1. Qual é o mecanismo físico fundamental de desprendimento da camada de zinco?
A camada de zinco e o substrato de aço não são simplesmente aderidos fisicamente, mas uma forte ligação metalúrgica é obtida através da formação de uma camada de liga de ferro-zinco. Durante a galvanização-por imersão a quente normal, quando uma chapa de aço limpa é imersa em zinco fundido, os átomos de ferro reagem com os átomos de zinco, formando sequencialmente uma densa camada de liga de fases δ e ζ, com a camada de zinco cobrindo a camada mais externa.
O mecanismo fundamental de desprendimento é a quebra desta ligação metalúrgica. Esta ruptura pode ocorrer dentro da camada de liga (por exemplo, se a camada de liga for muito espessa e quebradiça), na interface entre a camada de liga e o substrato (por exemplo, devido a impurezas), ou entre a camada de liga e a camada de zinco puro. Uma vez que a força de ligação interfacial não consegue suportar as tensões de flexão, impacto ou corrosão durante o processamento ou uso subsequente, a camada de zinco irá descascar em flocos ou pó.
2. Como os resíduos na superfície do substrato provocam o descascamento da camada de zinco?
Esta é a causa mais comum de descascamento na linha de produção. Se emulsão residual, óleo de laminação, pó de ferro ou poeira permanecerem na superfície da tira-laminada a frio e não forem completamente removidos antes de entrar no banho de zinco, esses contaminantes agem como uma "proteção contra gelo", impedindo o contato direto entre o zinco fundido e o substrato de ferro. Isto resulta em áreas onde uma camada de liga não pode se formar ou onde a camada de liga formada é extremamente fina e descontínua.
Nessas áreas, a camada de zinco parece estar revestida, mas na verdade é apenas enrolada mecanicamente em torno dos contaminantes, com adesão extremamente fraca. Durante testes subsequentes de endireitamento, estampagem ou mesmo simples testes de dobra, a camada de zinco irá descascar em manchas, expondo a superfície cinza do substrato, comumente conhecida como "ferro exposto". Portanto, um processo completo de limpeza pré{2}}do revestimento (lavagem alcalina, limpeza eletrolítica, escovação) é a primeira linha de defesa contra a descamação.
3. Que problemas surgem quando a superfície do substrato é excessivamente reativa ou apresenta um teor anormal de silício?
Se a superfície do substrato for excessivamente reativa ou a composição química do próprio aço exceder a faixa normal, isso pode levar a outro crescimento extremo-excessivo e desordenado da camada de liga, formando o chamado-"efeito Sandelyn" ou uma camada de liga ultra-espessa.
Especificamente, quando o teor de silício no aço está entre 0,05% e 0,15%, ou quando o teor de silício + fósforo atinge uma faixa específica, a reação do ferro-zinco torna-se anormalmente vigorosa, gerando uma camada de liga de fase δ- solta e de crescimento descontrolado. Esta camada de liga é extremamente frágil, possui muitos vazios internos, grande expansão de volume e resistência muito baixa. Quando a bobina galvanizada sofre flexão ou impacto, as rachaduras iniciam-se e propagam-se facilmente nesta camada de liga frágil, eventualmente fazendo com que toda a camada de zinco, juntamente com parte da camada de liga, se desprenda de forma frágil. Este desprendimento é frequentemente caracterizado por uma camada de resíduo de liga cinza ainda cobrindo a superfície do substrato após a remoção da camada de zinco.
4. Como a tensão durante a usinagem causa o desprendimento da camada de zinco?
Mesmo com uma ligação metalúrgica perfeita, ocorrerá descolamento se a deformação mecânica subsequente exceder o limite de ductilidade da própria camada de zinco. A camada galvanizada é essencialmente um revestimento metálico com alguma ductilidade, mas muito menor que o substrato de aço.
Quando as bobinas galvanizadas passam por flexão de raio pequeno, estampagem profunda ou endireitamento severo, a superfície externa da chapa de aço é esticada, enquanto a superfície interna é comprimida. A camada de zinco puro pode deformar-se até certo ponto, mas a frágil camada de liga de ferro-zinco (especialmente a fase δ próxima ao substrato) quase não tem ductilidade. Uma vez que a tensão de tração ou compressão excede o valor crítico da camada de liga (geralmente inferior a 1%), as microfissuras aparecerão primeiro na camada de liga. À medida que a deformação se intensifica, as fissuras se propagarão ao longo da interface e eventualmente farão com que toda a camada de zinco se desprenda das bordas da fissura. A gravidade do desprendimento está positivamente correlacionada com a espessura do revestimento: quanto mais espessa a camada de zinco, mais espessa tende a ser a camada de liga e mais fácil é o desprendimento durante o processamento.
5. Como os fatores corrosivos no ambiente de uso levam ao-descolamento do revestimento de zinco em estágio avançado?
Mesmo que a adesão seja satisfatória na fábrica, ambientes corrosivos desfavoráveis durante-armazenamento, transporte ou uso prolongado podem "arrancar" o revestimento de zinco das bordas ou defeitos localizados.
Isso se deve principalmente a dois mecanismos: falha induzida-pelo hidrogênio e descolamento catódico. Por exemplo, em atmosferas industriais ou marítimas úmidas contendo sulfetos, meios corrosivos podem penetrar na interface entre o revestimento de zinco e o substrato de aço, formando micro-células de corrosão. O substrato de aço, atuando como ânodo, é corroído lentamente, e a pressão de hidrogênio resultante se acumula na interface, fazendo com que o revestimento de zinco "incha" do substrato, eventualmente levando a uma grande-área de desprendimento. Outro cenário é que o revestimento de zinco na borda de corte da bobina galvanizada corroa primeiro e os produtos de corrosão expandidos descasquem os revestimentos de zinco intactos adjacentes, criando um fenômeno de "descascamento". Portanto, a proteção contra umidade durante o armazenamento e o transporte e a prevenção prolongada de alta umidade e alta poluição no ambiente de uso são cruciais para manter-a adesão do revestimento de zinco a longo prazo.