Capítulo 5 – Proteção contra a Corrosão
5.1- Motivação
Apresentar algumas técnicas utilizadas para proteger o
substrato aumentando a vida útil do equipamento e a integridade
e segurança.
5.1.1- Revestimentos Protetores
Os revestimentos protetores são películas aplicadas sobre a
superfície metálica e que dificultam o contato da superfície com o
meio corrosivo, objetivando minimizar a degradação da mesma
pela ação do meio.
O principal mecanismo de proteção dos revestimentos:
-barreira
-inibição anódica
-proteção catódica
\
O tempo de proteção dado por um revestimento depende do
tipo:
-de revestimento (natureza química);
-das forças de coesão e adesão;
-da sua espessura e
-da permeabilidade à passagem do eletrólito através da
película.
Obs:
se a proteção é somente por barreira, tão logo o eletrólito chegue à
superfície metálica, iniciará o processo corrosivo, enquanto que, se
houver um mecanismo adicional de proteção (inibição anódica ou
proteção catódica), haverá um prolongamento da vida do revestimento.
5.2- Revestimentos Metálicos
Consistem na interposição de uma película metálica entre o
meio corrosivo e o metal que se quer proteger.
Finalidade
Revestimento mais utilizados
Decorativa
Au, Ag, Ni, Cr, Pt
Resistência à corrosão em
contatos elétricos
Sn, Ag, Au, Rh
Endurecimento superficial
Cr
Resistência à corrosão
Cr, Ni, Al, Zn, Cd, Sn, ...
Os processos de revestimentos metálicos mais comum são:
5.2.1- Cladização
 Os clads constituem-se de chapas de um metal ou ligas,
resistentes à corrosão, revestindo e protegendo um outro metal
com função estrutural.
Como se aplica:
_Por pressão, laminação;
_Solda ponto e
_Explosão.
Ex: Os clads mais usados nas indústrias químicas, petroquímica
e de petróleo sãos de monel, aço inoxidável e titânio sobre aço
carbono.
Cladização: é uma laminação sobre um metal base no qual se quer
proteger. O processo pode ser feito de três maneiras:
•através de uma pequena explosão;
•laminação conjunta à quente de chapas do metal com o
revestimento;
•por solda.
Aços inoxidáveis austeníticos:
Possuem uma ampla aplicação de uso do níquel, que está
presente em cerca de dois terços dos aços inoxidáveis
produzidos, onde se inclui o inox mais comum, AISI 304 18Cr 8Ni . Possui melhor ductlidade, boa soldabilidade, como também
resistência mecânica e proteção à corrosão e à oxidação a altas
temperaturas; além disso, possui ainda tenacidade a baixas
temperaturas.
Os aços inoxidáveis austeníticos são normalmente empregados
nas indústrias petroquímicas para combater os ataques
corrosivos causados pela combustão de gases, vapor e
processos químicos. Os tipos de aplicação são numerosas e as
temperaturas envolvidas podem chegar a 1000ºC ou mais.
Ligas binárias:
Das categorias que compõem as ligas binárias, a mais
comum é a liga Ni-Cu, também conhecida como Monel. A
liga Monel também apresenta pequenas quantidades de Al,
Fe e Ti. As ligas Ni-Cu diferem do Níquel 200 e do Níquel
201 pelo fato de suas resistência mecânica e dureza
aumentarem devido ao endurecimento por envelhecimento,
embora possuam aspectos comuns em termos de
resistência à corrosão, aos níqueis comercialmente puro,
sua resistência aos ácidos sulfúrico e fluorídrico e à
salmoura é melhor, como também devemos ressaltar sua
resistência ao trincamento atribuído à corrosão sob tensão
em meios clorosos. Os equipamentos submetidos a água
salgada ou água salobra, são as principais aplicações.
5.2.2- Deposição por imersão a quente
 Pela imersão( do material metálico em um banho do metal
fundido)a quente obtém-se, entre outras, as superfícies zincadas
e as estanhadas. O processo de zincagem por imersão é também
denominado de galvanização.
Importância:
-tempo de imersão;
-temperatura do fundido;
-forma de imersão;
-fundentes
Casos mais conhecidos: Aço galvanizado e folhas de
flandres.
Materiais: Zn, Sn, Pb e Al
5.2.3- Metalização
O processo por meio do qual se deposita sobre uma superfície
previamente preparada camadas de materiais metálicos.
Como?
Os metais de deposição são fundidos em uma fonte de calor
gerada no bico de uma pistola apropriada, por meio de
combustão de gases, arco elétrico, plasma e por detonação. O
metal fundido é pulverizado e aspergido sobre o substrato a
proteger.
Figura – Estrutura típica de revestimento obtido por aspersão térmica
Figura - Desenho esquemático do processo HVOF
“High Velocity Oxy-Fuel Thermal Spray” é um processo de aplicação de
revestimentos metálicos e cerâmicos por spray a alta temperatura e elevada
velocidade.
Por metalização faz-se revestimentos com zinco, alumínio,
chumbo, estanho, cobre e diversas ligas.
Problemas:
Poros e trincas
Óxidos
A presença de óxidos proporciona baixa passividade e corrosão
por frestas e diminuição da estabilidade eletroquímica.
Rugosidade superficial.
Figura - Representação esquemática dos diferentes tipos de poros e trincas. Tipo 1:
poro/trinca passante, Tipo 2: poro/trinca aberto e não-passante, Tipo 3: poro/trinca
fechado e restrito inteiramente no revestimento, Tipo 4: poro/trinca fechado e contíguo
ao substrato, Tipo 5: poro/trinca fechado e penetrante no substrato.
5.2.4- Eletrodeposição
 Consiste na deposição de metais que se encontram sob a
forma iônica em um banho. A superfície a revestir é colocada no
catodo de uma célula eletrolítica. Por eletrodeposição é comum
revestir-se com cromo, níquel, ouro, prata, estanho e,
principalmente, cádmio, que por ser um metal muito tóxico é
empregado como revestimento aplicado por este processo.
Características dos depósitos:
espessuras, dureza, brilho, ductilidade, camadas multiplas,
deposição de ligas, fases nos eletrodepositos.
Problemas:
preparação da superfície;
preparação do banho;
manutenção do banho;
condição de deposição (embritement)
Cuidados:
poder de penetração,nivelamento, abrilhantamento, queima de
depósitos, depósitos amorfos ou cristalinos e tamanhos de grãos.
•Cromo Duro: é um revestimento com alta dureza e elevada
resistência ao desgaste. O elemento químico Cromo [Cr] é
depositado eletroliticamente sob a forma metálica a partir de
eletrólitos aquosos, gerando camadas normalmente
microfissuradas e com dureza de 600 a 1400 HV, sendo que a
faixa do cromo brilhante, a mais empregada, situa-se entre
900 a 1100 HV.
5.2.5- Deposição química
 Consiste na deposição de metais por meio de um processo de
redução química. Por este processo é comum revestir-se com
cobre e níquel. São os denominados cobre e níquel químicos,
muito utilizados em peças com formato delicado e cheias de
reentrâncias.
•Níquel Químico: é a deposição por redução química a partir de composto de
fósforo, que se codeposita o níquel, determinando características especiais ao
revestimento, obtendo-se, assim, uma camada extremamente uniforme,
independentemente de sua forma.
A natureza química do processo sem corrente proporciona um acabamento
perfeito em qualquer forma geométrica, como, por exemplo, cantos vivos, furos,
canais profundos, roscas, e ainda mantém as características de textura da
superfície-base.
Resistente à corrosão e à abrasão, o níquel químico também garante uma
uniformidade sobre a superfície-base, evitando-se, assim, usinagens ou
retificação após o tratamento. A camada da liga Ni-P atinge uma dureza,
passível a transformação aplicando-se tratamento térmico, gerando uma dureza
que se equipara à cromo-duro.
5.2.6- Cementação- Difusão
 A deposição de um metal sobre a superfície a proteger pode
ser acompanhado de um tratamento térmico formando ligas entre
o deposito e o substrato.
Ex. O material metálico é colocado em um tambor rotativo com
mistura do pó metálico. O conjunto é aquecido, permitindo a
difusão do metal.
pó Al, óxido Al a 1000°C ---> aço alonizado
pó Zn, óxido Zn a 350-400°C ---> sherardização
5.3- Revestimentos Não- Metálicos Inorgânicos
Consistem na interposição de uma película não- metálica
inorgânica entre o meio corrosivo e o metal que se quer proteger.
5.3.1- Anodização
 consiste em tornar mais espessa a camada protetora
passivante existente em certos metais, especialmente no
alumínio. A oxidação superficial pode ser por banhos oxidantes ou
processo eletrolítico. O alumínio é um exemplo muito comum da
anodização
5.3.2- Cromatização
 consiste na reação da superfície metálica com soluções
ligeiramente ácidas contendo cromatos. A camada de cromatos
passivante aumenta a resistência à corrosão da superfície
metálica que se quer proteger.
5.3.3- Fosfatização
 Consiste na adição de uma camada de fosfatos à superfície
metálica. A camada de fosfatos inibe processos corrosivos e
constitui-se, quando aplicada em camada fina e uniforme, em
uma excelente base para pintura, em virtude da sua rugosidade.
A fosfatização é um processo largamente empregado nas
indústrias automobilísticas e de eletrodomésticos. Após o
processo de desengraxe da superfície metálica, aplica-se a
fosfatização, seguindo-se a pintura.
É um processo de proteção de metais, que consiste em
recobrir as peças metálicas, de zinco, ferro e manganês.
Como os fosfatos desses elementos são pouco solúveis em
água, depositam-se sobre a superfície metálica em contato
com soluções e fosfatos, quando forem atingidas por
determinadas condições, sob a forma de fina camada de
cristais. A velocidade de deposição, o retículo e a forma do
revestimento dependem da germinação e crescimento dos
cristais.
5.3.4- Revestimento com argamassa de cimento
 Consiste na colocação de uma camada de argamassa de
cimento, com espessura da ordem de 3 a 6 mm, sobre a
superfície metálica. Este revestimento é muito empregado na
parte interna de tubulações e, neste caso, é aplicado
normalmente por centrifugação. Em tubulações de grande
diâmetro é comum usar-se um reforço com tela metálica. O
revestimento interno com cimento é empregado em tubulações
para transporte de água salgada, em água de refrigeração,
tubulações de água de incêndio e água potável. Se considerados
os aspectos técnicos e econômicos, o revestimento com
argamassa de cimento e areia é a melhor solução para
tubulações transportando água salgada.
5.3.5- Revestimento com vidro
Consiste na colocação de uma camada de vidro sobre a
superfície metálica. Esta camada é aplicada sob a forma de
esmalte e fundida em fornos apropriados. Consegue-se uma
película de alta resistência química, muito utilizada na indústria
química;
5.3.6- Revestimento com esmalte vítreo
Consiste na colocação de uma camada de esmalte vítreo (vidro
+ cargas + pigmentos) aplicada sob a forma de esmalte e fundida
em fornos apropriados. Este revestimento é usado em alguns
utensílios domésticos, em fogões, máquinas de lavar e etc.
5.3.7- Revestimento com material cerâmico
 Consiste na colocação de uma camada de material cerâmico,
geralmente silicoso, de alta resistência a ácidos, utilizado
principalmente para revestimentos de pisos e canais de efluentes.
Formação de pilhas no metal
Ataque da corrosão em metal sem tratamento
Ação da camada de fosfato
5.4- Revestimentos Revestimentos Orgânicos
Consiste na interposição de uma camada de natureza orgânica
entre a superfície metálica e o meio corrosivo.
**Atende um altíssimo percentual de problemas de corrosão.
Estes revestimentos devem possuir uma série de características
para que possam cumprir as suas finalidades.
 boa e permanente aderência ao tubo;
 baixa taxa de absorção de água;
 boa e permanente resistência elétrica (resistividade elétrica);
 boa resistência a água, vapor e produtos químicos;
 boa resistência mecânica;
 boa estabilidade sob efeito de variação de temperatura;
 resistência a acidez, alcalinidade, sais e bactérias do solo;
 boa flexibilidade de modo a permitir o manuseio dos tubos;
 boa flexibilidade de modo a permitir o manuseio dos tubos
revestidos e as dilatações e contrações do duto;
 permitir fácil aplicação e reparo;
 durabilidade e
 economicidade.
5.4.1- Revestimento com borrachas
 Consiste em recobrir a superfície metálica com uma camada
de borracha, utilizando-se o processo de vulcanização.
Como funciona?
É um revestimento que pode assumir diversas durezas
dependendo do tipo de borracha e do processo de vulcanização.
Onde usar?
Na indústria química em equipamentos e tubulações que
trabalham com meios altamente corrosivos, especialmente
ácidos. O tipo de borracha é selecionado em função destas
características de agressividade.
.
5.4.2- Pintura industrial
 é um revestimento, em geral orgânico, largamente empregado
para o controle de corrosão em vários tipos de estruturas e
também em estruturas aéreas e, em menor escala, em
superfícies enterradas ou submersas.
Aplicabilidade:
• estruturas submersas que possam sofrer manutenção periódica
em dique seco, tais como navios, embarcações, bóias, carros,
tubulações, tanques e etc.
• pouco utilizada estruturas enterradas, pela dificuldade de
manutenção apresentada nestes casos.
A pintura é um revestimento de pequena espessura, situando-se
na faixa de 120 a 500 m, sendo que, somente em casos muito
especiais, pode-se chegar a 1.000 m.
Para entendermos melhor os fatores que deterioram um filme
de tinta, podemos dividir as causas dos danos de pintura em 4
tipos principais, ou seja:
1- Danos mecânicos, causados por exemplo por batidas de
pedras; riscos; pequenos choques; máquinas de lava-rápido;
materiais aderidos tais como cimento, piche, etc.
2- Danos pela ação natural do tempo, tais como
descoloramento, perda de brilho, corrosão, microfissuras, etc.
3- Danos pela ação de agentes químicos, causados pela
poluição industrial e urbana, ultimamente muito sobre carregada,
ou mesmo por ação direta de outros agentes agressores como
ácidos, produtos cáusticos e solventes orgânicos.
4- Danos por ação biológica, como os causados por gotas
de resinas que caem das árvores ou por folhas soltas da
vegetação ou ainda por secreções de insetos e pássaros
aderidas à pintura.
Tabela 1 – Durabilidade de tintas
Resina
Umidade
Corrosão
Durabilidade
exterior
Resistência
química
Resistência à
riscos
Acrílica
E
B
E
B
E
Alquídica
R
R
R
R
B
Epóxi
E
E
D
E
E
Poliéster
E
B
B
B
B
Poliuretano
E
B
E
B
E
Vinílica
E
B
B
B
B
E = excelente, B = bom, R = regular, D = deficiente
Esquema de produção de tintas
Resina Acrílica
Sua fórmula à base de, resina acrílica e hidrocarbonetos
aromáticos impermeabiliza a superfície protegendo-a contra a
ação das intempéries, devido a sua excelente resistência. É um
produto de fácil aplicação, excelente rendimento e manutenção
de brilho, além de proporcionar belíssimo acabamento. Não
contém benzeno, álcool ou querosene.
RESINA ALQUÍDICA
São formadas pela condensação de ácidos dicarboxílicos com
álcoois poliídricos e modificados com ácidos graxos, para
melhorar a solubilidade. Como constituintes de vernizes ou de
esmaltes, apresentam beleza e flexibilidade características, que
têm acentuada permanência na exposição prolongada ao tempo.
Revestimento por tinta à base de coal-tar epóxi
A pintura com coal-tar epoxi é usada em uma espessura da
ordem de 500 micrometros.
Obs
Possui pouca resistência mecânica, sendo, portanto, um
revestimento precário em tubulações enterradas.
Obs
Como a manutenção do revestimento em estruturas enterradas
ou submersas é muito difícil, a utilização de revestimento por tinta
à base de coal-tar epoxi só é recomendável em obras pequenas
ou de pouca responsabilidade.
Revestimento com tinta epoxi em pó (Fusion
Bonded Epoxi)
É também um moderno sistema de proteção anticorrosiva de
dutos enterrados e submersos. Constitui-se de uma camada de
400 a 450 micrometros de espessura, à base de resina epoxi
termocurada, aplicada a pó, pelo processo eletrostático.
Suas principais propriedades são a excelente adesão e a
proteção anticorrosiva.
_A tinta epoxi aplicada a pó pelo processo eletrostático,
portanto sem solvente, não está sujeita a muitos poros e assim
possui impermeabilidade (proteção por barreira) ainda superior
às tintas epoxis convencionais.
_A película de 400 micrometros tem elevada dureza e,
portanto, baixa resistência ao impacto, o que acarreta uma
razoável incidência de reparos durante o lançamento do duto.
**É o melhor sistema de proteção anticorrosiva de dutos que
durante o lançamento sofrerão grande flexionamento ou
curvamento. É particularmente aplicável a lançamentos
submarinos.
Revestimento com fitas plásticas
As fitas plásticas mais utilizadas em revestimentos são:
• fitas de polietileno (as mais utilizadas, devido a seu melhor
desempenho);
• fitas de PVC;
• fitas de poliéster.
As fitas são aplicadas helicoidalmente em torno do tubo a ser
protegido com uma sobreposição de 50% entre camadas. A
aplicação pode ser manual ou mecânica. Geralmente, antecede a
aplicação das fitas uma limpeza da superfície e a aplicação de
um primer capaz de melhorar a adesão da fita.
Obs 1
_ Apresentam como grande vantagem a aplicabilidade no campo,
porém, como a possibilidade de falha na sobreposição é
considerável, constituem-se em um revestimento de qualidade
inferior.
_ As fitas são recomendadas apenas para pequenas tubulações e
obras de pouca responsabilidade.
_ São também particularmente aplicáveis a reparos no campo.
_ A aplicação em duas camadas constitui-se em um recurso para
obter-se melhoria da performance;
Revestimento com espuma rígida de poliuretano
A espuma rígida de poliuretano é utilizada quando se requer
que o revestimento anticorrosivo possua também boa
capacidade de isolação térmica (dutos operando a alta ou a
baixa temperaturas).
Obs
_ É normalmente aplicada com espessura em torno de 50
mm, sendo o revestimento complementado normalmente com
camisa de polietileno extrudado, para conferir propriedades
anticorrosivas (a espuma, possuindo 10% de células abertas,
não é impermeável)
polietileno extrudado Trata-se de um moderno revestimento,
que utiliza o polietileno de baixa densidade, extrudado sobre o
tubo que se quer proteger.
**A extrusão é feita em conjunto com um "primer" (adesivo),
também a base de polietileno (modificado), a uma temperatura da
ordem de 200°C. Requer um preparo de superfície com grau de
limpeza conforme norma.
_ É aplicado com espessura variando de 3 a 5 mm.
_ Além da impermeabilidade, que lhe confere excelente
resistência à corrosão, possui excelente resistência a danos
mecânicos, o que lhe propicia baixa incidência de reparos durante
o lançamento do duto.
_ Outra excelente propriedade que possui é a boa resistência ao
descolamento catódico (Cathodic Disbound). Apresenta,
entretanto, baixa adesão em relação à superfície metálica.
Aplicação de KTL por imersão
Aplicação de PVC robotizada (na região do Assoalho)
Aplicação de Primer robotizada
Dentre os tipos de impurezas mais comuns que devem ser
removidas da superfície a ser recoberta estão:
• camadas de óxido;
• óleos, graxas, resinas, parafinas;
• poeira, resíduos do processo de fabricação;
• sais e crostas de tratamento térmico;
• manchas;
• tintas e
• fosfato.
OBS: A remoção destas impurezas é fator fundamental para que
possa ser obtido um revestimento com boa aderência e
qualidade. Estima-se que cerca de 85% das falhas em
revestimentos de superfícies sejam conseqüências de problemas
de pré-tratamento.
O processo de preparação da superfície consiste,
basicamente, das seguintes etapas :
1)- Acabamento mecânico;
2)- Remoção de óleos e graxas -desengraxe e
3)- Remoção de camada de óxido - decapagem;
1) - Acabamento Mecânico
O acabamento mecânico consiste, basicamente, das
seguintes etapas: escovação, lixamento e polimento e
jateamento.
Escovação
A etapa de escovação tem a finalidade de remover
camadas de óxido, resíduos de tintas, resíduos de solda, etc.
Como?
Utilizando normalmente, escovas de aço ou de latão.
Obs1: A escovação e o tratamento excessivo com palha de aço
provoca polimento da superfície, prejudicando a aderência da tinta.
Obs2: A limpeza com ferramentas manuais é uma operação lenta e
ineficaz, sendo recomendada para pequenas áreas, como de retoques ou
locais onde não é aplicável o processo com ferramentas elétricas ou
jateamento abrasivo
Lixamento
A etapa de lixamento tem a finalidade de remover rebarbas e
dar acabamento em quinas. Também é utilizado para a remoção
de camadas mais aderentes de óxido ou de excesso de soldas e
nivelamento.
Como?
rolos de esmeril ou de lixas, lixas de correia, dentre outras
formas.
Polimento
A etapa de polimento tem o objetivo de dar um melhor
acabamento superficial.
Nesta etapa são utilizados rolos de feltro, de tecido simples,
de tecido e sisal, etc.
O material abrasivo é transferido para estes rolos através de
barras abrasivas compostas por um material aglomerante e o
abrasivo.
Os abrasivos utilizados são: esmeril (óxido de alumínio e de
ferro com 57 a 75% de óxido de alumínio), corundum (óxido de
alumínio natural), carbeto de silício e alumina (óxido de alumínio
artificial). O mais utilizado é a alumina.
Limpeza por jateamento abrasivo
Jateamento é a limpeza obtida através do impacto de
partículas geralmente abrasiva (areia, óxido de alumínio, granalha
de aço esféricas ou angulares), impelidas a alta velocidade contra
a superfície a ser limpa.
O jateamento abrasivo tem duas grandes vantagens.
- Elimina todas as impurezas do metal, permitindo efetivo
contato do revestimento com o substrato.
- Confere rugosidade à superfície metálica, chamada de perfil
de ancoragem, proporcionando perfeita ancoragem do
revestimento.
OBS: Evidentemente, o melhor grau de limpeza da superfície requer mais
tempo e, portanto, maior consumo de abrasivo e ar comprimido
Perfil de rugosidade ou perfil de ancoragem
Medir o perfil de rugosidade de um superfície que
sofreu limpeza por jateamento abrasivo, com um
aparelho chamado “rugosímetro” (profile gauge). Na
especificação de uma pintura é aconselhável que se
determine o perfil de rugosidade e a espessura da
película da tinta acima dos picos, a vida da pintura
depende bastante deste fator.
Figura – Perfil de rugosidade
OBS:
É recomendável que o perfil de rugosidade tenha um valor
equivalente a 1/3 da espessura total do revestimento da
pintura a ser aplicada.
Perfil de 15-20 m:
Não recomendado o padrão de ancoragem, é inadequado
a boa aderência mecânica.
Perfil de 30- 40 m:
A espessura total do sistema não deve exceder 200 m.
Perfil de 50 m:
A espessura total do sistema é em média de 150 a 300
m.
DESENGRAXE
Após o processo de fabricação e de acabamento mecânico, a
peça apresenta uma camada de óleo ou graxa em sua
superfície. Esta camada tem que ser removida previamente ao
processo de recobrimento. Para tanto são utilizados,
basicamente, três processos:
a)Limpeza com solventes;
b) Desengraxe alcalino;
c) Desengraxe alcalino eletroquímico.
a) Limpeza com solventes
 Este procedimento é utilizado como uma pré limpeza
para a remoção de óleos e graxas, parafinas, resinas, cera
e similares.
Aplicação
utilização de estopa,
na forma de vapor,
por imersão da peça e
por spray.
OBS: Após o processo de limpeza por solvente, a peça deverá ser
submetida a uma limpeza alcalina para a remoção da fina camada de óleo,
ou graxa, que permanece na superfície da peça.
Uma solução de solvente ideal deve apresentar as seguintes
propriedades:
-desengraxar a temperatura baixa, alta ou no estado de vapor;
- não ser inflamável;
- ser inerte ao metal;
- ser estável;
- não ser tóxico;
- ter ponto de ebulição abaixo de 125 C;
- ter baixo calor específico e calor latente de vaporização;
- vapor deve ser mais denso que o ar;
- a fase líquida deve ter alta gravidade específica e baixa tensão
superficial;
- estar em acordo com a legislação ambiental e
- ser aceitável pelas normas de higiene e segurança do trabalho.
De uma forma em geral, o desengraxe por solvente remove
a maior parte dos resíduos de óleo e de graxas mas uma fina
camada de resíduos persiste sobre a superfície da peça.
OBS:
**Como o processo de revestimento necessita uma superfície
isenta destes resíduos, faz-se necessário proceder um segundo
processo para a remoção total destes resíduos.
Desengraxe Alcalino Químico
 Este processo, conhecido como desengraxe alcalino, utiliza
soluções alcalinas e pode ser aplicado de forma manual ou por
imersão, com a utilização de ultra som ou por processo
eletrolítico. O processo a ser utilizado dependerá da natureza do
substrato e dos resíduos a serem removidos.
A qualidade da limpeza depende do alto pH, no entanto, outros
requisitos devem ser observados:
- habilidade de manter o pH alto mesmo em presença de
contaminantes ácidos;
- facilidade de enxágüe;
- ação emulsificante e seqüestrante;
- molhar a superfície;
- molhar e penetrar nas impurezas a serem removidas;
- dissolver e saponificar óleos vegetais e animais e graxas ou
emulsionar ou suspender, temporariamente, óleos insolúveis não
saponificáveis e partículas sólidas;
- amolecer a água para prevenir a formação de sabões insolúveis
de cálcio e magnésio;
- prevenir o ataque ao metal e a formação de manchas;
- neutralizar substâncias ácidas, sem variação do pH;
- remover as impurezas em tempo razoável;
- produzir pouca espuma.
1- Soda-Ash (Carbonato de Sódio – Na2CO3)
Em alguns, casos pode ser substituída, total ou
parcialmente, por bicarbonato de sódio. As principais
características deste produto são:
·
boa capacidade tampão;
·
boa alcalinidade;
·
amolecimento da água;
·
boa remoção de agentes ativos da superfície.
2- Soda Cáustica (Hidróxido de sódio – NaOH)
É o principal produto num banho de desengraxe alcalino. As
principais características deste produto são:
· saponificante;
·reage com óxido de metais anfóteros formando sais solúveis;
· ataca elementos orgânicos;
· alta condutividade iônica.
3- Fosfato
Exemplos de produtos contendo fosfato são: Trifosfato de
sódio, Tripolifosfato de sódio, Pirofosfato tetrasodico. Destes, os
que apresentam melhor resultados são os dois últimos. As
principais características deste produto são:
· amolece a água;
· agente seqüestrador;
· agente complexante.
4- Silicato
Exemplo de compostos contendo silicato são: Metasilicato
de sódio e ortosilicato de sódio. As principais características
deste produto são:
· tampão, umectante, emulsionante, defloculante.
5- Complexantes
São substâncias que podem substituir os fosfatos, que
causa problemas ambientais. Dentre os complexantes, os mais
utilizados são: EDTA, gluconato de sódio, citrato de sódio e
trietanolamina.
6- Detergentes Sintéticos
São substâncias que apresentam propriedades surfactantes,
emulsionantes e umectantes, Dentre os detergentes mais
utilizados tem-se: Lauril sulfato de sódio e sódio dodecil
benzeno sulfonado.
Um exemplo típico de solução alcalina é composta por:
Para o aço
Hidróxido de sódio
(NaOH)
35 g/l
Carbonato de sódio
(Na2CO3)
25 g/l
Fosfato trisódico
(Na3PO4)
6 g/l
Surfactante – sulfato lauril de sódio
1 g/l
T = 80 – 90 oC
t = 1 – 5 min.
Após o processo de limpeza alcalina, a peça deve ser
lavada com água, imersa numa solução de 50 ml/l de ácido
sulfúrico e lavada novamente.
Desengraxe Alcalino Eletroquímico
 Neste processo, a peça é polarizada catodicamente
(desengraxe direto), anodicamente (desengraxe reverso) ou
alternadamente num meio alcalino.
OBS 1 - Devido à formação de gases (H2 ou O2), que arrastam
as impurezas retidas em regiões de difícil acesso, este
processo é bem mais eficiente.
OBS 2- O desengraxe catódico é aplicado, geralmente, em
metais não ferrosos e ligas de níquel.
OBS 3- Para artigos de ferro, o desengraxe catódico é seguido
por um anódico. Esta combinação evita a fragilização por
hidrogênio ou a redeposição de impurezas. O desengraxe em
alumínio, cromo, zinco ou chumbo não deve ser anódico.
Uma composição típica
eletrolítico é:
Para o aço:
Hidróxido de sódio
Carbonato de sódio
Lauril sulfato de sódio
T = 70 80 oC
t = 1 – 2 min.
i = 7 A/dm2
de
desengraxe
35 g/l
25 g/l
1 g/l
alcalino
DECAPAGEM ÁCIDA
 Esta etapa consiste na remoção de óxidos, hidróxidos ou
outros tipos de impurezas sólidas pela imersão da peça em
uma solução ácida. O tipo de ácido, sua concentração e a
temperatura da operação dependem da natureza do material.
OBS1- Também conhecido por “pickling”, a decapagem ácida
utilizando H2SO4 (ácido sulfúrico) e/ou HCI (ácido clorídrico)
tem a desvantagem de favorecer a deposição de sulfato e ou
cloretos. Estes promovem corrosão, podendo ocorrer bolhas
sob a pintura.
OBS2- O H3PO4 (ácido fosfórico) não apresenta esta
desvantagem porque os fosfatos metálicos são insolúveis e
ficam aderidos ao metal, formando um filme passivamente. No
entanto, este procedimento é normalmente caro.
OBS3- Muitas vezes usa-se uma combinação de dois
processos, ou seja, faz-se a limpeza com H2SO4, lava-se e em
seguida usa-se o H3PO4 como passivante.
Exemplos de decapantes para aços são:
a) Ácido Clorídrico (HCl)
500 ml
Água
para 1 litro
T = Ambiente
Tanque = Polipropileno
b) Ácido Sulfúrico (H2SO4)
50 ml
Água
para 1 litro
T = Ambiente até 80C
Tanque = Polipropileno ou aço revestido com chumbo
OBS4- Para aços de alto carbono, baixa liga ou cementado,
não deve ser utilizado a decapagem ácida uma vez que estes
materiais poderão sofrer fragilização por hidrogênio.
Neste caso deve-se proceder uma decapagem anódica ou
mecânica.
Uma solução utilizada no processo de decapagem anódica é:
a) Ácido sulfúrico
Água
T = abaixo de 30C
t = 2 a 4 min
i = 20-30 A/dm2
Ânodo = chumbo
205 ml
para 1 litro
Estes inibidores são compostos capazes de reduzir o ataque
químico sobre o material virgem e são amplamente utilizados.
Tipicamente utiliza-se:
·
Trióxido de antimônio
até 2 g/litro
(para ácido Clorídrico)
·
Hexamina
até 0,4 g/litro
ou Iodeto de Potássio
1,5 g/litro
(para ácido sulfúrico + ácido clorídrico)
·
Goma
até 0,05 g/litro
(para ácido sulfúrico)
Pré-tratamentos (VHB)
·
·
·
-Lavagem / Desengrachantes
-Fosfatização
-Passivação
Pré-tratamento
Lavagem/desengraxantes
A carroceria, geralmente proveniente dos processos de
estamparia e solda, chega à pintura impregnada por graxas e
outros fluidos necessários ao processo de estamparia. No entanto
essas substâncias não estão aderidas à superfície e a pintura não
irá aderir à carroceria na presença delas. Tornam-se necessários
os banhos desengraxantes. Esses banhos são em sua maioria
feitos por imersão, com parâmetros de processo bem definidos e
rigidamente controlados. Depois dos banhos é realizada a
fosfatização.
Fosfatização
Dentre os revestimentos não metálicos inorgânicos utilizados
pela industria automotiva temos a fosfatização, que é a adição de
uma camada de fosfatos sobre a superfície metálica. Esta
camada inibe os processos corrosivos e devido à sua rugosidade,
ajuda na aplicação da pintura.

Passivação
Passivação é a modificação do potencial de um eletrodo no
sentido de menor atividade (mais catódico ou mais nobre) devido
à formação de uma película de produto de corrosão. Esta película
é denominada película passivante. Os metais e ligas metálicas
que se passivam são os formadores de películas protetoras.
Como exemplo podem ser citados:
- Cromo, níquel, titânio, aço inoxidável, monel que se
passivam na grande maioria dos meios corrosivos, especialmente
na atmosfera;
- Chumbo que se passiva na presença de ácido sulfúrico;
- O ferro que se passiva na presença de ácido nítrico
concentrado e não se passiva na presença de ácido nítrico
diluído;
A maioria dos metais e ligas passivam-se na presença de
meios básicos, com exceção dos metais anfóteros (Al, Zn, Pb, Sn
e Sb).
Figura - Zincofosfatização
Pinturas
·
·
·
·
·
-Pintura cataforética
-Camadas de PVC
-Primer
-Aplicação da tinta base
-Aplicação do verniz
Pintura Cataforética (KTL)
 É um processo de eletrodeposição química onde a carroceria é
aterrada e há células de diálise que são responsáveis pela
ionização do banho, fazendo com que a tinta se deposite nos
locais de menor resistividade elétrica, ou seja, à medida que a
carroçaria vai sendo recoberta por esta substância, ela torna-se
não condutiva e não existe mais deposição.
OBS1- A principal função da cataforese está na proteção contra
a corrosão nas partes internas e externas.
OBS2- Devido a este fato a camada depositada fica uniforme em
toda a área da carroceria.
OBS3- É importante salientar que a carroceria só pode ser
passada uma vez por processo, pois se tentarmos passá-la
novamente pelo banho, não ocorrerá aderência, já que as partes
condutivas já estarão cobertas com material isolante.
A pintura por cataforese é uma dispersão de resinas e pigmentos
num meio aquoso, com um conteúdo de solventes orgânicos
baixo (inferior a 4%), e com três componentes básicos:
Água desmineralizada, cuja condutividade deva ser inferior a
10S/cm e que esteja isenta de microorganismos;
Resina Catiônica, é uma resina especialmente epóxi (utilizam-se
também as de natureza acrílica e outras) com grupos
nitrogenados para neutralização;
Pasta Pigmentada, cujos pigmentos são selecionados tendo em
conta as usas propriedades anti-corrosivas, cor, cobertura e etc.
O filme de cataforese é cozido à 160 oC durante 15 minutos em uma estufa.
Figura – Aplicação de KTL por imersão
Camadas de PVC (também conhecido como Mastic)
É utilizado para evitar danos no assoalho e na caixa de roda do
veículo, devido a batidas de pedras. Devido à boa vedação
depois de curado (altas temperaturas), também é utilizado para a
vedação, não permitindo a entrada de água.
OBS1- Além destas funções, também é utilizado contra a
corrosão, melhorar os níveis sonoros e a estrutura da carroceria.
OBS2- Sua aplicação é feita através de robôs ou manualmente, e
depois de depositados, são cozidos em uma estufa durante 30
minutos, sendo 10 minutos à 150 ºC.
Figura -Aplicação de PVC robotizada (na região do
Assoalho)
Figura - Aplicações de PVC
Primer
Os Primers são produtos usados como base da pintura, tanto
no processo de pintura das montadoras como nos processos de
reparação, ou repintura, a aplicação destes produtos como base
é necessária.
O primer tem a finalidade de propiciar ao processo de pintura,
uma resistência anticorrosiva e antibatida de pedra eficiente e
também nivelar a superfície com o objetivo de permitir que a
tinta, acabamento final da pintura, seja aplicado sobre um
substrato isento de defeitos superficiais.
OBS:
1 _O primer, além de garantir um pouco mais de revestimento
contra o meio corrosivo, é utilizado também pela baixa
aderência que o KTL fornece para as tintas base.
2 _ Ou seja, caso a tinta base seja aplicada diretamente sobre o
KTL, a probabilidade de ocorrer uma descamação ou mesmo
uma corrosão extremamente precoce torna-se muito grande.
3 _O primer adere fortemente ao KTL e fornece uma rugosidade
tal que a tinta base também responde com uma forte aderência.
4 _ O primer pode ser fabricado em diversas cores, mas para
otimização de processo, as cores brancas, pretas e vermelhas
são as mais utilizadas.
O cozimento é feito em uma estufa de ar quente à 150 ºC durante 15 a 17 minutos.
Figura– Aplicação de Primer robotizada
Aplicação de tinta base
Esta é a fase onde há a aplicação da tinta com a coloração
que será dada ao veículo. Hoje em dia as tintas são à base
d’água e para que o aspecto da carroceria possua uma
qualidade aceitável são necessários vários controles do
processo como temperatura, pressão, viscosidade, umidade,
fluxo de ar, entre outros.
Obs:
_as operações são efetuadas por máquinas, no exterior do
veículo, e pelos operadores com a ajuda de pistolas, no
acabamento do interior da carroceria e
_o cozimento das bases são realizadas em uma estufa de raios
infravermelhos à 180 ºC durante 5 à 7 minutos.
Bases hidrossolúveis
Com o propósito de reduzir as emissões de COV (Compostos
Orgânicos Voláteis), os produtos hidrossolúveis foram
desenvolvidos para resolver este problema que acarretava graves
problemas ao ambiente.
Estas bases apresentam a seguinte composição:
62% água
82% solventes
24% pigmentos
18% pigmentos
14% solventes
Pintura Hidrossolúvel
Pintura tradicional com solventes
A redução da emissão de COV segue a seguinte trajetória:
_ Em 1988, 14 kg de COV/veículo eram lançados no
processo de pintura;
_ Em 1998, 7 kg de COV/veículo foram atingidos
com uma gestão racional de solventes;
_ Em 1999, 4 kg de COV/veículo eram lançados com a
utilização de bases hidrossolúveis.
Aplicação de verniz
 Esta fase permite a impermeabilidade da pintura além de seu
brilho final, selando a camada de tinta. O cozimento do verniz se
faz em uma estufa de ar quente a cerca de 140 ºC durante 15 à
17 minutos.
Figura – Aplicação robotizada de Verniz
Proteção de Cavidades
Aplicação de cera
 Injeção de uma cera especial nas cavidades da carroceria para
dificultar a ocorrência da corrosão. Normalmente a aplicação é
realizada manualmente com a ajuda de pistolas que dosam
exatamente a quantidade a ser injetada. A cera se fixa
definitivamente no veículo após ser levado a uma temperatura de
80 ºC durante 2 minutos.
a última etapa do processo é totalmente automatizada.
Figura – Pontos de aplicação de cera
CUSTOS DEVIDO AOS REVESTIMENTOS
Para calcularmos os custos resultantes do processo de pintura dos automóveis
devemos utilizar dados desde o processo inicial, isto é, no desengraxe do
veículo no momento que chega do departamento de Carroceria, até a o
processo de inspeção final, feito pelo pessoal da qualidade.
Em seu aspecto econômico, a pintura pode ter os seguintes custos:
Custos de Preparação da superfície
- Custo da Inspeção.
- Custo da limpeza, isto é, do desengraxe (energia, abrasivos,
equipamentos, material e mão-de-obra).
- Custo da remoção de defeitos superficiais.
Custos de Aplicação:
- Custo da mão-de-obra, de energias elétricas, pneumáticas e
de fluidos.
- Amortização de equipamentos.
- Custo das Tintas
- Custo da inspeção final e retrabalho
Para basearmos nosso estudo podemos utilizar o exemplo de
uma fabricante francesa de automóveis, cuja fábrica em estudo
possui uma grande capacidade de produção devido à sua boa
automação.
Tomando como base o ano de 2000, temos uma produção
anual de cerca de 400.000 veículos na categoria “minivan”,
somente na unidade fabril em questão.
Para isto foram necessárias 700 funcionários efetivos
somente no departamento de Pintura. Este departamento possui
as seguintes instalações:
Este departamento possui as seguintes instalações:
Área total: 54.800 m2
Número de robôs de aplicação de PVC: 37
Número de máquinas de pintura: 12
Número de estufas: 9
Para cada veículo fabricado, foram obtidos os seguintes
dados relativos ao revestimentos utilizados sobre ele:
- Quantidade de camada plástica sobre o veículo: 16kg
- Quantidade de pintura sobre um veículo: 8 kg, sendo:
- aprox. 1,5 kg de primers
- aprox. 4,5 kg de bases coloridas
- aprox. 2 kg de verniz
As espessuras médias obtidas das aplicações foram as
seguintes:
cataforese: 20 
primers:
40 
bases: 14 
verniz: 40 
Para a operação de revestimento ser efetuada, foram consumidas
as seguintes quantidades de fluídos:
-
eletricidade: 56 milhões de KWh
água industrial fria: 320.000 m3
água desmineralizada: 145.000 m3
gás natural: 188 milhões de KWh