dcnat 4 - galvanização

Galvanização e Metalização

Galvanização e Metalização Fatores analisados para seleção do sistema de revestimento mais econômico:– custo inicial de aplicação do revestimento por peça; – vida do revestimento antes de qualquer manutenção; – custo da manutenção do revestimento; – custos da paralisação para se efetuar a manutenção.

zincagem por imersão a quente

Mais econômico que eletrodeposição do zinco, metalização e pintura com tintas à base de zinco ou de outros pigmentos protetores contra a corrosão .

Galvanização e Metalização CUSTO DO REVESTIMENTO: custo inicial de aplicação do revestimento e o custo de manutenção do revestimento a ser realizada no futuro.

A avaliação dos custos deve ser cuidadosa: Algumas informações são obtidas com precisão enquanto outras só podem ser estimadas de maneira aproximada.

Além dos custos, na seleção do melhor sistema de proteção, problemas de aparência, disponibilidade de mão-de-obra e de material, e disponibilidade de fornecedores de serviços de aplicação do revestimento também contam.

Galvanização por imersão a quente

A zincagem por imersão a quente é um processo de revestimento de peças de aço ou ferro fundido, de qualquer tamanho, peso, forma e complexidade, visando sua proteção contra a

corrosão.

Preparação da superfície do metal-basePreparação da superfície do metal-base• Desengraxamento necessário para remover óleos e graxas.

• Decapagem: Ácido clorídrico ou sulfúrico. Os inibidores podem ser adicionados ao ácido , de maneira que se removam somente a ferrugem e as escamas (ou carepas) de óxidos e o metal-base seja pouco atacado.

• O jato abrasivo usado na limpeza de peças fundidas e em peças de aço laminado, para eliminar salpicos de solda, ferrugem, carepas ou tinta. Melhorar a ancoragem.


Fluxagem: Fluxagem: – RRemover qualquer impureza remanescente na superfície do metal-base.emover qualquer impureza remanescente na superfície do metal-base.– Melhorar a molhabilidade pelo zinco fundidoMelhorar a molhabilidade pelo zinco fundido– Evitar a oxidação das peças. Evitar a oxidação das peças.

Dois métodos de fluxagem são usados:Dois métodos de fluxagem são usados:• Método a seco: AMétodo a seco: A peça decapada é enxaguada em água corrente, mergulhada em tanque de fluxo e secada. peça decapada é enxaguada em água corrente, mergulhada em tanque de fluxo e secada. • Método úmido: AMétodo úmido: A peça é retirada do tanque de enxaguamento, indo direto para o banho de zinco fundido que tem uma camada de fluxo sólido e glicerina sobrenadante na sua superfície. peça é retirada do tanque de enxaguamento, indo direto para o banho de zinco fundido que tem uma camada de fluxo sólido e glicerina sobrenadante na sua superfície.• A escolha do método de fluxagem varia com o tipo de peça e com o zincador, mas não altera a espessura e o valor da proteção final.A escolha do método de fluxagem varia com o tipo de peça e com o zincador, mas não altera a espessura e o valor da proteção final.

Galvanização por imersão a quente Imersão na cuba de zincagem: Imersão na cuba de zincagem: • O ferro e o aço são imediatamente molhados pelo zinco. O ferro e o aço são imediatamente molhados pelo zinco.

• Retira as peças do banho : Uma quantidade de zinco fundido é arrastada sobre as camadas de liga.Retira as peças do banho : Uma quantidade de zinco fundido é arrastada sobre as camadas de liga.

• Tempo de solidificação: Camada externa de zinco praticamente puro. Tempo de solidificação: Camada externa de zinco praticamente puro.

• Temperatura normal de zincagem: 445 a 455°C.Temperatura normal de zincagem: 445 a 455°C.

• Velocidade da reação é muito rápida a princípio, formando-se durante esse período inicial a maior parte da espessura da camada. Em seguida, a reação passa a ser mais lenta e a espessura não aumenta muito, mesmo que a peça permaneça imersa por longo período.Velocidade da reação é muito rápida a princípio, formando-se durante esse período inicial a maior parte da espessura da camada. Em seguida, a reação passa a ser mais lenta e a espessura não aumenta muito, mesmo que a peça permaneça imersa por longo período.


Resultado:Resultado: Recobrimento formado por uma camada externa de zinco e Recobrimento formado por uma camada externa de zinco e várias camadas de liga Fe-Zn que estão unidas metalurgicamente ao várias camadas de liga Fe-Zn que estão unidas metalurgicamente ao metal-base. metal-base.


Resultado:Resultado: Recobrimento formado por uma camada externa de zinco e Recobrimento formado por uma camada externa de zinco e várias camadas de liga Fe-Zn que estão unidas metalurgicamente ao várias camadas de liga Fe-Zn que estão unidas metalurgicamente ao metal-base. 200xmetal-base. 200x


Considerações:Considerações:

• Composição química do metal-base e da aspereza da superfície:Composição química do metal-base e da aspereza da superfície: Podem-se obter espessuras de revestimento maiores do que o especificado. Conseqüentemente, duram muito mais do que o Podem-se obter espessuras de revestimento maiores do que o especificado. Conseqüentemente, duram muito mais do que o calculado pelo revestimento mínimo especificado.calculado pelo revestimento mínimo especificado.

• Chapas conformadas após a zincagem:Chapas conformadas após a zincagem: Adicionando-se alumínio ao banho de zinco, para a obtenção de maior durabilidade do revestimento, com sacrifício da espessura. Adicionando-se alumínio ao banho de zinco, para a obtenção de maior durabilidade do revestimento, com sacrifício da espessura.

Aplicados em empresas siderúrgicasAplicados em empresas siderúrgicas



• Pureza do zinco não é crítica:Pureza do zinco não é crítica:– Zn 98,0% de purezaZn 98,0% de pureza– 1,0% de chumbo1,0% de chumbo– Pequenos teores de cádmio, ferro, estanho e cobre.Pequenos teores de cádmio, ferro, estanho e cobre.– Alumínio adicionado com 0,005%: Aumentar o brilho da peça e deixar o revestimento mais liso.Alumínio adicionado com 0,005%: Aumentar o brilho da peça e deixar o revestimento mais liso.

• Resíduos que podem contaminar o banho: Resíduos que podem contaminar o banho: – Borra, uma massa pastosa constituída de liga Fe-Zn (5,0% + 95,0%), mais pesada do que o zinco fundido, que se concentra no fundo do tanque.Borra, uma massa pastosa constituída de liga Fe-Zn (5,0% + 95,0%), mais pesada do que o zinco fundido, que se concentra no fundo do tanque.– Cinza ou escória de óxido de zinco que ser forma na superfície do banho.Cinza ou escória de óxido de zinco que ser forma na superfície do banho.



• Após a zincagem, a superfície pode ficar brilhante, cinza-fosco ou floreada, dependendo de vários fatores. A presença ou ausência de brilho ou as várias tonalidades do cinza não têm qualquer efeito sobre a eficácia Após a zincagem, a superfície pode ficar brilhante, cinza-fosco ou floreada, dependendo de vários fatores. A presença ou ausência de brilho ou as várias tonalidades do cinza não têm qualquer efeito sobre a eficácia do revestimento.do revestimento.

Tratamentos posteriores à zincagem por imersão a quenteTratamentos posteriores à zincagem por imersão a quente• Passivação após zincagem.Passivação após zincagem.


Camadas espessas de revestimento:Camadas espessas de revestimento:

• Jato abrasivo Jato abrasivo • A espessura do revestimento varia de acordo com:A espessura do revestimento varia de acordo com:• Composição química do aço.Composição química do aço.• Composição do banho de zinco.Composição do banho de zinco.• Temperatura.Temperatura.• Tempo de imersão.Tempo de imersão.

Galvanização por imersão a quente DESENGRAXEDESENGRAXE

• Remoção dos materiais orgânicos. Remoção dos materiais orgânicos.

• Processo mais conhecido: alcalino em solução aquosa a quente, à base de carbonatos, Processo mais conhecido: alcalino em solução aquosa a quente, à base de carbonatos, silicatos, hidróxidos, fosfatos, detergentes e outros. silicatos, hidróxidos, fosfatos, detergentes e outros.

• Fornecimento: normalmente no estado sólido para serem dissolvidos em água, Fornecimento: normalmente no estado sólido para serem dissolvidos em água, conforme orientações dos fabricantes.conforme orientações dos fabricantes.

Galvanização por imersão a quente LAVAGEM - LAVAGEM - Operação fundamental Operação fundamental

Qualquer resíduo que permaneça sobre a peça, contaminará os tratamentos subseqüentes. Qualquer resíduo que permaneça sobre a peça, contaminará os tratamentos subseqüentes.

• Tintas, vernizes e resinas, não podem ser removidos por banhos de desengraxe alcalino, devendo sofrer um tratamento Tintas, vernizes e resinas, não podem ser removidos por banhos de desengraxe alcalino, devendo sofrer um tratamento prévio com solventes ou removedores.prévio com solventes ou removedores.

• Devido às características combustíveis destes produtos, muitas vezes opta-se pela remoção por jateamento abrasivo.Devido às características combustíveis destes produtos, muitas vezes opta-se pela remoção por jateamento abrasivo.

Galvanização por imersão a quente DECAPAGEM - bDECAPAGEM - banhos e soluções ácidas.anhos e soluções ácidas.• Óxidos, cascas de óxidos e carepas não são removidos nos banhos de desengraxe alcalino. Óxidos, cascas de óxidos e carepas não são removidos nos banhos de desengraxe alcalino.

• camada típica de oxidação apresenta os elementos e compostos: camada típica de oxidação apresenta os elementos e compostos: – Fe (ferro base) Fe (ferro base) – FeO (óxido de ferro no estado menos oxidado) FeO (óxido de ferro no estado menos oxidado) – Fe3O4 (óxido de ferro no estado intermediário de oxidaçã ) Fe3O4 (óxido de ferro no estado intermediário de oxidaçã ) – Fe2O3 (óxido de ferro no estado mais oxidado) Fe2O3 (óxido de ferro no estado mais oxidado)

Galvanização por imersão a quente DECAPAGEM - CaracterísticasDECAPAGEM - Características• Camada de FeO contribui com 80% da espessura da camada total e é o elemento mais solúvel em ácidos.Camada de FeO contribui com 80% da espessura da camada total e é o elemento mais solúvel em ácidos.

• Camada de Fe3O4 contribui com cerca de 18% e é menos solúvel do que a anterior.Camada de Fe3O4 contribui com cerca de 18% e é menos solúvel do que a anterior.

• A camada de Fe2O3 contribui com o restante de 2% e corresponde ao estado mais estável e menos solúvel destes A camada de Fe2O3 contribui com o restante de 2% e corresponde ao estado mais estável e menos solúvel destes óxidos.óxidos.

Galvanização por imersão a quente DECAPAGEM - Aspecto prático:DECAPAGEM - Aspecto prático:

ácido clorídrico: Concentrações de 6 a 12%.ácido clorídrico: Concentrações de 6 a 12%.

• Ataque do ácido:Ataque do ácido: através das rachaduras e poros existentes na camada de oxidação, até atingir o substrato de FeO, através das rachaduras e poros existentes na camada de oxidação, até atingir o substrato de FeO, promovendo sua dissolução e propiciando o destacamento da camada de óxido. promovendo sua dissolução e propiciando o destacamento da camada de óxido.

• Quimicamente, o elemento mais solúvel nestas circunstâncias é o Fe base através da reação:Quimicamente, o elemento mais solúvel nestas circunstâncias é o Fe base através da reação:

Fe + 2HCl è FeCl2 + H2Fe + 2HCl è FeCl2 + H2

Galvanização por imersão a quente DECAPAGEM - DECAPAGEM - Cuidado especial: Ocorre a geração de hidrogênio auxilia mecanicamente a remoção da camada e Cuidado especial: Ocorre a geração de hidrogênio auxilia mecanicamente a remoção da camada e

dissolve-se no ferro base fragilizando a peça (fragilização por hidrogênio).dissolve-se no ferro base fragilizando a peça (fragilização por hidrogênio).

Utilizam-se:Utilizam-se:

• Inibidores (reduzindo o ataque do ácido ao ferro base) Inibidores (reduzindo o ataque do ácido ao ferro base)

• Agitação e aquecimento aumentam a velocidade de decapagem Agitação e aquecimento aumentam a velocidade de decapagem

Galvanização por imersão a quente LAVAGEM –LAVAGEM –

lavagem em água corrente, em banhos subseqüentes ( de preferência mais de um ).lavagem em água corrente, em banhos subseqüentes ( de preferência mais de um ).

Remover os resíduos produzidos nas reações de decapagem.Remover os resíduos produzidos nas reações de decapagem.

Minimizar as contaminações dos banhos seguintes.Minimizar as contaminações dos banhos seguintes.


FLUXAGEM –FLUXAGEM –

• Duas formas de processamento: Duas formas de processamento: • a) parte é consumida na dissolução e escorificação dos resíduos remanescentesa) parte é consumida na dissolução e escorificação dos resíduos remanescentes ..

• b) o restante exerce a função umectante ( ou mordente ) proporcionando um eficiente molhamento da peça pelo zinco b) o restante exerce a função umectante ( ou mordente ) proporcionando um eficiente molhamento da peça pelo zinco fundido.fundido.


FLUXAGEM –FLUXAGEM –

• Principais componentes de um fluxante Principais componentes de um fluxante • São os compostos químicos cloreto de zinco ( ZnCl2 ) e cloreto de amônio (NH4Cl), formando sais duplos São os compostos químicos cloreto de zinco ( ZnCl2 ) e cloreto de amônio (NH4Cl), formando sais duplos • A grande vantagem de utilização de fluxos baseados em cloretos duplos de zinco e amônia é a redução drástica na formação de A grande vantagem de utilização de fluxos baseados em cloretos duplos de zinco e amônia é a redução drástica na formação de

borra e a melhor qualidade do acabamento borra e a melhor qualidade do acabamento • Concentrações variáveis de sal duplo entre 5 a 30%, dependendo do tipo de peças tratadas, em temperaturas de 65 a 100oC. Concentrações variáveis de sal duplo entre 5 a 30%, dependendo do tipo de peças tratadas, em temperaturas de 65 a 100oC.


SECAGEM SECAGEM

Objetivo do pré-aquecimento:Objetivo do pré-aquecimento:

• a) Diminuir o choque térmico das peças a serem galvanizadas.a) Diminuir o choque térmico das peças a serem galvanizadas.

• b) Prevenir contra respingos de zinco, na área ao redor da cuba de galvanização, durante a imersão da peça no zinco fundido, fato que b) Prevenir contra respingos de zinco, na área ao redor da cuba de galvanização, durante a imersão da peça no zinco fundido, fato que acontece quando há umidadeacontece quando há umidade


SECAGEM SECAGEM

• Cuidados práticos:Cuidados práticos:• Início imediatamente após a retirada da peça do banho de fluxo, para manter a continuidade do aquecimento já iniciado na fluxagem. Início imediatamente após a retirada da peça do banho de fluxo, para manter a continuidade do aquecimento já iniciado na fluxagem.

• Manter a temperatura entre 110 e 140ºC. Manter a temperatura entre 110 e 140ºC.

• Temperaturas baixas não permitem a remoção total da umidade, havendo o risco de explosões durante o mergulho.Temperaturas baixas não permitem a remoção total da umidade, havendo o risco de explosões durante o mergulho.


Imersão a quente - "Zincagem a quente"Imersão a quente - "Zincagem a quente"

Imersão do substrato de aço, limpo e adequadamente preparado em um banho de zinco líquido, dentro de uma cuba metálica ou cerâmica, a uma temperatura em torno de 450oC.


Imersão a quente - "Zincagem a quente"Imersão a quente - "Zincagem a quente"

Aspecto prático: • Camada de chumbo no fundo da cuba de zinco: Proteger a soleira e facilitar a remoção da borra.

• Tal procedimento não traz inconvenientes porque o chumbo, sendo mais denso que o zinco, deposita-se no fundo da cuba, não interferindo em nada no processo de zincagem.


Aspectos importantes na Galvanização a Fogo:

• Temperatura do processo: 445 a 455oC.

• Cuidados práticos:• Deve-se galvanizar à mínima temperatura que permita um escorrimento fácil do excesso de zinco durante a extração do material.

• Temperaturas acima de 470oC são desaconselháveis pois a reação do zinco com as paredes da cuba (para o caso de cubas metálicas) se torna muito intensa acelerando seu desgaste e diminuindo sua vida útil.



Velocidade de imersão• A imersão deve ser a mais rápida possível para que não haja tempo de uma espessa camada de zinco se formar na primeira parte da peça, antes que toda ela tenha entrado em contato com o zinco.• A velocidade de imersão varia de 6 a 7 m/minuto

Velocidade de remoção• Em contrapartida, quanto mais lenta e constante for a velocidade de remoção, melhor será a uniformidade da camada e menos espessa a camada “eta”.• A velocidade de remoção está na média de 1,5 m/minuto


Tempo de imersão • Quanto maior o tempo de imersão, mais espessa é a camada, até determinado limite, passando a ocorrer uma estabilidade.

• Crescimento acentuado no primeiro minuto de imersão, etapa que corresponde à rapidez da reação entre o zinco e o ferro para, em seguida, ocorrer uma etapa de reação mais lenta, correspondendo a um conseqüente crescimento mais lento da camada.

• O término da primeira fase, na prática, é percebido durante a zincagem pelo cessar do borbulhamento da superfície do banho. Para espessuras normaisde camadas, este fenômeno é uma indicação do fim de reação e do momento de retirada da peça do banho.

• O tempo de imersão pode variar de 10 a 300 segundos



Composição do material base a ser galvanizado ( aço/ferro fundido )

Fator dos mais importantes na formação e evolução da camada zincada:

• Elementos que mais ativam a reação entre o zinco e o aço a ser galvanizado: carbono, silício, fósforo, enxofre e manganês (C-Si-P-S-Mn) • Mais reativo e mais comum de aparecer entre eles: silício (Si) • Acima de 0,12% o mecanismo normal de formação da camada Fe-Zn é modificado, obtendo-se camadas espessas e de coloração escura acinzentada



Composição do material base a ser galvanizado ( aço/ferro fundido )



Composição do banho de zinco• O zinco utilizado nas galvanizações brasileiras é o Zn SHG (Special High Grade) com pureza igual a 99,995%.

• O metal mais utilizado como elemento de liga do banho de galvanização é o alumínio. É adicionado em pequenas quantidades, de forma a se ter no banho de galvanização em média cerca de 0,0050%.

• Aconselha-se ter no banho no máximo cerca de 0,01%. Acima deste teor podem ocorrer vários tipos de problemas nas peças galvanizadas além de reagir com o aço da cuba metálica


RESFRIAMENTO:

Aconselha-se um resfriamento rápido em água, para que cesse o crescimento das camadas de ligas, evitando-se uma cristalização grosseira e frágil.

Aspectos práticos• Em algumas galvanizações, aproveita-se este tanque de resfriamento para realizar a passivação da camada de zinco das peças galvanizadas.• Trata-se de um banho rápido em soluções cromatizantes, à base de ácido crômico e bicromato de sódio, com a finalidade de retardar o aparecimento da “corrosão branca” (capa protetora em torno de 0,5 m de cromato de zinco insolúvel).• Esta passivação confere ao zincado um aspecto ligeiramente amarelado, sendo mais claro quanto menor a concentração da solução ou menor o tempo de imersão.


RESFRIAMENTO:


Estocagem dos materiais galvanizados

• Resfriamento em solução cromatizante.• Empilhar as peças somente quando secas.• Adotar o critério de, sempre que possível, empilhar as peças com qualquer parte côncava para baixo. • Passar a fita de aço para fixar os amarrados, sobre uma faixa de estopa para proteger o galvanizado.• Empilhar os amarrados, um sobre o outro, com espaçadores de madeira, não esquecendo que o primeiro, rente ao chão, deverá estar também sobre estes espaçadores.


Resíduos gerados no processo de galvanização a fogo

Borra de Zinco• Borra de zinco, mais conhecida como "areião", é um resíduo formado por cerca de 96% Zn e 4% Fe • Aparência arenosa e composta de cristais de ferro-zinco insolúveis à temperatura normal de trabalho, que se depositam no fundo da cuba durante o processo de galvanização • Além de representar uma perda de zinco, prejudica o aquecimento da cuba, (mau condutor de calor) e o aspecto das peças zincadas, quando adere a sua superfície • Não é possível impedir a formação de borra, porém, é indispensável que se saiba sua origem para poder controlar sua formação


Resíduos gerados no processo de galvanização a fogo

Cinza de Zinco• Cinza de zinco, mais conhecida como "terra de zinco", é um resíduo composto de óxido de zinco, zinco metálico e cloretos em teores variáveis • A cinza forma-se na superfície do banho devido à oxidação do zinco com o oxigênio do ar e as escórias da reação fluxo-zinco-ferro

Facilitadores na geração de cinza• Temperatura de trabalho, quanto mais alta, mais intensa a oxidação da superfície do banho • Agitação do banho, quanto maior a perturbação da superfície do banho, mais intensa é a formação de cinzas

NORMAS

ENTIDADES INTERNACIONAIS

Comportamento dos revestimentos de zinco em diversos ambientes

Tempo de vida do revestimento - Peso da camada de zinco, variando para cada ambiente de trabalho.

Determinação pela medida de sua espessura - Método magnético.

A relação entre o peso e suas respectivas espessuras é a seguinte:

1 g/m2 : 7,14 g/cm3 = espessura em micra

Taxa de corrosão do Zinco

Espessura mínima em Micra

ISO 12 944-2:1998

Taxa de corrosão

Comparação entre as diferentes atmosferasResultados dos ensaios de exposição de painéis de aço zincado, realizados pelo IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas / SP.

• 12 anos nas atmosferas rural e industrial

• 17 anos na atmosfera urbana Critérios recomendados pelas Normas ISO 9223 e 9224

Comparação entre as diferentes atmosferas

Comparação entre diversos revestimentos de Zn

Parafusos Galvanizados

Vergalhões Galvanizados

Vergalhões GalvanizadosISOLAR ESTRUTURA GALVANIZADA DA NÃO

GALVANIZADA !

Vergalhões Galvanizados

Custos Pintura e Galvanização

Durabilidade do esquema de pintura

Durabilidade do revestimento de Zn

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