Controle de Banhos

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA

BRENO LYOGI OKAMURA Redução do índice de retrabalho proveniente do processo de prétratamento da pintura.

Lorena 2011

BRENO LYOGI OKAMURA

Redução do índice de retrabalho proveniente do processo de prétratamento da pintura.

Orientador: Gerônimo Virgínio Tagliaferro

Lorena 2011

BRENO LYOGI OKAMURA

Redução do índice de retrabalho proveniente do processo de prétratamento da pintura.

Orientador: Gerônimo Virgínio Tagliaferro

Lorena 2011

RESUMO Em diversos segmentos industriais observam-se problemas com a corrosão em metais, e atualmente vem sendo empregados diversos métodos para diminuir essa corrosão. No setor automotivo a proteção anticorrosiva depende da preparação da chapa, pelos processos de fosfatização, f osfatização, eletroforese e primer. A qualidade da fosfatização é função do controle rígido das características físicoquímicas dos banhos que compõem cada estágio, pressões e temperaturas, porém o descontrole de um destes parâmetros gera defeitos na pintura como a falta de aderência da tinta de acabamento e falha na proteção anticorrosiva. O presente trabalho estuda formas de se reduzir à elevada quantidade de defeitos através da definição dos defeitos, padronização das causas e soluções. Assim minimiza-se os retrabalhos gerados pelo processo de prétratamento, sendo este responsável pela fosfatização, assim obteremos maior produtividade e qualidade das carrocerias produzidas.

Palavras-chave: Fosfatização, Corrosão, Produtividade, Qualidade.

ABSTRACT In several industrial segments, problems with the corrosion in metals are observed, and now it has been used a lot of methods to reduce this corrosion. In the automotive section the anticorrosive protection dep ends of the foil’s preparation by phosphate, electrophoresis and primer process. The quality of the phosphating is function of the rigid control of pressures, temperatures and the physic-chemical characteristics of each stage baths. However the discontrol of, at least, one of these parameters, generates defects in the painting, lack of adherence in the final paint and failure in the anticorrosive protection. The present work studies ways to reduce the high amount of defects through the defects definition, standardization of causes and solutions. Thus is possible to minimize the rework generated by the pre-treatment process, wich is responsible for the phosphating. This way we will obtain larger productivity and quality of the produced trucks.

Keywords: Phosphating, Corrosion, Productivity, Quality .

SUMÁRIO 1.INTRODUÇÃO

....................................................................................................................... ............................................................... ........................................................ 1

2.OBJETIVO ................................................................................................................................ ............................................................................................................................... 3 3.JUSTIFICATIVA .............................................................. ...................................................................................................................... ........................................................ 4 4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................................. ................................................................................................. 5 ........................................................................................................................ 5 4.1.1 Contexto ......................................................................................................................... ............................................................................ 5 4.1.2 Corrosão e proteção anticorrosiva .............................................................................

4.1.3 Preparação da superfície ............................................................................................ 5 4.2 Estágios que compõem o pré-tratamento de superfície ................................................ 6

4.3 Desengraxe e decapagem ............................................................... ................................................................................................. .................................. 8 4.3.1 Estágio pré-desengraxante pré-desengraxante ......................................................................................... ......................................................................................... 9 ................................................................................................ 9 4.3.2 Estágio desengraxante desengraxante ................................................................................................ ......................................................... 11 4.3.3 Teoria da reação do estágio desengraxante ..........................................................

4.3.4 Teste prático para verificação da qualidade do desengraxante ......................... 12 4.4 Estágio enxaguamento I ................................................................................................... 12 ......................................................................................................... 14 4.5 Refinador de cristais ..........................................................................................................

4.5.1 Estágio refinador de cristais.................................................................. ...................................................................................... .................... 14 4.5.2 Teoria de reação do estágio refinador de cristais ................................................. 15 ....................................................................................................................... ..................................................... 16 4.6 Fosfatização Fosfatização ..................................................................

4.6.1 Estágio de Fosfatização ............................................................................................ 17 4.6.2 Teoria de reação do estágio de fosfatização ......................................................... 18 4.6.3 Reações envolvidas ................................................................................................... 19 4.7 Estágios enxaguamento II ................................................................................................ 21 4.8 Passivação .......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 22

4.8.1 Estágio Passivador ..................................................................................................... .................................................................................................... 22 ................................................................ 23 4.8.2 Teoria da reação do estágio passivador .................................................................

4.9 Estágio enxaguamento – água D.I. recirculada ........................................................... 24 .................................................................................... .................... 24 4.9.1 Estágio enxague – água D.I. ................................................................

4.10 Estágio Estufa/Secagem Estufa/Secagem ................................................................................................ 25 ..................................................................................... .................... 25 4.11 Controle da camada de fosfato .................................................................

5. METODOLOGIA ................................................................................................................... 27 5.1 Identificação das análises executadas ........................................................................... 27 5.1.1 Procedimento analítico .............................................................................................. 28 5.2. Parâmetros do processo .................................................................................................. 32 5.3. Controle dos banhos do pré-tratamento ....................................................................... 34 6. RESULTADOS E DISCUSSÕES ...................................................................................... 36 6.1. Otimização do processo .................................................................................................. 36 6.2. Análise dos resultados ..................................................................................................... 36 6.3. Padronização da solução de problemas ....................................................................... 45 6.4. Avaliação da sistemática ................................................................................................. 47 7. CONCLUSÃO ....................................................................................................................... 48

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Estágios que compõe o pré-tratamento. ................................................................ 6 Figura 2. Aplicação via Spray ................................................................................................... 7 Figura 3. Fluxograma do estágio Pré-desengraxante .......................................................... 9 Figura 4. Fluxograma do estágio Dsengraxante. ................................................................ 11 Figura 5. Reação do Desengraxante. ................................................................................... 12 Figura 6. Exemplo de superfícies desengraxadas. ............................................................. 12 Figura 7. Fluxograma do estágio Enxaguamento I. ............................................................ 13 Figura 8. Fluxograma do estágio Refinador de cristais. ..................................................... 15 Figura 9. Variação da concentração do Refinador de Cristais. ......................................... 16 Figura 10. Fluxograma do estágio de Fosfatização. ........................................................... 18 Figura 11. Mecanismo de formação da camada de fosf ato. ............................................. 19 Figura 12. Fluxograma do estágio Enxaguamento II. ......................................................... 22 Figura 13. Fluxograma do estágio Passivador . ................................................................... 23 Figura 14. Teoria de reação do Passivador. ........................................................................ 23 Figura 15. Fluxograma do estágio Água D.I. recirculada. .................................................. 24 Figura 16. Fluxograma do estágio Enxaguamento Água D.I.

........................................... 25

Figura 18. Controle dos parâmetros do processo. .............................................................. 35 Figura 19.Temperatura do estágio desengraxante. ............................................................ 37 Figura 20.Concentração do estágio desengraxante. .......................................................... 37 Figura 21.Pressão do estágio desengraxante. .................................................................... 38 Figura 22. Teor de Zinco do estágio de fosfatização. ......................................................... 39 Figura 23. Temperatura do estágio de fosfatização. .......................................................... 39 Figura 24. Pressão do estágio de fosfatização.................................................................... 40 Figura 25. Acidez total do estágio de fosfatização. ............................................................. 40 Figura 26. pH do estágio passivador. .................................................................................... 40 Figura 27. pH do refinador. ..................................................................................................... 41

Figura 28.Acidez livre do estágio de fosfatização. .............................................................. 42 Figura 29. Acidez total do estágio de fosfatização. ............................................................. 42 Figura 30. Pressão do estágio refinador de cristais............................................................ 43 Figura 31.pH do estágio refinador de cristais. ..................................................................... 43 Figura 32.Acidez livre do estágio de fosfatização. .............................................................. 44 Figura 33. pH do estágio refinador de cristais. .................................................................... 44

LISTA DE TABELA Tabela 1. Estágios do Pré-Tratamento. .................................................................................. 6 Tabela 2. Volume dos tanques. ................................................................................................ 7 Tabela 3. Análise executadas nos estágios de pré-tratamento. ....................................... 28 Tabela 4. Especificação dos parâmetros do processo. ...................................................... 33 Tabela 5. Defeitos, causas e soluções de problema. ......................................................... 46

1.INTRODUÇÃO Segundo Nunes (1990), a corrosão consiste na deterioração, devido a um ataque destrutivo não intencional e progressivo, entre o material e o meio ambiente, podendo ocorrer de formas variadas, sendo a corrosão sobre a superfície metálica a mais comum de encontrarmos. A utilização de processos que protejam a superfície metálica contra o ataque corrosivo possui extrema importância, pois os custos diretos e indiretos da corrosão são altíssimos, distribuídos em maior ou menor escala em todos os setores da economia. Santos (2006), afirma que as camadas fosfatizadas apresentam grande importância industrial e são utilizadas em diversas aplicações, como por exemplo: proteção temporária contra a corrosão, pré-tratamento de superfície para a pintura; redutor de atrito entre superfícies; lubrificantes em operações de deformação de superfícies metálicas e como isolante elétrico, sendo que, as características das camadas de fosfato é o que determinam a sua aplicabilidade e desempenho. Analisando a indústria automotiva, poderemos verificar que a corrosão afeta o acabamento, aspectos visuais, e a estrutura do veículo. Segundo Villas (2006), um carro fica exposto a situações extremas como a chuva, sol, ambientes marítimos, diversidade de climas e produtos que se depositam diariamente sobre sua pintura. Devido estas situações faz-se necessário um processo de proteção anticorrosiva eficiente. A superfície da carroceria a ser tratada é constituída de aço carbono e aço zincado. Jurgetz (1995) define que a proteção anticorrosiva consiste em dois aspectos: primeiramente a preparação da superfície da carroceria constituída de aço carbono e aço zincado, através do pré-tratamento, eletroforese e primer, enquanto a segunda seria na aparência que deve estar baseada nas tintas de acabamento, esmalte e verniz que possuem características protetoras.

1

Segundo Rodrigues (2007), entre os processos de tratamento de superfície temos a fosfatização que é um tratamento de conversão, ou seja, é a transformação de um metal em um óxido ou um sal de metal através de reações eletroquímicas que podem ocorrer pela imposição de corrente elétrica ou devido ao ataque do metal por um agente oxidante presente na solução. O pré-tratamento de superfície é parte fundamental desta proteção, sendo responsável pela preparação da carroceria através da criação de uma camada micro-cristalina de fosfato. Este trabalho possui o intuito de verificar oportunidades de melhorias no processo de pré-tratamento e consequentemente ganho de qualidade na produção da carroceria.

2

2. OBJETIVO O presente estudo possui como objetivo melhorar a eficiência da proteção das carrocerias contra a corrosão, minimizando a quantidade de retrabalho provenientes deste processo. Pelo mapeamento e avaliação do processo de pré tratamento de superfície, identificou-se oportunidades de melhorias no processo, pesquisando metodologias e técnicas que indiquem possibilidades de redução dos defeitos nas carrocerias, avaliando mecanismos de deposição de uma camada micro-cristalina de fosfato na superfície da carroceria em função dos parâmetros estudado. A padronização das causas e soluções dos defeitos provenientes deste processo faz-se necessária, visando à tomada de ação com maior eficiência e solucionando este estes defeitos o mais rápido possível, afetando o menor número de carrocerias.

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3.JUSTIFICATIVA Devido à necessidade de desenvolver ou adequar o processo pintura aos diversos problemas que afetam a qualidade final da superfície da carroceria e a necessidade de garantir que resultados inesperados como: marca d’ água, camada aberta, amarelamento, entre outros, não ocorram, ou quando ocorram, saiba-se onde está a origem do problema, minimizando os efeitos da corrosão sobre a carroceria. Com isto, podem-se tomar ações corretivas mais rapidamente, com a minimização de retrabalho e/ou perdas de carrocerias obtendo-se maior produtividade do processo e qualidade das carrocerias produzidas, em consequência diminuiremos perdas financeiras decorrentes de retrabalhos.

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4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 4.1.1 Con texto

A tecnologia das tintas aplicadas aos bens de consumo duráveis como os automóveis e eletrodomésticos estão em pleno desenvolvimento com a utilização cada vez maior de produtos que agridam menos o ambiente além de possuírem maior resistência e melhor aparência (Chemetall, 2007). De Bem (2008), afirma que em caminho contrário, estão às agressões que o revestimento sofre diariamente. Muitos destes danos não serão removidos sem haver um reparo total da área afetada. 4.1.2 Co rr o são e p ro teção an tic o rr os iv a

Os processos de corrosão são frequentes e ocorrem em diversas atividades como na indústria química, petrolífera, naval, de construção civil, automobilística, petroquímica, ferroviário, aeroviário, metroviária, marítimo, na área da saúde: odontologia e medicina (Guerreiro, 2009). Segundo Gentil (2003), corrosão é a deterioração de um material por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliada ou não a esforços mecânicos, provocado por fenômenos da oxidação, que consiste na perda de elétrons por uma espécie química, e da redução, que é o ganho de elétrons por uma espécie química. Villas (2006) descreve que a pintura automotiva está alicerçada em dois pontos básicos: a proteção anticorrosiva e a aparência. O processo de pré-tratamento de superfície possui como objetivos evitar, prevenir ou impedir o desenvolvimento das reações de corrosão na fase gasosa, aquosa ou oleosas (Mainier, 2000). 4.1.3 Pr ep ar ação d a s u p er fíc ie

Segundo Sobrinho (2000), a retirada de impurezas como óleos e limalhas, além da formação de uma camada micro-cristalina de fosfato, promovendo a aderência do revestimento ao substrato são responsabilidades do processo de pré-tratamento. Entretanto, as impurezas ou sujidades são as substâncias encontradas na superfície, podendo interferir no desempenho da proteção,

5

sendo a limpeza da superfície requisito essencial para a fosfatização de qualidade (Guerreiro, 2009).

4.2 Es tági os qu e c om p õem o pr é -trat am ent o de su p erf íci e

O processo a ser estudado possui 09 estágios. 1. PRÉ DESENGRAANTE 2. DESENGRAXANTE

3. ENXAGUAMENTO I

4. REFINADOS DE CRISTAIS

5. FOSFATIZAÇÃO

RECEBIMENTO

09. ESTUFA// SECAGEM

8.2. ENXAGUAMENTO – ÁGUA D.I.

8.1. ENXAGUAMENTO – ÁGUA D.I. RECIRCULADA

7. PASSIVAÇÃO

6. ENXAGUAMENTO II

Figura 1. Estágios que compõe o pré-tratamento.

O processo de pré-tratamento de superfície possui estágios que são caracterizados por operar em meio alcalino e meio ácido. Tabela 1. Estágios do Pré-Tratamento.

Meio Meio Alcalino

Meio Ácido

-

Estágios 1. Pré-Desengraxante 2. Desengraxante 3. Enxaguamento I 4. Refinador de Cristais 5. Fosfatização 6. Enxaguamento II 7. Passivador 8.1 Enxaguamento - Água D.I. Recirculada 8.2 Enxaguamento Água D.I. 9. Estufa/Secagem

De acordo com dados colhidos em uma empresa do setor automobilístico, cada estágio possui tanques com volumes distintos, distribuídos conforme a vazão na aplicação e quantidade de bicos. Os tanques são divididos nas categorias: Principal, Reposição e Intermediário. 6

Tabela 2. Volume dos tanques.

Volume do tanque (l) Principal Reposição Intermediário

Estágios 1. Pré-Desengraxante

8500

-

-

2. Desengraxante

20500

630

-

3. Enxaguamento I

12000

-

-

4. Refinador de Cristais

7000

630

2000

5. Fosforização

20500

630

-

6. Enxaguamento II

7000

-

-

7. Passivador

7000

-

-

8.1 Enxaguamento - Água D.I. Recirculada

-

-

-

8.2 Enxaguamento Água D.I.

-

-

-

9. Estufa/Secagem

-

-

-

Todos os efluentes do Pré-Tratamento são direcionados para a Estação de Tratamento de Efluentes, sendo reutilizados no processo como água de reuso. Em todos eles a aplicação ocorre por Spray. Nos processos mais modernos a aplicação ocorre por Spray e Imersão.

Figura 2. Aplicação via Spray

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4.3 Desengraxe e decapagem O processo de desengraxe retira sujidades como gorduras, óleos e limalhas de ferro provenientes do processo de estamparia e armação, sendo extremamente importante para a garantia de um processo de fosfatização isento de erros. Segundo Carreira (2008), os processos de tratamento de superfície exigem um desengraxe, pois a qualidade final do acabamento está diretamente ligada à qualidade da limpeza. Segundo Guerreiro (2009), utilizam-se três tipos de desengraxantes na indústria de tratamento de superfícies: os ácidos, neutros e alcalinos. Os agentes de desengraxe alcalinos são formados por surfactantes, álcalis e complexantes. A remoção de impurezas é realizada através da decapagem, há três tipos de decapagem, a ácida, a neutra e a alcalina. Gnecco (2003), afirma que a decapagem alcalina é responsável pela remoção de óxidos leves e sujidades orgânicas, além de haver certo condicionamento da superfície, dependendo do valor de seu pH, de sua composição química de álcali ativa, de hidroxila livre e de sua capacidade umectante e emulsionante. Caso a decapagem ácida for muito prolongada, ela possuirá uma tendência a influenciar na fosfatização formando cristais grandes. Segundo Olivera (1996), o meio mais apropriado para os desengraxantes neutros é com pH entre 7 e 8, possuindo poder de detergência menor do que os alcalinos. O desengraxante neutro é utilizado em processos onde a peça fique estocada por um curto período de tempo. Chemetall (2007), afirma que a solução de um desengraxante ácido terá pH entra 2 e 5 na qual o metal ao entrar em contato com a solução sofra um ataque liberando hidrogênio. O hidrogênio, tendo uma densidade baixa, tenderá a ser expelido, e, ao desprender-se da superfície metálica, levará consigo o óleo. 8

4.3.1 E s tág io p ré -d es en g ra xa n te

Segundo Villas (2006), o processo pré-desengraxante visa preparar a superfície da carroceria para o recebimento do desengraxante. No estágio prédesengraxante ocorre um enxague com água de reuso e água potável, onde parte desta água de reuso é proveniente da reutilização do transbordo do estágio enxaguamento I (Estágio nº3). Em uma empresa do setor automobilístico, o pré-desengraxante é bombeado diretamente para o tanque, passando pela bomba sendo aplicado por spray, pulverizado por um conjunto de bicos, com uma pressão constante, na superfície da carroceria. Após a aplicação é efetuada a reutilização de parte do material pré-desengraxante, sendo outra parte descartada como efluente. A aplicação do pré-desengraxante resulta em um fluido com gordura, óleo e limalhas de ferro. A retirada da limalha de ferro do fluido é efetuada por placas magnéticas. A limpeza das placas é de extrema importância, uma vez que sujas elas interferem na qualidade das carrocerias.

Figura 3. Fluxograma do estágio Pré-desengraxante 4.3.2 Es tági o des eng rax ante

Chemetall (2007), afirma que o processo desengraxante tem como finalidade a remoção de óleos e sujidades orgânicas, além de outras impurezas, que não foram retiradas no estágio pré-desengraxante (Estágio nº1) provenientes da Estamparia e Armação, impedindo sua r edeposição e facilitando sua remoção.

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O banho desengraxante tem por característica trabalhar em temperaturas elevadas, de 60 a 80ºC. Esta temperatura elevada aumenta a energia cinética das moléculas, aumentando a capacidade de reação e eficiência do desengraxante ajudando a dissolver algumas sujidades. Em uma empresa do setor automobilístico, o desengraxante é homogeneizado no tanque pré-mix, bombeado para o tanque onde se adiciona água potável e água de reuso, sendo aplicado por spray através de um conjunto de bicos, com uma pressão constante, na superfície da carroceria. Após a aplicação o desengraxante retorna ao tanque, havendo recirculação. Esta aplicação resulta em um fluido contaminado com limalha de ferro e óleo. A retirada da limalha de ferro do fluido é realizada por placas magnéticas. A limpeza das placas é de extrema importância, pois sujas elas interferem na qualidade das carrocerias. A filtração do fluido contaminado com óleo, resultante do processo, ocorre no tanque de separação de óleo. A solução retorna ao tanque, caracterizando a recirculação. Caso o banho desengraxante encontre-se em não conformidade, o Tanque Reserva de desengraxante será utilizado para que correções ocorram voltando este banho à conformidade pré-estabelecida.

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Figura 4. Fluxograma do estágio Dsengraxante.

4.3.3 Rea ção d o e s tág io d es en g ra xa n te

Segundo Jurgetz (1995), o desengraxante contem produtos compostos de sais alcalinos, tensoativos e agentes sequestrantes, possuindo como características a capacidade de retirar as impurezas da superfície da carroceria. Deslocam e emulsificam a sujeira na solução, reagindo com as mesmas para formar sabões solúveis em água. Almeida (2000), afirma que quando há o ataque do desengraxante sobre a superfície a ser tratada, o desengraxante ataca as impurezas, envolvendo-as,

devido

à

presença

do

agente

sequestrante

no

desengraxante. A impureza da carroceria é tensionada para fora da superfície aderida, nesse momento a atuação dos tensoativos é de extrema importância para que a retirada ocorra, como mostrado na Fig.5, impedindo o seu retorno à superfície tratada.

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Figura 5. Reação do Desengraxante. 4.3.4 Tes te p rátic o par a v erific ação da q uali dad e d o des eng raxan te

Em uma carroceria com desengraxe eficiente, como mostra a Fig.6, se colocarmos água, por exemplo, nesta superfície ela pecorrerá esta superfície uniformemente, formando um filme contínuo, diferente do que ocorre em uma superfície mal desengraxada devido a presença de óleos e gorduras, dificultando a passagem da água nesta superfície com o aparecimento de gotas ou lugares secos.

Figura 6. Exemplo de superfícies desengraxadas. 4.4 Estági o en xag uam ento I

Segundo Villas (2006), o processo de enxaguamento I tem como finalidade a completa remoção de resíduos (óleos e sais residuais desengraxantes) das superfícies desengraxadas proveniente do estágio anterior ou desengraxante (Estágio nº2), evitando a contaminação do estágio posterior ou refinador de cristais (Estágio nº4). 12

Em uma empresa do setor automotivo, o enxaguamento I caracterizase por trabalhar em regime de transbordamento contínuo, minimizando a contaminação do estágio posterior ou Refinador de Cristais (Estágio nº4). No estágio de enxaguamento I utiliza-se água de reuso em menor porcentagem e água potável em maior porcentagem. As águas são bombeadas diretamente para o tanque, passam pela bomba sendo aplicada por spray, pulverizadas por um conjunto de bicos, com uma pressão constante, na superfície da carroceria. O enxaguante retorna ao tanque, ocorrendo à recirculação do mesmo. Como resultado deste processo ocorre à produção de arraste, devido à carroceria possuir desengraxante que em contato com a água resulta em formação de espuma. Ao final deste processo obteremos uma superfície condicionada para uma perfeita atuação do Refinador, caso todos os parâmetros encontrem-se dentro do estabelecido.

Figura 7. Fluxograma do estágio Enxaguamento I.

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4.5 Refinador de cr istais

Devido à presença de sais coloidais de titânio ocorre o condicionamento e orientação para a obtenção da camada de fosfato. Os coloides de titânio adsorvem sobre a superfície do metal e servem como sítios de nucleação para o crescimento da camada de fosfato. Segundo Wolpers (2003), a ativação aumenta o número de cristais de fosfato por unidade de área, enquanto o tamanho do cristal, peso do revestimento e tempo de reação mínimo diminuem. Sistemas de fosfatização a zinco, em sua maioria, são dependentes do estágio de condicionamento, depositando uma camada de fosfato de zinco uniforme. Devido ao seu caráter coloidal, as dispersões de ativação não são estáveis, e os coloides têm uma tendência a coagular, baixando a frequência de nucleação e a taxa de formação do filme (Wolpers, 2003). Segundo Chemetall (2007), o refinador de cristais é indispensável por dois motivos: condicionar uma camada com peso e cristal menores e mais compacta e diminuir o tempo mínimo de fosfatização. 4.5.1 Estági o r efin ado r d e cr istai s

No estágio refinador de cristais, utiliza-se o refinador, que contem os seguintes componentes: carbonato de sódio, fosfato de sódio e dióxido de titânio. Em uma empresa do setor automotivo, o refinador é homogeneizado no tanque pré-mix, passa pelo tanque Intermediário (sendo diluído com água potável) chegando ao tanque sendo aplicado por spray, através de um conjunto de bicos, com uma pressão constante, na superfície da carroceria. Após a aplicação o refinador retorna ao tanque caracterizando-se a recirculação.

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Figura 8. Fluxograma do estágio Refinador de cristais.

4.5.2 Reação do es tági o ref in ad o r d e c ri st ais

Segundo Chemetall (2007), o refinador possui como função a atuação de sais coloidais de titânio, que irão se depositar na superfície da carroceria, preparando-a e a orientando para o recebimento da camada de fosfato. As partículas coloidais são atraídas eletrostaticamente sobre as zonas catódicas do metal a ser tratado, formando núcleos, que dão origem a cristais de fosfato. O refinador atua em conjunto com o fosfato, condicionando a superfície a ser tratada para que ocorra uma deposição perfeita da camada de fosfato. Não se pode variar à concentração do refinador, como visto na fig. 9, caso a concentração desta encontre-se fora do estabelecido, não haverá formação de camada de fosfato uniforme.

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Figura 9. Variação da concentração do Refinador de Cristais. 4.6 Fo s fa ti zação

Segundo Guerreiro (2009), as camadas fosfatizadas apresentam grande importância industrial, sendo utilizada para tratar substratos. Pois, a maior parte dos automóveis são fosfatizadas antes da pintura, aument ando sua resistência à corrosão e adesão da tinta. Somente após limpeza adequada das superfícies da carroceria que se procede a um condicionamento das mesmas, o que irá permitir nuclear adequadamente os cristais de fosfato formados durante a posterior etapa de fosfatização. Esta última efetuada por processos de imersão/aspersão, através de reações químicas adequadas entre substratos metálicos e o banho de fosfato, que garantirão a aderência do revestimento por pintura posterior ao substrato. Segundo Almeida (2000), as películas de fosfato formadas são submetidas a operações adequadas à selagem do revestimento fosfático, de modo que este venha a constituir uma excelente camada de aderência do primário anticorrosivo. Scislowski (1990), afirma que em banhos de fosfatização do tipo pseudoconversão, os principais constituintes são o ácido fosfórico livre, fosfato diácido de um metal formador da camada (zinco, manganês, cálcio) e aceleradores (nitratos, cloratos, nitrito, peróxidos, sais de cobre, níquel, etc.). A grande maioria dos banhos à base de fosfato de zinco contém ácido fosfórico, ácido nítrico, fosfato diácido de zinco (obtido pela dissolução de óxido de zinco em ácido fosfórico), que é um composto formador da camada de fosfatização, e nitrato de sódio que funcionam como aceleradores. 16

Segundo Rodrigues (2007), os banhos fosfatizantes podem conter outros elementos, são os chamados aditivos (compostos de cálcio, ácidos orgânicos, boratos, fluoretos, etc.), que atuam na redução da temperatura de operação, e podem alterar a estrutura do depósito e/ou aumentar o efeito dos aceleradores. Muitas vezes, detergentes sintéticos são adicionados para realizar a função de desengraxe e fosfatização em uma única etapa. Os agentes sequestrantes ou quelantes podem estar presentes nos banhos de fosfatização provenientes do arraste de desengraxantes ou decapantes ou de substâncias utilizadas para tratamento de águas duras. Outras contaminações podem estar presentes e estas, mesmo em pequenas concentrações, podem interferir de maneira significativa na formação das camadas fosfatizadas. Segundo James e Freeeman (1971), a composição e a concentração dos constituintes dos banhos de fosfatização determinam a estrutura, a cristalização e a espessura das camadas fosfatizadas. Existe no mercado uma grande variedade de banhos fosfatizantes comerciais. As diferenças entre tais banhos são devidas aos diferentes aceleradores ou combinação de aceleradores utilizados. Em menor escala, os aditivos também são responsáveis por estas diferenças. 4.6.1 Es tág io d e F o s fa ti zação

Segundo Rodrigues (2007), o processo de fosfatização possui a finalidade de depositar uma camada de fosfato de zinco uniforme, densa e micro-cristalina firmemente aderida à superfície da carroceria. Confere a esta superfície tratada excelente aderência, facilitando a retenção do primer e da tinta de acabamento, aumentando à resistência a corrosão. Em uma empresa do setor automobilístico, utiliza-se nitrito e um produto ácido no estágio de fosfatização. O nitrito contém como componentes: o nitrito de sódio e o produto ácido contem como componentes: água, ácido fosfórico, fosfato, diácido de zinco, nitrato de níquel, fosfato diácido de manganês. Neste estágio, o nitrito possui como características atuar como acelerador (catalisador) do fosfato e retirar o ferro da superfície a ser tratada. 17

O nitrito e o produto ácido são bombeados para o tanque, adicionase água potável a esta mistura. A mistura chega às bombas sendo o fosfato aplicado por spray, borrifado por um conjunto de bicos, com uma pressão constante, na superfície da carroceria. Após a aplicação o fosfato é filtrado, passando por um decantador onde a borra de fosfato se depositará nas telas do decantador, o fosfato resultante é enviado para o tanque de retorno e bombeado para o tanque de fosfatização, sendo caracterizada a recirculação. Existe um tanque reserva de fosfato, que será utilizado quando necessário.

Figura 10. Fluxograma do estágio de Fosfatização.

4.6 .2 R ea ção d o es tág io d e f o s fa ti zação

Segundo Chemetall (2007), o fosfato de zinco solúvel irá reagir com o substrato, carroceria, liberando-se Fe (fosfato de ferro solúvel) devido à presença do nitrito de sódio. O nitrito de sódio possui como função atuar como acelerador da reação do fosfato, sendo responsável pela liberação do Fe da reação formando a lama que será separada pelo filtro prensa obtendo-se a borra de fosfato. Nesta reação há o desgaste do H 2 (hidrogênio), iniciando a formação a camada de fosfato como mostra a Fig.11.

18

Figura 11. Mecanismo de formação da camada de fosfato. 4.6.3 Reações en vo lv id as

1)

Decapagem do metal pela acidez livre do banho, dissolvendo o

ferro com liberação do hidrogênio.



ATAQUE: Fe0 + 2H+



Fe+2 + H2

DEPOLARIZAÇÃO: 2H+ + ½ 0-2

H20

Segundo Chemetall (2007), quanto maior for à acidez livre, maior será o poder ácido da solução, assim será maior a dissolução de metal no banho. A camada começará a ser formada quando houver uma supersaturação. Em fosfatos com baixo valor de acidez livre, há uma supersaturação da solução na interface gerando uma deposição mais acelerada e, consequentemente uma camada mais baixa. Chemetall (2007), afirma que se utilizando um banho fosfatizante equilibrado com um valor de acidez livre mais alto, tem-se a tendência a formarem-se camadas mais pesadas, com tempo de fosfatização mais longos. 19

Maiores camadas de fosfato de zinco estão ligadas com o tempo mínimo de fosfatização, devido ao forte teor de ácido na interface, é necessário mais metal do substrato para ocorrer a supersaturação. Deste modo, mais tempo será necessário para a precipitação do fosfato insolúvel no substrato. 2)

Desgaste da concentração do íon Hidrogênio próximo ao metal

inicia-se com a formação do produto de solubilidade do Fosfato terciário, convertendo a superfície metálica, a ser tratada, para Fosfato de Zinco.



HOPEITA

3 Zn+2 + 6H2PO4-

ZN3(PO4)2 . 4H2O + 4H3PO4 HOPEITA



FOSFOLITA

2 Zn+2 + Fe+2 + 6 H2PO4-

Zn2Fe(PO4)2 . 4H2O + 4 H3PO4 FOSFOLITA



“FOSFOLITA MODIFICADA”

2 Zn+2 + Mn+2 + 6 H2PO4-

Zn2Mn(PO4)2 . 4H2O + 4 H3PO4 “ FOSFOLITA MODIFICADA”

Segundo Chemetall (2007), a camada de fosfato de zinco que se forma consiste em uma camada fina de fosfolita, Zn2Fe(PO4)2 . 4H2O, que é depositada junto à superfície metálica e abaixo da camada de hopeita, ZN3(PO4)2 . 4H2O. 3)

FORMAÇÃO DA LAMA:

4 Fe+2 + 4 H2PO4- + ½ O2

2 FePO4 . 2H2O + H3PO4 LAMA

A formação da lama está relacionada com a primeira reação, ou seja, a decapagem. Chemetall (2007) afirma que esta reação é de vital importância sobre o que será gerado de resíduo, pois, a borra será determinada pela relação

20

perda do substrato pelo peso da camada deposita. Quanto maior for esta relação, maior será a borra formada. A lama formada é prejudicial aos processos posteriores a fosfatização, para a sua remoção são utilizados dois processos: 

remoção contínua da lama formada utilizando-se um filtro prensa

responsável pela separação da lama, devolvendo a solução limpa ao tanque; 

remoção periódica após intervalos determinados de utilização do

banho, utilizado em instalações médias e pequenas. O banho é decantado no próprio especialmente construído para isto. A solução limpa é transferida para um tanque reserva sendo a lama descartada e o banho devolvido ao tanque de trabalho.

4.7 Estági os enx agu am ento II

Rodrigues (2007) afirma que o processo de enxaguamento II possui como finalidade a remoção de sais residuais, sub-produtos de reação e acidez provenientes do estágio de fosfatização (estágio nº5), evitando a contaminação do estágio posterior ou passivador (estágio nº 7). No estágio do enxaguamento II utiliza-se água de reuso em menor porcentagem e água potável em maior porcentagem. Parte desta água de reuso é proveniente do transbordamento do estágio de água D.I. recirculada (Estágio nº 8.1). Em uma empresa do setor automobilístico, a aplicação ocorre por spray, pulverizada por um conjunto de bicos, com uma pressão constante, na superfície da carroceria. A água é bombeada para o tanque, passa pela bomba chegando aos Sprays, após a aplicação a água volta ao tanque onde parte desta recircula e outra parte é descartada. O estágio enxaguamento II caracteriza-se por trabalhar em regime de transbordamento contínuo, minimizando a contaminação da água e do estágio posterior.

21

Figura 12. Fluxograma do estágio Enxaguamento II. 4.8 Pa s s iv ação

A camada de fosfato formada, independente do tipo de cristal obtido, possui poros que ficam expostos ao ar podendo oxidar. O passivador selará as porosidades, evitando a corrosão, melhorando a aderência da tinta de acabamento. Segundo De Bem (2008), a selagem foi feita durante anos utilizando-se banho de passivação diluído baseado em ácido crômico, este tratamento reduzia a porosidade fosfática em cerca de 50% porém, tal tratamento conduz a um excesso de acido crômico na superfície passivada, originando empolamentos e outros defeitos dos revestimentos por pinturas aplicados posteriormente. Alternativas estão sendo estudadas, contudo os resultados obtidos com as diferentes alternativas aos banhos baseados em cromo hexavalente estudados até agora não apresentam tão boa eficiência corrosiva como os tradicionais banhos baseados em cromo hexavalente (Chemetall, 2007).

4.8.1 Estágio Passivador O Banho do estágio passivador possui como componentes: água e carbonato de sódio, possuindo a função de aumentar o pH e abaixar a acidez do nível, possuindo características orgânicas, ácido fluorzincônico, possuindo a função de diminuir o pH e subir a acidez do nível, possuindo características inorgânicas. Em

uma

empresa

do

setor

automobilístico,

o

passivador

é

homogeneizado no tanque com água potável, bombeado sendo aplicado por 22

spray, pulverizado por um conjunto de bicos, com uma pressão constante, na superfície da carroceria. Após a aplicação o mesmo volta ao tanque sendo parte recirculada e o restante descartado.

Figura 13. Fluxograma do estágio Passivador .

4.8.2 Teor ia d a r eação d o est ág io pas si vad o r

Segundo Villas (2006), a Camada de Fosfato possui porosidades, independentes do tamanho de cristal obtido. Estas porosidades serão selados pela passivador que eliminará essas porosidades, evitando que haja oxidação, como visto na Fig.14.

Figura 14. Teoria de reação do Passivador .

23

4.9 Estági o en xag uam ento – águ a D.I. recir cu lad a

O processo de água D.I. recirculada tem como objetivo remover e eliminar os sais residuais do passivador superficiais existentes, além do excesso de acidez proveniente do passivador (Estágio nº 7) evitando a formação de blisters e focos de corrosão. No estágio de água D.I. recirculada utiliza-se água D.I. recirculada, proveniente do estágio posterior (estágio de enxague – água D.I.). Em uma empresa do setor automobilístico, a água D.I. recirculada é bombeada para o tanque, passando pela bomba sendo aplicada por Spray, pulverizado por um conjunto de bicos, com uma pressão constante, na superfície da carroceria. Por este estágio trabalhar por transbordamento e recirculação, após a aplicação parte desta água volta ao tanque e outa parte é descartada do estágio, sendo reaproveitada no Enxaguamento II.

Figura 15. Fluxograma do estágio Água D.I. recirculada.

4.9.1 Estág io en xag ue – ág u a D.I.

O processo de enxaguamento-água D.I. tem como finalidade remover e eliminar todos os sais residuais do passivador existentes, além do excesso de acidez proveniente do passivador (estágio nº7) evitando a formação de blisters e focos de corrosão. Confere uma superfície perfeitamente limpa para receber a aplicação do primer e tinta de acabamento. No estágio utiliza-se água desmineralizada, ou seja, com baixo teor de sais.

24

Em uma empresa do setor automobilístico, a água D.I. é bombeada para o tanque, passando pela bomba sendo aplicada por spray, pulverizado por um conjunto de bicos, com uma pressão constante, na superfície da carroceria trabalhando por transbordamento. Esta água D.I. recirculada é enviada para o estágio anterior.

Figura 16. Fluxograma do estágio Enxaguamento Água D.I.

4.10 Estágio Est ufa/Secag em

Este estágio é responsável pela secagem da carroceria. O ar é puxado por um ventilador, aquecido por resistências elétricas e enviado para a Estufa, esse ar é recirculado voltando à Estufa. A renovação do ar é feita continuamente, evitando sua contaminação, passando por filtros de ar frio sendo que uma parte é enviada para a atmosfera e outra recirculada, voltando para a estufa. O Controle da Temperatura deve ser rígido uma vez que encontrando-se fora do Set Point especificado poderá acarretar em carrocerias fora dos padrões estabelecidos. Um dos prováveis problemas que ocorrerá será a Marca d´Água na carroceria, o que acarretará em retrabalho.

4.11 Controle da c amada de fo sfato

Há duas razões que justificam a caracterização de camadas de fosfato: o controle de processo e desenvolvimento de processo. O controle de processo

25

possui como parâmetro mais importante a massa da camada por unidade de área. Com base em Guerreiro (2009), para se caracterizar uma camada fosfatizada, com o objetivo de garantir a qualidade da carroceria e para obtermos o controle do processo são verificados um ou mais parâmetros: 

aspecto visual;



verificação da presença da camada fosfatizada;



determinação do tipo de fosfato;



determinação da massa de fosfato por unidade de área;



determinação da espessura da camada fosfatizada;



resistência a ensaios acelerados de corrosão.

26

5. METODOLOGIA O processo de pré-tratamento de superfície será mapeado através do acompanhamento diário e da coleta de dados como os volumes dos banhos, as etapas do processo, produtos utilizados, alcalinidade, acidez, pH, entre outros. Com estas informações, realizou-se a análise dos dados obtidos e a busca por melhorias na padronização, impactando diretamente na diminuição do tempo para a solução dos problemas encontrados, analisando como cada estágio afeta a busca por uma camada micro-cristalina de fosfato isenta de imperfeições. Os defeitos provenientes do processo de pré-tratamento de superfície serão mapeados ao final deste processo, identificando-se os que mais afetam as carrocerias, verificando as suas causas, possíveis soluções e melhorias no processo, impactando na minimização destes defeitos e consequentemente, na diminuição do índice de retrabalho.

5.1 Identificação das análises executadas Em cada estágio do pré-tratamento análises são executadas visando garantir a qualidade final de cada estágio. As análises possuem importância fundamental, pois através delas verificaremos a se os banhos dos estágios do pré-tratamento estão de acordo com a especificação presente no plano de controle. Caso isto não ocorra, medidas para que estes parâmetros retornem ao especificado deverão ser tomadas, para que os banhos dos estágios não sejam perdidos, afetando o mínimo de carrocerias possível. A tabela 3 representa as análises executadas em cada estágio do prétratamento.

27

Tabela 3. Análise executadas nos estágios de pré-tratamento.

Estágios 1. Pre-desengraxante

Análises Temperatura Pressão Alcalinidade livre

2. Desengraxante

Concentração Temperatura Pressão Alcalinidade livre

3. Enxaguamento I

Temperatura Pressão Alcalinidade total

4. Refinador de Cristais pH Temperatura Pressão 5. Fosfatização Acidez livre Acidez total Teor de zinco Nitrito de sódio Temperatura Pressão 6.Enxaguamento II

Temperatura Pressão

8.1. Enxaguamento água D.I. Recirculada 8.2. Enxaguamento água D.I.

Concentração pH Pressão Pressão pH Pressão pH

9. Estufa/Secagem

Temperatura

7. Passivador

5.1.1 Procedimento analítico Os procedimentos de exame analítico compreendem a análise dos rácios e das tendências significativas incluindo a investigação resultante de flutuações pouco usuais em determinadas rubricas. 28

Segundo Leite (1997) para se realizar estes testes podem ser utilizados vários métodos, desde a simples comparação até análises complexas utilizando técnicas estatísticas avançadas. Estes procedimentos podem ser aplicados a segmentos da empresa ou à informação consolidada. A empresa em estudo utiliza o procedimento analítico com o objetivo de controlar os banhos que compõe o pré-tratamento. A figura 17 representa a instrução de trabalho com o objetivo de controlar os banhos do pré-tratamento. Nela serão verificados os procedimentos analíticos de cada estágio como a alcalinidade livre, alcalinidade total, acidez livre, acidez total, teor de zinco, entre outros.

29

INSTRUÇÃO DE TRABALHO Denominação:

PROCEDIMENTO ANALÍTICO Objetivo:

CONTROLE DE BANHOS (PRÉ-TRATAMENTO) 1- DESENGRAXANTE Alcalinidade Livre a) Pipetar 10ml do banho para um frasco Erlenmeyer de 250 ml. b) Juntar 50ml de água destilada e 3 (três) gotas de indicador Fenoftaleína. c) Titulas com solução de H2SO4 (0,11 N) até viragem de vermelho para incolor.

Cálculo da Alcalinidade do Banho: a) ml gastos de H2SO4 x fator do H2SO4 = pontos de Alcalinidade Livre

Cálculo da concentração do desengraxante: a) ml gastos de H2SO4 (0,1 N) x fator do desengraxante = Concentração (%) fator do desengraxante: 0,13

2 -ANÁLISE DE ALCALINIDADE LIVRE a) Pipetar 100 ml do banho e transferir para um Erlenmeyer de 250 ml. b) Adicionar 2 à 3 gotas do indicador fenoftaleína. c) Titular contra HCl (0,1 N) até a viragem de cor rosa para incolor. d) Volume de HCl gasto = pontagem de Alcalinidade Livre.

3 - REFINADOR DE CRISTAIS Alcalinidade Total a) Pipetar 100 ml do banho e transferir para um Erlenmeyer de 250 ml. b) Adicionar 3(três) gotas do indicador Azul de Bromofenol. c) Titular com solução de H2SO4 (0,1 N) até viragem de azul para amarelo claro.

Cálculo da Alcalinidade Total do Banho: a) ml gastos de H2SO4 (0,1 N) x fator do H2SO4 = pontos de Alcalinidade Total

4 - FOSFATO Acidez Livre a) Pipetar 10 ml do banho para um frasco de Erlenmeyer de 250 ml. b) Adicionar 3 (três) gotas de indicador Azul de Bromofenol. c) Titular com solução de NaOH (0,1 N) até viragem de amarelo para azul.

Figura 17. Instrução de trabalho.

30



CONTROLE DE BANHOS (PRÉ-TRATAMENTO) 4 – FOSFATO Cálculo da Acidez Livre do Banho: a) ml gastos de NaOH x fator do NaOH = pontos de Acidez Livre

Acidez Total a) Pipetar 10 ml do banho para um frasco de Erlenmeyer de 250 ml. b) Adicionar 3 (três) gotas de indicador Fenolftaleína. c) Titular com solução de NaOH (0,1 N) até viragem de incolor para rosa claro.

Teor de Zinco a) Pipetar 10 ml de amostra do banho para um frasco de Erlenmeyer de 250 ml e diluir com 50 ml de H2O D.I. b) Adicionar 10 ml de H2SO4 (0,1 N) c) Aquecer à 50 - 60 ºC. d) Adicionar 5 à 8 gotas de solução KMnO4 e) Adicionar 5 gotas de solução de Ferricianeto de Potássio (1%). f) Adicionar 10 gotas de Difenilamina Sulfanato de Bário (0,3%). g) Titular com solução de Ferrocianeto de Potássio até que a amostra tenha coloração verde permanente. h) Aquecimento: 50 à 60 ºC.

Cálculo do Teor de Zinco a) ml gastos de Ferrocianeto de Potássio = pontos de zinco b) ml gastos de Ferrocianto de Potássio x 0,25 = g/l de zinco

Acelerador: (Nitrito de Zinco) a) Transferir 25 ml do banho para um frasco de Erlenmeyer de 250 ml. b) Adicionar 5 ml de H2SO4 (50%). c) Ttular com solução de KMnO4 (0,042 N), até a coloração rosa persistente por pelo menos 15 segundos.

Cálculo a) Volume de KMnO4 (0,042N) gasto = Pontagem de Nitrito de Sódio.


31



CONTROLE DE BANHOS (PRÉ-TRATAMENTO) 5 - PASSIVADOR ORGÂNICO Concentração: a) Adicionar 100 ml do banho para um frasco Erlenmeyer de 250 ml. b) Adicionar 4 à 6 gotas de indicador Fenolftaleína. c) Titular com solução de NAOH (0,1 N) até a viragem de incolor para rosa claro.

Cálculo: Volume de NaOH (0,1 N) gasto = Concentração de Passivador.


5.2. Parâmetros do processo Segundo Pierozan (2001), para os parâmetros do processo utiliza-se o plano de controle visando minimizar a variação do processo. O plano controle consiste na listagem de parâmetros e características a serem controladas e das faixas de especificação correspondentes, determinadas em função de uma otimização do conhecimento técnico ou mesmo de especificações de engenharia. A figura 18 mostra o controle do banho da instalação do pré-tratamento de superfície. Este controle é realizado diariamente, de hora em hora.

32

Tabela 4. Especificação dos parâmetros do processo. Alc. Estágio

1. Prédesengraxante 2. Desengraxante

Acidez

Pontagem

Temp.(ºC) Pressão Conc.

pH Livre

Total

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

30

3,0

A

a

50

6,0

60

1,0

2,0

15

A

a

a

a

80

2,0

2,5

20

-

< 3,0

3. Enxaguamento I

Conc.

Livre Total

Nitrito Zinco Pass.

Ni

Mn

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

2,0

4,0

0,5

0,4

a

A

a

a

5,0

8,0

0,8

0,7

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1,0 < 50,0

a 1,5

4. Refinidor de Cristais

0,8 < 40,0

a

15 -

-

1,2 5. Fosforização

40

0,8

A

a

50

1,2

6. Enxaguamento II

a

8,0 -

-

35

-

-

-

a 10

0,5

20

a

a

0,9

23

-

-

-

-

0,8 Ambiente

a

-

-

-

-

1,2 7. Passivador

0,8 Ambiente

8.1. Enxaguamento água D.I.

Ambiente

Recirculada 8.2. Enxaguamento água D.I.

Ambiente

a

4,0 -

-

-

-

-

1,2

6,0

4,5

4,5

a

-

-

-

-

-

Q1 = 225 a 275 Q2 = 225 a 275 Q3 = 207 a 250

a

6

6,0

4,5

4,5

a

-

-

-

-

-

6,0 9.Estufa/Secagem

a

-

a 6,0

-

-

-

-

-

-

33

5.3. Controle dos banhos do pré-tratamento Através da análise do controle dos parâmetros do processo do prétratamento, durante um período de três meses, verificamos que quando os defeitos ocorrem estes estão associados à anormalidade dos parâmetros de estágios específicos. O controle é realizado por um operador nos três turnos de hora em hora. A tabela 4 mostra as especificações de cada estágio que compõe o prétratamento.

34

CONTROLE DE PARÂMETROS PROCESSO Denominação:

CONTROLE DE BANHOS PRÉ-TRATAMENTO Objetivo:

CONTROLE DO BANHO DA INSTALAÇÃO DO PRÉ-TRATAMENTO _____TURNO

Temperatura Pressão (bicos)

ºC kgf/cm²

DATA:

/

/

Parâmetros Horário Estabelecidos 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 PRÉ-DESENGRAXANTE 30 a 50 1,0 a 2,0 DESENGRAXANTE

Alcalinidade Livre Temperatura Pressão (bicos) Concentração

Pontos ºC kgf/cm² %

15 a 20 60 a 80 1,0 a 2,0 2,0 a 2,5 ENXAGUAMENTO I

Temperatura Pressão (bicos) Alcalinidade Livre

ºC kgf/cm²

< 50 1,0 a1,5

Pontos

< 3,0 REFINADOR

Temperatura pH Pressão (bicos) Pressão anel Alcalinidade total

ºC pH kgf/cm² kgf/cm² Pontos

< 40 8,0 a 10,0 0,8 a 1,2 0,8 a 1,1 15 a 35 FOSFATO

Acidez Livre Acidez Total Temperatura Pressão Teor de Zinco Nitrito de Sódio

Pontos Pontos ºC kgf/cm² Pontos Pontos

0,5 a 0,9 20 a 23 40 a 50 0,8 a 1,2 4,0 a 8,0 2,0 a 5,0 ENXAGUAMENTO I

Temperatura Pressão (bicos) Pressão (bicos) Concentração pH Pressão (bicos) pH

Ambiente ºC 0,8 a 1,2 kgf/cm² PASSIVADOR ORGÂNICO kgf/cm² 0,8 a 1,2 Pontos 3,0 a 5,0 4,0 a 6,0 pH ÁGUA DESMINERALIZADA kgf/cm² 0,6 a 1,2 4,5 a 6,0 pH Figura 18. Controle dos parâmetros do processo. 35

6. RESULTADOS E DISCUSSÕES 6.1. Otimização do processo Verificando a necessidade de evitar perdas de produção, para produzir mais produtos com maior qualidade é necessário aprimorar a produção. Por isto conhecer bem todos os parâmetros do processo, identificando como cada um destes influencia o processo é necessário.

6.2. Análise dos resultados No presente item serão apresentados os resultados referentes ao controle dos parâmetros de banhos do pré-tratamento e suas influências sobre os defeitos deste processo. Serão identificados quais estágios que compõe o processo afetam diretamente determinado defeito. Assim poderemos verificar quais parâmetros do estágio influenciam diretamente determinado defeito. Ao final do processo de pré-tratamento, verificamos a presença da mancha d’ água e de leve amarelamento das carrocerias. Analisando a

especificação dos parâmetros do processo presentes na tabela 4, verificamos que quando os parâmetros do estágio desengraxante estavam fora do especificado como mostrados nas figuras 19, 20 e 21, estes influenciam diretamente a presença de mancha d’ água e no leve amarelamento das

carrocerias. Como observa-se na figura 19, a temperatura do

desengraxante se

encontra perto do limite inferior especificado, qualquer alteração nas condições deste farão com que sua temperatua fique abaixo do especificado como pode ser obervado no horário das nove horas e do meio-dia. Tal anomarlidade ocorreu devido a falha no trocador de calor, as nove horas a falha foi detectada e um reparo emergencial realizado, sendo reestabelecido a normalidade após a folga. A concentração do desengraxante, figura 20, encontra-se no limit e inferior do especificado na tabela 4 , devido a dosagem incorreta do banho com o desengraxante, observamos que a concentração esteve abaixo do especificado. 36

Correções na dosagem do banho foram realizadas para que a concentração volte a normalidade. A pressão esteve abaixo do especificado, como mostra a figura 21, isto ocorreu devido a alguns bicos de spray estarem obstruidos. A desobstrução deste ocorreu durante a folga, retornando este a normalidade.

Figura 19.Temperatura do estágio desengraxante.

Figura 20.Concentração do estágio desengraxante.

37

Figura 21.Pressão do estágio desengraxante.

O amarelamento da carroceria ocorre em decorrência de parâmetros fora do especificado e/ou nos limites superiores ou inferiores por um período muito longo, podendo ocasionar defeitos, além de poder oscilar para fora do especificado rapidamente. Verificamos que o amarelamento ocorre devido a problemas nos parâmetros, citados na tabela 4, do estágio desengraxante (temperatura, concentração e pressão) como mostrado nas figuras 19, 20 e 21, estágio de fosfatização (temperatura, acidez total, teor de zinco e pressão), estágio refinador de cristais (concentração do banho) e estágio passivador (pH). Através da análise percebemos que quando um desses parâmetros encontra-se fora do especificado, ocorre o amarelamento da carroceria, a intensidade do defeito é maior quando mais de um parâmetro citado acima se encontra fora do especificado, os parâmetros que influenciam este defeito estão dispostos nas figuras 22, 23, 24, 25, 26 e 27. Podemos verificar através da figura 22 que o teor de zinco da fosfatização encontra-se abaixo do especificado durante grande parte da observação. O teor de zinco variou até que ajustes foram executados para que este retorne ao especificado. Através da análise da figura 23, verifica-se que a temperatura do fosfato se encontra perto do limite inferior ou abaixo especificado, Tal anomarlidade ocorreu devido a falha no trocador de calor, sendo reestabelecido a normalidade após a folga. 38

A pressão da fosfatização esteve abaixo do especificado, como mostra a figura 24, devido a obstrução de alguns bicos de spray. A desobstrução deste ocorreu durante a folga, retornando este a normalidade. A acidez total da fosfatização esteve fora do especificado, como se observa na figura 25, das nove às doze horas, devido a problemas na bomba dosadora de fosfato. Após o reparo a bomba, verificou-se a melhora da acidez total. O pH do passivador e do refinador de cristais encontrassem abaixo do especificado, como pode se verificar na figura 26 e 27. Isto ocorre devido à deficiência na bomba dosadora, quando esta é reparada observasse que o pH retorna a normalidade.

Figura 22. Teor de Zinco do estágio de fosfatização.

Figura 23. Temperatura do estágio de fosfatização. 39

Figura 24. Pressão do estágio de fosfatização.

Figura 25. Acidez total do estágio de fosfatização.

Figura 26. pH do estágio passivador.

40

Figura 27. pH do refinador.

Pela análise dos dados obtidos, a existência da camada aberta é função de variabilidade no parâmetro dos estágios refinador (pH e pressão) e de fosfatização (acidez livre alta, acidez total baixa). Verificamos a necessidade de realizar a limpeza dos bicos para a pressão retornar a normalidade. Durante a ocorrência deste defeito observamos que os dois estágios possuem parâmetros fora do especificado simultaneamente, e que os outros estágios não sofrem variabilidade, assim verificamos que os estágios citados são responsáveis pela presença deste defeito sobre a carroceria. Os parâmetros que influenciam este defeito estão dispostos nas figuras 28, 29, 30 e 31. A alta acidez livre do fosfato pode ser verificada na figura 28, no horário das onze horas a acidez livre do fosfato esta acima do especificado. Ajustes para que a acidez voltasse à normalidade foram realizados, com isto o banho retornou a normalidade. A acidez total baixa do fosfato pode ser observada na figura 29, no horário das nove às onze horas a acidez total do fosfato esteve abaixo do especificado. Verificou-se a bomba dosadora e ajustou-se a acidez para que esta retornasse à normalidade. A pressão do refinador de cristais esteve abaixo do especificado, como mostra a figura 30,

devido a bomba recalque apresentar deficiências,

bombeando pouco refinador e em consequência diminuindo a pressao deste estágio. O aumento na pressão ocorreu após conserto da bomba recalque. 41

O pH do refinador de cristais encontrasse abaixo do especificado,como mostra a fiura 31, das seis às nove horas devido a concentração deste estar baixa. A bomba dosadora foi verificada e após ajusto, o pH retornou a normalidade.

Figura 28. Acidez livre do estágio de fosfatização.

Figura 29. Acidez total do estágio de fosfatização.

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Figura 30. Pressão do estágio refinador de cristais.

Figura 31.pH do estágio refinador de cristais.

Observando os dados obtidos, a passivação ocorre devido a variabilidade no parâmetro dos estágios refinador (pH) e de fosfatização (acidez livre alta), deve-se verificar os sprays devido a deficiência na lavagem das carrocerias. Verificamos que os estágios acima citados são responsáveis pela presença da passivação sobre a carroceria, pois apenas os parâmetros destes estão fora do especificado, enquanto os outros não sofrem variação. Os parâmetros que influenciam este defeito estão dispostos nas figuras 32 e 33.

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A acidez livre alta do fosfato pode ser verificada na figura 32. Ajustes para que a acidez voltasse à normalidade foram realizados, com isto o banho retornou a normalidade. O pH do refinador de cristais encontrasse abaixo do especificado, como mostra a figura 33. Para retornar a normalidade, verificou-se a bomba dosadora do refinador de cristais e os sprays da fosfatização.

Figura 32. Acidez livre do estágio de fosfatização.

Figura 33. pH do estágio refinador de cristais.

Através da análise diária do processo se verificou mais dois defeitos provenientes do processo de pré-tratamento, a poeira e estrias amarelas.

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A poeira ocorre devido à presença de alto teor de borra de fosfato, devido ao sistema de lavagem não possuir a eficiência esperada, contaminando o banho com excesso de borra de fosfato. Caso o enxaguamento II não atue removendo sais residuais, subprodutos provenientes do estágio de fosfatização teremos a ocorrência de poeira sobre a carroceria em decorrência do mau funcionamento devido ao entupimento ou má orientação dos bicos responsáveis pelo enxague. As estrias amarelas ocorrem devido ao estágio enxaguamento com água D.I. não ser eficiente assim, não há remoção de sais residuais provenientes do estágio passivador devido ao entupimento ou má orientação dos bicos de spray que são responsáveis pelo enxague, ocasionando este defeito sobre as carrocerias.

6.3. Padronização da solução de problemas Com base nos resultados obtidos, criamos um padrão identificando as causas de cada defeito e suas respectivas soluções. Assim as tomadas de ação serão mais rápidas e possuíram maior eficiência. A tabela 5 mostra os defeitos encontrados ao final do pré-tratamento, as causas deste defeito e suas soluções. Assim, obteremos um padrão para solucionar os defeitos, resolvendo-os mais rapidamente e com maior eficiência.

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Tabela 5. Defeitos, causas e soluções de problema.

Defeitos Marca d´Água

Causas

Solução

Temperatura do Desengraxante Baixa Baixa Concentração do Desengraxante

A1 - Ajustar as Condições para o Especificado

Baixa Pressão dos Sprays Bicos Entupidos / Mal Orientados Excesso de Óleo no banho

Camada Aberta Acidez Livre Alta

Passivação

A3 - Melhorar Sistema de Separação de Óleo (Filtro ou Separador)

Concentração Baixa do Refinador

B1 - Ajustar Acidez Livre B2 - Ajustar Concentração (Verificar Bomba Dosadora)

Pressão Baixa

B3 - Ajustar Pressão (Verificar Bomba Recalque)

Bicos Entupidos

B4 - Desentupir Bicos

Acidez Total Baixa

B5 - Ajustar Acidez Total (Verificar Bomba Dosadora)

Paradas de Linha

C1 - Evitar Paradas Sempre que Possível

Acidez Livre Alta

C2 - Ajustar Acidez Livre

Concentração Alta do Refinador

C3 - Drenar o Banho

pH do Refinador Baixo

C4 - Verificar Dosadora do Refinador ou Sprays do Fosfato

Deficiência dos Fosfato/Refinador

Amarelamento

A2 - Desentupir e Orientar os Bicos

Sprays – Estágios C5 - Inspecionar, Desobstruir ou Reorientar os Bicos. Verificar Bomba Recalque.

Desengraxe Ineficiente

D1 – Verificar Iítens A1, A2, A3

Concentração Baixa do Refinador

D2 – Ajustar Concentração (Verficar Dosadora)

Contaminação do Refinador

D3 – Renovar Banho

Temperatura Baixa do Banho de Fosfato Acidez Total Baixa

D4 – Aumentar Temperatura (Verificar Termômetros) D5 - Aumentar a Acidez Total (Verificar Dosadora)

Lavagem Após Fosfato Muito Ácida

D6 – Aumentar o Transbordamento

Teor de Zinco Baixo

D7 – Ajustar Teor de Zinco para Faixa Especificada

Pressão dos Estágios de Fosfato Baixa

D8 – Ajustar Pressão (Verificar Bombas de Recalque)

Bicos do Estágio de Fosfato Entupidos

D9 – Desobstruir Bicos

Concentração do Passivador Muita Alta (pH D10 – Drenar Banho e Ajustar pH Baixo)

Poeira

Estrias Amarelas

Alto Teor de Borra no Banho de Fosfato

E1 – Verificar Sistema de Filtragem

Lavagem Após Fosfato Ineficiente

E2 – Verificar Bicos e Bomba de Recalque

Excesso de Passivador

F1 – Verificar Lavagem com Água D.I.

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6.4. Avaliação da sistemática Entre as alterações executadas, a principal impacta diretamente nas ações de melhoria, minimizando a ocorrência de defeitos, onde para cada tipo de defeito estabeleceu-se causas e esta possui uma ação bem definida e estruturada, permitindo agilidade na resolução de problemas e diminuição da variabilidade do processo.

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7. CONCLUSÃO Este trabalho apresentou um estudo para a otimização do processo de pré-tratamento, reduzindo a quantidade de retrabalho proveniente deste processo. O estudo baseou-se na identificação dos defeitos ao final do processo de pré-tratamento, identificando quais estágios e respectivos parâmetros são responsáveis por cada defeito, através da análise diária dos parâmetros deste processo e acompanhamento do processo verificando ocorrência de defeitos nas carrocerias. Após a identificação das causas de um defeito, soluções para estas causas foram estabelecidas. Assim, criamos um padrão para a causa e solução dos defeitos. A partir dos resultados obtidos conclui-se que a padronização dos defeitos, causas e soluções destes possui fundamental importância para a otimização do processo, evitando e/ou diminuindo a perda de carrocerias ou retrabalhos que geram custos indesejados, além afetar a qualidade do produto final. Ações rápidas e eficazes evitam a perda dos banhos. Este estudo afeta diretamente a produtividade, pois ações com maior rapidez serão tomadas, fazendo com que o processo volte à normalidade evitando perda de carrocerias por refugo e/ou retrabalho e consequentemente aumentando a produtividade do processo.

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Referências Bibliográficas ALMEIDA,

M.E.M.

Guia

sobre

proteção

anticorrosiva

na

indústria

automobilística. Protap,2000. CARREIRA, João Ramos e Diva. Proteção Anticorrosiva na Indústria de Automóvel; Aveiro; 2008. CHEMETALL. Processos de Fosfatização. Chemetall do Brasil LTDA. 2007. DE BEM, P.P.T. Minimização do efluente gerado em pré-tratamento de pintura automotiva. Curitiba: UFPR, 2008. GNECCO, Celso. Tratamento de superfície e pintura; IBS/SBCA, 2003. GUERREIRO, M.A.V.G.; Avaliação do processo de fosfatização. Porto Alegre: UFRGS. JURGETZ, A. Automotive Paint Performance. Metal Finishing; 53-55; Outubro, 1995. LEITE, Luiz Aurélio. FMEA, Plano de Controle, Plano de Reação. São Paulo: PSQuality, Apostila de Curso, 1997. MAINIER, F.B. As formulações inibidoras e o meio ambiente. Anais do X Encontro e Exposição Brasileira de Superfície – Ebrat 200, São Paulo, Centro Têxti, 22/25 maio, 2000, 7p. NUNES, L.P. LOBO, A.C.O; Pintura industrial na Proteção Anticorrosiva. Ed. Interciência. 2ª ed.1998. NUNES, N.V. Pintura industrial aplicada. Rio de Janeiro: Maity Comunicação e Ed., 1990. 178p. OLIVEIRA BRETT, A. M.; BRETT, C. M. A. Electroquímica, princípios, métodos e PFANSTIEHL, John. Automotive Paint Handbook. New York: HPBooks, 1998. PIEROZAN, Leoanrdo. Estabilização de Processos: Um estudo de caso no setor de pintura automotiva. Porto Alegre: UFRGS;2001. 49

Controle de Banhos

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