Diferencias entre el galvanizado en caliente y el zincado
En la industria manufacturera, el galvanizado en caliente y el zincado son dos de los métodos más comunes para aplicar un recubrimiento protector de zinc a los componentes de acero o hierro.
La principal diferencia entre los dos es que el galvanizado por inmersión en caliente implica sumergir el componente de acero en una tina de zinc fundido caliente, mientras que el zincado utiliza electrólisis (corriente eléctrica) para recubrir el zinc.
En este artículo, analizaremos más en profundidad las diferencias entre los dos procesos y cómo afectan las propiedades metalúrgicas del componente de acero.
¿Cuándo y por qué se necesitan los recubrimientos de zinc?
El acero es uno de los materiales más utilizados en la fabricación debido a su versatilidad, resistencia y precio competitivo. Sin embargo, el acero siempre ha tenido su talón de Aquiles; corrosión. Este es el material marrón rojizo, áspero y escamoso que se ve en los puentes viejos y los naufragios. Por lo tanto, el acero necesita algunas modificaciones para que sea más duradero, especialmente cuando se expone a los elementos.
La corrosión ocurre cuando el acero reacciona químicamente con el agua y el aire del ambiente y forma un óxido de hierro. El óxido de hierro es el óxido que ves en el exterior. En este caso, la superficie de acero ha sido oxidada por el oxígeno del aire y el agua. La corrosión solo le ocurre al metal que está expuesto al ambiente externo, por lo que proteger la capa más externa del metal suele ser suficiente.
La resistencia a la corrosión es vital en componentes pequeños como tuercas y pernos, así como en arandelas y tornillos para metales, ya que estos tipos de sujetadores se utilizan para unir varios objetos. Como resultado, cualquier daño a estos componentes será perjudicial para el dispositivo en general, que puede ser peligroso y costoso de reparar si no se toman precauciones.
La solución a este problema ha sido recubrir los componentes de acero con otro metal. El otro metal actúa esencialmente como un revestimiento de sacrificio, siendo oxidado en lugar del acero subyacente para proporcionar una barrera protectora.
Los recubrimientos de zinc también se utilizan como método para prevenir la fragilización por hidrógeno. Este proceso es el deterioro de las propiedades estructurales de un metal, por lo que la presencia de hidrógeno difusible hace que el metal se vuelva quebradizo y se agriete.
Como el grado de fragilización se ve directamente afectado por la microestructura del metal y la cantidad de hidrógeno absorbido, minimizar el contacto entre los dos es la mejor medida preventiva. Aquí es donde la aplicación de un recubrimiento, como el zincado, ayuda a proteger la superficie del componente del hidrógeno atómico.
Este proceso es importante como si un componente, por ejemplo un Tornillo de cabeza hueca, no pasa por el procedimiento de desfragmentación, será inadecuado para su uso. El componente fallará con menos de la mitad de la fuerza de apriete especificada.
Si bien el zinc es uno de los recubrimientos protectores más populares, otros metales comunes que se usan para enchapar incluyen el oro, la plata y el níquel.
¿Qué es el galvanizado en caliente?
Cuando la gente dice «galvanización», normalmente se refiere a la galvanización por inmersión en caliente. Durante este proceso, el componente de hierro o acero se sumerge en un baño de zinc fundido líquido caliente. La temperatura del zinc fundido es de alrededor de 450 °C (842 °F).
Aquí, el zinc fundido se une químicamente con el acero o el hierro, produciendo una capa protectora externa de zinc a medida que se enfría y reacciona con el oxígeno de la atmósfera, formando óxido de zinc (ZnO). Este también reacciona con el dióxido de carbono, creando una capa protectora de carbonato de zinc (ZnCO3) que proporciona el aspecto grisáceo opaco.
Pasos en la galvanización por inmersión en caliente
1) Ciclo de limpieza para preparar la superficie
Para obtener un tratamiento de galvanización de buena calidad, la superficie metálica debe estar muy limpia. Los procesos de limpieza de superficies involucran 3 pasos principales. En primer lugar, se produce un desengrasado para eliminar los residuos orgánicos, la suciedad y el aceite. A esto le sigue el decapado con una solución ácida para eliminar las cascarillas de laminación y el óxido. Finalmente, el proceso de fundente garantiza que no se produzca oxidación en el metal base antes de que se sumerja en el baño de zinc fundido.
2) Proceso de secado
El componente se enjuaga entre desengrasado, decapado y fundente para eliminar cualquier resto de oxidación en la superficie. Después de esto, el componente se seca antes de que esté listo para sumergirse en el baño de zinc fundido. Es vital en esta etapa que se hayan eliminado todos los contaminantes de la superficie del componente, ya que el acero sucio no reaccionará con el zinc.
3) Galvanizado
El componente limpio finalmente pasa al baño de zinc fundido. Este paso generalmente solo dura alrededor de cinco minutos para piezas pequeñas, pero tomará más tiempo para piezas más grandes.
4) Tratamiento posterior a la galvanización
La pieza galvanizada se enfría y puede sufrir procesos adicionales, como pintura o recubrimiento en polvo.
¿Por qué no utilizar componentes de acero inoxidable en su lugar?
Tanto los componentes de acero inoxidable como los galvanizados son excelentes para la resistencia a la corrosión. Sin embargo, el galvanizado a menudo puede ser mucho más rentable que el uso de acero inoxidable.
También es una de las formas más respetuosas con el medio ambiente de proporcionar resistencia a la corrosión, ya que cualquier zinc que no forme una capa sobre los componentes de acero o hierro durante la inmersión en caliente permanecerá en el baño de galvanizado, listo para su reutilización.
Otro factor importante para optar por utilizar componentes de acero galvanizado en caliente en lugar de componentes de acero inoxidable son las consideraciones de resistencia a la tracción del tornillo, la tuerca o el perno. Si una aplicación requiere pernos estructurales para fijaciones de alta tensión y para asegurar objetos pesados, un fabricante puede optar por utilizar fijaciones de acero de alta resistencia.
Si bien los componentes de acero inoxidable se pueden producir con grados de alta resistencia a la tracción, el costo por unidad significativamente más alto a menudo puede significar que los componentes de acero galvanizado en caliente son una opción más atractiva.
¿Qué es el zincado?
El zincado se refiere a la galvanoplastia de zinc, un método que utiliza corriente eléctrica para descomponer el zinc en iones (partículas diminutas cargadas) y depositarlos en el componente metálico. El proceso se realiza formando una celda electrolítica simple que consiste en zinc, una solución acuosa y el componente que se va a metalizar.
Cómo funciona el proceso de galvanizado
Aquí, el zinc se llama ánodo (carga positiva) y el componente a recubrir se llama cátodo (carga negativa). En términos simples, cuando pasa una corriente eléctrica directa a través de la celda, el ánodo de zinc comienza a descomponerse en pequeños iones de zinc.
Dado que los iones de zinc tienen carga positiva, se sienten atraídos por el terminal positivo (componente de acero que necesita enchapado), por lo que fluyen hacia él. La solución acuosa facilita el movimiento de los iones. Cuando llegan al componente, los iones de zinc forman una capa exterior limpia de zinc.
Diferencias comunes entre componentes galvanizados y galvanizados
1) Apariencia
Los componentes galvanizados que no se tratan a menudo tienen un color gris apagado que es bastante áspero. Las piezas galvanizadas suelen ser más suaves y brillantes y también pueden presentar un acabado de color, como azul o amarillo.
2) Espesor
El recubrimiento de zinc produce un recubrimiento que es bastante delgado, aproximadamente en el rango de 0,005 mm a 0,025 mm. Se vuelve más costoso obtener un recubrimiento más grueso que este con galvanoplastia de zinc. Con el galvanizado en caliente se pueden obtener espesores superiores a 0,1 mm.
3) Durabilidad
Como puede lograr un mayor espesor con el galvanizado en caliente, significa que las piezas galvanizadas pueden pasar años e incluso décadas sin oxidarse. De hecho, el proceso de oxidación es tan lento que, a medida que el zinc se oxida, produce óxido de zinc, que agrega otra capa de protección.
Con el zincado, los espesores más pequeños significan que las piezas galvanizadas no son tan duraderas como las galvanizadas. Por lo tanto, no es adecuado para aplicaciones en exteriores a menos que haya sido tratado posteriormente.
4) Fuerza
Dado que las piezas galvanizadas tienen un recubrimiento de zinc más grueso, significa que son más fuertes y resistentes, especialmente en aplicaciones al aire libre. Dado que la velocidad de corrosión es bastante lenta, el revestimiento conserva su resistencia durante un período de tiempo más largo.
5) Costo
Aquí es donde gana el zincado, ya que al ser un metal más fácilmente disponible, es más rentable que el galvanizado en caliente, especialmente para componentes más pequeños. Zinc también es considerablemente más barato que otros metales como el oro.
6) Versatilidad
El galvanizado en caliente se puede utilizar para casi cualquier componente de acero o hierro, grande o pequeño. También se pueden utilizar en aplicaciones de exterior e interior.
El zincado se limita principalmente a piezas metálicas pequeñas como tuercas, pernos y tornillos. También son adecuados principalmente para aplicaciones en interiores. Sin embargo, tienen una mejor soldabilidad que las piezas galvanizadas.
Galvanizado por inmersión en caliente versus zincado: ¿cuál es la mejor opción?
En conclusión, debido al menor costo por componente y la menor resistencia a la corrosión en general, un acabado cincado es mejor para piezas más pequeñas que se usan en interiores, como tuercas, tornillos y pernos.
Por otro lado, el galvanizado por inmersión en caliente produce un recubrimiento de zinc más grueso, lo que proporciona a las piezas un acabado más resistente y duradero. Esto lo convierte en la mejor opción para aplicaciones al aire libre donde se necesita una mayor resistencia a la corrosión.