Proceso de Fosfatación Orgánica de Metales en un solo paso. "Metalex Forizado 570".

La Fosfatacion orgánica es un proceso relativamente reciente, que permite desengrasar y fosfatar las superficies metálicas en una sola operación.

El agente de este proceso es un polifosfato orgánico especial, que gracias a sus características lipofilicas, permite en una sola operación desengrasar las superficies contaminadas de aceites, grasas, y jabones. Después de este tratamiento, las superficies resultan recubiertas de un tenue estrato de fosfatos de hierro y zinc, recubiertos de una película polimerica.

A diferencia de los productos fosfodesengrasantes o de los productos fosfatantes basado en sales de zinc, manganeso, o hierro que funciona en base acuosa, las fosfatacion orgánica funciona en sistema anhidro, siendo el polifosfato de dicho proceso disuelto en una mezcla apropiada de disolventes orgánicos.

El proceso se desarrolla en una sola operación por inmersión. Para explicar mas fácilmente lo que sucede sobre las piezas, el proceso puede ser dividido en las siguientes fases:
 
1. Inmersión de la pieza a tratar en la cuba que contiene el polifosfato orgánico.
2. Remoción operada por los disolventes sobre los aceites y las grasas presentes en la superficie del metal.
3. Absorción de los contaminantes por el polifosfato.
4. Formación sobre la superficie del metal de un estrato cristalino de fosfatos mixtos de hierro y zinc recubiertos de una película polimerica.
5. Extracción de la pieza inmersa en la cuba de tratamiento y evaporación de los disolventes.
 
Como parece evidente, las fases clave del proceso son las fases 2 y 3. En realidad, la fase 4 no podría advenir si la superficie metálica no fuese depurada de los contaminantes oleosos y grasas. Por cuanto respecta a la fase 2 deseamos resaltar algunas propiedades que la mezcla de los disolventes debe poseer y en la cual es disuelto el polímero orgánico.

Es oportuno recordar los conceptos termodinamicos del parámetro de solubilidad. Una sustancia es soluble en un disolvente o en una mezcla de disolventes, si el parámetro de solubilidad de esta sustancia este próximo al parámetro de solubilidad del disolvente ( o mezcla de disolventes) y si la fuerza de enlace hidrogeno (fuerza de unión por puente de hidrogeno) de la sustancia esta próxima a la fuerza de enlace hidrogeno del disolvente (o mezcla de disolventes)

El parámetro de solubilidad esta definido como la raíz cuadrada de la energía de evaporación por unidad de volumen y puede ser calculada por varios métodos.

Para la fuerza de enlace hidrogeno, se ha elaborado una tabla asignando valores a diversas sustancias químicas que van de 0.3 a1.7.

Además, del parámetro de solubilidad y de la fuerza de enlace hidrogeno se beneficia de la propiedad de adición, y por tanto es posible calcular esta magnitud para una mezcla de disolventes ponderando la cooperación de cada uno de los disolventes.

Debido a que los aceites de laminación y en general la sustancia grasa se caracterizan por una larga cadena de átomos de carbono, tienen un parámetro de solubilidad entre 8.8 y 9.1 y una fuerza de enlace hidrogeno que esta próxima a 0.3, se puede demostrar utilizando una adecuada mezcla de disolventes, rica en disolventes clorados, que el proceso de fosfatacion orgánica posee la propiedad indicada en la fase 2.

Con la extracción de las grasas es posible el contacto químico entre los grupos ácidos del polifosfato y el soporte metálico con la consiguiente formación de un deposito cristalino recubierto de un film polimerico. Recordemos que el promotor del proceso de la fosfatacion orgánica es un polímero polifosfatico muy peculiar que se mantiene en equilibrio con ácido fosfórico y fosfato ácido de zinc.

Para que los aceites y las grasas puedan ser englobados en el polímero es necesario que este ultimo posea un valor en el parámetro de solubilidad y de fuerza de enlace hidrogeno próximo a los que poseen los citados contaminantes. Las condiciones necesarias para garantizar el englobamiento de los contaminantes en el polímero son las siguientes:

a) el parámetro de solubilidad del polímero debe estar comprendido entre 8.8 y 9.1
b) la fuerza de enlace hidrogeno del polímero debe estar próxima a 0.3

El polímero base es esencialmente lineal y esta ligado a grupos fosfóricos parcialmente sustituidos por zinc.

Estas macromoléculas están en equilibrio con moléculas de fosfato ácido de zinc y con ácido fosfórico. El ácido fosfórico y los fosfatos ácidos reaccionan con el metal de forma preferencial, sea en el caso del ácido fosfórico por la mayor reactividad del primer hidrogeno, sea por motivos de movilidad molecular.

En la cuba tendremos, en un primer tiempo, las reacciones esencialmente análogas a las de un proceso normal de fosfatacion, aunque teniendo una intensidad muy inferior respecto a las del proceso tradicional.

Después de la emersion permanecen grupos ácidos sobre las macromoléculas polifosfaticas. Estos reaccionan con el metal del soporte a tratar y conducen a la formación del polímero tridimensional.

De ahí resulta una fina película continua que debido a su estructura tridimensional es insoluble en los disolventes orgánicos.

Por otra parte y de acuerdo con la teoría de la plastificación, esta estructura tridimensional del polímero impide la emigración de los aceites englobados.

La polaridad de la estructura final explica la excelente adhesión que los esmaltes y barnices poseen sobre los soportes tratados con fosfatacion orgánica.

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