Hot-dip galvanization is a form of galvanization. It is the process of coating iron and steel with zinc, which alloys with the surface of the base metal when immersing the metal in a bath of molten zinc at a temperature of around 450 °C (842 °F). When exposed to the atmosphere, the pure zinc (Zn) reacts with oxygen (O2) to form zinc oxide (ZnO), which further reacts with carbon dioxide (CO2) to form zinc carbonate (ZnCO3), a usually dull grey, fairly strong material that protects the steel underneath from further corrosion in many circumstances. Galvanized steel is widely used in applications where corrosion resistance is needed without the cost of stainless steel, and is considered superior in terms of cost and life-cycle. It can be identified by the crystallization patterning on the surface (often called a "spangle").[1]
Galvanized steel can be welded; however, one must exercise caution around the resulting toxic zinc fumes. Galvanized fumes are released when the galvanized metal reaches a certain temperature. This temperature varies by the galvanization process used. In long-term, continuous exposure, the recommended maximum temperature for hot-dip galvanized steel is 200 °C (392 °F), according to the American Galvanizers Association. The use of galvanized steel at temperatures above this will result in peeling of the zinc at the inter-metallic layer[citation needed]. Electrogalvanized sheet steel is often used in automotive manufacturing to enhance the corrosion performance of exterior body panels; this is, however, a completely different process which tends to achieve lower coating thicknesses of zinc.
Like other corrosion protection systems, galvanizing protects steel by acting as a barrier between steel and the atmosphere. However, zinc is a more electropositive (active) metal in comparison to steel. This is a unique characteristic for galvanizing, which means that when a galvanized coating is damaged and steel is exposed to the atmosphere, zinc can continue to protect steel through galvanic corrosion (often within an annulus of 5 mm, above which electron transfer rate decreases).
El proceso de galvanización en caliente da como resultado una unión metalúrgica entre el zinc y el acero, con una serie de aleaciones distintas de hierro y zinc. El acero recubierto resultante se puede utilizar de la misma manera que el acero sin recubrimiento.
Una línea típica de galvanizado en caliente funciona de la siguiente manera: [2]
A menudo se agrega plomo al baño de zinc fundido para mejorar la fluidez del baño (limitando así el exceso de zinc en el producto sumergido mediante mejores propiedades de drenaje), ayudar a prevenir escoria flotante , facilitar el reciclaje de escoria y proteger la caldera de la distribución desigual del calor del quemadores. Las regulaciones ambientales en los Estados Unidos desaprueban el plomo en el baño de caldera. El plomo se agrega al zinc primario de grado Z1 o ya está contenido en el zinc secundario usado. Un tercer método, en declive, es utilizar zinc de baja calidad Z5. [3]
Los flejes de acero se pueden galvanizar en caliente en línea continua. La tira de acero galvanizada en caliente (a veces también conocida como hierro galvanizado) se usa ampliamente para aplicaciones que requieren la resistencia del acero combinada con la resistencia a la corrosión del zinc, como techos y paredes , barreras de seguridad, pasamanos, electrodomésticos y automóviles. partes del cuerpo. Un uso común es en cubos de metal . El acero galvanizado también se utiliza en la mayoría de los sistemas de conductos de calefacción y refrigeración de los edificios.
Los artículos metálicos individuales, como vigas de acero o puertas de hierro forjado , se pueden galvanizar en caliente mediante un proceso llamado galvanización por lotes. Otras técnicas modernas han reemplazado en gran medida al baño caliente para este tipo de funciones. Esto incluye la electrogalvanización , que deposita la capa de zinc de un electrolito acuoso mediante galvanoplastia , formando una unión más delgada y mucho más fuerte.
En 1742, el químico francés Paul Jacques Malouin describió un método para recubrir hierro sumergiéndolo en zinc fundido en una presentación ante la Real Academia Francesa.
En 1772, Luigi Galvani (Italia), que dio nombre a la galvanización, descubrió el proceso electroquímico que tiene lugar entre los metales durante un experimento con ancas de rana.
En 1801, Alessandro Volta avanzó en la investigación sobre la galvanización cuando descubrió el potencial eléctrico entre dos metales, creando una célula de corrosión.
En 1836, el químico francés Stanislas Sorel obtuvo una patente para un método de recubrimiento de hierro con zinc , después de limpiarlo primero con ácido sulfúrico al 9% ( H 2 SO 4 ) y fundirlo con cloruro de amonio ( NH 4 Cl ).
Un recubrimiento galvanizado en caliente es relativamente más fácil y económico de especificar que un recubrimiento de pintura orgánica con un rendimiento equivalente de protección contra la corrosión. La norma británica, europea e internacional para el galvanizado en caliente es BS EN ISO 1461, que especifica un espesor mínimo de recubrimiento que se aplicará al acero en relación con el espesor de la sección de acero, por ejemplo, una fabricación de acero con un tamaño de sección superior a 6 mm debe tener un espesor mínimo de revestimiento galvanizado de 85 µm .
Puede encontrar más información sobre rendimiento y diseño para galvanizado en BS EN ISO 14713-1 y BS EN ISO 14713-2. La durabilidad de un revestimiento galvanizado depende únicamente de la velocidad de corrosión del entorno en el que se coloca. Las tasas de corrosión para diferentes entornos se pueden encontrar en BS EN ISO 14713-1, donde se proporcionan las tasas de corrosión típicas, junto con una descripción del entorno en el que se utilizaría el acero.