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Pré-tratamentos de conversão sol-gel à base de silano para tinta

O pré-tratamento das superfícies metálicas é essencial para o desempenho a longo prazo dos metais pintados, proporcionando uma proteção adicional contra a corrosão, bem como uma melhor aderência da camada de tinta. Até há alguns anos, a tecnologia mais comum para este fim era a fosfatação, seguida pela passivação crómica. Contudo, o elevado nível tóxico de sais de crómio(VI) e o risco que a sua utilização representa para a saúde dos trabalhadores e para o ambiente é bem conhecido. Por este motivo, apesar da sua elevada eficiência, os processos à base de crómio(VI) foram progressivamente eliminados de todas as suas aplicações, deixando em numerosos casos apenas um pré-tratamento baseado na fosfatação e subsequente lavagem das peças metálicas, o que leva a uma certa perda de qualidade

Pre-tratamentos de conversão sol-gel silanos
silanos convercoat

Durante a última década, foram desenvolvidos novos sistemas para substituir os sais de crómio (VI). Um deles são pré-tratamentos à base de silanos, derivados orgânicos de ácido silícico. Estes processos baseiam-se na formação de ligações covalentes entre o metal de base e a camada de tinta através da polimerização de derivados de silano. Estes produtos são não tóxicos e ambientalmente seguros.

A estrutura geral de um silano é (XO)3Si(CH2)nY, onde XO é um grupo alcóxido hidrolisável, seja metóxido ou etóxido, e o radical Y é um grupo funcional orgânico que pode reagir com a camada orgânica da tinta. Os diferentes grupos funcionais Y permitem a geração de uma grande variedade de produtos com propriedades diferentes.

Os grupos de silanol são adsorvidos na superfície metálica através da formação de ligações em ponte de hidrogénio entre os grupos SiOH e os grupos hidroxil da superfície metálica (metal-OH). Posteriormente, durante a subsequente secagem ou cura da tinta, estas ligações são convertidas em ligações metal-siloxano (metal-O-Si) covalentes com libertação de água.

Este processo de cura gera uma camada hidrofóbica e homogénea na superfície do metal que favorece o efeito de barreira à entrada de oxigénio, melhorando o desempenho anticorrosivo do pré-tratamento.

A camada formada tem entre 10 e 100 nanómetros de espessura, como se pode ver na imagem obtida pela SEM, onde neste caso particular foi formada uma camada de 15-30 nm.

A aplicação industrial deste tipo de processos consiste numa primeira fase em que a superfície é convenientemente limpa de todas as impurezas (gorduras, óleos, etc.), gerando uma camada formada por hidroxilos (OH) que, após lavagem para remover o produto em excesso, recebe a aplicação de uma solução à base de silanóis que forma uma camada de conversão ancorada na superfície do metal uma vez que o metal tratado tenha secado. A tecnologia utilizada para formar esta camada de conversão é chamada sol-gel.

Esta tecnologia é aplicável a muitas instalações, mas torna-se particularmente interessante nas chamadas instalações de pintura "job-coater". Este tipo de instalação caracteriza-se pela grande variedade de materiais e formas das peças a pintar: aço de diferentes especificações, aço galvanizado de diferentes origens, alumínio de várias ligas, e mesmo magnésio ou outros materiais.

Até agora, o tratamento habitual na indústria "pintores a terceiros" consistia na fosfatação amorfa seguida de lavagem. A fim de tratar os diferentes materiais, diferentes modificações têm de ser incluídas no processo, todas com relativo sucesso, já que em muitos casos as condições adequadas para um metal não são adequadas para o resto.

A utilização dos novos processos CONVERCOAT desenvolvidos pela PROQUIMIA, baseados na deposição de silanos por meio da tecnologia sol-gel, permite a sua ampla utilização em instalações de 3 ou 4 fases "pintores a terceiros", com base no seguinte esquema de pré-tratamento

silanos
Pré-tratamentos de conversão

El processo CONVERCOAT acrescenta diversas vantagens:

  •  Capacidade de tratar diferentes materiais ao mesmo tempo.
  • Longa duração do banho: os banhos desengordurantes são mais duradouros do que os banhos de fosfatação amorfa, reduzindo os custos de mudança de banho. A utilização de tecnologias de separação de óleo ou de limpeza contínua permite uma longa duração do banho.
  • Custos de manutenção reduzidos: os banhos desengordurantes geram menos incrustações do que os banhos de fosfatação amorfa, tornando possível reduzir a limpeza das instalações.
  • Redução dos controlos químicos dos banhos: os parâmetros de utilização dos banhos desengordurantes são muito mais amplos do que os da fosfatização amorfa, bem como os controlos dos produtos CONVERCOAT.
  • Tecnologia "NO RINSE": redução do consumo de água de enxaguamento.
  • Consumo de energia reduzido: os banhos desengordurantes podem funcionar a temperaturas mais baixas (35-40ºC) em comparação com a fosfatação amorfa (50-55ºC).

AUTOR: Josep Vives

Referências bibliográficas:

1.- B.Arkles, Chemtech, 7, 766, 1977

2.- Innovative pre-treatment techniques to prevent corrosión of metallic surfaces. European Federation of Corrosion Publications. Number 54.

3.- Imagem SEM realizada no Laboratório “Microscopías Avanzadas”. Universidade de Saragoça, Saragoça, Espanha.

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