5. Zinc…essential
for
life Desengrase (1)
• El objetivo es proporcionar una
superficie metálica limpia para el
decapado (libre de gotas de agua)
• El tiempo de limpieza depende de la
temperatura, la concentración del tensio-
activo y de la agitación.
6. Zinc…essential
for
life
Desengrase (2)
• Limpieza alcalina
• Los valores óptimos son:
15 minutos de inmersión
Rango de temperatura entre 55 y 85°C
Concentración de hidróxido de sodio entre 50 y
100 mg/L
Alcalino libre > 0,5
• La acción de limpieza se puede mejorar mediante la
adición de otros productos de limpieza, etc.
• Los agentes espumantes reducen las pérdidas de
temperatura.
• Con suficiente temperatura funciona para lacas,
pinturas y grasas
7. Zinc…essential
for
life Desengrase (3)
• Desengrase ácido
• Los rangos óptimos son:
Normalmente entre 7 y 10 % de ácido
clorhídrico con base adicional de agentes
humectantes, emulsionantes e inhibidores.
Rango típico de temperatura entre 20 y 30 °C
• Requiere aditivos para ser eficaz con artículos muy
sucios (sólo ácido < 20 % es eficiente como un álcalino).
• Se realiza ahorro de agua,. etc.
• No funciona para lacas, pinturas o ciertas grasas
8. Zinc…essential
for
life
Comparación de los desengrases
Desengrase alcalino Desengrase ácido
Proceso Enjuague necesario Enjuague innecesario
Costos Prod. químicos baratos Prod. Químicos caros
Eficiencia Buena para piezas circulares Requiere de aditivos para los
artículos muy sucios
Uso de energía Requiere calefacción No requiere calefacción
Proceso de contaminación Arrastre sobre emulsiones, jabones
y aceites
Arrastre sobre sales de hierro
Duración de la solución Variable (hasta dos años) Larga (años).
Gama de aplicaciones Lacas , pinturas, marcadores,
grasas pesadas
Solo funciona para grasas leves y
aceites
10. Zinc…essential
for
life Enjuague (1)
• Objetivo primordial es:
• Detener la reacción
• Eliminar toda la solución anterior
• Evitar la formación de sales en la superficie
• El enjuague depende de la limpieza del agua y
de la agitación
• Se puede omitir cuando entre el desengrasado
y el decapado el sistema usado es el ácido.
11. Zinc…essential
for
life
Requerimiento del enjuague (2)
• Los valores óptimos son:
- 5 minutos por etapa
- Contaminación por Hierro < 1,5%
- Contaminación del agua < 5%
- Temperatura < 35°C
• Por lo general, usar por cada lote 2- 7
litros/ tonelada de acero galvanizado.
13. Zinc…essential
for
life
Requerimientos de decapado (1)
• Objetivo primordial es eliminar los productos
de corrosión y los óxidos de la cascarilla de
laminación de la superficie metálica sin atacar
el metal base de acero!
• Decapado dependiente de la velocidad en
• HCl: ácido libre, la presencia de hierro,
agitación
• H2SO4: T (50°C, la concentración (700g/L), la
agitación.
14. Zinc…essential
for
life
Requerimientos de decapado (2)
• Los valores óptimos:
Por lo general el tiempo de inmersión entre 15 y 20 min.
• Rango de ácidos HCl:
Entre 50 y 100 g/L
• Usar el Diagrama de Kleingarn
• H2SO4 :
Inicial entre 50 y 100 g/L, una vez que el hierro
alcance 80/100 g/L y en PARADA H2SO4 10 g/L
16. Zinc…essential
for
life
Función del HCl
• Utilizar siempre el Diagrama Kleingarn
• Utilizar las ventajas del FeCl2
• Reduce los costos de HCl (uso y
eliminación)
• Asegurar menor desarrollo de humos
19. Zinc…essential
for
life
Función del HCl (2)
• Comenzar con un 16% de ácido (50:50,
ácido:agua)
• Usar hasta concentración de ácido = 8%
• Añadir ácido nuevo para mantener la solución
al 16%
• Repetir y mantener el nivel cerca del rango
óptimo de hierro
• Continuar hasta que el nivel de
lodos/precipitado sea demasiado alto y el
decapado demasiado largo
24. Zinc…essential
for
life
Hydrochloric Acid (HCl) Sulphuric Acid (H2SO4)
Corrosion de estructruas Severo Moderado
Seguridad y Salud laboral Moderado Puede ser peligroso
Equipo para almacenamiento Liner de material especial Liner de acero estandar
Tanques de decapado Solo tanque Requiere sistema calentamiento
Calor No requerido (temperartura
ambiente)
Requeirdo con control de
temperatura. Mantenimiento
Disposición de ácido gastado Dificil de regenerar Fácil de regenerar
Costo de transporte Costoso Menos costoso
Velocidad del decapado Mas lento pero ataca menso el
acero
Mas rapido pero ataca acero,
peligor de decapar demasiado
Generación de H2 (Fragilización) Menor generación de H2 Mas generación de H2
Consumo de zinc Da decapado uniforme, consumo
de Zn bajo
Decapado deja superficie rugosa ->
mas consumo de zinc
Residuos sobre la superficie del
acero
Pocos residuos Deja residuos sobre superficie que
son arrastrados a proceso
Limpieza de piezas para liberarlas
de zinc
Eficiente, solucion puede ser
reusada
No se peude usar para llimpieza de
piezas. Problema disposición
Costo Mayor Menor
Comparación de ácidos
25. Zinc…essential
for
life
Enjuague final
• Sistemas de enjuague necesitan para ser
precisos- oxidación rápida que darán como
resultado algo de hierro disuelto
• Sin embargo, un segundo enjuague reduce
significativamente el hierro de arrastre
• Sales ferrosas se reducen a hierro metálico que
reacciona con el zinc para producir dross (y así
aumentar el consumo de dross – 15 partes de
Zn reaccionan con 1 parte de Fe, dependiendo
de la aleación formada.
• En línea la reducción de fierro es simple.
26. Zinc…essential
for
life Preferible enjuague en contra corriente
Agua enviada para llenar el tanque
Como la mayoría de las plantas de decapado de cables están adjuntas e
incluyen etapas de enjuagado (todas funcionando a presiones negativas
para reducir los vapores fumantes), sistemas de múltiples de 5 etapas no
son poco comunes. El agua de enjuague final se envía al tanque de
enfriamiento brusco para ser usado alli. Luego es pasado a través de
torres de refrigeración para mantener la temperatura por debajo de 20 °C.
Agua enviada a tanque de
enfriamiento
27. Zinc…essential
for
life La formula de consumo de agua enjuague en
cascada es:
Co / Cn = (Q / V) n = F
Q = Caudal de agua (l/h)
V = Arrestre (l/ h)
N = número de tanques de enjuague
Co = Concentración del baño de proceso
Cn = Concentración del agua de enjuague en
tanque número n
En F = 1000 el consumo de agua es 31 litros por
litro por goteo en cascada de dos etapas de lavado y
9,6 litros por litro de arrastre hacia fuera en las 3
etapas de lavado.
29. Zinc…essential
for
life
Requisitos del flux (1)
• Objetivo primordial es facilitar la
reacción metalúrgica entre el zinc
fundido y la pieza de acero
• Proporciona una protección de la
superficie y evita la reacción con el óxido
de zinc en la superficie del zinc fundido
30. Zinc…essential
for
life
Requisitos de flux (2)
• El operador debe comprobar el drenaje suficiente y
orificios de ventilación
• El acero debe ser de un color uniforme gris opaco, sin
restos de cascarillas de laminación de color negro y sin
restos de gotas de agua
• El acero no debe permitir el desarrollo de oxidación
superficial, debido a que se exponga demasiado
tiempo a la atmósfera antes de que se haga el fluxado
• El acero ha sido pasado a través del agua de enjuague
para eliminar los residuos de ácido y compuestos de
hierro libre.
31. Zinc…essential
for
life Parámetros del flux (1)
• Tiempo de inmersión 2 a 5 minutos
• Típicamente de 0.2 a 0.6 kg / 1 L de agua
• Triple sal: ZnCl2 : NH4Cl (46%: 54% en
peso)
• Doble sal: ZnCl2 : NH4Cl (56%: 44% en
peso)- baja en humos, menos consumo,
menos cenizas
32. Zinc…essential
for
life
Parámetros del flux (2)
• Densidad sal doble (Gravedad esp.) = 1,12 a 1,25
• Placa delgada - 1,12 a 1,15
• Galvanizado general - 1,15 a 1,22
• Perfíles pesados - 1,22 a 1,25
• Control del pH pH = 3,5 a 5,5 máx.
• Cloruro de ferroso (FeCl2) <5g/L (idealmente 2g/L)
• Balance de cloruro de zinc (60% ZnCl2) y cloruro de
amonio (40% de NH4Cl)
• Temperatura de +30°C (densidad se disminuye a
medida que aumenta la Temperatura)
33. Zinc…essential
for
life Regeneración de la solución de flux
(Diagrama de flujo)
Tanque de flux
ZnCl 2 + NH 4
Cl
Peroxido de Hydrogeno
Amoniaco
Tanque de precipitado
Solución de flux regenerada Separación de lodos
Filtro Prensa Almacenamiento de lodos
Lodos prensados para recolección
34. Zinc…essential
for
life Regeneración de flux – Método
tradicional
• Paso 1.
- Sales ferrosas (II) se oxidan a sales férricas (III)
• Paso 2.
- Precipitación a pH 4,5
• Paso 3.
- Ácido reacciona con amoníaco para formar
cloruro de amonio (componente del flux)
• Paso 4.
- Ácido produce cloruro de zinc a partir de
cualquiera de los dos residuos o de decapado
ácido añadido.
37. Zinc…essential
for
life Ventajas del tratamiento con
fundentes
• Disminución de recogida de zinc de 9,5 a
<7%
• Mayor tasa de producción - aumento de
más 10%
• Baja producción de ceniza de zinc
• Baja producción de humo
• Baja producción de escoria de 8 t / 2
semanas a 2 t / 6 semanas
• Mayor calidad del producto
38. Zinc…essential
for
life Equilibrio NH4Cl y ZnCl2
Baja concentración de ZnCl2 resulta re-oxidación
de la superficie del acero durante el secado
despues del fluxado, reduciendo la efficiencia del
flux e incrementan la generación de dross
durante el galvanizado
Extremadamente alto contenido de ZnCl2
resulta en secado lento despues del
fluxado causando salpicaduras al entrar a
galvanizar
Alto contenido de
NH4Cl causa
humos blancos
excesivos al
galvanizar
Demasiada baja
concentración de NH4Cl
puede causar puntos
negros sobre el acero
galvanizado
Relación
ZnCl2
a
NH4Cl
39. Zinc…essential
for
life
Secado
• Se requiere que se evapore toda el agua, un flux a
temperatura ayuda
• Esperar el tiempo necesario para que seque bien la
pieza y no haya salpicaduras al galvanizar
• Mantener la temperatura del acero a max. 80⁰C
para evitar que se queme el flux (y surgan puntos
negros)
• Usar un horno de secado a 100⁰C dará aun
mejores resultados
• No almacenar las piezas cerca a los tanques de
tratamiento donde se puede producir alta
humedad
40. Zinc…essential
for
life
Observaciones respecto al color del flux
• color gris claro a acuoso indica que la
solución está dentro de especificaciones.
• Color marrón rojizo fangoso indica la
presencia de hierro como hidróxido
férrico (Fe (OH) 2 )
• Color marrón verdoso marrón indica la
presencia de cantidades en exceso de
hierro disuelto en forma de cloruro
ferroso (FeCl2)
44. Zinc…essential
for
life El manejo del hierro es esencial
• Cuidar los enjuagues – el arrastre de hierro y
acido contaminan el proceso
• Sin embargo, un segundo enjuague despues del
decapado reduce significativamente el arrastre
de Fe
• Sales ferrosas se reducen a hierro metálico que
reacciona con el zinc para producir dross (y así
incrementar el consumo de dross - 15 partes de
Zn reaccionan con 1 parte de Fe dependiendo
de la aleación formada!)
• En la línea la reducción de Fe es simple
53. Zinc…essential
for
life
Opciones de acabado
• Secado al aire libre
• Enfriamiento controlado
• Enfriamiento
• Enfriamiento y pasivación
• Pasivación
REACCION DE CORROSIÓN DE UNA SUPERFICIE DE ZINC
Zinc metálico ZnO Zn(OH)2 ZnCO3
54. Zinc…essential
for
life Uso de dicromato
• Simple - solo control de la concentración (hasta
1%), de 5 a 10 mg/m2 peso de recubrimiento
• Tres factores afectan la pasivación:
‒ Concentración Na2Cr2O7
‒ pH entre 5,0 y 6,5 - utilizar H2SO4 para controlar
‒ Cloruros de menos de 0,5% (5 g/ L)
• Mantener las temperaturas por debajo de 70/80
grados Celsius
55. Zinc…essential
for
life
Cromatos
• Ventajas
- Facilidad de uso
- Eficiente
- Bajo costo
- Aspecto atractivo
- Generalmente aceptado
• Desventajas
- Aspectos medioambientales
- No tolera las condiciones de lluvia ácida
- No se puede pintar
57. Zinc…essential
for
life Silicatos
• Ventajas
- Gestión ambientalmente racional
- Resistente a condiciones de lluvia ácida
- No requiere tratamientos previos si la
superficie va ser pintada
• Desventajas
- El acabado es opaco
- Requiere un control cuidadoso y filtrado
58. Zinc…essential
for
life Fosfatos
• Ventajas
- Fácil de usar (y puede controlarse el uso)
- Puede aplicarse con pulverizador
- Resistente a la lluvia ácida
- No requiere de pre tratamientos si el acero va
ser pintado
• Desventajas
- Acabado gris oscuro
- Requiere enjuague posterior
59. Zinc…essential
for
life Otros productos químicos
• Silanos
- Difícil de utilizar y requieren filtración
• Cromo trivalente (Cr3+)
- Rendimiento variable
• Acrílicos
- Fácil de usar y requieren poco tratamiento
• Aceites de laminación y prelubricaciones
- Protección simple, pero limitado
• Productos compuestos como polímero/cromato
Protección duradera, facil uso, contiene trazas de Cr
• Otros desplazadores - agua, disolventes, etc.
62. Zinc…essential
for
life
Tratamiento del óxido blanco
• Dejar ligeras manchas - se volverán grises!
• Los depósitos difíciles de quitar se pueden
tratar con un cepillo rígido (no de acero).
• Utilizar una solución de amoniaco al 10%
• Usar 5% de dicromato con 0,1% de ácido
sulfúrico
• En ambos casos, enjuague bien y deje secar
64. Zinc…essential
for
life Pasivación - preguntas que hacer
• ¿Qué sistemas se puede tolerar – basados en agua
aceites, basados en disolvente, etc.
• ¿Hay otro proceso subsequente (ej. Duplex)?
• ¿A qué hora se requiere protección?
• ¿A qué tipo de condiciones será sometido el acero
galvanizado sometido antes de su uso (alternando
húmedo/seco, rangos de temperatura, etc.)
• Métodos disponibles para la aplicación de
pasivación
• Métodos disponibles para la remoción de
pasivación
65. Zinc…essential
for
life
Comentarios finales
• Cuidar hasta el detalle, establecer
estándares de operación
• Monitorear, monitorear, monitorear
• Mantener un registro exacto de todos los
parámetros
• Capacitación constante de todos los
empleados (operadores, supervisores,
directivos)
66. Zinc…essential
for
life
Comprender el proceso
• Desengrase afecta el decapado
• Parámetros del decapado y control de enjuague
• Composición del enjuague afecta la composición
de la solución de flux (tratamiento del flux)
• Composición del flux afecta galvanizado
• Composición del baño de zinc afecta acabado
del galvanizado
• Composición de pasivado afecto formación de
óxido blanco
68. TYPICAL(exam
ple) HOTDIPGALVANISINGPLANT Sheet GAL-QP-09Annex A
Rev
isionNo.0- 17thApril 2001
DAILYCHEMICALANALYSISLOGSHEET FORGALVANISINGPROCESSTANKS
DATEOFREADINGS TESTEDBY:
Refer toQUALITYCONTROLMANUAL(GAL-QP-09&16) for test procedures andcontrol of records.
TANKNo. TYPEOFCHEMICAL CONCEN. TEMP. IONCONTENT pH SG COMMENTS
% °C gms/liter % Specificationrequirements
1 5%AlkalineDegreaser (Includes Skimmer) Max.Temp. 45to50°C
2 5%AlkalineDegreaser (Includes Skimmer) Max.Temp. 45to50°C
3 Water Rinse Ambient
4 16%- 8%HCl Picklingmax 10%ion
5 16%- 8%HCl Picklingmax 10%ion
6 16%- 8%HCl Picklingmax 10%ion
7 16%- 8%HCl Picklingmax 10%ion
8 16%- 8%HCl Picklingmax 10%ion
9 16%- 8%HCl Picklingmax 10%ion
10 Water Rinse Ambient
11 Water Rinse (Includes cascading) Ambient
12 ZnCl2+3NH4Cl Flux Iron2.5gms/lt. Max. pH=3.2to4.5, S.G. =1.22to1.24
BalancebetweenZnCl2 &3NH4Cl ZnCl2 3NH
4Cl Ideal balanceZnCl2 46%&3NH4Cl 54%
Mixtureby chemical weights gms/lt. gms/lt. Ideal ZnCl2 246gms/lt.&3NH4Cl 290gms/lt.
13 Zinc Kettle440°Cto455°Cmax. Seeseparateanalysis for Zinc (Al &Pb)
14 Passiv
ating1%SodiumDi-chromate
15 Water Quench Ambient
16 PipePassiv
ating1%SodiumDi-chromate
NOTES: 1. Control specifications, refer to"FLOWCHARTFORTHEGALVANISINGPLANT", GALV-QM-01
2. Numbers andsizeof baths is determinedby sizeof product tobeprocessedandproductionrequirements.
Ejemplo de hoja de control de proceso de galvanizado
69. Zinc…essential
for
life Análisis químicos
• Comprender las relaciones entre los
factores (densidad vs. temperatura,
fierro vs. concentración acido, etc.)
• Mantener en buen estado todo el equipo
y reactivos de prueba
• Atenerse a métodos de pruebas y tener
personal capacitado
70. Zinc…essential
for
life
Capacitación
• Los operadores deben de tener
conocimiento en los fundamentos del
galvanizado y consecuencias de no hacer
bien su trabajo.
• Los operadores deben tener la facultad
de actuar cuando los parámetros no son
los especificados
• Los operadores deben ser entrenados
regularmente, especialmente en las
técnicas de procesos nuevos
