Aplicaciones de tensioactivos en el procesamiento de metales

El procesamiento de metales incluye limpieza de metales, acabado de superficies y diversas operaciones de mecanizado, como torneado, fresado, cepillado, taladrado, laminado y fundición. Para reducir la intensidad de la mano de obra, mejorar la calidad del producto, ahorrar energía y reducir los costos de producción, se requieren varios aditivos durante estos procesos. Entre ellos, los tensioactivos desempeñan un papel especialmente importante.

Aplicaciones de tensioactivos en el procesamiento de metales

1. Principio

Los tensioactivos son sustancias que pueden reducir significativamente la tensión superficial de los líquidos o la tensión interfacial entre dos líquidos. Sus moléculas constan de dos partes: un grupo hidrofílico polar y un grupo hidrofóbico no polar. Los grupos hidrófilos comunes incluyen grupos carboxilo, sulfato, sulfonato, amino, amonio cuaternario e hidroxilo, mientras que los grupos hidrófobos suelen ser estructuras de hidrocarburos aromáticos o alquilo de cadena larga.

Debido a su doble naturaleza (ser hidrófilo y lipófilo), modifican la superficie o las propiedades interfaciales de las soluciones de limpieza durante la limpieza química, lo que resulta en una menor tensión superficial.

Los tensioactivos se clasifican en tipos aniónicos, catiónicos, no iónicos y anfóteros según la carga que llevan sus grupos tensioactivos. Presentan propiedades tales como humectación, formación de espuma, solubilización y desespumante.

2. Aplicaciones en limpieza de metales

La limpieza de metales está involucrada esencialmente en todo el flujo de trabajo del procesamiento de metales. Los agentes de limpieza se componen principalmente de tres componentes principales: agentes de limpieza primarios, inhibidores de corrosión y tensioactivos.

Los tensioactivos desempeñan múltiples funciones en la limpieza química, incluida la adsorción, la penetración, la emulsificación, la solubilización y la detergencia. En los procesos de limpieza química, los tensioactivos no sólo se utilizan como aditivos auxiliares, sino que también pueden servir como ingredientes activos principales. Son particularmente importantes en procesos como el decapado, la limpieza alcalina, la inhibición de la corrosión, el desengrasado y la desinfección, donde su papel se ha vuelto cada vez más destacado.

En la actualidad, la limpieza a base de agua, centrada en tensioactivos, ha superado muchas deficiencias asociadas con los agentes de limpieza químicos ácidos o alcalinos tradicionales y se ha convertido en la principal dirección de desarrollo para la limpieza de metales.

Ventajas de los limpiadores de metales a base de agua:

• Alta eficiencia de limpieza y fuerte detergencia.

• Buen perfil de seguridad y respetuoso con el medio ambiente.

• Ahorro de energía y rentabilidad

• Sin daños a las piezas metálicas limpias ni corrosión después de la limpieza.

Los agentes de limpieza a base de agua suelen utilizar mezclas de tensioactivos no iónicos y aniónicos como componentes principales, complementados con varios aditivos auxiliares. Los tensioactivos no iónicos ofrecen una fuerte detergencia y buenas capacidades para prevenir e inhibir la corrosión, mientras que los tensioactivos aniónicos mejoran y mejoran el rendimiento general de la formulación de limpieza.

El mecanismo de limpieza se basa en las acciones de humectación, penetración, emulsión, solubilización y dispersión de los tensioactivos para debilitar la adhesión de los contaminantes del aceite a las superficies metálicas. Luego, mediante agitación mecánica, cepillado, calentamiento, ultrasonido u otros métodos físicos, la película de aceite se separa de la superficie del metal y se emulsiona o dispersa en la solución limpiadora.

Los tensioactivos comunes utilizados en la limpieza de metales incluyen:

• Áters de polioxietileno de alcohol graso

• Alquilphenol polioxietileno éteres

• Dodecilbencenosulfonato de sodio

• Lauril diglicolamida

• Bencenosulfonato de metoxiamida grasa de sodio

3. Aplicaciones en Fosfatado de Metales

Fosfatar se refiere al tratamiento de metales con soluciones diluidas que contienen ácido fosfórico, fosfatos y otros químicos. Cuando la superficie del metal reacciona químicamente con el ácido fosfórico y el medio fosfato, se convierte en una capa densa e insoluble de fosfato metálico que proporciona una protección moderada contra la corrosión.

Este recubrimiento de conversión de fosfato sobre metales tiene múltiples funciones:

• Mejora la adherencia y resistencia a la corrosión de pinturas aplicadas sobre la superficie metálica.

• Puede servir como portador de aceites preventivos contra la oxidación.

• Actúa como portador de lubricante durante los procesos de trabajo en frío de metales.

• También se puede utilizar como lubricante en interfaces de fricción.

Para mejorar la estructura del recubrimiento de fosfato y potenciar el efecto de fosfatación, se incorporan varios aditivos a las soluciones de fosfatación. Entre ellos, los tensioactivos desempeñan varias funciones importantes:

• Emulsionan y solubilizan los contaminantes residuales de aceite en superficies metálicas y previenen la redeposición de suciedad.

• Favorecen la humectación y la penetración, mejorando el contacto entre la solución fosfatante y la superficie metálica.

• Reducen la tensión superficial, facilitando la liberación del gas hidrógeno generado durante la reacción de fosfatación, fortaleciendo la despolarización catódica y acelerando así el proceso de formación de película.

Los tensioactivos comúnmente utilizados en los tratamientos de fosfatación son tensioactivos no iónicos formados a partir de la condensación de óxido de etileno con diversos hidrocarburos hidrófobos de cadena larga.

4. Aplicaciones en galvanoplastia de metales

Durante la galvanoplastia, se introducen varios aditivos para mejorar el rendimiento del electrolito y mejorar la calidad del recubrimiento chapado. Entre estos aditivos, los tensioactivos son una de las categorías más importantes. Ayudan a nivelar y abrillantar el recubrimiento, mejorar la dispersión, modificar las propiedades físicas del depósito y suprimir la liberación de niebla ácida.

Los tensioactivos comunes utilizados en la galvanoplastia incluyen:

• Pingpingjia (tensioactivos no iónicos de la serie AEO)

• Emulsionantes OP (etoxilatos de alquilfenol)

• Lauril sulfato de sodio (SLS)

• Sulfonato de metilen-bis-naftaleno de sodio

• Tensioactivos fluorados

• Ésteres de polioxietileno de ácidos grasos

• Derivados del aceite de ricino polioxietileno