Universidade Federal do Rio Grande do SulUnião Brasileira de Educação e AssistênciaQuímicaDepositad

Azambuja, Denise Schermann

Cassel, Eduardo

Peres, Rafael Silveira

Portuguese

Universidade Federal do Rio Grande do SulUnião Brasileira de Educação e AssistênciaQuímic

Lume 5.8

(22) Data do Depósito: 02/05/2013(43) Data da Publicação: 10/02/2016(RPI 2353)(21) BR 102013010862-6 A2Ministério do Desenvolvimento, IndústriaRepública Federativa do BrasilInstituto Nacional da Propriedade Industriale do Comércio Exterior*BR102013010862AINPI(54) Título: MÉTODO DE REDUÇÃO DOTAMANHO DE GRÃOS DE CRISTAIS DEFOSFATO UTILIZANDO TANINOS VEGETAISEM PROCESSOS DE FOSFATIZAÇÃO(51) Int. Cl.: C23C 22/07; C30B 29/14(73) Titular(es): UNIVERSIDADE FEDERAL DORIO GRANDE DO SUL - UFRGS, UNIÃOBRASILEIRA DE EDUCAÇÃO E ASSISTÊNCIA(72) Inventor(es): DENISE SCHERMANNAZAMBUJA, RAFAEL SILVEIRA PERES,EDUARDO CASSEL(57) Resumo: MÉTODO DE REDUÇÃO DOTAMANHO DE GRÃOS D CRISTAIS DEFOSFATO UTILIZANDO TANINOS VEGETAISEM PROCESSOS DE FOSFATIZAÇÃO. Apresente invenção descreve a adição de taninosvegetais do tipo condensado (Acácia, Pinheiro eoutros), preferencialmente da acácia negra,como uma alternativa para reduzir o tamanho degrão dos cristais de fosfato, melhorar a suadistribuição na superfície do substrato e, destaforma, melhorar a aderência de revestimentos.Mais especificamente, a presente invenção ofereuma alternativa livre de restrições ambientaiscomo aditivo de processos de fosfatização naindústria.1/6 MÉTODO DE REDUÇÃO DO TAMANHO DE GRÃOS DE CRISTAIS DE FOSFATO UTILIZANDO TANINOS VEGETAIS EM PROCESSOS DE FOSFATIZAÇÃO Campo da Invenção 5 A presente invenção descreve a um método de redução do tamanho de grãos de cristais de fosfato utilizando taninos vegetais (do tipo condensado), preferencialmente da acácia negra (Acacía meamsil), em processos de fosfatização. Mais especificamente, a presente invenção oferece um aditivo para banhos de fosfatização com o intuito de reduzir o tamanho de grão dos 10 cristais de fosfato, melhorar a distribuição destes cristais sobre a superfície do substrato e, desta forma, melhorar a performance da camada de conversão assim formada e a aderência à um tratamento posterior, como um revestimento polimérico, pintura e outros. Antecedentes da Invenção 15 A fosfatização é um processo utilizado para o pré-tratamento de superfícies de metais ferrosos e não ferrosos. Ela consiste na conversão de um metal em um fosfato insolúvel do íon metálico que se deposita sobre a superfície metálica modificando as suas propriedades. O processo comercial de fosfatização foi desenvolvido por Thomas Coslett no final do século 19, mais 20 precisamente em 1906, quando publicou a sua primeira patente (Coslett, T.W.; Patente Britânica N° 8667, 1906). A primeira formulação da patente de Coslett era constituída de limalha de ferro, ácido fosfórico e água. Entretanto, Coslett também patenteou processos de fosfatização utilizando zinco e manganês (Coslett, T.W.; Patente Britânica N° 15628, 1908; Coslett, T.W.; Patente 25 Britânica N° 22743, 1909; Coslett, T.W.; Patente Britânica N° 28131, 1909; Coslett, T.W.; Patente Americana N° 1610362, 1926.). No âmbito patentário, taninos são usados como inibidores de corrosão do aço durante a fosfatização. A patente americana US2854368 de Shreir, L. L.; relata a utilização em sua formulação apenas ácido fosfórico, tanino 30 hidrolisável, água e álcool. Os autores relatam que a camada formada neste 2/6 tipo de fosfato tem melhor resistência à corrosão devido ao produto da reação entre o tanino e o óxido de ferro (quelato insolúvel). A patente americana US5011551 de Emeric, D.A., Miller C. E.; Westich, 8., descreve um tipo de fosfatização para o aço previamente oxidado, com 5 ácido tânico e agentes surfactantes em sua formulação, para ser aplicado em superfícies onde não é possível a utilização do jateamento abrasivo como pré-tratamento de superfície. A patente americana US2502441 de Dodd, S.R.; Caldwell, W.; Aires, R.F.; propõe a utilização de taninos (preferencialmente tanino de quebracho) 1 o em conjunto com compostos de molibdênio ou tungstênio para acelerar a formação da camada fosfatizada e melhorar a sua qualidade. A patente americana US4293359 de Pedrazzini, G.; utilizou em sua formulação além de formaldeído e alcoóis, tanino hidrolisável para a formação do quelato insolúvel e assim obter uma melhor proteção contra a corrosão. 15 Recentemente, foi depositada uma patente americana US2009/0159158-A 1 para o desenvolvimento de um processo de fosfatização para ligas de magnésio que contém ácido tânico em sua formulação, além de ácido fosfórico, carbamida, ácido nítrico e di-hidrogênio fosfato de magnésio ( Hsu, S; Liu, Y.; Li, F.; Jin, Z.; Patente Americana N° US2009/0159158A1, 2009). 20 A presente invenção difere dos documentos acima citados por compreender o desenvolvimento de um aditivo (tanino condensado) ambientalmente correto para banhos de fosfatização com a finalidade de reduzir o tamanho de grão dos cristais de fosfato formados. O tanino é extraído da casca da acácia negra proveniente do Brasil e não é tóxico. Qualquer tipo 25 de referência e este tipo de tanino como redutor de grão em trabalhos anteriores não foi encontrado. O objetivo não é desenvolver uma formulação de banho de fosfatização, mas sim, um redutor de grão que funcione para diversos processos de fosfatização. Do que se depreende da literatura pesquisada, não foram 30 encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da 3/6 presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica. Sumário da Invenção A presente invenção descreve a utilização dos taninos vegetais (do tipo 5 condensado), preferencialmente da acácia negra (Acacia meamsü), como redutor de grão de cristais de fosfato em processos de fosfatização. A presente invenção oferece um aditivo para reduzir o tamanho de grão dos cristais de fosfato, melhorar a sua distribuição na superfície do substrato e, desta forma, melhorar a aderência de revestimentos a serem aplicados em tratamentos 10 subseqüentes. É, portanto, um objeto da presente invenção a adição de tanino vegetal (do tipo condensado) como aditivo redutor de grão de fosfato em banhos de fosfatização: a) de 0,5 a 10 g de taninos vegetais por litro de solução 15 fosfatizante a base de zinco; b) de 0,5 a 10 g de taninos vegetais por litro de solução fosfatizante a base de fosfatos diácidos de ferro; c) de 0,5 a 10 g de taninos vegetais por litro de solução fosfatizante a base de metais alcalinos ou de amônio; 20 Em uma realização preferencial, a adição de 2 g de tanino de acácia negra por litro de solução fosfatizante a base de zinco. Em uma realização preferencial, a adição de 2 g de tanino de acácia negra por litro de solução fosfatizante a base de fosfatos diácidos de ferro. Em uma realização preferencial, a adição de 2 g de tanino de acácia 25 negra por litro de solução fosfatizante a base de metais alcalinos ou de amônio. É um objeto adicional da presente invenção uma superfície revestida por cristais de fosfato de menor tamanho e melhor distribuídos de acordo com a presente invenção. Estes e outros objetos da presente invenção serão imediatamente 30 valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no 4/6 segmento, e serão descritos a seguir em detalhes suficientes para sua reprodução. Descrição Detalhada da Invenção Aditivos redutores de grão de fosfato em processos de fosfatizacão 5 Os aditivos redutores de grão de fosfato em processos de fosfatização de acordo com a presente invenção compreendem a adição: a) de 0,5 a 10 g de tanino vegetal condensado por litro de solução fosfatizante a base de zinco; b) de 0,5 a 10 g de tanino vegetal condensado por litro de solução 1 o fosfatizante a base de fosfatos diácidos de ferro; c) de 0,5 a 1 O g de tanino vegetal condensado por litro de solução fosfatizante a base de metais alcalinos ou de amônio; Entende-se por taninos, na presente invenção, quaisquer polifenóis de origem vegetal, do tipo condensado (Acácia, Pinheiro e outros). Em especial, 15 os taninos provenientes da planta Acácia, preferencialmente Acácia negra (Acacia meamsil). Este tanino foi utilizado na presente invenção devido ao seu melhor desempenho em relação aos demais taninos. Superfície Revestida É um objeto adicional da presente invenção uma superfície revestida por 20 cristais de fosfato menores e melhores distribuídos de acordo com a presente invenção. Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo, sem limitar o escopo da mesma. 25 Exemplo 1. Em um banho de fosfatização contendo di-hidrogênio fosfato de sódio é adicionado o tanino (preferencialmente de acácia negra). Em seguida o pH é ajustado em 3,5 com H3P04. A placa de aço carbono ABNT 1020 é imersa durante 24h na solução de fosfatização a 25°C. A seguir é retirada do banho e 30 seca em ar quente. Exemplo 2. 5/6 Em um banho de fosfatização contendo óxido de zinco é adicionado o tanino (preferencialmente de acácia negra). A placa de aço carbono ABNT 1020 é imersa durante 1 O minutos na solução de fosfatização a 80°C. Em seguida é retirada do banho e seca em ar quente. 5 Exemplo 3. 10 Os taninos ou aditivos foram adicionados nos banhos de fosfatização conforme os dois exemplos acima. Os componentes foram pesados de acordo com as Tabelas 1 e 2. Tabela 1 - Composição do banho do exemplo 1. Componente Concentração gl-1 10,0 Tanino de acácia 2,0 Tabela 2- Composição do banho do exemplo 2. Componente Concentração gl-1 1,75 20,0 ZnO 11,5 0,25 Tanino de Acácia 2,0 As superfícies das chapas de aço carbono fosfatizadas com e sem a adição do tanino de acácia nos banhos fosfatizantes foram analisadas através 15 do microscópio eletrônico de varredura (MEV) no modo BSE (backscattering e/ectrons). As figuras 1 e 2 mostram as micrografias em diferentes aumentos para as amostras fosfatizadas a partir do banho de fosfatização do exemplo 1 com e sem a adição do tanino de acácia. Conforme as figuras 1 e 2, observamos a redução do tamanho de grão e uma melhor distribuição dos 20 cristais de fosfato na superfície do aço carbono ABNT 1020 para o processo de fosfatização do exemplo 1. As figuras 3 e 4 mostram as micrografias em diferentes aumentos para as amostras fosfatizadas a partir do banho de 6/6 fosfatização do exemplo 2 com e sem a adição do tanino de acácia. Da mesma maneira, conforme as figuras 3 e 4, observamos a redução do tamanho de grão e uma melhor distribuição dos cristais de fosfato na superfície do aço carbono ABNT 1020 para o processo de fosfatização do exemplo 2. 5 Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outros variantes, abrangidas no escopo das reivindicações anexas. Descrição detalhada das figuras A Figura 1 mostra a micrografia no modo BSE com aumento de 400 10 vezes para: (a) Placa de aço carbono ABNT 1020 fosfatizada convencionalmente sem aditivos; (b) Placa de aço carbono ABNT 1 020 fosfatizada com a adição de tanino de acácia como aditivo. A Figura 2 mostra a micrografia no modo BSE com aumento de 1600 vezes para: (a) Placa de aço carbono ABNT 1020 fosfatizada a partir de banho 15 de fosfatização a base de metal alcalino e sem aditivos; (b) Placa de aço carbono ABNT 1020 fosfatizada a partir de banho de fosfatização a base de metal alcalino com a adição de tanino de acácia como aditivo. A Figura 3 mostra a micrografia no modo BSE com aumento de 400 vezes para: (a) Placa de aço carbono ABNT 1020 fosfatizada a partir de banho 20 de fosfatização a base de zinco e sem aditivos; (b) Placa de aço carbono ABNT 1 020 fosfatizada a partir de banho de fosfatização a base de zinco e com a adição de tanino de acácia como aditivo. A Figura 4 mostra a micrografia no modo BSE com aumento de 1600 vezes para: (a) Placa de aço carbono ABNT 1020 fosfatizada a partir de banho 25 de fosfatização a base de zinco e sem aditivos; (b) Placa de aço carbono ABNT 1 020 fosfatizada a partir de banho de fosfatização a base de zinco e com a adição de tanino de acácia como aditivo. 1/2 Reivindicacões 1- Método de redução do tamanho de grãos de cristais de fosfato utilizando Taninos vegetais em processos de fosfatização, caracterizado por compreender Taninos vegetais do tipo condensado, 5 Acácia, Pinheiro, não limitantes, preferencialmente da acácia negra (Acacia mearnsit), como redutores de grãos 2- Método de redução do tamanho de grãos de cristais de fosfato utilizando Taninos vegetais em processos de fosfatização, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender os taninos 10 vegetais numa faixa de concentração de 0,5 a 1 O g por litro de solução fosfatizante a base de zinco e/ ou fosfatos diácidos de ferro e/ ou metais alcalinos ou de amônio utilizados de modo independente ou mistura destes em quaisquer proporções como redutores de grãos de cristais de fosfato. 15 3- Método de redução do tamanho de grãos de cristais de fosfato utilizando Taninos vegetais em processos de fosfatização, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender os taninos vegetais numa faixa de concentração de 0,5 a 1 O g por litro de solução fosfatizante a base de zinco e/ ou fosfatos diácidos de ferro e/ ou metais 20 alcalinos ou de amônio utilizados de modo independente ou mistura destes em quaisquer proporções como aditivos de melhoria de distribuição de cristais fosfato na superfície do substrato em processos de fosfatização. 2/2 4- Método de redução do tamanho de grãos de cristais de fosfato utilizando Taninos vegetal em processos de fosfatização, de acordo com as reivindicações 1-3, caracterizado pela superfície do substrato revestida por cristais de fosfato de menor tamanho de grão. s 5- Método de redução do tamanho de grãos de cristais de fosfato utilizando Taninos vegetal em processos de fosfatização, de acordo com as reivindicações 1-3, caracterizado pela superfície do substrato ser revestida por cristais melhores distribuídos. 1/4 Figuras a) b) Figura 1 2/4 b) Figura 2 3/4 a) b) Figura 3 4/4 a) b) Figura 4 1/1 Resumo MÉTODO DE REDUÇÃO DO TAMANHO DE GRÃOS DE CRISTAIS DE FOSFATO UTILIZANDO TANINOS VEGETAIS EM PROCESSOS DE FOSFATIZAÇÃO A presente invenção descreve a adição de taninos vegetais do tipo s condensado (Acácia, Pinheiro e outros), preferencialmente da acácia negra, como uma alternativa para reduzir o tamanho de grão dos cristais de fosfato, melhorar a sua distribuição na superfície do substrato e, desta forma, melhorar a aderência de revestimentos. Mais especificamente, a presente invenção oferece uma alternativa livre de restrições ambientais como aditivo de 10 processos de fosfatização na indústria. 

Método de redução do tamanho de grãos de cristais de fosfato utilizando taninos vegetais em processos de fosfatização

https://lume.ufrgs.br/bitstream/10183/165918/1/001044806.pdf

Método de redução do tamanho de grãos de cristais de fosfato utilizando taninos vegetais em processos de fosfatização

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Lume 5.8