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.

Em 1741, o químico francês Melouin descobriu que o recobrimento com zinco poderia proteger o aço da corrosão. Em 1837, o engenheiro Sorel patenteou a galvanização a fogo, tendo utilizado o termo galvanização (do nome de Luigi Galvani, 1737-1798, um dos primeiros cientistas interessados na eletricidade) porque é a corrente galvânica que protege o 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.

Assim, o primeiro objetivo da galvanização a fogo é impedir o contato do metal base, o aço (liga Ferro-Carbono) com o meio corrosivo.

Como o zinco é mais anódico do que o elemento ferro na série galvânica, é ele que se corrói, originando a proteção catódica, ou seja, o zinco se sacrifica para proteger o ferro.

Mesmo que uma pequena área fique exposta, o metal base não sofre os efeitos da corrosão, pois, sendo o zinco anódico ele aumentará sua taxa de corrosão protegendo catódicamente a área descoberta.

Processo

A zincagem por imersão a quente tem seu processo perfeitamente definido, sendo basicamente o mesmo para qualquer produto, podendo variar na espessura de camada dependendo da geometria da peça, composição química do material base (aço).

Etapas

Limpeza superficial

Para se obter um acabamento perfeito da zincagem é necessário que as peças estejam completamente limpas, tornando-se necessário à eliminação de óleos, graxas, óxidos, cascas de solda, tintas ou qualquer outro tipo de substância que exista na superfície do metal base. Para isso utiliza-se:

No desengraxamento: desengraxante alcalino em solução aquosa, a quente ou a frio para remoção de materiais orgânicos (óleos, graxas, etc);
Na decapagem: ácido clorídrico, a temperatura ambiente, ou sulfúrico, a quente, para remoção de óxido de ferro;
Na fluxagem: ZnCL2.3NH4CL a temperatura de 60 a 80ºC, para dissolver os resíduos salinos que restam na superfície da peça e formar uma camada de recristalização do sal, a qual impede a reoxidação superficial até sua imersão no banho de zinco fundido;
Na lavagem: água corrente com controle de Ph para remoção de resíduos entre operações, a fim de que um banho não contamine o outro.

Na imersão da peça em zinco fundido (zincagem), existem alguns fatores que vão influenciar na formação do revestimento:

Material base que compõem a peça: Existem alguns metalóides na composição do aço que são elementos aceleradores na reação Fe-Zn. O silício é o maior ativador na geração das fases Fe-Zn, proporcionando rapidamente cristais longos e espessos. Quando o teor deste elemento é superior a 0,12% já se observa seu efeito com o crescimento da fase Zeta até a superfície, dando um aspecto na superfície do recobrimento acinzentado e /ou áspero. A espessura do revestimento será maior que o especificado, podendo ser 2 vezes maior.
Estado da superfície: Quando mais rugosa a superfície, mais espessa é a camada de zinco, isto é explicado pelo fato de se ter maior superfície exposta a reação entre o Zn e o Fe, trazendo maior ancoragem mecânica da última camada que fica por arraste durante a remoção da peça.
Velocidade de imersão e remoção: A imersão deve ser a mais rápida possível a fim de que a camada tenha o mesmo tempo de formação em toda a peça. A velocidade recomenda varia entre 6 e 7m/min.
A remoção deve ser mais lenta e constante para proporcionar um revestimento mais uniforme. A última camada (Eta) é formada pelo arraste do material da superfície do banho durante a remoção.
A velocidade recomendada é por volta de 1,5 m/min.
Temperatura do banho: A temperatura de fusão do zinco é por volta de 419º C. A temperatura de trabalho esta entre 430 e 460º C.

Temperatura mais elevada acelera a reação Fé-Zn, gerando cristalizações grosseiras e frágeis com uma aparência externa irregular, além de afetar seriamente a vida útil da cuba, pois cima de 470º C, a reação do zinco com as paredes da cuba se torna mais intensa.

Tempo de imersão: A camada cresce com o tempo de imersão. Até aproximadamente 1 minuto ela cresce rapidamente, a partir daí, ela é lenta. O tempo mínimo permitido de imersão é aquele necessário para que toda peça esteja na mesma temperatura do zinco fundido.
Composição do banho: Entre os elementos encontrados ou adicionados ao banho de zinco, o alumínio é o único que exerce uma ação marcante.

Quantidade abaixo de 0,006% abrilhantam a superfície da liga. Quantidades acima reduzem ou suprimem a reação entre o ferro e o zinco.

Estes fatores determinantes na formação da camada de zinco devem ser bem controlados, pois verifica-se que o tempo de vida do revestimento depende da massa ou peso da camada de zinco.

Resfriamento e passivação da camada de zinco

Com o intuito de que o revestimento de zinco adquira logo em sua superfície uma capa protetora, procede-se a passivação em soluções cromatizantes a base de ácido crômico e bicromato. Esta passivação dá ao produto zincado um aspecto amarelado.

Acabamento