PT842332E

PT842332E - Componentes de canalizacoes com baixa libertacao de chumbo feitos a partir de ligas com base de cobre contendo chumbo e um metodo para produzir os referidos

Info

Publication number: PT842332E
Application number: PT95926496T
Authority: PT
Inventors: Aldo Giusti
Original assignee: Europa Metalli Lmi
Priority date: 1995-08-03
Filing date: 1995-08-03
Publication date: 2001-10-30
Also published as: TW528812B; WO1997006313A1; DE69521064T2; KR100358654B1; DE69521064D1; AU711992B2; ES2158118T3; AU3085795A; EP0842332A1; CN1194020A; JPH11510217A; CN1076067C; SG77577A1; EP0842332B1; DK0842332T3; CA2228489C; US6270590B1; ZA966450B; KR19990036141A; CA2228489A1

Description

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" COMPONENTES DE CANALIZAÇÕES COM BAIXA LIBERTAÇÃO DE CHUMBO FEITOS A PARTIR DE LIGAS COM BASE DE COBRE CONTENDO CHUMBO E UM MÉTODO PARA PRODUZIR OS REFERIDOS”

CAMPO TÉCNICO A presente patente diz respeito a componentes de canalizações com baixa libertação de chumbo feitos a partir de ligas com base de cobre e que contenham chumbo como, por exemplo, componentes de latão de chumbo utilizados em circuitos de distribuição de água potável. A patente diz adicionalmente respeito a um método para obter o mesmo através de um ataque químico selectivo superficial aos referidos de modo a, ou eliminar completamente ou reduzir a camada de Pb passível de se libertar (constituída quase exclusivamente por Pb ou sais de Pb) responsável pela libertação do Pb e representando o normalmente denominado “salpicamento” superficial de Pb.

RESULTADOS PRECEDENTES

Bem conhecido é o fenómeno que conduz à criação de camadas superficiais de Pb metálico (ou dos seus sais), por segregação de Pb a partir da liga de base como consequência das tensões termo-mecânicas causadas por mecanização utilizando ferramentas e/ou moldagem de elementos da liga de latão que contenham chumbo. Este fenómeno é particularmente indesejável, pois a formação da referida camada superficial de chumbo pode facilmente causar, no processamento, a libertação para o ambiente de iões de Pb, um metal pesado conhecido como sendo altamente poluente e tóxico para a saúde humana.

Por outro lado, os componentes de canalizações tais como os presentes nas partes mecânicas para válvulas de líquidos e outras válvulas, que foram projectados para funcionar em sistemas e circuitos de distribuição de água potável, não podem senão ser sujeitos, durante o processo industrial, a um determinado número de operações de 2

trabalho envolvendo máquinas (tais como recobridores, perfuradores, infibuladores, etc.). Além disso, uma liga com base de Cu-Zn que contenha também pequenas quantidades de Pb (normalmente até cerca de 3 a 5% em peso) facilita o processamento nas máquinas e origina um acabamento superficial eficaz e preciso. Adicionalmente, além de facilitar o processamento nas máquinas (diminui a formação de fragmentos), a presença de Pb é fundamental também para os elementos que fazem parte do processo, quer o último seja levado a cabo directamente fundindo ou através de moldagem/extrusão. O documento DE-A4313439 resolve este problema isolando as superfícies internas do componente com um material essencialmente livre de Pb, o qual é de difícil aplicação. O mecanismo de libertação de Pb é, desde há muito, investigado e é baseado na formação, numa camada superficial de óxido de zinco, segregada a partir da liga de base, de sais de Pb (hidróxicarbonatos), devido às tensões superficiais da liga como consequência da mecanização utilizando ferramentas e da tensão de laminação durante o processo de moldagem e adicionalmente devido à reactividade do Pb com o vapor de água e gás carbónico atmosférico. No entanto, foi apenas muito recentemente (Março 1995) que um procedimento de teste certificado para avaliar a libertação de Pb a partir de componentes de canalizações projectados para a distribuição de água potável, foi aprovado e foi publicado, impresso, pela principal Agência de Padronização dos Estados Unidos, ou seja a N.S.F. O procedimento de teste é conhecido como EUA NSF STD61. Já foi demonstrado que o fenómeno de libertação de Pb está amplamente presente nos componentes disponíveis comercialmente para qualquer tipo de distribuição de água potável, até mesmo nos componentes em que um revestimento superficial, com, por exemplo, uma camada de crómio ou níquel, é extensivamente levado a cabo, por razões estéticas, em todas as superfícies à vista: na realidade, o fenómeno depende apenas daquelas superfícies projectadas para permanecer em contacto com a água quando as torneiras, válvulas de líquidos, etc. estão fechadas, as quais apresentam superfícies internas não visíveis e, logo, normalmente não revestidas e que são, de qualquer modo, muito difíceis de serem correctamente revestidas. 3

V ο

DESCRIÇÃO DA PATENTE O objectivo da presente patente é então fornecer componentes de canalizações que apresentem uma baixa libertação de chumbo feitos de ligas com base de cobre, em particular componentes de canalizações de latão adequados para componentes de circuitos de distribuição de água potável os quais possam, ao mesmo tempo, serem sujeitos às habituais operações de processamento, por mecanização utilizando ferramentas e/ou moldagem, sem apresentarem qualquer desvantagem relativamente às conhecidas ligas que contêm chumbo.

Concordantemente, a presente patente diz respeito a componentes mecânicos feitos a partir de uma liga com base de cobre de acordo com a reivindicação 1.

Em particular, os referidos componentes são projectados para servirem de recipientes para água potável e apresentam a característica de libertar para uma água potável sintética, após os 15 dias de teste de acordo com a NSF STD61, uma quantidade de Pb de não mais do que 2,5xl0"8 kg (0,025pg) por cada lxlO'3 litros (ml) do volume interno dos componentes delimitado por superfícies metálicas expostas ao contacto com a água potável durante o teste.

Também é incluído na patente, de acordo com um aspecto adicional da referida, um componente mecânico feito de uma liga com base de cobre e contendo chumbo e sujeito, durante o seu processo de fabrico, a condições de trabalho realizadas ou por mecanização utilizando ferramentas, por moldagem ou extrusão, em particular, um componente de canalizações feito de latão e projectado para sistemas de distribuição de água potável, caracterizado por as respectivas superfícies do referido componente, as quais são projectadas para estarem em contacto, na sua utilização, com água potável, apresentem, numa análise superficial por XPS, uma composição atómica superficial tal, que o conteúdo superficial de Pb seja mais baixo que, ou igual ao conteúdo em Pb de acordo com a composição nominal da liga. A patente diz ainda respeito a um método para obter componentes de canalizações metálicos feitos de ligas com base de cobre contendo chumbo e projectados para serem utilizados em sistemas de distribuição de água, em particular componentes de canalizações de latão de chumbo para circuitos de água potável, compreendendo o referido método os seguintes passos: - uma ataque químico selectivo das superfícies, dos referidos componentes, projectadas para serem expostas, durante o funcionamento, à água, de modo a remover, quase completamente, o Pb e os sais de Pb presentes no local como consequência do processamento mecânico e/ou das operações de moldagem/extrusão realizadas sobre os referidos componentes; e - a passivação das referidas superfícies O passo de ataque químico selectivo, em particular, é realizado através da exposição das referidas superfícies à acção de uma solução aquosa ácida não oxidante, de um ácido capaz de formar sais de Pb.

Em particular, o referido ácido é seleccionado de entre o grupo constituído por: ácido sulfâmico, ácido fluobórico, ácido metanosulfónico, ácido fluosilícico, ácido acético e misturas dos referidos.

De acordo com outra configuração da presente patente, o passo de ataque químico selectivo é realizado através da exposição das referidas superfícies à acção de uma solução aquosa ácida oxidante de um ácido orgânico misturado com um peróxido. De preferência, o ácido orgânico utilizado é o ácido cítrico e o peróxido é o peróxido de hidrogénio. O referido passo de passivação é feito após o referido passo de ataque químico selectivo e é realizado através da exposição das referidas superfícies a uma solução aquosa básica, de preferência uma solução aquosa fortemente básica.

Entre os dois passos referidos, é também introduzido um passo de lavagem intermédio. 5 V ? .¾ ^ . W\j A solução aquosa básica contém, de preferência, uma base forte seleccionada de entre o grupo constituído por: NaOH, silicato de sódio e misturas dos referidos, e o passo de passivação é realizado mantendo a solução num intervalo de pH entre 10 e 13.

As referidas operações de exposição são realizadas, de acordo com a presente patente, simplesmente através de mergulhar os referidos componentes nas referidas soluções de tratamento, enquanto que as referidas operações de lavagem são realizadas através de imersão em água da torneira à temperatura ambiente.

Adicionalmente, durante a exposição às referidas soluções de tratamento, as referidas soluções são sujeitas a agitação por ultra-sons, de modo a atingir as referidas superfícies com raios ultra-sónicos.

Actuando deste modo, a realização do ataque químico selectivo ao chumbo superficial segregado da liga não afecta, no entanto, nem a composição da liga nem o acabamento superficial resultante das operações mecânicas (ou de qualquer outro tipo de trabalho) às quais os referidos componentes tenham sido sujeitos. Deste modo, a referida operação de ataque químico vai provocar a remoção do chumbo superficial, segregado da liga, de modo a que o chumbo não seja posteriormente libertado, durante o processamento, pelos elementos desse modo tratados. Adicionalmente, o chumbo removido pode ser facilmente recuperado do decapante através de, por exemplo, electrólise, em particular na presença de soluções aquosas ácidas. O processo acima mencionado garante, deste modo, uma alta segurança ambiental. O passo de passivação seguinte vai, adicionalmente, contribuir para criar nas superfícies expostas dos referidos componente uma camada insolúvel de substâncias químicas resultantes da corrosão a qual impede tanto qualquer início de outro processo de corrosão nos componentes tratados durante o funcionamento, mesmo na presença de fluidos agressivos tais como as “águas macias” (águas potáveis apresentando baixos conteúdos de sais dissolvidos, em especial de cálcio), como uma possível dissolução do Pb que não tenha sido eliminado pelo passo de ataque químico selectivo (normalmente 6

dentro de poros abertos da matriz metálica, os quais irão ser fechados pelas camadas insolúveis criadas no passo de passivação). A amplitude de molaridades do ácido não oxidante, capaz de formar sais de Pb solúveis, na solução aquosa de acordo com a presente patente, é de 0,01 a 5M e, em muitos casos, os seus valores estão dentro dos limites da escala de solubilidade do ácido escolhido, enquanto que a solução apresenta um intervalo de pH de 1 a 3. Durante a imersão, de acordo com a presente patente, a solução de ataque químico do ácido não oxidante é mantida a uma temperatura variando entre 20°C e 50°C e a imersão é realizada durante 5 a 50 minutos.

De acordo com a configuração preferida, os elementos mecânicos, a serem tratados de acordo com a presente patente são desengordurados, lavados e depois mergulhados, durante um intervalo de tempo que não exceda os 25 minutos, primeiro dentro de uma solução aquosa de ácido sulfamico 0,1M, a 35°C-45°C, depois sujeitos a uma lavagem adicional, mergulhados numa segunda solução aquosa de hidróxido de sódio 0,1M, a 20°C-25°C durante um intervalo de tempo que não exceda os 15 minutos e, finalmente, lavados uma terceira vez e secos. A lavagem é realizada em água da torneira vulgar e à temperatura ambiente (de 13°C a 20°C).

Finalmente, a composição preferida da solução aquosa ácida é uma mistura de ácido sulfamico 0,1M e ácido fluobórico 0,1M, numa razão de 1:1, de preferência com a adição de um inibidor de corrosão.

De acordo com um último aspecto da patente é fornecida uma solução aquosa que realiza um ataque químico selectivo ao Pb em componentes mecânicos feitos de ligas metálicas com base de cobre que contenham Pb, sendo o ataque químico selectivo dirigido contra um enriquecimento superficial em Pb ou em sais de Pb das respectivas superfícies dos referidos componentes os quais tenham sido sujeitos a operações de processamento realizadas mecanicamente utilizando ferramentas, moldagem ou 7

extrusão, sendo a referida solução de tratamento caracterizada por apresentar a seguinte composição:

ácido sulfamico 0,1M - 0,1 M ácido fluobórico; - de 0.1 a 5% em peso de lH-benzotriazolo.

Também é incluído na presente patente, uma solução aquosa de tratamento, para ser utilizada no método acima referido, para realizar a passivação das superfícies dos componentes de canalizações mecânicos feitos a partir de ligas metálicas com base de cobre contendo Pb, sendo a referida solução caracterizada por conter, combinados: NaOH 0,1 M e de 1 a 5% em peso de metafosfito de sódio. A solução também inclui metasilicato de sódio e/ou um agente de humedecimento superficial, como por exemplo o polietóxialcool.

BREVE DESCRIÇÃO DAS ILUSTRAÇÕES A presente patente irá ser adicionalmente descrita de seguida, com referência aos seguintes exemplos e às figuras anexas, em que: as figuras 1 e 2 são microfotografias que mostram o aspecto superficial de arames de estiramento em CuZn37Pb3 (de acordo com a codificação CEN) de 5,15x10’3 m (5.1 mm) de diâmetro, temperados e não tratados com ácido, sendo as manchas brancas as segregações de Pb e de sais de Pb provocadas pelas tensões causadas pelo processamento dos arames; - as figuras 3 e 6 são microfotografias dos mesmos arames apresentando o aspecto superficial da liga após os arames terem sido tratados de acordo com uma primeira configuração do método da presente patente, utilizando diferentes soluções ácidas não oxidantes; a figura 4 é uma microfotografia que mostra o aspecto superficial dos mesmos arames das figuras 1 e 2 depois de terem sido tratados com uma solução de ácido cítrico; - a figura 5 é uma microfotografia do mesmo arame da figura 4 tratado com uma solução oxidante de ácido cítrico, de acordo com uma segunda configuração do método da presente patente; - as figuras de 7 a 10 representam graficamente os resultados dos testes de libertação de Pb realizados de acordo com os exemplos dados. EXEMPLO 1 (ligas de cobre)

Cinco amostras não atacadas quimicamente, identificadas como A, B, C, D, e E, são retiradas de um arame temperado com 5,15xl0'3 m (5,15 mm) de CuZn37Pb3 (de acordo com a denominação CEN). A amostra A, examinada por um microscópio electrónico de varrimento (SEM) originou os resultados apresentados nas figuras 1 e 2. De seguida as amostras B, C, D e E foram tratadas seguindo os procedimentos especificados na Tabela 1. TABELA 1 Amostra Solução T[C°] tempo [minutos] B 35% de ácido metanosulfónico a 35% 50 10 C Ácido cítrico a 12% 50 10 D Ácido cítrico a 12% + 1% de H2O2 22 10 E Ácido acético a 10% 22 50

Após o tratamento, lavagem com água e de serem secas com ar quente, as amostras B, C, D e E foram examinados pela técnica SEM dando origem aos resultados apresentados nas figuras de 3 a 6, respectivamente. Destas micrografias, é aparente que o ácido metanosulfónico e o ácido acético são eficazes na dissolução selectiva do chumbo salpicado na superfície, enquanto que o ácido cítrico apenas é eficaz se utilizado conjuntamente com um agente oxidante, tal como por exemplo o peróxido hidrogénio. EXEMPLO 2 (ligas de cobre)

Foram retiradas três amostras, identificadas como A, B e C, da mesma barra de CuZn39Pb3, foram extrudidas e estiradas até um diâmetro de 0,05 m (50 mm), que está normalmente disponível comercialmente. Todas as amostras foram perfuradas e sofreram processamento mecânico através de uma operação de torneamento em tomo mecânico, sob as mesmas condições de processamento, de modo a obter cilindros com 0,1 m (100 mm) de altura e com um diâmetro interno de 0,036 m (36 mm) e um diâmetro externo de 0,05 m (50 mm). Todas as amostras foram desengorduradas e lavadas com água da torneira, a amostra C foi sujeita a uma dissolução selectiva de chumbo através de: 1 - imersão na solução "a": ácido sulfamico 0,1 M (pH 1,25) a 40° C durante vinte minutos; 2 - lavagem com água; 3 - imersão na solução "b": NaOH 0,1 M (pH 12,7) a 40° C durante dez minutos; 4 - lavagem com água e secagem com ar quente. A quantidade global de chumbo e cobre recuperada das soluções "a" e "b" por metro quadrado (decímetro) de superfície tratada foi de, respectivamente, 1,14x10'3 kg (11,4 mg) e lxl0~5 kg (0,1 mg). A amostra B foi apenas sujeita aos passos (1) e (2) do procedimento acima descrito e depois foi seca com ar quente.

As superfícies internas das amostras A, B e C foram analisadas utilizando a técnica de i análise superficial de espectróscopia fotoelectrónica de Raios X (XPS) que originou os resultados da composição atómica superficial apresentados na Tabela 2. TABELA 2

Comp. Superf. [%atómica] Amostra A Amostra B Amostra C Cu 8,4 77,4 72,6 Zn 44,9 17,0 22,6 Pb 46,7 5,7 4,8 A amostras A, B e C foram então sujeitas a um teste para determinar a libertação de iões metálicos em água de torneira sintética, de acordo com o protocolo NSF 5TD61 e 10

/ / utilizando a água sintética tal como é descrita no mesmo protocolo. Os valores médios de libertação de chumbo registados nos primeiros 50 dias do teste são apresentados na Fig. 7. De acordo com a mesma, a quantidade de chumbo libertada pela amostra C, tratada de acordo com a presente patente, é 10% menor do que a quantidade de chumbo libertada pela amostra A durante o período inicial do teste. Através da comparação dos traçados para as amostras A, B e C, é também evidente o efeito do passo (3), o qual produz uma passivação da superfície de latão em contacto com a água, diminuindo a libertação de chumbo logo desde o princípio do teste de libertação. EXEMPLO 3 (ligas de cobre)

Foram retiradas quatro amostras A, B, C e D da mesma barra de latão CuZn39Pb2, foram extrudidas e estiradas até um diâmetro de 0,05 m (50 mm), que está normalmente disponível comercialmente, foram perfuradas e sofreram processamento mecânico através de uma operação de torneamento em tomo mecânico, sob as mesmas condições de processamento, de modo a obter cilindros com 0,1 m (100 mm) de altura e com um diâmetro interno de 0,036 m (36 mm) e um diâmetro externo de 0,05 m (50 mm). Todas as amostras foram desengorduradas e lavadas com água da torneira. As amostras A e B foram sujeitas a uma dissolução selectiva de chumbo através de: 1 - imersão na solução "a": ácido fluobórico 0,1 M a 40° C durante vinte minutos; 2 - lavagem com água; 3 - imersão na solução "b": NaOH 0,1 M a 20° C durante dez minutos; 4 - lavagem com água e secagem com ar quente. A quantidade global de chumbo e cobre recuperada das soluções "a" e "b" por metro quadrado (decímetro quadrado) de superfície tratada foi de, respectivamente, 7,3x10'4 kg (7,3 mg) e lxl O'5 kg (0.1 mg). A amostra B foi apenas sujeita aos passos (1) e (2) do procedimento acima descrito e depois foi seca com ar quente.

I 11

Todas as amostras foram então sujeitas a um teste para determinar a libertação de iões metálicos em água de torneira sintética, de acordo com o protocolo NSF 5TD61 e utilizando a água sintética tal como é descrita no referido protocolo para as amostras A e B, e água da torneira da rede de água local para as amostras C e D. Os valores de libertação de chumbo foram registados nos primeiros 15 dias do teste e mostraram que a quantidade de chumbo libertada pela amostra A foi igual a 10% da quantidade de chumbo libertada pela amostra C e a quantidade de chumbo libertada pela amostra B foi igual a 15% da quantidade de chumbo libertada pela amostra D. EXEMPLO 4 (componentes de canalizações)

Duas amostras A e B, de válvulas de bola de latão comerciais, normalmente utilizadas como parte de sistemas de fornecimento de água, foram lavadas e desengorduradas. As referidas amostras apresentavam um volume interno Iv, definido como o volume delimitado apenas por superfícies metálicas sempre em contacto com água, de 0,027 1 (27 ml). Apenas a amostra A foi previamente sujeita a uma dissolução selectiva de chumbo através de: 1 - imersão na solução "a": ácido sulfamico 0,1 M (pH 1,25) e 2% em peso de 1H-benzotriazolo como inibidor de corrosão, a 40° C durante vinte minutos; 2 - lavagem com água; 3 - imersão na solução "b": NaOH 0,1 M (pH 12,7) e 5% em peso de metafosfito de sódio como inibidor de corrosão, a 20° C durante dez minutos; 4 - lavagem com água e secagem com ar quente. A quantidade global de chumbo e cobre recuperada das soluções "a" e "b" por 1 (ml) do referido volume interno Iv foi de, respectivamente, 7,2x10'5 kg/1 (72 pg/1) e 5x10'6 kg/1 (5 pg/l). A amostras A e B foram então sujeitas a um teste para determinar a libertação de iões metálicos em água de torneira sintética, de acordo com o protocolo NSF 5TD61. Os valores médios de libertação de chumbo registados nos primeiros 15 dias do teste mostram que a quantidade de chumbo libertada pela amostra A é igual a 20% da 12 jl.a: quantidade libertada pela amostra B. Testes adicionais, realizados de acordo com o procedimento tal como descrito acima, noutras peças comerciais hidráulico de latão, originaram resultados comparáveis, tal como é apresentado na Tabela 3 e na Figura 8. TABELA 3

Libertação de chumbo, de acordo com o teste NSF, com a média calculada por volta do 15o dia do teste [pg/litro de Iv](xl O"9 kg/1)

Peça Tal como disp. comerc. Pré-tratamento Válvula de bola 105 16 Seccionador 50 6 Colector 89 17 EXEMPLO 5 (componentes de canalizações)

Duas amostras A e B, de torneiras de latão revestidas com crómio comerciais, normalmente disponíveis comercialmente e utilizadas como distribuidores em sistemas de fornecimento de água, foram lavadas e desengorduradas. As referidas amostras apresentavam um volume interno Iv, definido como o volume delimitado apenas por superfícies metálicas sempre em contacto com água, de 0,08 1 (80 ml). Apenas a amostra A foi previamente sujeita a uma dissolução selectiva de chumbo de acordo com a presente patente, através de: 1 - imersão na solução "a": ácido sulfãmico 0,1 M, ácido fluobórico 0,1 M e 0,5% em peso de lH-benzotriazolo como inibidor de corrosão, a 40° C durante vinte minutos; 2 - lavagem com água; 3 - imersão na solução "b": NaOH 0,1 M, metasilicato de sódio 0,1 M e 5% em peso de metafosfito de sódio como inibidor de corrosão, a 20° C durante dez minutos; 4 - lavagem com água e secagem com ar quente. A quantidade global de chumbo e cobre recuperada das soluções "a" e "b" por ml do referido volume interno Iv foi de, respectivamente, 5,5xl0‘5 kg/1 (55 pg/l) e Ι,ΙχΙΟ'5 kg/1 (11 pg/l). 13

/

As torneiras A e B foram então inseridas num sistema de fornecimento de água (sistema de fornecimento de água municipal) e foi feita uma amostragem diária (0,1 1 (100 ml)) de cada uma das torneira, durante a manhã, depois de, pelo menos, 16 horas de estagnação. Os valores da concentração de chumbo nestas amostras foram registados nos primeiros 15 dias de operação. Esses resultados mostram que a quantidade média de chumbo libertada das amostras tiradas da torneira A era igual a 26% da quantidade média registada nas amostras tiradas da torneira B.

Depois da conclusão deste teste de libertação de quinze dias, foram retiradas amostras de 0.1 1 (100 ml) de água das torneiras A e B após 8, 16 e 72 horas de estagnação e depois de um período de água corrente de 10 minutos (estes últimos valores foram tomados como pontos a "tempo zero" e subtraídos como ensaios em "branco"). A concentração de chumbo em todas as amostras foi determinada por espectrómetria de absorção atómica e os resultados são apresentados na Figura 9, e confirmam que as torneiras A, previamente tratadas de acordo com a presente patente, apresenta um desempenho significativamente melhor do que a torneira comercial sem tratamento prévio. EXEMPLO 6 (ligas de cobre)

Foram retiradas duas amostras, identificadas como A e B, da mesma barra de “Gun Metal 85-5-5-5” (uma liga com base de cobre com uma composição nominal em peso de 5% de chumbo, 5% de zinco, 5% de estanho e 85% de cobre), foram extrudidas e estiradas até um diâmetro de 0,05 m (50 mm), que está normalmente disponível comercialmente. Ambas as amostras foram perfuradas e sofreram processamento mecânico através de uma operação de torneamento em tomo mecânico, sob as mesmas condições de processamento, de modo a obter cilindros com 0,1 m (100 mm) de altura e com um diâmetro interno de 0,036 m (36 mm) e um diâmetro externo de 0,05 m (50 mm). Ambas as amostras foram desengorduradas e lavadas com água da torneira. A amostra A, de acordo com a presente patente, foi sujeita a uma dissolução selectiva de chumbo através de:

14 .....5< 1 - imersão na solução "a": ácido sulfamico 0,1 M e ácido fluobórico 0,1M a 40° C durante 25 minutos; 2 - lavagem com água; 3 - imersão na solução "b": NaOH 0,1 M, metasilicato de sódio 0,1 M e 5% em peso de metafosfito de sódio a 20° C durante dez minutos; 4 - lavagem com água e secagem com ar quente. A quantidade global de chumbo e cobre recuperada das soluções "a" e "b" por metro quadrado (decímetro) de superfície tratadas foi de, respectivamente, 28,5x10'3 kg (285 mg) e 1,8x10'4 kg (1,8 mg).

As superfícies internas das amostras A e B foram analisadas utilizando a técnica de análise superficial, espectróscopia fotoelectrónica de raios X (XPS), originando os resultados para a composição atómica superficial apresentados na Tabela 4. TABELA 4

Comp. Superf. [%atómica] Amostra A Amostra B Cu 83,9 53,0 Zn/Sn 2,8 4,0 Pb 13,3 43,1 EXEMPLO 7 (componentes de canalizações)

Duas amostras A e B, de torneiras de latão revestidas com crómio comerciais, normalmente disponíveis comercialmente e utilizadas como distribuidores em sistemas de fornecimento de água, foram lavadas e desengorduradas. As referidas amostras apresentavam um volume interno Iv, definido como o volume delimitado apenas por superfícies metálicas sempre em contacto com água, de 0,2 1 (200 ml). Apenas a amostra A foi previamente sujeita a uma dissolução selectiva de chumbo, de acordo com a presente patente, através de: 1 - imersão na solução "a": ácido sulfâmico 0,1 M a 40° C durante 25 minutos; 2 - lavagem com água; 15 3 - imersão na solução "b": NaOH 0,1 M, 5% em peso de metafosfito de sódio (inibidor de corrosão) e 0,5% em peso de polietóxialcool (como agente de humedecimento superficial), a 20° C durante 10 minutos; 4 - lavagem com água e secagem com ar quente. A quantidade global de chumbo e cobre recuperada das soluções "a" e "b" por ml do referido volume interno Iv foi de, respectivamente, 4,4x10'3 kg/1 (440 pg/l) e 3,3x10'4 kg/1 (33 pg/l).

As torneiras A e B foram então testadas quanto à libertação de metal na água potável sintética seguindo o protocolo NSF STD61 durante quatro semanas. Os valores médios da libertação de chumbo registados durante os primeiros 15 dias de teste mostram que a libertação de chumbo para a torneira previamente tratada A é 35% da libertação de chumbo observada para a torneira B. Por volta do 15° dia de teste, a libertação de chumbo da torneira A é de aproximadamente 2,lxlCT8 kg/1 (21 pg/l) de volume Iv, enquanto que para a torneira B o valor é cerca de 8x10‘8 kg/1 (80 pg /1) de volume de Iv. A Figura 10 apresenta os resultados obtidos durante o teste de libertação do chumbo de quatro semanas para as torneiras A e B.

Lisboa, 2 3 JUL 2001 ANA SILVA CARVALHO Adjunto

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Claims

/ * REIVINDICA ÇÕES 1. Um componente mecânico de canalizações feito de uma liga com base de cobre, a qual foi sujeita, durante a sua fase de produção, a operações de processamento, tais como mecanização utilizando ferramentas, moldagem ou extrusão, em particular, diz respeito um componente de canalizações feito de ligas de latão para ser utilizado em sistemas de distribuição de água potável, apresentando o referido componente uma superfície, a qual é constituída pela referida liga e que se destina a ser exposta, na sua utilização, a um fluido que é libertado para o ambiente, caracterizado por a referida liga com base de cobre conter uma quantidade predeterminada de chumbo como um elemento integrante da liga; e por, adicionalmente, a referida superfície do componente, que é feita da referida liga, que se destina a ser exposta ao referido fluido, se encontrar livre que qualquer enriquecimento de superfície feito por chumbo ou por sais de chumbo, tendo o excesso de chumbo sido removido da referida superfície e tendo a referida superfície sido passivada.
2. Um componente mecânico de canalizações tal como foi reivindicado na Reivindicação 1, em que o referido componente se destina a recolher água potável no seu interior, caracterizado por, de acordo com o teste de libertação NSF 5TD61, o componente poder libertar, depois de ser exposto durante quinze dias a água potável a sintética, uma quantidade de Pb de não mais do que 2,5x10' Kg (0,025 pg) para cada 1x10'1 do litro (ml) do volume interno (Iv) do componente, sendo o referido volume interno definido como o volume delimitado pelas respectivas superfícies do referido componente em contacto com a referida água potável durante o período de teste. 1 Um componente mecânico de canalizações de acordo com Reivindicação 1, caracterizado por a referida superfície do referido componente, a qual é constituída pela referida liga e que se destina a ser exposta, na sua utilização, ao referido fluido, apresentar, numa análise superficial por XPS, uma composição atómica superficial tal que o conteúdo superficial em Pb é mais baixo do que, ou igual, ao conteúdo em Pb de acordo com a composição nominal da liga. 2
4. Um método para produzir componentes de canalizações metálicos, que apresentem uma baixa libertação de Pb, feitos de ligas com base de cobre que contêm chumbo e projectados para serem utilizados em sistemas de distribuição de água, em particular, componentes de canalizações de latão de chumbo para circuitos de água potável, compreendendo o referido método os seguintes passos: - uma ataque químico selectivo das superfícies dos referidos componentes projectados para serem expostos, no seu desempenho, à água, de modo a remover, quase totalmente, o Pb e os sais de Pb aí presentes como consequência das operações de processamento mecânico ou de moldagem e extrusão, que foram realizadas sobre os referidos componentes; e a passivação das referidas superfícies.
5. Um método tal como foi reivindicado na Reivindicação 4, caracterizado por o referido passo de ataque químico selectivo ser realizado através da exposição das referidas superfícies à acção de uma solução aquosa ácida, não oxidante, de um ácido capaz de formar sais de Pb solúveis
6. Um método tal como foi reivindicado na Reivindicação 5, caracterizado por o referido ácido ser seleccionado de entre o grupo constituído por: ácido sulfãmico, ácido fluobórico, ácido metanosulfónico, ácido fluosilicico, ácido acético e misturas dos mencionados.
7. Um método tal como foi reivindicado na Reivindicação 6, caracterizado por o intervalo de molaridades do ácido não oxidante capaz de formar sais de Pb solúveis na referida solução aquosa ser de 0,01 a 5 M.
8. Um método tal como foi reivindicado na Reivindicação 7, caracterizado por o intervalo de pH da referida solução aquosa ser de 1 a 3.
9. Um método tal como foi reivindicado na Reivindicação 8, caracterizado por a temperatura da referida solução aquosa dita do ácido não oxidante, capaz de formar sais de Pb solúveis, variar de 20° C a 50°C, 3
10. Um método tal como foi reivindicado na Reivindicação 9, caracterizado por a referida exposição à acção da referida solução aquosa ácida não oxidante, capaz de formar sais de Pb solúveis, ser simplesmente feita imergindo os referidos elementos na referida solução durante 5 a 50 minutos.
11. Um método tal como foi reivindicado na Reivindicação 4, caracterizado por o referido passo de ataque químico selectivo ser realizado expondo as referidas superfícies à acção de uma solução aquosa ácida oxidante constituída por um ácido orgânico misturado com um peróxido.
12. Um método de acordo com Reivindicação 11, caracterizado por o referido ácido orgânico utilizado ser o ácido cítrico e o peróxido ser o peróxido de hidrogénio.
13. Um método de acordo com qualquer uma das Reivindicações precedentes de 4 a 12, caracterizado por o referido que passo de passivação ser feito após o referido passo de ataque químico selectivo e ser realizado através da exposição das referidas superfícies à acção de uma solução aquosa básica, de preferência, uma solução aquosa de uma base forte.
14. Um método de acordo com a Reivindicação 13, em que a solução aquosa básica contém uma base forte seleccionada de entre o grupo constituído por: NaOH, silicato de sódio, e misturas dos referidos; e o passo de passivação é realizado mantendo a solução dentro de um intervalo de pH compreendido entre 10 e 13.
15. Um método de acordo com Reivindicação 14, caracterizado por, entre os dois referidos passos de ataque químico e passivação, ser também introduzido um passo intermédio de lavagem.
16. Um método tal como foi reivindicado na Reivindicações de 4 a 10, caracterizado por os referidos componentes serem desengordurados, lavados, e depois mergulhados, durante um período de tempo que não excedeu os 25 minutos, dentro de uma primeira solução aquosa de ácido sulfãmico 0,1 M a 35°C - 45°C, que é de seguida sujeita a uma lavagem, mergulhada numa segunda solução aquosa de hidróxido de sódio 0.1 M, a 20°C - 25°C, durante um período de tempo que não excedeu 15 minutos, e, finalmente, lavados uma terceira vez e secos.
17. Um método tal como foi reivindicado nas Reivindicações de 4 a 10, caracterizado por a composição da referida solução aquosa ácida ser uma mistura de ácido sulfãmico 0,1 M e ácido fluobórico 0,1 M, numa razão de 1:1.
18. Um método tal como foi reivindicado na Reivindicação 15, caracterizado por as referidas operações de lavagem serem realizadas através de imersão em água da torneira à temperatura ambiente.
19. Um método tal como foi reivindicado na Reivindicação 16, caracterizado por as referidas operações de lavagem serem realizadas através de imersão em água da torneira à temperatura ambiente.
20. Um método tal como foi reivindicado na Reivindicação 4, caracterizada por, durante a referida exposição à acção das referidas soluções, as referidas soluções serem sujeitas a agitação por ultra-sons de modo a atingir as referidas superfícies dos componentes com ondas ultra-sónicas.
21. Uma solução aquosa de tratamento para ser utilizada num dos métodos, tal como foram reivindicados nas Reivindicações de 4 a 20, para executar ataque químico selectivo ao Pb dos componentes de canalizações mecânica feitos de ligas metálicas com base de cobre que contenham Pb, sendo o ataque químico selectivo dirigido contra um enriquecimento da superfície em Pb e sais de Pb das superfícies respectivas dos referidos componentes, os quais tenham sido sujeitos a operações de processamento incluindo mecanização utilizando ferramentas, moldagem ou extrusão, sendo a referida solução de tratamento caracterizada por apresentar a seguinte composição: -0,1 M ácido sulfãmico; -0,1 M ácido fluobórico; -de 0.1 a 5% em peso de lH-benzotriazolo. 5
22. Uma solução aquosa de tratamento para ser utilizada num dos métodos, tal como foram reivindicados nas Reivindicações de 4 a 20, para realizar a passivação das superfícies dos componentes de canalizações mecânica feitos de ligas metálicas com base de cobre que contenham Pb, sendo a referida solução caracterizada por conter, combinados: NaOH 0,1 M e de 1 a 5% em peso de metafosfito de sódio.
23. Uma solução aquosa de tratamento tal como foi reivindicado na Reivindicação 22, em que a referida também inclui metasilicato de sódio.
24. Um solução aquosa de tratamento tal como foi reivindicado na Reivindicação 22 ou 23, em que a referida também inclui um agente de humedecimento superficial, de preferência o polietóxialcool. Lisboa, 2 3 JUL 2091 NA SILVA CARVALHO a Fcrreira -lo r<;..‘.r'.3l „j - ’.ό.ί liSBOA 2158150 50 Dra. Maria ?i!v: Agen1-: OU J -· R.Cg: ' - Telets. 21o- óol 5o3