La galvanización por inmersión en caliente es una forma de galvanización . Es el proceso de recubrir hierro y acero con zinc , que 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 el oxígeno ( O2 ) para formar óxido de zinc ( ZnO ), que reacciona a su vez con el dióxido de carbono ( CO2 ) para formar carbonato de zinc ( ZnCO3 ), un material generalmente gris opaco, bastante fuerte que protege el acero subyacente 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. Se puede identificar por el patrón de cristalización en la superficie (a menudo llamado "lentejuela"). [1]
El acero galvanizado se puede soldar, pero hay que tener cuidado con los humos tóxicos de zinc que se desprenden. Los humos galvanizados se liberan cuando el metal galvanizado alcanza una determinada temperatura, que varía según el proceso de galvanización utilizado. Según la Asociación Estadounidense de Galvanizadores, la temperatura máxima recomendada para el acero galvanizado por inmersión en caliente en caso de exposición prolongada y continua es de 200 °C (392 °F). El uso de acero galvanizado a temperaturas superiores a esta dará lugar a que el zinc se despegue en la capa intermetálica [ cita requerida ] . El acero galvanizado electrogalvanizado se utiliza a menudo en la fabricación de automóviles para mejorar el rendimiento frente a la corrosión de los paneles exteriores de la carrocería, pero se trata de un proceso completamente diferente que tiende a conseguir espesores de revestimiento de zinc más bajos.
Al igual que otros sistemas de protección contra la corrosión, la galvanización protege el acero al actuar como 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 de la galvanización, lo que significa que cuando un revestimiento galvanizado se daña y el acero se expone a la atmósfera, el zinc puede seguir protegiendo al acero contra 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 por inmersión en caliente da como resultado una unión metalúrgica entre el zinc y el acero, con una serie de aleaciones de hierro y zinc distintas. El acero revestido resultante se puede utilizar de la misma manera que el acero sin revestimiento.
Una línea típica de galvanización por inmersión en caliente funciona de la siguiente manera: [2]
El plomo se añade a menudo al baño de zinc fundido para mejorar la fluidez del baño (limitando así el exceso de zinc en el producto sumergido mediante propiedades de drenaje mejoradas), ayudar a prevenir la escoria flotante , facilitar el reciclaje de la escoria y proteger la caldera de la distribución desigual del calor de los quemadores. Las regulaciones ambientales en los Estados Unidos desaprueban el plomo en el baño de la caldera. El plomo se añade al zinc de grado Z1 primario o ya está contenido en el zinc secundario usado. Un tercer método, en declive, es utilizar zinc de grado Z5 bajo. [3]
Las tiras de acero se pueden galvanizar por inmersión en caliente en una línea continua. Las tiras de acero galvanizadas por inmersión en caliente (también denominadas a veces de forma imprecisa como hierro galvanizado) se utilizan 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 piezas de carrocería de automóviles. 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 las vigas de acero o las puertas de hierro forjado , se pueden galvanizar por inmersión en caliente mediante un proceso denominado galvanizado por lotes. Otras técnicas modernas han sustituido en gran medida la inmersión en caliente para este tipo de funciones. Entre ellas se encuentra el electrogalvanizado , que deposita la capa de zinc a partir de un electrolito acuoso mediante galvanoplastia , formando una unión más fina y mucho más fuerte.
En algunos casos, puede ser conveniente designar partes del metal como no galvanizadas. Esto suele ser deseable cuando el metal se soldará después de la galvanización. Para lograr esto, un galvanizador generalmente utilizará un compuesto de enmasillado para recubrir las áreas que no se galvanizarán durante el proceso de inmersión en caliente.
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 , 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 continuó la investigación sobre la galvanización cuando descubrió el potencial eléctrico entre dos metales, creando una celda 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% ( H2SO4 ) y fundirlo con cloruro de amonio ( NH4Cl ) .
Un recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente es relativamente más fácil y más económico de especificar que un recubrimiento de pintura orgánica con un rendimiento de protección contra la corrosión equivalente. La norma británica, europea e internacional para la galvanización por inmersión en caliente es BS EN ISO 1461, que especifica un espesor mínimo de recubrimiento que se debe aplicar al acero en relación con el espesor de la sección de acero; por ejemplo, una fabricación de acero con un tamaño de sección más grueso que 6 mm debe tener un espesor mínimo de recubrimiento galvanizado de 85 μm .
Se puede encontrar más información sobre el rendimiento y el diseño de la galvanización en las normas BS EN ISO 14713-1 y BS EN ISO 14713-2. El rendimiento de durabilidad de un revestimiento galvanizado depende únicamente de la tasa de corrosión del entorno en el que se coloca. Las tasas de corrosión para diferentes entornos se pueden encontrar en la norma BS EN ISO 14713-1, donde se indican las tasas de corrosión típicas, junto con una descripción del entorno en el que se utilizaría el acero.