Tratamentos de superfície – Elementos de fixação em aço

Pontos fortes

Aspeto visual..
Como o revestimento é muito fino e uniforme, os fixadores zincados eletroliticamente mantêm tolerâncias apertadas. As roscas ajustam-se corretamente a calibres e componentes correspondentes, mesmo com espessuras de revestimento reduzidas, desde que o processo tenha sido realizado de acordo com a norma.

Precisão dimensional.
Ze względu na cienką i równomierną powłokę elementy złączne cynkowane elektrolitycznie zachowują ścisłe tolerancje wymiarowe. Gwinty prawidłowo współpracują ze sprawdzianami i elementami współpracującymi, nawet przy mniejszych grubościach powłoki, pod warunkiem że proces cynkowania został przeprowadzony zgodnie z normą.

Resistência à corrosão (aplicações moderadas)..
Um revestimento de zinco eletrolítico de 12 µm com uma camada de passivação oferece uma proteção razoável contra a corrosão — tipicamente entre 96 e mais de 200 horas em ensaios de névoa salina neutra (ISO 9227), dependendo do sistema de passivação utilizado. Isto é adequado para aplicações interiores.

Limitações

Resistência à corrosão em ambientes agressivos.
Comparados com a galvanização por imersão a quente, os revestimentos eletrolíticos são finos. Em ambientes exteriores agressivos, marítimos ou permanentemente húmidos, essa quantidade limitada de zinco é consumida relativamente depressa.

Risco de fragilização por hidrogénio.
Esta é a limitação mais importante para fixadores de alta resistência. O processo de zincagem eletrolítica envolve uma decapagem ácida para limpar a superfície do aço, seguida da própria deposição eletrolítica — ambas as etapas podem introduzir hidrogénio no aço. Para fixadores com resistência à tração superior a aproximadamente 1040 MPa (Classe de Propriedade 10.9 e superior), isto cria um risco de fragilização por hidrogénio (HE): a perda permanente de ductilidade de um metal ou liga causada pelo hidrogénio atómico em combinação com tensões de tração resultantes de cargas aplicadas externamente e/ou tensões residuais internas.

A ISO 4042 aborda este risco exigindo um tratamento térmico pós-revestimento (tipicamente a 200 °C durante mais de 8 horas) para remover o hidrogénio do aço. Quando este tratamento é corretamente realizado e documentado, o risco é controlado. Quando não é realizado — ou é efetuado de forma inadequada — o risco permanece. É por isso que os fixadores da Classe de Propriedade 12.9 raramente são fornecidos com revestimentos eletrolíticos e porque tantas investigações de falhas relacionadas com revestimentos acabam por apontar para o processo de zincagem.

O que faz bem

Proteção contra a corrosão em ambientes agressivos..
A elevada espessura de um revestimento galvanizado por imersão a quente significa que existe significativamente mais zinco disponível para fornecer proteção sacrificial. Os elementos de fixação galvanizados por imersão a quente atingem regularmente mais de 1.000 horas em ensaios de névoa salina e são a escolha preferencial para aplicações estruturais no exterior: pontes, torres de transmissão, instalações solares, equipamentos agrícolas e ferragens de construção.

Durabilidade e resistência ao impacto.
A ligação metalúrgica entre as camadas de liga zinco-ferro e o substrato de aço é muito forte. Os revestimentos galvanizados por imersão a quente resistem muito melhor aos danos mecânicos — lascagem, descamação e descolamento — do que os revestimentos eletrodepositados. Em ambientes de construção e manuseamento exigentes, esta resistência faz a diferença.

Risco muito reduzido de fragilização por hidrogénio (HE)..
O processo de galvanização não introduz hidrogénio no aço da mesma forma que a eletrodeposição. Pelo contrário, o banho de zinco fundido a alta temperatura tem um ligeiro efeito de desgaseificação, promovendo a saída do hidrogénio em vez da sua entrada. Qualquer risco de fragilização por hidrogénio associado à etapa de decapagem ácida é muito baixo quando comparado com a eletrodeposição, sendo ainda amplamente mitigado pela subsequente imersão a alta temperatura. Por este motivo, a galvanização por imersão a quente é considerada muito mais compatível com elementos de fixação de elevada resistência do ponto de vista da fragilização por hidrogénio.

Longa vida útil.
A combinação da espessura do revestimento, da integridade da ligação e da massa de zinco permite que os elementos de fixação galvanizados por imersão a quente proporcionem décadas de proteção em aplicações estruturais exteriores com pouca ou nenhuma manutenção.

Onde apresenta limitações

Espessura do revestimento e ajuste da rosca.
Esta é a limitação prática mais significativa. M8 é a dimensão mínima para galvanização por imersão a quente devido à espessura mínima do revestimento de 40 µm. Numa rosca métrica normalizada, isto consome uma parte significativa da tolerância da rosca.

A ISO 10684 aborda esta questão através de dois sistemas de tolerância de rosca: o sistema métrico ISO (subdimensionado) e o sistema de rosca sobredimensionada. Isto significa que parafusos e porcas galvanizados por imersão a quente devem corresponder ao sistema de ajuste de tolerâncias adequado.

Aspeto visual.
Os revestimentos galvanizados por imersão a quente apresentam uma aparência cinzenta mate, uma textura relativamente rugosa e um aspeto variável. São totalmente funcionais, mas não particularmente refinados do ponto de vista estético.

O que faz bem

Excelente resistência à corrosão para a espessura do revestimento..
Esta é a principal característica dos revestimentos de flocos de zinco. A estrutura sobreposta dos flocos de zinco cria um percurso altamente complexo para os agentes corrosivos — a humidade e os sais têm de atravessar camada após camada de zinco em vez de penetrar diretamente. Um revestimento de flocos de zinco com 12 µm atinge regularmente entre 720 e mais de 1.000 horas em ensaios de névoa salina neutra (dependendo da formulação base e do top coat).

Ampla gama de propriedades funcionais.
A seleção do top coat pode acrescentar propriedades funcionais adicionais, incluindo isolamento elétrico, elevada resistência química, resistência ao impacto e à abrasão, resistência térmica, ampla variedade de cores e lubrificantes adicionais para controlar o coeficiente de atrito.

Ausência de risco de fragilização por hidrogénio (HE)..
Os revestimentos de flocos de zinco são aplicados a partir de suspensões aquosas ou à base de solventes, sem qualquer decapagem ácida ou deposição eletroquímica. Não existe qualquer mecanismo de introdução de hidrogénio no aço. Isto faz dos revestimentos de flocos de zinco a solução preferencial para elementos de fixação de elevada resistência — Classes de Propriedade 10.9 e 12.9 — quando o risco de fragilização por hidrogénio associado à eletrodeposição é inaceitável e a espessura da galvanização por imersão a quente é incompatível com as tolerâncias da rosca.

Fino e dimensionalmente compatível.
Com espessuras entre 4 µm e 20 µm, os revestimentos de flocos de zinco são suficientemente finos para serem aplicados em elementos de fixação com roscas de precisão sem exigir, na maioria dos casos, roscas sobredimensionadas especiais. As tolerâncias normalizadas de rosca acomodam normalmente a espessura destes revestimentos dentro da classe de tolerância 6h/6H.

Onde apresenta limitações

Baixa ductilidade.
Os revestimentos de flocos de zinco geralmente não apresentam elevada ductilidade. O desempenho anticorrosivo pode ser afetado quando ocorre deformação após a aplicação do revestimento.

Questões específicas do processo de revestimento relacionadas com elementos de fixação.
Por exemplo, o enchimento involuntário de encaixes (sextavados internos, acionamentos), alterando as respetivas dimensões. Retenção de partículas nas roscas. Cobertura irregular do revestimento em anilhas — as anilhas podem aderir umas às outras e as superfícies em contacto ficam sem revestimento.