International Standard
2081
ORGANIZAÇÃO INTERNACIONAL DE NORMALIZAÇÃO - INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
Revestimento metálico – Revestimento eletrolítico de zinco sobre ferro ou aço Metallic coatings – Eletroplated coatings of zing on iron or steel
Versão livre do inglês, da segunda edição de 1986 Por Alberto Prado – VA TECH Transmissão e Distribuição.
A p resen te vers ão éreser vad a ao uso excl us ivo nos processos produtivos de compo nentes pertencentes ou co ntratados p ela VA TECH Tr an sm is são e D is tr ib u ição . Su a re p ro d u ção e div ulg ação, p or qu aisq uer mei os , são pro ibi das nos termos das leis de direitos autorais e de propriedade intelectual. intelectual.
UDC 621.793:669.58
Ref. No. ISO 2081-1986(E)
revestimento de zinco, classificação, especificação, ensaios, determinação, Palavras chaves: revestimento, revestimento metálico, revestimento espessura, aderência.
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ISO 2081-1986 (E)
Prefácio (Intencionalmente não traduzido)
Copyright - Intenational Organization for Standardization
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Revestimento metálico – Revestimento eletrolítico de zinco sobre ferro ou aço 0 Introdução Esta norma internacional especifica uma gama de revestimento eletrolítico de zinco para proteção do ferro e do aço contra corrosão, sob várias condições de serviço. A condição da superfície do metal de base não é especificada nessa norma internacional. O revestimento de conversão crômica confere proteção adicional e somente pode ser suprimido ou substituído sob solicitação expressa do comprador. Os tipos de revestimento crômico aplicáveis ao revestimento eletrolítico de zinco são descritos mais detalhadamente na ISO 4520. Produtos eletrozincados, para serem pintados, requerem tratamentos alternativos,fosfatização por exemplo, para proporcionar boa adesão. Produtos eletrozincados são sujeitos ao ataque de certos materiais orgânicos, por exemplo papelão, madeira ou materiais isolantes elétricos que emitem vapores reativos. O conhecimento desse fato deve ser considerado quando tais produtos são embalados, estocados ou transportados. È essencial que o comprador especifique o código de classificação. Requerer meramente que a zincagem eletrolítica seja executada conforme ISO 2081 não é suficiente.
ISO 1463, Metallic and oxide coatings – Measurement of coating thickness – Microscopical mothod.
ISO 2063, Metallic coatings – Protection of iron and steel against corrosion – Metal spraying of zinc and alumínium.
ISO 2064, Metallic and other non-organic coatings – Definition and conventions concerning the measurement of thickness.
ISO 2177, Metallic coatings – Measurement of coating thickness – coulometric method by anodic dissolution.
ISO 2178, Non-magnetic coatings on magnetic substrates – Measurement of coating thickness – Magnetic method.
ISO 4042, Threaded components – Eletroplated coating.
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ISO 4518, Metallic coatings – Measurement of coating thickness – Profilometric method.
ISO 4519, Eletrodeposited metallic coating and related finishes – Sampling procedure for inspection by attributes.
ISO 4520, Chromate conversion coatings on electroplated zinc and cadmium coatings.
3 Definições 1 Objetivo e campo de aplicação
(Definições tomadas da ISO 2064.)
Esta norma internacional especifica os requisitos para os revestimentos eletrolíticos de zinco sobre o ferro ou aço exceto para rev estimentos aplicados:
3.1 superfície significativa: Porção de um
a) sobre folhas, tiras ou arames no estado de
elemento revestido ou a ser revestido, no qual o revestimento é essencial para sua funcionalidade e/ou aparência.
matéria prima;
3.2 espessura local : Média dos valores de
b) sobre molas de espiras encostadas;
espessura em um número especificado de medições efetuadas sobre uma área de referência.
c) para funções outras que não protetivas ou
decorativas. Aqui estão incluídas as informações a serem fornecidas pelo comprador ao galvanizador e os requisitos de tratamento térmico prévio e posterior a eletrodeposição. A espessura do revestimento a ser aplicada sobre elementos roscados deve ser limitada pelos requisitos dimensionais, inclusive classe de qualidade e ajuste. Indica-se a ISO 4042 que especifica as espessuras máximas que podem ser aplicadas as roscas normalizadas.
3.3 espessura local mínima: O menor valor da
espessura da camada local, encontrada na superfície significativa de um elemento individual.
4 Metal de base Esta norma internacional não especifica requisitos para as condições da superfície do metal de base antes da eletrodeposição de zinco, porém um acordo entre as partes interessadas é desejável para que a rugosidade da superfície seja adequada aos requisitos de aparência e funcionalidade do revestimento de zinco.
2 Referências ISO 1461, Metallic coatings – Hot dip galvanized coatings on fabricated ferrous products – Requirements .
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Atualmente no estágio preliminar.
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refere-se a classe do revestimento de conversão crômica;
As seguintes informações devem ser fornecidas ao galvanizador:
A
refere-se a designação do revestimento de conversão crômica;
a) o número dessa norma internacional, ISO 2081;
6.3 Revestimentos apropriados á condição de serviço e vida útil
5 Informações ao galvanizador.
b) o código de classificação (cláusula 6); c) a indicação da superfície significativa, por
exemplo sobre um desenho ou sobre uma amostra adequadamente marcada; d) a condição e rugosidade da superfície do metal
de base (cláusula 4); e) caso necessário, a aparência da superfície do
revestimento;
A tabela 1 apresenta códigos de classificação e espessuras locais mínimas (vide 9.2) de zinco após o tratamento de cromatização se aplicável, indicando uma relação com as condições de serviço e vida útil. Tabela 1 – Revestimento de zinco sobre ferro e aço – código de classificação do revestimento, espessura local mínima, condições de serviço e vida útil
f) requisitos para eventuais tratamentos térmicos
Condições de serviço ou vida útil
prévios ou posterior à eletrodeposição (cláusula 7); g) o tipo de cromatização ou outro revestimento de
conversão (cláusula 9). Deve ser observado que a supressão da conversão crômica ou sua substituição por revestimento alternativo só pode ser efetuado sob solicitação específica do comprador;
Severidade das condições de serviço e vida útil, crescente
Código de classificação
Espessura local mínima (µm)
Fe/Zn 5*
5
Fe/Zn 8*
8
Fe/Zn 12*†
12
Fe/Zn 25*†
25
h) requisitos para amostragem e inspeção;
* Seguido do símbolo apropriado da ISO 4520 para revestimento
i) requisitos especiais ou restrições sobre a
de conversão crômica, quando existente. Detalhes de outros revestimentos de conversão devem ser especificados separadamente.
preparação e eletrodeposição, caso haja (cláusula 7).
6 Condições de serviço, vida útil e código de classificação 6.1 Efeito das condições de serviço e vida útil
A espessura requerida da camada de zinco depende da severidade das condições de serviço e da expectativa da vida útil. A classe Fe/Zn 5 (vide 6.2) é recomendada somente para condições abrigadas e isentas de umidade. À medida que as condições de serviço tornam-se mais severas e/ou a expectativa de vida útil aumenta, camadas com maiores espessuras devem ser especificadas. 6.2 código de classificação
O código de classificação compreende: a) o símbolo químico, Fe para o metal base (ferro ou
aço), seguido de uma barra oblíqua; b) o símbolo químico do zinco, Zn; c) o número que indica a espessura local mínima
em micrometros, da camada de zinco; d) quando apropriado, o símbolo que indica a
presença, a classe e designação (se requerida), do revestimento de conversão crômica (vide ISO 4520). Um exemplo típico é: Fe/Zn 25 c 1A onde adicionalmente: c
refere-se ao revestimento de conversão crômica;
† É recomendável que revestimentos com o código de classificação Fe/Zn 25 ou Fe/Zn 12 receba revestimento de conversão crômica pigmentada, classe 2 (vide ISO 4520). Notas: 1 Em um dado meio ambiente, a capacidade protetiva do revestimento de zinco é diretamente proporcional a sua massa por unidade de área (densidade de superfície). Portanto, uma camada de 40µm de espessura pode ser utilizada em aplicações especiais. 2 Quando for requerida vida útil consideravelmente longa, como para componentes estruturais de aço, prescreve-se uma espessura maior da camada de zinco que é usualmente aplicada por imersão á quente (vide ISO 1461) ou pela metalização por jato de zinco (vide ISO 2063).
7 Tratamento térmico 7.1 Observações gerais
O tratamento térmico especificado de 7.3 a 7.4 deve ser efetuado em certos metais de base para reduzir o risco de danos causados por fragilização pela difusão do hidrogênio. Em todos os casos a duração do tratamento térmico deve ser considerada a partir do instante em que todo a massa de cada peça atinja a temperatura especificada. Peças fabricadas em aço com resistência a tração máxima maior que 1050 MPa 2 (corresponde aproximadamente ao valor de dureza 34HRC ou 340HV ou 325HB) e peças com superfície endurecida (cementada por exemplo) requerem tratamento térmico. Preparações envolvendo
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1 Mpa = 1N/mm
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tratamentos catódicos em soluções alcalinas ou ácidas devem ser evitadas. Nota- A seleção de soluções eletrólicas com alta eficiência catódica, por exemplo soluções fluorobóricas, são recomendadas para componentes com resistência a tração maior que 1450 Mpa (corresponde aproximadamente ao valor de dureza 45HRC ou 440HV ou 415HB).
7.2 Categorização dos aços 7.2.1 Excetuando-se as peças com superfície
endurecida (vide 7.3.2), as condições do tratamento térmico devem ser selecionadas com base na resistência a tração máxima especificada de acordo com a tabela 2. Caso a especificação do aço indicar apenas a resistência à tração mínima, a resistência à tração máxima correspondente deve ser determinada pela tabela 2. Tabela 2 – Categoria dos aços e resistência a tração máxima correspondente à resistência á tração mínima correspondente. valores em Mpa mínima resistência à tração especificada R m m i n
Máxima resistência à tração correspondente R m m i n
0000 < Rm min • 1000
0000 < Rm min • 1050
1000 < Rm min • 1400
1050 < Rm min • 1450
1400 < Rm min • 1000
1450 < Rm min • 1800
1750 < Rm min • 1000
1800 < Rm min • 1000
7.2.2 Caso não seja especificado para o aço
nenhum dos dois valores de resistência a tração, os valores de dureza Vickers 340, 440, e 560 HV podem ser relacionados à resistência á tração máxima de 1050, 1450 e 1800 Mpa respectivamente, e esses valores devem ser considerados para seleção das condições do tratamento térmico.
7.3.2 Peças com superfície endurecida devem ser
tratadas de 130 a 150 ºC por não menos que 5 h ou por períodos mais curtos em temperaturas mais altas caso uma perda da dureza superficial do substrato seja aceitável. 7.3.3 Caso o alívio de tensões seja efetuado após
“Shot peening” ou outro condicionamento a frio, a temperatura não deve exceder 220 ºC. 7.4 Reversão da difusão do hidrogênio após a eletrodeposição. 7.4.1 O tratamento apresentado na tabela 4 é
aplicável, exceto para peças com superfície endurecida, e deve ser efetuada tão logo quanto possível, no máximo até 4 h após a eletrodeposição e antes do tratamento de cromatização. 7.4.2 Peças com superfície endurecida devem ser
tratadas de 190 a 220 ºC ao menos por 2 h, nas demais condições indicadas em 7.4.1. 7.4.3 Outras temperaturas e tempos de
permanência podem ser aplicáv eis desde que tenha sido demonstrada sua eficiência em uma peça em particular, e for aceito pelo comprador. Contudo não se deve utilizar temperaturas acima daquela de têmpera da peça. Tabela 3 – Condições de tratamento térmico para reversão da difusão do hidrogênio após a eletrodeposição (exceto para peças com superfície endurecida) Máxima resistência à tração correspondente R m m i n
Temperatura
Tempo
MPa
ºC
h
0000 < Rm min • 1050
Não aplicável
-
1050 < Rm min • 1450
190 a 220
8
7.3 Alivio de tensões antes da eletrodeposição
1450 < Rm min • 1800
190 a 220
18
7.3.1 As condições apresentadas na tabela 3 são
1800 < Rm min • 1000
190 a 220
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recomendadas, exceto para peças com superfície endurecida. Caso o comprador requeira que as peças sofram alívio de tensões antes da eletrodeposição, mesmo que em condições diferentes, com propósito expresso, uma combinação apropriada de tempo de permanência mais curto e temperatura mais alta, pode ser aplicável desde que tenha sido demonstrada sua eficiência. O tratamento térmico deve ser efetuado antes de qualquer preparação ou tratamento de limpeza em solução aquosa. Tabela 3 – Condições de tratamento térmico para alivio de tensões antes da eletrodeposição (exceto para peças com superfície endurecida) Máxima resistência à tração correspondente R m m i n
Temperatura
Tempo
MPa
ºC
h
0000 < Rm min • 1050
Não aplicável
-
1050 < Rm min • 1450
190 a 220
1
1450 < Rm min • 1800
190 a 220
18
1800 < Rm min • 1000
190 a 220
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8 Amostragem Uma amostra de tamanho definido pela ISO 4519 deve ser tomada aleatoriamente do lote de inspeção. Os elementos da amostra devem ser inspecionados conforme os requisitos dessa norma e o lote classificado conforme, ou não, os critérios do plano de amostragem da ISO 4519.
9 Requisitos do revestimento 9.1 aparência
Sobre a superfície significativa, o produto eletrozincado deve estar livre de defeitos de revestimento claramente visíveis, tais como bolhas, cavidades, rugosidades, fissuras ou áreas não revestidas, exceto aqueles provenientes de defeitos do próprio metal de base. Em produtos nos quais marcas de amarração forem inadmissíveis, a localização do ponto de sustentação da peça esta sujeita ao acordo entre as partes interessadas. 5
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O produto eletrozincado deve estar limpo e livre de danos. Exceto quando o comprador especificar o contrario, o revestimento de zinco deve ser brilhante. Se necessário, uma amostra, que represente o acabamento requerido, pode ser fornecida e aprovada pelo comprador. 9.2 Espessura da camada de zinco 9.2.1 Espessura local mínima
Os requisitos da espessura local mínima da camada de zinco, conforme indicado pelo código de classificação (vide tabela 1), ou o que for diferentemente designado, é aplicável à região da superfície significativa que possa ser tocada por uma esfera de 20 mm de diâmetro. A espessura local mínima requerida pode também ser aplicada a uma região adicional da superfície significativa caso especificado pelo comprador. 9.2.2 Espessura da camada de zinco em pequenas peças
No caso de peças que tenham a superfície significativa com área menor que 100 mm 2, a espessura local mínima deve ser considerada como sendo o mínimo valor da média das espessuras determinadas pelo método especificado em 10.1.2. 9.3 Aderência
O revestimento deve permanecer aderido ao metal de base quando submetido aos ensaios especificados em 10.2. 9.4 Aplicação do revestimento de conversão
Revestimento de conversão, particularmente revestimento de cromatização, aumenta a resistência à corrosão do revestimento eletrolítico de zinco, e somente pode ser suprimido ou substituído sob solicitação expressa do comprador. Os tipos de revestimento crômico aplicável ao revestimento eletrolítico de zinco são descritos mais detalhadamente na ISO 4520.
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revestimento liso de mesma massa por unidade de área. Nota- Antes de aplicar o método especificado na ISO 2177, é necessário remover a cromatização ou outro revestimento de conversão utilizando-se um abrasivo bem fino, por exemplo pasta de alumina coloidal. No caso de revestimentos de conversão de alta espessura, o resultado será, conseqüentemente, ligeiramente mais baixo.
10.1.2 Medição de espessura de pequenas peças 10.1.2.1 Procedimento
No caso de peças que tenham a superfície significativa com área menor que 100 mm 2, tome uma quantidade de peças suficiente para somar uma massa de revestimento não menor que 100 mg. Se o elemento possuir forma complexa, sua área deve ser acordada entre as partes interessadas. Pesar as peças em miligramas, e decapar o revestimento de zinco, à temperatura ambiente, utilizando-se de uma das soluções especificadas em 10.1.2.2. Quando a medição tiver o propósito comprobatório, utilizar as soluções a) ou b). Atenção – As soluções de decapagem contêm substâncias nocivas, portanto as precauções apresentadas em 10.1.2.2 devem ser cuidadosamente observadas.
Enxaguar as peças em água corrente e, se necessário, remover da superfície, depósitos escuros remanescentes [de antimônio quando for utilizada a solução a) ou b)]. Secar cuidadosamente e pesar. Registrar a perda de massa. Calcular a espessura d , da camada de zinco, em micrometros, a partir da equação: 3
d = m x 10 / A
Onde: m
é a massa em miligramas;
A
é a área da superfície considerada em mm 2;
ε
10 Métodos de ensaio 10.1 Espessura 10.1.1 Medição da espessura
Métodos adequados à medição de vários tipos de revestimento de zinco sobre o aço são especificados nas ISO 1463, ISO 2177, ISO 2178 e ISO 4518. No caso de discordância ente as partes interessadas, utiliza-se o método especificado na ISO 2177 exceto para peças que tenham a superfície significativa com área menor que 100 mm 2, quando então o método especificado em 10.1.2 pode ser utilizado. Caso o revestimento for rugoso ou fosco, os métodos, microscópico (ISO 1463), e perfilométrico (ISO 4518) podem apresentar falsos resultados, e o método magnético pode apresentar valores ligeiramente acima daquele obtido em um
é a densidade da camada de zinco em g/cm3.
10.1.2.2 Soluções de decapagem adequadas
Atenção; Trióxido de antimônio (Sb 2O3) dissolvido em ácido hidroclorídrico e tricloreto de antimônio (SbCl 3) são substâncias venenosas. Evitar o contato com a pele. Antimonita (SbH3), que é um gás extremamente venenoso, pode ser desprendido durante o processo de decapagem, tanto quando se utiliza solução a) quanto b), medidas severas de segurança devem ser tomadas para evitar sua inalação. Solução de formaldeídos é tóxica, irritante e causa queimaduras. Evitar inalar seus vapores. Evitar seu contato com a pele e os olhos. Solução a)
Trióxido de antimônio (Sb 2O3) Ácido hidroclorídrico (ε 1,16 g/ml) Água
20 g 800 ml 200 ml 6
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Solução b)
Tricloreto de antimônio (SbCl 3) Ácido hidroclorídrico (ε 1,16 g/ml) Água
32 g 800 ml 200 ml
Dissolver o trióxido de antimônio ou, alternativamente tricloreto de antimônio em ácido hidroclorídrico e diluir em água. As soluções de decapagem a) e b) são eficazes até que as peças sejam removidas do banho tão logo o revestimento de zinco esteja completamente dissolvido, o que é verificado quando cessa a atividade química rigorosa. Contudo, o metal de base pode ser atacado caso as peças permaneçam no banho por um período considerável, após a decapagem ter sido completada. Solução c)
Formaldeído[solução a 30% (m/m)] Ácido hidroclorídrico (ε 1,16 g/ml) Água
10 ml 500 ml 500 ml
Solução d)
Nitrato de amônia (NH 4NO3)
300 g/l
Solução e)
Ácido hidroclorídrico (ε =1,16 g/ml) Propin-2-ol-1 (C 3H4O) Água
500 ml 1g 500 ml
10.2 Ensaio de aderência por fricção
Friccionar uma área não menor que 6 cm 2 da superfície do revestimento, firme e rapidamente com um instrumento metálico liso, por 15 s. A pressão deve ser suficiente para brunir o revestimento a cada golpe, mas não tão grande que o rompa. Adesão insuficiente é evidenciada pelo aparecimento de bolhas soltas que crescem à medida que se continua a friccionar. Alem disso se o revestimento for de baixa qualidade, as bolhas podem romper-se e a camada de zinco se soltará do metal de base. Caso se deseje, mais de uma área pode ser ensaiada. _________________________
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