¿Por qué es crucial el galvanizado en caliente para proteger el acero? Este proceso, que consiste en sumergir el acero en zinc fundido, garantiza una resistencia sólida y duradera a la corrosión mediante la formación de una gruesa capa de zinc. Desde torres de transmisión de energía hasta componentes de puentes, la demanda de acero duradero se ha disparado. Este artículo se sumerge en los principios y pasos del galvanizado en caliente, detallando cómo forma capas protectoras y aumenta la longevidad del metal. Descubra las técnicas esenciales y las ventajas de este proceso vital, que garantiza que sus estructuras de acero resistan el paso del tiempo.
El galvanizado en caliente, también conocido como revestimiento de zinc en caliente, es un método de obtención de un revestimiento metálico mediante la inmersión de componentes de acero en zinc fundido.
En los últimos años, con el rápido desarrollo de las industrias de transmisión de energía de alta tensión, transporte y comunicación, ha aumentado la demanda de protección de componentes de acero, lo que ha provocado un incremento constante de la demanda de galvanizado en caliente.
Normalmente, el grosor de una capa de zinc galvánico oscila entre 5 y 15μm, mientras que el grosor de una capa galvanizada en caliente suele ser superior a 65μm, e incluso puede llegar a 100μm. El galvanizado en caliente proporciona una buena cobertura, el revestimiento es compacto y está libre de impurezas orgánicas.
Es bien sabido que el mecanismo de resistencia del zinc a la corrosión atmosférica implica una protección tanto mecánica como 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, en cierta medida, ralentiza la corrosión del zinc. Esta película protectora (también conocida como óxido blanco) formará una nueva capa si resulta dañada. Cuando la capa de zinc está muy dañada, poniendo en peligro la base de hierro, el zinc proporciona protección electroquímica a la base.
Con un potencial estándar del zinc de -0,76V, y del hierro de -0,44V, cuando el zinc y el hierro forman una microcélula, el zinc actúa como ánodo y se disuelve, mientras que el hierro, como cátodo, queda protegido.
Evidentemente, el galvanizado en caliente proporciona una resistencia superior a la corrosión atmosférica del metal de hierro subyacente en comparación con el galvanizado con zinc.
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 de zinc puro más externa.
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 puede describirse sencillamente del siguiente modo: cuando la pieza de hierro se sumerge en zinc fundido, se forma una solución sólida de zinc y α-hierro (centrada en el cuerpo) en la interfaz.
Se trata de un cristal formado por la disolución de átomos de zinc en el metal base hierro en estado sólido. Los átomos de ambos metales se fusionan con fuerzas atómicas relativamente débiles.
Por 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 se difunden (o infiltran) en el sustrato de hierro migran dentro de la red 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 en el fondo de la olla de galvanización en caliente, convirtiéndose en escoria de zinc.
Al retirar la pieza del líquido de inmersión en zinc, se forma en la superficie una capa de zinc puro, que es un cristal hexagonal. Su contenido en hierro no supera 0,003%.
Pieza de trabajo → Desengrasado → Lavado → Decapado → Lavado → Inmersión previa al chapado → Secado y precalentamiento → Galvanizado en caliente → Acabado → Enfriado → Pasivado → Aclarado → Secado → Inspección.
(1) Desengrasado
Se puede utilizar desengrasante químico o detergente desengrasante de metales a base de agua para eliminar el aceite hasta que la pieza esté completamente mojada por el agua.
(2) Encurtido
Para el decapado puede utilizarse H2SO4 15%, tiourea 0,1%, 40～60℃ o HCl 20%, hexametilentetramina 1～3g/L, 20～40℃. La adición de inhibidor de corrosión puede prevenir la sobrecorrosión del sustrato y reducir la cantidad de hidrógeno absorbido por el sustrato de hierro.
Un tratamiento de desengrasado y decapado deficiente puede provocar una mala adherencia del revestimiento, la incapacidad de recubrir el zinc o la deslaminación de la capa de zinc.
(3) Inmersión previa al chapado
También conocido como aglutinante, puede mantener una cierta actividad de la pieza antes del revestimiento por inmersión para mejorar la unión entre el revestimiento y el sustrato. NH4Cl 15%～25%, ZnCl2 2,5%～3,5%, 55～65℃, 5～10min. Puede añadirse glicerina adecuadamente para reducir la volatilización del NH4Cl.
(4) Secado y precalentamiento
Para evitar que la pieza se deforme debido a un aumento drástico de la temperatura durante el revestimiento por inmersión, y para eliminar la humedad residual a fin de evitar la explosión del zinc y las salpicaduras del líquido de zinc, el precalentamiento se realiza generalmente a 120～180℃.
(5) Galvanización en caliente
Es necesario controlar la temperatura del líquido de zinc, el tiempo de revestimiento por 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 revestimiento es grueso y desigual, y hay tendencia a gotear, lo que da lugar a una mala calidad del aspecto.
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, reduciendo el goteo y las arrugas, fuerte adherencia, revestimiento fino, buena apariencia y alta eficiencia de producción.
Sin embargo, si la temperatura es demasiado alta, la pieza y la pérdida de hierro de la olla de zinc es grave, se genera una gran cantidad de escoria de zinc, lo que afecta a la calidad de la capa de zinc, el consumo de zinc es grande, e incluso puede ser imposible de placa.
A la misma temperatura, cuanto mayor sea el tiempo de inmersión, mayor será el espesor del revestimiento. A diferentes temperaturas, cuanto mayor sea la temperatura, mayor será el tiempo de inmersión necesario para obtener el mismo espesor.
En general, los fabricantes utilizan 450~470℃, 0,5～1,5min para evitar la deformación de la pieza a alta temperatura y reducir la escoria de zinc causada por la pérdida de hierro.
Algunas fábricas utilizan temperaturas más elevadas para piezas grandes y piezas de fundición, pero deben evitar el intervalo de temperaturas de picos elevados de pérdida de hierro.
Para mejorar la fluidez de la solución de galvanizado en caliente a baja temperatura, evitar que el revestimiento sea demasiado grueso y mejorar el aspecto del revestimiento, a menudo se añade 0,01%～0,02% de aluminio puro. El aluminio debe añadirse en pequeñas cantidades varias veces.
(6) Acabado
Tras el galvanizado, la pieza se termina principalmente para eliminar el exceso de zinc y los nódulos de zinc en la superficie, lo que puede hacerse por vibración o métodos manuales.
(7) Pasivación
El objetivo es mejorar la resistencia de la superficie 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 de cromato, como Na2Cr2O7 80～100g/L, ácido sulfúrico 3～4ml/L.
(8) Refrigeración
Generalmente se utiliza la refrigeración por agua, pero la temperatura no debe ser demasiado baja para evitar que las piezas, especialmente las fundidas, se agrieten debido a la contracción provocada por el enfriamiento.
(9) Inspección
El revestimiento debe ser brillante, fino, sin goteos ni arrugas. El grosor del revestimiento puede medirse con un medidor de grosor de revestimiento, que es relativamente sencillo.
El espesor del revestimiento también puede obtenerse calculando la cantidad de adherencia del zinc.
La fuerza de adherencia se puede comprobar doblando la muestra 90～180° con una máquina de presión de doblado, no debe haber grietas ni desprendimiento del revestimiento. También se puede utilizar el martilleo para la inspección.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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