Capítulo 5 – Proteção contra a CorrosãoCapítulo 5 – Proteção contra a Corrosão

5.1- Motivação5.1- Motivação

Apresentar algumas técnicas utilizadas para proteger o substrato aumentando a vida útil do equipamento e a integridade e segurança.

5.1.1- Revestimentos Protetores 5.1.1- Revestimentos Protetores Os revestimentos protetores são películas aplicadas sobre a superfície metálica e que dificultam o contato da superfície com o meio corrosivo, objetivando minimizar a degradação da mesma pela ação do meio.

O principal mecanismo de proteção dos revestimentos:

-barreira

-inibição anódica

-proteção catódica

\

O tempo de proteção dado por um revestimento depende do O tempo de proteção dado por um revestimento depende do tipo:tipo:

-de revestimento (natureza química);

-das forças de coesão e adesão;

-da sua espessura e

-da permeabilidade à passagem do eletrólito através da película.

Obs:se a proteção é somente por barreira, tão logo o eletrólito chegue à superfície metálica, iniciará o processo corrosivo, enquanto que, se houver um mecanismo adicional de proteção (inibição anódica ou proteção catódica), haverá um prolongamento da vida do revestimento.

5.2- Revestimentos Metálicos5.2- Revestimentos Metálicos Consistem na interposição de uma película metálica entre o meio corrosivo e o metal que se quer proteger.

Finalidade Revestimento mais utilizados

Decorativa Au, Ag, Ni, Cr, Pt

Resistência à corrosão em contatos elétricos

Sn, Ag, Au, Rh

Endurecimento superficial Cr

Resistência à corrosão Cr, Ni, Al, Zn, Cd, Sn, ...

Os processos de revestimentos metálicos mais comum são:

5.2.1- Cladização5.2.1- Cladização Os clads constituem-se de chapas de um metal ou ligas, resistentes à corrosão, revestindo e protegendo um outro metal com função estrutural.

Como se aplica: _Por pressão, laminação;_Solda ponto e_Explosão.

Ex: Os clads mais usados nas indústrias químicas, petroquímica e de petróleo sãos de monel, aço inoxidável e titânio sobre aço carbono.

Cladização: é uma laminação sobre um metal base no qual se quer proteger. O processo pode ser feito de três maneiras:

•através de uma pequena explosão; •laminação conjunta à quente de chapas do metal com o revestimento; •por solda.

Aços inoxidáveis austeníticos:Possuem uma ampla aplicação de uso do níquel, que está presente em cerca de dois terços dos aços inoxidáveis produzidos, onde se inclui o inox mais comum, AISI 304 18Cr - 8Ni . Possui melhor ductlidade, boa soldabilidade, como também resistência mecânica e proteção à corrosão e à oxidação a altas temperaturas; além disso, possui ainda tenacidade a baixas temperaturas. Os aços inoxidáveis austeníticosOs aços inoxidáveis austeníticos são normalmente empregados nas indústrias petroquímicas para combater os ataques corrosivos causados pela combustão de gases, vapor e processos químicos. Os tipos de aplicação são numerosas e as temperaturas envolvidas podem chegar a 1000ºC ou mais.

Ligas bináriasLigas binárias:Das categorias que compõem as ligas binárias, a mais comum é a liga Ni-Cu, também conhecida como Monel. A liga Monel também apresenta pequenas quantidades de Al, Fe e Ti. As ligas Ni-Cu diferem do Níquel 200 e do Níquel 201 pelo fato de suas resistência mecânica e dureza aumentarem devido ao endurecimento por envelhecimento, embora possuam aspectos comuns em termos de resistência à corrosão, aos níqueis comercialmente puro, sua resistência aos ácidos sulfúrico e fluorídrico e à salmoura é melhor, como também devemos ressaltar sua resistência ao trincamento atribuído à corrosão sob tensão em meios clorosos. Os equipamentos submetidos a água salgada ou água salobra, são as principais aplicações.

5.2.2- Deposição por imersão a quente5.2.2- Deposição por imersão a quente Pela imersão( do material metálico em um banho do metal fundido)a quente obtém-se, entre outras, as superfícies zincadas e as estanhadas. O processo de zincagem por imersão é também denominado de galvanização. Importância:Importância: -tempo de imersão; -temperatura do fundido;-forma de imersão;-fundentes

Casos mais conhecidos: Aço galvanizado e folhas de Casos mais conhecidos: Aço galvanizado e folhas de flandres.flandres.

                                     

Materiais:Materiais: Zn, Sn, Pb e AlZn, Sn, Pb e Al

5.2.3- Metalização5.2.3- MetalizaçãoO processo por meio do qual se deposita sobre uma superfície previamente preparada camadas de materiais metálicos.

Como?Os metais de deposição são fundidos em uma fonte de calor gerada no bico de uma pistola apropriada, por meio de combustão de gases, arco elétrico, plasma e por detonação. O metal fundido é pulverizado e aspergido sobre o substrato a proteger.

Figura – Estrutura típica de revestimento obtido por aspersão térmica

Figura - Desenho esquemático do processo HVOF“High Velocity Oxy-Fuel Thermal Spray” é um processo de aplicação de

revestimentos metálicos e cerâmicos por spray a alta temperatura e elevada velocidade.

Por metalização faz-se revestimentos com zinco, alumínio, chumbo, estanho, cobre e diversas ligas.

Problemas:Problemas:Poros e trincasÓxidos A presença de óxidos proporciona baixa passividade e corrosão por frestas e diminuição da estabilidade eletroquímica. Rugosidade superficial.

Figura - Representação esquemática dos diferentes tipos de poros e trincas. Tipo 1: poro/trinca passante, Tipo 2: poro/trinca aberto e não-passante, Tipo 3: poro/trinca

fechado e restrito inteiramente no revestimento, Tipo 4: poro/trinca fechado e contíguo ao substrato, Tipo 5: poro/trinca fechado e penetrante no substrato.

5.2.4- Eletrodeposição5.2.4- Eletrodeposição Consiste na deposição de metais que se encontram sob a forma iônica em um banho. A superfície a revestir é colocada no catodo de uma célula eletrolítica. Por eletrodeposição é comum revestir-se com cromo, níquel, ouro, prata, estanho e, principalmente, cádmio, que por ser um metal muito tóxico é empregado como revestimento aplicado por este processo.

Características dos depósitos:espessuras, dureza, brilho, ductilidade, camadas multiplas,deposição de ligas, fases nos eletrodepositos.

Problemas:preparação da superfície;preparação do banho;manutenção do banho;condição de deposição (embritement)

Cuidados:poder de penetração,nivelamento, abrilhantamento, queima de depósitos, depósitos amorfos ou cristalinos e tamanhos de grãos.

•Cromo Duro: é um revestimento com alta dureza e elevada resistência ao desgaste. O elemento químico Cromo [Cr] é depositado eletroliticamente sob a forma metálica a partir de eletrólitos aquosos, gerando camadas normalmente microfissuradas e com dureza de 600 a 1400 HV, sendo que a faixa do cromo brilhante, a mais empregada, situa-se entre 900 a 1100 HV.

5.2.5- Deposição química5.2.5- Deposição química Consiste na deposição de metais por meio de um processo de redução química. Por este processo é comum revestir-se com cobre e níquel. São os denominados cobre e níquel químicos, muito utilizados em peças com formato delicado e cheias de reentrâncias.

•Níquel Químico: é a deposição por redução química a partir de composto de fósforo, que se codeposita o níquel, determinando características especiais ao revestimento, obtendo-se, assim, uma camada extremamente uniforme, independentemente de sua forma.

A natureza química do processo sem corrente proporciona um acabamento perfeito em qualquer forma geométrica, como, por exemplo, cantos vivos, furos, canais profundos, roscas, e ainda mantém as características de textura da superfície-base.

Resistente à corrosão e à abrasão, o níquel químico também garante uma uniformidade sobre a superfície-base, evitando-se, assim, usinagens ou retificação após o tratamento. A camada da liga Ni-P atinge uma dureza, passível a transformação aplicando-se tratamento térmico, gerando uma dureza

que se equipara à cromo-duro.

5.2.6- Cementação- Difusão5.2.6- Cementação- Difusão A deposição de um metal sobre a superfície a proteger pode ser acompanhado de um tratamento térmico formando ligas entre o deposito e o substrato.

Ex. O material metálico é colocado em um tambor rotativo com mistura do pó metálico. O conjunto é aquecido, permitindo a difusão do metal.

pó Al, óxido Al a 1000°C ---> aço alonizado

pó Zn, óxido Zn a 350-400°C ---> sherardização

5.3- Revestimentos Não- Metálicos Inorgânicos5.3- Revestimentos Não- Metálicos Inorgânicos Consistem na interposição de uma película não- metálica inorgânica entre o meio corrosivo e o metal que se quer proteger.

5.3.1- Anodização5.3.1- Anodização consiste em tornar mais espessa a camada protetora passivante existente em certos metais, especialmente no alumínio. A oxidação superficial pode ser por banhos oxidantes ou processo eletrolítico. O alumínio é um exemplo muito comum da anodização

5.3.2- Cromatização5.3.2- Cromatização consiste na reação da superfície metálica com soluções ligeiramente ácidas contendo cromatos. A camada de cromatos passivante aumenta a resistência à corrosão da superfície metálica que se quer proteger.

5.3.3- Fosfatização5.3.3- Fosfatização Consiste na adição de uma camada de fosfatos à superfície metálica. A camada de fosfatos inibe processos corrosivos e constitui-se, quando aplicada em camada fina e uniforme, em uma excelente base para pintura, em virtude da sua rugosidade. A fosfatização é um processo largamente empregado nas indústrias automobilísticas e de eletrodomésticos. Após o processo de desengraxe da superfície metálica, aplica-se a fosfatização, seguindo-se a pintura.

É um processo de proteção de metais, que consiste em recobrir as peças metálicas, de zinco, ferro e manganês. Como os fosfatos desses elementos são pouco solúveis em água, depositam-se sobre a superfície metálica em contato com soluções e fosfatos, quando forem atingidas por determinadas condições, sob a forma de fina camada de cristais. A velocidade de deposição, o retículo e a forma do revestimento dependem da germinação e crescimento dos cristais.   

5.3.4- Revestimento com argamassa de cimento5.3.4- Revestimento com argamassa de cimento Consiste na colocação de uma camada de argamassa de cimento, com espessura da ordem de 3 a 6 mm, sobre a superfície metálica. Este revestimento é muito empregado na parte interna de tubulações e, neste caso, é aplicado normalmente por centrifugação. Em tubulações de grande diâmetro é comum usar-se um reforço com tela metálica. O revestimento interno com cimento é empregado em tubulações para transporte de água salgada, em água de refrigeração, tubulações de água de incêndio e água potável. Se considerados os aspectos técnicos e econômicos, o revestimento com argamassa de cimento e areia é a melhor solução para tubulações transportando água salgada.

5.3.5- Revestimento com vidro5.3.5- Revestimento com vidroConsiste na colocação de uma camada de vidro sobre a superfície metálica. Esta camada é aplicada sob a forma de esmalte e fundida em fornos apropriados. Consegue-se uma película de alta resistência química, muito utilizada na indústria química;

5.3.6- Revestimento com esmalte vítreo5.3.6- Revestimento com esmalte vítreoConsiste na colocação de uma camada de esmalte vítreo (vidro + cargas + pigmentos) aplicada sob a forma de esmalte e fundida em fornos apropriados. Este revestimento é usado em alguns utensílios domésticos, em fogões, máquinas de lavar e etc.

5.3.7- Revestimento com material cerâmico5.3.7- Revestimento com material cerâmico Consiste na colocação de uma camada de material cerâmico, geralmente silicoso, de alta resistência a ácidos, utilizado principalmente para revestimentos de pisos e canais de efluentes.

Formação de pilhas no metal

Ataque da corrosão em metal sem tratamento

Ação da camada de fosfato

5.4- Revestimentos 5.4- Revestimentos Revestimentos OrgânicosRevestimentos OrgânicosConsiste na interposição de uma camada de natureza orgânica entre a superfície metálica e o meio corrosivo.

**Atende um altíssimo percentual de problemas de corrosão.**Atende um altíssimo percentual de problemas de corrosão.

Estes revestimentos devem possuir uma série de características para que possam cumprir as suas finalidades.

boa e permanente aderência ao tubo; baixa taxa de absorção de água; boa e permanente resistência elétrica (resistividade elétrica); boa resistência a água, vapor e produtos químicos; boa resistência mecânica; boa estabilidade sob efeito de variação de temperatura; resistência a acidez, alcalinidade, sais e bactérias do solo; boa flexibilidade de modo a permitir o manuseio dos tubos; boa flexibilidade de modo a permitir o manuseio dos tubos revestidos e as dilatações e contrações do duto; permitir fácil aplicação e reparo; durabilidade e economicidade.

5.4.1- Revestimento com borrachasRevestimento com borrachas Consiste em recobrir a superfície metálica com uma camada de borracha, utilizando-se o processo de vulcanização.

Como funciona?É um revestimento que pode assumir diversas durezas dependendo do tipo de borracha e do processo de vulcanização.

Onde usar? Na indústria química em equipamentos e tubulações que trabalham com meios altamente corrosivos, especialmente ácidos. O tipo de borracha é selecionado em função destas características de agressividade..

5.4.2- Pintura industrial é um revestimento, em geral orgânico, largamente empregado para o controle de corrosão em vários tipos de estruturas e também em estruturas aéreas e, em menor escala, em superfícies enterradas ou submersas.

Aplicabilidade:• estruturas submersas que possam sofrer manutenção periódica em dique seco, tais como navios, embarcações, bóias, carros, tubulações, tanques e etc.• pouco utilizada estruturas enterradas, pela dificuldade de manutenção apresentada nestes casos.

A pintura é um revestimento de pequena espessura, situando-se na faixa de 120 a 500 m, sendo que, somente em casos muito especiais, pode-se chegar a 1.000 m.

Para entendermos melhor os fatores que deterioram um filme de tinta, podemos dividir as causas dos danos de pintura em 4 tipos principais, ou seja:

1-   Danos mecânicos, causados por exemplo por batidas de pedras; riscos; pequenos choques; máquinas de lava-rápido; materiais aderidos tais como cimento, piche, etc.

2- Danos pela ação natural do tempo, tais como descoloramento, perda de brilho, corrosão, microfissuras, etc.

3-   Danos pela ação de agentes químicos, causados pela poluição industrial e urbana, ultimamente muito sobre carregada, ou mesmo por ação direta de outros agentes agressores como ácidos, produtos cáusticos e solventes orgânicos.

4-   Danos por ação biológica, como os causados por gotas de resinas que caem das árvores ou por folhas soltas da vegetação ou ainda por secreções de insetos e pássaros aderidas à pintura.

Tabela 1 – Durabilidade de tintasResina Umidade Corrosão Durabilidade

exteriorResistência

químicaResistência à

riscos

Acrílica E B E B E

Alquídica R R R R B

Epóxi E E D E E

Poliéster E B B B B

Poliuretano E B E B E

Vinílica E B B B B

E = excelente, B = bom, R = regular, D = deficiente

Esquema de produção de tintas

Resina AcrílicaResina AcrílicaSua fórmula à base de, resina acrílica e hidrocarbonetos aromáticos impermeabiliza a superfície protegendo-a contra a ação das intempéries, devido a sua excelente resistência. É um produto de fácil aplicação, excelente rendimento e manutenção de brilho, além de proporcionar belíssimo acabamento. Não contém benzeno, álcool ou querosene.

RESINA ALQUÍDICARESINA ALQUÍDICASão formadas pela condensação de ácidos dicarboxílicos com álcoois poliídricos e modificados com ácidos graxos, para melhorar a solubilidade. Como constituintes de vernizes ou de esmaltes, apresentam beleza e flexibilidade características, que têm acentuada permanência na exposição prolongada ao tempo.

Revestimento por tinta à base de coal-tar epóxiRevestimento por tinta à base de coal-tar epóxiA pintura com coal-tar epoxi é usada em uma espessura da ordem de 500 micrometros. ObsPossui pouca resistência mecânica, sendo, portanto, um revestimento precário em tubulações enterradas.ObsComo a manutenção do revestimento em estruturas enterradas ou submersas é muito difícil, a utilização de revestimento por tinta à base de coal-tar epoxi só é recomendável em obras pequenas ou de pouca responsabilidade.

Revestimento com tinta epoxi em pó (Fusion Revestimento com tinta epoxi em pó (Fusion Bonded Epoxi)Bonded Epoxi)É também um moderno sistema de proteção anticorrosiva de dutos enterrados e submersos. Constitui-se de uma camada de 400 a 450 micrometros de espessura, à base de resina epoxi termocurada, aplicada a pó, pelo processo eletrostático.

Suas principais propriedades são a excelente adesão e a proteção anticorrosiva. _A tinta epoxi aplicada a pó pelo processo eletrostático, portanto sem solvente, não está sujeita a muitos poros e assim possui impermeabilidade (proteção por barreira) ainda superior às tintas epoxis convencionais. _A película de 400 micrometros tem elevada dureza e, portanto, baixa resistência ao impacto, o que acarreta uma razoável incidência de reparos durante o lançamento do duto. **É o melhor sistema de proteção anticorrosiva de dutos que durante o lançamento sofrerão grande flexionamento ou curvamento. É particularmente aplicável a lançamentos submarinos.

Revestimento com fitas plásticasRevestimento com fitas plásticasAs fitas plásticas mais utilizadas em revestimentos são:

• fitas de polietileno (as mais utilizadas, devido a seu melhor desempenho);• fitas de PVC;• fitas de poliéster.

As fitas são aplicadas helicoidalmente em torno do tubo a ser protegido com uma sobreposição de 50% entre camadas. A aplicação pode ser manual ou mecânica. Geralmente, antecede a aplicação das fitas uma limpeza da superfície e a aplicação de um primer capaz de melhorar a adesão da fita.

Obs 1_ Apresentam como grande vantagem a aplicabilidade no campo, porém, como a possibilidade de falha na sobreposição é considerável, constituem-se em um revestimento de qualidade inferior._ As fitas são recomendadas apenas para pequenas tubulações e obras de pouca responsabilidade.

_ São também particularmente aplicáveis a reparos no campo.

_ A aplicação em duas camadas constitui-se em um recurso para obter-se melhoria da performance;

Revestimento com espuma rígida de poliuretanoRevestimento com espuma rígida de poliuretanoA espuma rígida de poliuretano é utilizada quando se requer que o revestimento anticorrosivo possua também boa capacidade de isolação térmica (dutos operando a alta ou a baixa temperaturas). Obs_ É normalmente aplicada com espessura em torno de 50 mm, sendo o revestimento complementado normalmente com camisa de polietileno extrudado, para conferir propriedades anticorrosivas (a espuma, possuindo 10% de células abertas, não é impermeável)

polietileno extrudado Trata-se de um moderno revestimento, que utiliza o polietileno de baixa densidade, extrudado sobre o tubo que se quer proteger.

**A extrusão é feita em conjunto com um "primer" (adesivo), também a base de polietileno (modificado), a uma temperatura da ordem de 200°C. Requer um preparo de superfície com grau de limpeza conforme norma.

_ É aplicado com espessura variando de 3 a 5 mm.

_ Além da impermeabilidade, que lhe confere excelente resistência à corrosão, possui excelente resistência a danos mecânicos, o que lhe propicia baixa incidência de reparos durante o lançamento do duto.

_ Outra excelente propriedade que possui é a boa resistência ao descolamento catódico (Cathodic Disbound). Apresenta, entretanto, baixa adesão em relação à superfície metálica.

Aplicação de KTL por imersão

Aplicação de PVC robotizada (na região do Assoalho)

Aplicação de Primer robotizada

Dentre os tipos de impurezas mais comuns que devem ser Dentre os tipos de impurezas mais comuns que devem ser removidas da superfície a ser recoberta estão:removidas da superfície a ser recoberta estão:

• camadas de óxido;• óleos, graxas, resinas, parafinas;• poeira, resíduos do processo de fabricação;• sais e crostas de tratamento térmico;• manchas;• tintas e• fosfato.

OBS: A remoção destas impurezas é fator fundamental para que possa ser obtido um revestimento com boa aderência e qualidade. Estima-se que cerca de 85% das falhas em revestimentos de superfícies sejam conseqüências de problemas de pré-tratamento.

O processo de preparação da superfície consiste, basicamente, das seguintes etapas :

1)- Acabamento mecânico;2)- Remoção de óleos e graxas -desengraxe e 3)- Remoção de camada de óxido - decapagem;

1) - Acabamento MecânicoO acabamento mecânico consiste, basicamente, das

seguintes etapas: escovação, lixamento e polimento e jateamento.

EscovaçãoEscovaçãoA etapa de escovação tem a finalidade de remover

camadas de óxido, resíduos de tintas, resíduos de solda, etc.

Como?Utilizando normalmente, escovas de aço ou de latão.

Obs1: A escovação e o tratamento excessivo com palha de aço provoca polimento da superfície, prejudicando a aderência da tinta.

Obs2: A limpeza com ferramentas manuais é uma operação lenta e ineficaz, sendo recomendada para pequenas áreas, como de retoques ou locais onde não é aplicável o processo com ferramentas elétricas ou

jateamento abrasivo

LixamentoLixamentoA etapa de lixamento tem a finalidade de remover rebarbas e dar acabamento em quinas. Também é utilizado para a remoção de camadas mais aderentes de óxido ou de excesso de soldas e nivelamento.

Como?rolos de esmeril ou de lixas, lixas de correia, dentre outras formas.

PolimentoPolimentoA etapa de polimento tem o objetivo de dar um melhor

acabamento superficial.

Nesta etapa são utilizados rolos de feltro, de tecido simples, de tecido e sisal, etc.

O material abrasivo é transferido para estes rolos através de barras abrasivas compostas por um material aglomerante e o abrasivo.

Os abrasivos utilizados são: esmeril (óxido de alumínio e de ferro com 57 a 75% de óxido de alumínio), corundum (óxido de alumínio natural), carbeto de silício e alumina (óxido de alumínio artificial). O mais utilizado é a alumina.

Limpeza por jateamento abrasivoLimpeza por jateamento abrasivoJateamento é a limpeza obtida através do impacto de

partículas geralmente abrasiva (areia, óxido de alumínio, granalha de aço esféricas ou angulares), impelidas a alta velocidade contra a superfície a ser limpa.

O jateamento abrasivo tem duas grandes vantagens.-Elimina todas as impurezas do metal, permitindo efetivo

contato do revestimento com o substrato. -Confere rugosidade à superfície metálica, chamada de perfil

de ancoragem, proporcionando perfeita ancoragem do revestimento.

OBS: Evidentemente, o melhor grau de limpeza da superfície requer mais tempo e, portanto, maior consumo de abrasivo e ar comprimido

Perfil de rugosidade ou perfil de ancoragemPerfil de rugosidade ou perfil de ancoragemMedir o perfil de rugosidade de um superfície que sofreu limpeza por jateamento abrasivo, com um aparelho chamado “rugosímetro” (profile gauge). Na especificação de uma pintura é aconselhável que se determine o perfil de rugosidade e a espessura da película da tinta acima dos picos, a vida da pintura depende bastante deste fator.

Figura – Perfil de rugosidade

OBS:É recomendável que o perfil de rugosidade tenha um valor

equivalente a 1/3 da espessura total do revestimento da pintura a ser aplicada.

Perfil de 15-20 m:Não recomendado o padrão de ancoragem, é inadequado

a boa aderência mecânica.Perfil de 30- 40 m:A espessura total do sistema não deve exceder 200 m.Perfil de 50 m:A espessura total do sistema é em média de 150 a 300

m.

DESENGRAXEApós o processo de fabricação e de acabamento mecânico, a peça apresenta uma camada de óleo ou graxa em sua superfície. Esta camada tem que ser removida previamente ao processo de recobrimento. Para tanto são utilizados, basicamente, três processos:a)Limpeza com solventes;b) Desengraxe alcalino;c) Desengraxe alcalino eletroquímico.

a) Limpeza com solventes Este procedimento é utilizado como uma pré limpeza para a remoção de óleos e graxas, parafinas, resinas, cera e similares.

Aplicaçãoutilização de estopa,na forma de vapor,

por imersão da peça epor spray.

OBS: Após o processo de limpeza por solvente, a peça deverá ser submetida a uma limpeza alcalina para a remoção da fina camada de óleo, ou graxa, que permanece na superfície da peça.

Uma solução de solvente ideal deve apresentar as seguintes propriedades:-desengraxar a temperatura baixa, alta ou no estado de vapor;- não ser inflamável;- ser inerte ao metal;- ser estável;- não ser tóxico;- ter ponto de ebulição abaixo de 125 C;- ter baixo calor específico e calor latente de vaporização;- vapor deve ser mais denso que o ar;- a fase líquida deve ter alta gravidade específica e baixa tensão superficial;- estar em acordo com a legislação ambiental e- ser aceitável pelas normas de higiene e segurança do trabalho.

De uma forma em geral, o desengraxe por solvente remove a maior parte dos resíduos de óleo e de graxas mas uma fina camada de resíduos persiste sobre a superfície da peça.

OBS:**Como o processo de revestimento necessita uma superfície

isenta destes resíduos, faz-se necessário proceder um segundo processo para a remoção total destes resíduos.

Desengraxe Alcalino Químico Este processo, conhecido como desengraxe alcalino, utiliza soluções alcalinas e pode ser aplicado de forma manual ou por imersão, com a utilização de ultra som ou por processo eletrolítico. O processo a ser utilizado dependerá da natureza do substrato e dos resíduos a serem removidos.

A qualidade da limpeza depende do alto pH, no entanto, outros requisitos devem ser observados:- habilidade de manter o pH alto mesmo em presença de contaminantes ácidos;- facilidade de enxágüe;- ação emulsificante e seqüestrante;- molhar a superfície;- molhar e penetrar nas impurezas a serem removidas;- dissolver e saponificar óleos vegetais e animais e graxas ou emulsionar ou suspender, temporariamente, óleos insolúveis não saponificáveis e partículas sólidas;- amolecer a água para prevenir a formação de sabões insolúveis de cálcio e magnésio;- prevenir o ataque ao metal e a formação de manchas;- neutralizar substâncias ácidas, sem variação do pH;- remover as impurezas em tempo razoável;- produzir pouca espuma.

1- Soda-Ash (Carbonato de Sódio – Na2CO3)

Em alguns, casos pode ser substituída, total ou parcialmente, por bicarbonato de sódio. As principais características deste produto são:

·       boa capacidade tampão;·       boa alcalinidade;·       amolecimento da água;·       boa remoção de agentes ativos da superfície.

2- Soda Cáustica (Hidróxido de sódio – NaOH)É o principal produto num banho de desengraxe alcalino. As

principais características deste produto são:· saponificante;·reage com óxido de metais anfóteros formando sais solúveis;· ataca elementos orgânicos;· alta condutividade iônica.

3- FosfatoExemplos de produtos contendo fosfato são: Trifosfato de

sódio, Tripolifosfato de sódio, Pirofosfato tetrasodico. Destes, os que apresentam melhor resultados são os dois últimos. As principais características deste produto são:

· amolece a água;· agente seqüestrador;· agente complexante.

4- SilicatoExemplo de compostos contendo silicato são: Metasilicato

de sódio e ortosilicato de sódio. As principais características deste produto são:

· tampão, umectante, emulsionante, defloculante. 5- ComplexantesSão substâncias que podem substituir os fosfatos, que

causa problemas ambientais. Dentre os complexantes, os mais utilizados são: EDTA, gluconato de sódio, citrato de sódio e trietanolamina.

6- Detergentes SintéticosSão substâncias que apresentam propriedades surfactantes, emulsionantes e umectantes, Dentre os detergentes mais utilizados tem-se: Lauril sulfato de sódio e sódio dodecil benzeno sulfonado.

Um exemplo típico de solução alcalina é composta por:Para o açoHidróxido de sódio (NaOH) 35 g/lCarbonato de sódio (Na2CO3) 25 g/l

Fosfato trisódico (Na3PO4) 6 g/l

Surfactante – sulfato lauril de sódio 1 g/lT = 80 – 90 oCt = 1 – 5 min.Após o processo de limpeza alcalina, a peça deve ser

lavada com água, imersa numa solução de 50 ml/l de ácido sulfúrico e lavada novamente.

Desengraxe Alcalino Eletroquímico Neste processo, a peça é polarizada catodicamente (desengraxe direto), anodicamente (desengraxe reverso) ou alternadamente num meio alcalino.  OBS 1 - Devido à formação de gases (H2 ou O2), que arrastam

as impurezas retidas em regiões de difícil acesso, este processo é bem mais eficiente. OBS 2- O desengraxe catódico é aplicado, geralmente, em metais não ferrosos e ligas de níquel. OBS 3- Para artigos de ferro, o desengraxe catódico é seguido por um anódico. Esta combinação evita a fragilização por hidrogênio ou a redeposição de impurezas. O desengraxe em alumínio, cromo, zinco ou chumbo não deve ser anódico.

Uma composição típica de desengraxe alcalino eletrolítico é:

Para o aço:Hidróxido de sódio 35 g/lCarbonato de sódio 25 g/lLauril sulfato de sódio 1 g/lT = 70 80 oCt = 1 – 2 min.i = 7 A/dm2

DECAPAGEM ÁCIDA Esta etapa consiste na remoção de óxidos, hidróxidos ou outros tipos de impurezas sólidas pela imersão da peça em uma solução ácida. O tipo de ácido, sua concentração e a temperatura da operação dependem da natureza do material.OBS1- Também conhecido por “pickling”, a decapagem ácida utilizando H2SO4 (ácido sulfúrico) e/ou HCI (ácido clorídrico) tem

a desvantagem de favorecer a deposição de sulfato e ou cloretos. Estes promovem corrosão, podendo ocorrer bolhas sob a pintura.OBS2- O H3PO4 (ácido fosfórico) não apresenta esta

desvantagem porque os fosfatos metálicos são insolúveis e ficam aderidos ao metal, formando um filme passivamente. No entanto, este procedimento é normalmente caro.

OBS3- Muitas vezes usa-se uma combinação de dois processos, ou seja, faz-se a limpeza com H2SO4, lava-se e em seguida usa-

se o H3PO4 como passivante.

Exemplos de decapantes para aços são:a) Ácido Clorídrico (HCl) 500 ml

Água para 1 litroT = AmbienteTanque = Polipropileno

b) Ácido Sulfúrico (H2SO4) 50 ml

Água para 1 litroT = Ambiente até 80CTanque = Polipropileno ou aço revestido com chumbo

OBS4- Para aços de alto carbono, baixa liga ou cementado, não deve ser utilizado a decapagem ácida uma vez que estes materiais poderão sofrer fragilização por hidrogênio.

Neste caso deve-se proceder uma decapagem anódica ou mecânica.

Uma solução utilizada no processo de decapagem anódica é:

a) Ácido sulfúrico 205 mlÁgua para 1 litroT = abaixo de 30Ct = 2 a 4 mini = 20-30 A/dm2

Ânodo = chumbo

Estes inibidores são compostos capazes de reduzir o ataque químico sobre o material virgem e são amplamente utilizados.

Tipicamente utiliza-se:·      Trióxido de antimônio até 2 g/litro(para ácido Clorídrico)·      Hexamina até 0,4 g/litroou Iodeto de Potássio 1,5 g/litro(para ácido sulfúrico + ácido clorídrico)·      Goma até 0,05 g/litro(para ácido sulfúrico)

Pré-tratamentos (VHB)Pré-tratamentos (VHB)

·        -Lavagem / Desengrachantes·        -Fosfatização·       -Passivação

Pré-tratamentoPré-tratamento

Lavagem/desengraxantesA carroceria, geralmente proveniente dos processos de

estamparia e solda, chega à pintura impregnada por graxas e outros fluidos necessários ao processo de estamparia. No entanto essas substâncias não estão aderidas à superfície e a pintura não irá aderir à carroceria na presença delas. Tornam-se necessários os banhos desengraxantes. Esses banhos são em sua maioria feitos por imersão, com parâmetros de processo bem definidos e rigidamente controlados. Depois dos banhos é realizada a fosfatização.

      Fosfatização Dentre os revestimentos não metálicos inorgânicos utilizados pela industria automotiva temos a fosfatização, que é a adição de uma camada de fosfatos sobre a superfície metálica. Esta camada inibe os processos corrosivos e devido à sua rugosidade, ajuda na aplicação da pintura.

PassivaçãoPassivação é a modificação do potencial de um eletrodo no

sentido de menor atividade (mais catódico ou mais nobre) devido à formação de uma película de produto de corrosão. Esta película é denominada película passivante. Os metais e ligas metálicas que se passivam são os formadores de películas protetoras. Como exemplo podem ser citados:

- Cromo, níquel, titânio, aço inoxidável, monel que se passivam na grande maioria dos meios corrosivos, especialmente na atmosfera;

- Chumbo que se passiva na presença de ácido sulfúrico;- O ferro que se passiva na presença de ácido nítrico

concentrado e não se passiva na presença de ácido nítrico diluído;

A maioria dos metais e ligas passivam-se na presença de meios básicos, com exceção dos metais anfóteros (Al, Zn, Pb, Sn e Sb).

Figura - Zincofosfatização

Pinturas

·        -Pintura cataforética·        -Camadas de PVC·        -Primer·        -Aplicação da tinta base·        -Aplicação do verniz

Pintura Cataforética (KTL)Pintura Cataforética (KTL)

É um processo de eletrodeposição química onde a carroceria é aterrada e há células de diálise que são responsáveis pela ionização do banho, fazendo com que a tinta se deposite nos locais de menor resistividade elétrica, ou seja, à medida que a carroçaria vai sendo recoberta por esta substância, ela torna-se não condutiva e não existe mais deposição.

OBS1- A principal função da cataforese está na proteção contra a corrosão nas partes internas e externas.

OBS2- Devido a este fato a camada depositada fica uniforme em toda a área da carroceria.

OBS3- É importante salientar que a carroceria só pode ser passada uma vez por processo, pois se tentarmos passá-la novamente pelo banho, não ocorrerá aderência, já que as partes condutivas já estarão cobertas com material isolante.

A pintura por cataforese é uma dispersão de resinas e pigmentos num meio aquoso, com um conteúdo de solventes orgânicos baixo (inferior a 4%), e com três componentes básicos:

Água desmineralizadaÁgua desmineralizada,, cuja condutividade deva ser inferior a 10S/cm e que esteja isenta de microorganismos;

Resina CatiônicaResina Catiônica,, é uma resina especialmente epóxi (utilizam-se também as de natureza acrílica e outras) com grupos nitrogenados para neutralização;

Pasta PigmentadaPasta Pigmentada, cujos pigmentos são selecionados tendo em conta as usas propriedades anti-corrosivas, cor, cobertura e etc.

O filme de cataforese é cozido à 160 oC durante 15 minutos em uma estufa.

 

Figura – Aplicação de KTL por imersão

Camadas de PVC (também conhecido como Mastic)Camadas de PVC (também conhecido como Mastic)

É utilizado para evitar danos no assoalho e na caixa de roda do veículo, devido a batidas de pedras. Devido à boa vedação depois de curado (altas temperaturas), também é utilizado para a vedação, não permitindo a entrada de água.

OBS1- Além destas funções, também é utilizado contra a corrosão, melhorar os níveis sonoros e a estrutura da carroceria.

OBS2- Sua aplicação é feita através de robôs ou manualmente, e depois de depositados, são cozidos em uma estufa durante 30 minutos, sendo 10 minutos à 150 ºC.

 

Figura -Aplicação de PVC robotizada (na região do Assoalho)

Figura - Aplicações de PVC

PrimerPrimer

Os Primers são produtos usados como base da pintura, tanto no processo de pintura das montadoras como nos processos de reparação, ou repintura, a aplicação destes produtos como base é necessária. O primer tem a finalidade de propiciar ao processo de pintura, uma resistência anticorrosiva e antibatida de pedra eficiente e também nivelar a superfície com o objetivo de permitir que a tinta, acabamento final da pintura, seja aplicado sobre um substrato isento de defeitos superficiais.

OBS:

1 _O primer, além de garantir um pouco mais de revestimento contra o meio corrosivo, é utilizado também pela baixa aderência que o KTL fornece para as tintas base.2 _ Ou seja, caso a tinta base seja aplicada diretamente sobre o KTL, a probabilidade de ocorrer uma descamação ou mesmo uma corrosão extremamente precoce torna-se muito grande. 3 _O primer adere fortemente ao KTL e fornece uma rugosidade tal que a tinta base também responde com uma forte aderência.4 _ O primer pode ser fabricado em diversas cores, mas para otimização de processo, as cores brancas, pretas e vermelhas são as mais utilizadas.

O cozimento é feito em uma estufa de ar quente à 150 ºC durante 15 a 17 minutos.

Figura– Aplicação de Primer robotizada

Aplicação de tinta baseAplicação de tinta baseEsta é a fase onde há a aplicação da tinta com a coloração que será dada ao veículo. Hoje em dia as tintas são à base d’água e para que o aspecto da carroceria possua uma qualidade aceitável são necessários vários controles do processo como temperatura, pressão, viscosidade, umidade, fluxo de ar, entre outros.

Obs: _as operações são efetuadas por máquinas, no exterior do

veículo, e pelos operadores com a ajuda de pistolas, no acabamento do interior da carroceria e

_o cozimento das bases são realizadas em uma estufa de raios infravermelhos à 180 ºC durante 5 à 7 minutos.

Bases hidrossolúveisCom o propósito de reduzir as emissões de COV (Compostos

Orgânicos Voláteis), os produtos hidrossolúveis foram desenvolvidos para resolver este problema que acarretava graves problemas ao ambiente.

Estas bases apresentam a seguinte composição:  

62% água 82% solventes 

  

Pintura Hidrossolúvel Pintura tradicional com solventes

 

 

14% solventes 

24% pigmentos 18% pigmentos

A redução da emissão de COV segue a seguinte trajetória:-         _ Em 1988, 14 kg de COV/veículo eram lançados no processo de pintura;-         _ Em 1998, 7 kg de COV/veículo foram atingidos com uma gestão racional de solventes;-         _ Em 1999, 4 kg de COV/veículo eram lançados com a utilização de bases hidrossolúveis.

Aplicação de verniz Esta fase permite a impermeabilidade da pintura além de seu brilho final, selando a camada de tinta. O cozimento do verniz se faz em uma estufa de ar quente a cerca de 140 ºC durante 15 à 17 minutos.

Figura – Aplicação robotizada de Verniz

Proteção de CavidadesProteção de Cavidades

Aplicação de ceraAplicação de cera Injeção de uma cera especial nas cavidades da carroceria para dificultar a ocorrência da corrosão. Normalmente a aplicação é realizada manualmente com a ajuda de pistolas que dosam exatamente a quantidade a ser injetada. A cera se fixa definitivamente no veículo após ser levado a uma temperatura de 80 ºC durante 2 minutos.

Esta última etapa do processo é totalmente automatizada.

Figura – Pontos de aplicação de cera

CUSTOS DEVIDO AOS REVESTIMENTOSCUSTOS DEVIDO AOS REVESTIMENTOS

Para calcularmos os custos resultantes do processo de pintura dos automóveis devemos utilizar dados desde o processo inicial, isto é, no desengraxe do veículo no momento que chega do departamento de Carroceria, até a o processo de inspeção final, feito pelo pessoal da qualidade.

Em seu aspecto econômico, a pintura pode ter os seguintes custos:

Custos de Preparação da superfície- Custo da Inspeção.- Custo da limpeza, isto é, do desengraxe (energia, abrasivos,

equipamentos, material e mão-de-obra).- Custo da remoção de defeitos superficiais.

Custos de Aplicação:- Custo da mão-de-obra, de energias elétricas, pneumáticas e

de fluidos.- Amortização de equipamentos.- Custo das Tintas- Custo da inspeção final e retrabalhoPara basearmos nosso estudo podemos utilizar o exemplo de

uma fabricante francesa de automóveis, cuja fábrica em estudo possui uma grande capacidade de produção devido à sua boa automação.

Tomando como base o ano de 2000, temos uma produção anual de cerca de 400.000 veículos na categoria “minivan”, somente na unidade fabril em questão.

Para isto foram necessárias 700 funcionários efetivos somente no departamento de Pintura. Este departamento possui as seguintes instalações:

Este departamento possui as seguintes instalações:-         Área total: 54.800 m2

-         Número de robôs de aplicação de PVC: 37-         Número de máquinas de pintura: 12

Número de estufas: 9

Para cada veículo fabricado, foram obtidos os seguintes dados relativos ao revestimentos utilizados sobre ele:-  Quantidade de camada plástica sobre o veículo: 16kg-  Quantidade de pintura sobre um veículo: 8 kg, sendo:- aprox. 1,5 kg de primers- aprox. 4,5 kg de bases coloridas- aprox. 2 kg de verniz

As espessuras médias obtidas das aplicações foram as seguintes:-         cataforese: 20 -         primers: 40 -         bases: 14

verniz: 40

Para a operação de revestimento ser efetuada, foram consumidas as seguintes quantidades de fluídos:

-         eletricidade: 56 milhões de KWh-         água industrial fria: 320.000 m3

-         água desmineralizada: 145.000 m3

-         gás natural: 188 milhões de KWh