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Jornadas LATIZA - LatinoAmerica Mayo-

Junio 2014

14-06-2014

Marco Antunes - Dipl.Ing.Herwig GmbH 1

Buenas Prácticas de Galvanizado

Pretratamiento y Baño de Zn

Marco Antunes – Dipl. Ing. Herwig GmbH

Mayo 2014

Nuevos desafios de la indústria

Costes

Legislación medioambiental

Calidad del acabado

Mayo 2014

El objectivo

Mayo 2014

Optimización del proceso (pretratamiento y baño de Zn)

Procesos químicos eficientes y economicos

Control de la reactividad de los aceros procesados

Maximización del escurrido y fluidez del Zn

Pretratamiento químico

Mayo 2014

Desengrase DecapadoLavado Lavado(s) Fluxado


Junio 2014

14-06-2014


Mayo 2014

Desengrase

Remoción de contaminantes en la superfície del acero:

Aceites (de conformado, anticorrosivos...)GrasasPolvoResíduos de soldaduraResíduos de fundiciónProductos de reacción del acero (óxidos, herrumbre)

Pinturas y barnices Removedor químico“Quita pinturas”

Mayo 2014

Las 5 ventajas del desengrase

Mayor rapidez de actuación del ácido de decapado

Menor contaminación por aceites y grasas

Menos costes de mantenimiento de los filtros de aire

Limite de emisión de dioxinas controlado

Vida útil del flux más longa y reducción de los costes de tratamiento/formulación

Mayo 2014

Tipos de desengrase

ALCALINO

ÁCIDO

Mayo 2014

Comparativo de procesos

Desengrase ácido Desengrase alcalinoCondiciones de trabajo

TemperaturaConcentraciónTiempo de procesado

Baja temperatura, hasta 30º C8 – 12 %

15 – 20 minutos (*)

Alta temperatura, mín. 50 ºC5 – 8 %

15 – 20 minutos (*)

Calidad del aire Baja humedad y corrosión Alta humedad y corrosión

Enjuage posterior No Sí

Coste energético Mínimo Alto

EquipoCubaAcalentamiento

Resistente a ácidosDeseable (hasta 30 ºC)

Resistente a alcális y temperaturaNecesário

CosteFormulaciónMantenimientoConsumo água

AltoBajoBajo

BajoAltoAlto

Generación de lodos 0,1 – 0,3 kg/ton procesada > 0,5 kg/ton procesada

Tiempo de vida útil Superior a 5 años 6 – 12 meses

(*) muy dependiente de la condición del material


Junio 2014

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Mayo 2014

Decapado

Remoción de óxidos de la superfície del acero:

FeO (Wustita, negro con escamas), buena solubilidadFeO.Fe2O3 (Magnetita, azul/negro), solubleFe2O3 (Hematita, marrón), soluble

Recuperación de piezas defectuosas (stripping/deszincado)

SobredecapadoFragilización del material / oclusión de hidrógeno

Mayo 2014

Curva de Kleingarn

(1988)

• No considera el Zn presente

• Buena correlación para la operación en el día-a-día

• Permite direcciones para mantener:

Máxima velocidad decapado;Reducir consumo de ácido;

Mantener bãnos en servicio por más tiempo y menor coste;

Gestión del decapado

Mayo 2014

Inhibidores

“Un inhibidor de corrosión es una sustanciaquímica que, cuando añadida en pequeñasconcentraciones en un medio, minimiza oprevine la corrosión” ISO 8044

Mayo 2014

Que és un bueno inhibidor?

Inhibición efectiva de la disolución del metal (mín. 75 %)

Sin retraso del proceso de decapado

Efectivo a baja (y también alta) concentración

Inhibición eficaz del hidrógeno adsorvido por el metal base

Buena solubilidad y beneficios del punto de vista ecológico

Estable térmica y quimicamente, sin degradación oxidativa o reductiva

Baja el consumo de ácido y el coste del proceso

Menor emisión de niebla ácido por generar menos H en el proceso

Sin efecto en la planta de regeneración


Junio 2014

14-06-2014


Mayo 2014

Mejorías medioambientales en el decapado

• Permiten la redución de emanaciones de vapores/humos del decapado

• Control de emisión de gases

Anti-emanaciones

• Conjuga el efecto de inhibidor de ataque con la redución de vapores/humos

• Control de emisión de gases y ahorro económico en proceso

Inhibidor con efecto anti-emanaciones

Mayo 2014

La importáncia del enjuague

Evita contaminaciones cruzadas

Aumenta tiempo útil de los baños

Menor producción de ceniza y matas

Reduce la generación de dioxinas

Cuando optimizado, reduce consumo de químicos en línea

Mayo 2014

2º Lavado

Água fresca

Resíduos ácidos

Nivelar pérdidas por evaporación

Flux1º Lavado

Parámetros de processo óptimos

La importáncia del enjuague después del decapado

Q = (D x V) x R

Mayo 2014

Fluxado

“Si la cuba de zinc es el

de nuestra planta de galvanizado,

el fluxado es su .”


Junio 2014

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Mayo 2014

Fluxado

Condicionamiento del substrato metálico, preparandolo para el galvanizado:

Inhibición de re-oxidación en la superfície metálica

Ataque de la superfície del metal en la inmersión (activación)

Disolución de los óxidos en la superfície del crisol

Mayo 2014

Problemas comúnes

pH extremadamente ácido, << 3,5

Alto contenido Fe dissuelto o en suspensión

Concentración de sales insuficiente

Razón molecular ZnCl2 / NH4Cl descompensada

Mayo 2014

Problemas comúnes – como evitarlos?

Considerar 2 lavados, en contracorriente

Dosificar con sales o soluciones de fluxado

Emplear sistema regeneración fluxado:

- con NH3 y H2O2

- Sales de flux auto-reguladores

Mayo 2014

Comparativo

Proceso Capacidad

remoción hierro

Estabilidad de

parámetros

Reducción

consumo Zn

Tiempo

dispendido

Decantación +++ + - -

Filtración +++ + - +

Aireación + + - +

Equipo reg. c/

NH3 y H2O2++++ ++ ++++ ++++

Sales auto-

reguladores+++++ +++++ +++++ ++++


Junio 2014

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Mayo 2014

Secado

Reducción/eliminación de humedad en el materialEliminación de las explosiones (utilizar mojante en flux)

Maximizar la velocidad de inmersión Estabilidad térmica en crisolIncremento de capacidad productiva

Estabilizar la capa de flux generadaImpedir reoxidación del substratoDisminuir la generación de cenizasMantener uniformidad del galvanizado

Mayo 2014

Secado

Humedad relativa en el secadero < 40 %

Temperatura variable de acuerdo con el material70 – 120 ºC es comun

20 minutos (igualmente variable)

Composición equilibrada del flux

Mayo 2014

Baño de Zinc

“Formación de un recubrimiento de zinc y/oaleaciones de hierro/zinc sobre productos dehierro y acero por inmersión de acero opreparados de hierro fundido en una masafundida de cinc” DIN EN ISO 1461

El baño de zinc no puede contener más de 2 % (p/p) deotros elementos (ISO 1461, ASTM 123). Excluyindo Sn y Fe, lapureza no puede ser inferior a 98,5 %.

Mayo 2014

Mecanismo del galvanizado

Estructura de un revestimiento de zinc en

Galvanizado (Mass, “Handbook of Hot-Dip Galvanization”, 2011)

Perfil de dureza Vickers en un

revestimiento de galvanizado


Junio 2014

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Mayo 2014

Estructura cristalina

Estructura de diferentes

revestimientos de zinc en

el rango habitual de

temperatura

(Mass, “Handbook of Hot-

Dip Galvanization”, 2011)

a) Acero bajo Si (<0,03 %) (460 ºC, 10 min)

b) Acero tipo Sandelin (0,03 < Si < 0,12 %)(460 ºC, 10 min)

c) Acero tipo Sebisty (0,12 < Si < 0,28 %)(445 ºC, 5 min)

d) Acero tipo Sebisty (460 ºC, 10 min)

e) Acero alto Si (> 0,28 %)(445 ºC, 5 min)

Mayo 2014

Elementos de aleación

Como ultrapasar estos

efectos?!

Mayo 2014


Facilita la operación de remoción de matas

Protege el fondo del crisol

Reduce la tensión superficial

Mayo 2014


Fase intermetalica con hierro que inhibe el crescimiento de la capa de zinc (alta concentración)

Inhibidor de oxidación de la superfície

‘Promove’ el brillo superficial pero reduce la mojabilidad del baño


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Mayo 2014


Controla las fases intermetalicas en el revestimiento (aceros tipo Sandelin y Sebisty), reduciendo el espesor de la capa generada

Incrementa la fluidez del baño y el escurrido del material

Confiere una apariencia más brillante al acabado

Mayo 2014


Reduce el espesor en aceros con Si pero hay que considerar el efecto LME (Liquid Metal Embrittlement)

Confiere una apariencia muy brillante y genera “flor de zinc” (spangles)

Conjuntamente con Bi mejora el escurrido y el acabado, con flores de zinc mayores

Mejora la mojabilidad del zinc y por eso permite % Al más altas

Mayo 2014

Optimización del baño

vs

Mayo 2014

Control de reactividad - Ni

0.0% Ni 0.05% Ni


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Mayo 2014

Control de Reactividad - Ni

Vs

Ni en polvoBatch alloys 0,5 – 0,15% Ni

Mayo 2014

Mejoría del acabado – Sn/Bi

Mayo 2014

Mejoría del acabado – Sn/Bi + Ni

Sin Sn/Bi Con Sn/Bi

Mayo 2014

Optimización del baño -Benefícios

Ahorro de consumo de zinc y en operaciones de repasado

Calidad del material grandemente mejorada

Possibilidad de emplear tecnología “verde” (sin Pb)

Mayor control del proceso – menor riesgo de LME Estudiado largamente en AlemaniaDirectiva DASt Richtlinie 022


Junio 2014

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Mayo 2014

Passivado

Protección del substrato recién-galvanizado contra la formación prematura de corrosión blanca

El Zn es, por definición, un elemento reactivo al aire (y más aún en la presencia de humedad) – fenómeno electroquímico

ZnO – inestableZn(OH)2 – “mancha blanca”ZnCO3 – barrera protectora, estable

Mayo 2014

Passivado

� En Europa, su aplicación es muy reducida

� En 2015, el Cr(VI) estará condicionado de utilizarse (directiva REACH)

� Alternativas sin cromo, de protección temporal limitada

Complejos de utilizar comparativamente al cromo (filtración, calidad água, temperatura)

Cr (III)FosfatosLacas orgánicas (acrilatos)Aceites emulsionables

Mancha blanca ≠ menor protección ó durabilidad

Mayo 2014

LATIZA – Associación Latinoamericana de Zinc

Marco Antunes

[email protected]

Muchas gracias por su atención!

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