La galvanización en caliente es una forma de galvanización . Es el proceso de recubrir el hierro y el acero con zinc , el cual se alea con la superficie del metal base al sumergir el metal en un baño de zinc fundido a una temperatura de alrededor de 450 °C (842 °F). Cuando se expone a la atmósfera, el zinc puro (Zn) reacciona con oxígeno ( O 2 ) para formar óxido de zinc ( ZnO ), que luego reacciona con dióxido de carbono ( CO 2 ) para formar carbonato de zinc ( ZnCO 3 ), generalmente de color gris opaco. , material bastante resistente que protege el acero que se encuentra debajo de una mayor corrosión en muchas circunstancias. El acero galvanizado se usa ampliamente en aplicaciones donde se necesita resistencia a la corrosión sin el costo del acero inoxidable , y se considera superior en términos de costo y ciclo de vida. Puede identificarse por el patrón de cristalización en la superficie (a menudo llamado "lentejuela"). [1]
El acero galvanizado se puede soldar; sin embargo, se debe tener cuidado con los vapores tóxicos de zinc resultantes. Los humos galvanizados se liberan cuando el metal galvanizado alcanza una determinada temperatura. Esta temperatura varía según el proceso de galvanización utilizado. En exposición continua a largo plazo, la temperatura máxima recomendada para el acero galvanizado en caliente es de 200 °C (392 °F), según la Asociación Estadounidense de Galvanizadores. El uso de acero galvanizado a temperaturas superiores a esta dará como resultado el pelado del zinc en la capa intermetálica [ cita requerida ] . La chapa de acero electrogalvanizada se utiliza a menudo en la fabricación de automóviles para mejorar el rendimiento contra la corrosión de los paneles exteriores de la carrocería; Sin embargo, se trata de un proceso completamente diferente que tiende a conseguir espesores de recubrimiento de zinc más bajos.
Al igual que otros sistemas de protección contra la corrosión, la galvanización protege el acero actuando como una barrera entre el acero y la atmósfera. Sin embargo, el zinc es un metal más electropositivo (activo) en comparación con el acero. Esta es una característica única del galvanizado, lo que significa que cuando un revestimiento galvanizado se daña y el acero queda expuesto a la atmósfera, el zinc puede continuar protegiendo el acero a través de la corrosión galvánica (a menudo dentro de un espacio anular de 5 mm, por encima del cual disminuye la tasa de transferencia de electrones). .
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.