GENERALITATI, INTRODUCERE - ZINCARE

GENERALITATI, INTRODUCERE - ZINCARE

Zincarea termica este cel mai vechi procedeu de protecte anticoroziva, fiind cunoscuta inca din sec. XVIII. cand a fost descoperita de chimistul francez P.J. Mallouin. De abia in anul 1937, tot un francez, Sorel [1], a depus primul brevet de inventie sub numele de galvanizare la cald'. Desi impropriu, acest termen mai este inca utilizat si in zilele noastre.

Atunci cand Mallouin [1] a pus bazele zincarii termice moderne, el nu s-a putut ocupa si de fenomenele chimice, metalurgice sau termodinamice care se produc atunci cand un material metalic este scufundat intr-o baie de zinc topit. Ulterior, pe baza dcscoperirilor lui Galvani, Volta si Davy [1], s-au putut trage concluzii stiintifice referitoare la proprietatile de protectie ale acestui tip de acoperire.

Zincarea termica este un procedeu de protecfie strict necesar pcntru a contracara efectul devastator al coroziunii.

Coroziunea este procesul prin care, un metal sau un aliaj, este transfonnat de la starea sa metalica la cea combinata, prin interactiune cu mediul inconjurator. Coroziunea poate fi privita ca o reactie eterogena redox la interfa|a metal/nemetal. in care, metalul este oxidat. iar nemetalul redus. Natura nemetalului, proprietatile fizice si chimice ale produselor de reactie, precum si conditiile de mediu (temperatura, presiune, viteza) vor determina forma, intinderea si viteza de reactie.

Coroziunea poate fi chimica si electrochimica.

Coroziunea chimica: -implica acele procese in care, o reactie chimica directa are loc intre metal si mediu. fara schimb de sarcini electrice.

Coroziunea electrochimica - se refera la acele procese care implica un transfer de sarcina electrica la interfata metal/mediu agresiv.

Zincul este un metal cunoscut inca din antichitate sub denumirea de ,,cositor de India'. A fost obtnut pentru prima data in stare pura. in anul 1746 de catre cercetatorul francez A.S. Marggraf [2]. Principalele lui proprietati fizice, chimice si inecanice sunt prezentate in tabelul 1.1.

Tabelul 1.1 Caracteristicile zincului.

Zincul se gaseste in minereuri, sub forma de compusi. cum ar fi : blenda (ZnS), calamina (Zn₂SiO₄H₂O), smithsonit (ZnCO₃) si wielenit (Zn₂SiO₄). Este un metal cenusiu. casant la temperatura ambianta si maleabil la temperaturi cuprinse intre 100 -150C. La temperaturi mai mari de 200C, se transforma foarte usor in pulbere.

Prin reducere cu carbune. prin prajire sau pe cale electrochimica. zincul se poate obtine relativ usor, din compusii enumerati mai sus.

Principalele utilizari ale zincului sunt:

• in industria metalurgica pentru aliere,
• in industria chimica pentru obtinerea oxidului de zinc
• in industria electrotehnica drept catod pentru elementele galvanice.

Circa 2/3 din productia mondiala se utilizeaza pentru protectii anticorozive prin zincare termica.

Ca material anticoroziv pentru otel si fonta, zincul asigura o buna rexistenja anticoroziva printr-un dublu rol protector:

• fizic - prin ecranul pe care il formeaza proprii sai produsi de coroziune. care apar foarte rapid, la contactul cu atmosfera;
• chimic - prin potenfialul sau preponderent electronegativ (-0.76V) fata de cel al fierului (-0.44V), indeplinind rolul de anod de sacrificiu in micropila Fe-Zn.

Zincul protejeaza metalui printr-o reacfie de tip catodic lenta. care defineste cinetica procesului de protectie. Prin coroziunea sa proprie, are loc o difuzie a ionilor Zn²⁺ si OH^- care, reactionand cu atmosfera. formeaza oxizi, carbonari si oxicloruri de zinc. Aceste saruri insolubile intarzie coroziunea zincului ,,prin polarizarea pilei Fe-Zn'.

In cazul aparitiei micropilelor Fe-Zn, fenomenul de distragere a zincului in locul metalului de baza este extrem de important in coroziunea generalizata, dar mai ales, in protejarea defectelor locale care apar in timpul montajului si exploatarii produselor.

Depunerea zincului pe otel se poate face prin urmatoarele metode:

• electrolitic (in solutii de electroliti)
• termic (in topitura);
• prin metalizare (pulverizare cu pistolul);
• prin sherardizare (topire si tratament termic).

La fel ca si cuprul, cromul sau nichelul, zincul face parte din grupa elementelor esentiale, care, in concentra|ii foarte mici (mai putin de un miligram/kg/corp) este strict necesar. printre altele, reglarii metabolismului uman.

Aceste aspecte au fost prezentate de Hohmeier si Merian [3] la ultima Conferinta Intergalva 2000 de la Berlin.

Alegerea judicioasa a celui mai adecvat procedeu urmareste:

1. tipo-dimensiunea si configuratia piesei;
2. conditiile de exploatare; conditiile de calitate impuse;
3. posibilitafile tehnologice;
4. aspectele economice.

Principalele avantaje ale zincarii termice sunt:

• posibilitati de acoperire a unor piese cu configurate foarte complicata, asigurandu-se o depunere compacta si uniforma. chiar si in zonele greu accesibile (pe muchii si in colturi);

• tehnologie relativ simpia si usor de controlat;

• posibilitate de aplicare pentru o gama sortimentala extrem de variata de produse (de la organe de asamblare pana la structuri metalice grele, lungi si complexe);

• aderenta excelenta la suportul feros, datorata substratului metallurgic Fe-Zn format prin aliere, la 450 C ;

• efect protector optim in raport cu solicitarile mecanice din exploatare;

• rezistenja excelenta la abraziune;

• asigurarea unei protecjii catodice de catre zinc in zonele cu defecte de zincare aparute in timpul transportului, depoztaitarii si exploatarii;

• durata de viata foarte lunga, datorata grosimilor de strat care se pot obtine si care, in general, sunt cuprinse intre 80-200 um. Un strat cu o grosime de 85 um are o durata de viata de peste 30 de ani in mediul rural si de 15-20 de ani in mediul urban.

In figura 1.1. este prezentata durata de viata, informativa, a acoperirilor cu zinc, de diferite grosimi, functie de conditiile de exploatare.

Fig.1.1. Durata de viata a acoperirilor termice cu zinc:

1 - interior uscat; 2 - exterior, aer nepoluat continental; 3 - interior, umed; 4 - exterior, aer costal nepoluat; 5 - interior, aer costal poluat; 6 - exterior, aer costal poluat; 7 - in atmosfera salina.