A galvanização por imersão a quente, também conhecida como revestimento de zinco por imersão a quente, é um método de obtenção de um revestimento metálico por imersão de componentes de aço em zinco fundido.
Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento das indústrias de transmissão de energia de alta tensão, transporte e comunicação, a demanda por proteção de componentes de aço aumentou, resultando em um aumento constante na demanda por galvanização por imersão a quente.
I. Desempenho protetor da camada galvanizada por imersão a quente
Normalmente, a espessura de uma camada de zinco galvanizada varia de 5 a 15μm, enquanto a espessura de uma camada galvanizada por imersão a quente é geralmente superior a 65μm, podendo até atingir até 100μm. A galvanização por imersão a quente proporciona boa cobertura, o revestimento é compacto e isento de impurezas orgânicas.
É amplamente conhecido que o mecanismo do zinco para resistir à corrosão atmosférica envolve proteção mecânica e eletroquímica.
Sob condições de corrosão atmosférica, a superfície da camada de zinco apresenta uma película protetora composta por ZnO, Zn(OH)2 e carbonato de zinco básico.
Isto, até certo ponto, retarda a corrosão do zinco. Esta película protetora (também conhecida como ferrugem branca) formará uma nova camada se danificada. Quando a camada de zinco está gravemente danificada, colocando em risco a base de ferro, o zinco fornece proteção eletroquímica à base.
Com o potencial padrão do zinco de -0,76 V e o potencial padrão do ferro de -0,44 V, quando o zinco e o ferro formam uma microcélula, o zinco atua como ânodo e se dissolve, enquanto o ferro, como cátodo, é protegido.
Claramente, a galvanização por imersão a quente proporciona resistência superior à corrosão atmosférica do metal de ferro subjacente em comparação com a galvanoplastia com zinco.
II. Processo de formação de camada galvanizada por imersão a quente
O processo de formação de uma camada galvanizada por imersão a quente envolve a formação de uma liga de ferro-zinco entre o substrato de ferro e a camada externa de zinco puro.
A superfície da peça forma uma camada de liga de ferro-zinco durante a galvanização por imersão a quente, o que permite uma excelente ligação entre o ferro e a camada de zinco puro.
Este processo pode ser descrito simplesmente da seguinte forma: quando a peça de ferro é imersa em zinco fundido, uma solução sólida de zinco e ferro α (corpo centrado) se forma na interface.
Este é um cristal formado pela dissolução de átomos de zinco no metal base de ferro em seu estado sólido. Os átomos de ambos os metais são fundidos com forças atômicas relativamente fracas.
Portanto, quando a saturação de zinco é atingida na solução sólida, os átomos de zinco e ferro começam a se difundir. Os átomos de zinco que se difundem (ou se infiltram) no substrato de ferro migram dentro da estrutura do metal base, formando gradualmente uma liga com o ferro.
O ferro que se difunde no zinco fundido forma um composto intermetálico com o zinco, FeZn13, que afunda no fundo do recipiente de galvanização por imersão a quente, tornando-se escória de zinco.
Quando a peça é removida do líquido de imersão de zinco, uma camada de zinco puro é formada na superfície, que é um cristal hexagonal. Seu teor de ferro não ultrapassa 0,003%.
III. Processo de galvanização por imersão a quente e descrições relacionadas
1. Fluxo do Processo
Peça → Desengorduramento → Lavagem → Decapagem → Lavagem → Imersão pré-revestimento → Secagem e pré-aquecimento → Galvanização por imersão a quente → Acabamento → Resfriamento → Passivação → Enxaguamento → Secagem → Inspeção
2. Explicação do Fluxo do Processo
(1) Desengorduramento
Desengordurante químico ou detergente desengordurante de metal à base de água pode ser usado para remover o óleo até que a peça de trabalho esteja completamente molhada pela água.
(2) Decapagem
H2SO4 15%, tioureia 0,1%, 40~60℃ ou HCl 20%, hexametilenotetramina 1~3g/L, 20~40℃ podem ser usados para decapagem. Adicionar inibidor de corrosão pode prevenir a corrosão excessiva do substrato e reduzir a quantidade de hidrogênio absorvido pelo substrato de ferro.
O mau tratamento de desengorduramento e decapagem pode resultar em má adesão do revestimento, incapacidade de galvanizar o zinco ou delaminação da camada de zinco.
(3) Imersão pré-revestimento
Também conhecido como aglutinante, pode manter uma certa atividade da peça antes do revestimento por imersão para melhorar a ligação entre o revestimento e o substrato. NH4Cl 15%~25%, ZnCl2 2,5%~3,5%, 55~65°C, 5~10min. A glicerina pode ser adicionada adequadamente para reduzir a volatilização de NH4Cl.
(4) Secagem e pré-aquecimento
A fim de evitar que a peça de trabalho se deforme devido a um aumento drástico de temperatura durante o revestimento por imersão e para remover a umidade residual para evitar explosão de zinco e respingos de líquido de zinco, o pré-aquecimento é geralmente de 120 ~ 180 ℃.
(5) Galvanização por imersão a quente
É necessário controlar a temperatura do líquido de zinco, o tempo de imersão e a velocidade com que a peça é removida do líquido de zinco. Se a temperatura for muito baixa, o líquido de zinco apresenta pouca fluidez, o revestimento é espesso e irregular e há tendência a pingar, resultando em má qualidade de aparência.
Se a temperatura for alta, o líquido de zinco tem boa fluidez e é fácil para o líquido de zinco se separar da peça de trabalho, reduzindo gotejamentos e enrugamentos, forte adesão, revestimento fino, boa aparência e alta eficiência de produção.
Porém, se a temperatura for muito alta, a perda de ferro da peça e do pote de zinco é severa, uma grande quantidade de escória de zinco é gerada, o que afeta a qualidade da camada de zinco, o consumo de zinco é grande, e pode até ser impossível para prato.
Na mesma temperatura, quanto maior o tempo de imersão, mais espesso será o revestimento. Em diferentes temperaturas, quanto maior a temperatura, maior será o tempo de imersão necessário para a mesma espessura.
Em geral, os fabricantes usam 450 ~ 470 ℃, 0,5 ~ 1,5 min para evitar a deformação da peça em alta temperatura e reduzir a escória de zinco causada pela perda de ferro.
Algumas fábricas usam temperaturas mais altas para peças grandes e peças de ferro fundido, mas devem evitar a faixa de temperatura de picos de alta perda de ferro.
A fim de melhorar a fluidez da solução de galvanização por imersão a quente em uma temperatura mais baixa, evitar que o revestimento seja muito espesso e melhorar a aparência do revestimento, 0,01% ~ 0,02% de alumínio puro é frequentemente adicionado. O alumínio deve ser adicionado em pequenas quantidades várias vezes.
(6) Acabamento
Após a galvanização, a peça é acabada principalmente para remover o excesso de zinco e nódulos de zinco na superfície, o que pode ser feito por vibração ou métodos manuais.
(7) Passivação
O objetivo é melhorar a resistência superficial da peça à corrosão atmosférica, reduzir ou retardar o aparecimento de ferrugem branca e manter uma boa aparência do revestimento.
A passivação de cromato é usada, como Na2Cr2O7 80~100g/L, ácido sulfúrico 3~4ml/L.
(8) Resfriamento
Geralmente é usado resfriamento a água, mas a temperatura não deve ser muito baixa para evitar que as peças de trabalho, especialmente as peças fundidas, quebrem devido ao encolhimento causado pela têmpera.
(9) Inspeção
O revestimento deve ser brilhante, fino, sem manchas ou rugas. A espessura do revestimento pode ser medida por um medidor de espessura de revestimento, que é relativamente simples.
A espessura do revestimento também pode ser obtida calculando a quantidade de adesão do zinco.
A resistência da ligação pode ser testada dobrando-a com uma máquina de flexão de pressão, dobrando a amostra 90~180°, não deve haver rachaduras ou queda do revestimento. O martelamento também pode ser usado para inspeção.
