O que é a galvanização?

No fabrico moderno, todos os componentes metálicos - desde o aço estrutural às peças fundidas de precisão - enfrentam o desafio fundamental de corrosão. O aço não protegido enferruja rapidamente em ambientes agressivos, conduzindo à deterioração estrutural e a elevados custos de substituição.

Para resolver este problema, galvanização é universalmente adotado como um tratamento de superfície robusto e económico. Cria uma barreira protetora duradoura, melhorando drasticamente a durabilidade no exterior do aço e prolongando a sua vida útil por décadas. Este método reduz significativamente a custo do ciclo de vida de infra-estruturas críticas nos sectores da construção, dos transportes e da energia. Este guia fornece aos engenheiros uma visão sistemática de de galvanização princípios, processos e aplicações para apoiar decisões óptimas sobre materiais.

O que é a galvanização?

A galvanização é o processo de aplicação de um revestimento protetor de zinco ao aço ou ao ferro para evitar a corrosão.
Esta camada de zinco bloqueia a humidade e o oxigénio e também proporciona uma proteção de sacrifício, o que significa que o zinco se corrói primeiro para proteger o metal subjacente.

Na prática da engenharia, galvanização é um termo amplo que abrange várias tecnologias de revestimento de zinco, incluindo a galvanização por imersão a quente, a electrogalvanização, a difusão térmica e os revestimentos ricos em zinco...

Como é que a galvanização evita a ferrugem?

A eficácia da galvanização baseia-se em quatro mecanismos fundamentais que funcionam em conjunto para proporcionar uma proteção a longo prazo.

O primeiro é Proteção da barreira. A camada de zinco forma uma barreira física densa e impermeável que isola a superfície do aço de elementos corrosivos como a humidade e o oxigénio. Enquanto esta camada se mantiver intacta, o aço não enferruja.

Em segundo lugar, Galvanização utiliza um Ânodo de sacrifício mecanismo. Uma vez que o zinco é electroquimicamente mais ativo do que o ferro, quando o revestimento é riscado ou danificado, o zinco exposto corroerá preferencialmente (sacrifica-se) enquanto fornece proteção catódica para o aço exposto. Isto significa que a proteção continua mesmo após danos na superfície.

Com o tempo, o zinco exposto à atmosfera reage para formar uma camada resistente e estável de carbonato de zinco, conhecida como Pátina. Esta camada de pátina é essencial para a proteção a longo prazo proporcionada pela galvanizaçãoO zinco é um elemento de proteção do organismo, uma vez que diminui o ritmo de consumo do próprio zinco.

Finalmente, em Galvanização por imersão a quenteo processo cria fortes Camadas de liga ferro-zinco que formam uma ligação metalúrgica entre o zinco e o substrato de aço. Estas camadas de liga asseguram uma excelente adesão e elevada resistência à abrasão, impedindo que o revestimento se descasque ou descasque facilmente.

História da galvanização

O conceito de proteção do ferro com zinco é conhecido há séculos, embora a sua aplicação industrial seja mais recente.

O registo formal mais antigo da utilização de zinco fundido para proteção do ferro data de 1742Em 19 de setembro de 1945, o químico francês P.J. Malouin apresentou as suas descobertas. Este facto marcou a primeira observação do que viria a ser o galvanização por imersão a quente processo.

O avanço industrial ocorreu em 1836, quando o engenheiro francês Estanislau Sorel obteve a primeira patente para o processo moderno, que incluía a utilização de fluxo de cloreto de amónio para preparar a superfície do ferro.

O processo ganhou rapidamente força durante a Revolução Industrial, à medida que a procura de infra-estruturas metálicas duradouras aumentava na Europa e na América do Norte. Galvanização tornou-se uma solução prática e rentável para a proteção de estruturas de ferro e de aço iniciais.

Pelo Século XX, galvanização por imersão a quente tornou-se o tratamento anti-corrosão normalizado e obrigatório para o aço estrutural e componentes exteriores nas principais normas de engenharia (tais como ASTM e ISO) a nível mundial.

Processo de galvanização

O Galvanização por imersão a quente (HDG) é uma operação precisa, em várias etapas, concebida para garantir uma ligação metalúrgica perfeita e um revestimento uniforme de zinco.

1. preparação da superfície

A limpeza é a base da qualidade galvanização. O processo começa com três passos de limpeza. Primeiro, desengorduramento utiliza uma solução alcalina para remover contaminantes orgânicos como óleo e sujidade. Segundo, decapagem envolve a imersão do aço num banho de ácido (normalmente ácido clorídrico) para limpar quimicamente a superfície, removendo a ferrugem e a carepa de laminagem. Finalmente, o aço é mergulhado num solução de fluxo (cloreto de zinco e amónio), que limpa a superfície de óxidos residuais e evita a reoxidação antes de o componente entrar no banho de zinco.

2. banho de zinco fundido

O componente preparado é lentamente imerso no banho de zinco fundido. A temperatura do zinco é rigorosamente controlada a cerca de $450^{\circ}\text{C}$. A esta temperatura, o ferro do aço reage quimicamente com o zinco fundido, formando várias camadas de forte ligas de ferro-zinco. Estas camadas de liga são fundamentais para a resistência da ligação e a durabilidade do galvanização casaco.

3. arrefecimento e passivação

Uma vez atingida a espessura de revestimento necessária, o componente é retirado lentamente, permitindo que o excesso de zinco escorra. O componente é então arrefecido, quer por arrefecimento natural ao ar, quer por arrefecimento com água. Por vezes, é efectuada uma passivação O tratamento é aplicado imediatamente após o arrefecimento para evitar a formação de "manchas de armazenamento húmido" (ferrugem branca), especialmente se o componente for armazenado em condições de humidade.

4.Inspeção

A última etapa é inspeção. A espessura do galvanização O revestimento é medido utilizando métodos não destrutivos (como medidores magnéticos) para confirmar a conformidade com as normas internacionais, como a ASTM A123 ou a ISO 1461.

Os engenheiros têm de ter em conta as alterações dimensionais nas peças de precisão devido à espessura do revestimento; as roscas e as superfícies de contacto têm frequentemente de ser sobredimensionado antes de galvanização. Além disso, todas as estruturas fechadas devem ser projectadas com orifícios de ventilação e orifícios de drenagem para garantir uma cobertura completa do zinco e evitar riscos de segurança durante a imersão.

Diferentes métodos de galvanização

Enquanto Galvanização por imersão a quente (HDG) é o líder do sector em matéria de proteção para trabalhos pesados, outros galvanização servem necessidades específicas relacionadas com o tamanho dos componentes, a tolerância dimensional e o tempo de vida útil necessário.

1. galvanização por imersão a quente (HDG)

O HDG fornece o revestimento mais espesso (normalmente $50 \mu \text{m}$ a $150 \mu \text{m}$) e a vida útil mais longa (25-50 anos). Cria uma ligação metalúrgica superior, oferecendo uma excelente resistência à abrasão e uma cobertura interna completa para tubos e formas fechadas. É o padrão para aplicações estruturais e de infra-estruturas.

2. electrogalvanização

Este método utiliza um processo de galvanoplastia para depositar uma fina camada de zinco puro (normalmente $5 \mu \text{m}$ a $25 \mu \text{m}$). Oferece um acabamento suave e esteticamente agradável e um impacto dimensional mínimo, tornando-o ideal para fixadores de precisão e componentes interiores onde o risco de corrosão é baixo. No entanto, a sua vida útil é significativamente mais curta do que a do HDG.

3. galvanização a frio / pintura rica em zinco

Frequentemente designado por Tinta rica em zincoTrata-se de um revestimento que contém uma elevada concentração de pó de zinco. Não é verdade galvanização mas proporciona uma proteção de sacrifício através da condutividade. A sua principal utilização em engenharia é para reparação revestimentos HDG danificados no terreno (de acordo com a norma ASTM A780) e para pequenas aplicações de retoque.

4. galvanização por difusão térmica (Sherardizing)

Este método envolve o aquecimento de peças com pó de zinco num tambor selado, criando um revestimento de zinco altamente uniforme e totalmente em liga. É excelente para peças pequenas e complexas e componentes roscados em que a estabilidade dimensional é fundamental, uma vez que a espessura do revestimento é uniforme e minimiza a perturbação das roscas de acoplamento.

Método	Espessura (μm)	Vida útil da corrosão	Utilização ideal	Custo
Galvanização por imersão a quente (HDG)	50 – 150	Mais longo (25-50 anos)	Aço estrutural, peças fundidas de grandes dimensões	Médio
Electrogalvanização	5 – 25	Curto (interior/suave)	Peças de precisão, pequenos elementos de fixação	Baixa
Difusão térmica	30 – 100	Excelente	Componentes roscados, peças de pequenos lotes	Elevado

Revestimento de zinco (galvanização) vs. revestimento em pó

Revestimento de zinco - comummente referido em engenharia como galvanização-e o revestimento em pó são dois sistemas de proteção contra a corrosão amplamente utilizados, mas funcionam através de mecanismos fundamentalmente diferentes e, por conseguinte, servem objectivos de engenharia diferentes.

Galvanização é um categoria alargada que inclui várias tecnologias de revestimento de zinco - como a galvanização por imersão a quente (HDG), a electrogalvanização, a galvanização por difusão térmica e os revestimentos ricos em zinco. Independentemente do método, a galvanização proporciona duas formas principais de proteção:

• Proteção da barreiraem que a camada de zinco isola fisicamente o aço da humidade e do oxigénio; e
• Proteção de sacrifícioO revestimento de zinco é um revestimento de proteção do aço exposto, no qual o zinco se corrói preferencialmente quando o revestimento é riscado ou danificado.

Devido a este comportamento de sacrifício, o aço galvanizado continua a resistir à corrosão mesmo após pequenos danos no revestimento. Entre todos os métodos de galvanização, Galvanização por imersão a quente (HDG) oferece a maior durabilidade no exterior, normalmente 25-50 anos em ambientes atmosféricos normais.

Revestimento em póem contrapartida, é exclusivamente um do tipo barreira sistema de proteção. Oferece uma excelente aparência, opções de cores uniformes e acabamentos arquitectónicos suaves. No entanto, se o revestimento estiver lascado, rachado ou de outra forma quebrado, o aço subjacente fica imediatamente exposto, porque o revestimento em pó não não proporcionar uma proteção de sacrifício.

Do ponto de vista do ciclo de vida, os sistemas de revestimento de zinco (galvanização) oferecem uma resistência superior à corrosão a longo prazo, enquanto o revestimento em pó se destaca pela estética, qualidade de acabamento e controlo da cor.
Para projectos que requerem uma durabilidade a longo prazo e um elevado atrativo visual, a sistema duplex-A galvanização e o revestimento a pó proporcionam um desempenho sinérgico e são amplamente utilizados em aplicações de arquitetura, transportes e infra-estruturas.

Benefícios da galvanização

A adoção generalizada de galvanização é impulsionado pelo seu conjunto convincente de benefícios económicos e de desempenho, tornando-o uma escolha ideal para a proteção de metais a longo prazo:

• Desempenho superior em termos de corrosão a longo prazo: A dupla ação de barreira e de proteção sacrificial torna galvanização por imersão a quente a referência da indústria, proporcionando uma proteção sem manutenção durante décadas, aumentando significativamente a vida útil da estrutura de aço.
• Baixo custo de manutenção: A longa vida útil do galvanização elimina a necessidade de pinturas e manutenções repetidas, resultando num custo substancialmente mais baixo. Custo do ciclo de vida (CCV) em comparação com os revestimentos tradicionais.
• Cobertura total: Como um processo de imersão em líquido, galvanização por imersão a quente assegura que todos os espaços internos, fendas e arestas recebem um revestimento uniforme, eliminando os pontos fracos frequentemente encontrados nos revestimentos por pulverização.
• Resistência à abrasão: As camadas de liga de ferro-zinco subjacentes são frequentemente mais duras do que o aço de base. Esta dureza metalúrgica confere ao galvanização apresentam uma excelente resistência aos danos mecânicos, ao impacto e à abrasão durante o manuseamento e o serviço.
• Sustentável: Galvanizado O aço é ambientalmente responsável, uma vez que tanto o aço como o zinco são materiais altamente recicláveis, e a necessidade de manutenção frequente (e as emissões de COV associadas à pintura) é eliminada.

Limitações da galvanização

Embora a galvanização ofereça uma excelente proteção contra a corrosão a longo prazo, o processo tem várias limitações de engenharia que devem ser consideradas durante a conceção e o fabrico. Estas limitações estão relacionadas com o controlo da espessura do revestimento, efeitos térmicos, compatibilidade com peças de precisão e restrições ambientais. A compreensão destas desvantagens ajuda os engenheiros a determinar se a galvanização é apropriada para um determinado componente ou se um sistema de revestimento alternativo é mais adequado.

As principais desvantagens incluem:

• Impacto dimensional: A espessura do revestimento (especialmente HDG a 50-150 µm) pode afetar as tolerâncias, exigindo o sobredimensionamento de roscas, ajustes maquinados e superfícies de acoplamento de precisão.
• Risco de distorção térmica: A galvanização por imersão a quente envolve uma imersão de ~450 °C, que pode causar distorção em componentes de paredes finas, grandes ou assimétricos.
• Estética de superfície: Os revestimentos galvanizados apresentam frequentemente manchas, marcas de fluxo ou um aspeto irregular; não são adequados quando é necessária uma elevada uniformidade cosmética.
• Adequação limitada a geometrias complexas: As estruturas fechadas requerem orifícios de ventilação/drenagem; caso contrário, o zinco não pode fluir livremente e o processo torna-se inseguro ou incompleto.
• Complexidade de reparação: Uma vez danificadas em serviço, as reparações (normalmente pintura rica em zinco) não conseguem reproduzir totalmente as camadas de liga metalúrgica do HDG.
• Considerações sobre a soldabilidade: O aço galvanizado requer uma preparação adicional da superfície antes da soldadura e produz fumos que exigem uma ventilação adequada.
• Condições ambientais: Em determinados ambientes agressivos (ácidos fortes, imersão contínua em água salgada), o zinco pode corroer-se mais rapidamente do que o previsto, reduzindo o tempo de vida útil.
• Custo vs. Alternativas: Para os componentes que necessitam apenas de proteção a curto prazo ou de revestimentos estéticos, a galvanização pode ser mais cara do que as tintas industriais normais ou os revestimentos em pó.

Aplicações

Galvanização é essencial numa vasta gama de indústrias em que se espera uma exposição prolongada aos elementos, proporcionando uma proteção duradoura aos bens essenciais:

• Utilizações arquitectónicas e estruturais: É a principal solução de proteção para a construção de aço estrutural em instalações comerciais e industriais, pontes e parques de estacionamento.
• Transportes e infra-estruturas: A sua resistência a condições climatéricas adversas torna-o padrão para bens como barreiras de proteção de auto-estradas, barreiras de tráfego e colunas de iluminação pública, contando com galvanização por imersão a quente para a segurança rodoviária.
• Torres de energia e de comunicação: Galvanização é fundamental para torres de linhas de transmissão, estruturas de estações de base de comunicações e subestações eléctricas, assegurando a integridade estrutural em locais remotos.
• Equipamento para o meio marinho: É amplamente utilizado em docas, plataformas e estruturas secundárias, embora seja necessário ter em conta taxas de consumo de zinco mais elevadas em zonas de salpicos marinhos diretos.
• Máquinas industriais e tanques de armazenamento: Galvanizado suportes, estruturas e componentes asseguram a continuidade operacional em ambientes corrosivos químicos ou de elevada humidade.
• Fixadores pequenos: Aplica-se universalmente a pequenos fechoscomo parafusos, porcas e anilhas, para garantir que os pontos de ligação são tão resistentes à corrosão como os principais elementos estruturais.

Para aplicações especializadas, peças fundidas e maquinadas que se destinam a ser utilizados no exterior - tais como componentes de bombas, válvulas e conjuntos mecânicos complexos - são habitualmente protegidos por Galvanização por imersão a quente ou Galvanização por difusão térmica para garantir décadas de serviço fiável.

Graus de galvanização & "Galvanização de 7 Graus"

Galvanização As normas definem o desempenho principalmente com base na espessura ou no peso do revestimento de zinco.

Os graus são normalmente especificados pelo espessura do revestimento em micrómetros ($\mu \text{m}$) ou o peso do revestimento por unidade de superfície ($\text{g}/\text{m}^2$). Exemplos de normas incluem os requisitos de espessura mínima descritos em ISO 1461 e ASTM A123. Para os produtos contínuos, como as chapas de aço, o grau utiliza a designação Z; por exemplo, Z275 indica uma massa de revestimento de $275 \text{g}/\text{m}^2$.

O termo "Galvanização de 7 graus” não é um grau industrial padronizado ou reconhecido mundialmente. Trata-se provavelmente de um termo local ou específico de um projeto e deve ser evitado nas especificações formais de engenharia, uma vez que é ambíguo.

Para garantir a qualidade e a conformidade, os engenheiros têm de especificar sempre a método de galvanização (por exemplo, HDG ou electrogalvanização), o norma aplicável (por exemplo, ASTM A123), e a espessura mínima exigida do revestimento ou peso para a espessura específica do componente. O grau escolhido deve ser proporcional à severidade do ambiente corrosivo do componente.

Conclusão

A galvanização continua a ser uma das formas mais fiáveis e económicas de proteger o aço em ambientes agressivos. A sua combinação de proteção de barreira, ação sacrificial e ligação metalúrgica proporciona uma resistência à corrosão a longo prazo com uma manutenção mínima.

Para os engenheiros, a seleção do método de galvanização correto depende das condições de exposição do componente, dos requisitos estruturais e da vida útil pretendida. Galvanização por imersão a quente (HDG) continua a ser a referência para infra-estruturas e aplicações industriais pesadas.

Se o seu projeto requer um desempenho duradouro no exterior, considere a possibilidade de especificar o método de galvanização e a espessura do revestimento adequados logo na fase de conceção.
Também pode contactar a nossa equipa de engenharia para apoio na seleção de materiais ou especificações de revestimento.

FAQ

Quanto tempo dura um revestimento galvanizado?

O tempo de vida de um revestimento galvanizado depende da espessura do zinco e do ambiente.
Duração típica da galvanização por imersão a quente 25-50 anos ao ar livre e ainda mais tempo nas zonas rurais.
Os revestimentos electrogalvanizados são mais finos e normalmente duram apenas alguns anos em condições interiores moderadas.
As atmosferas marinhas ou industriais reduzem a vida útil devido ao consumo mais rápido de zinco.

Como saber se um metal é galvanizado?

O aço galvanizado apresenta-se frequentemente:

• A com lantejoulas ou padrão de superfície cristalina
• Um acabamento cinzento mate ou metálico brilhante
• Uma textura mais dura e ligeiramente rugosa de camadas de liga Fe-Zn

Os métodos de identificação de engenharia incluem medidores magnéticos da espessura do revestimento, testes de faíscas ou aplicação de ácidos diluídos que reagem com o zinco.

Como remover um revestimento galvanizado?

Os métodos de remoção mais comuns incluem:

• Decapagem química utilizando ácidos como o ácido clorídrico
• Remoção mecânica através de retificação, jato de areia abrasivo ou lixagem
• Remoção térmicaembora seja geralmente evitada devido aos perigosos fumos de zinco

É necessário ter cuidado para evitar danificar o aço subjacente.

O revestimento galvanizado pode ser aplicado sobre a ferrugem?

A galvanização não pode ser aplicada diretamente sobre uma superfície enferrujada.
Quaisquer produtos de corrosão remanescentes impedirão o zinco de formar uma ligação metalúrgica adequada com o aço.

Para galvanização por imersão a quenteAntes de entrar no banho de zinco fundido, o aço deve ser completamente limpo através de desengorduramento, decapagem e fluxagem - caso contrário, o revestimento não será uniforme ou poderá falhar.

Para tinta rica em zinco (galvanização a frio)Para obter uma superfície metálica limpa e quase branca, a ferrugem deve ser removida mecanicamente (esmerilagem, jato de areia ou lixagem). Só após uma preparação adequada da superfície é que o revestimento rico em zinco pode proporcionar uma proteção de sacrifício eficaz.