Dos valiosas claves para conseguir un acabado con recubrimiento en polvo de alta calidad.

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Las claves para un buen recubrimiento en polvo son dos: el pretratamiento y la puesta a tierra. Con estos dos elementos efectivamente bajo control, los resultados se convierten en recubrimientos excepcionales. Con el pretratamiento consigues que la pieza esté lista para recibir el polvo y adherirse fácilmente a la pieza.

Con una conexión a tierra adecuada, se obtiene una pieza que atrae las partículas de la pintura en polvo, convirtiéndose en una película regular que recubre el sustrato. El recubrimiento en polvo tiene tres pasos o procedimientos: el primero es el pretratamiento, el segundo es la aplicación y finalmente el curado, pero para asegurar un inicio exitoso, el pretratamiento y la puesta a tierra deben estar bajo control.

El pretratamiento podría constar de tres a ocho etapas. La pieza debe estar desengrasada, libre de residuos y limpia antes de pasar al área de aplicación. Existen algunos procesos en los que se utiliza sellador, aunque la necesidad de aplicación del sellador depende del uso previsto de la pieza a recubrir.

Actualmente la primera etapa del pretratamiento se realiza con desengrasantes alcalinos, luego se enjuaga con abundante agua para la segunda etapa y con un limpiador libre de cromatos para la tercera etapa. Las innovaciones en pretratamientos reúnen nanotecnología para el lavado del aluminio y otros metales.

Inicialmente se utilizaba fosfato de hierro o fosfato de zinc como preparación de superficies, pero en algunos países están restringidos debido a sus efectos sobre el medio ambiente. Ahora se utilizan limpiadores alcalinos y/o de circonio.

I. Pretratamiento

El objetivo principal del pretratamiento es preparar el sustrato abriendo los poros del sustrato y eliminando grasa, aceite, partículas sólidas y sales para hacer la superficie resistente a la corrosión y optimizar la adhesión del recubrimiento. El número de etapas o tipos de pretratamiento depende de la exposición de la pieza, por lo que está relacionado con el tipo de corrosión que sufrirá.

Las sales y las partículas pueden ser una fuente de corrosión y contaminación de superficies. Estos hacen que el sustrato pierda su pintura al cabo de un tiempo o comiencen a generar corrosión entre el sustrato y la pintura. Todos los metales tienen una capa de óxido en el exterior. Esta capa exterior, al entrar en contacto con la humedad, se oxida. El óxido es una mezcla de óxido ferroso y férrico.

Consulte la Tabla 1 para obtener un resumen de la clasificación de la corrosión según la norma ISO 12944.

Tabla 1. Resumen de la clasificación de corrosión ISO 12944.

Para limpiar una pieza tenemos varias opciones, analizaremos aquí la química y la mecánica. Mecánicamente podemos limpiar, pero si hay grasa y aceite, entonces la limpieza mecánica no sería suficiente. Para la limpieza mecánica se suele utilizar el chorro de arena; en la fase de limpieza química existen cuatro tipos de tratamientos; fosfato de hierro, fosfato de zinc, cromato y otros químicos libres de fosfato, cromo y metales pesados. Por tanto, un pretratamiento ideal sería el arenado abrasivo y el pretratamiento químico.

El fosfato de hierro ya no se utiliza por sus efectos medioambientales, pero usémoslo como ejemplo. Algunas empresas utilizan fosfato de hierro, pero se requiere una instalación de tratamiento de agua para devolver el producto químico a un nivel de pH seguro. El fosfato de hierro opera a una temperatura entre 100 y 150 Fahrenheit con un pH entre 4,0 y 5,0 y el fosfato de zinc opera entre 120 y 150 Fahrenheit con un pH entre 2,8 y 3,2.

Mientras que el circonio podría funcionar a temperatura ambiente con un pH entre 3,0 y 6,0. Otro aspecto negativo del fosfato de hierro es que contiene metales pesados, mientras que otros limpiadores no.

Para preparar una superficie rugosa para su protección se utiliza una película de fosfato o cromo, aunque los nuevos tratamientos químicos vienen bajos o libres de fosfato, cromo y metales pesados. La adherencia del recubrimiento a la pieza mejora debido al cambio en la estructura superficial proporcionado por el pretratamiento.

Por ejemplo, una superficie rugosa de 1 mm puede cambiar a 2 mm después de la aplicación, quedando una superficie más preparada y plana para que el recubrimiento cubra el sustrato por completo. Esta superficie pretratada proporciona una mejor adherencia y propiedades anticorrosión. Por ejemplo; podemos ver las características físicas de un sustrato, los números representan las zonas críticas, siendo 1 la más sencilla y 3 la más complicada por tener jaulas de Faraday.

Se pueden visualizar áreas potencialmente problemáticas al aplicar tanto el pretratamiento como el recubrimiento. Los bordes afilados o cortantes pueden causar problemas tanto en la protección como en la apariencia. Lo ideal sería pulir los bordes para reducir el efecto. En el caso de las soldaduras, éstas deben ser de buena calidad, continuas, no porosas, libres de rebabas y libres de salpicaduras de oxidación.

Pretratamiento mecánico

Esta limpieza se puede realizar mediante procesos como cepillado, arenado y granallado, lo que ayuda a eliminar las incrustaciones de soldadura. Este proceso podría desengrasar la pieza de aceites minerales, grasas, sales, polímeros tensioactivos, corrosión, polvo y otras partículas sólidas, pero los tratamientos químicos son más eficientes en esta zona.

El chorro de arena es el método que utiliza aire comprimido para disparar partículas abrasivas a la superficie del sustrato. Este proceso elimina la contaminación, la corrosión, los residuos de soldadura y deja la superficie inactiva para una buena adhesión; Los disparos pueden incluir una amplia gama de materiales, como partículas metálicas, bolitas de plástico, perlas de vidrio, materiales naturales y dióxido de carbono sólido.

Se puede aplicar a piezas metálicas con paredes gruesas o materiales gruesos. No se recomienda para espesores inferiores a 1 mm ni para objetos pequeños debido al chorro a alta presión que ataca la pieza. El término arenado se utiliza a menudo para describir dónde se utiliza arena y otros minerales que contienen sílice libre para atacar la superficie.

Desengrasante alcalino

El desengrasante alcalino es el agente desengrasante a base de agua más común. Es un agente desengrasante con un alto valor de pH. Este método de desengrase puede no ser adecuado para materiales no ferrosos y es más adecuado para materiales ferrosos. El desengrasado alcalino siempre va seguido de uno o más pasos de enjuague para preparar el sustrato para el siguiente paso.

El principio de funcionamiento del desengrasado alcalino es diferente del desengrasado ácido; durante el desengrasado del acero, no se producirá grabado, como ocurre con el proceso ácido. Lo que hace el desengrasado ácido es grabar la superficie del acero en comparación con el desengrasado alcalino donde no se produce picazón en el material. Entonces, al desengrasar un material galvanizado, aluminio o metal amarillo, la solución alcalina atacará la superficie.

Generalmente los fabricantes adaptan el desengrasante alcalino para que sea multiusos y no ataque el aluminio u otros metales. La limpieza con desengrasante alcalino se realiza en tres etapas: Aplicación del desengrasante, luego un enjuague y finalmente un inhibidor de corrosión. Si el inhibidor de corrosión está ausente, en muchos casos, el objeto puede corroerse antes de ingresar al horno de secado.

Desengrasante ácido

El desengrasante ácido tiene un valor de pH bajo, el acero se ataca con una solución ácida. La protección contra la corrosión es inherente a este proceso. Los objetos ferrosos reciben un revestimiento superficial modificado. Las consecuencias son una mejor adherencia entre el revestimiento y la superficie.

Básicamente, este proceso es la fosfatación de hierro. La razón de esto es que el acero reacciona con una solución ácida, primero en esta limpieza desengrasante ácida, el acero reacciona y el hierro se elimina de la superficie. Se disuelve en el baño y reacciona con los fosfatos de la solución del baño, y luego se acumula en la superficie grabada como un recubrimiento y desarrolla una débil protección contra la corrosión, pero tiene buena adherencia.

Modificación superficial

La modificación de la superficie sigue al desengrasado donde se aplica una capa de sellador u otros productos químicos para protegerla de la corrosión y aumentar la adhesión entre el sustrato y el recubrimiento en polvo. La última etapa de enjuague debe contener inhibidores de corrosión. El fosfato de zinc por sí solo tiene un buen rendimiento; debido al alto valor de pH, el principio de funcionamiento es diferente del principio de funcionamiento de los limpiadores.

El fosfato de hierro ofrece una protección limitada contra la corrosión, pero una excelente adhesión. El fosfato de hierro se puede utilizar para aplicación por aspersión, que es el más común. Posiblemente se podría utilizar en el proceso de inmersión, pero no se recomienda porque se forma mucho lodo en el tanque.

El enjuague después de la aplicación de fosfato de hierro se realiza con agua desionizada, posiblemente con pasivación para aumentar la protección contra la corrosión.

Según la página de Ferropro de México, “La pasivación es un proceso no electrolítico, que generalmente utiliza ácido nítrico para eliminar el hierro libre de la superficie y formar una capa protectora de óxido inerte que fortalece los metales contra la corrosión y la corrosión. oxidación; lo que lo convierte en el método de control de la corrosión preferido para muchas industrias. La pasivación se reconoce comúnmente como el tratamiento superficial de los aceros inoxidables, frecuentemente con soluciones o pastas ácidas, para eliminar contaminantes y promover la formación de una película pasiva en una superficie recién creada”.

El fosfato de zinc tiene varias ventajas sobre otros limpiadores. Los procesos con bajo contenido de zinc son los más adecuados antes del recubrimiento en polvo. Los limpiadores con fosfato de zinc y manganeso están ganando posición en el mercado. Se utiliza habitualmente tanto en procesos de inmersión como de pulverización. Preferiblemente se debe tratar primero la pieza con un desengrasante alcalino.

El desengrasante debe ser adaptado para tratamientos superficiales de acero y galvanizado. El aluminio también se puede tratar con fosfato de zinc, si se utilizan aditivos químicos para proteger el aluminio. Para piezas de aluminio se utilizan limpiadores sin cromatos; El proveedor deberá realizar un tratamiento con fosfato de zinc con los aditivos para evitar dañar las piezas de aluminio.

En el tratamiento con fosfato de zinc, el químico ataca primero la superficie del acero, el hierro se disuelve en la solución, el fosfato de zinc se depositará en la superficie grabada y formará una capa cristalina. El contenido de hierro en el baño debe mantenerse bajo, en estos casos se suele añadir nitrito ya que el nitrato oxidará el hierro. En el caso de los tanques de inmersión, el hierro irá al fondo con el barro y los residuos. Lo que hace el nitrito es convertir el hierro en óxidos y eso se depositará en el fondo del tanque en forma de lodo.

A veces, los proveedores de productos químicos dan nitrito como aditivo y solicitan agregarlo semanal o quincenalmente al tanque para reducir el contenido de hierro en el tanque. Los materiales galvanizados también se pueden tratar con fosfato de zinc; en este proceso, el zinc se adhiere a la superficie del sustrato para protegerlo contra la corrosión.

El aluminio también se puede tratar con fosfato de zinc, pero se requiere un aditivo químico para eliminar la película de óxido presente en la superficie del aluminio. A veces el cromato está adherido al aluminio, pero es peligroso para el operador y el medio ambiente, por lo que algunos países lo prohibieron.

En resumen, el fosfato de hierro es el tipo más tradicional de recubrimiento de conversión. Se utiliza en aplicaciones de pretratamiento para crear una mayor adhesión entre la pieza y la capa en polvo o húmeda. Toma la superficie de su pieza y cambia la morfología construyendo estructuras cristalinas que aumentan el área de la superficie y permiten que su pintura tenga una mejor adherencia. Podría usarse junto con metales como el zinc o el manganeso. Podría aplicarse en un solo lote o en múltiples etapas.

Beneficios del fosfato de hierro:

• Muchos procesos y opciones de aplicación.
• Excelente adherencia de la pintura, unión superior.
• Fácil de controlar y operar.

El limpiador de circonio no contiene fosfatos ni metales pesados y funciona a una temperatura ambiente más eficiente. El circonio no es peligroso para el operador. Utiliza menos etapas que el fosfato de hierro. Proporciona una unión excepcional para aplicaciones de recubrimiento líquido y en polvo.

Beneficios del circonio:

• Ventajas medioambientales.
• Reducir gasto.
• Menor consumo de energía.

Algunos cuidados y recomendaciones para el Pretratamiento

-Cuelgue las piezas correctamente para permitir un drenaje adecuado y evitar que los productos químicos y el agua queden atrapados. Después del tratamiento, aplique una capa de pintura en polvo lo antes posible porque el componente tenderá a acumular humedad, polvo u otros contaminantes muy rápidamente.

-Asegúrese de que el material esté correctamente desgasificado, de lo contrario se podrían crear picaduras en la pieza. Verifique los niveles de Ph, temperatura y calidad del agua de enjuague para evitarlo.

-Una vez las piezas salen del horno de curación, no tocarlas con las manos sin guantes y limpiar los productos con guantes o paños de algodón. Las marcas de grasa y dedos serán visibles en los artículos terminados.

-Cuando exista un retraso entre el pretratamiento y el recubrimiento, proporcionar un área de almacenamiento y embalaje adecuado para mantener limpio el componente. seco y libre de polvo.

-Siga las especificaciones del proveedor en cuanto a temperatura, dosis y otras mediciones, la titulación es muy importante para verificar la cantidad de químicos en el tanque que debe estar dentro de los límites especificados por el proveedor de químicos.

Algunas normas para la limpieza de superficies son:

Tabla 2. Estándares de limpieza de superficies

II. Toma de tierra

Toma de tierra,

Si tienes una buena conexión a tierra, puedes pintar aquellas partes difíciles donde el polvo se resiste a penetrar. Por ejemplo, una jaula de Faraday, esquinas o soldaduras. Hay más beneficios de una buena conexión a tierra que no saber si tienes una buena o no. Hay varios resultados de no conformidad por una mala conexión a tierra; su eficiencia de transferencia se verá afectada.

Uno de los efectos más importantes es que la pieza pierde propiedades de atracción, por lo que se obtiene menos polvo en la pieza. En consecuencia, rociará demasiado y posiblemente obtendrá una mezcla de retroionización y cáscara de naranja, y parte del polvo será aspirado hacia el sistema de recuperación.

La pieza actuará como un condensador eléctrico debido al principio del circuito eléctrico. También se pueden ver chispas y chispas cuando el circuito eléctrico que forma el proceso intenta conectarse y buscar conexión a tierra. Según el Manual PCI, “los problemas de producción causados por una mala conexión a tierra son un recubrimiento inconsistente, una eficiencia de transferencia deficiente y un espesor de película inadecuado”.

Hay varias causas de una mala conexión a tierra y le enumeramos algunas de ellas:

– Ganchos sucios, el polvo ya recubierto actúa como aislante.

– Transportador o cremallera mal puesto a tierra.

– Malos procedimientos de mantenimiento.

– Contactos no conductores entre la pieza hasta el suelo.

Algunas recomendaciones son:

– Verificar la puesta a tierra de su pieza al gancho, del gancho a la cremallera o cadena transportadora, de la cadena a los rodillos transportadores y de la cadena y rodillos a la línea, y luego al suelo.

– Comprobar que el valor de resistencia de tierra no supera 1MOhm requerido o menos resistencia a tierra a 500 voltios. Utilice un mega metro para averiguarlo. Si no lo tienes, empieza a comprobar la puesta a tierra como describimos en el punto anterior.

– Revisar ganchos, cremalleras, rodillos, rodamientos de bolas y cadena transportadora, deben estar limpios y sin recubrimiento en los puntos de contacto. o Se recomienda quemar, granallar y/o decapar para limpiar los ganchos u otras piezas recubiertas que necesiten ser limpiadas.

Resumiendo, la puesta a tierra, con una buena tierra asegurarás una buena y consistente cobertura. Su eficiencia de transferencia mejorará y la pieza obtendrá la mayor cantidad de polvo posible en la primera pasada. También reduce el riesgo de incendio por chispas y arcos entre la pieza y el gancho o en otra parte del circuito.

«Para minimizar la posibilidad de ignición por chispas eléctricas estáticas, el transporte de polvo, la aplicación, los equipos de recuperación, las piezas de trabajo y otros objetos conductores deberán estar conectados a tierra con una resistencia a tierra que no exceda 1 Mega ohmio». Establece el Boletín NFPA número 33, Capítulo 13, párrafo 13-4c respecto a una puesta a tierra adecuada.

Referencias

Por Mario Quiceno

Miembro de la CCAI (Chemical Coaters Association). Ingeniero mecánico y de manufactura de la Universidad Autónoma de Manizales, certificación PMI en Gestión de Proyectos y MBA de la Universidad del Valle. Coloborador Senior para Infocorrosion. Certificado en cursos de recubrimiento en polvo de Olds College de Alberta, Canada y Udemy. Presentador sobre calidad en recubrimientos en polvo en el Powder Coating Conclave 2023 en New Delhi, India.

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