ipn fosfatizado

8/14/2019 IPN fosfatizado

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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

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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.


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.


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 3. Enjuague sensibilizador (opcional).

Etapa 4. Fosfato de zinc.



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 3. Enjuague sensibilizador (opcional).

Etapa 4. Fosfato de zinc pesado.



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)

ipn fosfatizado

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