Galvanizado

El zinc es un término general para cualquier tratamiento de superficie que conduzca a la formación de un metal de recubrimiento de zinc . El objetivo es evitar la degradación del metal revestido por corrosión . De hecho, el zinc es un metal muy reductor que, por lo tanto, se oxida en lugar del metal que protege. El lenguaje común utiliza terminología especial siguiendo el proceso de galvanizado:

• galvanizado electrolítico: deposición de zinc electrolítico . Los productos así revestidos se denominan productos electrocincados;
• sherardización  : nombre dado a un proceso termoquímico para la difusión superficial de zinc en acero  ;
• galvanizado en caliente  : revestimiento por inmersión en un baño de zinc fundido. Los productos así revestidos se denominan productos galvanizados;
• Recubrimiento de zinc por pulverización en caliente: recubrimiento mediante pulverización de zinc fundido con una pistola pulverizadora. Los productos así revestidos se denominan zinc metalizados.

La aplicación de pintura que contiene polvo o polvo de zinc está excluida de los nombres de galvanizado, galvanizado, pulverización en caliente. Para designar estas capas de pintura, el uso de los términos “pintura de zinc metálico” o “pintura metálica rica en zinc” evita cualquier ambigüedad.

Galjanoplastia de zinc electrolítico

El galvanizado electrolítico ocupa una posición dominante en el campo de la galvanoplastia por el tonelaje de metal electrodepositado. Desde el comienzo del XX °  siglo procesa cianuro de uso afinadores de grano pueden Brillanter Depósitos. Los depósitos de zinc brillante están muy extendidos y se han desarrollado electrolitos para dar a los depósitos propiedades deseables en términos de apariencia decorativa, resistencia a la corrosión y capacidad para pasivarse con cromo .

Utilidad

El galvanizado electrolítico se aplica para resistir la corrosión primero antes de cualquier consideración estética o funcional. A principios del siglo XX , los primeros electrolitos utilizaron cianuro, un complejo muy eficaz pero muy tóxico para el medio ambiente. Los primeros depósitos muy brillantes solo aparecieron en 1966 con la invención de los baños ácido al cloruro de zinc y la incorporación de cetonas como agente abrillantador. En los años 80, los baños alcalinos para zincar han ido reemplazando paulatinamente a los antiguos baños y el cianuro dominaba el mercado por sus excelentes dotes de corrosión. La aceleración del abandono de los procesos de cianuro también corresponde a la aplicación de Directivas europeas, que han prohibido el cromo hexavalente en pasivaciones de zinc. El depósito de zinc alcalino sin cianuro contiene pocos abrillantadores orgánicos y su estructura columnar permite una pasivación más espesa y protectora.

Procesos

La protección contra la corrosión del acero se debe en primer lugar a la diferencia de potencial anódico entre el zinc (potencial estándar del par (Zn / Zn2 +) = aproximadamente -760 mV / ESH) y el hierro contenido en el acero (par estándar potencial (Fe / Fe2 +) = aproximadamente -440 mV / ESH). El acero está así protegido por protección catódica siempre que el zinc no esté completamente oxidado. La capacidad del depósito para reducir la velocidad de corrosión se puede resumir en 4 variables:

• el espesor del depósito que se encuentra comúnmente en 10 μm en la actualidad;
• su capacidad para recibir capas protectoras de conversión con espesores del orden de 200 a 400 nm en el caso de conversiones a cromo trivalente;
• la reducción de la diferencia de potencial con el acero mediante el uso de aleaciones más nobles como Zn- Ni con 12-15% de níquel  ;
• la deposición de un acabado reforzado de tipo organomineral utilizando sílice , lubricantes e inhibidores hasta un espesor de 1 μm.

Los electrolitos de zinc se dividen en dos tipos: alcalinos o ácidos.

Baños alcalinos

• Cianuros: contienen zinc, cianuro de sodio e hidróxido de sodio (sosa cáustica). El zinc es soluble en forma de Na 2 Zn (CN) 4 pero también en forma de cincato Na 2 Zn ( OH ) 4 . El mantenimiento consiste en un control regular del contenido de Zn, NaOH y NaCN. La relación NaCN / Zn puede variar de 2 a 3 dependiendo de la temperatura del baño. La siguiente tabla muestra los valores habituales que deben observarse a temperatura ambiente:

Composición de electrolitos

	Zinc	Hidróxido de sodio	Cianuro de sodio
cianuro bajo	6-10 g / l	75-90 g / l	10-20 g / l
cianuro medio	15-20 g / l	75-90 g / l	25-45 g / l
alto cianuro	25-35 g / l	75-90 g / l	80-100 g / l

Los abrillantadores disponibles comercialmente usan refinadores de granos amino y nicotinato de bencilo . Debido a los importantes riesgos para la salud y la seguridad que presentan los baños de cianuro, estos electrolitos se reemplazan por baños alcalinos sin cianuro.

• Alcalinas sin cianuro: consisten en zinc y sosa . Los refinadores de granos son los mismos que los de los procesos de cianuro pero también contienen amonio cuaternario capaces de reducir las diferencias de espesor entre zonas de diferentes densidades de corriente . El control se lleva a cabo mediante un seguimiento riguroso de zinc y sosa de acuerdo con la siguiente tabla. Un alto contenido de zinc favorece una eficiencia favorable pero reduce el poder de penetración de los depósitos a bajas densidades de corriente.

Composición de electrolitos

	Zinc	Soldada
mejor distribución del metal	6-14 g / l	120 g / l
mejor productividad	14-25 g / l	120 g / l

Baños ácidos

• Baños de muy alta velocidad: están reservados para el tratamiento continuo de alambre, fleje o tubo. El sustrato funciona a una velocidad muy alta de hasta 200 m / min e impone tiempos de recubrimiento de zinc particularmente cortos. Los baños están compuestos por sulfato o cloruro de zinc hasta los límites de solubilidad. Una adición de ácido bórico para bajas concentraciones permite limitar la combustión a altas densidades de corriente y tiene un efecto tampón sobre el pH . Contienen pocos refinadores de granos, incluido el sacarinato de sodio .
• Baños de cloruro tradicionales: son los más habituales. Lanzados por primera vez con bases de amonio , estos procesos han evolucionado con bases de potasio en Occidente principalmente debido a la contaminación de las aguas residuales. Contienen cloruro de zinc , cloruro de amonio o potasio y ácido bórico para baños de potasio. El contenido de zinc depende del grado de productividad deseado en el procesamiento a granel o ligado. Generalmente varía de 20 g / L a 50 g / L. El pH es 4.8.

Composición habitual de un baño de cloruro.

configuraciones	Contenido en gramos / litro
Zinc	40 g / l
Cloruro total	125 g / l
Cloruro de zinc anhidro	80 g / l
Cloruro de potasio	180 g / l
Ácido bórico	25 g / l

Los refinadores de granos son cetonas o aldehídos poco solubles. Deben disolverse en disolventes alcohólicos o mejor aún con tensioactivos hidrotrópicos . Estas moléculas se depositan conjuntamente con el zinc y generan un brillo muy alto pero dificultan la pasivación y reducen el poder protector del zinc.

Mercados

• Industria automovilística
• Edificio
• Aeronáutica
• Construcciones mecanicas
• Tornillos y pernos

Notas y referencias

1. simplificado nombres comerciales
2. Término derivado del nombre del inventor de un proceso en el origen de este método
3. http://www.zinc.org/basics/zinc_production
4. http://www.wipo.int/patentscope/search/en/WO2009153369
5. documento en docs.google.com
6. http://www.patfr.com/199510/EP0677598.html
7. Directiva 2000/53 relativa a vehículos al final de su vida útil o VLE
8. http://www.chimix.com/an9/bac9/reu93.htm
9. documento en docs.google.com

Bibliografía

• NI UNA PALABRA. Duprat ( Coventya ), Mike Kelly (Coventya), “Procesos dedicados para galvanoplastia en sujetadores”, Fasteners Technology International, agosto de 2010, p. 56-60
• Amandine Ibled, “Siempre atenta a las demandas del mercado”, Galvano-Organo, n o 800,marzo 2011, pag. 50-52
• R.Venz, F. Raulin, L. Thiery: “Estado de avance de los procesos de sustitución”, Galvano-Organo, 766 (2007) 34-36
• Galvanoplastia moderna, quinta edición
• H. Geduld, "Zinc Plating", Publicaciones de acabado, 1988

Ver también

• Cr (III): Capas de conversión en zinc y aleaciones de zinc: evolución y perspectivas por Lionel Thiery ( Coventya SAS Clichy, Francia)