Galvanizado vs. aço galvannealed: Qual é a diferença?

Na próxima década, a economia global precisará investir cerca de US$ 4,2 trilhões anualmente para preparar sua infraestrutura para o futuro, dos quais cerca de dois terços serão gastos em economias emergentes.

Desde a expansão de megacidades até o reforço de pontes e fábricas envelhecidas, grande parte desse crescimento dependerá de aços revestidos e resilientes.

Isso coloca a indústria do aço sob pressão real: entregar aço galvanizado e galvannealed de alta qualidade, em escala, com custo, desperdício e variabilidade de processo mínimos.

Mas manter o rigoroso controle de processos necessário para isso é um grande desafio.

Tratamentos químicos e físicos precisos são necessários para produzir aço galvanizado e galvannealed durável e resistente à corrosão, e muitos métodos de análise tradicionais não conseguem fornecer informações em tempo real necessárias para minimizar ineficiências e proteger suas margens.

Neste blog, detalhamos as diferenças entre a produção de aço galvannealed e galvanizado e seus produtos finais.

Também exploramos como tecnologias de ponta como o On-line XRD capacitam os fabricantes de aço com os dados de que precisam para tomar decisões imediatas que protejam seus resultados.

Pontos principais

• O aço galvanizado é aço que foi revestido com uma camada protetora de zinco metálico, geralmente por meio de um banho de imersão em zinco derretido e resfriado. Ele oferece alta resistência à corrosão e resistência à tração.
• O aço galvannealed é aço galvanizado que é posteriormente passado por um forno de recozimento para formar uma camada intermetálica de ferro-zinco, conferindo-lhe maior dureza de superfície e adesão à pintura.
• A análise rápida por fluorescência de raios X (XRF) durante o processo de galvanização ajuda a garantir a química ideal do banho de zinco e ao controle final de qualidade.
• A tecnologia on-line de difração de raios X (XRD) durante a galvanização sinaliza defeitos de revestimento que, de outra forma, só seriam detectados posteriormente, permitindo ajustes de processo em tempo real para evitar retrabalhos custosos.

O que é aço galvanizado?

O aço galvanizado é aço que foi revestido com uma camada protetora de zinco metálico, mais comumente através de processos de galvanização por imersão a quente em lote ou contínua. Isso protege o aço da corrosão ao longo do tempo e reduz os custos de manutenção ao longo da vida útil, tornando-o útil em aplicações de construção, infraestrutura e automotivas.

Galvanização a quente vs. eletrogalvanização

Neste blog, enfocamos principalmente a galvanização a quente, que envolve a imersão do aço – geralmente aço laminado a frio – em um “banho de zinco”, onde ocorre uma reação de liga de zinco-ferro. Esta liga fornece um revestimento mais espesso e durável, adequado para estruturas externas maiores, como vigas de construção.

Por outro lado, a eletrogalvanização reveste o metal com zinco por meio de um processo eletrostático, oferecendo uma camada de zinco mais fina e suave, adequada para aplicações internas menores, como parafusos.

Qual é a diferença entre aço galvanizado e galvannealed?

A diferença entre o aço galvanizado e o galvannealed é que o aço galvannealed passa por um processo adicional de recozimento imediatamente após a galvanização. Neste processo, o aço é reaquecido para promover a difusão entre a camada de zinco e o substrato de aço para criar fases de liga Fe-Zn, produzindo um revestimento mais duro e totalmente ligado.

O aço galvannealed é cinza fosco e oferece melhor adesão à pintura e soldabilidade, enquanto o aço galvanizado a quente é mais brilhante e requer mais preparação de superfície antes de pintar. As diferenças entre o aço eletrogalvanizado e o galvannealed são semelhantes. 

Como é feito o aço galvanizado?

O aço galvanizado é feito revestindo o aço com uma camada de zinco, geralmente através do processo de galvanização por imersão a quente, que é o seguinte:

1. Remoção de contaminantes duros e controle de qualidade

O aço de base, geralmente na forma de bobina ou chapa, é inspecionado para detectar defeitos de superfície que possam afetar a aderência do zinco. Contaminantes duros são removidos, geralmente usando decapante ou por jateamento ou lixamento.

2. Limpeza química e pré-tratamento

Em seguida, o aço é tratado quimicamente para remover quaisquer contaminantes adicionais:

• Desengraxamento remove óleos, lubrificantes e sujeira
• Decapagem remove ferrugem e incrustações ao mergulhar o aço em um banho de ácido
• Enxágue lava ácidos residuais e outros contaminantes
• Fluxagem previne a oxidação antes da imersão e promove a ligação metalúrgica aplicando uma solução de fluxo, geralmente cloreto de amônio de zinco

3. Secagem

Antes que o aço possa ser mergulhado no banho de zinco, qualquer umidade remanescente deve ser removida. Isso previne respingos no banho de zinco derretido, o que pode levar a inconsistências no revestimento final, e geralmente é feito através de secagem em forno.

4. Galvanização a quente

O aço é passado por um banho de zinco derretido a cerca de 450°C, e começam as reações de liga de ferro-zinco.

Para manter a qualidade consistente do revestimento, a química do banho de zinco e os parâmetros operacionais devem ser rigidamente controlados, incluindo:

• Temperatura: A temperatura de um banho de zinco deve ser mantida dentro de um certo intervalo – geralmente 445°C–465°C – para manter a fluidez correta, molhamento, drenagem e desenvolvimento controlado da camada de liga.
• Conteúdo de alumínio: Uma pequena quantidade de alumínio é adicionada ao banho de zinco para criar uma camada de inibição que regula a reação Fe–Zn. Muito alumínio pode levar a defeitos de superfície e molhamento ruim, enquanto muito pouco pode levar ao crescimento excessivo da liga e revestimentos espessos ou quebradiços.
• Gerenciamento de escória: Partículas intermetálicas se formam durante a galvanização que devem ser gerenciadas para prevenir defeitos no revestimento.

Soluções rápidas de análise elementar, como o espectrômetro de fluorescência de raios X de dispersão de comprimento de onda Axios FAST (WDXRF), permitem monitoramento de alta frequência da química do banho de zinco fundido.

O módulo de software Stratos permite que você determine simultaneamente a composição química e a espessura de materiais em camadas, ajudando a controlar o equilíbrio de ligas e elementos-traço que influenciam o comportamento de molhamento, espessura do revestimento e formação de “spangle” na superfície do aço.

5. Controle de espessura e “limpeza”

O excesso de zinco derretido é removido do objeto galvanizado usando, por exemplo, gás nitrogênio comprimido de “facas de ar”.

6. Resfriamento

O resfriamento rápido por “resfriamento” em um banho de água define a camada de zinco e estabelece o acabamento final da superfície.

7. Inspeção e garantia de qualidade

O aço galvanizado é inspecionado para controle de qualidade, considerando o revestimento de zinco:

• Espessura
• Uniformidade
• Aderência
• Qualidade da superfície

Com nosso analisador Zetium XRF, você pode medir não apenas a espessura final do revestimento, mas também verificar a conformidade do seu produto com as especificações de revestimento e os padrões OEM.

Além disso, nosso instrumento multifuncional de difração de raios X (XRD) Empyrean fornece uma caracterização detalhada off-line da microestrutura do revestimento, suportando:

• Análise de causa raiz de falhas no seu produto final
• Quantificação de fase
• Otimização de P&D

Para que serve o aço galvanizado?

O aço galvanizado é usado principalmente em aplicações que exigem resistência à corrosão, durabilidade e resistência mecânica. As principais áreas de aplicação são:

1. Construção e infraestrutura, por exemplo, em telhas, painéis de parede, calhas, cercas e vigas estruturais.
2. A indústria automotiva, em painéis de carroceria, componentes de chassis e estruturas de carros.
3. Eletrodomésticos e aparelhos industriais, como máquinas de lavar, geladeiras e prateleiras.

Vantagens do aço galvanizado vs. aço galvannealed

As principais vantagens do aço galvanizado em relação ao galvannealed são:

1. Resistência superior à corrosão quando não pintado. A espessa camada de zinco protege o aço galvanizado não pintado da corrosão, tornando-o adequado para uso externo, mesmo sem pintura.
2. Maior vida útil sem pintura. Ao contrário do aço galvannealed, o aço galvanizado pode permanecer não pintado por um período prolongado sem enferrujar.
3. Menor custo. Sem a etapa adicional de recozimento, o aço galvanizado é geralmente mais barato de produzir e comprar.
4. Maior ductilidade do revestimento. O aço galvanizado é mais fácil de dobrar, rolar e estampar, com menos risco de quebra.
5. Acabamento metálico brilhante. O aço galvanizado aparece liso e brilhante, significando que muitas vezes pode ser usado em aplicações visíveis sem pintura.

Desvantagens do aço galvanizado vs. aço galvannealed

As principais desvantagens do aço galvanizado em relação ao galvannealed são:

1. Reduzida capacidade de pintura. A superfície livre de zinco galvanizada é mais difícil de pintar ou aplicar revestimento em pó sem pré-tratamento químico adicional, incorrendo em mais custos e etapas de processamento.
2. Mais desafiador para soldabilidade. Na soldagem por resistência por ponto, os revestimentos galvanizados geralmente causam aumento do desgaste eletrodo e formação de nugget menos estável, enquanto os revestimentos galvannealed oferecem soldagem mais consistente.
3. Menor resistência ao desgaste. O revestimento de zinco mais macio no aço galvanizado oferece menos durabilidade do que as camadas intermetálicas Fe-Zn no aço galvannealed, tornando o aço galvanizado menos adequado para aplicações de alta fricção ou de ferramentas intensivas, como fazer painéis internos de portas automotivas.

O que é aço galvannealed?

O aço galvannealed é aço galvanizado que é aquecido em um forno imediatamente após a galvanização para promover a difusão e formar fases intermetálicas de ferro-zinco. Essas fases fornecem uma superfície dura, fosca e desempenho de soldagem por resistência mais consistente do que a galvanização sozinha.

Como é feito o aço galvannealed?

O aço galvannealed é feito ao submeter o aço galvanizado a um processo preciso de tratamento térmico que impulsiona uma reação de difusão controlada entre ferro e zinco:

1. Reaquecimento do aço galvanizado em um forno de galvannealing

Enquanto a camada de zinco no aço galvanizado ainda está líquida, a tira é alimentada em um forno de recozimento. Lá, é aquecida a temperaturas que variam tipicamente de 500°C a 565°C para promover a difusão entre a nova camada de zinco e o ferro no substrato, formando fases intermetálicas de Fe-Zn.

2. Monitoramento de fase on-line

Nossa tecnologia On-line de difração de raios X (XRD), desenvolvida em parceria com um importante fabricante global de aço, monitora a evolução da fase da sua chapa de aço galvannealed em tempo real à medida que a tira sai do forno.

Em vez de esperar horas para que um laboratório retorne os resultados, os operadores podem ver imediatamente se a tira está:

• Se aproximando do sub-ligamento
• Tendendo à superligação
• Mostrando formação inconsistente de fase intermetálica em toda a largura da tira

Com esses dados à sua frente, os operadores podem então agir rapidamente para ajustar parâmetros como a temperatura do forno, química do banho ou velocidade da linha para evitar defeitos que afetam o restante da bobina de aço galvannealed.

3. Detecção precoce de defeitos e gerenciamento

Com o On-line XRD, você obtém avisos acionáveis sobre problemas de revestimento – por exemplo, inconsistências na espessura da camada – que normalmente apareciam apenas após a detecção a jusante.

Em combinação com análises detalhadas off-line utilizando o XRD Empyrean, você pode realizar rapidamente análises de causa raiz orientadas por dados para guiar ajustes de processo – reduzindo sucata, minimizando retrabalho e aumentando a confiabilidade do processo antes que sua tira chegue à inspeção.

4. Resfriamento controlado

Assim que as fases intermetálicas desejadas forem estabelecidas, a bobina de aço galvannealed é mantida a uma temperatura elevada por um curto período antes de ser resfriada gradualmente. O resultado é um acabamento cinza fosco que não tem a aparência de “spangled” do aço galvanizado.

5. Garantia final de qualidade

Os resultados do On-line XRD são corroborados por medições de Zetium XRF e Empyrean XRD baseados em laboratório, confirmando coletivamente:

• Composição de fase
• Composição e espessura do revestimento
• Uniformidade geral da superfície

Com este nível de visibilidade do processo, você pode enviar com confiança, respaldado por dados que demonstram consistência no revestimento, conformidade OEM e adesão às especificações do cliente.

Para que é usado o aço galvannealed?

O aço galvannealed é normalmente usado em aplicações onde o acabamento da superfície, adesão à pintura e resistência mecânica são prioridades principais, por exemplo:

1. Aplicações automotivas, como painéis de carroceria, portas e componentes de chassis.
2. Appliances e eletrônicos, incluindo painéis de geladeira e gabinetes de máquina de lavar.
3. Materiais de construção e construção, como dutos e componentes de móveis metálicos.

Vantagens do aço galvannealed vs. aço galvanizado

As principais vantagens do aço galvannealed em relação ao aço galvanizado são:

1. Pintabilidade melhorada. As folhas de aço galvannealed de superfície fosca de liga Fe–Zn aderem bem à tintas e primers sem necessidade de tratamento prévio, ao contrário do aço galvanizado.
2. Desempenho de soldagem por pontos mais consistente. O aço galvannealed exibe um comportamento de eletrodo mais estável e gera menos fumaça de zinco durante a soldagem por pontos – benefícios importantes para aplicações automotivas.
3. Superfície mais dura. A liga criada pelo processo de recozimento torna o aço galvannealed mais resistente à abrasão durante estampagem, conformação de rolo e manuseio.
4. Propriedades superficiais estáveis. A difusão controlada confere ao aço galvannealed propriedades mecânicas e de superfície previsíveis, proporcionando um comportamento de conformação mais repetível.

Desvantagens do aço galvannealed vs. aço galvanizado

As principais desvantagens do aço galvannealed em relação ao aço galvanizado são:

1. Menor resistência à corrosão quando não pintado. A camada de zinco mais fina no aço galvannealed torna-o menos adequado para ambientes externos agressivos sem ser pintado primeiro, em comparação com o aço galvanizado.
2. Maior risco de pulverização durante a conformação severa. A camada de liga Fe–Zn, embora mais dura do que a superfície do aço galvanizado, é menos flexível, o que pode levar a rachaduras ou descamação quando o aço é dobrado ou conformado em profundidade. O controle cuidadoso da temperatura do forno e a formação de fases podem combater esses riscos.
3. Custo mais alto. Devido à etapa adicional de recozimento, o aço galvannealed incorre em mais energia, processamento e custos de manutenção do que a galvanização isoladamente.

Qual é a diferença entre aço galvannealed e aço galvanizado? Tabela resumida

Então, qual é a diferença entre aço galvannealed e aço galvanizado? Aqui está o nosso resumo geral.

Supercarregue as operações de aço galvannealed e galvanizado com análise avançada

Os fabricantes de aço não podem se dar ao luxo de esperar pela análise a jusante para descobrir defeitos em produtos de aço galvanizado ou galvannealed.

A detecção precoce com tecnologia XRF e XRD ajuda a fazer ajustes de processo orientados por dados que previnem sucatas, retrabalhos e rejeições de remessa.

Para descobrir como você poderia incorporar espectrometria de fluorescência de raios X de alta capacidade em seus processos de produção de aço, saiba mais sobre o Axios FAST.

Ou descubra o segredo do controle do processo em tempo real na sua produção de aço galvannealed com nosso instrumento On-line XRD.

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