciones, como estado de arte, vienen siendo amenazadas por las llamadas “nuevas tecnologías”, tal como el nanoparticulado.
El nanoparticulado es exento de Zn, Ni, Mn, PO4, NO3/NO2, y HAS/HA.
Poca formación de barro.
El desempeño es comparable al de los fosfatos.
Puede ser aplicado sobre varios metales (Fe, Zn, Al).
Económico.
Trabaja a temperatura ambiente con cortos tiempos de aplicación.
Tecnología eco eficiente y no peligrosa.
El nanoparticulado está de acuerdo con las legislaciones y reglamentos internacionales, tales como: RoHS, WEEE y ELV.


Hercules Gilberto
SurTec do Brasil Ltda.
División MPT

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