Galvannealed vs. acero galvanizado: ¿Cuál es la diferencia?

Durante la próxima década, la economía global necesitará invertir cerca de $4.2 billones anualmente para proteger el futuro de su infraestructura, alrededor de dos tercios de los cuales se gastarán en economías emergentes.

Desde la expansión de megaciudades hasta el refuerzo de puentes y fábricas envejecidos, gran parte de este crecimiento dependerá de acero recubierto y resiliente.

Esto pone a la industria del acero bajo verdadera presión: entregar acero galvanizado y galvannealed de alta calidad, a gran escala, con costos mínimos, desperdicio y variabilidad del proceso.

Pero mantener el control riguroso del proceso requerido para hacer esto es un gran desafío.

Se necesitan tratamientos químicos y físicos precisos para producir acero galvanizado y galvannealed duradero y resistente a la corrosión, y muchos métodos de análisis tradicionales no pueden proporcionar las perspectivas en tiempo real necesarias para minimizar las ineficiencias y proteger sus márgenes.

En este blog, desglosamos las diferencias entre la producción de acero galvannealed vs. galvanizado y los productos finales.

También exploramos cómo tecnologías de vanguardia como el XRD en línea empoderan a las acerías con los datos que necesitan para tomar decisiones inmediatas que protegen su rentabilidad.

Puntos clave

• El acero galvanizado es acero que ha sido recubierto con una capa protectora de zinc metálico, generalmente al ser sumergido en un baño de zinc fundido y enfriado. Ofrece alta resistencia a la corrosión y resistencia a la tracción.
• El acero galvannealed es acero galvanizado que posteriormente se pasa por un horno de recocido para formar una capa intermetálica de hierro-zinc, dándole mayor dureza superficial y adherencia de pintura.
• El análisis rápido de fluorescencia de rayos X (XRF) durante el proceso de galvanizado ayuda a asegurar la química óptima del baño de zinc y el control de calidad final.
• La tecnología de difracción de rayos X (XRD) en línea durante el galvannealing detecta defectos de recubrimiento que de otro modo solo se notarían aguas abajo, permitiendo ajustes de proceso en tiempo real para prevenir retrabajos costosos.

¿Qué es el acero galvanizado?

El acero galvanizado es acero que ha sido recubierto con una capa protectora de zinc metálico, más comúnmente a través de procesos de galvanizado por inmersión en caliente en lotes o continuos. Esto protege al acero de la corrosión con el tiempo y reduce los costos de mantenimiento durante su vida útil, haciéndolo útil en aplicaciones de construcción, infraestructura y automotrices.

Galvanización por inmersión en caliente vs. electrogalvanizado

En este blog, nos enfocamos principalmente en el galvanizado por inmersión en caliente, que consiste en sumergir el acero – generalmente acero laminado en frío – en un “baño de zinc”, donde tiene lugar una reacción de aleación de zinc-hierro. Esta aleación proporciona un recubrimiento más grueso y duradero, adecuado para estructuras exteriores más grandes, como vigas de construcción.

El electrogalvanizado, por otro lado, recubre el metal con zinc a través de un proceso electrostático, ofreciendo una capa de zinc más delgada y suave, adecuada para aplicaciones interiores más pequeñas como tornillos.

¿Cuál es la diferencia entre acero galvanizado y galvannealed?

La diferencia entre el acero galvanizado vs. el galvannealed es que el acero galvannealed pasa por un proceso de recocido adicional inmediatamente después del galvanizado. En este proceso, el acero se recalienta para promover la difusión entre la capa de zinc y el sustrato de acero para crear fases de aleación Fe–Zn, produciendo un recubrimiento más duro y completamente aleado.

El acero galvannealed es de color gris mate y ofrece mejor adherencia de pintura y soldabilidad, mientras que el acero galvanizado por inmersión en caliente es más brillante y requiere más preparación superficial antes de pintar. Las diferencias entre el electrogalvanizado vs. el galvannealed son similares. 

¿Cómo se hace el acero galvanizado?

El acero galvanizado se fabrica recubriendo el acero con una capa de zinc, generalmente a través del proceso de galvanizado por inmersión en caliente, que es el siguiente:

1. Eliminación de contaminantes duros y control de calidad

El acero base, generalmente en forma de bobina o lámina, se inspecciona en busca de defectos superficiales que puedan afectar la adherencia del zinc. Los contaminantes duros se eliminan, generalmente usando decapante de pintura o por chorro de arena o esmerilado.

2. Limpieza química y pretratamiento

Luego, el acero se trata químicamente para eliminar cualquier contaminante adicional:

• Desengrasado para eliminar aceites, lubricantes y suciedad
• Decapado para eliminar el óxido y la escama sumergiendo el acero en un baño de ácido
• Enjuague para eliminar restos de ácidos y otros contaminantes
• Flujo para prevenir la oxidación antes de mojar y promover la unión metalúrgica aplicando una solución de flujo, a menudo cloruro de zinc-amonio

3. Secado

Antes de que se pueda sumergir el acero en el baño de zinc, se debe eliminar cualquier humedad restante. Esto previene salpicaduras en el baño de zinc fundido, lo que puede llevar a inconsistencias en el recubrimiento final, y generalmente se hace secando en un horno.

4. Galvanizado por inmersión en caliente

El acero se pasa a través de un baño de zinc fundido a alrededor de 450 °C y comienzan las reacciones de aleación de hierro-zinc.

Para mantener la calidad del recubrimiento de manera consistente, tanto la química del baño de zinc como los parámetros de operación deben controlarse estrictamente, incluyendo:

• Temperatura: La temperatura de un baño de zinc debe mantenerse dentro de un cierto rango – generalmente 445 °C–465 °C – para mantener la fluidez correcta, humectabilidad, drenaje y desarrollo controlado de la capa de aleación.
• Contenido de aluminio: Una pequeña cantidad de aluminio se agrega al baño de zinc para crear una capa de inhibición que regula la reacción Fe–Zn. Demasiado aluminio podría llevar a defectos superficiales y mala humectabilidad, mientras que muy poco puede llevar a un crecimiento excesivo de aleación y recubrimientos gruesos o quebradizos.
• Gestión de escoria: Las partículas intermetálicas se forman durante el galvanizado que deben gestionarse para prevenir defectos en el recubrimiento.

Las soluciones de análisis elemental rápido, como el espectrómetro de fluorescencia de rayos X de dispersión de longitud de onda (WDXRF) Axios FAST, permiten el monitoreo de alta frecuencia de la química del baño de zinc fundido.

El módulo de software Stratos le permite determinar simultáneamente la composición química y el grosor de los materiales en capas, ayudándole a controlar el balance de aleación y los elementos traza que influyen en el comportamiento de humectación, el grosor del recubrimiento y la formación de «spangle» en la superficie del acero.

5. Control de grosor y «limpieza»

El exceso de zinc fundido se elimina del objeto galvanizado utilizando, por ejemplo, gas nitrógeno comprimido de «cuchillas de aire».

6. Enfriamiento

El enfriamiento rápido a través de «apagado» en un baño de agua establece la capa de zinc y establece el acabado final de la superficie.

7. Inspección y garantía de calidad

El acero galvanizado se inspecciona en busca de control de calidad, observando el recubrimiento de zinc:

• Grosor
• Uniformidad
• Adhesión
• Calidad de la superficie

Con nuestro analizador XRF Zetium, puede medir no solo el grosor final del recubrimiento, sino también verificar la conformidad de su producto con las especificaciones de recubrimiento y los estándares OEM.

Además, nuestro instrumento de difracción multipropósito de rayos X (XRD) Empyrean proporciona una caracterización detallada fuera de línea de la microestructura del recubrimiento, apoyando:

• Análisis de la causa raíz de fallos en su producto final
• Cuantificación de fases
• Optimización de I+D

¿Para qué se utiliza el acero galvanizado?

El acero galvanizado se utiliza principalmente en aplicaciones que requieren resistencia a la corrosión, durabilidad y resistencia mecánica. Las principales áreas de aplicación son:

1. Construcción e infraestructura, por ejemplo, en láminas de techos, paneles de paredes, canalones, cercas y vigas estructurales.
2. La industria automotriz, en paneles de carrocería, componentes del chasis y marcos de automóviles.
3. Electrodomésticos y aparatos industriales como lavadoras, refrigeradores y estanterías.

Ventajas del acero galvanizado vs. galvannealed

Las principales ventajas del acero galvanizado vs. el galvannealed son sus:

1. Superior resistencia a la corrosión cuando está al descubierto. La gruesa capa de zinc protege al acero galvanizado sin pintar de la corrosión, haciéndolo adecuado para uso en exteriores, incluso sin pintar.
2. Mayor vida útil sin pintar. A diferencia del acero galvannealed, el acero galvanizado puede permanecer sin pintar por un período prolongado sin oxidarse.
3. Menor costo. Sin el paso de proceso adicional del recocido, el acero galvanizado es típicamente menos costoso de producir y comprar.
4. Mayor ductilidad del recubrimiento. El acero galvanizado es más fácil de doblar, rodar y estampar, con menos riesgo de agrietamiento.
5. Acabado brillante y metálico. El acero galvanizado parece liso y brillante, lo que significa que a menudo se puede usar en aplicaciones visibles sin pintar.

Desventajas del acero galvanizado vs. galvannealed

Las principales desventajas del acero galvanizado vs. el galvannealed son:

1. Reducción de la capacidad de pintura. La superficie galvanizada de zinc libre es más difícil de pintar o revestir en polvo sin un pretratamiento químico adicional, incurriendo en más costos y pasos de proceso.
2. Más desafío para la soldabilidad. En la soldadura por resistencia, los recubrimientos galvanizados generalmente causan un aumento del desgaste del electrodo y una formación de pequeños puntos menos estable, mientras que los recubrimientos galvannealed ofrecen una soldabilidad más consistente.
3. Menor resistencia al desgaste. El recubrimiento de zinc más suave en el acero galvanizado proporciona menos durabilidad que las capas intermetálicas Fe–Zn en el acero galvannealed, haciendo que el acero galvanizado sea menos adecuado para aplicaciones de alto desgaste o de herramientas intensivas, como la fabricación de los paneles internos de las puertas de automóviles.

¿Qué es el acero galvannealed?

El acero galvannealed es acero galvanizado que se calienta en un horno inmediatamente después del galvanizado para promover la difusión y formar fases intermetálicas de hierro-zinc. Estas fases proporcionan una superficie más dura, mate y un rendimiento más consistente en la soldadura por puntos que el galvanizado solo.

¿Cómo se hace el acero galvannealed?

El acero galvannealed se fabrica sometiendo el acero galvanizado por inmersión en caliente a un proceso preciso de tratamiento térmico que impulsa una reacción de difusión controlada entre el hierro y el zinc:

1. Recalentamiento del acero galvanizado en un horno de galvannealing

Mientras la capa de zinc sobre el acero galvanizado aún está líquida, la lámina se introduce en un horno de recocido. Allí, se calienta a temperaturas que oscilan típicamente entre 500 °C y 565 °C para promover la difusión entre la nueva capa de zinc y el hierro en el sustrato, formando fases intermetálicas Fe–Zn.

2. Monitoreo de fases en línea

Nuestra tecnología de difracción de rayos X (XRD) en línea, desarrollada en asociación con un fabricante global de acero líder, monitorea la evolución de fases de su lámina de acero galvannealed en tiempo real a medida que la lámina sale del horno.

En lugar de esperar horas para que un laboratorio devuelva resultados, los operadores pueden ver inmediatamente si la lámina está:

• Acercándose a una subaleación
• Tendiendo hacia una sobrealeación
• Mostrando formaciones de fase intermetálica inconsistente a través del ancho de la lámina

Con estos datos frente a ellos, los operadores pueden actuar rápidamente para ajustar parámetros como las temperaturas del horno, la química del baño, o la velocidad de la línea para evitar defectos que afectan el resto de la bobina de acero galvannealed.

3. Detección temprana de defectos y gestión

Con el XRD en línea, obtienen advertencias útiles sobre problemas de recubrimiento – por ejemplo, inconsistencias en el grosor de la capa – que usualmente solo aparecerían después de una detección aguas abajo.

En combinación con un análisis detallado fuera de línea usando el XRD Empyrean, pueden realizar un análisis de causa raíz rápido y basado en datos para guiar los ajustes del proceso – reduciendo el desperdicio, minimizando el retrabajo, y aumentando la fiabilidad del proceso antes de que su lámina llegue a la inspección.

4. Enfriamiento controlado

Una vez que se han establecido las fases intermetálicas deseadas, la bobina de acero galvannealed se mantiene a una alta temperatura por un corto tiempo antes de enfriarse gradualmente. El resultado es un acabado gris mate que no tiene la apariencia “brillante” del acero galvanizado.

5. Garantía de calidad final

Los resultados del XRD en línea se corroboran con mediciones de laboratorio basadas en el XRF Zetium y el XRD Empyrean, confirmando colectivamente:

• Composición de fases
• Composición y grosor del recubrimiento
• Uniformidad de la superficie en general

Con este nivel de visibilidad del proceso, puede enviar con confianza, respaldado por datos que demuestran la consistencia del recubrimiento, el cumplimiento de OEM y la adherencia a las especificaciones del cliente.

¿Para qué se utiliza el acero galvannealed?

El acero galvannealed se utiliza típicamente en aplicaciones donde el acabado de la superficie, la adherencia de la pintura y la resistencia mecánica son prioridades clave, por ejemplo:

1. Aplicaciones automotrices, como paneles de carrocería, puertas y componentes del chasis.
2. Electrodomésticos y electrónicos, incluidos paneles de refrigeradores y gabinetes de lavadoras.
3. Materiales de construcción y mobiliario, como conductos y componentes de muebles metálicos.

Ventajas del acero galvannealed vs. galvanizado

Las principales ventajas del acero galvannealed vs. el galvanizado son:

1. Mejor capacidad de pintura. Las láminas de acero galvannealed tienen una superficie mate de Fe–Zn aleada que se adhiere bien a pinturas y primers sin necesidad de tratamiento previo, a diferencia del acero galvanizado.
2. Rendimiento más consistente en la soldadura por puntos. El acero galvannealed exhibe un comportamiento de electrodo más estable y genera menos humos de zinc durante la soldadura por puntos, beneficios importantes para aplicaciones automotrices.
3. Superficie más dura. La aleación creada por el proceso de recocido hace que el acero galvannealed sea más resistente a la abrasión durante el estampado, la conformación de rollos y el manejo.
4. Propiedades superficiales estables. La difusión controlada da al acero galvannealed propiedades mecánicas y superficiales previsibles, proporcionándole un comportamiento de formabilidad más repetible.

Desventajas del acero galvannealed vs. galvanizado

Las principales desventajas del acero galvannealed vs. el galvanizado son:

1. Menor resistencia a la corrosión cuando está sin pintar. La capa más delgada de zinc en el acero galvannealed lo hace menos adecuado para ambientes exteriores agresivos sin ser pintado primero, en comparación con el acero galvanizado.
2. Mayor riesgo de polvo durante la formación severa. La capa de aleación Fe–Zn, aunque más dura que la superficie del acero galvanizado, es menos flexible, lo que puede llevar a agrietarse o desprenderse cuando el acero se dobla o se forma profundamente. El control cuidadoso de la temperatura del horno y la formación de fases puede combatir estos riesgos.
3. Costo mayor. Debido al paso adicional de recocido, el acero galvannealed incursiona en más costos de energía, procesamiento y mantenimiento que solo el galvanizado.

¿Cuál es la diferencia entre el acero galvannealed vs. galvanizado? Tabla resumen

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre el acero galvannealed vs. el galvanizado? Aquí está nuestro resumen general.

Potencie las operaciones de acero galvannealed vs. galvanizado con análisis avanzados

Los fabricantes de acero no pueden permitirse esperar un análisis aguas abajo para conocer los defectos en productos de acero galvanizado o galvannealed.

La detección temprana con tecnología XRF y XRD ayuda a realizar ajustes de proceso basados en datos que previenen el desperdicio, el retrabajo y el rechazo de envíos.

Para saber cómo podría incorporar la espectrometría de fluorescencia de rayos X de alto rendimiento en sus procesos de producción de acero, lea más sobre Axios FAST.

O descubra el secreto del control de procesos en tiempo real en su producción de acero galvannealed con nuestro instrumento XRD en línea.

Lecturas adicionales:

• Galvannealed vs. acero galvanizado: ¿Cuál es la diferencia?
• Acero laminado en caliente vs laminado en frío: ¿Cuál es la diferencia?
• ¿Qué son los elementos de tierras raras? Una guía sobre la minería y el análisis de las REE
• 6 Métodos de análisis de metales preciosos usando tecnologías analíticas avanzadas
• Optimización del rendimiento de XRD con el cambiador de muestras de alta capacidad Aeris: Conocimientos clave de nuestro webinar