Notícias e Artigos Explore mais notícias e artigos

26/07/2016

Processo de Galvanização por Imersão a Quente

Fonte: BBMAPFRE: Boletim Informativo TecnoDicas

O que é galvanização a fogo?

Pesquisas demonstram que a corrosão é a principal responsável pela grande perda de ferro no mundo. Entre os processos de proteção já desenvolvidos, um dos mais antigos e bem-sucedidos é a zincagem por imersão a quente ou, como é mais conhecida, galvanização a fogo.

A Galvanização ou Zincagem por imersão a quente é o processo através do qual o aço, ferro fundido ou açopatinável, de qualquer tamanho, peso, forma e complexidade, é revestido com zinco, ou liga que contém o metal, visando proteção contra a corrosão.

Na prática, é importante ter conhecimento das condições de exposição da peça para avaliação da vida útil, tendo em vista que, dependendo do ambiente, a velocidade de corrosão do Zinco 10 a 300 vezes menor que a ação sobre o ferro, conforme a categoria de corrosividade (quanto mais agressivo o ambiente, maior o ganho do Zn).

O principal objetivo da galvanização a Fogo é impedir o contato do material base, o aço (liga Ferro-Carbono), com o meio corrosivo. Por se tratar de elemento mais anódico¹ que o ferro na série galvânica dos metais, a corrosão do zinco gera maior proteção catódica aos materiais. Em outras palavras podemos dizer que, no processo, o Zinco se sacrifica para proteger o ferro contra corrosão (vide tabela abaixo).

Para obter o melhor acabamento da zincagem, é imprescindível que as peças estejam completamente limpas, tornando-se necessária a eliminação de óleos, graxas, óxidos, cascas de cola, tintas ou quaisquer outros tipos de substâncias do metal base. O resultado desejado para o processo de galvanização é obtido após diversos banhos em soluções específicas, que possuem a finalidade de preparar o material para a imersão no zinco.

Como surgiu?

Em 1741, o químico francês Melouin descobriu que o recobrimento de zinco poderia proteger o aço da corrosão.

Posteriormente, em 1837, o engenheiro Sorel patenteou o processo utilizando o termo galvanização (do nome de Luigi Galvani, 1737-1798, um dos primeiros cientistas interessados na eletricidade), pois a corrente galvânica é responsável pela proteção do aço. Ela se denomina desta maneira porque quando o aço e o zinco entram em contato em um meio úmido é criada uma diferença de potencial elétrico entre os metais.

Fatores que influenciam na qualidade:

A temperatura do processo de galvanização deve ser de aproximadamente 450°C. Na galvanização de elementos de fixação (parafusos, porcas, arruelas, por exemplo) é comum que a temperatura seja mais alta. Contudo, temperaturas acima de 470°C aumentam o desgaste da cuba e a geração de resíduos, como a borra e a cinza de zinco.

A velocidade de imersão é função da temperatura do banho de zinco e da espessura de peças. A retirada lenta permite um escorrimento lento e contínuo do zinco, o que promoverá uma espessura menor e mais uniforme.

Resistência

A vida útil da galvanização à corrosão atmosférica é diretamente proporcional à espessura do revestimento do zinco pela reação metalúrgica no aço. Em contato com o oxigênio, humidade e o gás carbono presentes na atmosfera, forma em sua superfície, o carbonato de Zinco (ZnCO₃), que é uma barreira protetora aderente e insolúvel. Pode-se estimar o tempo de vida útil do revestimento com base na análise da espessura do zinco. Contudo, a ação de substâncias presentes no ar, principalmente o dióxido de enxofre (SO₂) provocam variação na estimativa e elevação na taxa de corrosão.

A Norma ABNT NBR 14643, apresenta diretrizes para o cálculo de estimativa de vida útil do revestimento, com base nas taxas de corrosão para determinadas categorias de corrosividade.

Performance em Outros Ambientes

Ambientes Internos: a condensação frequente na superfície da estrutura, sem a devida proteção, provoca corrosão significativa na estrutura do aço. A galvanização por imersão a quente pode aumentar em até 100 anos a vida útil aos materiais, dependendo a agressividade do ambiente em que estão inseridos (piscinas e cervejarias).

Imerso em Água:

Fria: as incrustações decorrentes dos sais e minerais presentes na água formam camada protetora nas superfícies galvanizadas, elevando a vida útil dos revestimentos para 40 anos.

Quente: Acima de 60ºC, o zinco pode tornar-se catódico em relação ao aço quando imerso em água, não oferecendo mais proteção de sacrifício caso o revestimento seja danificado. Em estruturas, como, por exemplo, tubulações, nas quais possa ocorrer esse fenômeno, a proteção de sacrifício pode ser garantida através da utilização de um ânodo de magnésio como reforço para o revestimento de zinco.

Mar: Os sais dissolvidos na água do mar aceleram o processo corrosivo. Entretanto, a presença de íons de cálcio e magnésio provocam efeito inibidor da corrosão do zinco nesse tipo de ambiente.

Subterrâneo: a vida útil pode variar, conforme o tipo de solo, sendo que a presença de cinzas e detritos de carvão formam ambiente especialmente nocivo ao revestimento.

Em muitos casos, a aplicação de uma solução betuminosa sobre o revestimento de zinco é benéfica – principalmente onde o aço galvanizado estiver enterrado no solo.

Contato com Madeira: madeiras muito ácidas (carvalho, castanheira, cedro-vermelho e pinheiro) podem ser utilizadas com o aço galvanizado, desde que elas sejam isoladas do contato direto.

Contato com Outros Metais: o contato com a maior parte dos metais pode provocar corrosão leve. Porém, o contato com água de chuva acumulada por longo período ou mesmo a imersão, causam corrosão denominada bimetálica.

Alta Temperatura: o revestimento galvanizado resiste a temperaturas que variam entre 200°C a 275°C. Acima dessas temperaturas, pode haver o desprendimento da camada externa de zinco. Porém, não compromete a camada de liga ferro/zinco, permitindo proteção adequada até o ponto de fusão da camada de liga (aproximadamente 530°C).

Contato com Materiais de Construção: o aço galvanizado pode ser utilizado em contato com argamassa, cimento, concreto e gesso úmido. Esses elementos possuem mínima ação corrosiva sobre os revestimentos, enquanto secam ou assentam. O produto de corrosão formado é extremamente aderente e menos volumoso que o aço, sendo assim evita o aparecimento de rachaduras e trincas em estruturas de concreto armado.

Contato com Produtos Químicos: o contato com produtos químicos exige consideração especial, havendo necessidade de analisar o grau de exposição à corrosão que o revestimento estará exposto. Uma ampla gama de produtos químicos é compatível com o aço galvanizado, porém, não é aconselhado o contato prolongado ou frequente com ácidos e álcalis fortes.

Aspectos sustentáveis do aço galvanizado

A utilização de aço galvanizado é uma alternativa sustentável, que resulta em menores custos financeiros e impactos ambientais, aumentando o tempo de vida útil de edifícios e produtos para construções.

Isso porque um dos principais diferenciais dessa técnica de tratamento térmico é que ela oferece durabilidade de longo prazo, com um ônus ambiental relativamente baixo em termos de energia e outros impactos.

Outra característica relevante é que geralmente as instalações onde ocorre a galvanização estão localizadas próximas aos locais de fabricação do aço, minimizando os gastos com transporte e, consequentemente, reduzindo o impacto ambiental desses deslocamentos. Além disso, o zinco, principal insumo deste processo, é utilizado de maneira eficiente. Ou seja, não há perdas de materiais.

E, embora não apresente uso intenso de energia, o consumo desse insumo é feito de maneira eficiente, assim como de água, que é relativamente baixo, em comparação a outras tecnologias de revestimento. Em alguns países, foram estabelecidas metas de eficiência energética e incentivo a melhorias na gestão de energia.