Galvanização Explicada: Definição, Métodos e Processos para Proteção contra Corrosão

O que é Galvanização?

Galvanização ou galvanização a quente é o processo de aplicação de uma camada protetora de zinco sobre aço ou ferro para prevenir ferrugem. O método mais comum é a galvanização a quente (hot-dip), no qual as peças são imersas em um banho de zinco fundido.

A galvanização é um dos métodos mais amplamente utilizados para proteger metais contra corrosão. Uma camada mais fina de zinco é aplicada sobre um metal base mais espesso para protegê-lo do ambiente.

Da próxima vez que estiver no carro, observe as placas de sinalização e postes de iluminação. Muitos têm cor prateada fosca. Essa "prata" é na verdade o revestimento de zinco.

Defensores do aço galvanizado, usado para construir ou reparar estruturas de aço, beneficiam-se de menores custos de manutenção e reparo devido às suas propriedades especiais.

Sem proteção, o aço enferruja com o tempo devido às condições atmosféricas. O grau de ferrugem depende do ambiente. A ferrugem é um óxido de ferro (geralmente óxido vermelho) criado pela reação de redução-oxidação do ferro e oxigênio na presença de água ou umidade.

Existem métodos de proteção como pintura ou revestimento plástico, mas estes têm desvantagens. Se danificados, partes do aço enferrujam e a camada protetora descasca, tornando esses métodos não permanentes e pouco confiáveis.

Uma das melhores formas de proteger materiais de aço contra corrosão é a galvanização a quente. Todas as superfícies são imersas em zinco fundido e completamente revestidas. A corrosão do zinco é muito lenta, conferindo longa vida útil enquanto protege o metal base.

Como a Galvanização Protege o Metal Base?

1. O revestimento de zinco impede que substâncias corrosivas (ex: chuva ácida) atinjam o metal abaixo.
2. Protege contra ferrugem. Se o revestimento for riscado, o zinco é mais facilmente "sacrificado" como ânodo que o metal base, protegendo-o da ferrugem.
3. O zinco protege o metal corroendo mais rápido que o metal base. Às vezes, um ingrediente especial chamado "cromato" é adicionado, fazendo-o corroer ainda mais rápido. Pode parecer indesejável, mas o zinco se corrói no lugar do metal, protegendo-o da ferrugem.

Saiba mais sobre como e por que os metais enferrujam em nosso blog: O que é Ferrugem em Metais?

Por que Galvanizar?

Galvanizar um metal confere apenas propriedades anticorrosivas. Sem o revestimento protetor de zinco, o metal ficaria exposto aos elementos e oxidaria e corroeria muito mais rápido. O aço galvanizado é uma alternativa barata a materiais como aço inoxidável austenítico ou alumínio para prevenir corrosão.

Como a Galvanização Funciona?

A galvanização protege o metal de várias formas. Primeiro, cria um revestimento protetor que isola o metal do ambiente.

A camada de zinco impede que água, umidade e outros elementos do ar ataquem o aço por baixo. Se o revestimento for riscado profundamente, o metal fica exposto e suscetível à corrosão.

A galvanização também protege através da "corrosão galvânica". Esta ocorre quando dois metais de composições eletroquímicas diferentes são postos em contato com um eletrólito existente, como água salgada.

Dependendo da estrutura atômica, um metal é o ânodo e o outro o cátodo. O ânodo corroe mais rápido que si mesmo e o cátodo corroe mais devagar. O zinco é usado na eletrodeposição porque tem afinidade para ser o ânodo em contato com muitos tipos de metais.

Como o revestimento de zinco em contato com o metal base é geralmente o ânodo, ele retarda a corrosão do metal base (cátodo).

Diferentes Métodos de Galvanização

Existem vários processos para galvanizar metal:

1. Galvanização a Quente (Hot-Dip Galvanizing)

Envolve imergir ferro ou aço em banho de zinco fundido para criar um revestimento multicamada, resistente à corrosão, de liga zinco-ferro e zinco metálico. Ao mergulhar o aço no zinco, ocorre reação metalúrgica entre o ferro do aço e o zinco fundido.

Esta reação é um processo de difusão, então o revestimento forma-se perpendicular a todas as superfícies, criando espessura uniforme por toda a peça.

O processo é usado desde 1742 e oferece proteção duradoura, livre de manutenção, a preço razoável por décadas. Embora usado por gerações, o processo evolui constantemente com novas tecnologias e químicas criativas.

As três etapas principais são: preparação da superfície, galvanização e pós-tratamento, cada uma detalhada a seguir. O processo é inerentemente simples, vantagem decisiva sobre outros métodos de proteção.

Ferrugem e corrosão são caras para proprietários e contribuintes. Edifícios, estradas, pontes em decomposição são caros para reparar e, sem proteção adequada, a manutenção é frequente ou, no pior caso, a estrutura deve ser reconstruída.

Na busca por desenvolvimento sustentável, definir estruturas duráveis que exijam pouca manutenção ao longo do tempo oferece benefícios ambientais e econômicos.

2. Pré-galvanização (Pre-galvanizing)

Muito similar à galvanização a quente, mas realizada na usina de aço, geralmente em materiais que já têm certa forma. Na pré-galvanização, a chapa passa por limpeza similar e depois por banho de zinco líquido quente, sendo retirada em seguida.

Uma vantagem: comparado à galvanização a quente, grandes bobinas de chapa de aço podem ser galvanizadas rapidamente com revestimento mais uniforme. A desvantagem: após o início da produção, há áreas expostas, não revestidas.

Isso significa que, quando uma bobina longa é cortada em dimensões menores, as bordas de corte permanecem expostas.

3. Eletrogalvanização (Electrogalvanizing)

Diferente dos métodos anteriores, não usa banho de zinco fundido. Em vez disso, usa corrente elétrica em solução eletrolítica para transferir íons de zinco ao metal base. No processo, íons de zinco positivamente carregados são reduzidos eletricamente a zinco metálico, depositado no material positivamente carregado.

Agentes refinadores de grão podem ser adicionados para garantir revestimento liso de zinco no aço. Similar à pré-galvanização, é tipicamente aplicado continuamente a bobinas de chapa.

Vantagens: revestimento uniforme e espessura de camada precisa. Porém, o revestimento é tipicamente mais fino que o da galvanização a quente, o que pode reduzir a proteção contra corrosão.

Galvanização a Quente em Detalhes

A galvanização a quente (HDG) é o processo de revestir aço imergindo-o em banho de zinco fundido. Três etapas básicas: preparação da superfície, galvanização e inspeção.

É a forma de galvanização onde o metal é imerso em zinco fundido a cerca de 450 °C (842 °F), ligando-se à superfície do metal base.

Na atmosfera, zinco puro (Zn) reage com oxigênio (O₂) formando óxido de zinco (ZnO), que reage com dióxido de carbono (CO₂) formando carbonato de zinco (ZnCO₃), material cinza opaco, bastante forte, que protege o aço contra corrosão adicional.

O aço galvanizado é amplamente usado onde se requer resistência à corrosão sem o custo do aço inoxidável, sendo superior em custo e vida útil. Identificável pelo padrão de cristalização na superfície.

1. Preparação da Superfície

Quando o aço fabricado chega à galvanizadora, é pendurado em arames ou colocado em sistema de prateleiras movido por pontes rolantes. O aço passa por três etapas de limpeza: desengraxe, decapagem e fluxo.

O desengraxe remove sujeira, óleo e resíduos orgânicos; o banho ácido de decapagem remove carepa e óxido de ferro. A etapa final, o fluxo, remove óxidos remanescentes e cobre o aço com camada protetora para evitar nova oxidação antes da galvanização.

Preparação adequada é crucial, pois o zinco não reage com aço contaminado.

2. Galvanização

Após preparação, o aço é imerso no banho fundido (830 °F / ~443 °C) com pelo menos 98% de zinco. O aço é baixado em ângulo para que o ar escape de formas tubulares ou bolsões e o zinco flua por dentro, sobre e através de toda a peça.

Quando imerso, o ferro do aço reage metalurgicamente com o zinco formando camadas intermetálicas zinco-ferro e uma camada externa de zinco puro.

3. Inspeção

Etapa final: revisão do revestimento. Determinação precisa da qualidade pode ser feita por inspeção visual, pois o zinco não reage com aço sujo, deixando áreas não revestidas. Medidor magnético de espessura pode verificar se a espessura atende às especificações.

Benefícios da Galvanização a Quente

Oferece várias vantagens ao aço protegido. As camadas de liga zinco-ferro metalurgicamente ligadas formam barreira entre o aço e o ambiente e protegem o aço catodicamente.

Devido à proteção catódica que o zinco oferece, o revestimento galvanizado se sacrifica para proteger o aço subjacente da corrosão.

O revestimento firmemente aderido com resistência de ligação de ~3.600 psi é extremamente resistente à abrasão, pois as camadas intermetálicas são mais duras que o aço base. Mesmo se danificado, o efeito sacrificial do zinco protege aço exposto até ¼ de polegada de distância.

Além da proteção catódica, outras propriedades garantem longa vida útil:

• A reação no cadinho é difusão; o revestimento cresce perpendicular à superfície, garantindo que cantos e arestas tenham pelo menos a mesma espessura das superfícies planas.
• A imersão total no banho de zinco proporciona cobertura completa, incluindo interior de estruturas ocas.
• O revestimento de zinco forma naturalmente uma camada impermeável de produtos de corrosão na superfície, a chamada pátina de zinco. A pátina, a proteção catódica, a cobertura completa e outras propriedades dão ao aço galvanizado a quente longa vida útil livre de manutenção.

Quanto Tempo Leva o Processo de Galvanização?

Tempo típico de imersão: 4 a 5 minutos, podendo ser maior para objetos pesados com alta inércia térmica ou se o zinco precisar penetrar no interior.

Ao retirar do banho, uma camada de zinco fundido é removida sobre a camada de liga. Frequentemente isso resfria revelando o brilho característico de produtos galvanizados.

Pós-tratamento

Pode incluir têmpera em água ou resfriamento ao ar. Condições na galvanizadora (temperatura, umidade, qualidade do ar) não influenciam a qualidade do revestimento galvanizado.

Em contraste, são cruciais para boa qualidade de pintura. Nenhum pós-tratamento é necessário para itens galvanizados; tinta ou revestimento em pó podem ser aplicados para melhorar estética ou proteção adicional em ambientes extremamente agressivos. Revestimentos de conversão química e outros sistemas de barreira minimizam manchas de armazenamento úmido.

Como Usar Metal Galvanizado?

Metais galvanizados estão em todo lugar!

Carrocerias de automóveis e muitas bicicletas são feitas de metais galvanizados. Alguns tubos de água potável ainda são de aço galvanizado. Chapas laminadas a frio também são frequentemente galvanizadas.

Porcas, parafusos, ferramentas e fios de todos os tipos são galvanizados porque é barato e aumenta a vida útil do metal!

O aço galvanizado é frequentemente usado em modernos edifícios de "estrutura metálica". Também cria estruturas como varandas, alpendres, escadas, passarelas e mais.

Metal galvanizado é ótima escolha se o projeto ficará exposto ao ar livre. Cercas, telhados, passarelas externas são ótimas aplicações!

Benefícios da Galvanização de Metais

• Menor custo inicial. A galvanização tem custo inicial menor que muitos outros revestimentos protetores comumente especificados para aço. O custo de aplicação de revestimentos intensivos em mão de obra, como pintura, subiu muito mais que o custo de operações de fábrica como galvanização.
• Menos manutenção / Menor custo a longo prazo. Mesmo quando o custo inicial da galvanização é maior que revestimentos alternativos, é quase invariavelmente mais barato a longo prazo (porque dura mais e precisa de menos manutenção). Manutenção causa problemas e aumenta custos em áreas remotas ou quando paralisação de fábrica ou interrupção da produção estão envolvidas.
• Longa vida. Expectativa de vida de revestimentos galvanizados em membros estruturais típicos excede 50 anos na maioria de ambientes rurais, e 20 a 25 anos ou mais em exposição urbana e costeira severa.
• Confiabilidade. Realizada conforme norma australiana/neozelandesa 4680, com espessuras mínimas padrão. Vida e desempenho do revestimento são confiáveis e previsíveis.
• Revestimento mais resistente. Estrutura metalúrgica única que dá excepcional resistência a danos mecânicos no transporte, montagem e serviço.
• Proteção automática para áreas danificadas. Revestimentos galvanizados corroem preferencialmente ao aço, fornecendo proteção catódica ou sacrificial a pequenas áreas expostas por danos. Diferente de revestimentos orgânicos, pequenas áreas danificadas não precisam de retoque.
• Proteção completa. Cada parte de um artigo galvanizado é protegida, mesmo reentrâncias, cantos afiados e áreas inacessíveis. Nenhum revestimento aplicado após a conclusão da estrutura proporciona a mesma proteção.
• Facilidade de inspeção. Revestimentos galvanizados são prontamente avaliados visualmente, e métodos simples de teste de espessura não destrutivos podem ser usados. Se os revestimentos parecem íntegros e contínuos, eles são íntegros e contínuos.
• Tempo de montagem mais rápido. Perfis de aço galvanizado chegam prontos para uso. Não se perde tempo no local com preparação de superfície, pintura e inspeção. Quando a montagem da estrutura termina, está imediatamente pronta para uso ou próxima etapa.
• Revestimento protetor completo aplicado em minutos; O processo não depende de condições climáticas.

Perguntas Frequentes

O que é Galvanização?

Processo de revestimento metálico no qual uma peça ferrosa é revestida com fina camada de zinco. O revestimento sela a superfície do ambiente, prevenindo oxidação e intemperismo.

O que é Galvanização a Quente?

Processo de imersão de ferro ou aço em banho de zinco fundido para produzir revestimento multicamada resistente à corrosão de liga zinco-ferro e zinco metálico. Processo inerentemente simples, vantagem distinta sobre outros métodos.

O que é reação de galvanização?

Processo de revestimento metálico no qual uma peça ferrosa é revestida com fina camada de zinco, selando a superfície do ambiente, prevenindo oxidação e intemperismo.

O que é o processo de galvanização?

Galvanização a quente: imersão de ferro ou aço em banho de zinco fundido para produzir revestimento multicamada resistente à corrosão de liga zinco-ferro e zinco metálico.

Por que é chamada galvanização?

"Galvanização" era termo do século XIX para administração de choques elétricos. Em 1836, Sorel na França patenteou processo de revestir aço mergulhando-o em zinco fundido após limpeza. Deu ao processo o nome "galvanização".

O que é galvanização de metal?

Metal galvanizado é metal que passou pelo processo de galvanização, proteção contra corrosão para ferro ou aço onde o substrato é revestido com zinco para evitar ferrugem.

O que é galvanização de ferro?

Processo de revestir ferro ou aço com zinco para maior proteção contra corrosão da base. Processo de galvanização de chapa de ferro desenvolvido simultaneamente na França e Inglaterra em 1837.

O que é galvanização na tecnologia?

O processo mais comum de imersão a quente para aplicações industriais é a galvanização, revestimento de zinco sobre ferro ou aço para proteção contra ferrugem. Meio extremamente versátil e fácil de fornecer proteção contra corrosão para materiais de construção expostos a condições atmosféricas.

Quem descobriu a galvanização?

O nome "galvanização" foi aplicado pela primeira vez ao processo inventado por Stanislas Sorel. Em 1836 patenteou processo de limpar aço e revesti-lo com zinco imergindo-o em zinco fundido.

Para que serve a galvanização?

Um dos métodos mais amplamente usados para proteger metal contra corrosão. Envolve aplicação de fina camada de zinco sobre metal base mais espesso, protegendo-o do ambiente. Da próxima vez que estiver no carro, observe placas e postes.

Galvanização é mudança química?

É mudança física, pois há apenas deposição de zinco na superfície sem formar nova substância.

Quais produtos são galvanizados?

Sete itens que você provavelmente não sabia que eram galvanizados:

• Pregos, porcas, parafusos e parafusos. Ferrugem neles pode levar a falha estrutural ou mecânica.
• Eletrônicos.
• Projetos de construção.
• Tubulações.
• Equipamentos de playground.
• Transporte/automotivo.
• Cabos de aço.

Como a galvanização previne ferrugem?

Método de prevenção de ferrugem. O objeto de ferro ou aço é revestido com fina camada de zinco. Isso impede oxigênio e água de atingirem o metal abaixo – mas o zinco também atua como metal sacrificial. O zinco é mais reativo que o ferro, então oxida preferencialmente ao objeto de ferro.

Como o aço galvanizado é feito?

Itens preparados são galvanizados por imersão em zinco fundido. Na imersão, a superfície do aço é completamente coberta pelo zinco fundido, que reage com o aço formando série de camadas de liga zinco-ferro.

O que é galvanização a frio?

Termo mais de marketing que processo real. Galvanização a frio é simplesmente pintar peça de aço com tinta rica em zinco. Não há tanques ou preparação além do equipamento para pintar qualquer material (ferramentas de jateamento, pistolas ou rolos).

Como o zinco previne ferrugem?

Ligas de zinco com outros metais são quimicamente ativas. Na exposição ao ar, desenvolve fino filme de óxido cinza (pátina), que inibe oxidação profunda (corrosão) do metal. A resistência à corrosão é característica importante em seu uso.

Quais são os componentes da galvanização?

Composição genérica do aço a galvanizar que produz revestimento aceitável: carbono < 0,25%, fósforo < 0,05%, manganês < 1,3%.

O que é prego galvanizado?

Pregos galvanizados, os mais comuns, têm revestimento de zinco como barreira protetora contra ferrugem e corrosão. Comparado a outros revestimentos como cromo, o zinco apresenta ânodo sacrificial.

Galvanização é aplicação de reação de deslocamento?

Método mais comum é galvanização a quente, onde peças são submersas em banho de zinco fundido. Corrosão é processo de corroer ou ser corroído. Reação de deslocamento é onde átomo ou conjunto de átomos é deslocado por outro em molécula.

O que é ferrugem e como se forma?

Ferrugem é óxido de ferro, geralmente marrom-avermelhado, formado pela reação de ferro e oxigênio na presença catalítica de água ou umidade do ar.

Galvanizado é ferroso ou não-ferroso?

Ferro e aço são os dois metais mais comuns galvanizados. Não são os únicos. A maioria dos metais ferrosos pode ser galvanizada, enquanto a maioria dos não-ferrosos não pode.

Estanho é galvanizado?

Estanho não pode ser galvanizado, mas às vezes é ligado a outros metais para prevenir corrosão. Folha-de-flandres (tinplate) é processo de revestir chapa fina de aço mergulhando em metal fundido ou por deposição eletrolítica, criando metal forte, não corrosivo e não tóxico.

Carros são galvanizados?

Muito do aço usado em carros atuais é de alta qualidade e galvanizado antes de chegar perto de ser um carro. Carrocerias não pré-galvanizadas são imersas para garantir revestimento completo de zinco protetor.

Como preparar aço para galvanização?

Preparação de Superfície Antes da Galvanização a Quente: Primeiro químico é banho desengraxante que remove contaminantes orgânicos como sujeira, graxa e óleo. O próximo é ácido decapante, que remove carepa e ferrugem (óxidos) do aço.