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Insti tuto Politcnico Nacional
GUA DE FOSFATIZADO DEMETALES
Unidad Politcnica para el Desarrollo y la Competitividad
Empresarial
Marzo 2006
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Gua de Fosfatizado de metales
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El Instituto Politcnico Nacional es la institucin educativa laica, gratuita de Estado,
rectora de la educacin tecnolgica pblica en Mxico, lder en la generacin,
aplicacin, difusin y transferencia del conocimiento cientfico y tecnolgico, creada
para contribuir al desarrollo econmico, social y poltico de la nacin. Para lograrlo,su comunidad forma integralmente profesionales en los niveles medio superior,
superior y posgrado, realiza investigacin y extiende a la sociedad sus resultados,
con calidad, responsabilidad, tica, tolerancia y compromiso social.
El Instituto Politcnico Nacional cuenta con un modelo integral de vinculacin,
basado en programas acadmicos y de investigacin, que impulsan el desarrollo de
emprendedores y empresas, con alto contenido social y de responsabilidad con elentorno.
Como parte de este modelo, el Instituto Politcnico Nacional crea la Unidad
Politcnica para el Desarrollo y la Competitividad Empresarial (UPDCE)que es
la plataforma institucional para facilitar la articulacin de las capacidades
institucionales y alinearlas a las necesidades de las empresas, especialmente de las
Micro Pequeas y Medianas Empresas (MIPyMES), impulsando su crecimiento y
desarrollo. Su funcin es promover la infraestructura y la experiencia en el desarrollo
e innovacin tecnolgica, generados en el Instituto Politcnico Nacional a efecto de
promover la innovacin y competitividad en las MIPyMES, garantizando la calidad
oportuna de los servicios prestados a los sectores productivos.
Este documento es parte de una serie de Guas Empresariales realizadas por la
UPDCE con el propsito de ayudar en el incremento de la competitividad de las
Micro, Pequeas y Medianas Empresas.
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Para mayor informacin por favor contctenos en:
Unidad Politcnica para el Desarrollo y la Competitividad Empresarial
Av. Wilfrido Massieu S/NUnidad Profesional Adolfo Lpez Mateos
Col. Zacatenco, C.P. 07738 Mxico D.F.
Tel: (55) 5729 6000 exts. 57000 al 57010
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ndice
Pgina
Introduccin...................................................................................................... 4
Teora sobre los Recubrimientos de Conversin Qumicos ......................... 5
Recubrimientos de Conversin de Fosfato .................................................. 8
Diferencia entre Limpieza cida con cido Fosfrico y Recubrimientos de
Fosfatos .......................................................................................................14
Trenes de Fosfatizado ................................................................................. 17
Control de Parmetros ................................................................................. 22
Mtodo para Determinar el Peso de los Recubrimientos de Fosfato ........... 24
Mtodos de Prueba ...................................................................................... 25
Apoyos que ofrece la UPDCE.......................................................................... 27
Referencias ................................................................................................. 30
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Introduccin
La presente gua tiene el fin de proveer los conceptos e ideas bsicas acerca de los
recubrimientos de conversin qumicos y de fosfato con el objeto de prevenir lacorrosin y/o abrasin, como base para pintura y lubricacin en maquinado.
Los recubrimientos de conversin, de los cuales el ms usado es el fosfatizado, son
fundamentales en los procesos metal mecnicos ya que preparan las superficies
metlicas para:
1. Acabados finales de pintura.
2. Tratamientos subsecuentes de maquinado.
Sin emplear el fosfatizado, las superficies metlicas son ms susceptibles de ser
corrodas y el anclaje de pintura, aceites protectores o anticorrosivos es mucho
mejor disminuyendo en consecuencia la calidad del producto metlico.
Este manual cuenta con una breve y sencilla secuencia de operaciones para llevar
a cabo un recubrimiento de conversin exitoso; con mecanismos de formacin del
recubrimiento, diferencias entre la limpieza cida y los recubrimientos, as como una
excelente explicacin de los tipos de recubrimientos de fosfato, sus caractersticas y
el proceso de aplicacin.
Es importante resaltar que en esta gua podrs encontrar algunos consejos bsicos
para que el recubrimiento de conversin mejore la dureza, resistencia a la abrasin y
humectacin de la superficie metlica, y otros para que los recubrimientos con
fosfato sean realizados de una manera eficiente y se obtenga el mximo resultadoesperado.
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Teora Sobre los Recubrimientos de Conversin Qumicos (Chemical
Conversion Coatings)
Los recubrimientos de conversin qumicos, son capas de compuestos de bajasolubilidad tales como xidos, fosfatos o cromatos, que se adhieren a la superficie
metlica del aluminio y de sus aleaciones.
Estos recubrimientos, afectan la apariencia, el potencial electroqumico, la
resistividad elctrica, la dureza de la superficie, la absorcin y otras propiedades de
superficie del metal.
La reaccin que forman los recubrimientos de conversin, involucra el ataque
qumico sobre el metal, lo que conlleva al desgaste del orden de una centsima a
una dcima de milsima del metal (0.01-0.1 mils).
Los recubrimientos de conversin son excelentes para:
a) Retardar el inicio de corrosin y fenmenos asociados al aplicar acabados de
aceites o ceras orgnicos.b) Mejorar la adhesin de acabados orgnicos (pinturas).
c) Mejorar la resistencia al desgaste.
d) Mejorar y realzar las caractersticas del metal para procesos de maquinado en
general a que sea sometido de continuo.
e) Retardar la corrosin sin cambio de resistividad elctrica.
f) Propsitos decorativos al colorear o entintar.
Los recubrimientos de conversin se utilizan de manera intercambiable con los
recubrimientos andicos. De hecho, un uso muy extendido de los recubrimientos de
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conversin, es la reparacin de reas daadas en metales tratados
electroqumicamente.
Lo sencillo del proceso bsico, junto con el hecho de que las soluciones pueden seraplicadas como baos de impresin, por rociado, con brocha, con un pao o trapo o
cualquier otro mtodo de humectacin que garantice contacto ntimo con la
superficie del metal, hace que los recubrimientos de conversin qumica sean
sumamente tiles en las operaciones de manufactura metal-mecnica.
En la mayora de los casos, los recubrimientos de conversin ofrecen ventajas en
costo sobre los mtodos electrolticos.
Adicionalmente y a diferencia de algunos recubrimientos andicos, los
recubrimientos de conversin qumica no disminuyen la resistencia a la fatiga del
metal tratado.
Procedimiento.La secuencia de operaciones para aplicar un recubrimiento de conversin
satisfactorio a los metales es como sigue:
1. Eliminacin de contaminantes orgnicos.
2. Eliminacin de xido o productos de corrosin.
3. Acondicionamiento de la superficie limpia para hacerla susceptible de ser
recubierta por conversin.
4. Recubrimiento por conversin.
5. Enjuagado.
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6. Enjuagado acidulado (recomendado si se va a aplicar un recubrimiento
suplementario).
7. Secado.8. Aplicacin del recubrimiento suplementario (cuando sea requerido).
Todas las formulaciones de conversin de xido, de conversin de fosfato y de
conversin de cromato que se presentan en este estudio, son susceptibles de
mejorar sus propiedades humectantes con la adicin de un alquil aril sulfonato de
sodio en niveles de 0.1 a 0.3 % en peso.
Despus que se ha aplicado el recubrimiento de conversin en el metal, la pieza es
cuidadosa y completamente enjuagada y secada. El enjuague final usualmente es
caliente para ayudar al secado.
La etapa del secado es muy importante porque previene el manchado del metal
tratado. Secado a temperaturas mayores de 65C, usualmente provocadeshidratacin de los recubrimientos, de esta manera incrementando la dureza y la
resistencia a la abrasin.
Despus, frecuentemente se aplican recubrimientos de aceites, ceras, pinturas y
otras formas de recubrimientos orgnicos sobre los metales. Si el recubrimiento de
conversin fue aplicado para mejorar las propiedades metal-mecnicas del metal,
entonces el paso siguiente ser aplicar un recubrimiento final de un lubricante de
pelcula seca.
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Recubrimientos de Conversin de Fosfato
Los recubrimientos de fosfato, son transformaciones de sustratos metlicos en
nuevas superficies que tienen propiedades no-metlicas y no conductivas. Son
ampliamente usados en la manufactura de productos metlicos por cuatro razones
principales:
1. Para preacondicionar superficies que van a recibir pintura.
2. Para preparar superficies que van a recibir recubrimientos plsticos.
3. Para preacondicionar superficies que van a ser transformadas por maquinado
en fro.
4. Para mejorar la resistencia a la corrosin, ya que proveen una buena base de
agarre para ceras, aceites protectores y lubricantes.
Con mucho, el uso ms amplio de los recubrimientos de fosfato, es el prolongar la
vida til de los acabados de pintura.
La Funcin de los Recubrimientos de Fosfato
A. Como base para pintura.
La vida til de una pintura sobre una superficie metlica, depende de varios factores
que operan dentro del sistema total de pintura. El funcionamiento total de acabado
final, sin importar el tipo de pintura, est directamente relacionado a la efectividad
del sistema de pretratamiento del sustrato.
El objeto de tratar los metales antes de recibir la pintura es prolongar la vida de sta
ofreciendo una superficie compatible sobre la cual pueda amarrarse.
Este objetivo es llevado a cabo formando sobre la superficie metlica inestable, una
base estable e inerte para apoyo de la pintura.
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Los recubrimientos de fosfato, han probado ser los ms usados como base para
pintura para acero, acero inoxidable, aluminio y zinc y sin ninguna duda disfrutan de
un amplio uso en innumerables aplicaciones en la industria moderna.B. Como base para plsticos.
Los recubrimientos de conversin de fosfato, proveen una superficie limpia y una
base mejorada para la aplicacin de recubrimientos de plstico y hule.
Adicionalmente, ofrecen proteccin contra la corrosin en aquellas reas no
cubiertas por el plstico o el hule.
C. Para metal formado y lubricacin en maquinados.
Los recubrimientos de fosfato, proveen un excelente mecanismo superficial para
agarrar y retener compuestos para operaciones de embutido en fro y para
lubricantes. La estructura cristalina de los fosfatos es particularmente til en
extrusin en fro, en donde actan como depsitos del lubricante, mantenindolo en
su lugar y causando que fluya a medida que fluye el metal.De esta manera, el metal fluye ms libremente bajo la presin de extrusin y esto
incrementa la vida de las piezas de trabajo.
D. Para prevenir la corrosin y la oxidacin.
Mientras que las superficies sin tratar del metal son relativamente inestables y
propensas a la corrosin, los recubrimientos de conversin de fosfato son ms
estables y resistentes.
Su estructura no-metlica es tal que ellos absorben y retienen los compuestos para
prevenir la corrosin y oxidacin mucho mejor que las superficies sin tratar.
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Algunas de las partes metlicas de acero principalmente, necesitan proteccin
contra la corrosin, pero debido a que son partes internas de ensamble o sub
ensambles, no estn a la vista y por lo tanto no necesitan un acabado atractivo comopinturas o platinado (electroqumico).
En estos casos, estas piezas reciben un tratamiento con fosfato de zinc de tipo
pesado que le da una excelente proteccin en combinacin con ceras o aceites
especiales de proteccin.
Mecanismos de Formacin del Recubrimiento
La mayora de los fosfatos metlicos, son insolubles en agua pero son solubles en
cidos minerales. Esto es la base de la reaccin qumica de un recubrimiento de
fosfato.
Las soluciones fosfatizantes comerciales, consisten de fosfatos metlicos disueltos
en soluciones balanceadas de cido fosfrico.
A medida que la concentracin del cido del bao permanece sobre un punto crtico,el fosfato metlico permanece en solucin. Cuando un metal reactivo (inestable) se
introduce por la inmersin en la solucin fosfatizante, un ligero pickling o ataque se
lleva a cabo y la concentracin del cido se reduce en la interfase lquido-metal. Es
aqu que el metal del sustrato es disuelto, se forma hidrgeno gas y un recubrimiento
de fosfato se precipita. El hecho de que esos recubrimientos se formen en la
superficie del metal, incorporando iones metlicos de la superficie, los hace
recubrimientos de conversin, los cuales estn integralmente unidos al metal.
En este sentido, los recubrimientos de fosfato difieren de los electrodepsitos, los
cuales son aditivos o superimpuestos sobre el metal. En dichas formulaciones, se
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incluyen aceleradores para apresurar la accin, y reactivos para prevenir la
polarizacin del hidrgeno que se forma.
Juntos, aceleran la velocidad de recubrimiento y disminuyen el tamao del cristal.Los aceleradores ms comunes son nitritos, nitratos, cloratos y perxidos o algunas
combinaciones de stos.
En la actualidad, los aceleradores de nitrito son los ms usados. Los perxidos son
relativamente inestables y difciles de controlar. Los de cloratos, pueden generar un
lodo fino que logra causar depsitos polvosos. Los nitratos desarrollan una
estructura cristalina ms gruesa.
La reaccin tpica de un recubrimiento de conversin de fosfato pesado es:
FASE 1: En dnde Me= Zn, Mn o Fe
4324342 4)()(3 POHPOMePOHMe +
FASE 2:
++ 224243 )(2 HPOHFePOHFe
FASE 3:
434242 )( POHFeHPOPOHFe +
La reaccin general es:
++++ 2434243242 3)()(3 HPOHFeHPOPOMeFePOHMe
Mientras la superficie del acero es irregular y elctricamente conductiva y
susceptible a la corrosin, la superficie convertida es relativamente uniforme, no-
conductiva y resistente a la corrosin.
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Este cambio en la naturaleza elctrica es importante. Al ojo desnudo, una pieza de
acero puede aparecer y verse tersa y uniforme, realmente, si la vemos a travs del
microscopio, es una superficie altamente irregular que consiste de diferencias en elplano de la misma, es decir, presenta picos y valles.
Estos, tienen cargas elctricas alternadas entre positivas y negativas. Materia
extraa sobre la superficie, esfuerzo del metal y ralladuras tambin inducen
diferencias elctricas (reas catdicas y reas andicas). Cuando se presenta
humedad (como puede ser el caso de la pintura) dado que sta es una membrana
semi-permeable, estas reas catdicas y andicas forman pares que se llaman
celdas electrolticas.
Estas celdas generan la corriente elctrica que es la fuerza motriz de la corrosin.
Los recubrimientos de fosfato de conversin, solo elctricamente inertes, entonces al
recubrir y aislar las reas catdicas y andicas caractersticas del acero, previenen
la corrosin electroqumica de la superficie.
Cmo funcionan los recubrimientos de fosfato?
Los recubrimientos de fosfato funcionan de las siguientes maneras:
1. Preacondicionan las superficies otorgando un carcter no-alcalino. Las
condiciones alcalinas causan cortado severo de la pintura debido a que
saponifican a la mayora de los vehculos de las pinturas, provocando con
esto prdida en la adhesin de la misma.
2. Imponen una uniformidad relativa a la textura de la superficie y mejoran la
uniformidad en los tratamientos posteriores como pintura.
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3. Incrementan la superficie activa sobre la cual las fuerzas atractivas, es decir,
las fuerzas que causan la adhesin, pueden actuar.
4. Crean capilaridades y micro cavidades que proveen el suficiente agarremecnico entre recubrimientos y superficies y mantienen en su lugar los
compuestos para maquinado, los aceites lubricantes y los aditivos
anticorrosivos y antioxidantes.
5. Amortiguan contra ralladuras y golpes superficiales.
6. Aslan los materiales contra corrosin electroqumica.
7. Previenen reacciones entre las resinas de las pinturas y los metales reactivos
tales como el zinc.
8. Inhiben el avance de la corrosin desde un rea daada hacia un rea en
buen estado que se encuentre adjunta.
Saponificacin:Es la reaccin qumica entre un cido graso y un lcali (base).Los jabones y detergentes son obtenidos mediante saponificacin.
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Diferencia entre Limpieza cida con cido Fosfrico y Recubrimientos de
Fosfatos.
Los limpiadores cidos para metales formulados a base de cido fosfrico,usualmente contienen solventes orgnicos y agentes humectantes. El propsito
principal de estas formulaciones es la remocin de la grasa y oxidacin y al mismo
tiempo ocasionar una ligera irritacin o grabado (etching) sobre el metal para
promover una mejor superficie de agarre para la adhesin de acabados posteriores,
principalmente pintura, todo en una sola operacin.
Para lograr lo anterior, el limpiador contiene entre 15 a 20% de cido fosfrico y
suficiente solvente para remover la grasa.
Esta concentracin tan alta de cido previene y evita la formacin de cualquier
fosfato sustancial.
Cuando el metal va a ser recubierto con fosfato de conversin, las partes a tratar se
limpian adecuadamente y entonces se hacen tratar con una solucin diluidabalanceada de cido fosfrico de entre 0.5 y 2.0%, de tal manera que la reaccin
entre el cido y el metal resulta en la transformacin (conversin) de la superficie en
un recubrimiento de fosfato cristalino.
Las evaluaciones y pruebas hechas sobre acero que ha sido limpiado con cido
fosfrico indican que la pelcula de fosfato que permanece despus de la operacin
de limpieza es de 5 a 10 mg por pie cuadrado, es decir, prcticamente no existe
ningn recubrimiento real.
Los recubrimientos normales para preparacin para pintura sobre acero con fosfato
de zinc, generan pesos que van de 150 a 600 mg/pie2, los de fosfato de zinc pesado
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alcanzan los 3000 mg/pie2, y los de magnesio (nica y exclusivamente por
inmersin), alcanzan hasta los 4000 mg/pie2.
Las variaciones en el manejo de soluciones fosfatizantes y tcnicas de aplicacin,repercutirn en la calidad del proceso total.
Tipos de Recubrimientos de Fosfato.
Ordenados de manera creciente respecto al peso expresado en miligramos por pie
cuadrado de material tratado, los siguientes fosfatos son los ms empleados en la
industria:
a) Recubrimientos de fosfato de hierro.
b) Recubrimientos de fosfato de zinc.
c) Recubrimientos de fosfato de zinc pesado.
d) Recubrimientos de fosfato de manganeso.
Recubrimientos de fosfato de hierro.
Las caractersticas ms importantes del fosfato de hierro son:
a) Estructura delgada amorfa.
b) Peso de recubrimiento de 30 a 90 mg/pie2.
c) Excelente superficie para adhesin de pintura.
d) Buena resistencia a la corrosin bajo pintura.
e) Bajos requerimientos de calentamiento.
f) Bajos gastos de equipo.
g) Bajos costos en qumicos.
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h) Fcil de controlar.
Recubrimientos de fosfato de zinc.
Las caractersticas ms importantes son:
a) Estructura definitivamente cristalina y relativamente pesada.
b) Peso de recubrimiento de 150 a 600 mg/pie2.
c) Excelente superficie para adhesin de pintura.
d) Mxima resistencia a la corrosin bajo pintura.
e) Buena vida media de la solucin fosfatizante comparada al hierro.
Recubrimientos de fosfato de zinc pesado.
Las caractersticas ms importantes son:
a) Estructura definitivamente cristalina y muy pesada.
b) Peso de recubrimiento de 1000 a 3000 mg/pie
2
.c) Acta como un ligante que mantiene lubricantes y compuestos sin corrosin.
Recubrimientos de fosfato de manganeso.
Las caractersticas ms importantes son.
a) Estructura cristalina muy pesada, los cristales ms gruesos y ms porosos
que cualquier otro fosfato.
b) Peso de recubrimiento de 1000 a 4000 mg/pie2.
c) Retiene un mayor volumen de aceites lubricantes o de prevencin a la
corrosin.
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d) Buena vida media de la solucin fosfatizante, aunque producen la mayor
cantidad de lodos.
De acuerdo a lo anterior, podemos observar que los recubrimientos de conversinabarcan una gran cantidad de pesos y caractersticas de cristal que van desde los
muy pesados con cristales gruesos, hasta los depsitos microcristalinos
ultradelgados.
El color del depsito cristalino vara desde gris muy claro hasta gris oscuro pasando
por azul. Los recubrimientos son ms oscuros a medida que se incrementa el
contenido de carbn en el metal, asimismo, los recubrimientos microcristalinos son
de un gris ms oscuro que los recubrimientos de cristales gruesos del mismo peso
total.
Se ha determinado que el espesor de los recubrimientos tiene un rango de 0.1
milsimas en mg/pie2de rea recubierta del metal, ha sido adoptado como base de
comparacin para expresar la cantidad de recubrimientos depositado, ms que elespesor del mismo.
Trenes de Fosfatizado.
Aunque la mayora de los fabricantes de soluciones fosfatizantes, recomiendan
operaciones especficas de operacin para sus procesos y que son entre otras metal
a tratar, pieza a tratar en forma y diseo, concentracin del bao, pH, temperatura y
tiempo de exposicin, podemos, de manera general, establecer ciertos procesos
bsicos que cubren todas las aplicaciones. De aqu se establecen los siguientes
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pasos que forman los ciclos de fosfatizado mas comnmente llamados trenes de
fosfatizado.
Proceso para recubrimiento de fosfato de hierro.Bsicamente este proceso es de 4 etapas:
Etapa 1. Limpieza y fosfatizado simultneo.
Etapa 2. Enjuague con agua en exceso.
Etapa 3. Enjuague acidificado crmico-fosfrico o no crmico.
Etapa 4. Secado.
Fosfato de hierro por rociado (se omite la etapa de secado) (tiempo total: 140 a 3).
1 2 3
60 a 120, limpieza y
fosfatizado
4 a 16 g/l de agua
15 a 70C
pH= 3.5 5.0
20 a 30, agua en
recirculacin a 30C
20 a 30, enjuague cido
30 a 120 g/400 l de agua
30 a 70C
pH= 3.5 5.0
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Fosfato de hierro por inmersin (se omite la etapa de secado) (tiempo total: 340 a
6).
1 2 3
3 a 5, limpieza y
fosfatizado
5% en volumen de agua
50 a 70C
pH= 3.5 5.0
20 a 30, agua en exceso 20 a 30, enjuague cido
30 a 120 g/400 l de agua
30 a 70C
pH= 3.5 5.0
Proceso para recubrimiento de fosfato de zinc.
Idealmente, este proceso consta de 7 etapas:
Etapa 1. Limpieza para remover suciedad.
Etapa 2. Enjuague con agua en exceso.
Etapa 3. Enjuague sensibilizador (opcional).
Etapa 4. Fosfato de zinc.
Etapa 5. Enjuague con agua en exceso.
Etapa 6. Enjuague acidificado crmico-fosfrico o no crmico.
Etapa 7. Secado.
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Fosfato de zinc por rociado (se omite la etapa de secado) (tiempo total: 340).
1 2 3
Limpieza, 60
Solucin alcalina a 4 - 16
g/l de agua
35 a 70C
enjuague, 30
agua en recirculacin y en
exceso a 30C
enjuague, 30
agua (ms activador de
titanio opcional,
500g/400l) 30 C
4 5 6
fosfatizado, 60
2.5 % en volumen
38- 60C
relacin de cido total
libre: 13:1 20:1
enjuague, 20
agua en recirculacin y en
exceso 30C
enjuague cido, 20
30 a 120 g/400 l de agua
40 a 75C
pH= 3.5 5.0
Proceso para recubrimiento de fosfato de zinc pesado.
El proceso recomendado para este fosfato consta de 7 etapas:
Etapa 1. Limpieza para remover suciedad.
Etapa 2. Enjuague con agua en exceso.
Etapa 3. Enjuague sensibilizador (opcional).
Etapa 4. Fosfato de zinc pesado.
Etapa 5. Enjuague con agua en exceso.
Etapa 6. Enjuague acidificado crmico-fosfrico o no crmico.
Etapa 7. Secado.
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Fosfato de zinc por inmersin (se omite la etapa de secado) (tiempo total: 720 a
12).
El proceso de inmersin se recomienda para artculos metlicos que sernposteriormente sometidos a presiones altas como extrudo o estirado.
1 2 3
limpieza, 3- 5
solucin alcalina a 50 g/l
de agua
60 a 95C
enjuague, 20 - 30
agua en exceso a 30C
enjuague, 20-30 agua
(ms activador de titanio
opcional, 500g/400l) 30 C
4 5 6
fosfatizado, 3 5
4 % en volumen
60- 80C
relacin de cido total
libre: 6:1 12:1
enjuague, 20 30
agua en exceso 30C
enjuague, 20 30
acidificado
30 a 120 g/400 l de agua
38 a 75C
pH= 3.5 5.0
Proceso para recubrimiento de fosfato de manganeso.
El proceso recomendado es de 7 etapas a saber:
Etapa 1. Limpieza para remover suciedad. De preferencia, limpiadores alcalinosen caliente.
Etapa 2. Enjuague con agua en exceso, en caliente; esto es para mantener el
metal caliente y acelerar la reaccin de fosfatizacin.
Etapa 3.Enjuague con agua caliente y con sensibilizador.
Etapa 4. Inmersin en la solucin de fosfato de manganeso.
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6 10% en volumen,
95 100C,
30
Etapa 5. Enjuague con agua, a temperatura ambiente.Etapa 6. Enjuague cido, crmico fosfrico o no crmico.
Etapa 7. Secado, aire caliente de preferencia.
Debe de hacerse notar, que los fosfatos de manganeso son siempre aplicados por
inmersin, debido a que la aplicacin por rociado tiende a depositar un recubrimiento
relativamente ligero y el tiempo necesario ni esta normalmente disponible en una
instalacin industrial moderna.
Tambin es de observar que estos fosfatos se aplican predominantemente a partesferrosas. El recubrimientos obtenido es el ms blando y la velocidad de conversin
qumica es la menor que las de los otros sistemas.
Control de Parmetros.
Los sistemas modernos de calidad total en una organizacin demandan que, en el
caso de los recubrimientos de conversin de fosfato, sea necesario controlar las
concentraciones de los ingredientes activos de todos los baos.
El control de la concentracin de las soluciones de fosfato de fierro, puede ser
llevado a cabo mediante una titulacin cido-base simple, la cual medir la acidez
total.
El valor del pH puede ser determinado por un potencimetro o inclusive con papel
pH, el cual es suficientemente preciso para estos propsitos.
El control de la concentracin de las soluciones de fosfato de zinc y de fosfato de
manganeso es, sin embargo, ms complejo.
En estos casos nos interesa no solo la acidez total, sino tambin el control de laacidez libre y el contenido del acelerador en caso de que la formulacin original lo
incluye.
La concentracin de acidez total es esas soluciones puede ser determinada titulando
una muestra de 10 ml con una base 0.1 N a vire de fenoftaleina.
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La concentracin de acidez libre en las soluciones de fosfato de zinc o de
manganeso, puede ser determinado titulando una muestra de 10 ml con una base
o.1 N hasta vire de azul de bromo fenol.
Si dividimos el valor de la acidez libre entre el valor de la acidez total, el resultado esla relacin de cido libre.
Los pesos de los recubrimientos se ajustan cambiando esta relacin.
El contenido de acelerador de nitrito de sodio se controla titulando una muestra
acidificada de 25 ml hasta vire de permanganato de potasio.
Dependiendo del proceso, la calidad total del proceso mismo debe de medirse a los
siguientes parmetros:
a) Eficiencia en la limpieza previa.b) Uniformidad del recubrimiento.
c) Peso del recubrimiento.
d) Color y brillo del recubrimiento.
e) Rayado o manchado del recubrimiento.
f) Adhesin de la pintura.
g) Espesor de la capa de pintura requerida para un recubrimiento apropiado.
h) Reflectividad de la pintura o brillo marginal.
i) Absorbencia de aceites lubricantes para post-tratamiento.
j) Absorbencia de compuestos para maquinado.
En el tren de fosfatizado, debern controlarse todas las variables como son.
1. Temperatura: controlador, regulador de calentamiento, etc.
2. Nivel de la solucin: controladores de flotador y de agua de alimentacin, etc.
3. Piezas o partes a fosfatizar: velocidad y carga constante, transportador
automatizado, etc.
4. Productos qumicos: Medicin precisa en la alimentacin, de ser posible, conbombas, con o sin sensores.
5. Agua de enjuague: Los enjuagues continuos en exceso, debern ser
mantenidos para remover suciedades, lodos, detergentes y materiales de
fosfatado tan rpidamente como sea posible para mantener un suministro
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continuo de agua fresca a la pieza en tratamiento a fin de minimizar los
efectos de contra-reaccin con el desajuste qumico resultante.
Mtodo para Determinar el Peso de los Recubrimientos de Fosfato.El mtodo ms aceptado y ampliamente usado para determinar el peso de los
recubrimientos de conversin de fosfato en superficies de acero, acero inoxidable y
fierro es el siguiente:
1. Cortar la muestra metlica en un tamao que pueda ser pesado en una
balanza analtica, por ejemplo, 10 x 10 cm para lmina calibre 18 o 20.
2. Colocar acetona o un solvente similar altamente voltil en un vaso de
precipitados de 500 ml. Introducir la muestra para remover suciedades ograsa de los dedos. Secar inmediatamente.
3. Pesar la muestra en la balanza analtica (Pi).
4. Preparar la siguiente solucin removedora: agregar 53.1 g de cido crmico a
un matraz y aforar a 1000 ml con agua de 40 ppm.
5. Introducir la muestra en la solucin removedora bajo las siguientes
condiciones:
a. Tiempo de inmersin: 5
b. Temperatura : 75C
c. La solucin removedora slo se puede usar una sola vez.
6. Enjuagar la muestra en agua caliente.
7. Introducir la muestra en acetona fresca y limpia. Secar inmediatamente si se
puede con un ventilador.
8. Pesar la muestra en la balanza analtica (Pf).
9. Calcular el peso expresado en gramos por pie2. Considerar las dos caras de
la muestra.Para las superficies de zinc y aluminio, es el mismo procedimiento, nicamente la
solucin removedora se prepara como sigue:
Agregar 10.57 g de dicromato de amonio a un matraz y aforar a 1000 ml con agua
de 40 ppm.
Las condiciones para remover el recubrimiento son:
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Tiempo de inmersin : 4
Temperatura : 21C
Mtodos de Prueba.
Un recubrimiento de conversin de fosfato bien aplicado, deber ser uniforme en
color y lustre y no deber presentar una superficie polvosa.
La causa principal de un lustre pobre o de superficie polvosas es entre otras, un pH
bajo, mala limpieza o enjuague, tiempo o temperatura de tratamiento excesivo, un
bao contaminado por mala remocin de lodos qumicos desgastados o la falta de
agitacin adecuada.
Los recubrimientos muy ligeros o que a penas son visibles, son causados por un altopH, baja temperatura o tiempo, etc.
Debido a que los recubrimientos de hierro y zinc de conversin, son diseados para
amarrar la pintura a la superficie metlica, se efectan pruebas sobre su
efectividad dentro del sistema de pintura total, despus de que la etapa de pintado
ha sido terminada.
Las pruebas emplean acabados estndar, los cuales son aplicados de acuerdo a
especificaciones de ASTM o especificaciones propias del usuario. Esto es
especialmente vlido en el caso de las armadoras de autos que se rigen por
estndares propios en la mayora de los casos.
En cualquier caso, se efectan dos tipos de pruebas, a saber:
1. Esta prueba es diseada para evaluar la adhesin de un acabado de pintura a
un metal. La muestra es colocada en un mandril cnico y torcida o doblada. El
grado de torsin posible antes de que se rompa la superficie, es una medida
de la adhesin del acabado de pintura. Empleando la prueba del impacto de
Bell Telephone Labs., se evala la adhesin de la pintura mediante el impactode una bola de acero que cae desde una altura especificada.
2. El segundo tipo de pruebas consiste en exponer paneles de muestras
preparadas a la humedad, inmersin en agua y rociado de soluciones salinas
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al 5% as como a los elementos naturales (intemperismo). El grado de avance
de la corrosin se mide despus de cientos de horas reexposicin.
Las especificaciones de lo estndares del ASTM son:a) Mtodo de prueba para la elongacin de acabados
orgnicos con aparato de mandril.
D-522-60 (1968)
b) Mtodo para evaluacin de grado de formacin de
ampollas en pinturas.
D-714-56 (1968)
c) Mtodo de prueba de inmersin de agua de
recubrimientos orgnicos sobre acero.
D-870-54 (1968)
d) Mtodo de prueba de niebla salina. B-117-64 (1968)e) Mtodo de prueba de niebla salina-cido actico. B-287-62 (1968)
f) Mtodo de prueba de niebla de agua sobre
recubrimientos orgnicos.
D-1014-66 (1968)
g) Mtodo de prueba de niebla de agua sobre
recubrimientos orgnicos.
D-1735-62 (1968)
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Apoyos que ofrece la UPDCE
El Instituto Politcnico Nacional a travs de la Unidad Politcnica para el Desarrollo y
la Competitividad Empresarial (UPDCE) busca cumplir con el objetivo de mantener
la coherencia de la misin institucional a travs de mecanismos que:
Enfaticen los procesos de formacin de empresarios y empresas.
Fortalezcan la participacin entre las empresas y la comunidad del Instituto.
Apoyen la competitividad internacional
Generen redes de colaboracin para la prestacin de servicios y el desarrollo
de proyectos de innovacin, investigacin y desarrollo tecnolgico.
Una de las estrategias de la UPDCE para alcanzar los objetivos anteriores es atravs de este documento, que forma parte de la serie de Guas Empresariales, que
tienen como misin convertirse en una herramienta que contribuya al desarrollo y la
competitividad de su empresa.
Para asistencia y capacitacin contamos con especialistas calificados en las
diferentes Unidades Acadmicas del Instituto, que dominan los temas que se
abordan en las guas.
Adicionalmente, la UPDCE proporciona apoyos para el desarrollo de:
Planeacin estratgica.
Planes de negocio.
Investigaciones de mercado nacional y de exportacin.
Obtencin de fuentes de financiamiento.
Formacin de empresas de base tecnolgica.
Proyectos de investigacin, innovacin y desarrollo tecnolgico de productos,
procesos, materiales y servicios.
Diagnstico empresarial para determinacin de fortalezas y debilidades.
Pruebas de laboratorio.
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Capacitacin en forma de cursos, seminarios y talleres de acuerdo a sus
necesidades especficas.
Desarrollo de proveedores y cadenas productivas
La UPDCE es la puerta por la cual se brinda libre acceso al enorme acervo
tecnolgico y humano del Instituto Politcnico Nacional; ponindolo a disposicin de
la comunidad empresarial en la bsqueda de soluciones a los problemas que se
enfrentan en todos los mbitos de operacin de su empresa (ver figura 1).
Primarias
Logstica deEntrada
OperacionesLogstica de
SalidaVentas
MarketingServicio
Empresa
y CientficoAdquisiciones
Recursos HumanosDireccin y Administracin
Apoyo
Desarrollo Tecnolgico
Centros deInvestigacinCientfica ytecnolgica
Centros deEducacinContinua
Centros deOrientacinTecnolgica
UnidadesAcadmicas
ValorAgregado
IPN
ActividadesdelaEmpresa
Figura 1. Participacin de la UPDCE
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No dude en contactarnos, estamos a sus rdenes en:
Unidad Politcnica para el Desarrollo y la Competitividad Empresarial
Av. Wilfrido Massieu S/N
Unidad Profesional Adolfo Lpez Mateos
Col. Zacatenco, C.P. 07738 Mxico D.F.
Tel: (55) 5729 6000 exts. 57000 al 57010
Fax: (55) 5729 6000 ext. 57253
Sitio web: www.updce.ipn.mx
Montecito N 38, piso 5
Oficina 33 y 34
Col. Npoles, C.P. 03810, Mxico, D.F.
Tel: (55) 5488 0624 al 28
Fax: (55) 5488 0629
Correos electrnicos: [email protected] y [email protected]
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Referencias
GONZLEZ, Miguel. Fosfatizado de Metales (Curso). Planta de Ensamble de Ford
Motor Company. Deaborn, Michigan, EUA. Agosto-Octubre, 2000.GONZLEZ, Miguel. Fosfatizado de Metales. (No Publicado)