BRPI0701863B1 - HOT GALVANIZING PROCESS WITHOUT CHEMICAL STRIPING - Google Patents
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- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
processo de galvanizacão a quente sem decapagem quimica. onde não se emprega qualquer tipo de ácido evitando-se a geração de resíduo poluidor, onde neste novo processo a produtividade não é alterada e o custo diminui, sendo que foram mantidas as características de aderência e camada de zincagem internacionalmente aceitas.hot galvanizing process without chemical pickling. where no type of acid is used, avoiding the generation of polluting waste, where in this new process productivity is not altered and the cost decreases, and the internationally accepted characteristics of adhesion and zinc plating layer have been maintained.
Description
O seguinte relatório descritivo da presente aplicação de invenção refere- se ao desenvolvimento de um processo de galvanização a quente sem a etapa de decapagem química, onde não se emprega qualquer tipo de ácido evitando-sea geração de resíduo poluidor, onde neste novo processo a produtividade não é alterada e o custo diminui, sendo que foram mantidas as características de aderência e camada de zincagem internacionalmente aceitas.The following descriptive report of the present application of the invention refers to the development of a hot galvanizing process without the chemical pickling step, where no acid is used, avoiding the generation of polluting residue, where in this new process the productivity it is not altered and the cost is reduced, while the internationally accepted characteristics of adhesion and zinc coating have been maintained.
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.Researches show that corrosion is the main responsible for the great loss of iron in the world. Among the protection processes already developed, one of the oldest and most successful is hot dip galvanizing, or, as it is better known, hot galvanizing.
Em 1741, o químico francês Melouin descobriu que o recobrimento de zinco poderia proteger o aço da corrosão. Em 1837, o engenheiro Sorel patenteou a galvanização a fogo utilizando o termo galvanização (do nome de Luigi Galvani, 1737-1798, um dos primeiros cientistas interessados na eletricidade) porque é a corrente galvànica 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.In 1741, the French chemist Melouin discovered that zinc coating could protect steel from corrosion. In 1837, engineer Sorel patented hot-dip galvanizing using the term galvanizing (from the name of Luigi Galvani, 1737-1798, one of the first scientists interested in electricity) because it is the galvanic current that protects steel. It is called this way because when steel and zinc come into contact in a wet environment, an electrical potential difference is created between the metals.
Assim, o principal objetivo da galvanização a fogo é impedir o contato do material base, o aço (liga ferro-carbono), com o meio corrosivo.Thus, the main purpose of hot galvanizing is to prevent contact of the base material, steel (iron-carbon alloy), with the corrosive medium.
Como o zinco é mais anódico do que o elemento ferro na série galvànica, é ele que se corrói, originando a proteção catódica, ou seja, o zinco se sacrifica para proteger o ferroAs zinc is more anodic than the iron element in the galvanic series, it is it that corrodes, giving rise to cathodic protection, that is, zinc sacrifices itself to protect iron
Mesmo que um 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.Even if a small area is exposed, the base metal does not suffer from the effects of corrosion, since, as zinc is anodic, it will increase its corrosion rate by cathodically protecting the uncovered area.
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).Hot dip galvanizing has its process perfectly defined, being basically the same for any product, and the layer thickness may vary depending on the geometry of the part, chemical composition of the base material (steel).
O fluxo para a realização da zincagem é baseado em etapas: desengraxamento, lavagem, decapagem, lavagem, fluxagem, secagem, zincagem por imersão a quente, passivação e acabamento.The flow for carrying out the zinc coating is based on steps: degreasing, washing, pickling, washing, fluxing, drying, hot dip galvanizing, passivation and finishing.
Para se obter um acabamento perfeito da zincagem é necessário que as peças estejam completamente limpas, tornando-se necessário a eliminação de óleos, graxas, óxidos, cascas de cola, tintas ou qualquer outro tipo de substância do metal base, sendo necessário à sua limpeza superficial, para isso se utiliza: - O desengraxamento mediante o emprego de algum desengraxante alcalino em solução aquosa, a quente ou a frio, para remoção de materiais orgânicos (óleos, graxas, etc): - A decapagem químico por meio de ácido clorídrico, à temperatura ambiente, ou 2<> sulfúrico, a quente, para remoção de óxido de ferro; - A fluxagem com ZnCI2. 3NH4CI a temperatura de 60 a 80l C, para dissolver os resíduos salinos que restam na superfície da peça e formar uma camada de recnstalização do sal, a qual impede a reoxidação no banho de zinco fundido; - A lavagem emprega água corrente com controle de pH para remoção de resíduos entre operações, a fim de que um banho não contamine o outroTo obtain a perfect finishing of the zinc plating, the parts must be completely clean, making it necessary to eliminate oils, grease, oxides, glue peels, paints or any other type of substance from the base metal, being necessary for its cleaning surface, for this the following is used: - Degreasing by using some alkaline degreaser in aqueous solution, hot or cold, to remove organic materials (oils, greases, etc.): - Chemical pickling using hydrochloric acid, at room temperature, or 2<> sulfuric, hot, to remove iron oxide; - Fluxing with ZnCl2. 3NH4CI at a temperature of 60 to 80l C, to dissolve the salt residues that remain on the surface of the piece and form a layer of recrystallization of the salt, which prevents reoxidation in the molten zinc bath; - The washing uses tap water with pH control to remove residues between operations, so that one bath does not contaminate the other
Após realizada esta primeira etapa, inicia-se a fase de zincagem, que consiste na imersão da peça em uma cuba com zinco fundido à temperatura entre 445 e 460GC, onde o ferro vai reagir como zinco iniciando-se a formação de quatro camadas que vão formar o revestimento protetor.After carrying out this first step, the zinc plating phase begins, which consists of immersing the part in a vat with molten zinc at a temperature between 445 and 460°C, where the iron will react with zinc, starting the formation of four layers that will form the protective coating.
Na imersão da peça em zinco fundido (zincagem), existem alguns fatores que vão influenciar na formação do revestimento: - O material base que compõe 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 fazes 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, do recobrimento acinzentado e/ou áspero. A espessura do revestimento será maior que o especificado, podendo ser 2x maior; - O estado da superfície. Quanto maior rugosa a superfície, mais espessa é a camada de zinco, isto é explicado pelo fato de se ter maior superfície exposta à reação entre o Zn e o Fe, trazendo maior ancoragem mecânica da última camada que fica por arraste durante a remoção da peça, - A 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 (velocidade recomendada 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 por arraste de material da superfície do banho durante a remoção (velocidade recomendada é por volta de 1,5m/min); - A temperatura do banho. A temperatura de fusão do zinco é por volta de 419ÜC. 0When immersing the part in cast zinc (zinc plating), there are some factors that will influence the formation of the coating: - The base material that makes up the part. There are some metalloids in the steel composition that are accelerating elements in the Fe-Zn reaction. Silicon is the main activator in the generation of Fe-Zn faeces, quickly providing long, thick crystals. When the content of this element is greater than 0.12%, its effect is already observed with the growth of the Zeta phase to the surface, of the grayish and/or rough coating. The thickness of the coating will be greater than specified, and may be 2x greater; - The state of the surface. The more rough the surface, the thicker the zinc layer, which is explained by the fact that there is a greater surface exposed to the reaction between Zn and Fe, bringing greater mechanical anchoring of the last layer, which is left by dragging during the removal of the part. , - The speed of immersion and removal. The immersion must be as fast as possible so that the layer has the same formation time throughout the piece (recommended speed varies between 6 and 7m/min). Removal should be slower and more constant to provide a more even coating. The last layer (Eta) is formed by dragging material from the surface of the bath during removal (recommended speed is around 1.5m/min); - The temperature of the bath. The melting temperature of zinc is around 419ÜC. 0
A temperatura de trabalho está entre 430-& 460 C. _tdma.temperatura mais elevada acelera a reação Fe-Zn, gerando cristalizações grosseiras e frágeis com uma aparência externa irregular, além de afetar seriamente a vida útil da cuba, pois acima de 470°C, a reação do zinco com as paredes da cuba se toma 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 a peça esteja na mesma temperatura do zinco fundido; - A composição do banho. Entre os elementos encontrados ou adicionados ao 15 banho de zinco, o alumínio é o único que exerce uma ação marcante.The working temperature is between 430-& 460 C. _tdma. Higher temperature accelerates the Fe-Zn reaction, generating coarse and brittle crystallizations with an irregular external appearance, in addition to seriously affecting the pot life as above 470° C, the reaction of zinc with the vessel walls becomes more intense. - Immersion time. The layer grows with soaking time. Up to approximately 1 minute it grows quickly: from then on, it is slow. The minimum time allowed for immersion is that necessary for the entire part to be at the same temperature as the molten zinc; - The composition of the bath. Among the elements found or added to the zinc bath, aluminum is the only one that exerts a remarkable action.
Quantidade abaixo de 0,006% abrilhanta a superfície de 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 2Í • peso da cama de zinco. - O 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. - O acabamento A ultima etapa deste processo é o acabamento que pode ser feito através de metalização (deposição de zinco por aspersão térmica) ou tinta com alto teor de zinco (maior que 90%).Amount below 0.006% brightens the alloy surface. Amounts above reduce or suppress the reaction between iron and zinc. These determining factors in the formation of the zinc layer must be well controlled, as it is verified that the lifetime of the coating depends on the mass or weight of the zinc layer. - Cooling and passivation of the zinc layer. In order for the zinc coating to immediately acquire a protective layer on its surface, passivation is carried out in chromating solutions based on chromic acid and bichromate. This passivation gives the zinc-coated product a yellowish appearance. - The finishing The last step of this process is the finishing that can be done through metallization (deposition of zinc by thermal spray) or paint with a high zinc content (greater than 90%).
Em buscas efetuadas no estado da arte pertinente ao campo técnico da 5 .... invenção foram encontrado diversos processos de galvanizaçãoaquenteIn searches carried out in the state of the art pertinent to the technical field of the 5 ... invention, several hot galvanizing processes were found
O documento BRPI 0.112.415 de Memmi et alii, descreve um processo para galvanização não contínua de um objeto metálico com uma liga de Zn-AI incluindo as etapas de pré-revestimento do objeto com uma camada metálica de espessura suficiente para proteger o objeto da oxidação e ainda suficientemente io fina para permitir o pré-revestimento para reagir substancialmente completamente com ou dissolver no banho de Zn-AI, submeter o objeto pré-revestido a um tratamento de ativação de superfície por imersão do mesmo em ácido clorídrico e conseqüentemente deixando a superfície secar com um revestimento protetor de um sal de cloreto, e conseqüentemente imergindo o objeto no banho de Zn-AI.Document BRPI 0.112.415 by Memmi et alii describes a process for non-continuous galvanizing of a metallic object with a Zn-AI alloy including the steps of pre-coating the object with a metallic layer of sufficient thickness to protect the object from oxidation and still sufficiently fine to allow the precoat to react substantially completely with or dissolve in the Zn-Al bath, subjecting the precoated object to a surface activation treatment by immersing it in hydrochloric acid and consequently leaving the surface drying with a protective coating of a chloride salt, and consequently immersing the object in the Zn-AI bath.
Um fundente para galvanização por imersão a quente é descrito na BRPI 0.115.529 de Warichet et alii, compreendendo de 60 a 80% em peso de cloreto de zinco (ZnCI2); 7 a 20% em peso de cloreto de amónio (NH4CI); 2 a 20% em peso de um agente de modificação de fluidez compreendendo, pelo menos, um sal alcalino ou sal de metal alcalino terroso; 0,1 a 5% em peso de pelo menos um Zn dos compostos que se seguem: NiCI2. COCI2, MNCI2: e 0.1 a 1,5% em peso de pelo menos um dos compostos que se seguem: PbCI2, SNCI21 BiCl3θ SbCI3. Banho de galvanização com imersão a quente consistindo de zinco com liga e processo Também é conhecido um processo para galvanizar por imersão a quente, revelado pelo BRPI 9.707.671 de Gilles et alii, onde o banho de zinco, que é particularmente utilizável para a galvanização à feição de batelada de artigos de aço. contém 3 - 15%. em peso, de estanho, chumbo a uma concentração até saturação e 0 - 0,06%, em peso, de pelo menos um dentre alumínio, cálcio, e magnésio, o resto sendo zinco e impurezas inevitáveis a fim de diminuir a influência de teor em silício — do aço a.ser galvanizado na espessura do- revestimentoA flux for hot dip galvanizing is described in BRPI 0.115.529 to Warichet et al, comprising from 60 to 80% by weight of zinc chloride (ZnCl2); 7 to 20% by weight of ammonium chloride (NH4 Cl); 2 to 20% by weight of a flow modifying agent comprising at least one alkali salt or alkaline earth metal salt; 0.1 to 5% by weight of at least one Zn of the following compounds: NiCl2. COCI2, MNCI2: and 0.1 to 1.5% by weight of at least one of the following compounds: PbCl2, SNCI21 BiCl3θ SbCl3. Hot-dip galvanizing bath consisting of alloyed zinc and process A process for hot-dip galvanizing, disclosed by BRPI 9,707,671 of Gilles et alii, is also known, where the zinc bath, which is particularly usable for galvanizing, is also known. like a batch of steel articles. contains 3 - 15%. by weight of tin, lead at a concentration to saturation and 0 - 0.06% by weight of at least one of aluminum, calcium, and magnesium, the rest being zinc and unavoidable impurities in order to lessen the influence of content in silicon — of the steel to be galvanized in the thickness of the coating
Em todos os processos de galvanização a quente descrito na arte atual são empregados algum tipo de ácido para efetivar a decapagem química. Este tipo de tratamento gera uma grande quantidade de resíduos tóxicos provenientes da lo lavagem que são de difícil tratamento e descarte.In all hot-dip galvanizing processes described in the current art, some type of acid is used to effect the chemical pickling. This type of treatment generates a large amount of toxic waste from washing that is difficult to treat and dispose of.
Assim, devido às considerações pertinentes ao estado da arte anteriormente discutido é um dos objetivos da presente aplicação de invenção, o desenvolvimento de um processo de galvanização a quente, orçde se suprimiu a etapa de decapagem química, de modo a não se utilizar meios ácidos para a remoção da oxidação. Este tipo de processo se destina a galvanizar peças sem rosca e peças com rosca. Para as peças sem rosca faz-se: decapagem mecânica, lavagem, fluxagem, galvanização, eliminação do excesso de zinco e resfriamento.Thus, due to considerations relevant to the state of the art discussed above, one of the objectives of the present application of the invention is the development of a hot-dip galvanizing process, in order to eliminate the chemical pickling step, so as not to use acidic means to the removal of oxidation. This type of process is intended to galvanize parts without thread and parts with thread. For non-threaded parts, mechanical pickling, washing, fluxing, galvanizing, removal of excess zinc and cooling are carried out.
TO Para as peças com rosca faz-se: decapagem mecânica, usinagem da rosca (laminada ou cortada), desengraxe. lavagem, fluxagem. galvanização, eliminação do excesso de zinco e resfriamento.TO For threaded parts: mechanical stripping, thread machining (rolled or cut), degreasing. washing, fluxing. galvanizing, removing excess zinc and cooling.
A caracterização da invenção proposta nesse relatório é conseguida ’ mediante a descrição das diferentes etapas, que são necessárias para a realização da presente aplicação em questão, de tal modo que se possa reproduzi- lo integralmente por técnica adequada, permitindo plena caracterização da funcionalidade do processo pleiteado. - Apartir das diferentes etapas descritas quejexpressarn a melhor forma ou forma preferencial de se realizar o processo ora idealizado, se fundamenta a parte descritiva do relatório esclarecendo aspectos que possam ter ficado subentendidos, de modo a determinar claramente a proteção ora pleiteada.The characterization of the invention proposed in this report is achieved through the description of the different steps, which are necessary to carry out the present application in question, in such a way that it can be reproduced in full by appropriate technique, allowing full characterization of the functionality of the process pleaded. - Based on the different steps described that already express the best way or preferential way to carry out the process hereby idealized, the descriptive part of the report is based, clarifying aspects that may have been implied, in order to clearly determine the protection claimed herein.
Essas operações podem apresentar variações, desde que não fujam do io inicialmente pleiteado.These operations may vary, as long as they do not deviate from the initially claimed scope.
Neste caso tem-se que os produtos podem ser gerados por diferentes operações.In this case, the products can be generated by different operations.
Na decapagem mecânica a peça é submetida a ação de esferas de aço (granalha), tendo por objetivo remover a oxidação oriunda dos processo de 15 forjamento e tratamento térmico e aumentar a rugosidade da superfície, visando melhorar a aderência da camada de zinco.In mechanical pickling, the piece is subjected to the action of steel balls (blast), with the objective of removing the oxidation resulting from the forging and heat treatment processes and increasing the surface roughness, aiming to improve the adhesion of the zinc layer.
O desengraxe tem por objetivo remover os óleos e gorduras, através da imersão em banho de desengraxante alcalino em solução aquosa.The purpose of degreasing is to remove oils and grease, by immersing it in an alkaline degreasing bath in an aqueous solution.
As peças devem ser lavadas em banho de água com aditivo, visando Zn eliminar resíduos do desengraxante, a fim de não contaminar o banho defluxagem.The parts must be washed in a water bath with additive, in order to eliminate Zn residues from the degreasing agent, in order not to contaminate the flow bath.
A função da fluxagem é remover qualquer impureza remanescente na superfície do metal base, melhorar a molhabilidade pelo zinco fundido e evitar a oxidação das peças, através da imersão das mesmas em banho de cloreto de zinco e amõnia. * A galvanização imerge a peça em um banho de zinco fundido, onde a temperatura de trabalho deve ficar entre 440 e 470 ■ C. Durante a imersão ocorre a fusão do zinco na peça, ocorrendo uma reação metalúrgica com formação de intermediários, cuja composição varia através da espessura da camada, tornando- s .. se progressiva mente mais rica em zinco cnm o aumento da distância em relação à interface metal/revestimento, de modo que a porção mais externa é constituída basicamente de zinco puro. Esta porção é formada pela solidificação do zinco aderido à superfície do aço a ser revestido durante a sua retirada do banho. A espessura da camada do zinco pura é função da velocidade de resfriamento.The function of fluxing is to remove any remaining impurities on the surface of the base metal, improve the wettability of the molten zinc and prevent the oxidation of the parts, by immersing them in a bath of zinc chloride and ammonia. * Galvanizing immerses the part in a bath of molten zinc, where the working temperature must be between 440 and 470 ■ C. During the immersion, zinc fusion occurs in the part, causing a metallurgical reaction with the formation of intermediates, whose composition varies through the thickness of the layer, they become progressively richer in zinc with increasing distance from the metal/coating interface, so that the outermost portion is basically pure zinc. This portion is formed by the solidification of the zinc adhered to the surface of the steel to be coated during its removal from the bath. The thickness of the pure zinc layer is a function of the cooling rate.
A eliminação do excesso de zinco é realizada através de centrífuga.The removal of excess zinc is carried out using a centrifuge.
As peças devem ser passivadas após a zincagem em soluções cromatizantes á base de ácido crômico e bicromato, a fim de preservá-las contra a corrosão branca.The parts must be passivated after zinc plating in chromating solutions based on chromic acid and bichromate, in order to preserve them against white corrosion.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI0701863-0A BRPI0701863B1 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | HOT GALVANIZING PROCESS WITHOUT CHEMICAL STRIPING |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI0701863-0A BRPI0701863B1 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | HOT GALVANIZING PROCESS WITHOUT CHEMICAL STRIPING |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0701863A2 BRPI0701863A2 (en) | 2008-11-25 |
| BRPI0701863B1 true BRPI0701863B1 (en) | 2021-10-19 |
Family
ID=40532370
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| BRPI0701863-0A BRPI0701863B1 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | HOT GALVANIZING PROCESS WITHOUT CHEMICAL STRIPING |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BRPI0701863B1 (en) |
-
2007
- 2007-04-11 BR BRPI0701863-0A patent/BRPI0701863B1/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BRPI0701863A2 (en) | 2008-11-25 |
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