Pintura

Informe de práctica

Tema:

“Formulación y Evaluación de pinturas anticorrosivas base agua aplicadas sobre acero galvanizado.”

Nicolle Wilke Asesor: Santiago Flores Tiempo: 13.08.01 – 13.12.01

Realizado en el Instituto de Corrosión y Protección Pontificia Universidad Católica

1

CONTENIDO 1.

Parte teoría .................................................................................................................... 4

1.1 Corrosión....................................................................................................................... 4 1.1.1

Conceptos................................................................................................................... 4

1.1.2

Posibilidades de protección anticorrosiva.................................................................. 5

1.1.2.1

Sistemas de dúplex ................................................................................................ 7

1.1.2.1.1 Aplicación y definición ............................................................................................ 7 1.1.2.1.2 El principio .............................................................................................................. 8 1.1.2.1.3 Galvanizatión al fuego para sistemas de duplex ................................................... 9 1.1.2.2

Protección mediante revestimiento ...................................................................... 10

1.2 Ensayo de corrosión .................................................................................................. 11 1.2.1

Agua condensada – clima de prueba ...................................................................... 11

1.2.2

Destino de la resistencia contra niebla por pulverización de sal neutra ................. 12

1.2.3

Destino de la resistencia contra humedad atmosférica con dióxido de azufre ....... 12

1.2.4

Desgaste por la acción atmosférica ......................................................................... 12

1.3 Evaluación de daños mediante la corrosión........................................................... 13 1.4 Destino de las propiedades de los revestimientos ................................................ 14 1.4.1

densidad ................................................................................................................... 14

1.4.1.1

definición............................................................................................................... 14

1.4.1.2

Método experimental / normas............................................................................. 15

1.4.2

viscosidad ................................................................................................................. 15

1.4.2.1

definitión ............................................................................................................... 15

1.4.2.2

Normas ................................................................................................................. 16

1.4.3

Métodos experimentales mediante viscosímetro rotativo ....................................... 16

1.5 Medida del espesor de capa ..................................................................................... 17 1.5.1

Definición capa y revestimiento ............................................................................... 17

1.5.2

Inducción magnética / „Mikrotest“ ............................................................................ 17

1.5.3

Normas ..................................................................................................................... 18

1.6 Identificación del valor cromático............................................................................ 19 1.6.1

Fundamentos y normas............................................................................................ 19

1.7 Selección de normas (métodos experimentales) ................................................... 20 2.

Investigaciones........................................................................................................... 22

2.1 Plano experimental..................................................................................................... 22 2.2 Preparación de las probetas ..................................................................................... 23

2

2.3 Producción de los recubrimientos ........................................................................... 23 2.4 Recubrimiento por extensión ................................................................................... 24 2.5 Terminación ................................................................................................................25 2.6 Determinación de las propiedades del recubrimiento........................................... 25 2.6.1

Densidad................................................................................................................... 25

2.6.2

Viscosidad ................................................................................................................ 26

2.6.3

Identificación del valor cromático ............................................................................. 27

2.7 Medida del espesor de la capa ................................................................................. 28 2.7.1

Objetivo..................................................................................................................... 28

2.7.2

Resultados................................................................................................................ 28

2.8 Evaluación de daños mediante la corrosión........................................................... 30 2.8.1

Agua condensada – clima de prueba ...................................................................... 30

2.8.1.1

Evaluación del grado de las picaduras ................................................................ 30

2.8.1.2

Observaciones...................................................................................................... 30

2.8.2

Destino de la resistencia contra niebla por pulverización de sal neutra ................. 31

2.8.2.1

Evaluación del grado de las picaduras ................................................................ 31

2.8.2.2

Observaciones...................................................................................................... 31

2.8.3

Destino de la resistencia contra humedad atmosférica con dióxido de azufre ....... 32

2.8.3.1

Evaluación del grado de las picaduras ................................................................ 32

2.8.3.2

Observaciones...................................................................................................... 32

2.8.4

Desgaste por la acción atmosférica ......................................................................... 33

2.9 Resumen...................................................................................................................... 33 3.

Literatura ..................................................................................................................... 34

4.

Apéndice...................................................................................................................... 35

3

1.

Parte teoría

1.1 1.1.1

Corrosión Conceptos

Corrosión: Es según DIN 50900 part 1 (internacionalmente ISO 8044) “la reacción de un material metálico con su ambiente, que puede conducir a una debilitación de la función de un componente metálico o un sistema entero con una modificación mensurable del material”. Los aspectos de Corrosión: Es el cambio mensurable de un material metalico mediante la corrosión. Daño de corrosión: Significa el influjo en la funciona de una pieza metalica o de un sistema corrosivo completo mediante la corrosión. La corrosión es así un proceso que puede conducir a un daño de la corrosión. Las diferencias entre de las categoriás de corrosión y los aspectos muestran la tabla 1: Categoría de corrosión Corrosión plana simétrico

corrosión selectivo

sin carga mecánico derribár de plano

corrosión de caja modo corrosión por picadura corrosión por fisura corrosión por contacto arranque cascarrillamiento corrosión intercristalina corrosión transcristalina

Corrosión por tensofisuración Corrosión fatiga tabla 1:

Aspecto de corrosión

derribár las cajas modo picadura derribar (no simétrico) derribar (no simétrico) color de revenido cascarilla (prodúcto de corrosión) ataque intercristalino rotura transcristalino

con carga mecánico roturas, fracturas roturas, fracturas

la confrontación de las categorias de corrosión y los aspectos (según DIN 50 900 part 1)

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1.1.2

Posibilidades de protección anticorrosiva

La protección anticorrosiva no evita la corrosión sino daños de corrosión (durante la duración). Por eso se diferencia generalmente entre (DIN 50900) • • •

Adecuada selección del material, Protección anticorrosiva activa (directo), Protección anticorrosiva pasiva (indirecto).

Esta gráfica 1 muestra un resumen de los posibilidades de protección anticorrosiva: medida de protección anticorrosiva selección de el material incluido...

protección anticorrosiva (activa)

adecuado preparación construccion del medium contra corrosión mediante ... protección temporera (embalaje, almacenaje)

protección anticorrosiva (pasiva)

corriente continua

aditamento de protección aditivos o catodica inhibidores

recubriros organico

recubrimientos

protección anódico

eliminar de stimuladores

corriente parásita

fraguado de productos de reacción

ánodo galvánico

gráfica 1: resumen de los possibilidades de protección anticorrosiva

La selección del material es decisivo para la medida de protección anticorrosiva, pero solo pocas veces tiene una aplicación correcta por falta de conocimiento. Ejemplos para protección anticorrosiva mediante selección de material / medidas de aleaciones son: • •

Altamente aleado Cr- y CrNi-(Mo)- aceros así como Niquel (base) aleaciones.

La activa y pasiva protección anticorrosiva solamente viene al caso, si las medidas técnicos y constructivos no pueden garantizar una durabilidad técnica o si no son rentables. La activa protección anticorrossiva es la medida, que muestra un ataque en la cadena de reacciónes corrosivas, con el resultado de reducción de velocidad corrosiva, por ejemplo:

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• • • • • •

Evitamiento de difusión de una componente, Preparación del corrosivo mediante aditamento de aditivos o inhibidors, Fraguado de productos de reacción, Impedír / evita la reacción en la superficie limite, Aplicación de corriente continua (protección anticorrosiva activa o pasiva), Reducción de esfuerzos mecánicos o vibraciónes.

La protección anticorrosiva pasiva al contrario significa una separación del material metalico y el medio de ataque poruna(s) capa(s) intermedia(s), como por ejemplo: • • •

Recubrimientos con capas organicos, Revestimientos Revestimientos y/o recubrimientos en combinación.

Casos en los cuales la protección anticorrosiva activa y la pasiva ocuren simultáneamente son por ejemplo • •

Capas superficiáles (de cubrición) mediante inhibidors o pasivadores, Peliculas delgadas o capas protector, que inhiben.

En general se puede decir, que recubrimientos con capas y revestimientos son los protecciónes anticorrosivas las más importantes y efectivas. Ellas tambien son importantes (apezar del punto de vista de corrosión) por causa: • Desgaste, fricción, • Efecto decorativo y • Protección térmica. Con este resumen se puede concluir que es posible colocar muchos diferentes metodos para la protección anticorrosiva de metales de mediante las variedades de apariencias y mecanismos de corrosión. Un resumen es posible con ayuda de 4 principios fundamentales: •

• • •

Medidas durante la planificatión y construcción (por ejemplo selección conveniente del material), que minimizan las posibilidades del ataque corrosivo, Medidas para separar el metal de la media que ataca por ayuda de capas, Medidas que intervienen en la reacción de la corrosión de manera electroquimíca y Medidas en la media que ataca, por ejemplo con la adición de inhibidores.

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principios de protección anticorrosiva medidas por modificación del medio de ataque

medidas con las cuales se puede estar proteger el material medidas durante la planificación y la construcción protección catódica de corrosión

separación del material que ataca el medio capas metálicas

capas no metálicas

sistema de capa

gráfica 2:

resumen de protección anticorrosiva, que se aplican a los procedimientos técnicos /1/

1.1.2.1 Sistemas de dúplex 1.1.2.1.1 Aplicación y definición Para mejorar de las medidas de protección anticorrosiva se combina determinados capas convenientes de diversas base de aglomerates y formulación en la práctica, así como la galvanización en caliente como capa metálica. El “duplex” del término es generalmente válido en el sentido de “doble” y significa galvanización en caliente + revestimiento (activo y pasivo portección anticorrosiva). Sistemas de dúplex sobre acero son combinaciones de capas metalicas (cinc, cinc-aluminio- o cinc-pieza-aleaciónes), aplicados por inmersión colada, con las capas orgánicas o los siguientes sistemas de la capa. En el DIN EN ISO 12944-5:1998 “protección anticorrosiva de acero mediante capas” se trata la protección anticorrosiva de una placa, que tiene un espesor de por lo menos de 3 milímetros. De las capas metalicas para acero y para construcciónes sigue según ISO 1461. En este caso se trato principalmente del cincado de piezas (galvanización en caliente). La aplicación encuentra este procedimiento por ejemplo con el libre desgaste por la acción atmosférica o más fuertemente piezas cargadas de acero con largo duración. Se necesita además una pelicula delgada de cinc, por ejemplo 20-25 µm de las capas galvanizada. Un ejemplo para esta aplicación es la culminación del ferrocarril en Wuppertal (Alemania). Ventajas de los sistemas de duplex • Recubrimientos totales de las construcciónes gavanizados, también en lugares acubiertos o dificilmente accesibles

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• • •

Evita la acción corrosiva debajo de la capa en heridas o defectos, mediante una barrera robusta electroquímica y metálica Incremento de la protección anticorrosiva para un período más largo de la protección (25-50 años) por galvanización al fuego o por sistemas de recubrimientos en el acero (los rendimientos totales definido como sinergía) Además las capas facilitan una creación de colores.

1.1.2.1.2 El principio La resistencia contra corrosión de una galvanización al fuego es normalmente más grande en condiciones atmosféricas que en acero sin recubrimiento. En la superficie de cinc se forma en grados diferentes una capa de cinc-platino (carbonato de cinc básico 4.ZnO.CO2.4.H2O) en la atmósfera. Esencialmente este es insoluble en aqua y forma una protección excelente comparado con influjos atmosféricos. Además de la resistencía alta contra con el ambiente, la capa pega excelente en el sustrato de cinc. Esto es posible, porque la capa cristalográfica tiene aproximadamente el mismo volumen como el metal base. Los productos de oxidación de hierro y de acero tienen una alta resistencia atmosférica, pero el volumen es más grande comparado con el metal base. Por eso el anclaje con la superficie no es óptimo y la protección del sustrato no es suficiente. La corrosión continua. Con el tiempo las capas envejecen, por eso la resistencía contra el aqua, el oxígeno y las substancias nocivas disminue. Así se puede formar capas porosas de los óxidos de hierro y los hidratos férricos en el sustrato. El gran volumen tiene una fuerza expansiva considerable que puede abrir la capa. Por eso el emparillado penetra el espasio entre la capa y el sustrato (como ilustración 1). Si la humedad y el oxígeno penetran en una capa hasta el subsuelo de cinc forman los productos básicos de la oxidación. Estos poseen aproximadamente el mismo volumen como el sustrato. En el contraste a la dilatación cúbica los productos de la corrosión de hierro ascenda a 250%, la de los productos de corrossión de cinc solamente aproximadamente 25%. Por eso la adherencia de la capa es mejor. Los productos de corrosión de cinc tapan las roturas y obturan los poros en la capa. Este efecto permite es una duración anticorrosiva más (1hasta 3 y más), que la suma de la duración anticorrosiva de una galvanización al fuego sin capa y la duración anticorrosiva con capas en hierro. Se utiliza este efecto (la sinergía) porque el recubrimiento de cinc evita el emparillado entre la capa y el sustrato y el revestimiento evita la erosión de la capa de cinc /2/.

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

acero 1. Capa base 2. Capa base 1. Capa superficial 2. Capa superficial productos de corrosión de acero separan la capa cinc- y hierro-cinc-capas de aleación recubrimiento base adhesivo recubrimiento superficial productos de corrosión de cinc estancan (no molesto)

ilustración 1: la representación esquemática de la corrosión en un hierro con capa (a la izquíerda) y en una galvanizatión al fuego (a la derecho)

1.1.2.1.3 Galvanizatión al fuego para sistemas de duplex Galvanizatión al fuego es la aplicación de un recubrimiento de cinc metálico mediante la imersión de unas piezas en cinc en fusión. Así el hierro dota de una densa capa metálica y por eso protege resistentemente contra corrosión. Normalmente tiene una capa de cinc, por ejemplo 99% de cinc y 1% de aditivos /2/. “Galvanización” es el concepto superior de los dos diferentes posibilidades de galvanizatión al fuego (como gráfica 3), el procedimiento discontinuo (galvanización de piezas) y el procedimiento continuo (< 3mm espesor, “galvanización de banda”).

galvanización al fuego

procedimiento discontinuo

procedimiento continuo

galvanización de piezas

galvanización de bandas -banda ancha -chorro de banda

galvanicación de tubos

galvanización de hilos

gráfica 3: la división de galvanización al fuego

En el procedimiento de galvanización de piezas un simétrico espesor de la capa está dependiente de la composición y del espesor de las piezas de hierro, además depende de la geometría de la construcción y las condiciónes del procedimiento. Una apariencia de 100% y un simétrico espesor de la capa son sólo aproximadamente posible. La norma ISO 1461 es la condición básica para la galvanizatión de piezas. Esta norma contene informaciónes de las composiciónes, de la condición de la 9

superficie, espesor de la capa y las reparaciónes, además las damandas en el recubrimiento de cinc y de la votación técnica para la duración de sistemas de duplex. La condición básica para un sistema de duplex que funciona es una excelente preparación de la superficie. En una fresca galvanización al fuego (no airea) se forma directamente una película delgada de óxidos sobre la capa de cinc desde el procedimiento de galvanizatión. Prácticamente no son visibles para el ojo humano (pocos de nm). Normalmente pasa mucho tiempo entre la galvanización y el recubrimiento para transportar, acampar y etc.. Por eso la galvanización al fuego necesita una correspondiente preparación de superficie, como por ejemplo: • • • •

cepillar/ lavar con purificadores especiales (humetantes amoniacal) lijado mecánico agua caliente-, agua presurizada-, chorros de vapor chorros barridos.

1.1.2.2 Protección mediante revestimiento Según DIN 55 945 – revestimientos (lacas, pinturas o sustancias paracidas: conceptos) el recubrimiento es el concepto superior para una o varias capas en un subsuelo. Esta(s) capa(s) es (son) coherente(s) y se los produce de los medios de revestimientos. El medio de revestimiento puede penetra en el subsuelo. Peliculas de varias capas se llama la composición de revestimientos (“sistema de revestimiento”). Si el medio del revestimiento forma una coherente capa se califica este de una pelicula del revestimiento (húmedo o seco). Un revestimiento evita el contacto del material con el medio de ataque. Este principio se llama pasiva protección anticorrosiva. La gráfica 4 se puede dividir en sistemas de revestimientos. Estos revestimientos y/o recubrimientos se puede combinar. La selección y la composición de los medios del revestimiento tienen una influencia considerable en las propiedades de los sistemas de duplex (especialmente en la adherencia). Revestimientos en base a las materias termoplásticas (como PVC, PVC-acrílico y acrílico) son por ejemplo más contractual en las superficies de cinc que revestimientos con dos componentes en base a la resina de epóxido o la resina de poliuretano. Normalmente los revestimientos de epóxido o de poliuretano (2-c-duroplástico) necesitan una preparación de la superficie intensiva y cuidadosa. Después estos revestimientos tienen una excelente prevención de la corrosión. Además de medios de revestimientos con sustancias solventes hay tambien medios especiales de revestimientos solubles en agua. Medios de revestimientos orgánicos son materiales en base a diferentes aglomerates, con o sin pigmentos para la protección anticorrosiva. Estos son disueltos y dispersos en sustancias solventes y/o agua y se los puede usar como lacas pulverizados. Además hay 10

revestimientos orgánicos como por ejemplo los gomamientos y las brascas con folios de plástico.

revestimientos y recubrimientos

revestimientos orgánicos

recubrimientos anorgánicos

recubrimientos metálicos

sistemas en base de sustancias solventes

recubrimientos aplicados por químicos* húmedos

recubrimientos mediante un imersión en colada

sistemas hidrosoluble

recubrimientos aplicados por térmicos**

recubrimientos para pistola

sistemas con muchos cuerpos sólidos

esmaltado

recubrimientos aplicados por galvánicos

plastisoles y organosoles

brasca de cemento

recubrimientos aplicados por químicos

lacas pulverizado

*(fosfatos, cromatos)

recubrimientos mediante una difusión

gomamientos

**(nitruros, carburos y más)

recubrimientos mediante una vaporización (PVD/CVD)

(medias para hermetización)

soldadura de recargue

chapeados

gráfica 4:

la división de los tipos de la protección anticorrosiva mediante revestimientos

1.2 Ensayo de corrosión 1.2.1 Agua condensada – clima de prueba Se ensaya la resistencia de los sistemas de duplex contra agua condensada según DIN 50017. “ Mediante instalaciónes de climatización de agua condensada la humedad atmosférica condensa en la superficie de la prueba. La temperatura de la prueba es menor que el aire en la sala de control mediante la dispación a las paredas de la cámara o mediante el enfriamiento de la prueba” (DIN 50017). La temperatura de condensación en la sala de control es 40°C. El clima de prueba del agua condensada puede ser un clima constante o un clima alterna. El

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condensado gotea de las probetas (agua condensada y quizá con componentes líquidos o sólidos de la probeta, disueltos o mixtos con el condensado). Estos resultados de la prueba son solamente comparables si tienen el mismo clima de prueba y la misma ejecución del ensayo. Normalmente el ciclo de la prueba dura 24 horas, pero menor tiempo es posible. Una condición determinada o el tiempo determinado de ensayo o el número determinado de los ciclos termina la prueba. 1.2.2 Destino de la resistencia contra niebla por pulverización de sal neutra Estas investigaciones suceden según la norma ISO 7253:1996 (“Paints and varnishes – Determination of resistance to neutral salt spray (fog)”). Esta norma describe un procedimiento para el destino de la resistencia contra niebla por pulverización de sal neutra con demandas especiales a los revestimientos o especificaciónas del producto. El principio es, que niebla por pulverización de sal carga una probeta con revestimiento. Se valora estos efectos según los criterios que han armonizado entre los compañeros del contrato anterior. Normalmente, estos criterios son subjetivos. 1.2.3

Destino de la resistencia contra humedad atmosférica con dióxido de azufre El destino de la resistencia contra dióxido de azufre se realiza según estándar internacional con la norma ISO 3131:1993 (E) (Paints and varnishes – Determination of resistance to humid atmospheres containing sulfur dioxide). Una prueba con revestimiento se encuentra en una atmosférica específica húmedad con dióxido de azufre. Los efectos mediante este tacto se valora según los criterios, que se ha armonizado entre los compañeros del contrato. Esta evaluación es normalmente subjectiva.

1.2.4 Desgaste por la acción atmosférica Estas pruebas se puede usar para la evaluación de la resistencia contra la aireación. En este caso los revestimientos se encuentran en la acción atmosférica durante la acción del tiempo. Mediante este clima los revestimientos maduran. Esta investigación sucede según una radiación como en ISO 2810-1974 o en un intervalo fijo de tiempo. Se puede comparar solamente las probetas de una serie de mediciones, debido a la dependencia del tiempo por el lugar, el clima, la estación del año y las variaciónes del año. La resistencia contra la aireación es una propiedad del material. Ella es la resistencia de los revestimientos contra la acción del tiempo en el lugar de la aireación en el tiempo de la acción atmosférica (según DIN 53166).

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1.3 Evaluación de daños mediante la corrosión La evaluación de los defectos sucede según la ISO 4628:1982 (E) (Paints and varnishes – Evaluation of degretation of paints coatings – Designation of intensitiy, quantity and size of common types of defect). La evaluación general se divide en 4 partes: 1. 2. 3. 4.

el grado de las picaduras el grado de la formación de herrumbe el grado de la rotura de la capa el grado de la exfoliación

Solamente las partes 2 hasta 4 son interesantes para estas investigaciones. Evaluación del grado de las picaduras La referencia de esta evaluación es la norma ASTM D 714-56 (Evaluation degree of blistering of paints). El grado de las picaduras se juzga mediante la densidad y la cantidad de las sopladuras. La norma contiene ilustraciónes para referencia con 4 diferentes cantidades de sopladuras y 4 diferentes densidades. La densidad 1 significa, que la probeta no tiene sopladuras, la densidad 5 es la densidad más alta. Estos ilustraciónes son comparables con las ilustraciónes en la norma ASTM. Tabla 2 muestra la evaluación y la correlación entre la cantidad y la densidad de las sopladuras. Tabla 2: correlación entre el sistema de la evaluación de ISO y ASTM

densidad ASTM Ninguna (menos que poco) Poca Media media – densa Densa

ISO 0 1 2 3 4 5

cantidad ASTM (menos de 8) 8 6 4 2

ISO 1 2 3 4 5

Un ejemplo para una evaluación es „blisters 2 (S2)“ – densidad 2, cantidad 2. evaluación del grado de la formación de herrumbe Para esta evaluación hay también ilustraciones de referencia. Estas representan los varios grados del emparillado en caso de un revestimiento descamado y emparillado entre la pieza y el revestimiento. Tabla 3 muestra las denominaciones:

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Tabla 3: grado de la formación de herrumbe y la superficie según ISO 4628/3

Grado Ri0 Ri1 Ri2 Ri3 Ri4 Ri5

Superficie con emparillado % 0 0.05 0.5 1 8 40/50

Evaluación de los revestimientos desconchados Se diferencia en 4 tipos de desconchados: • • •

roturas en la superficie, que no penetran en la primera roturas, que no penetran en la capa roturas, que penetran en el sistema totalmente

Tabla 4 muestra el esquema de la evaluación para la candidad de las roturas: Tabla 4: evaluación para la candidad de las roturas

Clase 0 1 2 3 4 5

Cantidad de las roturas No visible con mayor ampliación de 10 cajones No visible con una amplicación de 10 cajones todavía iguale visiblemente con vista normal Visiblemente con vista normal Roturas largas hasta la anchura de 1mm Roturas muy largas más 1 mm de la extensión

Evaluación artificial de la violación Se juzga la corrosión en el rasguñado corte según ISO 4623-1984 (E) con la propagación máxima de la corrosión perpendicular rasguñada la línea (Apéndice 1). 1.4 Destino de las propiedades de los revestimientos 1.4.1 densidad 1.4.1.1 definición El signo de formula de la densidad es ρ, significa la proporción de la masa y el volumen o es el cociente de la masa m de un cuerpo a su volumen V (ρ=m/V). La unidad es g/cm3 o kg/m3. El valor recíproco de la densidad se llama volumen específico. La densidad es dependiente de la temperatura y se referia a una temperatura de 15 grado Celsio (según una norma). Los sinónimos ρn para la densidad, densidad relativa y el peso específico son característicos de la proporción de la masa de un cuerpo de la masa sustancia estándar ρ0 con el mismo volumen. La sustancia estándar es normalmente agua con 4 grado Celsio o mercurio (ρν=ρ/ρ0). El peso específico significa el mismo como densidad. 14

1.4.1.2 Método experimental / normas Para el destino de la densida de líquidos y pastas, líquidos con una viscosidad alta o malos flujos se usa picnómetros. Ellos tienen un volumen conocido y servien de la medición del volumen. El volumen por ejemplo de 10, 25 o 50 cm3 es a menudo calibrado precisamente con un líquido de referencia (por ejemplo agua). En esta calibración el líquido para el ensayo es en el volumen hasta el fin del capilar y tiene una temperatura determinada. Despúes se pesa el picnómetro con el líquido. La incertidumbre de medida puede ser menor de 1*10-5 g/ml (dependiente del modelo). ASTM D 1475, ISO 2811, FTMS 141 a Method 4183/4184.1 DIN 12800 picnómetro según Sprengel (para líquidos como en DIN 12798) DIN 12807 picnómetro según Bingham (para líquidos como en DIN 12801) DIN 53217 ensayo de las sustancias para el pintado; destino de la densidad con un picnómetro. 1.4.2 viscosidad 1.4.2.1 definitión La viscosidad de un liquido es la capacidad para fluir. Ella es dependiente de la masa molecular de las partículas en el líquido y los enlaces mutuamente. Se necesita energía para el movimiento separate de los partículos unos contra otros. Esta energía se puede medir en forma de la viscosidad η. La deformación ocurre mediante esfuerzos cortantes. La viscosidad es la relación de los esfuerzos cortantes τ a la cuota del cizallamiento γ& . Generalmente la viscosidad es la energía necesaria, se refiere a la unidad del volumen con un gradiente de la velocidad (como fórmula 1). fórmula 1: η =

τ γ&

En la reología se clasifica los liquidos en fluidos de newtonianos y fluidos no newtonianos. En caso de fluidos de newtonianos la viscosidad es un coeficiente. Estos fluidos no cambian su viscosidad con la acción de stress y son solamente dependiente de la temperatura, la presura y la concentración. Estos fluidos tienen un peso molecular bajo y son dispersiónes estables con una concentración baja. En la industria se usa normalmente fluidos de polímeros, coloides, dispersiones y suspensiones de las partículas sólidas con propiedades no newtonianos. En este caso la viscosidad no es una constante del material, sino una función del material (“función” de la cuota de esfuerzo cortante). Por eso se nesecita más que una medida para la presentación de la reología del sistema /1/.

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1.4.2.2 Normas Normas para el destino de la viscosidad son por ejemplo: DIN 53018 DIN 53019 DIN 53017 DIN 53214

medida de la viscosidad dinámica de los fluidos de newtonianos con viscosímetro rotativo medida de la viscosidad y la curva de fluencia con viscosímetro rotativo con geometría estándar destino del coeficiente de la temperatura de la viscosidad ensayo de sustancias de pinturas; destino de las curvas de fluencia y viscosidades con viscosímetro rotativo

Para el destino de la viscosidad de fluidos de no newtonianos: ASTM D 115, D 816, D 1076, D 1084, D 1286, D 1337, D 1337, D 1338, D 1417, D1439, D 1638, D 1824, D 2196, D 2364, D 2393, D 2556, D 2669 y Federal Test Method 4287 1.4.3 Métodos experimentales mediante viscosímetro rotativo En la mayoría de reómetros gira un cuerpo de medición en una probeta fluida o una pared rotatoria limita la probeta. Generalmente se habla de un viscosímetro rotativo. Magnitudes a medir son en este caso el número de revoluciones y el momento de giro. Las magnitudes a medir son idénticas con las cantidades de la cuota de esfuerza y la tensión cizallante. Esta es dependiente del tipo de la magnitud medida. Un viscosímetro rotativo es un aparato de comprobación para la medida de la viscosidad dinámica (aparente) de las sustancias de Newton o no Newton. La sustancia para la medida se encuentra en un intersticio anular entre dos cilindros coaxiales o en un clivaje entre una placa y un cono (ángulo de conicidad 0,5 hasta 2 grados). El cilindro o sea la placa es seguro, durante el cilindro en el interior / el cono acciona. La caída del cizallamiento se puede regular exactamente. La resistencia flujo en la sustancia es una dimensión para la viscosidad dinámica. Un captador para el momento de rotación capta esta resistencia. Una condición es una circulación fija y laminar en el espaciamiento. Viscosímetros rotativos se puede usar para sustancias con viscosidades medias hasta altas (> 3mPa*s) y sustancias con una viscosidad estructural. Los viscosímetros rotativos de Brookfield tienen un alcance de medición muy grande para medidas de la viscosidad según ASTM-estándar. Medidas de la viscosidad con una solución óptima y una precesión alta son posibles mediante la selección de los variantes números de vueltas y la selección de los sistemas a medir. Los viscosímetros rotativos de Brookfield análogos y digitales ofrecen una reproducibilidad alta y los resultados de medida son fiables y comparables.

16

Aplicación Los diferentes viscosímetros rotativos de Brookfield para laboratorios se usa para medidas de viscosidad como por ejemplo de lacas, cremas, pastas, lociones, liquidos de polímetros, aceites, resinas, pinturas, tintas, ceras y hotmelts. Los viscosímetros rotativos de Brookfield se utiliza para la aplicación en el desarrollo de los productos, en la técnica para las aplicaciónes y el control técnico de calidad.

1.5 Medida del espesor de capa 1.5.1 Definición capa y revestimiento El espesor de la capa es una propiedad muy importante respecto a la adherencia, de la protección anticorrosiva, estabilidad y la aparencia. El espesor de la capa tiene influencia por ejemplo en el gradiente de la porosidad, que influye en la resistencia contra la corosión. Con el naumento del espesor de capa el sustrato es más protegido. Además el espesor de la capa está dependiente de la especie de recubrimiento. Esto es importante para la adherencia, la aspereza, la andulación y la porosidad. Se tiene encontrar un espesor optimal de capa y una especie optimal de recubrimiento. La capa es el volumen de un material sólido (o líquido), que es bidimensional. Las dos superficies limites entre el ambiente (gaseoso o liquido) y la capa, o las dos superficies limites entre capa y sustrato incluyen este volumen. El espesor de la capa es el espacio entre los puntos de intersección de la normal (normal = la linea vertical de la superficie) con las dos superficies límites. Si las superficies límites no son planas, se las diferencia entre el espesor verídico de la capa (local limitada) y el espesor medio de la capa (valor medio sobre el espesor verídico de la capa del área se lo capta). 1.5.2 Inducción magnética / „Mikrotest“ El procedimiento para la inducción magnética se usa para la medida espesor de la capa de revestimientos no magnéticos (por ejemplo: cinc, cromo, laca, esmalte, plástico). El sustrato es ferromagnético (acero, hierro). Mediante corriente excitadora (pocos 100 Hz) se produce un flujo eléctrico. Este penetra la capa superficial no magnética hasta el sustrato ferromagnético. El flujo eléctrico es dependiente del espesor de la capa. Por eso la señal de medida cambia, porque la capa ferromagnética entrega una parte importante de la resistencia magnética. Se mensura el cambio del flujo eléctrico mediante una sonda. Un aparato indica esta señal del espesor de la capa. El procedimiento mediante adherencia magnética se usa con el aparato “Mikrotest”. El campo magnético existe solamente hasta un espesor limite de capa. El aparato mensura el espesor de la capa en el momento en el cual el flujo eléctrico hundia /4/. 17

Ventajas de este procedimiente: • El imán permanente es indesgastable • La medida es sin corriente • una calibración no es necesaria • El procedimiento es posible en todas posiciónes • Alta precisión de medición Ilustración 2: aparato “Mikrotest” /4/

1.5.3 Normas Normalmente se usa el valor medio del espesor de la capa para el procedimiento de medición. El tipo del método es dependiente de las magnitudes medidas. Se classifica los procedimientos del espesor de la capa en procedimientos destructivos y no destructivos. Procedimientos destructivos son por ejemplo métodos químicos-mecánicos, métodos químicos y métodos microscópicos. Los procedimientos no destructivos se los divida en electromagnéticos, ópticos y acústicos. Para investigaciones del espesor de la capa con medias simples y procedimientos no destructivos se usa normalmente procedimientos electromagnéticos. Se los diferencia como en Ilustración 3): procedimientos electromagnéticos fuerza adhesiva DIN 50981

procedimiento inductivos y magnéticos DIN 50981

procedimiento con corriente prásito DIN 50984

procedimiento capacitivos DIN 50985

Ilustración 3: procedimientos para medidas del espesor de capa no destructivos y electromagnéticos

Además hay las DIN-normas siguientes para medidas del espesor de la capa: DIN 50 948 procedimiento de perfil de luz DIN 50 950 medida microscópica del espesor de la capa; procedimiento de crucero DIN 50 955 medida del espesor de capas metálicas mediante separación anódica y local; procedimiento de coulomb DIN 50 977 medida del espesor de la capa sin contacto en probetas con movimiento continuo DIN 50981 procedimientos magnéticos para medida del espesor de la capa no ferromagnética con un sustrato ferromagnético

18

DIN 50 982 (part 1) fundamentos generales de trabajo, definiciónes sobre el espesor de capa y las zonas de medidas superficiales DIN 50 982 (part 2) fundamentos generales de trabajo; vista y composición de los procedimientos a medir DIN 50 982 (part 3) fundamentos generales de trabajo; selección de los procedimientos y la realización de medidas DIN 50 983 procedimiento de la retrodifusión beta para la medida del espesor de la capa DIN 50 984 procedimiento con corriente parásito para la medida del espesor de las capas eléctricas y dieléctricas con sustratos no ferromagnéticos DIN 50 985 procedimientos capacitivos para medida del espesor de las capas eléctricas y diélectricas con sustratos electroconductors DIN 50 987 procedimiento con la flourescencia de rayos a medir el espesor de las capas.

1.6 Identificación del valor cromático 1.6.1 Fundamentos y normas El color es un componente muy importante para la dirección de cantidad de colores. Un valor cromático o sea diferencias en los colores pueden ser una mesura para la propiedad del material y es importante en el ensayo de materiales. El “International Color Consortium” (ICC) describia la dirección de colores. Esta es un método de la caracteristica del color de los informaciones de entrada y las informaciones de salida del destino del color. Hay que calibrar todos los escáneres mediante una tabla normalizada de color. Por eso se puede ensayar y postcorrecciónar la cantidad de la edición del color en una pantalla, /6/.

Ilustración 4: el CIEL *a*b-espacio de color, /5/; representación de las diferencias de los valores cromáticos, /7/

19

Un sistema típico para la realización del ICC-sistema es el CIE LAB (como Ilustración 4). Esto es un modelo de los colores independientes con el cual se describe los colores con una componente de la claridad (luminiscencia) con dos componentes de colores. La Ilustración 4 (izquierda) muestra el ciclo de los colores con diferentes intensidades de la saturación (C=Chroma) y misma claridad (L=50). En este plano circular están los valores a* y b*. En el ecuador de la arandela de los colores se halla los tonos puros con saturación alta. El ciclo de los colores se divide en 16 pasos con un grado angular de 22,5°. Este sistema es una forma modificada del cono normalizado de los colores (Apéndice 2), /8/.

1.7 Selección de normas (métodos experimentales) Hay muchas normas de métodos experimentales de la protección anticorrosiva. Estas normas son unas muy usuales. DIN EN 10147: DIN EN ISO 12944: DIN EN ISO 2178: DIN 29597 DIN 53166 DIN 53167 DIN ISO 7253 DIN 53209 DIN 53210 DIN 53230 DIN EN ISO 1514 DIN 50017 ISO 1513:1992 ISO 2808:1991 ISO 4628:1982 ISO 1514:1993

galvanización continua en fuego de bandas y lámina de acero estructural – la condición técnica de entrega, 08/95 protección anticorrosiva de construcciónes metálicas de acero mediante sistemas de recubrimientos recubrimientos no magnéticos con sustrato magnético – medida del espesor de la capa – procedimiento magnético elaboración de recubrimientos líquidos aireación libre de pinturas y recubrimientos parecidos (datos fundamentales) ensayo con niebla por pulverización de sal en recubrimientos medida de la resistencia contra niebla neutra por pulverización de sal denominación del grado de las sopladuras de pinturas denominación del grado de la formación de herrumbe de pinturas y recubrimientos parecidos ensayos de pinturas y recubrimientos parecidos – sistema de la evaluación para análisis de ensayos lacas y recubrimientos – placas normalizadas de probetas (ISO 1514:1993); en alemán EN ISO 1514:1997 Agua condensada – clima de prueba ISO 3231:1993 (E) “Paints and varnishes – Determination of resistance to humid atmospheres containing sulfur dioxide” Paints and varnishes – Examination and preparation of samples for testing Paints and varnishes – Determination of film thickness Paints and varnishes – Evaluation of degradation of paints coatings – Designation of intensity, quantity and size of common types of defect Paints and varnishes – Standard panels for testing 20

DIN 53227 DIN 4624 DIN 8503-2

DIN 12944-4

ensayo de pinturas y recubrimientos parecidos, producción de placas normalizadas de probetas de materiales metálicos o de vidrio lacas y recubrimientos; prueba de ruptura para la evaluación de la adhesividad preparación de superficies de acero antes de los recubrimientos; parámetros de rugosidad de superficies de acero chorreado - part 2: procedimientos para el ensayo del rugosidad de acero chorreado; procedimientos con plantillas maestras recubrimientos – protección anticorrosiva de construcciónes de acero mediante sistemas de recubrimientos – part 4: tipos de superficies y preparación de la superficie

Para el ensayo de sistemas de corrosión anticorrosivas con pigmentos se usa normalmente el procedimiento para el destino de la resistencia contra niebla por pulverización de sal neutra según DIN 53167 y el ensayo de la resistencia contra agua condensada según DIN 50017. En el caso de estos ensayos la carga sucede mediante la humedad o NaCl (en el ensayo con pulverización de sal). En la práctica hay resultados, que a menudo el ensayo tiene peores efectos en el procedimiento con niebla por pulverización de sal en sistemas hidrosulubles que en sistemas con sustancias solventes. Al contrario la experiencia de muchos años muestra en los ensayos en aireación libre que rezeptos a base de dispersiones de polímeros tienen más resistencia en comparación con sistemas con sustancias solventes Un ejemplo de una dispersión usual de polímero es Acronal S 760 de BASF.

21

2. 2.1

Investigaciones Plano experimental

108 probetas (acero galvanizado, cantidad A5) 36 acetona

9 (36) Primer 2 (8) 2 (8)

36 acetona + T-Wash

9 (12) gris

9 (12) grey

2 (8)

2 (8)

2 (8)

2 (8)

2 (8)

2 (8) 1 (4)

1.2

9 (36) verde

2 (8)

2 (8)

1. 1.1

36 acetona + Wash Primer

2 (8)

2 (8)

2 (8) 1 (4)

2 (8)

2 (8)

2.

recubrimiento por extensión Medida del espesor de la capa (DIN 50981) (composición Apéndice 3)

3. 3.1

investigaciones Agua condensada – clima de prueba (DIN 50017)

3.2

Destino de la resistencia contra niebla por pulverización de sal neutra (ISO 7253:1996)

3.3

Destino de la resistencia contra humedad atmosférica con dióxido de azufre (ISO 3231:1993(E))

2 (8) 3.4

1 (4)

1 (4)

22

preparación de los probetas Medida del espesor de la capa (DIN 50981) Determinación de las propiedades de los recubrimientos (densidad, viscosidad)

Desgaste por la acción atmosférica (DIN 53166) probetas para referencia

2.2 Preparación de las probetas La gráfica 5 muestra un resumen sobre la preparación de las probetas para los ensayos de la corrosión. Las probetas tienen un galvanizado industrial por la corrección de la propiedad de corrosión anticorrosiva. Según la norma ISO 1514 es la cantidad de las probetas 150 mm x 100 mm. sustancia del recubrimiento

preparación de las probetas

producción

tratamiento limpieza con acetona

determinación de las propiedades

tratamiento con - T-Wash o - Wash Primer

densidad

recubrimiento

viscosidad

color

terminación leyenda

aislamiento

trazado

gráfica 5: resumen sobre la preparación de las probetas

Al principio se limpió las probetas con acetona (solvent). Despúes 36 probetas recibieron un tratamiento con T-Wash y otros 36 recibieron un recubrimiento con Wash Primer (composición en Apéndice 3). Despúes del tratamiento con T- Wash se secó las probetas aproximadamente por 30 minutos y se las enguajó con agua destilada. T-Wash contiene una parte de ácido fosfórico. Mediante una reacción parecida como en el caso de fosfatar se forma fosfatos hidrosolubles, delgados y microcristalinos. Las capas metálicas de fosfórico se forman mediante una reacción química con el sustrato y tienen el color gris. Por eso las capas se anclan con la superficie metálica y tienen muchas cavidades y muchos capilares. Esta propiedad es óptima para la absorción de aceites, ceras, pigmentos y lacas.

2.3 Producción de los recubrimientos Los recubrimientos Gris y Verde tenían una producción de laboratorio. Las composiciónes (Apéndice 3) son proposiciónes de formulaciónes de BASF. Durante una agitación se adicionó Acronal S 760, BYK y Disperbyk. Entonces se adicionó Aquarras y Buthylglycol (con pipeta). El índice de pH tenía más de 10. Despúes de la reducción de la velocidad se adicionó TiO2, Bayfernox, óxido de cromo und talcum. 23

Con ca. 180g perlas cerámicas el recubrimiento es más fino. Según la norma ISO1524:1983 (E) se ensaya la finura del recubrimiento (la temperatura del recubrimineto es 40 °C). Para este ensayo se utilíza una rasqueta y una cala mediante la escala de Hegman (Apéndice 4). La finura ascendió 6-7 en la escala de Hegman.

2.4 Recubrimiento por extensión Se ascendió el recubrimiento con una brocha (ancho 2 cm, largo 4 cm). Despúes de este recubrimiento por extensión se secó las probetas aproximadamente por 2 horas y más. Hasta las investigaciónes de la resistencia contra la corrosión pasaron 2 semanas. Observaciónes en la superficie (Tabla 6): En caso del tratamiento con acetona (s) la fuerza cubriente del recubrimiento con el Primer era solamente parcial. Desde el almacimiento la probeta tenía muchos pequeños puntos (como puntadas) (ilustracion 1) En la superficie con tratamiento de T-Wash (tw) el Primer no fue repartido uniformente y la superficie se formadon diferentes tonos (blanca, amarillo, rosa). Parcialmente el sustrato era visible (ilustración 5). En la superficie del Gris las trazas del pincel eran un poco visibles, pero la probeta tenía una superficie rugosa. Quiza la causa para la rugosidad era el polvo de acero fino. Esta superficie tenía también unos defectos (ilustración 2). La superficie no cambió con el tratamiento con el Wash Primer (wp) (ilustración 6). Las probetas con el recubrimiento Verde, las cuales se había solamente limpiado con acetona tenían una imagen en colores uniformes (ilustración 3). Pero durante el tratamiento con T-Wash, se formaron arqueos circulares sobre toda la superficie (ilustración 7). Un efecto parecido se observó en el recubrimiento de Gris. Esta probeta tenía muchas burbujas. Este efecto fue tambien visible mediante una limpieza con acetona (ilustración 4). Desde el tratamiento con el Wash Primer los defectos eran mínimos. Una evaluación (subjectiva) muestra Tabla 5: Tabla 5: evaluación cuantitativa de las propiedades de la superficie (1=débil, 5=fuerte)

propiedad Rugosidad Brillo Burbujas Trazas del pincel Fuerza cubriente

Primer 3 5 1 5 5

Verde 2 2 1 2 1

24

Gris 1 3 5 3 1

Grey 5 1 1 1 2

Tabla 6: aumento de unas probetas – la superficie escaniadas (2400dpi)

1

s/primer 4

2

s/grey 5

3

s/verde 3

4

s/gris 2

5

tw/primer 2

6

wp/grey 4

7

tw/verde 1

8

wp/gris 4

2.5 Terminación Desde el recubrimiento por extensión las probetas tenían una leyenda. La leyenda contiene el nombre del tratamiento (s, tw, wp) y el nombre del recubrimineto (Primer, Gris, Verde, Grey), además una numeración. Para que no entrara aire, el reverso fue aislado con un folio autoadherente. Los bordes fueron estancados con una graban (con el ancho de 2 cm). Según la norma ASTM 1654 las probetas tienen una rasguñadura (con el ancho de 10 cm) hasta el sustrato. El aparato era un piñon según Clemen.

2.6 Determinación de las propiedades del recubrimiento 2.6.1 Densidad Se determinó la densidad con un picnómetro que tenía un volumen de. 100 cm3 (ml). Se calcula la densidad con la fórmula 2: fórmula 2:

ρ = masa / volumen

Recubrimiento Primer Gris Verde Grey

Masa del recubrimiento (g) 118.05 138.41 141.89 158.64

25

densidad ρ (g/cm3) 1.18 1.38 1.42 1.59

La gráfica 6 muestra, que las densidades de los recubrimientos Gris y Verde son parecidos.

Grey Verde Gris Primer 1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

3

densidad (g/cm )

gráfica 6: densidades de los diferentes recubrimientos

2.6.2 Viscosidad Según la norma ASTM-Norm D 2196-86 (Standard Test Methods for Rheological Properties of Non-Newtonian Materials by Rotational (Brookfield) Viscosimeter) las probetas tenían un ensayo según metodo A. En este metodo la velocidad del cono está constante. Antes del ensayo se calibró el viscosímetro con un aceite estándar. Despúes de 1 hora el recubrimiento mostró una homogenización (temperatura de 25°C). Mediante el viscosímetro de Brookfield (RV) las viscosidades fueron medidas. Tabla 7 muestra los resultados: Tabla 7: viscosidad de los recubrimientos

recubrimiento Primer Gris Verde Grey

p 4 2 3 4

G f 20 100 20 20 20 50 20 100

V (mPa.s) 2400 520 1850 7400

s 24 26 37 74

Los factores fueron leidos en el aparato. F es el factor del cubo y el fue tomado de la norma ASTM D 2196–86 (Apéndice 5). Las viscosidades fueron medidas según fórmula 3: fórmula 3: V = f ⋅ s

P s f G V

= número del cubo = lectura de escala del viscosímetro = factor de conversión (Apéndice 5) = escala de la velosidad = viscosidad en cP, mPa.s 26

La gráfica 7 muestra una viscosidad más alta del Grey y del Primer que la viscosidad del Gris y Verde. La viscosidad del recubrimiento Verde es comparable con la viscosidad del Gris. Verde y Gris son menores.

Grey Verde Gris Primer

0

2000

4000

6000

8000

viscosidad (mPa*s)

gráfica 7: viscosidad de los recubrimientos

Comparación de la viscosidad y de la densididad Una conexión entre la viscosidad y la densidad de los recubrimientos Gris, Verde y Grey se puede suponer. El Primer tiene una viscosidad más alta que el Verde, pero la densidad es menor. Quiza la causa es la masa molecular. Los recubrimientos Gris y Grey inclinan a segregarse, quiza mediante el TiO2 (en causa de Gris y Verde). El recubrimiento Verde tiene una parte de la masa de TiO2 de 3.6 % y Gris tiene un parte de 4.8 %. Es posible que la viscosidad y la aspereza son más altas mediante el parte de TiO2 y el polvo de acero fino (como en Grey). 2.6.3 Identificación del valor cromático El objetivo de esta investigación es la definición del tono para una comparación de la calidad con nuevos recubrimientos de la misma composición. Las superficies de las probetas fueron escaniadas con el escañar OfficeJet G55 (Hewlett Packard). En el programa „Adobe Photoshop 5.0“ los valores cromáticos fueron indagados en 5 diferentes partes de la superficie con diferentes sistemas de color (HSB, RGB, Lab, CMYK) (Apéndice 6). El nuevo valor cromático es el valor medio de los 5 valores. Tabla 8 muestra que los colores calculados pueden compararse con los colores originales.

27

Tabla 8:

la comparación de los valores cromáticos originales con los valores cromáticos caculados

escaneado

Primer

Grey

Gris

Verde

calculado

2.7 Medida del espesor de la capa 2.7.1 Objetivo Estas investigaciónes fueron realizadas por una impresión del influjo de la preparación del sustrato y la dependencia del recubrimiento. Además las medidas del espesor de la capa son un control para la protección anticorrosiva. Por ejemplo el espesor de una capa fosfática (despúes de la fosfatación) influye la reacción corrosiva de la superficie lacada. La fragilidad de la capa fosfática aumenta con un espesor de la capa más alto. Se ha medido 5 diferentes puntos en la superficie en 9 diferentes probetas. 2.7.2 Resultados Apéndice 7 y Apéndice 8 muestran los valores numéricos y los diagramas. Según gráfica 8 el valor medio del espesor de la capa de cinc es (17,78±1,85) µm. Despúes de la reacción del cinc con T-Wash se forma una capa muy rugosa y desigual con un espesor de la capa de (44.45±6.37) µm. Despúes de la reacción de la capa de cinc con el Wash Primer (espesor de la capa del Wash Primer (9.21±4.45) µm) se forma un espesor de la capa un poco menor en comparacion con la reacción de T-Wash de (26.99±2.54) µm. La gráfica 9 muestra la comparación de los espesores de las capas sin el recubrimiento pasivo. Generalmente los espesores de las capas Verde, Gris y Grey son mayores que el espesor de la capa Primer. El espesor ascenda a 80 hasta 120 µm. La desviación del espesor ascenda maximalmente a ±25 µm. El Primer es solamente un recubrimiento subsuelo. Con un recubrimiento adicional se puede asimilar el espesor de la capa total.

28

espesor de la capa con diferentes tratamientos acetona + Wash Primer acetona + T-Wash acetona

sol vent

0

10

20

30

40

50

capa (µm) gráfica 8:Espesor del recubrimiento

Los espesores de las capas Gris y Verde son más altos con un tratamiento en comparación con la limpieza con acetona. El flujo es mejor con una superficie rasa. Una superficie rugosa empeora el flujo, pero mejora la adherencia. El espesor del Primer con tratamiento de T-Wash y Wash Primer es menor en comparación con la limpieza solamente con acetona. La viscosidad del Primer es comparable con Gris y Verde, pero la densidad del Primer es menor. Mediante la acción capilar de la capa de fósfato (reacción de T-Wash con el sustrato) el Primer puede penetrar en los capilares y las cavidades de la capa. Este efecto mejora la adherencia. es pes ores de los rec ubrim ientos (s in la c apa de c inc )

Grey Gris

Verde

Primer

1

0

20

40

60

80

100

es pes or de la c apa (µ m )

s olvent + W as h P rim er

s olvent + T-W as h

gráfica 9: espesores de los recubrimientos (sin la capa de cinc)

29

s olvent

120

2.8 Evaluación de daños mediante la corrosión 2.8.1 Agua condensada – clima de prueba Las investigaciones sucedieron según la norma DIN 50017. El tiempo de la prueba fue 312 horas con un ciclo de 24 horas. 2.8.1.1 Evaluación del grado de las picaduras La referencia de esta evaluación es la norma ASTM D 714-56 (Evaluation degree of blistering of paints). El grado de las picaduras se juzga mediante la densidad y la cantidad de las sopladuras. Según esta norma los grados de las picaduras se describe con la densidad (primer número) y la cantidad s (s=size). En Tabla 9 el primer tiempo significa la aparición primera de las picaduras. Tabla 9: grados de las picaduras

Tratamiento Wash Primer T-Wash Acetona

Primer 24h: 3(s4) 312h: 3(s4) 220h: 4(s2) 312h: 4(s2) 24h: 2(s2) 312h: 4(s2)

Verde 24h: 4(s3) 312h: 4(s4) 24h: 4(s3) 312h: 4(s3) 24h: 3(s3) 312h: 3(s3)

Gris 24h: 3(s2) 312h: 4(s4) 24h: 4(s2) 312h: 5(s3) 24h: 2(s2) 312: 5(s3)

Grey 24h: 2(s2) 312h: 2(s2) 24h: 3(s2) 312h: 5(s2) 72h: 3(s2) 312h: 3(s2)

La Tabla 9 muestra que la evaluación del grado de las picaduras del Primer y del Grey es menor que la evaluación del Verde o del Gris. Solamente con el tratamiento con el Wash Primer la superficie del Primer tiene picaduras mayores de 2. Con una cantidad de las picaduras menores la adherencia es mejor. Por eso la protección anticorrosiva es más efectiva. 2.8.1.2 Observaciones Wash Primer Primer: la evaluación fue principalmente en lugares con mucho recubrimiento Verde: las picaduras no tenían agua Gris: crecimiento de las picaduras hasta 182 horas Grey: sin observaciones visibles

T-Wash Primer: Verde: Gris: Grey:

en la superficie roturas se formaron antes del ensayo al fin del ensayo 2 puntos de emparillo de la herida la superficie estaba manchada (blanca) sin observaciones visibles

Solvent / acetona Primer: manchas anaranjadas desde 182 horas Verde: formación de manchas claras, pero despúes 312 horas ya no visibles; despúes de 196 horas se formó un poco de herrumbe Gris: formación de manchas claras; superficie desigual Grey: se formó un poco de herrumbe despúes de 196 horas 30

2.8.2 Destino de la resistencia contra niebla por pulverización de sal neutra Las investigaciones sucedieron según la norma ISO 7253:1996. El tiempo de la prueba fue 336 horas con un ciclo de 24 horas. 2.8.2.1 Evaluación del grado de las picaduras Definición según 2.8.1.1. Tabla 10: grados de las picaduras

Tratamiento Wash Primer T-Wash Acetona

Primer 24h: 2(s3) 336h: 4(s4) 72h: 2(s3) 336h: 2(s3) 24h: 3(s4) 336h: 4(s4)

Verde 168h: 3(s2) 336h: 3(s3) 24h: 4(s3) 336h: 4(s3) 24h: 4(s3) 336h: 4(s3)

Gris 72h: 3(s2) 336h: 3(s2) 24h: 3(s2) 336h: 4(s4) 24h: 3(s3) 336: 4(s3)

Grey 48h: 3(s2) 336h: 3(s2) 168h: 3(s3) 336h: 4(s4) 72h: 4(s4) 336h: 4(s4)

La Tabla 10 muestra que la evaluación del grado de las picaduras del Grey es menor que la evaluación del Primer, del Verde, o del Gris. Solamente con el tratamiento con acetona la superficie del Grey tiene picaduras mayores de 2. Las probetas de Gris con tratamiento del Wash Primer tienen picaduras pequeñas. 2.8.2.2 Observaciones Wash Primer Primer: sin observaciones visibles Verde: la herida es blanca Gris: Miniaqujeros se formaron antes del ensayo Grey: desde 72 horas se forman 2 puntos de emparillo

T-Wash: Primer: Verde: Gris: Grey:

curación de las roturas (desde 264 horas); desde 168 horas manchas en azul del sustrato visible; desde 336 horas manchas anaranjadas (claro) del emparillo; superficie rugosa y desigual; capa sobre herida formación de las picaduras muy rapido; herida blanca manchas de la sal desde 48 horas; desde 336 horas puntos de emparillo en la herida manchas en gris claro y azul desde 336 horas

Solvent / Acetona Primer: desde 48 horas manchas en azul del sustrato visible; capa sobre herida (desde 336 horas) Verde: manchas de la sal Gris: manchas de la sal desde 48 horas Grey: manchas en gris claro y azul

31

2.8.3

Destino de la resistencia contra humedad atmosférica con dióxido de azufre El destino de la resistencia contra dióxido de azufre se sucidieron según estándar internacional con la norma ISO 3131:1993 (E) (Paints and varnishes – Determination of resistance to humid atmospheres containing sulfur dioxide). El tiempo de la prueba fue 384 horas con un ciclo de 24 horas. 2.8.3.1 Evaluación del grado de las picaduras Definición según 2.8.1.1. Tabla 11: grados de las picaduras

Tratamiento Wash Primer T-Wash Acetona

Primer 48h: 2(s3) 384h: 3(s3) 0 144h: 3(s2) 384h: 4(s4)

Verde 72h: 3(s3) 384h: 4(s4) 72h: 3(s3) 384h: 4(s3) 72h: 4(s4) 384h: 4(s4)

Gris 72h: 3(s2) 384h: 3(s2) 72h: 4(s3) 384h: 5(s3) 72h: 5(s2) 384: 5(s3)

Grey 168h: 3(s2) 384h: 3(s2) 120h: 3(s2) 384h: 3(s3) 168h: 3(s3) 384h: 3(s3)

La Tabla 11 muestra que la evaluación del grado de las picaduras del Grey es menor que la evaluación del Primer, del Verde, o del Gris. Solamente con el tratamiento con acetona la superficie del Grey tiene picaduras mayores de 2. Las probetas de Gris con tratamiento del Wash Primer tienen picaduras pequeñas. El recubrimiento del Primer con tratamiento de T-Wash no tiene picaduras. 2.8.3.2 Observaciones Wash Primer Primer: roturas desde 216 horas Verde: picaduras no tienen agua; adherencia de la capa es mala; formación de manchas en azul claro Gris: Miniaqujeros Grey: sin observaciones visibles

T-Wash Primer: Verde: Gris: Grey:

en la superficie roturas se formaron antes del ensayo; punto de partida de formación de emparillo formación de manchas en azul claro; desde 336 horas cristallisaciones en la superficie, pero despúes 384 horas ya no visibles formación de manchas claro desde 24 horas solución de la capa; el sustrato fue visible; punto de partido de formación de emparillo

Solvent / Acetona Primer: manchas anaranjadas desde 288 horas; desde 384 horas lugar de emparillo - Indentación marginal por corrosión, Sobrecapa descamada; corrosión en la capa de cinc 32

Verde: Gris: Grey:

formación de manchas en azul claro; desde 336 horas cristallisaciones en la superficie, pero despúes 384 horas ya no visibles (lugares azul claro) 5 puntos de emparillo desde 96 horas; formación de manchas en gris claro formación de manchas en amarillo claro desde 168 horas; Miniaqujeros

2.8.4 Desgaste por la acción atmosférica Desde 2 semanas las superficies no estaban cambiado. Normalmente se necesita unos mesos para esta investigación.

2.9 Resumen Los resultados de las investigaciones muestran que no hay problemas en las superficies de los recubrimientos con el tratamiento del Wash Primer (no manchas, no picaduras, no roturas). Además con este tratamiento el espesor de los recubrimientos fue comparable. Los resultados de las investigaciones de la resistencia contra la corrosión muestran que la resistencia con el recubrimiento del Grey es mejor que los otros recubrimientos. También los resultados majores fueron con el tratamiento del Wash Primer. La resistencia contra la corrosión de la combinación Wash Primer y Primer fue peor. Pero este recubrimiento es especial para sustratos galvanizados y también una imprimación como el Wash Primer. Según BASF el Gris es también una imprimación. La combinación del Wash Primer y del Gris muestra una resistencia contra la corrosión mejor que los otros tratamientos.

33

3.

Literatura

/1/

Elvira Moeller: Prinzipien des Korrosionsschutzes, Korrosionsschutz durch Beschichtungen und Über züge auf Metallen, WEKA PRAXIS HANDBUCH, Oktober 2000

/2/

Korrosionsschutz durch Beschichtungen, WEKA PRAXIS HANDBUCH, Januar 1999

/3/

Paint and Coating Testing Manual; Joseph V. Koleske, American Society for testing and materials, Philadelphia, PA.; 1995

/4/

http://www.melit.ch/Dickenmessung/mikrotest.html, Internetquelle

/5/

ECI – Guidelines: Guidlines for device-independent color data processing in accordance with the ICC Standard, 2000

/6/

Berlemann: Grundlagen der Fachbereich Elektrotechnik, 1998

/7/

Marchesi:http://www.abzdgm.ch/HandbuchFotografie/o_CIELAB.html, Internetquelle, Allgemeine Berufsschule Zürich

/8/

ECI – Guidelines: Guidlines for device-independent color data processing in accordance with the ICC Standard, 2000

Gestaltung,

34

Fachhochschule

Lippe,

4.

Apéndice

Apéndice 1:

investigación de la capacidad máxima M y la capacidad mayoritaria m de la corrosión según ISO 4623-1984 (E)

Ilustración 5: investigación de la capacidad máxima M y la capacidad mayoritaria m de la corrosión

35

Apéndice 2:

"modelo cono de helado” según G. Matzel, “Internationale Beleuchtungs Kommission – IBK” / “comisión internacional de la iluminación”, curva mixta de los colores, representación tridimensional DIN 5033

Ilustración 6: "modelo cono de helado” según G. Matzel

36

Apéndice 3: composiciones

Gris

Verde

Propuesta para la composición KS 58 de BASF, Propuesta para la composición KS 64 de BASF, en base de Acronal S 760 en base de Acronal S 760 (imprimación anticorrosiva) (laca de una capa única para sustratos cincados)

(para 100 % de la masa) Acronal 760 BYK 022 Aqua Disperbik 190 Amoniaco Aquarras Buthylqlycol

20.37 00.20 05.00 03.95 00.56 00.50 00.50

04.79 02.69 03.69 08.43 13.12

TiO2 Bayfernox 920 Oxido de cromo Talco

03.60 00.30 04.00 09.80

17.08 00.20 00.38 00.38 01.38

Acronal 760 BYK 022 Raybo 60 Reolathe 278 Buthylglycol Mica

24.76 00.40 00.40 00.55 01.10 21.85

(para 100 % de la masa) Acronal 760 BYK 022 Aqua Disperbyk 190 Amonaco DPNB Acuarras

37.11 00.23 04.10 03.27 01.64 00.74 00.74

TiO2 Bayfernox 318 Talco Micronyada Fosfato de Zinc Sico Litopon Acronal 760 BYK 022 Raybo 60 Reolathe 278 Botelqlycol PH: PVK: FK:

ca. 9,5 ca. 22% ca. 62%

PH PVK: FK:

: ca. 10 ca. 32% ca. 76%

Grey Un producto de Keeler & Long Inc. Watertown, CT 06795, Batch 11 Sky Gray, Aqua-Kolor Guard sustancias: agua, (non harzadous), polímero acrílico (non harzadous), TiO2, metaborato de bario, polvo de acero fino (aleación)-MIOX, SiO2, etilenglicol Caution: Water-based Paint, Storage Temp. 45-90°F color: gris claro

37

Primer Un producto de ACE Hardware Corporation, (IL 60521) Latex GALVANIZED ALUMINUM PRIMER sustancias: agua, TiO2, Sodium Potassium, silicato de aluminio, Non-HarzardousAcrylic Copolimer, silicatos sustancias sólidas: max. VOC 230 g/l (max. 200 pounds of VOS per gallon of coating) color: blanca T-Wash Etilenglicol Isopropyl Alkohol (Thinner 1100) Wasser Copper carbonate Acido fósforico

16.5% 16.5% 57.0% 01.0% 09.0%

Wash Primer AMARILLO F-117 DOD-P-15328 D (22.0350) Imprimante vinilico catalizado con ácido, con pigmentos anticorrosivos que inhiben al metal de la corrosión dando a las capas posteriores gran adherencia. Color / Acabado % Sólidos en volumen Peso específico Almacenaje Aplication Método de aplicación Diluyente Catalizador Relación de mezcla Tiempo de inducción N° de capas Espesor de película Secada duro Secada para aplicación de bases o acabado Tiempo de vida Rendimiento teórico

: Amarillo / mate : 8.0 – 12.0 (mezcla) : 0.87 – 0.92 : 12 meses : Soplete conventional, Airless : Disolvente para Wash Primer (23.0219) : Catalizador para Wash Primer (22.0351) : 4 vol. Wash Primer 1vol. Catalizador 3 vol. Disolvente : 15 – 20 minutos : 1 (una) : 0.5 mils por capa : Entre 30 minutos : Mínimo 1 hora de secada Máxima 48 horas aprox. : Mezcla catalizada 8 horas : 8.0 m2 / l a 0.5 mils seco

38

Apéndice 4: ensayo de la finura del recubrimiento según ISO 1524-1983 (E)

Ilustración 7: Suitable scraper (rasqueta)

Ilustración 8: Typical reading on gauge y Examples of scales graduated in non-SI units

39

Apéndice 5: viscosidad / ASTM D 2196 – 86 Tabla 12: Factors for Converting Brookfield Dial Readings to Centipoises (Millipascal Seconds)

Speed, rpm 0.5 1 2 2.5 4 5 10 20 50 100

1 200 100 50 40 25 20 10 5 2 1

2 800 400 200 160 100 80 40 20 8 4

RV Series Factors Spindles 3 4 5 2000 4000 8000 1000 2000 4000 500 1000 2000 400 800 1600 250 500 1000 200 400 800 100 200 400 50 100 200 20 40 80 10 20 40

40

6 20M 10M 5M 4M 2.5M 2M 1M 500 200 100

7 80M 40M 20M 16M 10M 8M 4M 2M 800 400

Apéndice 6: Identificación del valor cromático con Adobe Photoshop 5.0 Tabla 13: valores cromáticos de los recubrimientos Grey sistema H (°) S(%) B(%) R G B L a b C M Y K

1 224 9 68 158 162 173 67 0 -6 42 28 21 6

2 201 9 62 143 152 157 62 -3 -4 46 29 28 9

3 201 9 63 147 156 161 64 -3 -4 45 28 27 8

4 185 7 66 157 167 168 68 -3 -2 42 24 27 6

5 201 9 72 166 177 183 71 -3 -4 39 22 21 4

Valor medio 201 9 66 157 162 168 67 -3 -4 42 28 27 6

σ 16.05 1.00 2.75 7.41 6.60 7.14 2.75 1.50 1.63 2.06 2.22 3.20 1.50

Gris sistema H (°) S(%) B(%) R G B L a b C M Y K

1 199 18 47 98 113 120 47 -5 -6 60 37 35 25

2 210 17 47 99 109 119 45 -2 -7 59 40 33 26

3 190 15 46 100 115 118 47 -5 -4 59 36 38 25

4 199 18 49 102 117 124 48 -5 -6 59 36 35 23

5 203 19 47 96 110 119 45 -4 -7 60 38 34 26

Valor medio 199 18 47 99 113 119 47 -5 -6 59 37 35 25

σ 8.19 1.41 1.26 1.71 3.42 2.63 1.26 1.50 1.26 0.50 1.89 2.06 1.26

Verde sistema H (°) S(%) B(%) R G B L a b C M Y K

1 101 25 78 164 198 148 76 -19 21 39 7 51 2

2 107 23 77 160 196 150 76 -19 19 40 7 49 1

3 102 25 75 158 191 144 74 -18 20 41 9 51 4

4 102 24 77 164 197 150 76 -18 20 39 8 49 2

5 104 23 76 161 194 149 75 -18 19 40 9 49 3

Valor medio 102 24 77 161 196 149 76 -18 20 40 8 49 2

σ 2.71 0.96 1.26 3.00 3.11 2.83 1.00 0.58 0.82 0.96 0.96 1.15 1.26

Primer sistema H (°) S(%) B(%) R G B L a b C M Y K

1 50 2 95 243 242 237 95 0 3 6 4 7 0

2 60 3 96 245 245 237 96 -1 4 5 2 8 0

3 70 2 95 241 242 236 95 -1 3 7 3 8 0

4 72 2 97 247 248 243 97 -1 2 4 2 5 0

5 48 2 96 245 244 240 96 0 2 5 3 5 0

Valor medio 60 2 96 245 244 237 96 -1 3 5 3 7 0

σ 10.13 0.50 0.96 2.58 2.87 3.20 0.96 0.50 0.82 1.29 0.96 1.41 0.00

41

Apéndice 7: espesores de las capas (Mikrotest) Limpieza con acetona Recubr. Primer Verde Gris Grey

Con recubrimiento, Valor medio de 5 valores v. medio v. medio σ.(mil) (mil) (µm) 2.30 58.42 0.26 3.50 88.90 0.74 3.20 81.28 0.48 3.80 96.52 0.70

limpieza acetona + T-Wash Con recubrimiento, Valor medio de 5 valores Recubr. v. medio v. medio σ.(mil) (mil) (µm) Primer 3.50 88.90 0.60 Verde 4.20 106.68 0.51 Gris 3.80 96.52 0.47 Grey 3.20 81.28 0.54

limpieza Aceton + Wash Primer Con recubrimiento, Valor medio de 5 valores Recubr. v. medio v. medio σ.(mil) (mil) (µm) Primer 2.80 71.12 0.33 Verde 4.60 116.84 0.74 Gris 6.60 167.64 0.97 Grey 5.20 132.08 0.96

σ (µm) 6.57 18.75 12.26 17.82

σ (µm) 15.18 12.88 11.83 13.73

σ (µm) 8.35 18.00 24.73 24.39

Capa de cinc Valor medio de 4 valores v. medio v. medio σ (mil) (mil) (µm) 0.70

17.78

0.07

Capa de cinc + T-Wash Valor medio de 4 valores v. medio v. medio σ (mil) (mil) (µm) 1.75

44.45

0.25

σ (µm)

1.85

σ (µm)

6.37

Capa de cinc + Wash Primer Valor medio de 4 valores v. medio v. medio σ (mil) σ (µm) (mil) (µm) 1.06

26.99

0.11

42

2.74

Espesor del recubrimiento, Valor medio de 5 valores v. medio v. medio σ (mil) (mil) (µm) 1.60 40.64 0.33 3.50 88.90 0.74 3.20 81.28 0.48 3.80 96.52 0.70 Espesor del recubrimiento, Valor medio de 5 valores v. medio v. medio σ (mil) (mil) (µm) 1.75 44.45 0.85 4.20 106.68 0.51 3.80 96.52 0.47 3.20 81.28 0.54

Espesor del recubrimiento, Valor medio de 5 valores v. medio v. medio σ (mil) (mil) (µm) 1.74 44.13 0.44 4.60 116.84 0.74 6.60 167.64 0.97 5.20 132.08 0.96

σ (µm) 8.42 18.75 12.26 17.82

σ (µm) 21.55 12.88 11.83 13.73

σ (µm) 11.09 18.80 24.73 24.39

Apéndice 8: espesor de las capas (Mikrotest), gráfica a) limpieza con acetona e sp e so r d e l re cub rim ie nto (va lo r m e d io ) - lim p ie za co n a ce to na

espesor del recubrimiento ( m)

30

25

20

15

10 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

prueba al az ar valor m edio de 4 valores

valor m edio de todos probetas

recubrimiento

espesor del recubrimiento (valor medio de 9 probetas), limpieza con acetona

Primer 0

20

40

60 espesor de la capa (µm)

43

80

100

120

b) limpieza con acetona + T-Wash

espesor del recubrimiento (valor medio) - limpieza con acetona + T -W ash 60 espesor del recubrimiento (µm)

55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

prueba al azar v alor m edio de todos probetas Lineal (v alor m edio de todos probetas)

capa T-W ash (sin capa de cinc) Lineal (capa T -W ash (sin capa de cinc))

espesor del recubrimiento (valor medio de 9 probetas), limpieza con acetona + T-Wash

recubrimiento

gray (K&L)

gris

verde

Primer 0

20

40

60

espesor de la capa (µm)

44

80

100

120

c) limpieza con acetona + Wash Primer

espesor de la capa (µm)

e s p e s o r d e l re c u b rim ie n to (v a lo r m e d io ) - lim p ie z a c o n a c e to n a y W a s h P rim e r 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

p ru e b a a l a z a r v a lo r m ed io d e to d o s p ro b eta s

c a p a W a s h P rim er (s in c a p a d e c in c )

L in ea l (v a lo r m ed io d e to d o s p ro b eta s )

L in ea l (c a p a W a s h P rim er (s in c a p a d e c in c ))

espesor del recubrimiento (valor medio de 9 probetas), limpieza con acetona y Wash Primer

recubrimiento

gray (K&L)

gris

verde

Primer

0

20

40

60

80 100 120 espesor de la capa (µm)

45

140

160

180

200

Apéndice 9: espesor de las capas (Mikrotest), gráfica

s_Primer (SO2) / 384 h

tw_Primer (SO2) / 216 h

wp_Verde (SO2) / 216 h

s_Gris (SO2) / 216 h

s_Verde (SO2) / 216 h

tw_Gris (SO2) / 216 h

tw_Grey (SO2) / 48 h

s_Primer (sal) / 336 h

tw_Primer (sal) / 336 h

46

s_Grey (sal) / 336 h