Galvanización Explicada: Cómo los Recubrimientos de Zinc Alargan la Vida de las Piezas Metálicas

La galvanización es un proceso para añadir un recubrimiento de zinc a la superficie del acero o hierro. Como el zinc actúa como recubrimiento sacrificial, protege el acero o hierro subyacente y puede por tanto alargar la vida útil de las piezas metálicas.

Pero la galvanización es un proceso complejo que puede realizarse de varias formas. Existen diferentes formas de galvanizado, incluyendo galvanizado por inmersión en caliente y galvanizado por difusión térmica, y estas variaciones ofrecen sus propias ventajas y desventajas particulares. Por tanto, es útil entender las diferentes formas de galvanización antes de incorporarla en un proyecto de prototipado o fabricación.

El metal galvanizado es más común de lo que podría pensar. Estructuras como marcos de edificios, bancos metálicos, balcones, escaleras y escaleras de incendios pueden hacerse de metal galvanizado para asegurar una vida útil más larga y protección adecuada contra corrosión y daño. Otros ejemplos pueden encontrarse en piezas de automoción y electrodomésticos.

Además, el acero galvanizado y el hierro galvanizado pueden usarse con diferentes procesos de fabricación, desde fabricación de chapa hasta mecanizado CNC, lo que lo convierte en un proceso básico en el mundo de la fabricación.

Este artículo repasa los fundamentos de la galvanización, respondiendo preguntas como qué es la galvanización, qué metales pueden galvanizarse, para qué se usa, qué tipos de galvanización hay, y cómo mejora las piezas metálicas.

¿Qué es la galvanización?

La galvanización (o galvanizado) es el proceso de añadir una capa de zinc a la superficie exterior de un metal, concretamente acero o hierro. El propósito es añadir un recubrimiento protector al metal subyacente, reduciendo la probabilidad de corrosión u oxidación.

El proceso de galvanización varía según la técnica exacta. Sin embargo, la parte más importante es que generalmente implica rodear el acero o hierro de zinc, que puede estar en estado líquido o pulverulento. Cuando se introduce el zinc, el hierro del metal rodeado reacciona con el zinc, creando un recubrimiento de aleación fuertemente unido.

El proceso de galvanizado de extremo a extremo puede dividirse en tres etapas:

1. Preparación de la superficie del acero o hierro
2. La galvanización propiamente dicha
3. Tratamiento superficial post-galvanización

La galvanización es un proceso de recubrimiento relativamente simple, y produce un recubrimiento superficial bastante grueso, típicamente alrededor de 80 µm —alrededor de tres veces más grueso que un recubrimiento creado por electrodeposición.

Materiales para galvanizar

Los materiales sustrato principales que pueden galvanizarse son acero y hierro. Sin embargo, otros metales ferrosos también pueden galvanizarse.

El material de recubrimiento en la galvanización es siempre zinc. Sin embargo, un proceso similar a la galvanización es el estañado, que sustituye el zinc por estaño. El estañado sirve para aplicaciones simples como almacenamiento de alimentos, pero es menos fiable que la galvanización: si el recubrimiento se daña, el estaño consumirá el hierro subyacente.

Tipos de galvanización

Las dos formas más populares de galvanización son la galvanización por inmersión en caliente y la electrogalvanización. Estos dos métodos y otros se discuten a continuación. Saber qué tipo de galvanización seleccionar puede requerir la ayuda de un experto.

Galvanizado por inmersión en caliente (Hot-dip galvanizing)

Durante la galvanización por inmersión en caliente, el metal se sumerge en un baño de zinc caliente a unos 450 °C. Al retirarlo, la superficie recubierta reacciona con el oxígeno para formar óxido de zinc, y luego con dióxido de carbono para formar carbonato de zinc. Antes de la galvanización, el metal debe limpiarse con una solución cáustica y luego decaparse en una solución ácida; también puede aplicarse cloruro de amonio y zinc para prevenir la oxidación prematura del metal antes de la galvanización.

Electrogalvanizado (Electrogalvanizing)

El electrogalvanizado combina la galvanización con la electrodeposición: una corriente de electricidad pasa a través de un baño de zinc con un ánodo de zinc y un conductor de acero. El proceso produce un recubrimiento más fino que la galvanización por inmersión en caliente y también crea un acabado superficial más brillante adecuado para aplicaciones cosméticas.

Sherardizing

Esta forma de galvanización tiene varios nombres: Sherardizing, galvanizado por difusión térmica, galvanizado por vapor y galvanizado en seco. Implica calentar piezas de acero hasta 500 °C en un tambor giratorio cerrado que contiene polvo de zinc. El zinc evaporado se difunde en la superficie de la pieza de acero para formar un recubrimiento fuertemente unido. Es ideal para piezas pequeñas y piezas que requieren recubrimiento de secciones internas.

Galvanizado-recocido (Galvannealing)

El galvanizado-recocido es una combinación de galvanizado por inmersión en caliente y recocido. El proceso de galvanizado por inmersión en caliente ocurre normalmente, antes de que el metal recubierto pase por cuchillas de aire para eliminar cualquier exceso de zinc. El metal se calienta entonces muy brevemente en un horno de recocido a 500–565 °C, causando que las capas de hierro y zinc se difundan entre sí y creen capas de aleación zinc-hierro.

Ventajas de la galvanización

El propósito de la galvanización es crear un recubrimiento protector de zinc sobre una pieza de acero o hierro. Pero, ¿por qué es útil y cuáles son las principales ventajas?

• Bloquea sustancias corrosivas: Un recubrimiento de zinc en metal galvanizado impide que sustancias corrosivas alcancen el metal sustrato más débil. Esto puede alargar la vida del sustrato, especialmente en aplicaciones exigentes.
• Previene el óxido: La galvanización retrasa significativamente la aparición de óxido.
• Crea ánodo sacrificial: El recubrimiento de zinc es consumido por sustancias corrosivas, ofreciendo protección al metal subyacente hasta que se agota por completo. Incluso si un arañazo penetra el recubrimiento, el zinc se consumirá antes que el hierro.
• Dura mucho tiempo: Los recubrimientos de zinc creados por galvanización son duros y duraderos, a menudo proporcionando décadas de protección para el metal subyacente.
• Es asequible: La galvanización es un procedimiento bastante simple y asequible que proporciona un beneficio notable por un gasto mínimo.
• Crea un recubrimiento grueso: Aunque no es adecuado para todas las aplicaciones, la galvanización produce un recubrimiento más grueso que, por ejemplo, la electrodeposición.

Aplicaciones de la galvanización

La capacidad de prevenir la corrosión en acero y hierro hace que el galvanizado se use ampliamente en varias industrias.

La aplicación más común es el acero galvanizado para construcción: cientos de miles de toneladas de acero de construcción galvanizado se producen anualmente para fabricar estructuras como marcos de edificios, mobiliario urbano, escaleras de incendios, escaleras y balcones.

El acero galvanizado también es común en la industria de la automoción, donde puede convertirse en piezas resistentes al óxido, incluyendo la mayoría del "body in white" de un coche: su base esquelética. Paragolpes, vigas, bastidores y chasis también pueden hacerse de acero galvanizado.

La prevención del óxido es una característica deseable en telecomunicaciones, donde líneas telefónicas y cajas eléctricas están sujetas a los elementos a diario. La galvanización sirve para aumentar la vida útil de estos elementos.

Fabricación con metal galvanizado

Los materiales galvanizados están ampliamente disponibles como chapa galvanizada, adecuada para procesos de fabricación de chapa como plegado y estampado, o como barras, tubos y varillas de metal galvanizado adecuados para procesos como mecanizado CNC.

Los materiales galvanizados tienden a ser fácilmente mecanizables, ya que el recubrimiento de zinc es más blando que el acero subyacente.

El metal galvanizado también puede soldarse, pero el zinc puede emitir humos peligrosos, por lo que la ventilación adecuada es esencial. La pintura no es particularmente efectiva en acero o hierro recubierto de zinc a menos que el material haya sido galvanizado-recocido.