Resistencia a la corrosión del zinc

Si está contemplando la mejor manera de proteger las superficies metálicas contra las implacables fuerzas de la corrosión, una simple frase a tener en cuenta es «piense en el zinc». Cuando se aplica un revestimiento de zinc sobre la superficie de los metales ferrosos (que contienen hierro), se crea una formidable barrera resistente a la corrosión, a la vez que se obtienen otras importantes ventajas.

La notable eficacia del revestimiento de zinc, combinada con su coste relativamente bajo, lo ha convertido en una opción popular para proteger las superficies en todo tipo de procesos de fabricación. Encontrará recubrimientos de zinc en tuercas, tornillos, piezas de automóviles y una amplia gama de otros productos de consumo.

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Zinc: ¿Para qué se utiliza el zinc?

El zinc es un elemento natural que abunda en la corteza terrestre. Si se acuerda de sus días de química en el instituto, tal vez recuerde que el zinc (Zn) es uno de los elementos químicos incluidos en la tabla periódica de los elementos, el número 30 para ser exactos.

Mucho antes de que el zinc fuera oficialmente descubierto y aislado como elemento natural por un químico alemán llamado Andreas Marggraf en 1746, los minerales de zinc se combinaban con el cobre para producir latón. La producción de zinc metálico se remonta al siglo XIII. En su estado metálico, el zinc es relativamente duro y quebradizo. También destaca por su color blanco azulado.

El zinc es actualmente el cuarto metal más consumido en todo el mundo. Casi la mitad de todo el zinc que se produce se utiliza en los procesos de galvanización del zinc para proteger el acero y el hierro de la oxidación. Esto implica recubrir la superficie de un metal con una fina capa de zinc para crear una barrera resistente a la corrosión. La aleación de zinc con cobre para producir latón sigue siendo una práctica muy extendida, representando la segunda forma más común de uso del zinc.

Si usted trabaja en la fabricación industrial, puede estar familiarizado con el término «Zinc comercial». Esto se refiere a una especificación de acabado de zinc que a menudo se utiliza para recubrir piezas metálicas. Puede proporcionar una protección básica contra la corrosión.

¿Cómo detiene el zinc la corrosión?

El zinc tiene la capacidad inherente de formar subproductos de corrosión que pueden reducir significativamente la tasa de corrosión de los metales ferrosos. Estos productos de la corrosión del zinc, que se conocen comúnmente como pátina de zinc, sirven como barrera protectora en las superficies metálicas. Ayudan a mantener fuera la humedad que puede acelerar significativamente el proceso de corrosión. Dependiendo de las condiciones ambientales, el zinc puede corroerse a un ritmo hasta 100 veces más lento que otros metales.

Los recubrimientos de zinc forman una barrera protectora contra la humedad

También es posible que esté familiarizado con el concepto de oxidación, que se conoce coloquialmente como óxido. Se produce cuando el hierro o el acero entran en contacto con la humedad del aire. El hierro y el acero son especialmente susceptibles a la oxidación. Piensa en lo que ocurre cuando dejas un objeto metálico de acero o hierro a la intemperie sin protegerlo de la lluvia o la nieve: la formación de óxido es inevitable.

El recubrimiento de zinc sirve como barrera metálica que impide que la humedad llegue a la superficie del objeto recubierto. Esto no sólo es importante en entornos exteriores, sino que muchos entornos industriales o de fabricación en interiores también son propicios para la formación de la oxidación. La humedad puede entrar a través de los conductos de ventilación, y ciertas atmósferas cargadas de productos químicos que se encuentran en algunos entornos industriales también pueden promover la corrosión en las superficies metálicas.

El zinc sirve como revestimiento de sacrificio

Interesantemente, otra razón por la que el revestimiento de zinc es tan eficaz para detener la corrosión es debido a las propias propiedades corrosivas del zinc. A través de un proceso conocido como corrosión galvánica, el zinc «diferirá» al metal que está protegiendo. El zinc es más activo electroquímicamente que el hierro. Y cuando el zinc y el acero entran en contacto en una solución electrolítica -que es lo que ocurre durante el proceso de galvanizado- el zinc sirve de ánodo para el acero. Esto evita la formación de pequeñas regiones anódicas y catódicas en la superficie del metal, lo que reducirá significativamente el desarrollo y la propagación de la corrosión.

El zinc también actúa como un revestimiento de sacrificio que protege el acero mediante la galvanización. El acero no se corroe tan rápidamente cuando está cubierto con un revestimiento de zinc, incluso cuando un rasguño o corte expone el acero al aire o a la humedad. El revestimiento de zinc siempre se empañará y corroerá primero. Podría decirse que un revestimiento de zinc «se lleva uno por el equipo»
Esto difiere significativamente de los revestimientos que consisten en materiales como la pintura o el aluminio, donde el acero que se corroe socava el revestimiento con el tiempo y reduce su eficacia.

El proceso de revestimiento de zinc

El proceso de revestimiento de zinc puede variar en función de las preferencias de la empresa de acabado de metales, así como de la aplicación específica de revestimiento de zinc en cuestión. En general, el proceso comienza con la limpieza de la superficie del metal con una solución detergente alcalina para eliminar el aceite, otros materiales o residuos. A continuación, el artículo se trata con una solución ácida para eliminar el óxido o las escamas superficiales.

Después de la limpieza, puede comenzar el proceso de cincado propiamente dicho. El artículo se sumerge en una solución electrolítica que contiene zinc disuelto. A continuación, se introduce una corriente eléctrica continua en la solución, que deposita el zinc en el cátodo, el elemento menos activo químicamente o la pieza que se está chapando. Este procedimiento se conoce como electrodeposición. El zinc desempeña el papel del ánodo, o del componente más activo.

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Un problema potencial del revestimiento de zinc es que el metal puede entrar en contacto con moléculas de hidrógeno durante el proceso de revestimiento. Esto puede dar lugar a una situación conocida como fragilidad por hidrógeno, en la que el hidrógeno atrapado hace que el metal se debilite y puede provocar grietas. El horneado del objeto después del revestimiento puede difundir el hidrógeno por todo el metal, ayudando a minimizar el riesgo de fragilidad.

Cincado en bastidor y en tambor

Los métodos de revestimiento para aplicar recubrimientos de zinc incluyen el uso de procesos de zincado en bastidor y en tambor. Con el galvanizado en bastidor, las piezas se fijan a una plantilla durante el galvanizado para mantenerlas en su sitio y evitar que se dañen. El zincado en barril implica colocar las piezas dentro de un recipiente especialmente diseñado que contiene el baño de zincado. El barril gira lentamente durante el proceso de galvanizado para recubrir las piezas.

El galvanizado en bastidor es normalmente la mejor opción para las piezas más pequeñas y delicadas que no pueden soportar el movimiento de un barril giratorio. El zincado en barril, por otro lado, suele ser más rentable y requiere menos mano de obra. A menudo es la mejor opción para el revestimiento de muchas piezas a la vez.

Aplicación de un tratamiento de cromado posterior a la placa

Otra forma de mejorar las propiedades de protección contra la corrosión del zincado es mediante la aplicación de un tratamiento de cromado posterior a la placa. Un cromato es una sal que contiene una combinación de cromo y oxígeno. La inmersión de las piezas zincadas en una solución de dicromato o ácido crómico como parte del proceso de post-recubrimiento puede hacerlas menos susceptibles a la oxidación. También ayudará a proporcionar el beneficio adicional de crear otra barrera resistente a la corrosión contra la humedad.

Uso de selladores de postratamiento

Otro proceso de postratamiento de zinc muy utilizado es la aplicación de selladores de postratamiento, que tiene lugar después del tratamiento con cromato. Los selladores pueden utilizarse en revestimientos de zinc amarillos, negros, de óxido negro (olive drab) o transparentes (azules). El sellador hace que la película de cromato se endurezca y favorece la adhesión del revestimiento de zinc. Cuando se utilizan junto con un tratamiento de cromato, los selladores también pueden aumentar la protección contra la corrosión hasta en un 100 por ciento.

Prueba de la resistencia a la corrosión de los revestimientos de zinc

Algunos talleres de acabado de metales tienen la capacidad de probar la resistencia a la corrosión de una superficie revestida de zinc después del revestimiento. Esto se realiza normalmente mediante un proceso conocido como ensayo de niebla salina. Con la prueba de niebla salina, se puede determinar con bastante facilidad el valor de protección relativo de un acabado. Los resultados se miden en términos del número de horas que tarda la formación de óxido blanco después de la pulverización.

Tipos de cincado

Los distintos tipos de cincado pueden identificarse por el color que producen las diferentes formulaciones. Cada color ofrece diferentes niveles de protección contra la corrosión:

• Zinc amarillo – Este tipo de revestimiento de zinc se utiliza comúnmente en la industria del automóvil y ofrece un nivel medio de protección contra la corrosión.
• Zinc negro – Los revestimientos de zinc negro están disponibles como un óxido negro que en realidad puede ser de color gris oliva, o como un revestimiento negro puro. El primero suele ofrecer una resistencia a la corrosión ligeramente superior.
• Cinc transparente o azul: esta formulación de revestimiento tiende a ofrecer menos protección contra la corrosión, aunque se considera más respetuosa con el medio ambiente.
• Cinc ácido: el revestimiento de zinc ácido difiere de otros tipos de revestimiento de zinc, ya que no introduce cianuro en el baño de revestimiento. Una ventaja clave del zinc ácido es que puede ser eficaz para su uso en sustratos difíciles de chapar.

Clasificación de los tipos de acabados de zincado

La Sociedad Americana de Métodos de Prueba ha instituido un sistema de clasificación basado en el nivel de protección contra la corrosión que proporcionará un revestimiento de zinc. Esto puede ser útil para determinar el tipo de revestimiento más adecuado. Existen cuatro niveles diferentes, que van desde los revestimientos ideales para aplicaciones interiores suaves hasta los revestimientos más adecuados para entornos exteriores extremos. En general, cuanto mayor sea el grosor del revestimiento, más protección ofrecerá.

Revestimiento con aleaciones de zinc

Cuando se trata de maximizar la protección contra la corrosión, el revestimiento con aleaciones de zinc suele ser más eficaz que el revestimiento de zinc por sí mismo. Tal vez la aleación más utilizada en el revestimiento de zinc sea la de zinc-cobalto, que puede aumentar la resistencia a la corrosión hasta cinco veces. Una aleación de zinc-cobalto es también extremadamente dúctil: no pierde su dureza incluso cuando se deforma o se dobla en diferentes formas.

Otras aleaciones de zinc comúnmente utilizadas incluyen zinc-hierro, estaño-zinc y zinc-níquel. Independientemente de la aleación que se utilice, proporcionará una protección contra la corrosión significativamente mejor que cuando se recubre sólo con zinc.

Otros beneficios importantes del recubrimiento con zinc

Al considerar el recubrimiento con zinc, la protección contra la corrosión no es la única ventaja potencial. Otras ventajas importantes son:

• Bajo coste – El zinc es mucho más abundante y asequible que muchos otros metales utilizados para el chapado. Cuando se trata de un chapado económico, el zinc es una excelente alternativa.
• Acabado brillante – El chapado se utiliza a veces para mejorar el aspecto de una superficie metálica, a menudo para que el objeto sea más atractivo para los posibles compradores. El cincado puede proporcionar un nivel de brillo equivalente al del cromo. Los niveles de brillo pueden controlarse con el uso de varios aditivos. La amplia gama de colores disponibles también ofrece una gran flexibilidad para elegir el acabado más adecuado.
• Varias apariencias superficiales – Los recubrimientos de zinc pueden producirse en una amplia gama de texturas y patrones. Se puede conseguir fácilmente una superficie lisa o una textura rugosa con un patrón de lentejuelas.
• Fácil aplicación – Los revestimientos de zinc son fáciles de aplicar y el proceso de cincado da como resultado un depósito de baja tensión que no dañará el sustrato. Además, el zinc puede utilizarse con una amplia gama de baños químicos.
• Compatible con diferentes procesos de revestimiento – El zinc puede utilizarse con procesos de revestimiento en bastidor y en tambor. Esto significa que el zinc puede adaptarse a piezas de diversos tamaños y volúmenes de trabajo.
• Funciona bien como capa de fondo – Si sus aplicaciones implican pintura o revestimiento electrónico, el zinc puede ser una capa de fondo extremadamente eficaz debido a sus excelentes propiedades adhesivas. Por supuesto, también mejorará la resistencia a la corrosión de las superficies pintadas o recubiertas.

Limitaciones

Como cualquier proceso de acabado de metales, el zincado tiene ciertas limitaciones. Por ejemplo, el zinc no suele funcionar bien a altas temperaturas. Su capacidad de protección contra la corrosión comienza a disminuir significativamente cuando las temperaturas alcanzan y superan los 212° F. A menos que las piezas se horneen adecuadamente después del revestimiento, puede producirse fragilidad cuando la temperatura supera los 500° F.

También puede ser un reto distribuir un revestimiento de zinc uniformemente sobre una superficie metálica. Los objetos que están confinados en áreas cerradas que son propensas a la humedad pueden promover la rápida corrosión de las superficies galvanizadas. El zinc no resiste bien los álcalis o los ácidos.

Una amplia gama de factores puede afectar a la vida útil de un revestimiento de zinc, incluyendo la composición de la atmósfera y el tipo y el espesor del revestimiento.

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Ofrecemos procesos de zincado en bastidor y en tambor que proporcionan numerosas opciones flexibles para nuestra base de clientes. Además del zinc, también proporcionamos soluciones de chapado de zinc-níquel para mejorar la protección contra la corrosión.

Nuestros servicios de chapado de zinc están respaldados por casi 90 años de experiencia en el suministro de soluciones de acabado de metales personalizadas. Incluso podemos ofrecer opciones eficaces de zincado para aquellos sustratos difíciles de chapar que están más allá de las capacidades de muchos de nuestros competidores. Todo ello forma parte de nuestra continua búsqueda de la satisfacción total de cada cliente al que servimos.

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