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principios da galvanizaçao, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

Principios da Galvanização

Tipologia: Notas de estudo

2011

Compartilhado em 23/06/2011

otavio-bianchini-11
otavio-bianchini-11 🇧🇷

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Princípios da Galvanização a Fogo
Fabio Domingos Pannoni, Ph.D.1
Resumo
O zinco apresenta, na maioria dos ambientes naturais, velocidades de corrosão
bastante inferiores àquelas observadas para os aços carbono. Além disso, por
ser menos nobre que este, ele o protege, em qualquer descontinuidade do
revestimento, através de um mecanismo conhecido como proteção catódica.
Estas são duas das razões de seu enorme sucesso, tornando o zinco o metal
de maior exposição à atmosfera1.
Este artigo técnico trata, de modo sucinto, da história da galvanização a fogo,
de suas principais vantagens e desvantagens, de seu processo de aplicação
industrial, das características físicas do revestimento e dos mecanismos de
proteção oferecidos pelo zinco.
1. Introdução
A maioria dos revestimentos metálicos é aplicada tanto pela imersão em um
banho do metal líquido, chamado de “imersão a quente” ou por
“eletrodeposição”, a partir de um eletrólito aquoso. Em menor extensão,
revestimentos metálicos podem ser aplicados por outros métodos, como a
metalização.
Todos os revestimentos comerciais são porosos em alguma extensão. Além
disso, o revestimento tende a se tornar danificado durante o embarque e o uso.
A ação galvânica na base do poro ou risco é de grande importância, pois
determinará o desempenho do revestimento.
Do ponto de vista da resistência à corrosão, os revestimentos metálicos podem
ser divididos em duas categorias: revestimentos nobres e revestimentos de
sacrifício.
Como o próprio nome diz, os revestimentos nobres (p.ex., níquel, prata, cobre,
chumbo ou cromo), aplicados sobre o aço, são mais nobres que do que o metal
base. Isto pode ser verificado na série galvânica de metais e ligas.
Nos poros expostos, a direção da corrente galvânica causará o ataque do
metal base, e, eventualmente, levará à completa deterioração do substrato. A
1 Especialista em Engenharia de Proteção Estrutural da Gerdau Acominas S.A.
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Princípios da Galvanização a Fogo

Fabio Domingos Pannoni, Ph.D.^1

Resumo

O zinco apresenta, na maioria dos ambientes naturais, velocidades de corrosão bastante inferiores àquelas observadas para os aços carbono. Além disso, por ser menos nobre que este, ele o protege, em qualquer descontinuidade do revestimento, através de um mecanismo conhecido como proteção catódica. Estas são duas das razões de seu enorme sucesso, tornando o zinco o metal de maior exposição à atmosfera^1.

Este artigo técnico trata, de modo sucinto, da história da galvanização a fogo, de suas principais vantagens e desvantagens, de seu processo de aplicação industrial, das características físicas do revestimento e dos mecanismos de proteção oferecidos pelo zinco.

  1. Introdução

A maioria dos revestimentos metálicos é aplicada tanto pela imersão em um banho do metal líquido, chamado de “imersão a quente” ou por “eletrodeposição”, a partir de um eletrólito aquoso. Em menor extensão, revestimentos metálicos podem ser aplicados por outros métodos, como a metalização.

Todos os revestimentos comerciais são porosos em alguma extensão. Além disso, o revestimento tende a se tornar danificado durante o embarque e o uso. A ação galvânica na base do poro ou risco é de grande importância, pois determinará o desempenho do revestimento.

Do ponto de vista da resistência à corrosão, os revestimentos metálicos podem ser divididos em duas categorias: revestimentos nobres e revestimentos de sacrifício.

Como o próprio nome diz, os revestimentos nobres (p.ex., níquel, prata, cobre, chumbo ou cromo), aplicados sobre o aço, são mais nobres que do que o metal base. Isto pode ser verificado na série galvânica de metais e ligas.

Nos poros expostos, a direção da corrente galvânica causará o ataque do metal base, e, eventualmente, levará à completa deterioração do substrato. A

(^1) Especialista em Engenharia de Proteção Estrutural da Gerdau Acominas S.A.

Figura 1 ilustra este comportamento. A combinação de pequenos anodos com grandes catodos propiciará o avanço acelerado do ataque, por pites.

Figura 1: Esquema do fluxo de corrente nos defeitos de revestimentos nobres e revestimentos de sacrifício.

Consequentemente é fundamental que o revestimento nobre seja preparado com um mínimo de poros e que qualquer poro existente possa ser tão pequeno quão possível, impedindo - ou dificultando - o acesso de água (o eletrólito) ao metal base. O revestimento deve ser denso. Isto significa, em termos práticos, aumento da espessura do revestimento. Algumas vezes os poros são preenchidos com um verniz orgânico ou um segundo metal, de baixo ponto de fusão, que é difundido para dentro do revestimento em temperaturas elevadas (p.ex., zinco ou estanho para dentro do níquel).

Para revestimentos de sacrifício, como o zinco ou o cádmio, e, em certos ambientes, também o alumínio e o estanho sobre o aço, a direção da corrente galvânica é inversa ao que acontece para os revestimentos nobres. Como resultado, o metal base é catodicamente protegido. Enquanto a corrente fluir e o revestimento estiver em contato elétrico com o substrato, a corrosão do aço não ocorrerá. O grau de porosidade no revestimento de sacrifício, assim, não é de grande importância, contrária à situação encontrada nos revestimentos nobres. Naturalmente, quanto mais espesso for o revestimento, por mais tempo a proteção catódica acontecerá.

A área do metal base que estará protegida pela proteção catódica depende da condutividade do ambiente. Para revestimentos de zinco sobre o aço, em águas de baixa condutividade (p.ex., água destilada ou águas “moles”), um defeito no revestimento de aproximadamente 3 mm de largura já permite o início da corrosão do aço (chamada de “corrosão vermelha”) no centro do defeito. Entretanto, em água do mar, que é um bom condutor, o zinco protege o aço por vários centímetros (≈ 5 -10 cm) do ponto em que o zinco foi removido.

Esta diferença de comportamento é resultante de densidades de corrente adequadas para a proteção catódica, estendendo-se por uma distância considerável em águas de alta condutividade, enquanto que, em águas de

O termo foi subsequentemente adotado a outros métodos de revestimento do aço pelo zinco, e, algumas vezes, é utilizado para a deposição metálica eletrolítica em geral. Para evitar confusão, a imersão do aço em zinco líquido deve ser referida como galvanização a fogo, ou, alternativamente, galvanização a quente.

Uma patente inglesa para um processo similar foi depositada em 1837. Em 1850, a indústria de galvanização inglesa já utilizava 10.000 ton de zinco por ano na proteção do aço^6.

A galvanização a fogo pode ser encontrada em quase que todo tipo de aplicação e indústria onde o aço é empregado. As indústrias de utilidades domésticas, processos químicos, papel e celulose, construção civil, automotiva e de transporte, para numerar algumas poucas, tem feito grande uso, histórico, da galvanização, no controle da corrosão. E elas continuam a fazer uso da técnica ainda hoje. Por mais de 140 anos, a galvanização a fogo tem sido um sucesso comercial como método de proteção frente à corrosão de uma grande variedade de aplicações, por todo o mundo.

Em qualquer situação onde o zinco é corroído como revestimento de sacrifício para o aço, a massa do zinco disponível determinará o desempenho frente à corrosão.

  1. Vantagens e Desvantagens da Galvanização a Fogo^6

As principais vantagens da galvanização a fogo são apresentadas abaixo:

Custo inicial inferior. A galvanização a fogo, de modo geral, possui custos muito competitivos quando comparados a outras formas de proteção especificadas na proteção do aço. O custo de aplicação de revestimentos que requerem mão de obra intensiva, como a pintura, tem crescido mais do que os custos de aplicação (em fábrica) da galvanização a fogo.

Pequena manutenção/custo menor a longo prazo. Mesmo nos casos onde o custo inicial da galvanização a fogo é maior do que revestimentos alternativos, a galvanização apresenta menores custos de manutenção ao longo da vida útil do componente/estrutura. A manutenção é ainda mais cara quando as estruturas estão localizadas em áreas remotas.

Vida longa. A expectativa de vida de revestimentos galvanizados aplicados sobre componentes estruturais excede os 40 anos na maior parte dos ambientes rurais, e se situa entre 10 a 30 anos na maior parte dos ambientes agressivos, urbanos e costeiros.

Preparo superficial. A imersão em ácido, como pré-tratamento, garante a limpeza uniforme das superfícies de aço. Em contraste, revestimentos orgânicos tradicionais devem ser aplicados sobre superfícies limpas com jato abrasivo (em geral, de acordo com a Norma ISO 8501-1^7 , em grau Sa 2 ½, ou superior) e inspecionadas. Adicionalmente, a aplicação de revestimentos orgânicos é limitada em termos das condições ambientais e umidade relativa na época da aplicação. Isto adiciona custo na aplicação de um sistema de pintura robusto.

Adesão. O revestimento obtido através da galvanização a fogo está ligado metalurgicamente ao substrato de aço.

Contaminação ambiental. O revestimento não é tóxico e não contém substâncias voláteis.

Velocidade na aplicação do revestimento. Um revestimento protetor é aplicado em minutos. Um sistema de pintura tradicional pode levar vários dias. A aplicação do revestimento galvanizado não depende das condições do tempo.

Proteção uniforme. Todas as superfícies de um componente galvanizado a fogo são protegidas tanto internamente quanto externamente, incluindo rebaixos, cantos-vivos e áreas inacessíveis à aplicação de outros métodos de revestimento. A Figura 2 ilustra este conceito.

Figura 2: Exemplos de componentes estruturais que apresentam dificuldade de acesso à limpeza mecânica.

O revestimento é mais espesso nos cantos-vivos que em superfícies planas (Figura 3). Espessura, adesão do revestimento e uniformidade são características importantes do processo de galvanização a fogo.

Figura 3: Os revestimentos orgânicos - as tintas – apresentam, de modo geral, menor espessura nos cantos- vivos, devido à tensão superficial. Os revestimentos obtidos pela galvanização a quente, por outro lado, são, no mínimo, tão espessos (ou mais) nestes locais.

Proteção de sacrifício em áreas danificadas. Como dito anteriormente, o revestimento de sacrifício fornece proteção catódica às pequenas áreas de aço expostas à atmosfera, como poros e riscos. Diferentemente dos revestimentos orgânicos, pequenas áreas danificadas não necessitam de retoques; a

  • Providencie furos para a drenagem em áreas inacessíveis;
  • Evite grandes alterações de seção ou variações de espessura do componente a ser imerso;
  • Considere as alterações dimensionais da peça, especialmente em partes móveis. Leve em conta o espaço para acomodar a espessura do revestimento; 1mm é, em muitos casos, adequado.

A Figura 4 traz algumas recomendações de projeto.

Figura 4: Algumas recomendações de projeto úteis para componentes a serem galvanizados.

  1. O Processo Industrial de Galvanização a Fogo

A galvanização a fogo compreende a imersão de um componente metálico em um banho de zinco líquido, após limpeza cuidadosa e preparação adequada do componente a ser tratado. O rápido ataque da superfície do componente pelo zinco líquido produz uma camada composta por diferentes ligas zinco/ferro (conhecidas como intermetálicos), que desenvolvem uma ligação muito forte com a superfície do componente. Alguns autores chamam esta união de “ligação metalúrgica”, que, de fato, ocorre. Após a remoção do componente estrutural do banho líquido, uma camada de zinco relativamente puro passa a recobrir a superfície do componente e as camadas de intermetálicos, produzindo uma coloração brilhante, acinzentada ou prateada, bastante característica.

A camada de intermetálicos Zn-Fe é dura e relativamente frágil, fornecendo tanto uma barreira protetora quanto proteção galvânica eficiente, protegendo o componente da corrosão. Em adição, a camada externa, macia, de zinco, protege o componente da abrasão e impacto acidentais durante o período de serviço.

Preparo dos Componentes

A reação de galvanização somente ocorrerá sobre uma superfície quimicamente limpa. Assim, a maior parte do trabalho inicial é feita tendo este objetivo em mente. Em comum com a maior parte dos processos em que revestimentos protetores são aplicados, o segredo para o atendimento de uma boa qualidade do revestimento reside em um bom preparo de superfície. É essencial que a superfície esteja isenta de óleo, graxa, sujeira, carepa e ferrugem antes do processo. Estes tipos de contaminação podem ser removidos através de uma variedade de processos. Uma prática comum, utilizada em limpeza, é o desengraxe alcalino. O componente é, a seguir, lavado em água fria e então mergulhado em ácido (tipicamente ácido clorídrico) em temperatura ambiente (ou mesmo aquecido), de modo a remover a ferrugem e a carepa de laminação. Escórias de soldagem, tinta e grandes quantidades de graxa não serão removidos nestas etapas de limpeza, e devem ser removidos antes do envio dos componentes ao galvanizador. Após a lavagem em água fria, os componentes sofrerão um processo conhecido como fluxagem. Este processo envolve a imersão do componente em uma solução de cloreto de zinco-cloreto de amônio a 30%, em temperaturas entre 65oC a 80 oC, com posterior secagem ao ar (este é o chamado processo “seco”).

Alternativamente, algumas galvanizações podem operar com um “colchão” de fluxante líquido sobre o banho de zinco (chamado indevidamente de processo “úmido”). A operação de fluxagem remove os últimos traços de óxidos da superfície e permite que o zinco líquido “molhe” o aço completamente.

O Revestimento

Quando a reação entre o ferro e o zinco tiver virtualmente cessado e o componente retirado do banho de galvanização estiver recoberto por uma camada de zinco livre, o processo estará completo. Na realidade, não existe demarcação clara entre o aço e o zinco, mas uma transição gradual através de uma série de camadas de liga, que fornecem a ligação metalúrgica mencionada anteriormente. A Figura 6 ilustra, de forma esquemática, a composição do revestimento. Uma micro-seção do revestimento galvanizado se parecerá com o observado na Figura 7, mostrada a seguir.

Figura 6: Seção esquemática de um revestimento galvanizado típico, mostrando as camadas de intermetálicos.

Figura 7: Microestrutura de um típico revestimento galvanizado a fogo^9.

As espessuras do revestimento são normalmente determinadas pelas espessuras do substrato de aço. Assim, condições operacionais uniformes levam à constância na espessura dos revestimentos obtidos sobre substratos de diferentes espessuras. A Tabela I, retirada da Norma ISO 1461^8 , ilustra esta relação.

Existem três exceções à regra, a primeira produzindo revestimentos um pouco mais finos, e, as outras duas, aumentando-o.

Revestimentos Galvanizados Centrifugados

Este processo é descrito na Norma ISO 1461 e é utilizado na galvanização de produtos que contenham roscas (p.ex., parafusos) e outros componentes de pequenas dimensões. Os componentes, após a limpeza, são imersos em um banho de zinco fundido. Os componentes são suportados por uma cesta

metálica perfurada. Após a formação da camada galvanizada, o conjunto é centrifugado, fazendo com que o excesso de zinco seja eliminado.

Tabela I: Relação entre a espessura do aço e a espessura do revestimento, segundo a Norma ISO 1461^8.

Espessura do metal base

Massa média, minima, do revestimento, g/m^2

Espessura do revestimento, μm

≥5mm 610 85

≥2 <5mm 460 65

≥1 <2mm 335 47

Ferros fundidos 610 85

Itens centrifugados

305 43

Espessuras maiores podem ser produzidas por um dos dois métodos:

Aumento da Rugosidade Superficial do Componente

Este é o meio mais comum para a obtenção de revestimentos mais espessos.

O jateamento abrasivo, padrão comercial (Sa 2) com partículas angulares de aço (tamanho G24) cria uma rugosidade superficial que aumenta a área do aço em contato com o zinco líquido. Isto provoca, de modo geral, a massa por unidade de área do revestimento de zinco em até 50%. Qualquer componente de aço pode ser tratado desse modo, desde que tenha espessura suficiente para resistir ao jateamento, sem deformações. A Figura 8 ilustra esta situação. Pode não ser possível jatear a superfície interna de tubos e componentes parcialmente “fechados”, mas estas regiões são, de modo geral, as menos propensas à corrosão. Revestimentos mais espessos do que aqueles requeridos pela Norma ISO 1461 devem ser especificadas após a consulta a um galvanizador.

Figura 8: Microestrutura de camada espessa, obtida por jateamento abrasivo do aço anterior à galvanização^9.

A Tabela I^10 resume o efeito individual dos elementos de liga no desenvolvimento do revestimento galvanizado.

  1. Como o Zinco Protege o Aço Estrutural

As espécies químicas presentes na corrosão atmosférica do zinco podem ser descritas através dos diagramas potencial-pH e concentração-pH^11. Estes diagramas, de fundamentação termodinâmica, permitem conhecer os domínios de estabilidade para as várias espécies contendo zinco, presentes como produtos de corrosão. O diagrama potencial-pH^10 , para o sistema Zn-CO 2 -H 2 O, à 25oC, está representado na Figura 11.

Figura 11: Diagrama potencial-pH^11 para o sistema Zn-CO 2 -H 2 O à 25oC.

([Zn] = 10-1M; [H 2 CO 3 ] = 10 -5M)

O diagrama foi construído para uma concentração de ácido carbônico total ([H 2 CO 3 ]total) de 10-5^ mols/litro na película de umidade condensada, isto é, uma solução aquosa em equilíbrio com o teor de CO 2 existente na atmosfera (ao redor de 0,03% em volume). Como pode ser observado, existe um domínio de estabilidade para o ZnCO 3 na faixa de pH que vai de 6 a 7.

Um diagrama suplementar, Figura 12(a), mostra como a largura do domínio de estabilidade para o ZnCO 3 varia com a concentração de ácido carbônico. De acordo com a Figura, criada a partir de constantes de equilíbrio selecionadas por Hogfeldt e Sillén^12 , não existe domínio de estabilidade para o carbonato básico de zinco.

A linha tracejada, que representa o equilíbrio entre [H 2 CO 3 ]total na película úmida e o CO 2 presente na atmosfera, indica que o ZnCO 3 é o produto estável da corrosão do zinco.

Tabela I: Efeito individual dos elementos de liga no desenvolvimento do revestimento galvanizado^10.

Elemento Efeito Ação

Carbono

<0,2% (^) temperaturas normais de galvanizaçãoSem efeito sobre o revestimento, em

0,2 <0,3% Camadas Zn-Fe mais espessas

0,3% Aumento adicional da velocidade dereação

Redução da temperatura e/ou adição de pequenas quantidades de alumínio ao banho de zinco, para reduzir a velocidade de reação

Silício

<0,02% Nenhum ou pequeno efeito

0,02 <0,09%

Aumento da velocidade da reação Zn- aço com o aumento da espessura das camadas de liga

0,09 <0,25%

Diminuição da velocidade da reação, levando a revestimentos menos espessos

0,25% Reversão, levando a revestimentosmais espessos

Cromo

Até 0,6% (^) revestimento, em ferros fundidosAumento da espessura do

4% Diminuição da espessura

Aços resistentes ao calor e à corrosão

Comportamento semelhante ao dos aços carbono

Níquel

5% Reduz ou mesmo elimina a habilidadede formar camadas Zn-Fe Manter abaixo de 5%

Hidrogênio Causa rompimento do revestimento,pela saída de gás na interface Boas práticas na produção do aço

Manganês 0,3 < 1,0%

Considerado normal Evite altos níveis em conjunção como silício alto

Enxofre e fósforo(*) (^) Aumenta a espessura nas áreas de segregação Evite a segregação nos aços

(*)Somente importante quando aços contaminados ou refundidos são galvanizados

Aspectos Mecanísticos da Corrosão Atmosférica do Zinco

O mecanismo de corrosão atmosférica do zinco parece ocorrer de acordo com o mecanismo descrito a seguir; ele é representado de forma global na Figura 13.

Em atmosferas úmidas, o zinco é oxidado, com a formação de hidróxido de zinco:

(1) 2 Zn +2 H 2 O + O 2 → 2 Zn(OH) 2

Esta reação é de natureza eletroquímica e envolve a redução catódica do oxigênio e a oxidação anódica do zinco:

(2) Regiões anódicas: 2 Zn → 2 Zn++^ + 4 e-

(3) Regiões catódicas: O 2 + 2 H 2 O + 4 e-^ → 4 OH-

(4) Reação global: 2 Zn + O 2 + 2 H 2 O → 2 Zn++^ + 4 OH-^ → 2 Zn(OH) 2

Figura 13: Produtos de corrosão formados sobre o zinco durante a exposição à atmosfera.

O hidróxido de zinco assim formado reage com o os constituintes presentes no do ar, como os gases CO 2 e SO 2 , ou o íon Cl-, formando os sais básicos de zinco correspondentes a cada constituinte na interface hidróxido/ar. Isto ocorre desde que o pH da umidade superficial seja suficientemente alto (Figura 12).

Em atmosferas limpas, como aquelas encontradas nas áreas rurais, onde estão presentes o oxigênio, a água e o gás carbônico, teremos a formação do carbonato básico de zinco sobre o hidróxido de zinco formado:

(5) Zn(OH) 2 + 0,5 CO 2 + H+^ → ZnOH(CO 3 )0,5 + H 2 O

Em atmosferas urbanas e industriais, contaminadas com SO 2 , teremos a formação do sulfato básico de zinco sobre o hidróxido de zinco formado:

(6) Zn(OH) 2 + 0,25 SO 2 + 0,25 O 2 + 0,5 H+^ → ZnOH1,5(SO 4 )0,25 + 0,5 H 2 O

Finalmente, em atmosferas marinhas, contaminadas com cloretos, teremos a formação do cloreto básico de zinco sobre o hidróxido de zinco formado:

(7) Zn(OH) 2 + 0,6 Cl-^ + 0,6 H+^ → ZnOH1,4Cl0,6 + 0,6 H 2 O

O hidróxido de zinco e os sais básicos formados, em conjunto chamados, por vezes, de “pátina do zinco”, protegem a superfície do ataque posterior. Eles são os agentes responsáveis pela proteção do zinco quando este é exposto à atmosfera.

Se a umidade superficial, entretanto, atinge um pH baixo, ocasionalmente ou permanentemente (p.ex., devido à poluição com muito SO 2 , como aquela existente em algumas regiões industriais), então, nenhum hidróxido de zinco ou sais básicos serão formados. Mesmo os depósitos formados durante os primeiros estágios de exposição, em pH´s altos, serão dissolvidos:

(8) Zn + SO 2 + O 2 → ZnSO 4

(9) Zn(OH) 2 + SO 2 + ½ O 2 → ZnSO 4 + H 2 O

(10) ZnOH(CO 3 )0,5 + SO 2 + O 2 + 2 H+^ → ZnSO 4 + 1,5 H 2 O + 0,5 CO 2

O ZnSO 4 é solúvel em água. Ele pode ser lavado pela chuva e, desse modo, não oferece proteção ao substrato de zinco. Como conseqüência, a velocidade de corrosão do zinco será elevada. Abrasão e erosão podem contribuir para a deterioração do revestimento protetor.

As transformações possíveis de superfícies de zinco expostas a vários tipos de atmosferas estão resumidas na Tabela II16-19.

Aspectos Cinéticos da Corrosão Atmosférica do Zinco

A dependência da velocidade de corrosão do zinco com o tempo de exposição é função do ambiente e das condições de exposição.

Em atmosferas rurais e urbanas, o zinco desabrigado, ou seja, exposto a céu aberto, tem sua taxa de corrosão normalmente linear com o tempo de exposição. Em condições abrigadas, esta taxa decresce com o tempo de exposição^20. A Figura 14 ilustra, de forma esquemática, estas duas situações.

Pode-se verificar que, após certo tempo de exposição, a velocidade de corrosão do zinco, em condições abrigadas, é menor do que aquela verificada em condições não-abrigadas. Esta diferença tem sua explicação: na superfície diretamente exposta à chuva, têm-se maiores velocidades de corrosão, pois a chuva lixivia parte dos produtos de corrosão formados, diminuindo sua ação protetora. Tal fato não se verifica em condições abrigadas.

Figura 15: Velocidade de corrosão do zinco em função do tempo de exposição em condições abrigadas e não-abrigadas. Comportamento típico verificado em atmosferas marinhas^20.

Velocidades de corrosão atmosférica do zinco, descritas na Tabela III, foram publicadas para diferentes atmosferas21,22^ ; as medidas foram realizadas na condição desabrigada.

Tabela III: Velocidades de corrosão atmosférica do zinco21,22.

Atmosfera

Velocidade diferencial de corrosão (μm/ano)

Durabilidade do revestimento, em anos, para uma espessura inicial de camada total de 85μm.

Rural 0,2 a 2 425 a 43

Urbana e industrial 2 a 16 43 a 5

Marinha 0,5 a 8 170 a 11

A observação da Tabela II permite concluir que 85 μm de zinco, valor bem típico de espessura de camada depositada no processo de galvanização a fogo, promoverá a proteção do substrato de aço por períodos que variam de 5 anos (condição industrial extremamente agressiva) até 425 anos (condição rural não poluído).

Uhlig e Revie^1 apresentam uma comparação das velocidades de corrosão atmosférica para diferentes ligas em diferentes meios. A Tabela IV apresenta os resultados. Pode-se observar que as velocidades de corrosão do zinco, em diferentes ambientes, apresentam-se, de modo geral, menores do que aquelas apresentadas pelo aço (cerca de 1,5x a 10x menores).

Tabela IV: Comparação das velocidades de corrosão atmosférica com as velocidades médias em água do mar e em solos^1.

Velocidade de Corrosão, g/m^2 .dia

Ambiente Aço Zinco Cobre

Atmosfera Rural - 0,017 0,

Atmosfera Marinha 0,29 0,031 0,

Atmosfera Industrial 0,15 0,10 0,

Água do mar 2,5 1,0 0,

Solo 0,5 0,3 0,

Ensaios de campo mostram que pequenas adições de elementos de liga ao zinco (< 2%) não resultam em qualquer melhoria significativa de sua resistência frente à corrosão. Adições maiores de alumínio, entretanto, tem se mostrado favoráveis. A liga de zinco contendo 55%Al e 1,6%Si tem apresentado de duas a seis vezes maior resistência do que o zinco, quando utilizado como revestimento sobre o aço carbono^23.

A profundidade de penetração é geralmente descrita como sendo aproximadamente uma função linear do tempo de exposição em atmosferas rurais e urbanas. Legault e Pearson^24 , entretanto, encontraram que este fato somente é observado em superfícies desabrigadas, voltadas o céu, ensaiadas em atmosfera urbana (Figura 16). Superfícies voltadas para o solo, expostas em atmosfera urbana, e voltadas para o céu e solo em atmosfera marinha, mostraram relações não-lineares, que atendem a equação:

(11) p = ktn

onde os valores das constantes k e n variam com as condições de exposição.

Figura 16: Curvas de previsão para a corrosão atmosférica do aço galvanizado^22. Dados obtidos através da exposição durante 4 a 5 anos em atmosfera urbana (Chicago) e marinha (Kure Beach, 245 m distante do mar). Linha contínua = atmosfera urbana; linha tracejada = atmosfera marinha.