Tractament de superfícies metàl·liques per a exteriors

Quin tractament de superfície és el més adequat per als productes d'acer a l'aire lliure?

Abans d'entrar a una conclusió, mirem primer el mecanisme de corrosió de l'acer. La corrosió de l'acer és causada principalment per la formació de parells d'elèctrodes electroquímics locals (també anomenats parell ànode-càtode) a la superfície d'acer. Els ions metàl·lics positius es dissolen de l'ànode a la solució i produeixen electrons negatius a la xarxa metàl·lica, que migren al metall fins al càtode. Al càtode, els electrons es consumeixen en múltiples reaccions càtodes. En solucions àcides, es produeix hidrogen gasós, mentre que en solucions de pH neutre la reducció d'oxigen produeix ions hidròxid. L'electròlit elèctricament conductor entre l'ànode i el càtode tanca el circuit. Els llocs de l'ànode i el càtode poden estar l'un al costat de l'altre, donant lloc a la formació d'una corrosió uniforme o separats els uns dels altres, donant lloc a una corrosió localitzada. El lloc de l'ànode és el lloc menys noble de la superfície d'acer o un lloc amb una energia superficial més alta. En la majoria dels casos, la corrosió de l'acer és un procés electroquímic que requereix la presència simultània d'humitat i oxigen. En absència de cap de les dues, no es produeix corrosió. Essencialment, el ferro de l'acer s'oxida per produir rovell, que ocupa aproximadament 6 vegades el volum del material original consumit en el procés.
En general, hi ha pocs tipus típics de corrosió, com ara la corrosió bimetàl·lica, la corrosió per picadura i la corrosió per esquerdes.
La velocitat a la qual avança el procés de corrosió depèn d'una sèrie de factors relacionats amb el "microclima" que envolta immediatament l'estructura, principalment el temps d'humitat i el nivell de contaminació atmosfèrica. A causa de les variacions en els ambients atmosfèrics, les dades de la taxa de corrosió no es poden generalitzar. Tanmateix, els entorns es poden classificar de manera àmplia, i les taxes de corrosió de l'acer mesurades corresponents proporcionen una indicació útil de les probabilitats de corrosió especificades per BS EN ISO 12944-2 i BS EN ISO 9223.

Com molts saben, un dels mètodes de protecció contra la corrosió més populars éspinturai aquest recobriment gruixut evitarà que els ions entrin a la superfície d'acer, reduint així la formació de parells locals. Les pintures epoxi proporcionen un exemple d'un tipus de pintura basat en la impermeabilitat. Les pintures de protecció anticorrosiva utilitzades contra l'estrès atmosfèric utilitzen pigments de protecció contra la corrosió, que retarden la dissolució dels ions d'acer dels llocs de l'ànode. Diversos fosfats i borats, per exemple, s'utilitzen com a pigments de protecció contra la corrosió que, juntament amb l'aigua que entra al recobriment, formen capes protectores als llocs de l'ànode. La pintura protegeix la superfície d'acer de manera catòdica, quan conté una quantitat suficient de pols de zinc. Les partícules de zinc del recobriment estan en contacte elèctricament conductor amb el substrat d'acer i, com a metalls electronegatius, són ànodes de sacrifici que inhibeixen la corrosió de l'acer.
En resum, la corrosió de la superfície d'acer a protegir es pot inhibir o retardar aplicant diferents pintures a continuació:
√ pintura de protecció contra la corrosió que conté pigments de protecció contra la corrosió, que passiva la reacció de l'ànode i/o el càtode
√  un recobriment, que genera una resistència suficient contra un corrent iònic
√  una imprimació que proporciona protecció catòdica

L'avantatge principal de la pintura és que funciona millor amb acer de calibre molt prim o estructura d'acer molt gran que no es pot galvanitzar en calent. Per una raó molt senzilla, l'acer de calibre prim es deformarà sota la calor del procés de galvanització per immersió en calent, i sovint està pintat o recobert de pols. Òbviament, la combinació d'acer de calibre prim i pintura per a la resistència a la corrosió conduirà a una vida útil més curta; no obstant això, proporciona un avantatge en termes de reducció de costos a causa de l'estalvi de pes. La pintura en les seves diferents formes és només un recobriment i no fa més que adherir-se a l'acer subjacent com es podria esperar de substàncies com l'epoxi o l'acrílic que no es poden unir amb l'acer. Com a resultat, és molt més fàcil aconseguir un acabat uniforme que no estigui relacionat amb l'acer subjacent, i aquest recobriment normalment pot durar entre 5-10 anys en condicions exteriors. Per tant, pintar també significa un cost de manteniment força elevat.
Hi ha alguna opció millor que pintar? Avui dia hi ha moltes opcions al mercat, sovint descrites com "comparable a la galvanització en calent" o "millor que la galvanització en calent". En la majoria dels casos, aquestes conclusions es basen en proves de corrosió accelerades en polvorització de sal, que donen resultats que no són rellevants quan es tracta d'una exposició normal a l'exterior. L'acer galvanitzat s'ha utilitzat durant centenars d'anys en moltes aplicacions diferents, de manera que hi ha resultats realment fiables que mostren que realment funciona.Galvanització en calentés un dels mètodes més efectius per protegir de la corrosió. El mètode resulta en un producte gairebé sense manteniment durant tota la vida útil. Ja l'any 1741, el químic francès Melouin va descobrir que el zinc pot protegir l'acer de la corrosió. Tanmateix, va passar fins al 1837 abans que es comencés a utilitzar el mètode. Va ser l'enginyer Sorel qui va patentar un mètode per utilitzar clorur d'amoni com a flux. La galvanització en calent és el mètode que ofereix als vostres productes la màxima protecció contra la corrosió amb un baix impacte ambiental, i per tant és un dels mètodes més efectius per a la protecció contra la corrosió. El zinc és un metall bàsic en comparació amb l'acer i, per tant, els danys menors en el recobriment de zinc estaran protegits catòdicament i, per tant, no cal reparar-los.
El gràfic de consum de zinc següent mostra com pot durar l'acer galvanitzat en diversos entorns.

La galvanització en calent (HDG) és molt més que un recobriment. El procés crea una reacció química que uneix el zinc i l'acer fins al punt en què els electrons es mouen del zinc a l'acer com a part del procés de protecció. Com que hi ha una reacció química, és més difícil aconseguir el mateix nivell de cosmètics que la pintura, però proporciona un nivell de protecció molt superior. HDG no és una capa de recobriment, sinó 4 capes de recobriment amb diferents propietats i diferents combinacions de zinc i acer. La capa superior és 100% Zn amb un arnès de 70 DPN. Cada capa més propera a l'acer base té un nivell creixent de duresa fins a la capa gamma, que és del 75 per cent de Zn, un 25 per cent de Fe i té una duresa de 250 DPN, que és més dura que l'acer base que té una duresa de 159 DPN. Un aspecte de protecció de HDG que no es pot replicar amb un recobriment simple com la pintura és la protecció catòdica del zinc. L'aigua salada actua com a electròlit entre el zinc i l'acer en un circuit electroquímic amb el zinc com a ànode i l'acer com a càtode. Com a resultat, l'acer està protegit de la corrosió fins que el zinc es consumeix completament. Això significa que fins i tot l'acer exposat estarà protegit de la corrosió pel zinc al voltant de l'acer, i és per això que la galvanització en calent sempre es considera la solució superior per a la protecció contra la corrosió de l'acer. Segons el gràfic anterior, podeu veure que l'estructura d'acer pesada amb un nivell correcte de silici i fòsfor pot sobreviure gairebé 50 anys sota l'entorn més corrosiu. A més de la galvanització en calent, hi ha altres dos tipus de processos relacionats amb el recobriment de zincgalvanoplastiai polvorització de zinc, i tots aquests tractaments de recobriment de zinc tenen els seus propis pros i contres. Si us plau, la taula de comparació a continuació.

Durant anys, la protecció de l'acer de la corrosió normalment implicava l'ús de galvanització en calent o algun tipus de sistema de pintura. Tanmateix, cada cop hi ha més especialistes que utilitzen una combinació d'ambdós mètodes de protecció en el que comunament es coneix com arecobriment dúplex, i simplement es tracta d'acer de pintura o recobriment en pols que ha estat galvanitzat en calent després de la fabricació. Quan la pintura i l'acer galvanitzat s'utilitzen conjuntament, el control de corrosió proporcionat és superior a qualsevol dels sistemes utilitzats sols. El recobriment galvanitzat protegeix l'acer base, proporcionant protecció catòdica i de barrera. A més, el recobriment galvanitzat evita el desenvolupament de la pel·lícula inferior de l'òxid de ferro, la pressió exterior del qual pot provocar que la pintura s'ampolli i es peli. La pintura, al seu torn, dóna protecció de barrera al recobriment galvanitzat. La pintura alenteix la velocitat a la qual es consumeix el zinc, allargant molt la vida útil de l'acer galvanitzat. A canvi, una vegada que la pintura s'ha deteriorat o malmesa, el zinc està disponible per proporcionar protecció catòdica i de barrera perquè l'òxid no creixi i la pintura no es peli. Amb aquest efecte sinèrgic, és típic que un sistema dúplex proporcioni una protecció contra la corrosió d'1,5 a 2,5 vegades més llarga que la suma de la vida útil del zinc i la pintura utilitzats individualment. Per exemple, si s'espera que el recobriment galvanitzat duri 40 anys i s'espera que el sistema de pintura duri 10 anys, la galvanització i la pintura junts haurien de durar 75 anys sense manteniment, o, de manera conservadora, 1,5 vegades la suma dels dos sistemes.
Per tant, el recobriment dúplex, ja sigui pintura o recobriment en pols d'acer galvanitzat, és un mètode molt eficaç i fàcil d'aplicar per millorar considerablement la vida útil de pràcticament qualsevol projecte. Per descomptat, aquest recobriment és la solució anticorrosió més cara en comparació amb les opcions de recobriment individual com HDG, recobriment en pols o pintura. A causa del seu rendiment anticorrosió superior, s'utilitza àmpliament en les següents indústries.
√ Piscicultura
√ Edificació i construcció
√ Automoció
√ Aviació
√ Química
√ Offshore