Tratamiento de superficies metálicas para exteriores

¿Qué tratamiento de superficie es el más adecuado para productos de acero en ambientes exteriores?

Antes de saltar a una conclusión, primero echemos un vistazo al mecanismo de corrosión en el acero. La corrosión del acero es causada principalmente por la formación de pares de electrodos electroquímicos locales (también llamados pares de ánodo-cátodo) en la superficie del acero. Los iones metálicos positivos se disuelven del ánodo a la solución y producen electrones negativos en la red metálica, que migran en el metal al cátodo. En el cátodo, los electrones se consumen en múltiples reacciones catódicas. En soluciones ácidas, se produce hidrógeno gaseoso, mientras que en soluciones de pH neutro, la reducción de oxígeno produce iones de hidróxido. El electrolito eléctricamente conductor entre el ánodo y el cátodo cierra el circuito. Los sitios del ánodo y el cátodo pueden estar uno al lado del otro, lo que da como resultado la formación de una corrosión uniforme o separados entre sí, lo que da como resultado una corrosión localizada. El sitio del ánodo es el sitio menos noble de la superficie del acero o un sitio con una energía superficial más alta. En la mayoría de los casos, la corrosión del acero es un proceso electroquímico que requiere la presencia simultánea de humedad y oxígeno. En ausencia de cualquiera de los dos, no se produce corrosión. Esencialmente, el hierro del acero se oxida para producir herrumbre, que ocupa aproximadamente 6 veces el volumen del material original consumido en el proceso.
En general, existen pocos tipos típicos de corrosión como la corrosión bimetálica, la corrosión por picaduras y la corrosión por grietas.
La velocidad a la que avanza el proceso de corrosión depende de una serie de factores relacionados con el "microclima" que rodea inmediatamente a la estructura, principalmente el tiempo de humedad y el nivel de contaminación atmosférica. Debido a las variaciones en los entornos atmosféricos, los datos de velocidad de corrosión no se pueden generalizar. Sin embargo, los entornos se pueden clasificar en términos generales, y las tasas de corrosión del acero medidas correspondientes proporcionan una indicación útil de las tasas de corrosión probables especificadas por BS EN ISO 12944-2 y BS EN ISO 9223.

Como muchos saben, uno de los métodos de protección contra la corrosión más populares escuadroy este recubrimiento grueso evitará que los iones entren en la superficie del acero, reduciendo así la formación de pares locales. Las pinturas epoxi proporcionan un ejemplo de un tipo de pintura basada en la impermeabilidad. Las pinturas de protección contra la corrosión utilizadas contra el estrés atmosférico utilizan pigmentos de protección contra la corrosión, que retardan la disolución de los iones de acero de los sitios del ánodo. Varios fosfatos y boratos, por ejemplo, se utilizan como pigmentos de protección contra la corrosión que, junto con el agua que entra en el revestimiento, forman capas protectoras en los sitios del ánodo. La pintura protege catódicamente la superficie del acero, cuando contiene suficiente cantidad de polvo de zinc. Las partículas de zinc en el revestimiento están en contacto eléctricamente conductor con el sustrato de acero y, como metales electronegativos, son ánodos de sacrificio que inhiben la corrosión del acero.
En definitiva, se puede inhibir o retardar la corrosión de la superficie de acero a proteger aplicando las diferentes pinturas que se indican a continuación:
√ pintura de protección contra la corrosión que contiene pigmentos de protección contra la corrosión, que pasivan la reacción del ánodo y/o del cátodo
√  un recubrimiento, que genera suficiente resistencia contra una corriente de iones
√  una imprimación que proporciona protección catódica

La principal ventaja de la pintura es que funciona mejor con acero de calibre muy delgado o estructuras de acero muy grandes que no se pueden galvanizar en caliente. Por una razón muy simple, el acero de calibre delgado se deformará bajo el calor del proceso de galvanizado en caliente y, a menudo, se pinta o se recubre con polvo. Obviamente, la combinación de acero de calibre delgado y pintura resistente a la corrosión conducirá a una vida útil más corta; sin embargo, proporciona una ventaja en términos de reducción de costos debido al ahorro de peso. La pintura en sus diversas formas es simplemente una capa, y no hace más que adherirse al acero subyacente como se esperaría de sustancias como el epoxi o el acrílico que no pueden adherirse al acero. Como resultado, es mucho más fácil lograr un acabado uniforme que no esté relacionado con el acero subyacente, y este recubrimiento normalmente puede durar entre 5-10 años en condiciones exteriores. Por lo tanto, pintar también significa un costo de mantenimiento bastante alto.
¿Hay alguna opción mejor que pintar? Hoy en día existen muchas opciones en el mercado, a menudo descritas como "comparables al galvanizado en caliente" o "mejores que el galvanizado en caliente". En la mayoría de los casos, esas conclusiones se basan en pruebas de corrosión acelerada en niebla salina, que arrojan resultados que no son relevantes cuando se trata de una exposición normal al aire libre. El acero galvanizado se ha utilizado durante cientos de años en muchas aplicaciones diferentes, por lo que hay resultados realmente fiables que demuestran que realmente funciona.Galvanizado en calientees uno de los métodos más eficaces para proteger de la corrosión. El método da como resultado un producto casi libre de mantenimiento durante toda su vida útil. Ya en 1741, el químico francés Melouin descubrió que el zinc puede proteger el acero contra la corrosión. Sin embargo, tomó hasta 1837 antes de que el método comenzara a usarse. Fue el ingeniero Sorel quien patentó un método para usar cloruro de amonio como fundente. El galvanizado en caliente es el método que otorga a sus productos la mayor protección contra la corrosión con un bajo impacto ambiental, y por lo tanto es uno de los métodos más efectivos para la protección contra la corrosión. El zinc es un metal básico en comparación con el acero y, por lo tanto, los daños menores en el recubrimiento de zinc estarán protegidos catódicamente y, por lo tanto, no es necesario repararlos.
La siguiente tabla de consumo de zinc muestra cómo el acero galvanizado puede durar en varios entornos.

La galvanización en caliente (HDG) es mucho más que un recubrimiento. El proceso crea una reacción química que une el zinc y el acero hasta el punto en que los electrones se mueven del zinc al acero como parte del proceso de protección. Debido a que hay una reacción química, es más difícil lograr el mismo nivel de cosmética que la pintura, pero proporciona un nivel de protección muy superior. HDG no es una capa de recubrimiento, sino 4 capas de recubrimiento con diferentes propiedades y diferentes combinaciones de zinc y acero. La capa superior es 100 por ciento Zn con un arnés de 70 DPN. Cada capa más cercana al acero base tiene un nivel creciente de dureza hasta llegar a la Capa Gamma que es 75 por ciento Zn, 25 por ciento Fe y tiene una dureza de 250 DPN que es más dura que el acero base que tiene una dureza de 159 DPN. Un aspecto de protección de HDG que no se puede replicar con un revestimiento simple como la pintura es la protección catódica del zinc. El agua salada actúa como electrolito entre el zinc y el acero en un circuito electroquímico en el que el zinc actúa como ánodo y el acero como cátodo. Como resultado, el acero está protegido contra la corrosión hasta que el zinc se consume por completo. Esto significa que incluso el acero expuesto estará protegido contra la corrosión por el zinc alrededor del acero, y es por eso que la galvanización en caliente siempre se considera la solución superior para la protección contra la corrosión del acero. De acuerdo con el cuadro anterior, puede ver que la estructura de acero pesado con el nivel correcto de silicio y fósforo puede sobrevivir casi 50 años en el entorno más corrosivo. Además de la galvanización por inmersión en caliente, existen otros dos tipos de procesos relacionados con el recubrimiento de zinc, comogalvanoplastiay rociado de zinc, y todos estos tratamientos de recubrimiento de zinc tienen sus pros y sus contras. Por favor, la tabla de comparación a continuación.

Durante años, la protección del acero contra la corrosión generalmente implicaba el uso de galvanizado en caliente o algún tipo de sistema de pintura. Sin embargo, cada vez más especialistas utilizan una combinación de ambos métodos de protección en lo que comúnmente se conoce comorecubrimiento dúplex, y es simplemente acero pintado o revestido con pintura en polvo que ha sido galvanizado en caliente después de la fabricación. Cuando la pintura y el acero galvanizado se usan juntos, el control de la corrosión proporcionado es superior al de cualquiera de los sistemas usados ​​solos. El recubrimiento galvanizado protege el acero base, proporcionando protección catódica y de barrera. Además, el revestimiento galvanizado evita que se forme una capa inferior de óxido de hierro, cuya presión hacia el exterior puede hacer que la pintura se ampolle y se desprenda. La pintura, a su vez, brinda protección de barrera al revestimiento galvanizado. La pintura reduce la velocidad a la que se consume el zinc, extendiendo en gran medida la vida útil del acero galvanizado. A cambio, una vez que la pintura se ha desgastado o dañado, el zinc está disponible para brindar protección catódica y de barrera para que no se oxide y la pintura no se pele. Con este efecto sinérgico, es típico que un sistema dúplex brinde protección contra la corrosión de 1,5 a 2,5 veces más que la suma de las vidas útiles del zinc y la pintura usados ​​individualmente. Por ejemplo, si se espera que el revestimiento galvanizado dure 40 años y el sistema de pintura dure 10 años, el galvanizado y la pintura juntos deberían durar 75 años sin mantenimiento o, de forma conservadora, 1,5 veces la suma de ambos sistemas.
Por lo tanto, el recubrimiento dúplex, ya sea pintura o recubrimiento en polvo de acero galvanizado, es un método altamente efectivo y fácil de aplicar para mejorar en gran medida la vida útil de prácticamente cualquier proyecto. Por supuesto, este recubrimiento es la solución anticorrosión más costosa en comparación con las opciones de recubrimiento único como HDG, recubrimiento en polvo o pintura. Debido a su rendimiento anticorrosivo superior, es ampliamente utilizado en las siguientes industrias.
√ Piscicultura
√ Edificación y construcción
√ Automoción
√ Aviación
√ Químico
√ Costa afuera