¿Cuál es el proceso de galvanización del acero?

La galvanización es el proceso de aplicar una capa protectora de zinc al acero para evitar la corrosión. El método industrial más común es la galvanización por inmersión en caliente-continua, en la que las tiras de acero o las piezas fabricadas se limpian, se funden y se sumergen en zinc fundido para que se forme una capa de zinc unida metalúrgicamente en la superficie. Debido a que el zinc corroe preferentemente el acero, el recubrimiento protege el metal base como barrera y como ánodo de sacrificio. Este artículo explica el proceso paso a paso, las designaciones de recubrimiento utilizadas en el comercio internacional y los factores que determinan la vida útil.

¿Por qué galvanizar el acero?

El acero desnudo se oxida cuando la humedad y el oxígeno llegan a su superficie. Un recubrimiento de zinc interrumpe este proceso de dos maneras:

Protección de barrera: la densa capa de zinc separa físicamente el acero de la atmósfera.

Protección de sacrificio (catódica): en los rayones y bordes cortados donde el acero está expuesto, el zinc se corroe con preferencia al acero, por lo que el área expuesta permanece protegida mientras haya zinc cerca.

Este mecanismo dual hace que la galvanización sea uno de los sistemas de protección contra la corrosión más rentables-para el acero estructural, con una vida útil típica-libre de mantenimiento medida en décadas en la mayoría de los entornos atmosféricos.

El proceso de galvanizado en caliente-paso a paso

1. Preparación de la superficie

La calidad del recubrimiento de zinc depende casi por completo de la limpieza de la superficie. El acero pasa primero por un baño desengrasante alcalino para eliminar aceites, grasas y compuestos de trefilado, luego por decapado en ácido clorhídrico o sulfúrico diluido para eliminar las cascarillas de laminación y el óxido. Después de cada etapa química la tira se enjuaga con agua.

2. Flujo

Antes de la inmersión, el acero se recubre con un fundente, normalmente una solución de cloruro de zinc y amonio. El fundente evita la oxidación de la superficie limpia entre el decapado y la inmersión y promueve la humectación del acero por el zinc fundido.

3. Recubrimiento por inmersión en caliente-

El acero preparado se sumerge en un baño de zinc fundido mantenido a aproximadamente 450 grados (aproximadamente 840 grados F). El hierro y el zinc reaccionan en la interfaz para formar una serie de capas de aleación intermetálica de zinc-hierro, recubiertas por una capa de zinc relativamente puro. Esta unión metalúrgica es lo que distingue la galvanización por inmersión en caliente-de la pintura u otros revestimientos de superficies.

4. Retiro y Control del Peso del Recubrimiento

A medida que la tira sale del baño, las cuchillas de gas (limpiadores de aire o nitrógeno) eliminan el exceso de zinc de la superficie y controlan con precisión el espesor del recubrimiento final. Luego, el recubrimiento se enfría y, en el caso de productos en láminas, puede recibir una pasada ligera u otro tratamiento de acabado.

5. Inspección

El peso del recubrimiento se verifica pesando una muestra antes y después de disolver la capa de zinc (la prueba del triple-punto) y la adhesión del recubrimiento se verifica mediante pruebas de flexión. Las líneas de producción continua monitorean el espesor del recubrimiento en línea con medidores.

Pesos y designaciones de revestimiento según ASTM A653/A653M

Los productos de láminas galvanizadas se describen según el grado del metal base y la designación del recubrimiento. ASTM A653/A653M, la especificación estándar para láminas de acero-recubiertas de zinc mediante el proceso de inmersión en caliente-, define designaciones de recubrimiento que establecen el peso total mínimo del recubrimiento en ambas superficies.

G-60: peso total mínimo del recubrimiento de 0,60 oz/pie² (aproximadamente 183 g/m²) en ambos lados combinados, lo que normalmente corresponde a un espesor de recubrimiento de aproximadamente 0,40 mil (10 µm) por lado.

G-90: peso total mínimo del recubrimiento de 0,90 oz/ft² (aproximadamente 275 g/m²), aproximadamente 0,60 mil (15 µm) por lado.

G-110, G-140, G-165 y G-185 designan recubrimientos progresivamente más pesados ​​para ambientes más corrosivos.

En términos métricos, las designaciones comunes son Z180, Z275 y Z350, donde el número es la masa total del recubrimiento en g/m². Se puede pedir el mismo recubrimiento físico bajo cualquiera de los sistemas; ASTM A653/A653M es el estándar que rige para las designaciones de pulgadas-libras, mientras que ISO 1461 cubre los recubrimientos galvanizados-por inmersión en caliente en artículos fabricados de hierro y acero, y GB/T 2518 rige las láminas de acero recubiertas de zinc-por inmersión en caliente continua-en China.

Otros métodos de galvanización

Además del recubrimiento continuo por inmersión en caliente-de láminas y tiras, se utilizan varios procesos relacionados:

Galvanizado en caliente-por lotes (general) según ISO 1461: las estructuras fabricadas, como torres de transmisión y pasamanos, se limpian, se les aplica fundente y se sumergen en zinc fundido.

Electrogalvanizado: el zinc se deposita electrolíticamente, dando un recubrimiento más fino y suave que se utiliza principalmente para paneles de carrocería de automóviles donde la adhesión de la pintura es importante.

Proyección térmica de zinc: se pulveriza zinc fundido o en polvo sobre estructuras grandes que no se pueden sumergir.

Sherardizado: las piezas pequeñas se agitan con polvo de zinc a temperatura elevada para formar una capa de difusión.

Vida útil y protección contra la corrosión

La vida útil de un revestimiento galvanizado depende del espesor del revestimiento y de la corrosividad del medio ambiente. Como regla práctica, el zinc se corroe a aproximadamente 1 µm por año en atmósferas rurales templadas y más rápidamente en entornos industriales o marinos. Por lo tanto, un revestimiento G-90 proporciona décadas de protección en la mayoría de las aplicaciones interiores. Los datos de la tasa de corrosión se publican en ISO 9223 y normas relacionadas, que clasifican la corrosividad atmosférica y permiten a los ingenieros seleccionar el peso del recubrimiento para la vida útil del diseño.

Aplicaciones comunes

El acero galvanizado se utiliza donde se requiere una larga vida útil y un bajo mantenimiento: marcos de edificios, revestimientos de techos y paredes, torres de transmisión y postes de servicios públicos, barandillas de carreteras, edificios agrícolas, conductos de HVAC, gabinetes eléctricos y tanques de transformadores. En la industria eléctrica, los tanques de aceite de transformadores con frecuencia se fabrican con acero galvanizado o protegido contra la corrosión-para sobrevivir al servicio al aire libre.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre el recubrimiento G-60 y G-90?

Ambas designaciones se definen en ASTM A653/A653M como peso total mínimo de recubrimiento en ambas superficies. El G-90 (0,90 oz/pie², aproximadamente 275 g/m²) es aproximadamente un 50 % más pesado que el G-60 (0,60 oz/pie², aproximadamente 183 g/m²) y ofrece una vida útil proporcionalmente más larga en el mismo entorno.

¿El galvanizado protege los bordes cortados y los rayones?

Sí. Debido a que el zinc es anódico al acero, el acero expuesto en los bordes cortados y rayones está protegido sacrificialmente por el recubrimiento de zinc circundante. Esta característica de autorreparación es una ventaja clave sobre los sistemas de pintura.

¿Por qué se limpia el acero antes de sumergirlo?

El zinc no moja el acero aceitoso o incrustado. El desengrasado, el decapado y el fundente garantizan una superficie químicamente limpia y libre de óxido-para que el zinc fundido pueda reaccionar con el acero y formar una unión metalúrgica continua.

¿A qué temperatura se encuentra el baño de zinc fundido?

Las líneas continuas-de inmersión en caliente funcionan a aproximadamente 450 grados. Las temperaturas más altas aceleran la formación de capas frágiles de aleación de zinc-hierro, por lo que la temperatura del baño se controla dentro de un margen estrecho.

¿Se puede pintar el acero galvanizado?

Sí, con una preparación adecuada de la superficie, como limpieza y una imprimación adecuada. El sistema dúplex de galvanizado más pintura brinda una vida útil mucho más larga que cualquiera de los sistemas por separado y se usa ampliamente para estructuras de alta-visibilidad.

¿Cómo selecciono el peso de recubrimiento correcto?

Seleccione el peso del recubrimiento de la categoría de corrosividad del lugar de instalación (ISO 9223) y la vida útil de diseño requerida. Los recubrimientos más pesados, como G-140 o G-185, se especifican para atmósferas marinas e industriales, mientras que G-60 o G-90 cubren la mayoría de las aplicaciones interiores y rurales.