GALVANIZAÇÃO (QUÍMICA)
GALVANIZAÇÃO
MÉTODOS DE GALVANIZAÇÃO
MÉTODOS DE GALVANIZAÇÃO
INTRODUÇÃO
Logo acima, um poste de iluminação galvanizado. Logo
abaixo, um laboratório de química. É comum descobertas e aperfeiçoamentos serem
realizados nos laboratórios de universidades e institutos de pesquisa, por meio
de parcerias com a iniciativa privada, e, posteriormente, serem levados para a
indústria.
A galvanização é um importante processo industrial de
natureza química para formação de uma camada metálica protetora sobre o aço
para evitar a sua corrosão ou ferrugem, geralmente com o consequente aumento da
vida útil do mesmo. Entre os processos industriais para proteger o aço
(inclusive o aço usado na fabricação de estruturas para telhado residencial,
mais leve e eficiente que o madeiramento), o melhor método é o que emprega o
zinco para a cobertura do aço.
A corrosão é uma alteração química, é um desgaste de
material metálico qualquer sob a ação do meio ambiente, principalmente do
oxigênio e / ou do ar úmido A ferrugem é um óxido, basicamente hidróxido
férrico, é um resíduo que se forma sobre metais ferrosos, consequência da
corrosão dos metais ferrosos, consequência da ação do oxigênio e / ou do ar
úmido e / ou da água sobre a peça metálica, ao longo dos anos.
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
Logo acima e logo abaixo, o belo Ford EcoSport e a bonita Chevrolet Zafira, dois bons exemplos de modelos de automóveis nos quais há peças, partes e componentes submetidos ao processo de galvanização, para aumentar a sua durabilidade
A galvanização é o processo industrial de aplicação de
um revestimento metálico sobre superfícies metálicas, uma espécie de película
metálica sobre uma peça metálica qualquer. Ela é o processo industrial de
aplicação de uma camada protetora de zinco ou de ligas de zinco (uma mistura de
metais, entre elas o zinco) em uma superfície qualquer de aço ou ferro de modo
a evitar a corrosão destes. O método mais comum é a galvanização por imersão a
quente (hot-dip galvanizing ou HDG) no qual as peças ou estruturas são
mergulhadas num banho de zinco fundido.
O zinco ou a liga de zinco não é misturado (a) com a
peça metálica a ser protegida, na verdade ele é combinado com ela, isto é, a
peça recebe uma película metálica para mantê-la protegida, formando uma
barreira metálica para impossibilitar a ação natural do meio ambiente sobre a
peça metálica, principalmente para evitar o contato com a umidade e o oxigênio,
que com o passar do tempo podem causar corrosão.
A galvanização protege o aço com um revestimento
resistente, que evita a corrosão do substrato metálico. Entre os seus
principais objetivos está a necessidade de formar uma barreira na peça metálica
contra o meio ambiente que o cerca e melhorar seu aspecto estético e
potencializar ou manter as características da própria peça metálica, entre elas
a resistência e a condutividade elétrica, neste caso em se tratando de circuitos
elétricos e / ou eletrônicos.
HISTÓRIA E ETIMOLOGIA
Pelo que se sabe, as tecnologias de revestimento de
metais sujeitos à corrosão por metais menos sujeitos à corrosão existem há
milênios, elas não são, portanto, uma exclusividade da era moderna da
humanidade. Durante o Império Romano, por exemplo, a cerca de 2.000 anos atrás,
peças de cobre e pontas de lança de guerra eram banhadas a ouro e prata. Uma
provável ou plausível interpretação dos objetivos dessa técnica antiga era não
apenas a de valorizar o aspecto estético, mas a de que já se intuía as
propriedades de proteção desses dois metais preciosos.
Já o zinco, menos precioso mas não menos importante, é
um elemento químico metálico disponível em maior quantidade na natureza, com
número atômico 30, de cor cinza, de característica maleável e dobradiça e com
pouca resistência ao calor, isto é, derrete-se / funde-se facilmente em
temperaturas não muito altas. Ele começou a ser usado em obras de construção desde
o Império Romano.
Pelo que se sabe, a utilização de zinco como
revestimento protetor em ferro teve a sua origem na Índia, com a primeira
evidência científica dessa tecnologia encontrada por arqueólogos em armaduras
de guerra indianas do século XVII. Já o primeiro registro histórico e
científico para demonstração acadêmica do processo de galvanização ocorreu em
1742 quando o químico francês Jacque Paul Malouin apresentou à Royal Society da
Inglaterra várias experiências envolvendo o revestimento de zinco fundido em
peças de ferro.
No entanto, muito tempo depois, cerca de 100 anos, da
demonstração do químico francês a primeira patente do processo de galvanização
foi solicitada por Stanislaus Modeste Sorel em 1837. O processo de Sorel era
bastante parecido ao usado hoje em dia. Para quem não sabe, crianças em idade
escolar, por exemplo, uma patente é um documento de concessão de exploração e /
ou uso de uma nova tecnologia. Isso significa que não basta ser inventor de
algo, é preciso que autoridades competentes saibam que a tecnologia existe e
procedam assim o registro ou formalização dela.
O nome galvanização provém da língua francesa e tem
origem no nome do cientista Italiano Luigi Galvani que descobriu o efeito galvânico
em metais e foi usado por Stanislau Modeste Sorel para descrever o mecanismo de
proteção do aço por revestimento de zinco. O termo galvanização generalizou-se
de modo a que hoje em dia significa o revestimento de peças com zinco ou ligas
de zinco.
O aço é uma liga de ferro e carbono, com uma baixa
concentração de carbono de cerca de 2% do total da liga metálica, submetida a
um tratamento mecânico e térmico. O aço inoxidável, por sua vez, é uma liga
metálica de ferro e crômio ou cromo e, eventualmente, níquel e molibdênio. Não
se deve, portanto, confundir o processo de galvanização com o processo de
tratamento para inoxidação do aço.
O processo de galvanização patenteado por Stanislaus Modeste
Sorel, ou Stanislas Modeste Sorel, seria melhorado ou otimizado posteriormente e
a galvanização generalizou-se em praticamente todo o planeta nos séculos XIX e
XX. Já em 1850, por exemplo, o Reino Unido consumia cerca de 10.000 toneladas de
zinco para aplicá-lo em peças de ferro. Atualmente, se considerarmos apenas o
consumo de zinco nos Estados Unidos, são consumidas anualmente cerca de 600.000
toneladas em processos de galvanização.
MÉTODOS DE GALVANIZAÇÃO
GALVANIZAÇÃO POR IMERSÃO A QUENTE
Conhecido também como deposição por imersão a quente,
é um processo de revestimento em que a peça metálica ou partes da estrutura metálica
a proteger é mergulhada num banho de zinco ou liga de zinco fundido e,
eventualmente, estanho e alumínio, dependendo de cada caso. O fluxo do processo
de galvanização consiste no desengorduramento, que por sua vez consistente na
imersão da peça num banho desengordurante, que pode ser alcalino a quente ou
ligeiramente ácido. O objetivo é a completa remoção de lixos e outros
contaminantes superficiais, como lubrificantes, massas consistentes, marcações
de fabrico, etc.
Menos comum, mas possível, é o uso eventual do chumbo misturado
com estanho para formar uma camada protetora de galvanização.
Já a decapagem ácida é uma etapa de enxaguamento, na
qual a peça é mergulhada num banho ácido (ácido sulfúrico a quente ou ácido
clorídrico a frio) que tem por objetivo a remoção total de óxidos (calamina e ferrugem,
por exemplo) presentes na superfície da peça. Após a decapagem a peça é
mergulhada em água para neutralizar o seu pH.
A fluxagem tem o objetivo de depositar na superfície
da peça uma camada de cloreto de zinco e cloreto de amônio que se destina a
remover os óxidos que se formaram na superfície após a decapagem e impedir a
formação de corrosão antes da imersão da peça no banho de zinco. Após a
fluxagem, a peça pode ou não ser secada.
No banho de zinco a peça é mergulhada numa mistura que
contém pelo menos 98% de zinco com outros aditivos e que se encontra a cerca de
450° Celsius. A peça permanece no banho até que atinja a temperatura da mistura
protetora. Durante a imersão, a mistura reage com o ferro do aço e forma uma
série de camadas de liga intermetálica zinco-ferro, metalurgicamente ligadas.
No arrefecimento, após a sua remoção do banho de zinco,
as peças são arrefecidas ao ar ou por imersão em água ou solução de passivação.
No caso da galvanização de porcas, parafusos, arruelas, pregos e outras peças
pequenas as mesmas são colocadas num tambor rotativo que é sucessivamente
passado pelas várias fases do processo. Após a imersão das peças na mistura
protetora de zinco, o tambor é removido do banho e centrifugado a alta
velocidade para remover o excesso de zinco que não reagiu com o aço.
GALVANIZAÇÃO EM BANHO ELETROLÍTICO
Conhecido também como eletrodeposição, esse importante
e moderno processo industrial já foi o mais usado pela indústria
automobilística ou automotiva nas décadas de 1960 e 1970. Conhecido também como
galvanoplastia, ele consiste em reações eletroquímicas, com uma aplicação de
zinco eletrolítico, num processo de revestimento metálico no qual os íons de zinco
numa solução, ligados ao polo positivo (ânodo) de um circuito elétrico, são
levados através de um campo elétrico a revestir uma peça metálica ligada ao polo
negativo (cátodo), sendo o zinco reduzido na forma de depósito superficial
sobre a peça a proteger.
O
processo se desenvolve dentro de um banho eletrolítico, originado por uma
corrente elétrica de fonte externa, necessária para estabelecer o fluxo de
corrente entre os dois eletrodos, cujo fenômeno dá origem à eletrólise. Dependendo
de cada caso, esse processo industrial por eletrólise às vezes é chamado também
nos meios industriais de douração, prateação e cobreação.
CEMENTAÇÃO PELO ZINCO
É um processo de galvanização de superfícies ferrosas
que consiste no aquecimento a 500° Celsius num tambor rotativo com as peças
metálicas pequenas juntamente com o zinco em pó. Acima de 300° Celsius o zinco
vaporiza e difunde-se para dentro do substrato ferroso formando camadas de liga
intermetálica Zn-Fe.
PROCESSO CONTÍNUO
É um processo de galvanização utilizado para o
revestimento de chapas de aço e, embora seja denominado processo contínuo, na
verdade ele pode ser subdividido e possui as seguintes etapas:
- Tesoura de entrada, com a função de cortar a parte da bobina danificada no manuseio e no transporte.
- Máquina de soldagem elétrica, utilizada para soldar as chapas, garantindo o processo de forma contínua.
- Acumulador de entrada, acumulando a chapa para manter a seção do processo contínua.
- Desengraxe, um procedimento utilizado para a retirada de óleo e finas partículas de ferro que permanecem na chapa após a laminagem a frio. A remoção é feita com uma solução de soda cáustica e água desmineralizada, por meio de três etapas, a alcalina, com a aplicação da solução sobre a chapa; a eletrolítica, que utiliza a mesma solução associada a descargas elétricas; e a mecânica, com a aplicação de escovas para remoção das partículas. Existem alguns processos que utilizam somente a limpeza alcalina e a mecânica.
- Enxaguamento, que é a aspersão de água desmineralizada nas chapas.
- Secagem, feita com ar quente.
- Forno de recozimento, que serve para restaurar as características mecânicas (resistência) do aço. O aquecimento mantém-se entre 730º e 830º C, e a atmosfera é formada por hidrogênio (5%) e nitrogênio (95%).
- Banho de zinco, com a aplicação de revestimento de zinco nas chapas com aquecimento de 460º C.
- Navalha de ar / nitrogênio, com a retirada da camada de zinco excedente para garantir a espessura de revestimento adequado.
- Torre de resfriamento, com uma variação de procedimento de acordo com o tipo de produto. A chapa passa pelo resfriamento a ar e chega a temperaturas que podem variar de 250º Celsius à 320º Celsius ou centígrados, o necessário para evitar a aderência do zinco nos rolos existentes no topo da torre. A chapa passa por mais uma zona de resfriamento a ar, antes do resfriamento final no tanque de água.
- Medidor da espessura, com o controle automático da espessura do revestimento aplicado.
- Laminador de encruamento, com a função de garantir as propriedades mecânicas do material, imprime a rugosidade especificada pelo cliente e melhora a planicidade da chapa. A operação utiliza uma emulsão de água desmineralizada com óleo.
- Cromatização, com o revestimento da chapa com uma fina camada de cromatos por meio de conversão química. O objetivo é otimizar ainda mais a proteção da chapa contra a corrosão.
- Acumulador de saída, com função semelhante à do acumulador de entrada, mas o procedimento é o inverso. O equipamento sobe, assegurando o tempo necessário para corte da chapa e rebobinamento.
- Oleadeira eletrostática, dando à chapa já galvanizada uma fina e controlada camada de óleo protetivo.
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REFERÊNCIAS E SUGESTÃO DE LEITURA
- Wikipédia: https://pt.wikipedia.org/wiki/Galvaniza%C3%A7%C3%A3o
- Construtora KF: https://www.facebook.com/construtora.kf
- Site do Instituto ICZ: http://www.icz.org.br/noticias-detalhes.php?cod=4920
- Dicionário Michaelis
- Concessionária Contauto / Ford: http://contauto.com.br/lancamento-da-ecosport-versao-1-6l/
- Dicionário Larousse
- Gerdau Metalúrgica: https://www.comercialgerdau.com.br/pt/produtos/prego-galvanizado#ad-image-0
- Wikimedia: Imagem
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