TRATAMIENTO SOBRE EL HIERRO GALVANIZADO ANTES DE PINTAR

Transcripción

1 1 TRATAMIENTO SOBRE EL HIERRO GALVANIZADO ANTES DE PINTAR El galvanizado es la aplicación de zinc en el acero ya sea por inmersión en baño de zinc fundido (hot-dip) o por baños electroliticos. Dos cosas hay que considerar antes de pintar el hierro galvanizado. Primero, como en cualquier sistema de acabado, la, superficie debe estar limpia. Segundo, debe existir una barrera entre el zinc y la película orgánica para prevenir una interreacción entre el zinc y ciertos componentes del sistema de acabado. Nadie pensaría en aplicar una película de jabón antes de pintar. En el caso del hierro galvanizado no tratado esto es exactamente lo que ocurre. El agua eventualmente permeabiliza la película de pintura, y cualquier componente saponificable en ésta reaccionará con el zinc para formar jabones. En alguna oportunidad hemos visto los efectos que se producen con ésta situación, siendo las estrías como de lluvia el problema más común. Las superficies se ven muy bien después de pintadas pero cuando pasado un tiempo el agua permeabíliza la película de pintura, la capa de jabón se forma, y el hermoso acabado se levanta del metal como una costra integral, tal como si le hubiésemos pintado sobre una película de jabón. El zinc es uno de los metales más reactivos y es fácilmente corroído en presencia de humedad y aire. Expuesto al aire, se forma una capa compacta de óxido de zinc insoluble sobre la superficie del metal. Esta capa reduce la velocidad de difusión y ofrece protección al metal; sin embargo, cuando el zinc es expuesto a agentes corrosivos, formará rápidamente sales solubles de zinc, siendo el grado de corrosión bastante alto. Bajo ciertas condiciones el hierro galvanizado se corroe a una velocidad muy rápida. Durante el almacenaje las planchas pueden pasar el día en un área relativamente temperada, pero cuando el aire frío de la tarde toca el metal puede ocurrir condensación, y la capilaridad arrastrará la humedad entre las capas de metal. En pocas horas se pueden formar depósitos importantes de "moho blanco (manchas de almacenaje). El producto de la corrosión ha sido identificado como carbonato básico de zinc.

2 En los años recientes este problema se ha tornado muy serlo por que galvanizadores han recurrido a varios tratamientos químicos para evitarlo. La mayoría de estos tratamientos que incluyen el uso de cromatos, silicatos, resinas, etc., son muy difíciles de eliminar antes del pretratamiento con recubrimientos de fosfatos o cromatos. Mediante una selección adecuada del pretratamiento de la superficie y de su limpieza, el hierro galvanizado pasivado puede ser tratado sin dificultad por medio de baños de recubrimientos específicamente formulados; estos baños son soluciones de cromo hexavalente con un ph de aproximadamente 2.0. Ellos producen una superficie ligeramente atacada que tiene una capa delgada de cromo tri. y hexavalente con cromatos de zinc. Cromatizado sobre zinc: 2 Zn + 2H -> Zn 2 + H 2 Cr0 4 + H -> Cr 3 + H 2 0 Cr0 4 + Zn + Cr + H ->Cr(OH) 3 Cr(OH)CrO 4 Zn(OH) 2 (Cr0 4 ) 2 x H 2 0 (Formación de la capa) Para hierro galvanizado que no ha sido pasivado, es común pretratarlo con recubrimientos de conversión de fosfato de zinc. Los recubrimientos de fosfato de zinc se usan extensamente en el tratamiento de hierro galvanizado para la fabricación de: refrigeradores, acondicionadores de aire, gabinetes de cocina, etc. La no uniformidad de las superficies galvanizadas mediante inmersión en caliente es mucho mayor que con otras superficies metálicas. La experiencia de años ha demostrado que no solo existen diferencias en las superficies galvanizadas mediante inmersión en caliente entre productores diferentes, sino también entre diferentes "calentadas" de la misma línea de galvanización. Debido a estas grandes diferencias que afectan la actividad de las superficies galvanizadas, la producción de sistemas de revestimiento por conversión que puedan revestir satisfactoriamente todas las superficies de acero galvanizadas, constituye un difícil problema para el químico revestidor. Esto con toda probabilidad se debe mayormente a que el acero galvanizado mediante inmersión en caliente, posee una superficie de aleación fundida (comercial). La uniformidad y consecuentemente la consistencia, de la superficie se ve enormemente mejorada mediante la fijación por calor (recocido) o el templado por laminación en frío. Esta última operación produce también un acabado más parejo y especular de la pintura.

3 El acero electrogalvanizado presenta una superficie completamente diferente. La electrogalvanización es un proceso de metalización que produce una película suave, uniforme y delgada de zinc casi puro. Esta película es muy fácil de revestir y pintar. Los revestimientos de fosfato de hierro son inapropiados para las superficies de zinc, excepto donde la totalidad de la superficie es una aleación de zinc-hierro, como en el Galvaneal, donde puede obtenerse un revestimiento satisfactorio debido al hierro presente. Los revestimientos de fosfato o cromato de zinc son los revestimientos preferidos tanto para las superficies electrogalvanizadas como las galvanizadas mediante inmersión en caliente. Los productos químicos basándose en cromatos o fosfato de zinc puros pueden emplearse con excelentes resultados sobre las superficies electrogalvanizadas debido a la superficie no complicada y en muchos casos se aplican directamente en el extremo de la línea de electrogalvanización. 3 TRATAMIENTO DE PRE-PINTADO PARA EL ZINC Y ACERO GALVANIZADO (AMPLIACIÓN) El galvanizado o revestimiento con zinc (zincado) del acero, es lejos el uso más importante del zinc. EL galvanizado provee una protección económica para el acero que estará expuesto a la corrosión atmosférica. El uso del acero galvanizado pintado ha sido algo limitado ya que, sin un tratamiento químico apropiado, es difícil proporcionar un acabado de alta calidad de la pintura, sobre el zinc, porque éste reacciona con ciertos compuestos presentes en las pinturas comunes, para formar un compuesto "jabonoso" que produce el descascaramiento de las mismas. Con el advenimiento de los pretratamientos químicos, es posible pintar satisfactoriamente las superficies galvanizadas. Esto por supuesto, ha ampliado vastamente el uso y campo de acción del metal galvanizado. La, superficies galvanizadas, por naturaleza, varían a medida que se producen, haciendo así más complejo el problema de la preparación del pre-pintado. Contribuyen a esta complejidad el método de galvanización empleado, la variación en la aleación galvanizante, los tratamientos de pasivación aplicados en el taller y el grado de pasivación. Los dos métodos de galvanización más ampliamente usados son el bañado o inmersión en caliente y la electrogalvanización. De los dos, la galvanización por inmersión en caliente ofrece la mejor protección contra la corrosión al largo plazo, pero es la más fácilmente variable y difícil de recubrir y pintar.

4 Para mejorar la adhesión del zinc sobre el acero y para acelerar la línea de galvanización, y promover la adhesión del zinc, se agrega frecuentemente aluminio al crisol de zinc. El plomo está siempre presente en cierta cantidad, y se añaden otros metales, para obtener ciertos efectos deseados adicionales. Para minimizar la herrumbre blanca, se aplican a menudo tratamientos de pasivación. Estos tratamientos de pasivación incoloros son generalmente una forma de cromato empleado con silicato de sodio. Ya que la pasivación hace la superficie menos reactiva, también la vuelve menos receptiva a los tratamientos pre-pintado. La efectividad de la pasivación varía; de hecho, se han encontrado diferencias dentro del mismo rollo. Luego, un proceso de tratamiento pre-pintado realmente efectivo debe ser lo suficientemente versátil como para cubrir muchas condiciones diferentes. Las superficies galvanizadas por inmersión en caliente se someten frecuentemente a otros tratamientos en el taller que complican aún más la aplicación de revestimientos de conversión de alta calidad. En algunos casos, la superficie galvanizada es templada por laminación en frío para reducir la aspereza de la superficie y para disolver patrones centelleantes. En otros casos, en donde la mayor parte del zinc se elimina de uno de los lados, el trabajo se galvaniza diferencialmente. Esto significa que un tratamiento que es efectivo sobre el lado del zinc debe serlo también en el lado que tiene un mínimo de zinc libre, o en ciertos casos, nada de zinc libre, pero solamente la aleación residual de zinc-hierro. Para superar estos problemas se han desarrollado varios enfoques para el tratamiento pre-pintado del zinc. Estos caen dentro de las categorías de la limpieza y el tratamiento químico. Por ejemplo, el trabajo puede ser limpiado química o mecánicamente en preparación para el tratamiento químico. Se ha encontrado que el uso de limpiadores y enjuagues que contienen ciertos agentes acondicionadores de la superficie promueven un mejor recubrimiento. Recientemente se han puesto en práctica el uso de tratamientos abrasivos mecánicos, particularmente en las líneas de revestimientos de rollo continuo. Este proceso remueve una capa micro-delgada de zinc haciendo la superficie menos pasiva y por ende más receptiva al revestimiento de fosfato previo al pintado. Se han desarrollado dos tipos distintos de revestimientos químicos de pre-pintado, ellos son el fosfato de zinc y el cromato. El revestimiento del tipo fosfato de zinc es el más antiguo y aún el método más ampliamente usado para el tratamiento del acero galvanizado. La ventaja principal del revestimiento zinc-fosfato cristalino o microcristalino 4

5 es su posibilidad de uso para tratar tanto el acero como el zinc. En consecuencia, los fosfatos de zinc son más económicos desde el punto de vista del equipo en las plantas que procesan ambas metales. Esta característica la hace también ideal para las superficies galvanizadas diferencialmente. Los revestimientos del tipo cromato, los cuales son amorfos, tienden a proporcionar un acabado más brillante a las pinturas, porque estos no poseen la cualidad absorbente característica de los revestimientos de fosfato de zinc cristalinos. El revestimiento de cromato tiende a "cicatrizar" espontáneamente en las áreas rayadas o desgastadas, requiere de un tiempo de procesamiento más corto que los fosfatos de zinc y además, puede aplicarse mediante spray, inmersión o rodillo. Quizás lo más importante, el revestimiento de cromato se ve considerablemente menos afectado por los tratamientos de pasivación efectuados en el taller, que el revestimiento con fosfato de zinc. Obviamente, esta lección estaba dedicada a ilustrar las ventajas de usar recubrimientos de conversión como base de pinturas, y no pretender que cada uno se convierta en un técnico químico en recubrimientos de conversión. La química básica de estos materiales está resguardada por patentes, pero hay aún un factor más importante que impide que cualquier fabricante de metales haga estos procesos por sí mismo. Ya es difícil entrar a un laboratorio y producir un recubrimiento del metal con buena resistencia a la corrosión y buena adherencia a la pintura, pero es aún más difícil hacer satisfactoriamente estos recubrimientos en la producción industrial sin un conocimiento profundo y experiencia. Si aceptamos que es posible no sólo hacer un buen baño, sino también recubrir el metal satisfactoriamente en una producción industrial, entonces llegaremos al mayor de los tropiezas dados; como es el de mantener el baño funcionando correctamente a pesar de su lógico deterioro y aumento de los productos de deshecho. Para encontrar las respuestas a algunos de las preguntas que se presentan en la producción, es necesario dejar a un lado las probetas y tubos de ensayos e ir directamente a la producción. No existiría una discusión completa sobre pretratamiento de metal, sin mencionar el control de los baños. En todo momento, debemos asegurarnos que las temperaturas y concentraciones estén correctas y que los agentes contaminantes sean mantenidos dentro de límites tolerantes. Para operaciones relativamente pequeñas, pueden hacerse ensayos simples por medio del operario, a intervalos que dependerán de la cantidad de piezas producidas. 5

6 6 Para asegurar tanto la calidad de las piezas terminadas como el bajo costo de producción, se puede automatizar el sistema. La automatización mantiene las concentraciones del baño más constante y dentro de límites más estrechos, que aquellos que son posibles con el mejor estrenado y más consciente operario. En resumen el pretratamiento del hierro galvanizado, requiere de un conocimiento íntimo de muchos factores; pero las principales consideraciones incluyen una buena limpieza, buen enjuague entre etapas y un cuidadoso control de los baños. REVESTIMIENTOS DE ROLLOS POR MEDIO DE APLICACIÓN CON RODILLOS El método mediante rodillo para los revestimientos de conversión sobre líneas de flejes continuos constituye la innovación más reciente en los sistemas de aplicación de productos químicos. Este método es un desarrollo de gran importancia para la industria del metal en flejes. El revestimiento mediante rodillo tiene muchas ventajas sobre los métodos de aplicación más convencionales tales como el spray o la inmersión. Algunas de estas ventajas son las siguientes: 1. No se requiere del control químico 2. No existe formación de contaminantes en la solución. 3. Se producen consistentemente revestimientos más uniformes debido a que la solución no se vuelve a utilizar. La uniformidad depende mayormente del equipo. 4. No se producen sedimentos. 5. Puede tratarse más de un tipo de metal con el mismo equipo y revestirse solamente por un lado si así se requiere. 6. Los costos de mantención son bajos. La ventaja principal de este nuevo método de aplicación es su flexibilidad (punto # 5 más arriba). Todos los metales pueden revestirse con el mismo juego de rodillos, siendo los únicos requerimientos del cambio, el enjuague minucioso del rodillo revestidor el poner en funcionamiento la bomba desde los tanques de mezcla del tratamiento siguiente y el reposícionamiento del ajuste de los rodillos. Un cambio desde un revestimiento de aluminio a uno de acero puede efectuarse en cosa de minutos.