Chapeamento de zinco

A galvanoplastia refere-se à eletrodeposição de zinco metálico na superfície de diferentes componentes para aprimorar suas propriedades físicas e mecânicas. O objetivo desse revestimento é criar uma barreira entre a superfície do substrato e fatores ambientais que causam corrosão e danos, como oxigênio e umidade. A galvanoplastia não é apenas confiável, mas também economicamente vantajosa, tornando-se uma escolha prioritária para os fabricantes.

História do Zinco

A galvanoplastia de zinco teve início em 1827, quando o Dr. John W. Revere elaborou as qualidades protetoras do revestimento de zinco. No entanto, naquela época, o processo era lento e apresentava muitas limitações, como a não uniformidade do revestimento. Em 1916, banhos alcalinos de cianeto de zinco foram desenvolvidos, melhorando significativamente a qualidade e a velocidade da galvanoplastia. A galvanoplastia moderna utiliza hoje sistemas potentes de corrente contínua (CC), capazes de depositar grandes quantidades de zinco rapidamente.

Como funciona o revestimento de zinco?

O revestimento de zinco protege o metal base de duas maneiras principais:

Proteção Galvânica

O zinco é mais reativo do que o aço ou o ferro. Quando o componente é exposto a ambientes corrosivos, o zinco corrói preferencialmente o metal base. Mesmo que o revestimento seja riscado ou danificado, o zinco efetivamente se sacrifica.

Barreira física

A camada de zinco atua como um escudo físico que isola o metal subjacente da umidade, oxigênio e outros elementos corrosivos. Esse escudo impede a exposição do aço a ambientes agressivos, prevenindo a corrosão.

Processo de galvanoplastia

Limpeza e preparação da superfície:

Esta etapa é crucial para garantir um revestimento de zinco aderente e sem defeitos.

Limpadores alcalinos: Soda Cáustica ou Potassa Cáustica.

Jateamento de areia: O jato de areia é feito de acordo com os padrões específicos de preparação de superfície do SSPC

Ativação de superfície: Para uma deposição adequada de zinco, a ativação da superfície é realizada por decapagem ácida. Nesse processo, as peças são frequentemente mergulhadas brevemente em uma solução de ativação, como HCl ou H2SO4 ácidos diluídos.

Deposição de zinco

A deposição de zinco é realizada por meio de um processo de galvanoplastia, no qual substratos são imersos em um banho eletrolítico contendo zinco e uma corrente elétrica é aplicada. No ânodo, o zinco é oxidado, liberando íons Zn²⁺ na solução:

Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e⁻

No cátodo, ocorre uma reação de redução onde o zinco se solidifica ao receber elétrons:

Zn²⁺ (aq) + 2e⁻ → Zn (s)

O processo continua até que uma fina camada de zinco seja produzida no substrato.

O revestimento típico é realizado em:

• Baixas tensões variando de 2-6 V
• Ânodos de zinco de alta pureza
• Densidade de corrente controlada de cerca de 30.5 mA.
• pH: Para banhos ácidos (4.8 e 5.5) enquanto para banhos de cianeto alcalino (11-13)

Aqui, os ânodos de zinco são alojados em cestos com sacos de ânodo para evitar contaminação. Os métodos de galvanoplastia incluem

• Revestimento em barril para itens pequenos a granel, revestimento em rack para peças maiores ou frágeis
• Revestimento contínuo de bobinas e fios.

Pós tratamento

Após a galvanoplastia, para garantir a longevidade e eficácia da galvanização, alguns tratamentos posteriores são aplicados:

Passivação: Nesta etapa, é utilizado um revestimento de conversão de cromato. O cromato aumenta a resistência à corrosão do zinco.

Cura: O revestimento é seco no forno ou com a ajuda de ar quente controlado.

Tipos de zincagem e seus usos

Zincagem Amarela

Possui uma aparência que varia do amarelo brilhante ao dourado iridescente, resultado do revestimento de conversão de cromato amarelo. Esse revestimento é aplicado em componentes automotivos para evitar que se deteriorem em ambientes úmidos e agressivos.

Zincagem transparente/azul

Este revestimento é feito pela passivação de um revestimento de zinco com um cromato azul/transparente. Como resultado, ele tem uma aparência prateada. Devido às suas propriedades de resistência à corrosão, ele encontra aplicações em eletrônicos, ferragens automotivas leves e fixadores de uso geral. Apresenta um nível menor de proteção contra corrosão, mas é mais ecológico.

Zincagem preta

A zincagem preta geralmente apresenta um acabamento preto fosco ou acetinado devido ao revestimento de cromato preto sobre o zinco. Apresenta resistência à corrosão de média a alta, sendo utilizada no revestimento de ferragens de construção e peças automotivas.

Zincagem ácida

Este processo utiliza um eletrólito ácido à base de cloreto, normalmente contendo cloreto de zinco e cloreto de amônio. A zincagem ácida proporciona um acabamento brilhante e liso, com velocidades de galvanização rápidas. Tudo isso combinado a torna ideal para peças automotivas, parafusos e componentes decorativos. No entanto, oferece menor poder de projeção, tornando-a menos adequada para geometrias complexas.

Zincagem alcalina sem cianeto

Utiliza um eletrólito alcalino sem cianeto, composto por óxido de zinco e hidróxido de sódio. Este revestimento oferece excelente poder de projeção e revestimento uniforme. Embora o acabamento seja mais fosco, proporciona forte resistência à corrosão e é mais ecológico. É utilizado no revestimento de peças industriais, fixadores e componentes com formatos complexos.

Zincagem de níquel

Seu revestimento contém de 10 a 15% de níquel e o restante de zinco. Apresenta resistência superior à corrosão e ao desgaste; por isso, é utilizado em componentes que enfrentam condições adversas e altas temperaturas, como componentes de freios e sistemas de combustível nos setores automotivo e aeroespacial.

Resistência à corrosão: Superior; até 10x maior que o zinco padrão.

Zincagem de ferro

A galvanoplastia é um revestimento de liga que normalmente contém 0.3% a 0.8% de ferro na matriz de zinco. A presença de ferro aumenta a resistência mecânica do revestimento. É comumente aplicada em fixadores, ferramentas industriais e componentes que se beneficiam de acabamentos de passivação preta. Demonstra:

boa ductilidade e soldabilidade.

Revestimento de zinco-cobalto

O revestimento de zinco-cobalto incorpora aproximadamente 0.8% a 1.0% de cobalto à camada de zinco. Essa adição melhora significativamente a resistência à corrosão e resulta em um acabamento brilhante. É amplamente utilizado em ferragens decorativas que exigem uma combinação de beleza superficial e proteção duradoura contra ferrugem e desgaste. O revestimento de zinco-cobalto confere boa lubricidade, boa ductilidade, soldabilidade e propriedades antigripantes à superfície dos componentes. Devido à sua excelente proteção contra desgaste e corrosão, é utilizado nos setores aeroespacial e de defesa.

Solução de galvanoplastia

Os banhos de zincagem diferem em velocidade, segurança, adesão e qualidade de acabamento.

Banho de Zincagem	Composição eletrolítica	Características principais
Cloreto de Zinco Ácido	ZnCl₂ + NH₄Cl ou KCl (pH ~5)	Alta eficiência, galvanoplastia rápida, boa cobertura, adequado para geometrias complexas
Zinco alcalino sem cianeto	ZnO + NaOH ou KOH (pH ~12–13)	Ecologicamente correto, taxa de galvanização moderada, espessura uniforme
Cianeto de Zinco	NaCN ou KCN + Zn(CN)₂ em NaOH/KOH (pH ~12–13)	Excelente poder de arremesso, dúctil, forte adesão
À base de ácido bórico	Sal de Zn + ácido bórico + agentes tamponantes (pH ~4.5–6.5)	Revestimentos muito suaves e uniformes, bons para peças complexas ou de precisão

Quais materiais podem ser zincados?

Aço: É o material zincado com mais frequência. O zinco oferece uma forte barreira contra a ferrugem, tornando os componentes de aço resistentes à corrosão. O aço zincado é adequado para aplicações automotivas, de construção e industriais.

Ferro: Como o ferro enferruja facilmente se entrar em contato com umidade e oxigênio, ele é revestido com zinco para evitar que enferruje.

Fatores que afetam a galvanoplastia de zinco

Ductilidade e Espessura

À medida que a espessura do revestimento aumenta, a galvanoplastia se torna mais dúctil, como os revestimentos finos de zinco (Fe/Zn 5, Fe/Zn 8). Eles apresentam bom desempenho em aplicações onde as peças sofrem flexão, conformação ou outros esforços mecânicos.

Eficiências do banho:

Uma banheira bem conservada garante uma cobertura uniforme e depósitos de alta qualidade. Aqui estão os fatores que influenciam a eficiência de ambos:

Temperatura

Afeta a velocidade de galvanização e a uniformidade do depósito. Temperaturas mais altas normalmente aumentam a velocidade de galvanização, mas também podem aumentar o risco de baixa qualidade do depósito.

nível de pH

Um fator crucial para manter a estabilidade do banho. Desvios no pH podem levar a revestimentos irregulares ou má adesão.

Concentração de Zinco

Concentração insuficiente de zinco pode levar à baixa eficiência do revestimento e resistência inadequada à corrosão.

Distribuição de poder de lançamento e depósito

Banhos de cloreto ácido oferecem altas taxas de deposição, mas têm menor poder de projeção, enquanto banhos alcalinos, apesar das velocidades de galvanoplastia mais lentas, apresentam poder de projeção superior devido à melhor distribuição de corrente.

Receptividade do Cromato

Uma superfície de zinco limpa e de granulação fina permite ligação e interação química ideais com cromatos trivalentes ou hexavalentes. Se a superfície de zinco estiver contaminada, pode reduzir significativamente a adesão do cromato, levando à descamação ou formação de película irregular.

Vantagens e desvantagens do revestimento de zinco

Vantagens da zincagem

Excelente resistência à corrosão

O zinco atua como um ânodo de sacrifício, corroendo no lugar do metal base, o que fornece forte proteção contra ferrugem.

Custo-benefício para produção em larga escala

A galvanoplastia é relativamente barata em comparação com outros revestimentos protetores. O processo requer energia elétrica moderada e utiliza matérias-primas amplamente disponíveis, o que o torna uma opção econômica.

Compatibilidade com muitos pós-tratamentos

Revestimentos de zinco aceitam prontamente revestimentos de conversão de cromato (transparente, amarelo, preto), selantes e acabamentos, que aumentam a resistência à corrosão.

Boa adesão e aparência

Os revestimentos de zinco exibem uma aparência metálica uniforme, que pode ser melhorada ainda mais por branqueadores ou pós-tratamentos.

Desvantagem do revestimento de zinco

Toxicidade do cianeto e questões regulatórias

Os banhos tradicionais de cianeto alcalino de zinco são altamente tóxicos, resultando em altos custos para tratamento de resíduos.

Ductilidade Limitada

Certos banhos de zinco, particularmente sistemas de cloreto ácido, podem produzir depósitos mais duros e menos dúcteis. Isso pode resultar em microfissuras ou descamação se as peças forem submetidas a conformação ou dobramento após o revestimento.

Menos durável que outros revestimentos

Embora o zinco forneça proteção básica sólida, ele tem menor resistência ao desgaste e à corrosão em comparação aos revestimentos de liga, como zinco-níquel ou zinco-cobalto.

Risco de fragilização por hidrogênio

Durante a limpeza ácida e a galvanoplastia, o hidrogênio pode ser absorvido por aços de alta resistência. Isso resulta em fragilização e potencial formação de fissuras sob carga. Trata-se de uma preocupação crítica para componentes estruturais ou de segurança crítica.

Zincagem vs. Niquelagem

A tabela abaixo compara o revestimento de zinco com revestimento de níquel.

Atributo	Chapeamento de zinco	Revestimento de níquel
Propósito	Principalmente para proteção contra corrosão; revestimento de sacrifício	Resistência à corrosão e ao desgaste; frequentemente decorativo e funcional
Tipos de banho	Cianeto, alcalino não cianeto, cloreto fracamente ácido	Níquel eletrolítico, níquel sulfamato, níquel químico (fosfato médio/alto)
Compatibilidade do substrato	Aço, ferro e outros metais ferrosos	Aço, latão, cobre, alumínio, zinco fundido, etc.
Resistência à Corrosão	Proteção sacrificial; o zinco corrói antes do substrato	Proteção de barreira; o níquel químico fornece um revestimento uniforme e denso
Aparência	Prateado ou branco-azulado; frequentemente passivado para obter cor (azul, amarelo, preto)	Brilhante, semibrilhante, fosco; acabamentos decorativos como níquel-cromo brilhante
Pós-tratamentos	Revestimentos de conversão de cromato, acabamentos, selantes	Passivação, tratamento térmico (para dureza), acabamentos
espessura da camada	Normalmente 5–25 mícrons	Sem eletricidade: 2.5–100 mícrons; Eletrolítico: varia amplamente
Resistência ao desgaste	Pobre a moderado	Moderado a excelente (especialmente com níquel químico)
Custo	Relativamente baixo	Moderado a alto (especialmente níquel químico)
Uso da Indústria	Fixadores automotivos, ferragens, componentes industriais em geral	Aeroespacial, automotivo, eletrônico, processamento químico, moldes, válvulas, dispositivos médicos