ES3018153T3 - One-step pretreatment method of metallic substrates for metal cold forming - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un método para el pretratamiento de un sustrato metálico para un proceso posterior de conformado en frío de metales. Dicho método comprende al menos los pasos (1) y (2) y, opcionalmente, el paso (3), a saber, proporcionar al menos un sustrato con al menos una superficie compuesta al menos parcialmente de al menos un metal (1), poner en contacto la al menos una superficie del sustrato proporcionada en el paso (1) con una composición lubricante acuosa (A) con un valor de pH inferior a 2,0 y que comprende, además de agua, aniones oxalato (a1), aniones tiosulfato (a2), aniones cloruro (a3), al menos un polímero formador de película (a4), que es un homopolímero y/o copolímero que se prepara mediante la polimerización de al menos un monómero etilénicamente insaturado, al menos una cera (a5) y aniones fluoruro y/o aniones bifluoruro (a6), y, opcionalmente, secar la película de recubrimiento obtenida después de haber realizado el paso (2), un sustrato metálico pretratado obtenible mediante el método inventivo mencionado anteriormente, un método de conformado en frío de un sustrato metálico que incluye un paso de someter la invención sustrato metálico pretratado para un proceso de conformación en frío, una composición lubricante acuosa (A) como se define anteriormente y un lote maestro para preparar la composición acuosa (A). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The present invention relates to a method for the pretreatment of a metal substrate for a subsequent cold metal forming process. Said method comprises at least steps (1) and (2) and optionally step (3), namely providing at least one substrate with at least one surface composed at least partially of at least one metal (1), contacting the at least one surface of the substrate provided in step (1) with an aqueous lubricant composition (A) with a pH value of less than 2.0 and comprising, in addition to water, oxalate anions (a1), thiosulfate anions (a2), chloride anions (a3), at least one film-forming polymer (a4), which is a homopolymer and/or copolymer that is prepared by the polymerization of at least one ethylenically unsaturated monomer, at least one wax (a5) and fluoride anions and/or bifluoride anions (a6), and optionally drying the coating film obtained after having carried out step (2), a pretreated metal substrate obtainable by the aforementioned inventive method, a method of cold forming a metal substrate including a step of subjecting the invention to a pretreated metal substrate through a cold forming process, an aqueous lubricant composition (A) as defined above, and a master batch for preparing the aqueous composition (A). (Automatic translation with Google Translate, no legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Método de pretratamiento de un paso de sustratos metálicos para el conformado en frío de metales One-step pretreatment method of metal substrates for cold forming of metals
La presente invención se refiere a un método para el pretratamiento de un sustrato metálico para un proceso de conformado en frío de metal posterior, este método que comprende al menos los pasos (1) y (2) y opcionalmente el paso (3), a saber, proporcionar al menos un sustrato que tiene al menos una superficie al menos parcialmente hecha de al menos un metal (1), poner en contacto la al menos una superficie del sustrato proporcionado en el paso (1) con una composición lubricante acuosa (A) que tiene un valor de pH inferior a 2,0 y que comprende, además de aniones de oxalato de agua (a1), aniones de tiosulfato (a2), aniones cloruro (a3), al menos un polímero formador de película (a4), que es un homopolímero y/o copolímero que se prepara mediante polimerización de al menos un monómero etilénicamente insaturado, al menos una cera (a5) y aniones fluoruro y/o aniones bifluoruro (a6), y opcionalmente secar la película de recubrimiento obtenida después de haber realizado el paso (2), un sustrato metálico pretratado obtenible mediante el método inventivo mencionado anteriormente, un método de conformado en frío de un sustrato metálico que incluye un paso de someter el sustrato metálico pretratado inventivo a una proceso de conformado en frío, una composición lubricante acuosa (A) como se definió anteriormente y un lote maestro para preparar la composición acuosa (A). The present invention relates to a method for the pretreatment of a metallic substrate for a subsequent metal cold forming process, this method comprising at least steps (1) and (2) and optionally step (3), namely providing at least one substrate having at least one surface at least partially made of at least one metal (1), contacting the at least one surface of the substrate provided in step (1) with an aqueous lubricant composition (A) having a pH value of less than 2.0 and comprising, in addition to water oxalate anions (a1), thiosulfate anions (a2), chloride anions (a3), at least one film-forming polymer (a4), which is a homopolymer and/or copolymer that is prepared by polymerization of at least one ethylenically unsaturated monomer, at least one wax (a5) and fluoride anions and/or bifluoride anions (a6), and optionally drying the coating film obtained after having carried out step (2), a substrate pretreated metal obtainable by the aforementioned inventive method, a method of cold forming a metal substrate including a step of subjecting the inventive pretreated metal substrate to a cold forming process, an aqueous lubricant composition (A) as defined above and a master batch for preparing the aqueous composition (A).
Antecedentes de la invención Background of the invention
El conformado en frío de piezas de trabajo metálicas se logra convencionalmente mediante laminado, tal como laminado de rosca, estirado, en particular estirado deslizante o estirado profundo, prensado, conformado por estirado y/o recalcado en frío de las piezas de trabajo para transformarlas en artículos que tienen una forma deseada. El conformado en frío usualmente tiene lugar a temperaturas inferiores a la temperatura de recristalización del material metálico de la pieza de trabajo sometida a conformado en frío, tal como a temperaturas inferiores y de hasta 450°C. No se utiliza ninguna fuente de calor externa en el método de conformado en frío. En cambio, cualquier desarrollo de calor o aumento de temperatura en general es provocado únicamente por las fuerzas de fricción entre la pieza de trabajo metálica y las herramientas de trabajo utilizadas durante el conformado y debido a las fuerzas de fricción internas generadas por el flujo de material en la pieza de trabajo. El conformado en frío usualmente da como resultado un aumento de la presión, por ejemplo, para el acero, por ejemplo, en el intervalo de 200 MPa a 1 GPa y, a veces, incluso hasta 2 GPa. La temperatura de las piezas de trabajo a conformar en frío es inicialmente a temperatura ambiente, es decir, de aproximadamente 10 a 32°C. En caso de que las piezas de trabajo se precalienten antes del conformado, por ejemplo, a una temperatura en el intervalo de 650 a 1250°C, el proceso de conformado ya no es un proceso de "conformado en frío", sino más bien un proceso de conformado "semicaliente", conformado en caliente o forjado. Cold forming of metallic workpieces is conventionally achieved by rolling, such as thread rolling, drawing, in particular slip drawing or deep drawing, pressing, draw forming, and/or cold upsetting of the workpieces to transform them into articles having a desired shape. Cold forming usually takes place at temperatures below the recrystallization temperature of the metallic material of the workpiece subjected to cold forming, such as at temperatures below and up to 450°C. No external heat source is used in the cold forming method. Instead, any heat development or temperature increase is generally caused solely by the frictional forces between the metallic workpiece and the working tools used during forming and by internal frictional forces generated by the material flow in the workpiece. Cold forming usually results in an increase in pressure, for example, for steel, in the range of 200 MPa to 1 GPa and sometimes even up to 2 GPa. The temperature of the workpieces to be cold formed is initially at room temperature, i.e., approximately 10 to 32°C. If the workpieces are preheated before forming, for example, to a temperature in the range of 650 to 1250°C, the forming process is no longer a "cold forming" process, but rather a "semi-hot" forming, hot forming, or forging process.
Si las piezas de trabajo metálicas se conforman en frío para dar lugar a artículos conformados con un grado de deformación comparativamente bajo, solo se necesitan fuerzas bastante bajas para que tenga lugar el proceso de conformado en frío. Para este propósito, se aplican aceites de conformado convencionalmente no reactivos a las piezas de trabajo. Sin embargo, a mayores grados de deformación, usualmente se aplica al menos una película de recubrimiento, tal como una película de recubrimiento de conversión, sobre las piezas de trabajo antes del proceso de conformado en frío, que funciona como capa de separación entre la pieza de trabajo y las herramientas utilizadas para evitar una soldadura en frío durante el conformado en frío. La película de recubrimiento de conversión utilizada como capa de separación en este caso también puede funcionar como película lubricante si no se aplica una película de recubrimiento adicional sobre ella. Estos procesos se describen, por ejemplo, en los documentos DE 1 179 437, DE 1 196 467 y EP 0233 503 A1:DE 1 179 437 se refiere a un pretratamiento de alambres de hierro o acero para un posterior conformado en frío. Se aplica un recubrimiento de oxalato para este propósito sobre los alambres. El recubrimiento se obtiene haciendo uso de una solución que contiene, entre otros, ácido oxálico y un ácido alquenilfosfónico tal como ácido vinilfosfónico en forma monomérica. If metal workpieces are cold-formed into shaped articles with a comparatively low degree of deformation, only fairly low forces are required for the cold-forming process to take place. For this purpose, conventionally non-reactive forming oils are applied to the workpieces. However, at higher degrees of deformation, at least one coating film, such as a conversion coating film, is usually applied to the workpieces before the cold-forming process. This film acts as a separating layer between the workpiece and the tools used to prevent cold welding during cold-forming. The conversion coating film used as a separating layer in this case can also act as a lubricating film if no additional coating film is applied to it. These processes are described, for example, in DE 1 179 437, DE 1 196 467 and EP 0233 503 A1: DE 1 179 437 relates to a pretreatment of iron or steel wires for subsequent cold forming. An oxalate coating is applied to the wires for this purpose. The coating is obtained using a solution containing, inter alia, oxalic acid and an alkenylphosphonic acid such as vinylphosphonic acid in monomeric form.
El documento DE 1 196 467 también se refiere a un pretratamiento de sustratos metálicos para un posterior conformado en frío. Se aplica un recubrimiento de oxalato para este propósito sobre los alambres. El recubrimiento se obtiene haciendo uso de una solución que contiene, entre otros, ácido oxálico y ácido polivinilfosfónico y/o un copolímero que comprende ácido vinilfosfónico en forma de unidades monoméricas. Document DE 1 196 467 also relates to a pretreatment of metal substrates for subsequent cold forming. For this purpose, an oxalate coating is applied to the wires. The coating is obtained using a solution containing, among other things, oxalic acid and polyvinylphosphonic acid and/or a copolymer comprising vinylphosphonic acid in the form of monomer units.
El documento EP 0233503 A1 se refiere a un método de pretratamiento para facilitar un posterior conformado en frío de sustratos de acero inoxidable. Se aplica un recubrimiento de oxalato para este propósito al sustrato. El recubrimiento se obtiene haciendo uso de una solución acuosa que contiene, entre otros, ácido oxálico, fluoruro y aniones nitrato, así como un polímero soluble en agua. La solución utilizada está esencialmente libre de cualquier anión cloruro y preferiblemente está libre de aniones tiosulfato, así como la presencia de estos aniones no es deseada de acuerdo con EP 0233503 A1. EP 0233503 A1 relates to a pretreatment method for facilitating subsequent cold forming of stainless steel substrates. For this purpose, an oxalate coating is applied to the substrate. The coating is obtained using an aqueous solution containing, among other things, oxalic acid, fluoride and nitrate anions, as well as a water-soluble polymer. The solution used is essentially free of any chloride anions and preferably free of thiosulfate anions, as the presence of these anions is undesirable according to EP 0233503 A1.
De manera alternativa, también es posible y conocido en la técnica anterior, que no solo la película de recubrimiento de conversión aplicada sobre los sustratos metálicos se puede usar únicamente al mismo tiempo que la película lubricante, sino que más bien se aplica además una composición lubricante adicional sobre la película de recubrimiento de conversión para formar una película lubricante sobre esta película para (además) reducir la resistencia a la fricción entre la superficie de la pieza de trabajo y las herramientas y evitar la aparición de soldadura en frío. Se pueden usar diferentes tipos de películas de recubrimiento de conversión para este propósito, en particular películas de recubrimiento de fosfato u oxalato, que se aplican a partir de composiciones ácidas acuosas que contienen fosfato u oxalato correspondientes. Además, se conocen diferentes tipos de composiciones lubricantes en la técnica anterior. Por ejemplo, se pueden usar composiciones lubricantes acuosas tal como jabones o soluciones de jabón, por ejemplo, basadas en estearato alcalino o alcalinotérreo, dispersiones poliméricas, lubricantes sólidos tal como MoS<2>y/o grafito, y/o lubricantes a base de aceite para formar las películas lubricantes correspondientes. Los procesos de este tipo se describen, por ejemplo, en EP 0 232 929 A1, WO 94/16119 A1, WO 2009/095373 A1, WO 2009/095375 A1, WO 2009/095374 A1 y JP S5672090 A. Alternatively, it is also possible and known in the prior art that not only can the conversion coating film applied onto the metal substrates be used solely at the same time as the lubricating film, but rather that an additional lubricating composition is also applied over the conversion coating film to form a lubricating film on this film in order to (further) reduce the frictional resistance between the workpiece surface and the tools and prevent the occurrence of cold welding. Different types of conversion coating films can be used for this purpose, in particular phosphate or oxalate coating films, which are applied from aqueous acidic compositions containing corresponding phosphate or oxalate. Furthermore, different types of lubricating compositions are known in the prior art. For example, aqueous lubricating compositions such as soaps or soap solutions, for example based on alkali metal or alkaline earth stearate, polymer dispersions, solid lubricants such as MoS<2> and/or graphite, and/or oil-based lubricants can be used to form the corresponding lubricating films. Processes of this type are described, for example, in EP 0 232 929 A1, WO 94/16119 A1, WO 2009/095373 A1, WO 2009/095375 A1, WO 2009/095374 A1 and JP S5672090 A.
El documento EP 0232 929 A1 se refiere a un método de pretratamiento de dos pasos para facilitar un posterior conformado en frío de sustratos de acero inoxidable. En un primer paso, se aplica un recubrimiento de oxalato sobre el sustrato haciendo uso de una solución que contiene, entre otros, ácido oxálico, sulfato de hidroxilamonio, así como un polímero soluble en agua. El documento EP 0232929 A1 enseña que debe evitarse el uso de aniones cloruro y fluoruro en las soluciones de oxalación. Después, en un segundo paso, se aplica un lubricante sobre el recubrimiento de oxalato. Los jabones metálicos se nombran como lubricantes adecuados en el documento EP 0 232 929 A1. EP 0232 929 A1 relates to a two-step pretreatment method for facilitating subsequent cold forming of stainless steel substrates. In a first step, an oxalate coating is applied to the substrate using a solution containing, among other things, oxalic acid, hydroxylammonium sulfate, and a water-soluble polymer. EP 0232929 A1 teaches that the use of chloride and fluoride anions in oxalation solutions should be avoided. In a second step, a lubricant is then applied over the oxalate coating. Metal soaps are named as suitable lubricants in EP 0 232 929 A1.
El documento WO 94/16119 A1 describe una composición acuosa líquida para formar un recubrimiento de conversión sobre superficies metálicas en un primer paso para un proceso de conformado en frío posterior. La composición comprende un polímero catiónico orgánico y puede comprender además aniones oxalato. En un segundo paso, se puede aplicar una película lubricante sobre la película de conversión haciendo uso de, entre otros, lubricantes y/o jabones a base de aceite. WO 94/16119 A1 describes a liquid aqueous composition for forming a conversion coating on metal surfaces in a first step for a subsequent cold forming process. The composition comprises an organic cationic polymer and may further comprise oxalate anions. In a second step, a lubricating film may be applied over the conversion film using, among others, oil-based lubricants and/or soaps.
El documento WO 2009/095373 A1 describe un método de pretratamiento de dos pasos para facilitar un posterior conformado en frío de sustratos metálicos. En un primer paso, se forma una capa de fosfato en la superficie de la pieza de trabajo mediante el uso de una solución de fosfatación ácida acuosa que contiene cationes Ca, Mg y/o K. En un segundo paso, se aplica una composición lubricante alcalina acuosa que contiene polímeros orgánicos. WO 2009/095373 A1 describes a two-step pretreatment method for facilitating subsequent cold forming of metal substrates. In a first step, a phosphate layer is formed on the workpiece surface using an aqueous acid phosphating solution containing Ca, Mg, and/or K cations. In a second step, an aqueous alkaline lubricant composition containing organic polymers is applied.
Los documentos WO 2009/095375 A1 y WO 2009/095374 A1 describen un método para la preparación de piezas de trabajo metálicas para conformado en frío. Se aplica una capa de recubrimiento lubricante sobre la superficie metálica de las piezas de trabajo que opcionalmente tiene una capa de recubrimiento de conversión como capa de separación al poner en contacto la superficie con una composición lubricante acuosa que comprende al menos un óxido y/o silicato soluble en agua, que contiene agua o que se une al agua y un polímero orgánico en el caso de WO 2009/095375 A1 o al poner en contacto la superficie con una composición lubricante acuosa que comprende al menos dos ceras y un polímero orgánico en el caso de WO 2009/095374 A1. Documents WO 2009/095375 A1 and WO 2009/095374 A1 describe a method for preparing metallic workpieces for cold forming. A lubricating coating layer is applied onto the metallic surface of the workpieces which optionally has a conversion coating layer as a separating layer by contacting the surface with an aqueous lubricating composition comprising at least one water-soluble, water-containing or water-binding oxide and/or silicate and an organic polymer in the case of WO 2009/095375 A1 or by contacting the surface with an aqueous lubricating composition comprising at least two waxes and an organic polymer in the case of WO 2009/095374 A1.
El documento JP S5672090 A se refiere a un método de pretratamiento de dos pasos para facilitar un posterior conformado en frío de sustratos de acero. Se aplica un recubrimiento de oxalato para este propósito sobre los sustratos en un primer paso. El recubrimiento de oxalato se obtiene haciendo uso de una solución que contiene, entre otros, ácido oxálico y un compuesto de titanio orgánico soluble en agua, así como una polivinilpirrolidona. En un segundo paso, se aplica un lubricante sobre el recubrimiento de oxalato. Los jabones metálicos y los lubricantes sólidos se nombran como lubricantes adecuados en el documento JP S5672090 A. JP S5672090 A relates to a two-step pretreatment method for facilitating subsequent cold forming of steel substrates. For this purpose, an oxalate coating is applied to the substrates in a first step. The oxalate coating is obtained using a solution containing, among other things, oxalic acid and a water-soluble organic titanium compound, as well as polyvinylpyrrolidone. In a second step, a lubricant is applied over the oxalate coating. Metal soaps and solid lubricants are named as suitable lubricants in JP S5672090 A.
Sin embargo, existen varios inconvenientes en lo que respecta a los procesos conocidos en la técnica anterior. En primer lugar, tanto por razones ecológicas como para evitar la formación de ferrita delta inducida por fósforo no deseada en el sustrato, se desea no usar películas de recubrimiento de fosfato como películas de recubrimiento de conversión, tal como las películas de recubrimiento de conversión aplicadas en el proceso descrito en WO 2009/095373 A1, sino más bien usar solo sistemas libres de fosfato. En lo que respecta a las composiciones lubricantes conocidas de la técnica anterior, las composiciones lubricantes a base de aceite en general conducen a un mayor contenido de VOC, ya que pueden evaporarse cantidades considerables de aceite durante su uso. Además, los sistemas de lubricantes a base de aceite pueden provocar problemas de seguridad, ya que son inflamables y deben almacenarse en puntos de inflamación >150° C como materiales peligrosos. Por estas razones, el uso de formulaciones lubricantes a base de aceite no es deseable. Los lubricantes sólidos, tal como los lubricantes a base de MoS<2>y/o grafito, solo son factibles para el conformado en frío pesado con amplios grados de deformación y, por lo tanto, estos lubricantes son de uso limitado. Además, el sulfuro presente en estas películas lubricantes a menudo tiene un efecto perjudicial, en particular, en el acero inoxidable. Por lo tanto, el uso de composiciones lubricantes acuosas es más deseable tanto por razones ecológicas como económicas que el uso de lubricantes sólidos y/o a base de aceite. However, there are several drawbacks to the processes known in the prior art. First, both for ecological reasons and to avoid the formation of unwanted phosphorus-induced delta ferrite on the substrate, it is desirable not to use phosphate coating films as conversion coating films, such as the conversion coating films applied in the process described in WO 2009/095373 A1, but rather to use only phosphate-free systems. Regarding the lubricant compositions known in the prior art, oil-based lubricant compositions generally lead to a higher VOC content, since considerable amounts of oil can evaporate during use. Furthermore, oil-based lubricant systems can raise safety concerns, since they are flammable and must be stored at flash points >150° C as hazardous materials. For these reasons, the use of oil-based lubricant formulations is not desirable. Solid lubricants, such as MoS<2>- and/or graphite-based lubricants, are only suitable for heavy cold forming with large deformation ranges, and are therefore of limited use. Furthermore, the sulfur present in these lubricant films often has a detrimental effect, particularly on stainless steel. Therefore, the use of aqueous lubricant compositions is more desirable than solid and/or oil-based lubricants for both ecological and economic reasons.
Las composiciones lubricantes acuosas convencionales de la técnica anterior son, sin embargo, usualmente composiciones alcalinas tal como los jabones (metálicos) y las soluciones de jabón descritos en EP 0232 929 A1, WO 2009/095373 A1, WO 2009/095375 A1, WO 2009/095374 A1 y JP S56 72090 A, que se basan, por ejemplo, en estearato alcalino o alcalinotérreo. Estos baños de composición lubricante alcalina a menudo tienen vidas útil solo comparativamente cortas y, por lo tanto, deben renovarse con bastante frecuencia. Esto, por supuesto, es desventajoso tanto desde un punto de vista ecológico (se deben usar mayores cantidades de agua y de los constituyentes presentes en las composiciones) como económico (mayores costos de energía y tiempo de cambio). En contraste con estas composiciones lubricantes alcalinas acuosas utilizadas para proporcionar una capa lubricante en la capa de recubrimiento de conversión antes de ser aplicada, las composiciones utilizadas para generar esta capa de recubrimiento de conversión mencionada anteriormente son composiciones ácidas, como ya se mencionó anteriormente. Para realizar este proceso de pretratamiento de dos pasos, usualmente se emplean dos baños de tratamiento abiertos diferentes, en los que se sumergen las piezas de trabajo metálicas, a saber, un primer baño que contiene la composición de recubrimiento de conversión ácida acuosa y un segundo baño que contiene la composición lubricante alcalina acuosa. Sin embargo, es esencial incluir un paso de enjuague y/o neutralización entre estos dos pasos de inmersión para retirar cualquier exceso de ácido presente en la pieza de trabajo después de retirarlo del primer baño ácido y antes de sumergirlo en el segundo baño alcalino para preservar la vida de los dos baños y, en particular, del segundo baño el mayor tiempo posible. Sin embargo, es desventajoso por razones económicas y ecológicas tener que llevar a cabo necesariamente este paso de enjuague y/o neutralización. No es posible mezclar o combinar las composiciones ácidas acuosas convencionales, tal como las composiciones de fosfato y/u oxalato, para proporcionar la capa de recubrimiento de conversión con las composiciones alcalinas acuosas convencionales para proporcionar la capa lubricante, ya que estas composiciones no son miscibles entre sí y, en consecuencia, se observaría una separación de fases no deseada. Además, la mayoría de las dispersiones de polímeros orgánicos conocidos utilizados para preparar composiciones lubricantes alcalinas acuosas convencionales son inestables en un ambiente ácido. Por lo tanto, no siempre es posible usar simplemente versiones ácidas de las composiciones lubricantes alcalinas acuosas conocidas. Conventional aqueous lubricating compositions of the prior art are, however, usually alkaline compositions such as the (metallic) soaps and soap solutions described in EP 0232 929 A1, WO 2009/095373 A1, WO 2009/095375 A1, WO 2009/095374 A1 and JP S56 72090 A, which are based, for example, on alkali metal or alkaline earth metal stearate. These baths of alkaline lubricating composition often have only comparatively short service lives and must therefore be renewed quite frequently. This is, of course, disadvantageous both from an ecological point of view (larger amounts of water and of the constituents present in the compositions must be used) and from an economic point of view (higher energy costs and changeover time). In contrast to these aqueous alkaline lubricating compositions used to provide a lubricating layer on the conversion coating layer before it is applied, the compositions used to generate this aforementioned conversion coating layer are acidic compositions, as already mentioned above. To carry out this two-step pretreatment process, two different open treatment baths are usually employed, in which the metal workpieces are immersed, namely, a first bath containing the aqueous acidic conversion coating composition and a second bath containing the aqueous alkaline lubricating composition. However, it is essential to include a rinsing and/or neutralization step between these two immersion steps to remove any excess acid present on the workpiece after removing it from the first acidic bath and before immersing it in the second alkaline bath, in order to preserve the life of the two baths, and in particular, of the second bath, as long as possible. However, it is disadvantageous for economic and ecological reasons to necessarily have to carry out this rinsing and/or neutralization step. It is not possible to mix or blend conventional aqueous acidic compositions, such as phosphate and/or oxalate compositions, to provide the conversion coating layer with conventional aqueous alkaline compositions to provide the lubricating layer, since these compositions are not miscible with each other and, consequently, undesired phase separation would occur. Furthermore, most of the known organic polymer dispersions used to prepare conventional aqueous alkaline lubricating compositions are unstable in an acidic environment. Therefore, it is not always possible to simply use acidic versions of the known aqueous alkaline lubricating compositions.
El documento EP 3290544 A1 se refiere a un agente de recubrimiento lubricante ácido a base de agua que tiene un valor de pH de 2,0 a 6,5, que contiene, entre otros, un componente de conversión química tal como ácido oxálico y un componente lubricante tal como un componente lubricante lipófilo que incluye un aceite o un jabón. El agente de recubrimiento puede comprender además una resina a base de agua como un componente aglutinante. El documento EP 3290 544 A1 describe además un método de pretratamiento de un paso de sustratos metálicos para un posterior conformado en frío. EP 3290544 A1 relates to a water-based acidic lubricating coating agent having a pH value of 2.0 to 6.5, which contains, inter alia, a chemical conversion component such as oxalic acid and a lubricating component such as a lipophilic lubricating component including an oil or a soap. The coating agent may further comprise a water-based resin as a binder component. EP 3290 544 A1 further describes a method for one-step pretreatment of metal substrates for subsequent cold forming.
El documento JP S545847 A se refiere a una composición lubricante para facilitar el conformado en frío de metales. El lubricante contiene ácido oxálico y al menos un constituyente seleccionado de compuestos de titanio orgánicos solubles en agua, homopolímeros de vinilpirrolidona y copolímeros de vinilpirrolidona. La composición lubricante puede contener además un auxiliar lubricante. JP S545847 A relates to a lubricant composition for facilitating the cold forming of metals. The lubricant contains oxalic acid and at least one component selected from water-soluble organic titanium compounds, vinylpyrrolidone homopolymers, and vinylpyrrolidone copolymers. The lubricant composition may also contain a lubricating auxiliary.
Además, los procesos de pretratamiento convencionales para el conformado en frío conocidos en la técnica anterior no siempre dan como resultado un peso de recubrimiento suficientemente alto de la capa de lubricante formada en la pieza de trabajo o, si una capa de separación tal como una capa de recubrimiento de conversión también está presente debajo de la capa de lubricante, en un peso de recubrimiento suficientemente alto de la capa de lubricante y esta capa de separación combinadas. Esto puede dar como resultado solo propiedades de adhesión insuficientes de la o las capas al sustrato metálico. Además, esto puede resultar en una separación ineficaz de la herramienta de la pieza de trabajo después y durante el conformado en frío y en una reducción solo ineficaz del coeficiente de fricción o incluso en una soldadura en frío no deseada, ya que una cantidad solo insuficientemente alta de la o las capas de recubrimiento, medida por su peso de recubrimiento, permanece presente en las piezas de trabajo durante el proceso de conformado en frío. Furthermore, conventional pretreatment processes for cold forming known in the prior art do not always result in a sufficiently high coating weight of the lubricant layer formed on the workpiece or, if a separating layer such as a conversion coating layer is also present beneath the lubricant layer, in a sufficiently high coating weight of the lubricant layer and this separating layer combined. This may result in insufficient adhesion properties of the layer(s) to the metal substrate. Furthermore, this may result in ineffective removal of the tool from the workpiece after and during cold forming and in an ineffective reduction of the coefficient of friction or even in undesired cold welding, since an insufficiently high amount of the coating layer(s), measured by their coating weight, remains present on the workpieces during the cold forming process.
Por lo tanto, existe la necesidad de simplificar los procesos de pretratamiento de superficie convencionales para el conformado en frío de metales que hacen uso de composiciones lubricantes acuosas tanto por razones económicas como por razones ecológicas, en particular para proporcionar una tecnología mejorada para el pretratamiento a base de agua de sustratos metálicos para el proceso de conformado en frío que requiere menos pasos de tratamiento y hace uso de composiciones lubricantes ácidas acuosas. Al mismo tiempo, este pretratamiento simplificado aún debe conducir a pesos de recubrimiento suficientemente altos de la o las capas de recubrimiento formadas en los sustratos metálicos para garantizar una buena adhesión al sustrato y una reducción efectiva del coeficiente de fricción durante el conformado en frío y para evitar la soldadura en frío. Therefore, there is a need to simplify conventional surface pretreatment processes for cold forming of metals that make use of aqueous lubricant compositions for both economic and ecological reasons, in particular to provide an improved technology for water-based pretreatment of metal substrates for the cold forming process that requires fewer treatment steps and makes use of aqueous acidic lubricant compositions. At the same time, this simplified pretreatment must still lead to sufficiently high coating weights of the coating layer(s) formed on the metal substrates to ensure good adhesion to the substrate and an effective reduction of the coefficient of friction during cold forming and to prevent cold welding.
Problema Problem
Por lo tanto, un objeto subyacente a la presente invención ha sido proporcionar un método de pretratamiento de superficie simplificado para el conformado en frío de metales que haga uso de una composición lubricante acuosa tanto por razones económicas como por razones ecológicas, en particular para proporcionar una tecnología mejorada para el pretratamiento a base de agua de sustratos metálicos para el proceso de conformado en frío que requiera menos pasos de tratamiento y haga uso de composiciones lubricantes ácidas acuosas. Al mismo tiempo, sin embargo, este pretratamiento simplificado aún debe conducir a pesos de recubrimiento suficientemente altos de la o las capas de recubrimiento formadas sobre los sustratos metálicos para garantizar una buena adhesión al sustrato y una reducción efectiva del coeficiente de fricción durante el conformado en frío y para evitar cualquier soldadura en frío. Therefore, an object underlying the present invention has been to provide a simplified surface pretreatment method for cold forming of metals that makes use of an aqueous lubricant composition for both economic and ecological reasons, in particular to provide an improved technology for the water-based pretreatment of metal substrates for the cold forming process that requires fewer treatment steps and makes use of aqueous acidic lubricant compositions. At the same time, however, this simplified pretreatment must still lead to sufficiently high coating weights of the coating layer(s) formed on the metal substrates to ensure good adhesion to the substrate and an effective reduction of the coefficient of friction during cold forming and to prevent any cold welding.
Solución Solution
Este objeto ha sido resuelto por el objeto de las reivindicaciones de la presente solicitud, así como por las realizaciones preferidas de la misma divulgadas en esta memoria descriptiva, es decir, por el tema descrito en la presente. This object has been solved by the subject matter of the claims of the present application, as well as by the preferred embodiments thereof disclosed in this specification, that is, by the subject matter described herein.
Un primer objeto de la presente invención es un método para el pretratamiento de un sustrato metálico para un proceso posterior de conformado en frío de metales, este método comprende al menos los pasos (1) y (2) y opcionalmente el paso (3), a saber A first object of the present invention is a method for the pretreatment of a metallic substrate for a subsequent cold forming process of metals, this method comprises at least steps (1) and (2) and optionally step (3), namely
(1) proporcionar al menos un sustrato que tenga al menos una superficie al menos parcialmente hecha de al menos un metal, (1) providing at least one substrate having at least one surface at least partially made of at least one metal,
(2) poner en contacto la al menos una superficie del sustrato proporcionado en el paso (1) con una composición lubricante acuosa (A) que tiene un valor de pH inferior a 2,0, en donde la composición lubricante acuosa (A) comprende además de agua (2) contacting the at least one surface of the substrate provided in step (1) with an aqueous lubricating composition (A) having a pH value of less than 2.0, wherein the aqueous lubricating composition (A) further comprises water
(a1) aniones de oxalato, (a1) oxalate anions,
(a2) aniones tiosulfato, (a2) thiosulfate anions,
(a3) aniones cloruro, (a3) chloride anions,
(a4) al menos un polímero formador de película, que es un homopolímero y/o copolímero que se prepara mediante polimerización de al menos un monómero etilénicamente insaturado, (a4) at least one film-forming polymer, which is a homopolymer and/or copolymer that is prepared by polymerization of at least one ethylenically unsaturated monomer,
(a5) al menos una cera, que es diferente del constituyente (a4), y (a5) at least one wax, which is different from constituent (a4), and
(a6) aniones de fluoruro y/o aniones de bifluoruro, (a6) fluoride anions and/or bifluoride anions,
y and
(3) opcionalmente secar la película de recubrimiento obtenida después de haber realizado el paso (2). (3) optionally drying the coating film obtained after performing step (2).
Un objeto adicional de la presente invención es un sustrato metálico pretratado que se puede obtener mediante el método inventivo. A further object of the present invention is a pretreated metal substrate obtainable by the inventive method.
Un objeto adicional de la presente invención es un método para conformar en frío un sustrato metálico, caracterizado porque comprende un paso de someter el sustrato metálico pretratado de la invención a un proceso de conformado en frío. A further object of the present invention is a method for cold forming a metal substrate, characterized in that it comprises a step of subjecting the pretreated metal substrate of the invention to a cold forming process.
Un objeto adicional de la presente invención es una composición lubricante acuosa (A) como se definió anteriormente en este documento en relación con el método de pretratamiento inventivo. A further object of the present invention is an aqueous lubricant composition (A) as defined hereinabove in relation to the inventive pretreatment method.
Un objeto adicional de la presente invención es un lote maestro para producir la composición acuosa inventiva (A) diluyendo el lote maestro con agua y, si corresponde, ajustando el valor de pH. A further object of the present invention is a masterbatch for producing the inventive aqueous composition (A) by diluting the masterbatch with water and, if appropriate, adjusting the pH value.
Se ha encontrado sorprendentemente que todos los constituyentes presentes en la composición lubricante acuosa (A) se pueden formular como y en una composición ácida a un valor de pH inferior a 2,0. En particular, se ha encontrado sorprendentemente que la composición (A) es estable en estas condiciones ácidas y que, en particular, el al menos un polímero formador de película presente en la composición (A) es estable en este entorno ácido. Esto tiene sorprendentemente la ventaja de que la composición (A) se puede usar en el método inventivo tanto como composición lubricante como composición de recubrimiento de conversión en un solo paso y que, en consecuencia, no es necesario aplicar ninguna composición de recubrimiento de conversión o ninguna composición de recubrimiento lubricante en un paso adicional y que tampoco es necesario realizar un paso de enjuague después del paso (2). Por lo tanto, el método se puede simplificar, lo que tiene ventajas económicas y ecológicas. It has surprisingly been found that all constituents present in the aqueous lubricating composition (A) can be formulated as and in an acidic composition at a pH value of less than 2.0. In particular, it has surprisingly been found that the composition (A) is stable under these acidic conditions and that, in particular, the at least one film-forming polymer present in the composition (A) is stable in this acidic environment. This surprisingly has the advantage that the composition (A) can be used in the inventive method both as a lubricating composition and as a conversion coating composition in a single step and that, consequently, it is not necessary to apply any conversion coating composition or any lubricating coating composition in an additional step and that it is also not necessary to carry out a rinsing step after step (2). The method can therefore be simplified, which has economic and ecological advantages.
Se ha encontrado además sorprendentemente que los baños que contienen la composición lubricante acuosa ácida (A) tienen vidas útiles comparativamente largas, en particular vidas útiles más largas que los baños que contienen composiciones lubricantes acuosas alcalinas convencionales. Esto, por supuesto, tiene ventajas económicas y ecológicas. It has also been surprisingly found that baths containing the acidic aqueous lubricating composition (A) have comparatively long service lives, in particular longer than baths containing conventional alkaline aqueous lubricating compositions. This, of course, has economic and ecological advantages.
Además, se ha encontrado sorprendentemente que la capa de recubrimiento obtenida al aplicar la composición (A) se adhirió firmemente al sustrato y mostró buenas propiedades lubricantes. Por lo tanto, el sustrato pretratado por el método inventivo se puede someter posteriormente a un proceso de conformado en frío de metal, en particular con estirado a alta velocidad. En el conformado en frío de sustratos tal como el acero inoxidable, se ha encontrado que una capa de recubrimiento obtenida a partir de la aplicación de la composición (A) al sustrato se puede someter de manera eficiente a un paso de estirado con el fin de conformar el metal en frío. Furthermore, it has been surprisingly found that the coating layer obtained by applying the composition (A) adhered firmly to the substrate and exhibited good lubricating properties. Therefore, the substrate pretreated by the inventive method can subsequently be subjected to a metal cold forming process, in particular with high-speed drawing. In the cold forming of substrates such as stainless steel, it has been found that a coating layer obtained from the application of the composition (A) to the substrate can be efficiently subjected to a drawing step in order to cold form the metal.
Además, se ha encontrado sorprendentemente que los sustratos metálicos recubiertos obtenidos mediante el método inventivo tienen un peso de recubrimiento suficientemente alto de la o las capas de recubrimiento formadas sobre los sustratos metálicos obtenidos al aplicar la composición (A). La o las capas de recubrimiento resultantes son homogéneas, gruesas y se adhieren firmemente a la superficie del sustrato. Se ha encontrado que un peso de recubrimiento tan alto no solo garantiza una buena adhesión al sustrato, sino también una reducción efectiva del coeficiente de fricción durante el conformado en frío y para evitar cualquier soldadura en frío. Se ha encontrado sorprendentemente que, entre otras cosas, seleccionar un valor de pH de la composición (A) por debajo de 2,0 da como resultado la formación de una capa de recubrimiento de conversión comparativamente gruesa, lo que a su vez es ventajoso para el posterior proceso de conformado en frío del metal. Esto se aplica en particular a los sustratos metálicos, que están hechos al menos parcialmente de acero inoxidable. En caso de valores de pH más altos, las capas de recubrimiento de conversión formadas no son lo suficientemente gruesas. Furthermore, it has been surprisingly found that the coated metal substrates obtained by the inventive method have a sufficiently high coating weight of the coating layer(s) formed on the metal substrates obtained by applying the composition (A). The resulting coating layer(s) are homogeneous, thick, and adhere firmly to the substrate surface. It has been found that such a high coating weight not only ensures good adhesion to the substrate, but also an effective reduction of the coefficient of friction during cold forming and to prevent any cold welding. It has been surprisingly found that, among other things, selecting a pH value of the composition (A) below 2.0 results in the formation of a comparatively thick conversion coating layer, which in turn is advantageous for the subsequent cold forming process of the metal. This applies in particular to metal substrates, which are at least partially made of stainless steel. In the case of higher pH values, the conversion coating layers formed are not thick enough.
Se ha encontrado además sorprendentemente que las capas de recubrimiento de conversión formadas son homogéneas, en particular cuando se usan sustratos metálicos, que están hechos al menos parcialmente de acero inoxidable. Se ha encontrado que, entre otras cosas, se ha encontrado que la presencia de aniones fluoruro y/o bifluoruro y cloruro y tiosulfato es ventajosa a este respecto. It has also been surprisingly found that the conversion coating layers formed are homogeneous, particularly when using metallic substrates made at least partially of stainless steel. It has been found, among other things, that the presence of fluoride and/or bifluoride anions, chloride and thiosulfate anions is advantageous in this regard.
Además, se ha encontrado sorprendentemente que las piezas de trabajo de metal recubiertas obtenidas a partir del método inventivo tienen una buena resistencia a la corrosión. Además, se ha encontrado que no se han formado espumas estables durante el proceso de tratamiento de superficie inventivo. Furthermore, it has been surprisingly found that the coated metal workpieces obtained using the inventive method have good corrosion resistance. Furthermore, it has been found that no stable foams have formed during the inventive surface treatment process.
Además, se ha encontrado además que la película de recubrimiento obtenida después del paso (2) u opcionalmente después del paso (3) es una película de recubrimiento de conversión y lubricante combinada. Por lo tanto, la película de recubrimiento obtenida combina las propiedades de una capa de conversión y una capa de lubricante. La película de recubrimiento lubricante puede estar presente en la parte superior de la película de recubrimiento de conversión. Sorprendentemente, las capas combinadas se pueden separar y ajustar en parte. Por ejemplo, un tiempo de tratamiento más largo en el paso (2) da como resultado una capa de conversión más gruesa, es decir, un mayor espesor de capa de la capa de conversión, calculado como peso de recubrimiento, mientras que una mayor concentración de la al menos una cera (a5) y opcionalmente del al menos un constituyente (a4) conduce a una capa de lubricante más gruesa, es decir, un mayor espesor de capa de la capa de lubricante, calculado como peso de recubrimiento. De esta manera, se puede producir una capa combinada de conversión y lubricante adaptada a las respectivas condiciones de conformado en frío. Furthermore, it has been further found that the coating film obtained after step (2) or optionally after step (3) is a combined lubricant and conversion coating film. The coating film obtained therefore combines the properties of a conversion layer and a lubricant layer. The lubricant coating film can be present on top of the conversion coating film. Surprisingly, the combined layers can be separated and partly adjusted. For example, a longer treatment time in step (2) results in a thicker conversion layer, i.e., a greater layer thickness of the conversion layer, calculated as coating weight, while a higher concentration of the at least one wax (a5) and optionally of the at least one constituent (a4) leads to a thicker lubricant layer, i.e., a greater layer thickness of the lubricant layer, calculated as coating weight. In this way, a combined lubricant and conversion layer adapted to the respective cold forming conditions can be produced.
Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention
El término "que comprende" en el sentido de la presente invención, en particular en relación con el método inventivo, la composición inventiva (A) y el lote maestro utilizado para preparar la composición (A), preferentemente tiene el significado "que consiste en". En este caso, por ejemplo, con respecto a la composición inventiva (A), además de los constituyentes obligatorios en ella (constituyentes (a1) a (a6) y agua), uno o más de los componentes opcionales adicionales mencionados a continuación pueden estar contenidos en la composición. El mismo principio se aplica con respecto a la composición (A) utilizada en el método inventivo y el lote maestro. Todos los componentes/constituyentes pueden estar presentes en cada caso en sus realizaciones preferidas mencionadas a continuación. Lo mismo se aplica a las materias adicionales de la presente invención. The term "comprising" within the meaning of the present invention, in particular in relation to the inventive method, the inventive composition (A) and the masterbatch used to prepare the composition (A), preferably has the meaning "consisting of". In this case, for example, with respect to the inventive composition (A), in addition to the mandatory constituents therein (constituents (a1) to (a6) and water), one or more of the additional optional components mentioned below may be contained in the composition. The same principle applies with respect to the composition (A) used in the inventive method and the masterbatch. All components/constituents may be present in each case in their preferred embodiments mentioned below. The same applies to the additional materials of the present invention.
Método de pretratamiento inventivoInventive pretreatment method
El método inventivo es un método para el pretratamiento de un sustrato metálico para un proceso posterior de conformado en frío del metal. El método inventivo comprende al menos los pasos (1) y (2) y opcionalmente adicionalmente el paso (3). El método inventivo puede comprender además uno o más pasos adicionales. The inventive method is a method for pretreating a metal substrate for a subsequent cold forming process of the metal. The inventive method comprises at least steps (1) and (2) and optionally additionally step (3). The inventive method may further comprise one or more additional steps.
Paso (1)Step (1)
En el paso (1) del método inventivo se proporciona al menos un sustrato que tiene al menos una superficie al menos parcialmente hecha de al menos un metal. In step (1) of the inventive method, at least one substrate is provided having at least one surface at least partially made of at least one metal.
La superficie del sustrato utilizado está hecha al menos parcialmente de al menos un metal, es decir, al menos una región de esta superficie está hecha de al menos un metal. La superficie puede consistir en diferentes regiones que comprenden diferentes metales. Preferentemente, la superficie total del sustrato está hecha de al menos un metal. Más preferentemente, el sustrato consiste en al menos un metal. The surface of the substrate used is made at least partially of at least one metal, i.e., at least one region of this surface is made of at least one metal. The surface may consist of different regions comprising different metals. Preferably, the entire surface of the substrate is made of at least one metal. More preferably, the substrate consists of at least one metal.
Preferentemente, el al menos un metal se selecciona del grupo que consiste en aluminio, aleaciones de aluminio, zinc, acero que incluye acero laminado en frío, acero laminado en caliente, acero galvanizado (acero galvanizado con zinc) que incluye acero galvanizado por inmersión en caliente (acero sumergido en zinc caliente) o acero galvanizado electrolíticamente, acero inoxidable, aleaciones de acero que incluyen aleaciones de acero inoxidable, aleaciones de magnesio y/o zinc-magnesio y/o aleaciones de zinc-hierro y mezclas de los mismos. En particular, el metal es ferroso y más preferiblemente es acero. El más preferido es el acero inoxidable y/o sus aleaciones. Preferably, the at least one metal is selected from the group consisting of aluminum, aluminum alloys, zinc, steel including cold-rolled steel, hot-rolled steel, galvanized steel (zinc-galvanized steel) including hot-dip galvanized steel (hot-dipped zinc steel) or electrolytically galvanized steel, stainless steel, steel alloys including stainless steel alloys, magnesium and/or zinc-magnesium alloys and/or zinc-iron alloys, and mixtures thereof. In particular, the metal is ferrous and more preferably is steel. Most preferred is stainless steel and/or its alloys.
Preferentemente, la al menos una superficie del sustrato está hecha al menos parcialmente de acero inoxidable, más preferentemente el sustrato como tal está hecho de acero inoxidable. Preferably, the at least one surface of the substrate is at least partially made of stainless steel, more preferably the substrate itself is made of stainless steel.
Como sustratos, se pueden utilizar, por ejemplo, tiras, láminas, balas, alambres, bobinas de alambre, piezas con formas más complicadas, manguitos, perfiles como perfiles huecos o sólidos, tubos, discos, discos, varillas, barras o cilindros. Substrates that can be used include, for example, strips, foils, bales, wires, wire coils, more complicated shaped parts, sleeves, profiles such as hollow or solid profiles, tubes, discs, disks, rods, bars, or cylinders.
Pasos opcionales (1a) y (1b)Optional steps (1a) and (1b)
Las superficies que serán sustratos proporcionados en el paso (1) pueden limpiarse por medio de una composición de limpieza ácida, alcalina o de pH neutro y/o grabarse antes del tratamiento con la composición acuosa ácida (A) en el paso (2) como se describirá a continuación: Antes del paso (2) del método inventivo, se pueden realizar uno o más de los siguientes pasos opcionales, preferiblemente en este orden: The surfaces that will be substrates provided in step (1) may be cleaned by means of an acidic, alkaline or pH neutral cleaning composition and/or etched before treatment with the acidic aqueous composition (A) in step (2) as will be described below: Before step (2) of the inventive method, one or more of the following optional steps may be performed, preferably in this order:
Paso (1a): limpieza, preferiblemente haciendo uso de una composición de limpieza acuosa alcalina, y opcionalmente enjuagando posteriormente la superficie del sustrato proporcionado en el paso (1), y Step (1a): cleaning, preferably using an alkaline aqueous cleaning composition, and optionally subsequently rinsing the surface of the substrate provided in step (1), and
Paso (1b): someter la superficie del sustrato a decapado ácido, es decir, grabado, y posteriormente enjuagar la superficie del sustrato. Step (1b): Subject the substrate surface to acid pickling, i.e. etching, and subsequently rinse the substrate surface.
Preferentemente, se realizan ambos pasos (1a) y (1b). El enjuague incluido en el paso (1a) se realiza preferiblemente con agua desionizada o agua del grifo. Preferentemente, el decapado ácido se realiza haciendo uso de ácido clorhídrico, ácido fluorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico y/o ácido fosfórico. Preferably, both steps (1a) and (1b) are performed. The rinsing included in step (1a) is preferably carried out with deionized water or tap water. Preferably, acid pickling is carried out using hydrochloric acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid, nitric acid, and/or phosphoric acid.
Más preferiblemente, al menos el paso (1b) se realiza, en particular haciendo uso de ácido fluorhídrico y/o ácido nítrico para el decapado, en particular cuando el sustrato está hecho al menos parcialmente de acero inoxidable. More preferably, at least step (1b) is performed, in particular by making use of hydrofluoric acid and/or nitric acid for pickling, in particular when the substrate is at least partially made of stainless steel.
Paso (2)Step (2)
En el paso (2) del método inventivo, la al menos una superficie del sustrato proporcionado en el paso (1) se pone en contacto con, preferiblemente se sumerge en, una composición lubricante acuosa (A) que tiene un valor de pH inferior a 2,0, en donde la composición lubricante acuosa (A) comprende además de aniones oxalato de agua como constituyente (a1), aniones tiosulfato como constituyente (a2), aniones cloruro como constituyente (a3), al menos un polímero formador de película como constituyente (a4), que es un homopolímero y/o copolímero que se prepara mediante polimerización de al menos un monómero etilénicamente insaturado, al menos una cera como constituyente (a5) y aniones fluoruro y/o aniones bifluoruro como constituyente (a6). In step (2) of the inventive method, the at least one surface of the substrate provided in step (1) is brought into contact with, preferably immersed in, an aqueous lubricating composition (A) having a pH value of less than 2.0, wherein the aqueous lubricating composition (A) comprises in addition to oxalate anions water as constituent (a1), thiosulfate anions as constituent (a2), chloride anions as constituent (a3), at least one film-forming polymer as constituent (a4), which is a homopolymer and/or copolymer that is prepared by polymerization of at least one ethylenically unsaturated monomer, at least one wax as constituent (a5) and fluoride anions and/or bifluoride anions as constituent (a6).
El procedimiento de tratamiento de acuerdo con el paso (2), es decir, “poner en contacto”, puede, por ejemplo, incluir un procedimiento de recubrimiento por pulverización y/o un recubrimiento por inmersión. La composición (A) también se puede aplicar inundando la superficie o mediante recubrimiento por rodillo, o incluso manualmente limpiando o cepillando. Sin embargo, se prefiere la inmersión. En este caso, el sustrato utilizado se sumerge en un baño que contiene la composición (A). The treatment method according to step (2), i.e., "contacting," may, for example, include a spray coating process and/or a dip coating process. Composition (A) may also be applied by flooding the surface or by roller coating, or even manually by wiping or brushing. However, dipping is preferred. In this case, the substrate used is immersed in a bath containing composition (A).
Preferentemente, el paso de contacto (2) se realiza sumergiendo al menos parcialmente el sustrato en un baño que contiene la composición lubricante acuosa (A) que tiene una temperatura del baño en el intervalo de 20 a 95° C, preferentemente de 30 a 90° C, en particular de 45 a 85° C, más preferentemente de 50 a 75° C. Preferably, the contacting step (2) is carried out by at least partially immersing the substrate in a bath containing the aqueous lubricating composition (A) having a bath temperature in the range of 20 to 95° C, preferably 30 to 90° C, in particular 45 to 85° C, more preferably 50 to 75° C.
El tiempo de tratamiento, es decir, el período de tiempo en que la superficie se pone en contacto con la composición acuosa (A) utilizada en el paso (2) es preferiblemente de 15 segundos a 20 minutos, más preferiblemente de 30 segundos a 10 minutos, y más preferiblemente de 45 segundos a 5 minutos, como por ejemplo de 1 a 4 minutos. The treatment time, i.e. the period of time in which the surface is brought into contact with the aqueous composition (A) used in step (2) is preferably from 15 seconds to 20 minutes, more preferably from 30 seconds to 10 minutes, and most preferably from 45 seconds to 5 minutes, such as from 1 to 4 minutes.
Preferentemente, no se realiza ningún paso de enjuague después de haber llevado a cabo el paso (2). Preferably, no rinsing step is performed after step (2) has been carried out.
Composición (A)Composition (A)
El término "acuoso" con respecto a la composición (A) en el sentido de la presente invención significa preferiblemente que la composición (A) es una composición que contiene al menos 50% en peso, preferiblemente al menos 60% en peso, más preferiblemente al menos 70% en peso, en particular al menos 80% en peso, más preferiblemente al menos 90% en peso o 95% en peso o 98% en peso o 99% en peso o incluso 100% en peso de agua, basado en su contenido total de solventes orgánicos e inorgánicos, incluido el agua. Por lo tanto, la composición (A) puede contener al menos un solvente orgánico además de agua, sin embargo, en una cantidad significativamente menor que la cantidad de agua presente. Preferentemente, la composición (A) está libre de solventes orgánicos. Por lo tanto, preferiblemente el agua es el único solvente/diluyente presente. The term "aqueous" with respect to composition (A) within the meaning of the present invention preferably means that composition (A) is a composition containing at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight, more preferably at least 70% by weight, in particular at least 80% by weight, more preferably at least 90% by weight or 95% by weight or 98% by weight or 99% by weight or even 100% by weight of water, based on its total content of organic and inorganic solvents, including water. Therefore, composition (A) may contain at least one organic solvent in addition to water, however, in an amount significantly lower than the amount of water present. Preferably, composition (A) is free of organic solvents. Therefore, preferably water is the only solvent/diluent present.
Preferentemente, la composición (A) contiene agua en una cantidad de al menos 50% en peso, más preferentemente de al menos 60% en peso, incluso más preferentemente de al menos 70% en peso y aún más preferentemente de al menos 80% en peso, en cada caso con base en el peso total de la composición (A). Preferably, the composition (A) contains water in an amount of at least 50% by weight, more preferably at least 60% by weight, even more preferably at least 70% by weight and even more preferably at least 80% by weight, in each case based on the total weight of the composition (A).
Preferentemente, la composición (A) tiene un valor de pH inferior a 1,9, preferentemente inferior a 1,7, en particular un valor de pH en un intervalo de 0,1 a 1,5, más preferentemente en un intervalo de 0,5 a 1,5. Preferably, the composition (A) has a pH value of less than 1.9, preferably less than 1.7, in particular a pH value in a range of 0.1 to 1.5, more preferably in a range of 0.5 to 1.5.
Preferentemente, la composición (A) está presente en forma de una solución o dispersión, en particular en forma de una solución, preferentemente a una temperatura de al menos 40° C, en particular al menos 50° C. Preferably, the composition (A) is present in the form of a solution or dispersion, in particular in the form of a solution, preferably at a temperature of at least 40° C, in particular at least 50° C.
Preferentemente, la composición (A) está libre de aniones fosfato. Esto significa que al menos a propósito no se agrega fosfato a la composición (A). En caso de tratamiento térmico posterior de componentes sensibles, tal como el endurecimiento y el templado de los tornillos, de lo contrario se puede formar delta-ferrita inducida por fósforo, lo que puede conducir a propiedades desventajosas del material. Preferably, composition (A) is free of phosphate anions. This means that, at least intentionally, no phosphate is added to composition (A). In the case of post-heat treatment of sensitive components, such as the hardening and tempering of screws, phosphorus-induced delta-ferrite may otherwise form, which can lead to disadvantageous material properties.
Preferentemente, la composición (A) está libre de silicona, es decir, libre de siloxanos y/o polisiloxanos. Esto significa que al menos a propósito no se agrega silicona a la composición (A). La presencia de siliconas puede ser desventajosa cuando se aplican materiales de recubrimiento tal como pintura al sustrato después de haber realizado un posterior conformado en frío. Preferably, composition (A) is silicone-free, i.e., free of siloxanes and/or polysiloxanes. This means that, at least intentionally, no silicone is added to composition (A). The presence of silicone can be disadvantageous when coating materials such as paint are applied to the substrate after subsequent cold forming.
Preferentemente, la composición (A) tiene un contenido de sólidos en el intervalo de 0,1 a 25% en peso, más preferentemente en el intervalo de 0,2 a 20% en peso, incluso más preferentemente en el intervalo de 0,3 a 15% en peso, aún más preferentemente en el intervalo de 0,4 a 12% en peso, en cada caso basado en el peso total de la composición (A). Preferably, the composition (A) has a solids content in the range of 0.1 to 25% by weight, more preferably in the range of 0.2 to 20% by weight, even more preferably in the range of 0.3 to 15% by weight, still more preferably in the range of 0.4 to 12% by weight, in each case based on the total weight of the composition (A).
La suma de todos los componentes/constituyentes presentes en la composición (A) suma 100% en peso. The sum of all components/constituents present in composition (A) adds up to 100% by weight.
Dado que la composición (A) comprende (a1) aniones oxalato, representa una composición oxalante, que es adecuada para formar un recubrimiento de conversión en la superficie de un sustrato. Dado que la composición (A) también comprende (a5) al menos una cera y al menos un polímero formador de película (a4), también representa una composición lubricante, que es adecuada para formar un recubrimiento lubricante sobre la superficie de un sustrato. Since the composition (A) comprises (a1) oxalate anions, it represents an oxalate composition, which is suitable for forming a conversion coating on the surface of a substrate. Since the composition (A) also comprises (a5) at least one wax and at least one film-forming polymer (a4), it also represents a lubricating composition, which is suitable for forming a lubricating coating on the surface of a substrate.
Constituyentes (a1), (a2) y (a3)Constituents (a1), (a2) and (a3)
Preferentemente, Preferably,
los aniones oxalato (a1) están presentes en la composición (A) en una cantidad en el intervalo de 2 a 500 g/l, más preferiblemente de 5 a 100 g/l, en particular de 10 a 50 g/l de ácido oxálico, calculado en cada caso como ácido oxálico dihidrato, y/o the oxalate anions (a1) are present in the composition (A) in an amount in the range from 2 to 500 g/l, more preferably from 5 to 100 g/l, in particular from 10 to 50 g/l of oxalic acid, calculated in each case as oxalic acid dihydrate, and/or
los aniones tiosulfato (a2) están presentes en la composición (A) en una cantidad en el intervalo de 0,01 a 25 g/l, más preferiblemente de 0,5 a 10 g/l, en particular de 1,0 a 5,0 g/l, calculado en cada caso como tiosulfato de sodio. The thiosulfate anions (a2) are present in the composition (A) in an amount in the range from 0.01 to 25 g/l, more preferably from 0.5 to 10 g/l, in particular from 1.0 to 5.0 g/l, calculated in each case as sodium thiosulfate.
Los aniones cloruro (a3) están presentes en la composición (A) en una cantidad en el intervalo de 0,1 a 25 g/l, preferentemente de 0,5 a 10 g/l, en particular de 1,0 a 5,0 g/l, calculado en cada caso como cloruro de sodio. The chloride anions (a3) are present in the composition (A) in an amount in the range from 0.1 to 25 g/l, preferably from 0.5 to 10 g/l, in particular from 1.0 to 5.0 g/l, calculated in each case as sodium chloride.
En el sentido de la presente invención, "ácido oxálico" también significa la forma desprotonada simple y doble de ácido oxálico. Del mismo modo, en el sentido de la presente invención, "oxalato" también significa la forma protonada simple y doble del mismo, el doble protonado de ser ácido oxálico. Preferentemente, se usa ácido oxálico dihidrato, ya que es barato y menos higroscópico. For the purposes of the present invention, "oxalic acid" also means the singly and doubly deprotonated forms of oxalic acid. Similarly, for the purposes of the present invention, "oxalate" also means the singly and doubly protonated forms thereof, the doubly protonated form being oxalic acid. Preferably, oxalic acid dihydrate is used, as it is inexpensive and less hygroscopic.
Si, en relación con las concentraciones en peso (por ejemplo, g/l), se usa el término "calculado como X", donde X es un compuesto químico específico, especificado, esto debe entenderse de la siguiente manera: Si un compuesto químico alternativo (no X) debe usarse en una concentración molar tal como se calcula para X, teniendo en cuenta su masa molar, a partir de la concentración de peso específico (por ejemplo, g/l) indicada en cada caso. If, in relation to weight concentrations (e.g. g/l), the term "calculated as X" is used, where X is a specific, specified chemical compound, this shall be understood as follows: If an alternative chemical compound (not X) is to be used in a molar concentration as calculated for X, taking into account its molar mass, from the specific weight concentration (e.g. g/l) stated in each case.
El contenido de cationes y aniones mencionados en la presente con respecto a la composición (A) se puede monitorear y determinar por medio de ICP-OES (espectroscopia de emisión óptica con plasma acoplado inductivamente). Dicho método se describe en detalle a continuación. Sin embargo, el contenido de aniones fluoruro libres se determina por medio de un electrodo de fluoruro. The content of the cations and anions mentioned herein relative to composition (A) can be monitored and determined by means of ICP-OES (inductively coupled plasma optical emission spectroscopy). This method is described in detail below. However, the content of free fluoride anions is determined by means of a fluoride electrode.
Constituyente (a4)Constituent (a4)
La composición (A) comprende al menos un polímero formador de película, que es un homopolímero y/o copolímero que se prepara mediante polimerización de al menos un monómero etilénicamente insaturado como constituyente (a4), que es diferente del constituyente (a5). The composition (A) comprises at least one film-forming polymer, which is a homopolymer and/or copolymer that is prepared by polymerization of at least one ethylenically unsaturated monomer as constituent (a4), which is different from constituent (a5).
Preferentemente, el al menos un polímero formador de película es soluble en agua o dispersable en agua, más preferentemente soluble en agua. Preferentemente, el al menos un polímero formador de película es soluble o dispersable, más preferentemente soluble, en la composición (A). Preferably, the at least one film-forming polymer is water-soluble or water-dispersible, more preferably water-soluble. Preferably, the at least one film-forming polymer is soluble or dispersible, more preferably soluble, in the composition (A).
Preferentemente, el al menos un polímero formador de película (a4) es un homopolímero y/o copolímero, este homopolímero y/o copolímero se prepara al menos a partir de al menos un monómero que porta al menos un grupo vinilo, preferentemente seleccionado del grupo que consiste en vinil amina, alcohol vinílico, vinil formamida, vinil pirrolidona, vinil caprolactama, acetato de vinilo y vinil imidazol, preferentemente de al menos un monómero seleccionado del grupo que consiste en vinil pirrolidona y acetato de vinilo, en particular de al menos vinil pirrolidona. Los polímeros de ejemplo son Sokalan® K 17P, de BASF SE, Alemania y Lupamin® 9030 de BASF SE, Alemania. Preferably, the at least one film-forming polymer (a4) is a homopolymer and/or copolymer, said homopolymer and/or copolymer being prepared at least from at least one monomer carrying at least one vinyl group, preferably selected from the group consisting of vinyl amine, vinyl alcohol, vinyl formamide, vinyl pyrrolidone, vinyl caprolactam, vinyl acetate and vinyl imidazole, preferably from at least one monomer selected from the group consisting of vinyl pyrrolidone and vinyl acetate, in particular from at least vinyl pyrrolidone. Exemplary polymers are Sokalan® K 17P from BASF SE, Germany and Lupamin® 9030 from BASF SE, Germany.
Los más preferidos son homopolímeros de polivinilpirrolidona y copolímeros de vinilpirrolidona y acetato de vinilo. Most preferred are homopolymers of polyvinylpyrrolidone and copolymers of vinylpyrrolidone and vinyl acetate.
En caso de que el al menos un polímero formador de película (a4) sea un copolímero, se puede usar al menos un monómero adicional que porta al menos un grupo etilénicamente insaturado y que es diferente de los monómeros definidos anteriormente para preparar el constituyente (a4). Preferentemente, estos monómeros adicionales tienen al menos un grupo (met)acrílico. Los grupos (met)acrílicos incluyen, por ejemplo, grupos (met)acrilato y grupos ácido (met)acrílico. El monómero adicional puede ser un ionómero. El monómero adicional también puede ser etileno, propileno, butileno, estireno, etc. El término "(met)acrilo" significa "acrilo" y/o "metacrilo". Del mismo modo, “(met)acrilato” significa acrilato y/o metacrilato. In case the at least one film-forming polymer (a4) is a copolymer, at least one additional monomer carrying at least one ethylenically unsaturated group and which is different from the monomers defined above can be used to prepare the constituent (a4). Preferably, these additional monomers have at least one (meth)acrylic group. (Meth)acrylic groups include, for example, (meth)acrylate groups and (meth)acrylic acid groups. The additional monomer can be an ionomer. The additional monomer can also be ethylene, propylene, butylene, styrene, etc. The term "(meth)acrylic" means "acryl" and/or "methacrylic". Similarly, "(meth)acrylate" means acrylate and/or methacrylate.
Preferentemente, el al menos un polímero formador de película (a4) tiene un peso molecular promedio en peso (Mw) en el intervalo de 1 000 a 100 000 g/mol, más preferentemente de 3 000 a 75 000 g/mol, incluso más preferentemente de 5000 a 50000. La determinación del Mw se realiza mediante cromatografía de permeación en gel (GPC). Preferably, the at least one film-forming polymer (a4) has a weight average molecular weight (Mw) in the range from 1,000 to 100,000 g/mol, more preferably from 3,000 to 75,000 g/mol, even more preferably from 5,000 to 50,000. The determination of the Mw is carried out by gel permeation chromatography (GPC).
Preferentemente, el al menos un polímero formador de película (a4) está presente en la composición (A) en una cantidad en el intervalo de 0,05 a 20% en peso, más preferentemente en el intervalo de 0,10 a 15% en peso, incluso más preferentemente en el intervalo de 0,15 a 10% en peso, aún más preferentemente en el intervalo de 0,20 a 7,5% en peso, en particular de 0,25 a 5,0% en peso, en cada caso basado en el peso total de la composición (A). Preferably, the at least one film-forming polymer (a4) is present in the composition (A) in an amount in the range of 0.05 to 20% by weight, more preferably in the range of 0.10 to 15% by weight, even more preferably in the range of 0.15 to 10% by weight, still more preferably in the range of 0.20 to 7.5% by weight, in particular 0.25 to 5.0% by weight, in each case based on the total weight of the composition (A).
Constituyente (a5)Constituent (a5)
La composición (A) comprende al menos una cera como constituyente (a5), que es diferente del constituyente (a4). The composition (A) comprises at least one wax as constituent (a5), which is different from constituent (a4).
Como ya implica el término "cera ", la al menos una cera es una sustancia sólida a temperatura ambiente (23 °C). Un experto en la técnica está familiarizado con el término "cera". Este término está definido, por ejemplo, por la Sociedad Alemana para la Ciencia de las Grasas (DGF) dentro del método estándar DGF M-I 1 (75) (2015). Preferentemente, la al menos una cera utilizada como constituyente (a5) satisface esta definición de una cera. Las ceras de acuerdo con esta definición se pueden amasar a 20 °C, tienen una dureza firme (sólida) a quebradiza, tienen una estructura cristalina gruesa a fina, son translúcidas a opacas en color pero no vítreas o similares al vidrio, se funden sin descomposición a temperaturas superiores a 40 °C, son ligeramente líquidas por encima de su punto de fusión y tienen una viscosidad baja por encima de su punto de fusión, tienen una consistencia y solubilidad altamente dependientes de la temperatura, y se pueden pulir bajo ligera presión. Preferentemente y de acuerdo con la definición del DGF (método estándar DGF M-I 1 (75)), una sustancia no es una cera si no cumple con más de una de las propiedades anteriores. As the term "wax" already implies, the at least one wax is a solid substance at room temperature (23 °C). A person skilled in the art is familiar with the term "wax". This term is defined, for example, by the German Society for Fat Science (DGF) within the DGF standard method M-I 1 (75) (2015). Preferably, the at least one wax used as constituent (a5) satisfies this definition of a wax. Waxes according to this definition are kneadable at 20 °C, have a firm (solid) to brittle hardness, have a coarse to fine crystalline structure, are translucent to opaque in color but not vitreous or glass-like, melt without decomposition at temperatures above 40 °C, are slightly liquid above their melting point and have a low viscosity above their melting point, have a highly temperature-dependent consistency and solubility, and can be polished under slight pressure. Preferably and according to the DGF definition (DGF standard method M-I 1 (75)), a substance is not a wax if it does not meet more than one of the above properties.
Preferentemente, la al menos una cera (a5) es soluble en agua o dispersable en agua, más preferentemente dispersable en agua. Preferentemente, la al menos una cera (a5) es soluble o dispersable en la composición (A). Preferably, the at least one wax (a5) is water-soluble or water-dispersible, more preferably water-dispersible. Preferably, the at least one wax (a5) is soluble or dispersible in the composition (A).
Preferentemente, la composición (A) se puede obtener mediante el uso de una dispersión o solución acuosa de la al menos una cera (a5) para su preparación. Preferably, the composition (A) can be obtained by using an aqueous dispersion or solution of the at least one wax (a5) for its preparation.
Preferentemente, la al menos una cera (a5) tiene un punto de fusión en el intervalo de 40 °C a 170 °C, más preferentemente en el intervalo de 50 °C a 160 °C, especialmente preferido en el intervalo de 50 °C a 140 °C. Preferably, the at least one wax (a5) has a melting point in the range of 40 °C to 170 °C, more preferably in the range of 50 °C to 160 °C, especially preferred in the range of 50 °C to 140 °C.
La composición (A) comprende preferentemente más de una cera como constituyente (a5). Preferentemente, la composición (A) comprende al menos dos, más preferentemente al menos tres ceras diferentes como constituyentes (a5). Preferentemente, las al menos dos o al menos tres ceras diferentes difieren entre sí al menos en su temperatura de fusión (punto de fusión). Preferentemente, la diferencia entre los puntos de fusión de al menos dos de las ceras es de al menos 20 °C. The composition (A) preferably comprises more than one wax as constituent (a5). Preferably, the composition (A) comprises at least two, more preferably at least three different waxes as constituents (a5). Preferably, the at least two or at least three different waxes differ from one another at least in their melting temperature (melting point). Preferably, the difference between the melting points of at least two of the waxes is at least 20°C.
Preferentemente, la al menos una cera (a5) está presente en la composición (A) en una cantidad en el intervalo de 0,1 a 20% en peso, más preferentemente en el intervalo de 0,5 a 15% en peso, incluso más preferentemente en el intervalo de 0,75 a 12,5% en peso, aún más preferentemente en el intervalo de 1,0 a 10,0% en peso, en particular de 1,5 a 9,0% en peso, lo más preferentemente en el intervalo de 2,0 a 7,5% en peso, en cada caso basado en el peso total de la composición (A). Preferably, the at least one wax (a5) is present in the composition (A) in an amount in the range of 0.1 to 20% by weight, more preferably in the range of 0.5 to 15% by weight, even more preferably in the range of 0.75 to 12.5% by weight, still more preferably in the range of 1.0 to 10.0% by weight, in particular 1.5 to 9.0% by weight, most preferably in the range of 2.0 to 7.5% by weight, in each case based on the total weight of the composition (A).
Preferentemente, la al menos una cera (a5) se selecciona del grupo que consiste en ceras catiónicas, ceras estabilizadas catiónicamente y ceras no iónicas. Una "cera catiónicamente estabilizada" es preferentemente una cera que está estabilizada por grupos catiónicos en un medio ácido tal como en la composición (A) o está estabilizada por al menos un agente tensioactivo catiónico. Preferably, the at least one wax (a5) is selected from the group consisting of cationic waxes, cationically stabilized waxes, and non-ionic waxes. A "cationically stabilized wax" is preferably a wax that is stabilized by cationic groups in an acidic medium, as in composition (A), or is stabilized by at least one cationic surfactant.
Preferentemente, la al menos una cera (a5) se estabiliza mediante al menos un emulsionante. Por ejemplo, la al menos una cera (a5) se puede estabilizar mediante un emulsionante catiónico (estabilizado catiónicamente) o se puede estabilizar mediante un emulsionante no iónico (estabilizado no iónicamente). Los ejemplos de emulsionantes catiónicos son alcoxilados tal como estearilamina etoxilada y/o polialcoxilados tal como amina de sebo polietoxilada. Los ejemplos de emulsionantes no iónicos son alcoholes que incluyen, por ejemplo, dietilaminoetanol. Preferably, the at least one wax (a5) is stabilized by at least one emulsifier. For example, the at least one wax (a5) may be stabilized by a cationic emulsifier (cationically stabilized) or may be stabilized by a non-ionic emulsifier (non-ionically stabilized). Examples of cationic emulsifiers are alkoxylated emulsifiers such as ethoxylated stearylamine and/or polyalkoxylated emulsifiers such as polyethoxylated tallow amine. Examples of non-ionic emulsifiers are alcohols including, for example, diethylaminoethanol.
Preferentemente, la al menos una cera (a5) se selecciona del grupo que consiste en ceras de poliolefina (que incluyen ceras de polietileno, en particular ceras de HDPE (polietileno de alta densidad) y/o polipropileno, ceras naturales que incluyen ceras vegetales y animales tal como ceras montanas, ceras de abejas y/o ceras de carnauba, ceras de parafina (ceras derivadas del petróleo) y mezclas de las mismas. Preferably, the at least one wax (a5) is selected from the group consisting of polyolefin waxes (including polyethylene waxes, in particular HDPE (high-density polyethylene) and/or polypropylene waxes, natural waxes including vegetable and animal waxes such as montan waxes, beeswaxes and/or carnauba waxes, paraffin waxes (petroleum-derived waxes) and mixtures thereof.
En este contexto, el término "olefina" se refiere principalmente a alquenos habituales de poliolefinas, preferentemente alquenos con 2 a 8, especialmente alquenos con 2 a 6 y especialmente alquenos con 2 a 4 átomos de carbono, especialmente aquellos con un doble enlace terminal. En el contexto de la presente invención, los representantes preferidos son etileno, propileno, 1-buteno e isobuteno. El etileno y el propileno son monómeros de olefina particularmente preferidos en el contexto de esta invención. El término "poliolefina" se entiende generalmente que significa homopolímeros de un tipo individual de monómero de olefina (por ejemplo, homopolímeros de etileno) o copolímeros de al menos dos monómeros de olefina (por ejemplo, polímeros de mezclas que comprenden o consisten en etileno, propileno, 1-buteno e/o isobuteno). Por lo tanto, las poliolefinas contienen uno o más tipos de monómeros de olefina y, por lo tanto, son homopolímeros o copolímeros. Sin embargo, también pueden contener adicionalmente uno o más monómeros etilénicamente insaturados distintos de los monómeros de olefina, en particular monómeros etilénicamente insaturados que portan grupos ácido carboxílico, polimerizados o injertados. Si se usan diferentes monómeros etilénicamente insaturados con grupos carboxilo o grupos anhídrido de ácido carboxílico con el fin de polimerizar o injertar los monómeros de olefina, esto se hace en una cantidad tal que la cera de poliolefina como constituyente (a5) que contiene grupos carboxilo tiene un índice de acidez en el intervalo de 3 a 50, preferentemente de 5 a 40, particularmente preferentemente de 8 a 35, muy particularmente preferentemente de 10 a 25 y particularmente preferentemente de 13 a 20 mg de Koh/g. Las ceras de poliolefina se seleccionan preferentemente del grupo que consiste en ceras de polietileno oxidadas, ceras de polipropileno oxidadas, ceras de poli(etileno-co-propileno) oxidadas y copolímeros de etileno-olefina oxidados, copolímeros de etileno-ácido(met)acrílico y polímeros de etileno y/o propileno distintos de los copolímeros mencionados anteriormente, que se han injertado, por ejemplo, con anhídrido maleico (convertido en la forma hidrolizada y que porta grupos COOH libres). Por supuesto, también se pueden usar otros ácidos etilénicamente insaturados, tal como el ácido acrílico, para el injerto. In this context, the term "olefin" primarily refers to the usual alkenes of polyolefins, preferably alkenes with 2 to 8, especially alkenes with 2 to 6 and especially alkenes with 2 to 4 carbon atoms, especially those with a terminal double bond. In the context of the present invention, preferred representatives are ethylene, propylene, 1-butene and isobutene. Ethylene and propylene are particularly preferred olefin monomers in the context of this invention. The term "polyolefin" is generally understood to mean homopolymers of a single type of olefin monomer (e.g., ethylene homopolymers) or copolymers of at least two olefin monomers (e.g., blend polymers comprising or consisting of ethylene, propylene, 1-butene and/or isobutene). Polyolefins therefore contain one or more types of olefin monomers and are therefore homopolymers or copolymers. However, they may also additionally contain one or more ethylenically unsaturated monomers other than olefin monomers, in particular ethylenically unsaturated monomers bearing carboxylic acid groups, polymerized or grafted. If various ethylenically unsaturated monomers bearing carboxyl groups or carboxylic acid anhydride groups are used for the purpose of polymerizing or grafting the olefin monomers, this is done in an amount such that the polyolefin wax as constituent (a5) containing carboxyl groups has an acid number in the range of 3 to 50, preferably 5 to 40, particularly preferably 8 to 35, very particularly preferably 10 to 25, and particularly preferably 13 to 20 mg Koh/g. The polyolefin waxes are preferably selected from the group consisting of oxidized polyethylene waxes, oxidized polypropylene waxes, oxidized poly(ethylene-co-propylene) waxes and oxidized ethylene-olefin copolymers, ethylene-(meth)acrylic acid copolymers and ethylene and/or propylene polymers other than the aforementioned copolymers, which have been grafted, for example, with maleic anhydride (converted to the hydrolyzed form and carrying free COOH groups). Of course, other ethylenically unsaturated acids, such as acrylic acid, can also be used for grafting.
Las ceras de parafina utilizadas son preferentemente microcristalinas. The paraffin waxes used are preferably microcrystalline.
Los ejemplos de ceras que están disponibles comercialmente y que se pueden usar son, por ejemplo, Aquacer® 1041 de BYK Chemie, Alemania, Aquacer® 561 de BYK Chemie, Aquacer® 517 de BYK Chemie,Wükonil ® O-33a de Münzing Chemie y Licowax® KST de Clariant, Alemania, Examples of waxes that are commercially available and can be used are, for example, Aquacer® 1041 from BYK Chemie, Germany, Aquacer® 561 from BYK Chemie, Aquacer® 517 from BYK Chemie, Wükonil® O-33a from Münzing Chemie and Licowax® KST from Clariant, Germany.
Constituyente (a6)Constituent (a6)
La composición (A) comprende además al menos uno de los aniones fluoruro y aniones bifluoruro como constituyente (a6). Preferentemente, la composición (A) comprende aniones fluoruro como constituyente (a6), más preferentemente en combinación con aniones bifluoruro. The composition (A) further comprises at least one of fluoride anions and bifluoride anions as constituent (a6). Preferably, the composition (A) comprises fluoride anions as constituent (a6), more preferably in combination with bifluoride anions.
Los aniones de fluoruro y/o los aniones de bifluoruro están presentes en la composición (A) en cada caso independientemente entre sí en una cantidad en el intervalo de 0,01 a 25 g/l, preferentemente de 0,5 a 10 g/l, en particular de 1,0 a 5,0 g/l calculado como fluoruro de sodio en el caso de los aniones de fluoruro y como bifluoruro de sodio en el caso de los aniones de bifluoruro. The fluoride anions and/or the bifluoride anions are present in the composition (A) in each case independently of one another in an amount in the range from 0.01 to 25 g/l, preferably from 0.5 to 10 g/l, in particular from 1.0 to 5.0 g/l calculated as sodium fluoride in the case of the fluoride anions and as sodium bifluoride in the case of the bifluoride anions.
Constituyentes adicionales opcionalesOptional additional constituents
Opcionalmente, la composición (A) puede comprender al menos un constituyente adicional (a7). Dicho al menos un constituyente adicional (a7) se selecciona preferentemente del grupo que consiste en espesantes, pigmentos, cargas, inhibidores de corrosión, antiespumantes, agentes tensioactivos y mezclas de los mismos. El o los constituyentes(a7) pueden estar presentes en una cantidad de 0,01 a 10% en peso en la composición (A), con base en el peso total de la composición (A). Optionally, the composition (A) may comprise at least one additional constituent (a7). Said at least one additional constituent (a7) is preferably selected from the group consisting of thickeners, pigments, fillers, corrosion inhibitors, antifoams, surfactants and mixtures thereof. The constituent(s) (a7) may be present in an amount of 0.01 to 10% by weight in the composition (A), based on the total weight of the composition (A).
Los ejemplos de antiespumantes son antiespumantes a base de polímeros y sin silicona. Si está presente un antiespumante, lo que se prefiere, la cantidad del por lo menos un antiespumante en la composición (A) está preferentemente en un intervalo de 0,01 a 3% en peso, basado en el peso total de la composición (A). Examples of antifoams are polymer-based and silicone-free antifoams. If an antifoam is present, which is preferred, the amount of the at least one antifoam in composition (A) is preferably in a range of 0.01 to 3% by weight, based on the total weight of composition (A).
Los ejemplos de inhibidores de corrosión son morfolina, bencilamina, butindiol, nitrito de diisopropilamina, nitrito de morfolina, 2-(2-heptadec-8-enil-2-imidazolin-1-il)etanol, nitrito de diciclohexilamina, benzoato de ciclohexilamina, caprilato de diciclohexilamina, cromato de guanadina, benzoato de hexametilenimina, benzoato de diciclohexilamina, etilanilina, mercaptobenzotriazol, piridina, amina de colofonia, fenilacridina, hexametilentetramina, ácido nonilfenoxiacético, semiéster de ácido succínico y butindiol. Si está presente un inhibidor de corrosión, la cantidad del por lo menos un inhibidor de corrosión en la composición (A) está preferentemente en un intervalo de 0,01 a 3% en peso, basado en el peso total de la composición (A). Examples of corrosion inhibitors are morpholine, benzylamine, butynediol, diisopropylamine nitrite, morpholine nitrite, 2-(2-heptadec-8-enyl-2-imidazolin-1-yl)ethanol, dicyclohexylamine nitrite, cyclohexylamine benzoate, dicyclohexylamine caprylate, guanadine chromate, hexamethyleneimine benzoate, dicyclohexylamine benzoate, ethylaniline, mercaptobenzotriazole, pyridine, rosin amine, phenylacridine, hexamethylenetetramine, nonylphenoxyacetic acid, succinic acid half ester and butynediol. If a corrosion inhibitor is present, the amount of the at least one corrosion inhibitor in the composition (A) is preferably in a range of 0.01 to 3% by weight, based on the total weight of the composition (A).
Los ejemplos de espesantes son polisacárido, polisiloxano, polivinilamida, poliacrilamida y poliglicol. Examples of thickeners are polysaccharide, polysiloxane, polyvinylamide, polyacrylamide, and polyglycol.
Los ejemplos de pigmentos y cargas son nitruro de boro, grafito y sulfuro de molibdeno. Sin embargo, dado que, en particular, el grafito y el sulfuro de molibdeno son lubricantes sólidos y su uso está relacionado con las desventajas como se describe en la parte introductoria, preferentemente, estos pigmentos, en particular, ni el grafito ni el sulfuro de molibdeno, están presentes en la composición (A). Examples of pigments and fillers are boron nitride, graphite, and molybdenum sulfide. However, since graphite and molybdenum sulfide in particular are solid lubricants and their use is associated with disadvantages as described in the introduction, these pigments, in particular neither graphite nor molybdenum sulfide, are preferably present in composition (A).
Los ejemplos de agentes tensioactivos son alcoxilatos de alcoholes grasos y especialmente etoxilatos de alcoholes grasos. Examples of surfactants are fatty alcohol alkoxylates and especially fatty alcohol ethoxylates.
Paso opcional (3)Optional step (3)
El paso opcional (3) del método inventivo es un paso, en donde la película de recubrimiento obtenida después del paso (2) se seca opcionalmente. The optional step (3) of the inventive method is a step, wherein the coating film obtained after step (2) is optionally dried.
El paso de secado (3) puede realizarse preferentemente, por ejemplo, a una temperatura en el intervalo de 15 °C a 100 °C, más preferentemente a una temperatura en el intervalo de 18 °C a 95 °C, en particular a una temperatura en el intervalo de 20 °C a 90 °C. The drying step (3) may preferably be carried out, for example, at a temperature in the range of 15 °C to 100 °C, more preferably at a temperature in the range of 18 °C to 95 °C, in particular at a temperature in the range of 20 °C to 90 °C.
Sustrato pretratado inventivoInventive pretreated substrate
Un objeto adicional de la presente invención es un sustrato metálico pretratado que se puede obtener mediante el método inventivo. A further object of the present invention is a pretreated metal substrate obtainable by the inventive method.
Todas las realizaciones preferidas descritas anteriormente en el presente documento en relación con el método inventivo de pretratamiento también son realizaciones preferidas del sustrato pretratado. Lo mismo se aplica, por supuesto, a las realizaciones del sustrato como tal como se describió anteriormente en relación con el paso (1) del método inventivo. All preferred embodiments described above in connection with the inventive pretreatment method are also preferred embodiments of the pretreated substrate. The same applies, of course, to the embodiments of the substrate as described above in connection with step (1) of the inventive method.
La película de recubrimiento obtenida después del paso (2) u opcionalmente después del paso (3) es una película de recubrimiento de conversión y lubricante combinada. Por lo tanto, la película de recubrimiento obtenida combina las propiedades de una capa de conversión y una capa de lubricante. The coating film obtained after step (2) or optionally after step (3) is a combined conversion and lubricant coating film. Therefore, the coating film obtained combines the properties of a conversion layer and a lubricant layer.
Preferentemente, el sustrato metálico pretratado que se puede obtener mediante el método inventivo contiene una película de recubrimiento de conversión obtenida realizando el paso (2) y contiene además una película de recubrimiento lubricante en la parte superior de dicha película de recubrimiento de conversión también obtenida realizando el paso (2). Sin embargo, también es posible que la película de recubrimiento obtenida después del paso (2) u opcionalmente después del paso (3) sea químicamente heterogénea. Preferably, the pretreated metal substrate obtainable by the inventive method contains a conversion coating film obtained by performing step (2) and further contains a lubricious coating film on top of said conversion coating film also obtained by performing step (2). However, it is also possible that the coating film obtained after step (2) or optionally after step (3) is chemically heterogeneous.
Preferentemente, la película de recubrimiento presente en la superficie del sustrato después de haber realizado el paso (2) y opcionalmente el paso (3) tiene un peso de recubrimiento en un intervalo de 1,0 a 40,0 g/m2, preferentemente en un intervalo de 5,0 a 35,0 g/m2, más preferentemente en un intervalo de 10,0 a 30,0 g/m2. El método para determinar el peso del recubrimiento se describe en la sección de ejemplos. Preferably, the coating film present on the surface of the substrate after performing step (2) and optionally step (3) has a coating weight in a range of 1.0 to 40.0 g/m2, preferably in a range of 5.0 to 35.0 g/m2, more preferably in a range of 10.0 to 30.0 g/m2. The method for determining the coating weight is described in the examples section.
Método de conformado en frío inventivoInventive cold forming method
Un objeto adicional de la presente invención es un método de conformado en frío de un sustrato metálico, caracterizado porque comprende un paso de someter el sustrato metálico pretratado inventivo de acuerdo con un proceso de conformado en frío, preferentemente mediante estirado. A further object of the present invention is a method of cold forming a metal substrate, characterized in that it comprises a step of subjecting the inventive pretreated metal substrate according to a cold forming process, preferably by stretching.
Se pueden llevar a cabo todos los procesos de conformado en frío posibles conocidos en la técnica anterior, en particular laminado, como laminado o batido de roscas, por ejemplo, para piezas en bruto de tuercas o pernos, estirado, en particular estirado deslizante (conformado por compresión a tracción), por ejemplo, de tubos soldados o sin costura, secciones huecas, secciones sólidas, alambres o varillas, por ejemplo, durante el estirado de alambres o estirado de tubos, o estirado profundo, por ejemplo, de tiras o chapa metálica, prensado, como extrusión en frío (conformado a presión), por ejemplo, de cuerpos huecos o sólidos, conformado por estirado (conformado para calibrar el bloque/tamaño final) y/o recalcado en frío, por ejemplo, desde secciones de alambre hasta sujetadores tal como tuercas. All possible cold forming processes known in the prior art can be carried out, in particular rolling, such as thread rolling or beating, for example, for nut or bolt blanks, drawing, in particular slip drawing (tensile compression forming), for example, of welded or seamless tubes, hollow sections, solid sections, wires or rods, for example, during wire drawing or tube drawing, or deep drawing, for example, of strips or sheet metal, pressing, such as cold extrusion (pressure forming), for example, of hollow or solid bodies, draw forming (forming to calibrate the final block/size) and/or cold upsetting, for example, from wire sections to fasteners such as nuts.
Los cuerpos conformados más comunes que se formarán a partir de los sustratos metálicos pretratados inventivos son tiras, láminas, balas, alambres, bobinas de alambre, piezas conformadas más complicadas, manguitos, perfiles tal como perfiles huecos o sólidos, tubos, discos, discos, varillas, barras o cilindros. The most common shaped bodies to be formed from the inventive pretreated metal substrates are strips, sheets, bales, wires, wire coils, more complicated shaped parts, sleeves, profiles such as hollow or solid profiles, tubes, discs, disks, rods, bars or cylinders.
Preferentemente, el sustrato conformado en frío obtenido después del proceso de conformado en frío todavía lleva al menos parte de la película de recubrimiento obtenida después de haber realizado el paso (2) y opcionalmente el paso (3): Debido a la cantidad del peso de recubrimiento de la película de recubrimiento obtenida después del paso (2) u opcionalmente el paso (3) presente en el sustrato pretratado, dicha película de recubrimiento "sobrevive" a los procesos de conformado en frío convencionales. Por ejemplo, esto deja al menos el 10 %, preferentemente al menos el 15 %, particularmente preferido al menos el 20 % del peso del recubrimiento en un sustrato pretratado y conformado en frío después del conformado en frío, en particular si el sustrato se ha sometido a un estirado. Sin embargo, la película de recubrimiento se puede retirar del sustrato conformado en frío, por ejemplo, mediante el uso de una composición de limpieza acuosa. Por lo tanto, después del proceso de conformado en frío, el sustrato obtenido se limpia preferentemente, con el fin de retirar la película de recubrimiento de conversión y lubricante del sustrato, por ejemplo, por medio de limpiadores alcalinos, ácidos o agentes de decapado. Preferably, the cold-formed substrate obtained after the cold-forming process still carries at least part of the coating film obtained after having carried out step (2) and optionally step (3): Due to the amount of the coating weight of the coating film obtained after step (2) or optionally step (3) present on the pretreated substrate, said coating film "survives" conventional cold-forming processes. For example, this leaves at least 10%, preferably at least 15%, particularly preferred at least 20% of the coating weight on a pretreated and cold-formed substrate after cold-forming, in particular if the substrate has been subjected to stretching. However, the coating film can be removed from the cold-formed substrate, for example, by using an aqueous cleaning composition. Therefore, after the cold forming process, the obtained substrate is preferably cleaned, in order to remove the conversion coating film and lubricant from the substrate, for example, by means of alkaline or acidic cleaners or pickling agents.
Composición inventiva (A)Inventive composition (A)
Un objeto adicional de la presente invención es una composición lubricante acuosa (A) como se definió anteriormente en este documento en relación con el método de pretratamiento inventivo. A further object of the present invention is an aqueous lubricant composition (A) as defined hereinabove in relation to the inventive pretreatment method.
Todas las realizaciones preferidas descritas anteriormente en el presente documento en relación con el método inventivo y la composición (A) utilizada en el paso (2) del mismo y los constituyentes contenidos en el mismo también son realizaciones preferidas de la composición inventiva (A). All preferred embodiments described hereinbefore in relation to the inventive method and the composition (A) used in step (2) thereof and the constituents contained therein are also preferred embodiments of the inventive composition (A).
Lote maestro inventivoInventive Master Batch
Un objeto adicional de la presente invención es un lote maestro para producir la composición acuosa inventiva (A) diluyendo el lote maestro con agua y, si corresponde, ajustando el valor de pH. A further object of the present invention is a masterbatch for producing the inventive aqueous composition (A) by diluting the masterbatch with water and, if appropriate, adjusting the pH value.
Todas las realizaciones preferidas descritas anteriormente en el presente documento en relación con los métodos inventivos y la composición inventiva (A) y los constituyentes contenidos en la misma también son realizaciones preferidas del lote maestro inventivo. All preferred embodiments described herein above in relation to the inventive methods and the inventive composition (A) and the constituents contained therein are also preferred embodiments of the inventive masterbatch.
Si se utiliza un lote maestro para producir la composición acuosa (A) de acuerdo con la presente invención, el lote maestro habitualmente contiene los constituyentes de la composición acuosa (A) que se producirán en las proporciones deseadas, pero a una concentración más alta. Dicho lote maestro se diluye preferentemente con agua a las concentraciones de constituyentes descritas anteriormente para formar la composición acuosa (A). Si es necesario, el valor de pH de la composición acuosa (A) se puede ajustar después de la dilución del lote maestro. Por supuesto, también es posible añadir más cualquiera de los componentes opcionales al agua, en donde el lote maestro se diluye, o añadir cualquiera de los componentes opcionales después de diluir el lote maestro con agua. Sin embargo, se prefiere que el lote maestro ya contenga todos los componentes necesarios. If a masterbatch is used to produce the aqueous composition (A) according to the present invention, the masterbatch typically contains the constituents of the aqueous composition (A) to be produced in the desired proportions, but at a higher concentration. Such a masterbatch is preferably diluted with water to the constituent concentrations described above to form the aqueous composition (A). If necessary, the pH value of the aqueous composition (A) can be adjusted after dilution of the masterbatch. Of course, it is also possible to further add any of the optional components to the water, wherein the masterbatch is diluted, or to add any of the optional components after diluting the masterbatch with water. However, it is preferred that the masterbatch already contains all the necessary components.
Preferiblemente, el lote maestro se diluye con agua y/o una solución acuosa en la relación de 1:5,000 a 1:5, más preferido 1:1,000 a 1:10, más preferido en la relación de 1:300 a 1:10 e incluso más preferido 1:150 a 1:50 para producir la composición (A). Preferably, the masterbatch is diluted with water and/or an aqueous solution in the ratio of 1:5,000 to 1:5, more preferred 1:1,000 to 1:10, more preferred in the ratio of 1:300 to 1:10 and even more preferred 1:150 to 1:50 to produce composition (A).
Métodos Methods
1. Ácido total (TA) 1. Total acid (TA)
El ácido total (TA) es la suma de los cationes divalentes presentes, así como los ácidos oxálicos libres y unidos (siendo estos últimos oxalatos). Se determina por el consumo de NaOH 0,1 M utilizando de 10 a 15 gotas de solución acuosa de fenolftaleína como indicador de prueba. Para esto, se pipetean 10 ml de la composición en un recipiente adecuado, por ejemplo, un matraz Erlenmeyer de 300 ml y se diluyen con 50 ml de agua desionizada. Luego se titula con NaOH 0,1 M hasta que se haya producido un cambio de color a rojo. El consumo en ml por 10 ml de la composición diluida corresponde al puntaje de ácido total (TA).2 Total acid (TA) is the sum of the divalent cations present, as well as the free and bound oxalic acids (the latter being oxalates). It is determined by the consumption of 0.1 M NaOH using 10 to 15 drops of aqueous phenolphthalein solution as a test indicator. For this, 10 ml of the composition is pipetted into a suitable container, for example, a 300 ml Erlenmeyer flask and diluted with 50 ml of deionized water. It is then titrated with 0.1 M NaOH until a color change to red has occurred. The consumption in ml per 10 ml of the diluted composition corresponds to the total acid (TA) score.2
2. Contenido sólido 2. Solid content
La fracción no volátil (sólidos o contenido sólido) se determina de acuerdo con DIN EN ISO 3251 (fecha: junio de 2019). Esto implica pesar 1 g de muestra en un plato de aluminio que se ha secado de antemano y secar el plato con la muestra en un gabinete de secado a 130° C durante 60 minutos, enfriarlo en un desecador y luego volver a pesar. El residuo, en relación con la cantidad total de muestra empleada, corresponde a la fracción no volátil. 3. ICP-OES The non-volatile fraction (solids or solid content) is determined according to DIN EN ISO 3251 (date: June 2019). This involves weighing 1 g of sample onto a pre-dried aluminum pan, drying the pan with the sample in a drying cabinet at 130°C for 60 minutes, cooling it in a desiccator, and then reweighing it. The residue, relative to the total sample quantity used, corresponds to the non-volatile fraction. 3. ICP-OES
Las cantidades de ciertos elementos en una muestra bajo análisis se determinan utilizando espectrometría de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) de acuerdo con DIN EN ISO 11885 (fecha: 1 de septiembre de 2009). The quantities of certain elements in a sample under analysis are determined using inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-OES) in accordance with DIN EN ISO 11885 (date: 1 September 2009).
EjemplosExamples
Los siguientes ejemplos ilustran adicionalmente la invención, pero no deben interpretarse como limitantes de su alcance. The following examples further illustrate the invention, but should not be construed as limiting its scope.
1. Composición lubricante inventiva 1. Inventive lubricating composition
Ejemplo inventivo 11Inventive Example 11
Se preparó una composición lubricante polimérica acuosa estable al ácido l1 en un mezclador de alta velocidad con agitación. La composición de este lubricante se proporciona en la Tabla 1. An acid-stable aqueous polymer lubricant composition l1 was prepared in a high-speed agitated mixer. The composition of this lubricant is given in Table 1.
T l 1: m i i n l l ri n m l l1 T l 1: m i i n l l ri n m l l1
El Polímero 1 es un homopolímero de polivinilpirrolidona. Se ha utilizado un producto comercial disponible de BASF SE. Polymer 1 is a polyvinylpyrrolidone homopolymer. A commercially available product from BASF SE was used.
La dispersión de cera acuosa 1 contiene una cera de polipropileno, que está disponible comercialmente en BYK Chemie. La dispersión de cera acuosa 2 contiene una cera microcristalina, que está disponible comercialmente de Michelman. La cera 3 es una cera montana, que es dispersable en medio acuoso. Aqueous wax dispersion 1 contains a polypropylene wax, which is commercially available from BYK Chemie. Aqueous wax dispersion 2 contains a microcrystalline wax, which is commercially available from Michelman. Wax 3 is a montan wax, which is dispersible in aqueous media.
La composición tiene un valor de pH inferior a 2,0. The composition has a pH value below 2.0.
Ejemplo comparativo C1Comparative example C1
El producto comercialmente disponible Gardobond® AS 4200, que es una solución de tratamiento de oxalación que contiene ácido oxálico, aniones de cloruro y/o fluoruro y tiosulfato de sodio, se ha utilizado como composición comparativa C1. The commercially available product Gardobond® AS 4200, which is an oxalation treatment solution containing oxalic acid, chloride and/or fluoride anions and sodium thiosulfate, has been used as comparative composition C1.
Ejemplos comparativos C2, C3, C4 y C5Comparative examples C2, C3, C4 and C5
Se prepararon varias composiciones comparativas adicionales, a saber, las composiciones C2, C3, C4 y C5. La composición C2 fue idéntica al ejemplo de lubricante 11, pero no se utilizó cloruro de sodio para su preparación. La composición C3 fue idéntica al ejemplo de lubricante 11, pero no se utilizó tiosulfato de sodio para su preparación. La composición C4 fue idéntica al ejemplo de lubricante I1, pero no se utilizó cloruro de sodio ni tiosulfato de sodio para su preparación. La composición C5 fue idéntica al ejemplo de lubricante I1, pero su pH se ajustó para ser >3. Several additional comparative compositions were prepared, namely, compositions C2, C3, C4, and C5. Composition C2 was identical to Lubricant Example 11, but sodium chloride was not used in its preparation. Composition C3 was identical to Lubricant Example 11, but sodium thiosulfate was not used in its preparation. Composition C4 was identical to Lubricant Example I1, but neither sodium chloride nor sodium thiosulfate was used in its preparation. Composition C5 was identical to Lubricant Example I1, but its pH was adjusted to be >3.
2. Método inventivo 2. Inventive method
2.1Tratamiento de oxalación y tratamiento de lubricación en un paso individual mediante el uso de la composición inventiva 112.1 Oxalation treatment and lubrication treatment in a single step by using the inventive composition 11
Como pieza de trabajo de metal se utilizó el siguiente sustrato S1: The following substrate S1 was used as the metal workpiece:
Lámina hecha de acero inoxidable de 1,0 mm (material-No.: 1.4571). Sheet made of 1.0 mm stainless steel (material-No.: 1.4571).
La pieza de trabajo se sumergió en un baño de limpieza con una solución de limpieza acuosa de 50 g/L de Gardoclean® 351 disponible en Chemetall GmbH a 90 °C durante 10 min y luego se enjuagó con agua fría del grifo durante 1 min. Después, la pieza de trabajo purificada en superficie se decapó utilizando una solución acuosa que contenía 20% en peso de ácido nítrico y 4% en peso de ácido fluorhídrico a temperatura ambiente (23 °C) durante 1 min y posteriormente se enjuagó con agua fría del grifo durante 1 min. The workpiece was immersed in a cleaning bath containing a 50 g/L aqueous cleaning solution of Gardoclean® 351 available from Chemetall GmbH at 90 °C for 10 min and then rinsed with cold tap water for 1 min. The surface-cleaned workpiece was then pickled using an aqueous solution containing 20 wt.% nitric acid and 4 wt.% hydrofluoric acid at room temperature (23 °C) for 1 min and subsequently rinsed with cold tap water for 1 min.
Luego, en un paso individual, la pieza de trabajo se sumergió en un baño que contenía el ejemplo de lubricante I1 a 65°C durante 10 min. Then, in a single step, the workpiece was immersed in a bath containing lubricant example I1 at 65°C for 10 min.
Finalmente, la pieza de trabajo recubierta obtenida se secó con aire a 85°C. Finally, the obtained coated workpiece was air dried at 85°C.
No se formaron espumas sólidas durante este proceso. El lodo resultante en el baño de reacción de I1 era pulverulento y similar al lodo formado en un baño de oxalación que contenía Gardobond® AS 4200 de Chemetall GmbH (composición C1, cf. punto 2.2) y podía retirarse fácilmente del baño de reacción. No solid foams formed during this process. The resulting sludge in the reaction bath of I1 was powdery and similar to the sludge formed in an oxalation bath containing Gardobond® AS 4200 from Chemetall GmbH (composition C1, cf. section 2.2) and could be easily removed from the reaction bath.
2.2Tratamiento con solución de oxalación C1 disponible comercialmente en un paso individual2.2Treatment with commercially available C1 oxalation solution in a single step
El sustrato S1 como se describió anteriormente se utilizó como pieza de trabajo. Substrate S1 as described above was used as the workpiece.
La pieza de trabajo se trató de la siguiente manera: The workpiece was treated as follows:
La pieza de trabajo se sumergió en un baño de limpieza con una solución de limpieza acuosa de 50 g/L de Gardoclean® 351 disponible en Chemetall GmbH a 90 °C durante 10 min y luego se enjuagó con agua fría del grifo durante 1 min. Después, la pieza de trabajo purificada en superficie se decapó utilizando una solución acuosa que contenía 20% en peso de ácido nítrico y 4% en peso de ácido fluorhídrico a temperatura ambiente (23 °C) durante 1 min y posteriormente se enjuagó con agua fría del grifo durante 1 min. The workpiece was immersed in a cleaning bath containing a 50 g/L aqueous cleaning solution of Gardoclean® 351 available from Chemetall GmbH at 90 °C for 10 min and then rinsed with cold tap water for 1 min. The surface-cleaned workpiece was then pickled using an aqueous solution containing 20 wt.% nitric acid and 4 wt.% hydrofluoric acid at room temperature (23 °C) for 1 min and subsequently rinsed with cold tap water for 1 min.
Luego, en un paso individual, la pieza de trabajo se sumergió en un baño que contenía Gardobond® AS 4200 a 65°C durante 10 min. Then, in a single step, the workpiece was immersed in a bath containing Gardobond® AS 4200 at 65°C for 10 min.
Finalmente, la pieza de trabajo recubierta obtenida se secó con aire a 85°C. Finally, the obtained coated workpiece was air dried at 85°C.
2.3Tratamiento mediante el uso de las composiciones comparativas C2, C3, C4 y C52.3Treatment using comparative compositions C2, C3, C4 and C5
Se trató un sustrato S1 de la misma manera que se describió anteriormente en el artículo 2,1, excepto en que se utilizó una de las composiciones C2, C3, C4 y C5 en lugar de I1. A substrate S1 was treated in the same manner as described above in section 2.1, except that one of the compositions C2, C3, C4 and C5 was used instead of I1.
3. Propiedades de los sustratos recubiertos 3. Properties of coated substrates
3,1Sustrato recubierto obtenido del proceso de 1 pasocomose describe en el punto 2,13.1 Coated substrate obtained from the 1-step process as described in point 2.1
La capa de recubrimiento resultante de la pieza de trabajo recubierta es homogénea, gruesa y se adhiere firmemente a la superficie tratada de la pieza de trabajo. La capa de recubrimiento superior formada por el método es una capa de lubricante polimérico y la capa de recubrimiento inferior formada es una capa de recubrimiento de oxalato. Las propiedades de las capas de recubrimiento se observan utilizando la tecnología SEM. Se demostró que la capa de recubrimiento de oxalato inferior sobre la superficie de acero inoxidable es una capa de recubrimiento suficientemente cerrada sobre la superficie de la pieza de trabajo de metal. The coating layer resulting from the coated workpiece is homogeneous, thick, and adheres firmly to the treated workpiece surface. The upper coating layer formed by the method is a polymer lubricant layer, and the lower coating layer formed is an oxalate coating layer. The properties of the coating layers are observed using SEM technology. It was shown that the lower oxalate coating layer on the stainless steel surface is a sufficiently closed coating layer on the metal workpiece surface.
Los pesos de recubrimiento sobre el sustrato se determinaron utilizando el siguiente método de prueba: Se pesó la pieza de trabajo recubierta. Luego, la capa de recubrimiento de lubricante polimérico se lavó con xileno hirviendo para separarlo y posteriormente con agua hirviendo. Luego, la pieza de trabajo se secó y se pesó. La capa de recubrimiento de oxalato se lavó con una solución alcalina que contenía NaOH, trietilamina y EDTA (PL 83 de Chemetall GmbH) para separarla. Finalmente, la pieza de trabajo se enjuagó con agua, se secó y se pesó una vez más. The coating weights on the substrate were determined using the following test method: The coated workpiece was weighed. The polymer lubricant coating layer was then washed with boiling xylene to separate it, followed by boiling water. The workpiece was then dried and weighed. The oxalate coating layer was washed with an alkaline solution containing NaOH, triethylamine, and EDTA (PL 83 from Chemetall GmbH) to separate it. Finally, the workpiece was rinsed with water, dried, and weighed again.
Los pesos de recubrimiento resultantes se enumeran en la Tabla 2. The resulting coating weights are listed in Table 2.
Tabla 2: Pesos de recubrimiento sobre las superficies del sustrato sustrato S1 en /m2 Table 2: Coating weights on substrate surfaces S1 in /m2
El sustrato recubierto muestra muy buenas propiedades lubricantes y es muy adecuado para el conformado en frío, incluso con altas velocidades de estirado, y para la extrusión en frío. Las capas de recubrimiento se adhieren firmemente a la superficie metálica de los sustratos, incluso después del conformado en frío. The coated substrate exhibits very good lubricating properties and is well suited for cold forming, even at high draw speeds, and for cold extrusion. The coating layers adhere firmly to the metal surface of the substrates, even after cold forming.
Después de la formación en frío del metal, el recubrimiento restante se adhirió aún firmemente sobre la superficie del metal y la capa de recubrimiento restante se puede lavar utilizando un limpiador alcalino acuoso, por ejemplo, Gardoclean® S 5171 con Gardobond® Additive H 7375 de Chemetall GmbH, o un limpiador ácido acuoso, por ejemplo, Gardobond® Additive H 7132 con Gardobond® Additive H 7390 de Chemetall GmbH. After cold forming of the metal, the remaining coating still adhered firmly to the metal surface and the remaining coating layer can be washed off using an aqueous alkaline cleaner, e.g. Gardoclean® S 5171 with Gardobond® Additive H 7375 from Chemetall GmbH, or an aqueous acidic cleaner, e.g. Gardobond® Additive H 7132 with Gardobond® Additive H 7390 from Chemetall GmbH.
3.2Sustrato recubierto obtenido del proceso de 1 pasocomose describe en el punto 2.23.2 Coated substrate obtained from the 1-step process as described in point 2.2
La capa de recubrimiento de oxalato resultante sobre acero inoxidable es cerrada y homogénea. The resulting oxalate coating layer on stainless steel is closed and homogeneous.
El peso del recubrimiento sobre el sustrato se determinó utilizando el siguiente método de prueba: The weight of the coating on the substrate was determined using the following test method:
Se pesó la pieza de trabajo oxalada. La capa de recubrimiento de oxalato se lavó con una solución alcalina que contenía NaOH, trietilamina y EDTA (PL 83 de Chemetall GmbH) para separarla. Finalmente, la pieza de trabajo se enjuagó con agua, se secó y se pesó una vez más. El peso del recubrimiento de oxalato resultante es de 10 g/m2. The oxalated workpiece was weighed. The oxalate coating layer was washed with an alkaline solution containing NaOH, triethylamine, and EDTA (PL 83 from Chemetall GmbH) to separate it. Finally, the workpiece was rinsed with water, dried, and weighed again. The resulting oxalate coating weight was 10 g/m2.
El sustrato recubierto no muestra propiedades lubricantes en absoluto y, por lo tanto, no es adecuado para el conformado en frío. Para ello, el sustrato de acero inoxidable recubierto de oxalato debe someterse a lubricación en un paso adicional del proceso. The coated substrate exhibits no lubricating properties at all and is therefore unsuitable for cold forming. To achieve this, the oxalate-coated stainless steel substrate must be lubricated in an additional process step.
3.3Sustratos recubiertos obtenidos de los procesos de 1 pasocomose describe en el punto 2.33.3 Coated substrates obtained from 1-step processes as described in point 2.3
En caso de haber utilizado la composición comparativa C2, se encontró que la capa de recubrimiento resultante de la pieza de trabajo recubierta tenía una homogeneidad inferior en comparación con la pieza de trabajo recubierta obtenida al haber utilizado la composición I1. Se observó una homogeneidad incluso inferior cuando se utilizó la composición comparativa C3. En caso de haber utilizado los ejemplos comparativos C4 y C5, no se encontró que se hubiera formado ninguna capa de recubrimiento sobre el sustrato. When using comparative composition C2, the coating layer resulting from the coated workpiece was found to have a lower homogeneity compared to the coated workpiece obtained using composition I1. Even lower homogeneity was observed when using comparative composition C3. When using comparative examples C4 and C5, no coating layer was found to have formed on the substrate.
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