BRPI1005150B1 - processo para galvanização por imersão a quente - Google Patents

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Warichet David
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Fontaine Holdings Nv
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Abstract

processo para galvanização por imersão a quente a presente invenção se relaciona geralmente a um fluxo para galvanização por imersão a quente compreendendo de 36% a 80 % em peso de cloreto de zinco (zncl2) 6% a 62% em peso de cloreto de amônio (nh4cl), 2% a 10% em peso de pelo menos um dos compostos nicl2 e mnc12, ou uma mistura destes. a presente invenção ainda se relaciona a um banho de fluxo, processo de galvanização por imersão a quente de artigos de ferro ou aço, e também ao uso do citado fluxo.

Description

(54) Tftulo: PROCESSO PARA GALVANIZAÇÃO POR IMERSÃO A QUENTE (51) Int.CI.: C23C 2/30; C23C 2/06.
(30) Prioridade Unionista: 16/01/2009 EP 09150777.2.
(73) Titular(es): FONTAINE HOLDINGS NV.
(72) Inventor(es): DAVID WARICHET; GENTIANA KONE; ANTHONY VERVISHC.
(86) Pedido PCT: PCT EP2010050542 de 18/01/2010 (87) Publicação PCT: WO 2010/081905 de 22/07/2010 (85) Data do Início da Fase Nacional: 15/07/2011 (57) Resumo: PROCESSO PARA GALVANIZAÇÃO POR IMERSÃO A QUENTE A presente invenção se relaciona geralmente a um fluxo para galvanização por imersão a quente compreendendo de 36% a 80 % em peso de cloreto de zinco (ZnCI2) 6% a 62% em peso de cloreto de amônio (NH4CI), 2% a 10% em peso de pelo menos um dos compostos NÍCI2 e MnC12, ou uma mistura destes. A presente invenção ainda se relaciona a um banho de fluxo, processo de galvanização por imersão a quente de artigos de ferro ou aço, e também ao uso do citado fluxo.
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PROCESSO PARA GALVANIZAÇÃO POR IMERSÃO A QUENTE
Campo da Invenção [0001]
A presente invenção se relaciona geralmente a um fluxo e a um banho de fluxo para galvanização a quente, e a um processo para galvanização por imersão a quente de um artigo de aço ou ferro.
Histórico da Invenção [0002]
A galvanização convencional de imersão a quente de artigos de aço e ferro em um banho de zinco fundido requer uma cuidadosa preparação de superfície para garantir aderência e uniformidade do revestimento de zinco. Um método convencional para preparar a superfície de um artigo de aço e ferro para galvanização consiste da fluxagem seca, onde um filme de fluxo é depositado sobre a superfície do artigo, antes imergir o artigo no banho de zinco. Por conseguinte, o artigo a ser galvanizado geralmente deve receber um desengraxamento seguido de enxágue, limpeza ácida seguida de enxágue, e a fluxagem seca, i.e. o artigo é imerso em um banho de fluxo e, subsequentemente secado. Os produtos básicos empregados na fluxagem convencional são geralmente cloretos de amônio e zinco.
[0003] Diversos problemas importantes são correntemente encontrados na galvanização por imersão em banho quente ou na indústria de galvanização geral.
Problema No 1 [0004] Provou-se que a adição de 250 a 500 ppm de Alumínio a um banho de zinco clássico produz um efeito benéfico com respeito a diversos fatores: uma camada de zinco mais fina em um aço rico de Silício (Si> 0,28%), e uma melhor drenabilidade na liga de zinco fundida.
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2/22 [0005] No entanto, sabe-se muito bem que os galvanizadores que tentam galvanizar um material com um fluxo convencional em banho de zinco contendo 200 a 500 ppm de Alumínio se confrontam com um problema.
[0006] Em particular, algumas áreas da superfície podem não ter sido cobertas ou pelo menos não ter sido suficientemente cobertas, ou o revestimento pode apresentar pontos pretos ou crateras, que conferem ao artigo um aspecto e/ou resistência à corrosão inaceitável.
[0007] Assim, a pesquisa foi conduzida de modo a desenvolver um processo de pré-tratamento e/ou fluxos e/ou aditivos no zinco fundido, que são mais adaptados a galvanizar com uma liga de zinco contendo 200 a 500 ppm de Alumínio. A despeito destes esforços, quando se trata de galvanizar artigos de aço ou ferro em banhos de zincoalumínio em lotes, i.e. artigos individuais, os fluxos conhecidos não se mostram satisfatórios.
Problema No 2 [0008] Para galvanizar partes de aço, de modo seguro e correto, é necessário prover diferentes tipos de furos nas construções ou artigos de aço.
a- furos para permitir que o zinco fundido chegue a todas zonas do artigo/ construção;
b- furos necessários para permitir o escape de ar e gases devido à fusão do fluxo (NH4Cl, AlCL3, água) . Há um número de documentos que explica o melhor procedimento para dimensionar e arranjar os furos.
[0009] No entanto, com respeito a produção diária, infelizmente, muito frequentemente, acontece que, em alguns artigos, os furos são pequenos ou estão mal dispostos (figura
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1) . Nestas condições, uma quantidade importante de líquido (fluxo) fica presa na construção, e, por conseguinte, contata o banho de zinco fundido, produzindo uma grande quantidade de gás e provocando uma explosão com a projeção de diversos kilogramas de zinco fundido acima da superfície do banho de zinco. O zinco fundido projetado pode alcançar partes do artigo, que ainda não foram imersas no zinco fundido, e aderindo a estas superfícies. Dependendo da espessura do artigo, importância do respingamento de zinco (zinco/metro2) e composição do banho de zinco, a camada de fluxo pode vir a ser destruída, acarretando um molhamento inadequado do zinco fundido, e resultando em zonas não-galvanizadas. Quando o banho de zinco contém de cerca de 200 ppm a cerca de 500 ppm de Alumínio, este fenômeno fica claramente pior que com um conteúdo mais baixo de Alumínio. A presença do Alumínio catalisa a queima rápida da camada de fluxo e, como a explosão não pode ser completamente evitada, isto se constitui o problema mais importante na galvanização com 200500 ppm de Alumínio.
Problema No 3 [0010] Uma boa secagem da camada de fluxo é necessária para:
- evitar explosões;
- prover uma velocidade de imersão mais alta possível, sendo que uma velocidade alta de imersão diminui o risco de Fragilização de Metal Líquido (Liquid Metal Embrittlement ou Metal-Assisted-Cracking) ;
- minimizar a produção de cinzas e minimizar o uso de zinco (kilogramas de Zinco/ por tonelada de material).
[0011] A melhor situação seria levar o material a ser
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4/22 galvanizado a 100oC, tão rapidamente quanto possível, para garantir que toda água evapore, e que o fluxo seja preservado. Na prática diária de BHDG (de Batch Hot Dip Galvanizing - Galvanização por Imersão em Banho Quente; também chamado Galvanização Geral), há que se confrontar três fatores:
a- a galvanização de construções com partes de aço de diferentes espessuras, por exemplo, um tanque de água feito de placas de aço e perfis de 5, 8, 12 milímetros.
Depois da secagem, as partes apresentam temperaturas diferentes, dependendo de sua espessura - as mais finas, mais quentes, e as mais grossas, mais frias;
b- o número de posições no secador é limitado, usualmente, a duas posições, portanto para prover um ritmo adequado de produção, são requeridas temperatura mais alta de ar e maior turbulência do ar para realizar uma secagem em um tempo suficientemente curto;
c- algumas vezes, a produção precisa interrompida por algum tempo, por exemplo, 30 minutos para almoço, e algumas imersões duram 40 minutos e, portanto, um material pronto deve permanecer no secador até três horas, no caso mais longo, e apenas dez minutos, no caso mais curto.
[0012] As consequências destes fatores é que certas partes (as mais finas), algumas vezes alcançam a temperatura do ar usado na secagem, e começam a sofrer uma corrosão mais intensa, e que as partes mais grossas, algumas vezes se mantêm frias e molhadas, induzindo explosões, como mencionado acima, ao entrar no banho de zinco fundido. Problema No 4 [0013] Alguns artigos devem ser imersos muito lentamente
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5/22 no zinco fundido, por serem ocos, e de as suas aberturas serem restringidas, tal como, por exemplo, o caso de vasos de ar comprimido e caldeiras de água sob pressão. Por conta dos requisitos de pressão, as aberturas são restringidas, o que demanda um certo tempo (até 30 minutos) para imergir a caldeira no zinco fundido. Neste período, o zinco fundido aquece o aço, e queima (funde e faz desaparecer) a camada de fluxo, antes de a mesma contatar efetivamente o zinco fundido.
Objetivo da Invenção
[0014] 0 objetivo da presente invenção é prover um fluxo
que permit a produzir um revestimento contínuo, liso,
uniforme, sem vazios, em artigos de ferro e aço,
porosidade galvanização por imersão a quente em um banho de zinco fundido com 5 a 500 ppm de Alumínio, e outros componentes de liga usuais (Ni, Sn, Pb, Bi, Μη, V..).
Sumário da Invenção [0015] Um fluxo para galvanização por imersão a quente, de acordo com a presente invenção compreende as seguintes proporções:
- 36% a 82% em peso de cloreto de zinco (ZnCl2) ;
- 8% a 62% em peso de cloreto de amônio (NH4C1) ;
- 2% a 10% em peso de pelo menos um dos seguintes compostos NÍCI2 e MnCl2, ou mistura destes, perfazendo 100%, exceto com respeito às impurezas usuais.
[0016] O termo galvanização por imersão a quente se refere à galvanização de artigos de ferro ou aço por imersão em um banho de zinco ou liga de zinco fundido quer em lotes ou regime contínuo.
[0017] O fluxo deve apresentar uma melhor resistência à
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6/22 decomposição ao contato com o ar turbulento quente no secador, ou durante o procedimento de imersão no banho de zinco fundido, e, especialmente, quando este procedimento de imersão é lento ou interrompido por um certo período. Ademais, o fluxo deve apresentar uma maior resistência, quando o zinco fundido respinga sobre as partes fluxadas.
[0018] Tal fluxo, no qual as diferentes porcentagens se relacionam à proporção em peso de cada composto ou classe de composto em relação ao peso total do fluxo, permite produzir um revestimento contínuo, liso, sem vazios, e uniforme em artigos de ferro e aço, através de um processo de galvanização por imersão a quente, especialmente quando executado em lotes. A proporção selecionada de ZnCl2 garante uma boa cobertura do artigo a ser galvanizado, e efetivamente impede a oxidação do artigo durante a secagem, de modo a produzir um efeito de ataque químico durante a imersão quente, para remover oxidação residual ou pontos não decapados ou mesmo mal decapados, que evita a formação de pontos pretos (áreas descobertas). Os compostos NiCl2 e MnCl2 melhoram a resistência do fluxo à destruição no secador e/ou quando imerso no banho de zinco fundido, e/ou quando um respingo de zinco alcança as partes fluxadas, especialmente, quando se usa uma liga de Zinco e 200 a 550 ppm de Alumínio. Como mencionado, o fluxo é adequado para processos de galvanização por imersão a quente, usando um banho de liga de Zinco e 200 a 500 ppm de Alumínio, e também para um banho de Zinco puro comum. Ademais, o presente fluxo pode ser usado em processos contínuos de galvanização, usando banhos zinco-alumínio ou zinco puro para galvanizar fios, tubos, chapa em bobinas, etc. O termo banho de zinco puro é
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7/22 usado aqui em oposição ao banho de liga Zinco-Alumínio, mas deve ser aparente que os banhos de Zinco puro também podem incluir algum aditivo, tal como, por exemplo, Pb, V, Bi, Sn, Mn.
[0019] Com respeito ao cloreto de zinco, uma proporção entre 36% a 62% em peso é preferida, mais preferivelmente entre 45% e 60% em peso, e o mais preferível entre 54% e 58% em peso. Alternativamente, a proporção de cloreto de zinco deve ficar entre 38% e 42% em peso.
[0020] Uma proporção preferida de cloreto de zinco (ZnCl2) é pelo menos 38%, mais preferivelmente pelo menos 42%, ainda mais preferivelmente pelo menos 45%, e o mais preferível sendo pelo menos 52%.
[0021] Uma proporção preferida de cloreto de zinco (ZnCl2) do fluxo é, no máximo, até 62%, preferivelmente no máximo até 60%, e ainda mais preferivelmente no máximo até 58%, e o mais preferível sendo no máximo até 54%.
[0022] Com respeito ao cloreto de amônio (NH4Cl), uma proporção de 12% a 62 % em peso é preferida, mais preferivelmente entre 40% e 62% em peso, e o mais preferível estando entre 40% e 46% em peso. Alternativamente, a proporção de cloreto de amônio (NH4Cl) deve ficar entre 58% e 62%.
[0023] Uma proporção preferida de cloreto de amônio (NH4Cl) no fluxo é pelo menos 12%, mais preferivelmente pelo menos 20%, e ainda mais preferivelmente pelo menos 30%, e o mais preferível sendo pelo menos 40%.
[0024] Uma proporção preferida de cloreto de zinco (Zn2Cl) no fluxo é, no máximo, até 62%, preferivelmente no máximo até 50% e, mais preferivelmente, no máximo até 45%, e o mais
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8/22 preferível sendo no máximo até 40% em peso.
[0025] O conteúdo de NiCl2 e/ou MnCl2 ou uma mistura destes no fluxo é preferivelmente até 8%, mais preferivelmente até 6%, e ainda mais preferivelmente até 5%, e o mais preferível sendo até 4% em peso.
[0026] O conteúdo de NiCl2 e MnCl2 ou uma mistura destes no fluxo é pelo menos 2,5%, preferivelmente pelo menos 3%, e ainda mais preferivelmente pelo menos 3%, e o mais preferível sendo pelo menos 4% em peso.
[0027] O conteúdo de NiCl2 e/ou MnCl2 ou uma mistura destes no fluxo é 2,7% em peso de NiCl2 ou 2,7% em peso de MnCl2 ou uma mistura de 0,9 a 2,7% em peso de MnCl2 com 0,9 a 2,7% em peso de NiCl2, com a condição de a soma NiCl2 mais MnCl2 ser pelo menos 2% em peso.
[0028] De acordo com outro aspecto da invenção, propõe-se um banho de fluxo para galvanização por imersão a quente, no qual uma certa quantidade do fluxo, acima definido, está dissolvida em água. A concentração do fluxo no banho de fluxo pode estar entre 200 e 700 gramas/litro, preferivelmente entre 280 e 600 gramas/litro, mais preferivelmente entre 350 e 550 gramas/litro. Este banho de fluxo é particularmente adaptado para processos de galvanização por imersão a quente, usando banhos de zinco-alumínio, mas também pode ser usado com banhos de zinco puro quer em regime contínuo ou em lotes.
[0029] O banho de fluxo deve ser mantido vantajosamente em uma temperatura entre 35oC e 90o, preferivelmente em uma temperatura entre 40oC e 60oC.
[0030] O banho de fluxo também pode compreender 0,01% a 2% em volume de um tensoativo não-iônico, tal como Merpol HCS da Du Pont de Nemours, FX 701 da Henkel, Netzer4 da Luttert
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Galvanoteckchnick GmbH, ou similares.
[0031] De acordo com uma configuração adicionalmente preferida, o fluxo deve conter menos que 1,5% de sais metálicos alcalinos, preferivelmente menos que 1,0%, e ainda mais preferivelmente menos que 0,5% de sais metálicos alcalinos e/ou sais metálicos terrosos.
[0032] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, propõe-se um processo de galvanização por imersão a quente de artigos de aço ou ferro. Em uma primeira Etapa (a), o artigo é submetido a um desengraxamento em um banho de desengraxamento, que vantajosamente pode ser um banho de desengraxamento alcalino ultrasônico. Então, em uma segunda Etapa (b) o artigo é enxaguado. Nas etapas seguintes (Etapa c) e (Etapa d), o artigo é submetido a um tratamento de decapagem ácida seguido de enxágue. Deve ficar claro àqueles habilitados na técnica que as etapas de pré-tratamento podem ser repetidas individualmente ou por ciclo, se desejado. Todo o ciclo de pré-tratamento pode ser executado duas vezes. A etapa de decapagem e a subsequente etapa de enxágue pode ser substituída por uma etapa de jateamento. Em ambos casos, deve ser apreciado que na etapa seguinte (Etapa e), o artigo é tratado em um banho de fluxo, de acordo com a presente invenção, de modo a formar um filme ou fluxo na superfície do artigo. O artigo, então, é imerso em um banho de fluxo por até 10 minutos, mas preferivelmente não mais que 5 minutos. O artigo fluxado, é subsequentemente secado (Etapa f). Na etapa seguinte (Etapa g), o artigo é imerso em um banho de fluxo quente, para formar um revestimento metálico em sua superfície. O tempo de fluxagem é função do tamanho e forma do artigo, espessura de camada, e conteúdo de alumínio
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10/22 (quando liga Alumínio-Zinco é usada no banho de galvanização). Finalmente, o artigo é removido do banho de galvanização e resfriado (Etapa h). Isto pode ser feito quer por imersão em água ou simplesmente permitindo seu resfriamento ao ar.
[0033] Descobriu-se que o presente processo permite a deposição de um revestimento mais uniforme, contínuo, liso, e sem vazios em artigos de aço e ferro, especialmente quando um banho de galvanização de Zinco-200-500 ppm de Alumínio é empregado. É particularmente bem adaptado para o banho de galvanização por imersão a quente de artigos individuais de aço e ferro, mas também permite obter melhores revestimentos para fios, tubos, bobinas, que são continuamente guiados, ao longo das diferentes etapas do processo.
[0034] O processo é aplicável a uma grande variedade de artigos de aço, tal como grandes peças estruturais, para torres, pontes, construções industriais ou agrícolas, tubos de diferentes formas, tal como para alambrados ao longo de estradas de ferro, peças de aço para automóveis, caminhões, e ônibus (braços de suspensão, suportes de motor, etc.), fundidos, parafusos, e partes menores.
[0035] O pré-tratamento do artigo é primeiramente feito imergindo o artigo a ser galvanizado por 15 a 60 minutos em um banho de desengraxamento alcalino, compreendendo uma mistura de sais, incluindo principalmente hidróxido de sódio, carbonato de sódio, polifosfato de sódio, e uma mistura de tensoativos, tal como Solvopol SOP e Emulgator SEP da Lutter Galvanotechnik GmbH. A concentração da mistura de sal preferivelmente deve ficar entre 2% e 8% em peso, e a concentração da mistura de tensoativo preferivelmente entre
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0,1% e 5% em peso. Este banho de desengraxamento é mantido em uma temperatura de 60oC a 80oC. Um gerador ultrasônico é provido para ajudar no desengraxamento. Esta etapa é seguida de dois enxágues com água.
[0036] O pré-tratamento, então, segue para uma etapa de decapagem, onde o artigo é imerso por 60 a 180 minutos, em uma solução aquosa de ácido hidroclórico, contendo um inibidor (hexametilenotetramina) , e mantido em uma temperatura de 30oC a 40oC, para remover carepas e oxidação, sofrendo a seguir duas etapas de enxágue, após a decapagem, que é preferivelmente feita imergindo o artigo em um tanque de água, com pH menor que UM, por menos que 3 minutos, mais preferivelmente por cerca de 30 segundos. Deve ser ficar claro que as etapas de desengraxamento e decapagem podem ser repetidas, se necessário. Estas etapas podem ser completamente ou parcialmente substituídas por uma etapa de jateamento. Então, as peças são imersas no fluxo, secadas em secador, ou, se o fluxo estiver quente, as peças podem ser secadas ao ar. Em seguida, as partes são imersas em uma liga de zinco fundida.
[0037] Finalmente, o resfriamento de um artigo revestido é conseguido imergindo o artigo em água a uma temperatura entre 30oC a 50oC ou, alternativamente, expondo o artigo ao ar. Em consequência, forma-se um revestimento contínuo uniforme e liso, isento de vazios, pontos descobertos, ou granulosidade na superfície do artigo.
[0038] Para ilustrar melhor a presente invenção, três exemplos serão providos, que serão discutidos aqui em conexão com as figuras, nas quais:
[0039] A figura 1 representa uma fotografia de uma imersão
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12/22 sendo interrompida por 45 segundos, para acelerar a degradação do filme de fluxo na parte do tubo, logo acima do nível de zinco fundido.
[0040] A figura 2a representa uma vista em elevação da
posição dos artigos no secador, de acordo com exemplo 1;
[0041] A figura 2b representa uma vista em elevação da
posição do artigo no secador, de acordo com exemplos 2 e 3;
[0042] A figura 3 representa uma fotografia mostrando
a influência da concentração de MnCl2 no fluxo; e [0043] A figura 4 representa uma fotografia mostrando a influência da concentração de NiCl2 no fluxo.
Exemplo 1 [0044] Avaliação da resistência do fluxo, quando uma peça é imersa muito lentamente ou quando da interrupção do procedimento de imersão.
[0045] Para observar este fenômeno, foram feitos testes em tubos da Companhia Baltimore Aircoil (comprimento 200 mm, diâmetro 25 mm, espessura de 1,5 mm). Três tubos foram galvanizados para obter resultados estatisticamente consistentes. Todos os três tubos foram preparados para galvanização, de acordo com as seguintes etapas de prétratamento:
- desengraxe alcalino por 10 minutos a 60oC;
- decapagem por 30 minutos a 30oC em um banho contendo 95 gramas/litro de HCl e 125 gramas/litro de FeCl2;
- enxágue (dois banhos em cascata);
- fluxagem (Tabela 1) por dois minutos com o banho de fluxo a 50oC, um agente molhador (Netzer4 da Companhia Lutter Galvanotechnik GmbH) é adicionado ao fluxo para prover um melhor molhamento do aço e propiciar uma camada de fluxo mais
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13/22 homogênea;
- secagem por 14 horas em um secador a ar a 120oC
por convexão natural (sem ventilação: controlador de
frequência em 0 Hz);
- liga de zinco (% em peso): 0,33 de Sn, 0,03 de Ni,
0,086 de Bi, 0 ,05 de Al, 0,022 de Fe, 0 de Pb, a 440oC.
[0046] Procedimento de imersão: os tubos são imersos a uma
velocidade constante (0,5 metros/minuto) até uma profundidade de 100 mm abaixo do nível de superfície do banho de zinco (figura 1), então o movimento é interrompido, e os tubos se mantêm nesta posição por 45 segundos. Em seguida, o tubo é completamente imerso (os restantes 100 mm) no banho de zinco fundido (velocidade de imersão 0,5 m/ min).
[0047] Durante o período de tempo no qual o procedimento de imersão está interrompido (figura 1), a parte do tubo que ainda está fora do banho de zinco fundido, mas próximo da superfície do banho de zinco, e ainda coberta com uma camada de fluxo seca, e submetida a condições difíceis (temperatura muito alta), a camada de fluxo é destruída, produzindo zonas não-galvanizadas depois da galvanização. Por conseguinte, trata-se de um teste muito apropriado.
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Tabela 1:
Composição do diferente fluxo testado (Exemplo 1)
Fluxo Sal Duplo 56 % em peso ZnCL2 + 44 % em peso NH4Cl NiCl2 SnCl2 pH Netzer4
g/l g/l g/l % em peso
1 550 0 0 0 Nat 3
2 550 5, 5 0 1 Nat 3
3 550 16, 5 0 3 Nat 3
4 550 5, 5 0 1 Nat 0
5 550 16, 5 0 3 Nat 0
8 550 0 5, 5 1 2,0 3
9 550 0 2,75 0, 5 2,0 3
10 560 0 0 0 Nat 0
[0048] Os resultados estão apresentados na Tabela 2 abaixo
Tabela 2: Resultados dos Testes
Fluxo Peça Aspecto pós-sec Aspecto pós-galv. Pos . no Sec
1 18 Marrom (não comp/) 1 pt não galv. 1
8 19 Marrom Claro (50% cinza/ 50% marrom) 1 pt não galv. 6
9 20 Cinza Perfeito 3 pts não galv. 7
3 21 Cinza Perfeito Perfeito 8
4 1 pt não galv. 13
5 Cinza Perfeito Perfeito 15
1 22 Marrom 1 pt não galv. 9
2 23 Marrom Claro (50% cinza/ 50% marrom) 1 pt não galv. 10
10 28 Marrom 1 pt não galv. 11
2 24 Marrom Claro (50% cinza/ 50% marrom) 1 pt não galv. 2
3 25 Cinza Perfeito Perfeito 3
8 26 Marrom Claro (50% cinza 50% marrom) alguns pontos não galv.. 4
4 Marrom Claro (50% cinza/ 50% marrom) 1 pt não galv. 14
5 Cinza Perfeito Perfeito 16+
9 27 Marrom Claro (50% cinza/ 50% marrom) Alguns pontos não galv. 5
10 29 Marrom zonas* não galv. 12
[0049] Os tubos tratados com fluxo 1 (fluxo clássico sem adição, exceto de agente molhador Netzer4) apresentaram um
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[0050] Os tubos tratados com fluxo 8 com SnCl2 (5,5 gramas/litro) - o primeiro deles resultou perfeito, e o segundo apresentou uma quantidade de pontos pretos.
[0051] Os tubos tratados com fluxo 3 contendo NiCl2 (16,5 gramas/litro) - ambos resultaram perfeitos.
[0052] Os tubos tratados com fluxo 2 contendo NiCl2 (5,5 gramas/litro) - ambos resultaram ruins.
[0053] Os tubos tratados com fluxo 9 contendo SnCl2 (2,75 gramas/litro) - o primeiro deles apresentou pequenos defeitos e o segundo resultou muito mal galvanizado.
Exemplo 2 [0054] Estes testes foram realizados em tubos da Companhia Batimore Aircoil (comprimento 200 mm, diâmetro 25 mm, e espessura 1,5 mm). Três tubos foram galvanizados em cada condição de teste, para um resultado estatisticamente consistente. Todos os três tubos foram preparados para galvanização, de acordo com as seguintes etapas de prétratamento:
- desengraxe alcalino durante 10 minutos a 60oC;
- decapagem por 30 minutos a 30oC em banho contendo gramas/litro de HCl e 125 gramas/litro de FeCl2;
- enxágue (em dois banhos em cascata);
- fluxagem (Tabela 3) por dois minutos com banhos de fluxo a 50oC, e adição de agente molhador (Netzer4 da Companhia Lutter Galvanotechnik GmbH) ao fluxo para prover um melhor molhamento do aço e propiciar uma camada de fluxo mais homogênea;
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- secagem por 14 horas em secador a ar a 120oC por convexão natural (sem ventilação: controlador de frequência em 0 Hz);
- liga de zinco (% em peso): 0,33 de Sn, 0,03 de Ni, 0,086 de Bi, 0,05 de Al, 0, 022 de Fe, 0 de Pb, o restante sendo Zinco com impurezas usuais a 440oC.
[0055] O procedimento de imersão foi exatamente similar àquele do Exemplo 1, mas interrompido por 120 segundos, ao invés de 45 segundos. As condições de teste sendo, portanto, mais difíceis que aquelas do Exemplo 1.
Tabela 3: Condições de teste do Exemplo 3
Fluxo Tipo de Fluxo Conc. Netzer4 Fe2 + NiCl2 pH
g/l ml/l % em peso % em peso 60oC
12 Sal Duplo 550 3 0 0 4
13 Sal Duplo 550 6 0 0 4
15 Sal Duplo +Fe 550 3 5 0 4
16 Sal Duplo +Fe 550 6 5 0 4
18 Sal Duplo +Ni 535 3 0 15 (2,73) 3
19 Sal Duplo +Ni 535 6 0 15 (2,73 3
21 Sal Duplo +Ni 520 3 0 30(5,45) 3
22 Sal Duplo +Ni 5520 6 0 30(5,45) 3
10 Sal Duplo 550 0 0 0 4
11 Sal Duplo +Ni 535 0 0 15 (2,73) 3
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Tabela 4: Descrição dos resultados de testes do Exemplo 4
Fluxo Tubo Aspecto Visual Pós sec. Aspecto Visual pós galv. Pos . no Sec
12 30 Cinza Perf. Linha não galv. espessura (30 x 35 mm) Muito Ruim 1
12 31 Cinza Perf. Linha não galv. espessura (30 x 35 mm) Muito Ruim 1
13 32 Cinza Perf. 5 pontos não galv. limitados d= 1 mm 5
13 33 Cinza Perf. Ruim - linha não galv. 5
15 36 Cinza Perf. ponto não galv. limitado (2 x 5 mm) 2
15 37 Cinza Perf. 1 pt não galv. d= 0,5 mm 2
16 38 Cinza Perf. 1 pt não galv. d= 0,5 mm 6
16 39 Cinza Perf. 4 pts não galv. d= 0,5 mm 6
18 42 Cinza Perf. Perfeito 3
18 43 Cinza Perf. Perfeito 3
19 44 Cinza Perf. Perfeito 7
19 45 Cinza Perf. Perfeito 7
21 48 Cinza Perf. Perfeito 4
21 49 Cinza Perf. Perfeito 4
22 50 Cinza Perf. Perfeito 8
22 51 Cinza Perf. Perfeito 8
10 54 Cinza Perf. Linha não galv. espessura (30 x 35 mm) mm torno do tubo Muito Ruim 13
10 55 Cinza Perf. Linha não galv. espessura (30x35mm) mm torno do tubo Muito Ruim 13
11 56 Cinza Perf. Perfeito 14
11 57 Cinza Perf. Perfeito 14
Resultados e conclusões dos testes:
[0056] Todos tubos apresentaram uma cor cinza perfeita, depois da etapa de secagem, diferente do teste do Exemplo 1, que pode ser em função da umidade, condições de umidade (umidade relativa do ar) no dia do teste.
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18/22 [0057] Tubos preparados com sal duplo clássico (10, 12,
13) apresentaram falha de galvanização - de tamanho pequeno a muito grande.
[0058] Os tubos que apresentaram qualidade perfeita, depois da galvanização, os tubos foram tratados com um fluxo
contendo 15 gramas/litro de NiCl2.
[0059] A presença de 5 gramas/litro de Fe2+ no fluxo
produziu má qualidade de galvanização em tubos da Companhia
Baltimore. A qualidade se mostrou um pouco melhor que aquela obtida com fluxo sem Fe (Fluxos 15 e 16 produziram melhores resultados que os fluxos 12 & 13 e 10). A melhor resistência à queima do fluxo pode ser devida à camada de fluxo mais espessa nos tubos, quando se adicionou FeCl2 ao fluxo - um fenômeno já observado na literatura.
Exemplo 3 [0060] Neste teste, a influência da presença de MnCl2, NiCl2 e combinação de ambos MnCl2 + NiCl2 no fluxo foi testada. Tubos idênticos da Companhia Baltimore aos tubos dos exemplos anteriores foram usados para avaliar a resistência destes fluxos.
[0061] O procedimento pós-tratamento, tempo de permanência no fluxo, secador, e banho de zinco, foram exatamente idênticos àqueles do Exemplo 2. A composição de banho de zinco também foi idêntica àquela do Exemplo 2.
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Tabela 5
Composição dos fluxos testados no Exemplo 3
O sal duplo neste contexto se refere a ZnCL2 2NH4Cl
N° Fluxo Tipo de Fluxo Conc Netzer 4 MnCl2 NiCl2 pH
g/l ml/l % em peso % em peso A 60oC
31 Sal Duplo +Ni 545 3 0 0, 9 3
32 Sal Duplo +Ni 540 3 0 1, 82 3
18 Sal Duplo +Ni 535 3 0 2,7 3
33 Sal Duplo +Mn 545 3 0, 9 0 3
34 Sal Duplo +Mn 540 3 1, 82 0 3
29 Sal Duplo +Mn 535 3 2,7 0 3
2 9bis Sal Duplo +Mn 535 0 2,7 0 3
35 Sal Duplo +Mn + Ni 540 3 0, 9 0, 9 3
36 Sal Duplo +Mn + Ni 535 3 1, 82 0, 9 3
37 Sal Duplo +Mn + Ni 530 3 2,7 0, 9 3
38 Sal Duplo +Mn + Ni 530 3 1, 82 1, 82 3
39 Sal Duplo +Mn + Ni 530 3 0, 9 2,7 3
40 Sal Duplo +Mn + Ni 520 3 2,7 2,7 3
28 Sal Duplo 550 3 0 0 Nat
2 8bis Sal Duplo 550 0 0 0 Nat
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Tabela 6
Resultados dos testes do Exemplo 3
Fluxo Tubo Aspecto pós-sec Aspecto pós-galv. Pos . no sec
31 96 Cinza com pontos brancos 2 pontos não galv. 1
31 97 Cinza com pontos brancos 4 pontos não galv. 6
31 98 Cinza com pontos brancos Muito Ruim 12
33 99 Cinza com pontos brancos Ruim 2
33 100 Cinza com pontos brancos Ruim 7
33 101 Cinza com pontos brancos Ruim 13
35 102 Cinza com pontos brancos Ruim 3
35 103 Cinza com pontos brancos Muito Ruim 8
35 104 Cinza com pontos brancos Muito Ruim 14
37 105 Cinza com pontos brancos Muito Bom 4
37 106 Cinza com pontos brancos Muito Bom 9
37 107 Cinza com pontos brancos Muito Bom 17
38 108 Cinza com pontos brancos Muito Bom 5
38 109 Cinza com pontos brancos Bom 10
38 110 Cinza com pontos brancos Muito Bom 18
28 111 Cinza com pontos brancos 3 pontos não galv. 11
28 112 Cinza com pontos brancos Ruim 15
28 113 Cinza com pontos brancos 3 pontos não galv. 16
32 114 Cinza com pontos brancos 2 pontos não galv. 1
32 115 Cinza com pontos brancos 1 pt não galv. 2
32 116 Cinza com pontos brancos 1 pt não galv. 3
18 117 Cinza com pontos brancos Bom 4
18 118 Cinza com pontos brancos Muito Bom 5
18 119 Cinza com pontos brancos Muito Bom 6
34 120 Cinza com pontos brancos 1 pt não galv. 7
34 121 Cinza com pontos brancos 1 pt não galv. 8
34 122 Cinza com pontos brancos 2 pontos não galv. 9
29 123 Cinza com pontos brancos Muito Bom 10
29 124 Cinza com pontos brancos Muito Bom 11
29 125 Cinza com pontos brancos Muito Bom 12
2 8bis 126 Cinza com pontos brancos pontos não galv. 13
2 8bi 127 Cinza com pontos brancos 2 pontos não galv. 14
2 8bi 128 Cinza com pontos brancos 1 pt não galv 15
36 129 Cinza com pontos brancos Muito Bom 1
36 130 Cinza com pontos brancos Bom 2
36 131 Cinza com pontos brancos Bom 3
39 132 Cinza com pontos brancos Muito Bom 4
39 133 Cinza com pontos brancos Muito Bom 5
39 134 Cinza com pontos brancos Muito Bom 6
40 135 Cinza com pontos brancos Muito Bom 7
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40 136 Cinza com pontos brancos Muito Bom 8
40 137 Cinza com pontos brancos Muito Bom 9
28 138 Cinza com pontos brancos Ruim 10
28 139 Cinza com pontos brancos Muito Ruim 11
28 140 Cinza com pontos brancos 4 pontos não galv. 12
2 9bis 141 Cinza com pontos brancos Muito Bom 13
2 9bis 142 Cinza com pontos brancos Muito Bom 14
2 9bis 143 Cinza com pontos brancos Muito Bom 15
[0062] Resultados e conclusões dos testes do exemplo 3:
[0063] Os tubos pré-tratados com fluxo de sal duplo com 2,7% em peso de MnCl2 (15 gramas/litro) (29&29bis) apresentaram a melhor qualidade de galvanização (3 de 3, muito bons), ou com as combinações 0,9% em peso de MnCl2 (5 gramas/litro) + 2,7% em peso de NiCl2 (15 gramas/litro) (39) ou 2,7% em peso de MnCl2 (15 gramas/litro) + 0,9% em peso de NiCl2 (5 gramas/litro) (37). O fluxo baseado no fluxo de sal duplo com 2,7% em peso de NiCl2 (15 gramas/litro) (18) ou com as combinações de 1,82% em peso de NiCl2 (10 gramas/litro) + 1,82 de NiCl2 (10 gramas/litro) (38) ou 1,82% em peso de MnCl2 (10 gramas/litro) + 0,9% em peso de NiCl2 (5 gramas/litro) (36), também propiciaram bons resultados.
[0064] Os tubos pré-tratados com fluxo de sal duplo (28) ou sem Netzer4 (28bis) não se mostraram OK, em razão de a camada de fluxo logo acima da superfície de zinco não ter sido destruída. Os tubos pré-tratados com o outro fluxo ficaram entre o fluxo de sal duplo e os melhores citados anteriormente.
[0065] A comparação dos tubos pré-tratados em fluxos contendo 5 gramas/litro (0,9% em peso), 10 gramas/litro (1,82% em peso), ou 15 gramas/litro (2,7% em peso) de MnCl2 mostrou que o fluxo com 15 gramas/litro de MnCl2 produziu o melhor resultado (figura 3). Estes resultados são 100%
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22/22 reproduzíveis.
[0066] Exatamente as mesmas conclusões podem ser obtidas a partir do fluxo contendo 5-10-15 gramas/litro de NiCl2, como mostrado na figura 4.
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Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo para galvanização por imersão a quente, de artigos de aço ou ferro, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:
    a) desengraxar o artigo em um banho desengraxante;
    b) enxaguar o artigo;
    c) decapar o artigo;
    d) enxaguar o artigo;
    e) tratar o artigo em um banho de fluxagem, compreendendo entre 360 e 550 gramas/litro de um fluxo dissolvido em água,, o citado fluxo compreendendo 36% a 58% em peso de cloreto de zinco (ZnCl2) (% em peso do sal total) , 40% a 62% em peso de cloreto de amônio (NH4Cl)e 2,0% a 10% em peso de NiCl2, MnCl2, ou uma mistura destes, sendo que o total dos sais acima é 100% em peso exceto para as impurezas usuais;
    f) secar o artigo ou deixar secar o artigo ao ar ambiente;
    g) imergir o artigo em um banho de galvanização a quente de ligas de zinco contendo 200 a 500 ppm de alumínio para formar um revestimento metálico; e
    h) resfriar o artigo em uma solução aquosa ou com ar.
  2. 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de, na etapa (e), o artigo ser imerso no banho de fluxo por até 10 minutos.
    3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o artigo ser imerso no banho de fluxo não mais que 5 minutos. 4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de na etapa (f) , o artigo ser secado por meio de ar a uma temperatura entre 100 oC e 200 oC.
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  3. 5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o artigo ser secado por meio de ar a uma temperatura entre 120 oC e 150 oC.
  4. 6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de o fluxo compreender 40% a 62% em peso de NH4Cl.
  5. 7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de uma mistura de MnCl2 e NiCl2 estar presente no fluxo em uma quantidade de pelo menos 2,7% em peso do fluxo, e sendo que o MnCl2 estar presente em uma quantidade de 0,9% a 2,7% em peso do fluxo e o NiCl2 estar presente em uma quantidade de 0,9% a 2,7% em peso do fluxo.
  6. 8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de o fluxo compreender 3% em peso de NiCl2 ou MnCl2, ou uma mistura destes.
  7. 9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato o banho de fluxagem ser mantido a uma temperatura entre 30 oC e 90 oC.
  8. 10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o banho de fluxagem ser mantido a uma temperatura entre 35 oC e 75 oC.
  9. 11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o banho de fluxagem ser mantido a uma temperatura entre 40 oC e 60 oC.
  10. 12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de o banho de fluxagem compreender um tensoativo não-iônico ou aniônico em uma concentração entre 0,01% a 2% em volume.
    Petição 870190112358, de 04/11/2019, pág. 29/29
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    Figure BRPI1005150B1_C0001
BRPI1005150A 2009-01-16 2010-01-18 processo para galvanização por imersão a quente BRPI1005150B1 (pt)

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