La galvanización en caliente, también conocida como recubrimiento de zinc por inmersión en caliente, es un método para obtener un recubrimiento metálico sumergiendo componentes de acero en zinc fundido.
En los últimos años, con el rápido desarrollo de las industrias de transmisión de energía, transporte y comunicaciones de alto voltaje, la demanda de protección de los componentes de acero ha aumentado, lo que ha resultado en un aumento constante de la demanda de galvanizado en caliente.
I. Rendimiento protector de la capa galvanizada en caliente.
Normalmente, el espesor de una capa de zinc galvanizado oscila entre 5 y 15 μm, mientras que el espesor de una capa galvanizada en caliente es generalmente superior a 65 μm, pudiendo incluso alcanzar hasta 100 μm. La galvanización en caliente proporciona una buena cobertura, el recubrimiento es compacto y libre de impurezas orgánicas.
Es ampliamente conocido que el mecanismo del zinc para resistir la corrosión atmosférica implica protección mecánica y electroquímica.
En condiciones de corrosión atmosférica, la superficie de la capa de zinc presenta una película protectora compuesta por ZnO, Zn(OH)2 y carbonato básico de zinc.
Esto, hasta cierto punto, ralentiza la corrosión del zinc. Esta película protectora (también conocida como óxido blanco) formará una nueva capa si se daña. Cuando la capa de zinc se daña gravemente, poniendo en riesgo la base de hierro, el zinc proporciona protección electroquímica a la base.
Con el potencial estándar del zinc de -0,76 V y el potencial estándar del hierro de -0,44 V, cuando el zinc y el hierro forman una microcelda, el zinc actúa como ánodo y se disuelve, mientras que el hierro actúa como cátodo y está protegido.
Claramente, la galvanización en caliente proporciona una resistencia superior a la corrosión atmosférica del metal de hierro subyacente en comparación con la galvanoplastia con zinc.
II. Proceso de formación de capas galvanizadas por inmersión en caliente.
El proceso de formación de una capa galvanizada en caliente implica la formación de una aleación de hierro y zinc entre el sustrato de hierro y la capa exterior de zinc puro.
La superficie de la pieza forma una capa de aleación de hierro y zinc durante el galvanizado en caliente, lo que permite una excelente unión entre el hierro y la capa de zinc puro.
Este proceso se puede describir simplemente de la siguiente manera: cuando la parte de hierro se sumerge en zinc fundido, se forma una solución sólida de zinc y hierro α (centrada en el cuerpo) en la interfaz.
Este es un cristal formado al disolver átomos de zinc en el metal base de hierro en su estado sólido. Los átomos de ambos metales están fusionados con fuerzas atómicas relativamente débiles.
Por lo tanto, cuando se alcanza la saturación de zinc en la solución sólida, los átomos de zinc y hierro comienzan a difundirse. Los átomos de zinc que difunden (o infiltran) el sustrato de hierro migran dentro de la estructura del metal base, formando gradualmente una aleación con el hierro.
El hierro que se difunde en el zinc fundido forma un compuesto intermetálico con el zinc, FeZn13, que se hunde hasta el fondo del recipiente de galvanización en caliente y se convierte en escoria de zinc.
Cuando se retira la pieza del líquido de inmersión de zinc, se forma una capa de zinc puro en la superficie, que es un cristal hexagonal. Su contenido en hierro no supera el 0,003%.
III. Proceso de galvanización en caliente y descripciones relacionadas.
1. Flujo del proceso
Pieza → Desengrasado → Lavado → Decapado → Lavado → Recubrimiento previo por remojo → Secado y precalentamiento → Galvanizado en caliente → Acabado → Enfriamiento → Pasivación → Enjuague → Secado → Inspección
2. Explicación del flujo del proceso
(1) Desengrasante
Se puede utilizar un desengrasante químico o un detergente desengrasante de metales a base de agua para eliminar el aceite hasta que la pieza de trabajo esté completamente mojada con agua.
(2) Decapado
Para el decapado se pueden utilizar H2SO4 15%, tiourea 0,1%, 40~60℃ o HCl 20%, hexametilentetramina 1~3g/L, 20~40℃. Agregar un inhibidor de corrosión puede prevenir la corrosión excesiva del sustrato y reducir la cantidad de hidrógeno absorbido por el sustrato de hierro.
Un tratamiento deficiente de desengrasado y decapado puede provocar una mala adhesión del recubrimiento, incapacidad para galvanizar el zinc o delaminación de la capa de zinc.
(3) Remojo previo al recubrimiento
También conocido como aglutinante, puede mantener una cierta actividad de la pieza antes del recubrimiento por inmersión para mejorar la unión entre el recubrimiento y el sustrato. NH4Cl 15%~25%, ZnCl2 2,5%~3,5%, 55~65°C, 5~10 min. Se puede agregar glicerina adecuadamente para reducir la volatilización del NH4Cl.
(4) Secado y precalentamiento
Para evitar que la pieza de trabajo se deforme debido a un aumento drástico de la temperatura durante el recubrimiento por inmersión y para eliminar la humedad residual para evitar la explosión del zinc y las salpicaduras del líquido de zinc, el precalentamiento generalmente es de 120 ~ 180 ℃.
(5) Galvanizado en caliente
Es necesario controlar la temperatura del líquido de zinc, el tiempo de inmersión y la velocidad a la que se retira la pieza del líquido de zinc. Si la temperatura es demasiado baja, el líquido de zinc tiene poca fluidez, el recubrimiento es espeso y desigual y hay tendencia a gotear, lo que da como resultado una mala calidad de apariencia.
Si la temperatura es alta, el líquido de zinc tiene buena fluidez y es fácil que el líquido de zinc se separe de la pieza de trabajo, lo que reduce el goteo y las arrugas, una fuerte adhesión, un recubrimiento fino, una buena apariencia y una alta eficiencia de producción.
Sin embargo, si la temperatura es demasiado alta, la pérdida de hierro de la pieza de zinc y del recipiente es severa, se genera una gran cantidad de escoria de zinc, lo que afecta la calidad de la capa de zinc, el consumo de zinc es grande e incluso puede ser imposible de emplatar.
A la misma temperatura, cuanto mayor sea el tiempo de remojo, más espesa será la capa. A diferentes temperaturas, cuanto mayor sea la temperatura, mayor será el tiempo de remojo necesario para el mismo espesor.
En general, los fabricantes utilizan 450 ~ 470 ℃, 0,5 ~ 1,5 min para evitar la deformación de la pieza de trabajo a alta temperatura y reducir la escoria de zinc causada por la pérdida de hierro.
Algunas fábricas utilizan temperaturas más altas para piezas grandes y piezas de hierro fundido, pero deben evitar el rango de temperatura máxima de alta pérdida de hierro.
Para mejorar la fluidez de la solución de galvanizado en caliente a una temperatura más baja, evitar que el recubrimiento sea demasiado espeso y mejorar la apariencia del recubrimiento, a menudo se agrega entre 0,01% y 0,02% de aluminio puro. El aluminio se debe añadir en pequeñas cantidades varias veces.
(6) Terminar
Después de galvanizar, la pieza se acaba principalmente para eliminar el exceso de zinc y los nódulos de zinc en la superficie, lo que se puede hacer mediante vibración o métodos manuales.
(7) Pasivación
El objetivo es mejorar la resistencia superficial de la pieza a la corrosión atmosférica, reducir o retrasar la aparición de óxido blanco y mantener un buen aspecto del revestimiento.
Se utiliza pasivación con cromato, como Na2Cr2O7 80~100 g/L, ácido sulfúrico 3~4 ml/L.
(8) Enfriamiento
Generalmente se utiliza refrigeración por agua, pero la temperatura no debe ser demasiado baja para evitar que las piezas de trabajo, especialmente las piezas fundidas, se rompan debido a la contracción causada por el enfriamiento.
(9) Inspección
El revestimiento debe quedar brillante, fino, sin manchas ni arrugas. El espesor del recubrimiento se puede medir con un medidor de espesor de recubrimiento, que es relativamente sencillo.
El espesor del recubrimiento también se puede obtener calculando la cantidad de adhesión del zinc.
La resistencia de la unión se puede probar doblándola con una máquina dobladora de presión, doblando la muestra entre 90 y 180°; el recubrimiento no debe agrietarse ni desprenderse. El martillado también se puede utilizar para la inspección.
