Elección del proceso de fosfatado para CITECIL S.A

a) Principios químicos de la fosfatación del hierro21

La fosfatación tiene por objeto la transformación de las superficies ferrosas en un compuesto constituido por un fosfato cristalino complejo doble, generalmente de hierro y manganeso, aunque se tiende cada vez más hacia la obtención de un fosfato doble de hierro y cinc. La fosfatación se realiza por la acción de soluciones calientes (generalmente hacia los 100°C) de fosfato de manganeso (o de cinc) con ácido fosfórico adicionado.

b) Proceso práctico de la fosfatación del hierro

La fosfatación del hierro comprende cuatro operaciones: 1. Preparación de superficies

2. Fosfatación propiamente dicha 3. Lavado

20 _{Tomado y adaptado de: Química True SACIF. Bs. Aires Argentina.} http://www.qtrue.com.ar/download/Seminario_de_Fosfato_Teoria.pdf

Informe Técnico para optar el título profesional de Ingeniero Químico Página 76 4. Acabado

b.1. Preparación de superficies antes de la Fosfatación

Tiene dos etapas: El desengrase y el decapado. El desengrase se hace con soluciones alcalinas calientes o con disolventes orgánicos y el decapado con ácidos, si la capa de óxido es importante.

El desengrase y el decapado pueden hacerse por: 1. Operación en tonel,

2. Arenado,

3. Tratamiento químico

Se puede hacer sólo un desengrase si no hay óxido en las superficies de las piezas, o si sólo existe en pequeña proporción.

En el caso de CITECIL, el Asesor optó por la operación de limpieza química: el desengrase con soluciones alcalinas calientes y el decapado con ácidos, pese a que la capa de óxidos no era relevante en la mayoría de las piezas procesadas. Sin embargo, solían encontrase piezas con algún grado de oxidación, lo que hacía necesario incluir esta etapa en el proceso.

b.2. Fosfatación propiamente dicha

Según Glayman, la fosfatación puede ser:

Normal con una duración de 30-45 min., la cual se realiza únicamente por inmersión en soluciones calientes.

Acelerada, con una duración de 10 min. la cual se debe principalmente a la adición de aceleradores que son, en general, mezclas de nitrato de cinc y de manganeso. La fosfatación acelerada se realiza por inmersión; por chorro (en cuyo caso se debe incrementar el contenido de acelerador para aumentar la velocidad de fosfatación); y por electrólisis, con una solución de fosfatos ácidos de cinc adicionada con los oxidantes apropiados. La electrólisis tiene lugar a 10-80°C, a una tensión de 10 a 30 V, con una densidad de corriente de 3,5 A/dm2.

El Asesor optó por un proceso de fosfatación acelerado dada la situación crítica que esta fase del proceso impone en toda la línea de producción, lo que implicaba explorar el uso de aceleradores. Se optó, asimismo por el proceso de inmersión para toda la línea.

b.3. Lavado

Glayman no desarrolla este punto de manera sistémica, por lo que el Asesor estaba plenamente consciente de la importancia del proceso de lavado en una línea de producción que usa insumos químicos, para evitar

Informe Técnico para optar el título profesional de Ingeniero Químico Página 77 que se produzca un arrastre de contaminantes indeseables de una solución a otra, ya que el riego es incluso llegar a inutilizar el baño siguiente22_.

El Asesor optó por la instalación de una tina de lavado después de cada uno de los baños químicos a los que se someterían las piezas, excepto al final, por no ser necesario.

b.4. Acabado

Tampoco Glayman desarrolla de manera adecuada este tema, por lo que el Asesor recurrió a la información proporcionada por H. Benninghoff (Op. Cit. pág.10) que el cromatado como acabado final del proceso de fosfatado, “acrecienta la eficacia protectora de la película de fosfato y asegura un efecto de autocicatrización”; y a pie de página explica que “el fosfatado puede considerarse como una base de sostén para ulteriores tratamientos. Por sí sólo su valor inhibidor es muy escaso, como demuestra la experiencia”. Por ello recomienda que “se procede a un sellado o cierre de los poros, con ceras, aceites, pinturas, u otro tratamiento posterior de acabado”. Cita el libro: “La Fosfatación” de A. Castellot, Editorial CEDEL.

El Asesor optó por incluir el baño de sellado o cromatado porque este aseguraría alcanzar los niveles más exigentes que podría tener la norma que se encontraba en proceso de formalización.

b.5. Secado

Siguiendo a Benninghoff (pag. 10), “después de un tratamiento de simple lavado, o después de un proceso superficial ulterior, el material se somete, en última instancia, a un secado”. Los elementos de aplicación del secado deben estar “incorporados dentro del conjunto de instalaciones de tratamientos (de la planta - se entiende)” Y señala que “el tipo de secador a utilizar dependerá de la naturaleza de los efectos a secar, de su configuración geométrica y de la cantidad a pasar por unidad de tiempo.” En el caso de CITECIL el Asesor opta por utilizar el mismo horno que el de secado de la pintura, no sólo por la vecindad de las plantas, sino porque el secado con aire caliente evita la formación de manchas de los proceso químicos anteriores que se producen cuando el secado es lento.

Informe Técnico para optar el título profesional de Ingeniero Químico Página 78 Asimismo, si se considera la importancia que tiene el manejo del utillaje entre ambas secciones, se observa que la desacomodación de piezas que salen del fosfatado, es la misma acción de acomodación de las piezas en la sección pintura. Esto proporciona eficacia al proceso entre las dos secciones, y también en el proceso general de la planta ya que evita manipuleo innecesario del material, desde que salió del mecanizado.

c) Tipos de fosfato y sus aplicaciones industriales23_:

En la Tabla 4 siguiente, se presenta una síntesis de los diferentes baños de fosfatos existentes y su utilización en la industria, según sus propias necesidades.

Tabla 4: Tipos de fosfato y sus aplicaciones industriales

Tipo de Fosfato Aplicaciones Industriales

Fosfato de Hierro Previo pintura en talleres de automóvil, piezas industriales,

electrodomésticos.

Fosfato de Zinc Líneas de deformación en frío de aceros planos y productos

tubulares, trefilado de alambres y varillas.

Fosfato de Zinc-

Calcio Tratamiento previo al pintado industrial. Fosfato de Zinc-

Níquel Tratamiento previo al pintado de bobinas de acero. Fosfato

Tricatiónico

Tratamiento previo en líneas de acero plano para automóvil, línea blanca.

Fosfato de

Manganeso Como tratamiento antifricción en roscas y transmisiones.

Se ha resaltado el Fosfato de Zinc-Calcio debido a que en principio, este sería el tipo de fosfato recomendable para el caso de CITECIL S.A. ya que se trata de la producción de líneas basadas en la “deformación en frío de aceros planos”, y en la producción de “productos tubulares

”.

Las características más importantes de un fosfato de zinc son24_:

1. Estructura cristalina bien definida. 2. Capas de 1.5 a 6 gr/m2_.

3. Excelente superficie para adherencia de pintura. 4. Máxima resistencia a la corrosión debajo de la pintura.

5. Mayor resistencia a la corrosión comparada con fosfato de hierro.

23 _{Ibídem, Chemisa SAC.} 24 _{Ibidem , Química True Sacif.}

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