Aços zincados por imersão a quente versus aços pintados com tintas líquidas
HORST W. REICHE(a)

Valor protetivo da camada de zinco

Os revestimentos de zinco oferecem uma tríplice proteção ao metal-base:

• Um revestimento aderente e tenaz;
• Quando ocorre algum dano no recobrimento, de modo a deixar a superfície do aço exposta, não surge a corrosão, pois as partes descobertas ficam protegidas pelo zinco;
• Quando a exposição à ação da atmosfera é prolongada, a ponto de eliminar a película protetora e a camada externa rica em zinco, as camadas intermediárias de zinco-ferro continuam dando proteção.
• A excelente resistência à corrosão do zinco, quando exposto a ambientes naturais como atmosfera e águas naturais é a razão de sua vasta utilização.

O zinco é o metal mais utilizado em condições de exposição atmosférica, usado tanto em forma de chapas como em peças fundidas, mas sua aplicação mais importante é como revestimento de proteção contra a corrosão de estruturas de aço. Neste tipo de aplicação, são utilizados aproximadamente 50% de todo zinco produzido mundialmente.(1) Quando o zinco é exposto à atmosferas secas, forma- se gradualmente sobre sua superfície uma camadade óxido de zinco (ZnO) que atua como uma barreira muito efetiva contra a corrosão.

Uma vez formada esta barreira, a taxa de corrosão do zinco torna-se praticamente desprezível. Em atmosferas limpas e na presença de oxigênio, o gás carbônico e de água, o produto de corrosão inicialmente formado sobre o zinco é o hidróxido de zinco, que é convertido em carbonatos de zinco ou em carbonatos básicos de zinco, que são compostos insolúveis.

Se a atmosfera estiver contaminada com SO2, o hidróxido de zinco é convertido em sulfato básico de zinco ao passo que se estiver contaminada com cloreto, o hidróxido de zinco é convertido em cloretos básicos de zinco. Em ambos os casos, estes compostos são insolúveis
e formam uma barreira que protege contra a corrosão.(2)

O zinco é exposto a atmosferas mais do que qualquer outro metal.(3)

Em atmosferas rurais e urbanas, expostos em condições não-abrigadas, a taxa de corrosão normalmente é linear com o tempo, já em condições abrigadas, esta taxa decresce com o tempo.

Em ambiente marinhos, tanto em condições abrigadas como não-abrigadas, existe uma tendência de diminuição da taxa de corrosão com o tempo, sendo este efeito mais pronunciado em condições abrigadas.

Em atmosfera industrial, a taxa de corrosão é altamente dependente da concentração de dióxido de enxofre, de modo que normalmente, verificam-se variações na taxa de corrosão.

Assim, em períodos de elevada concentração de dióxido de enxofre na atmosfera, tem-se altas taxas de corrosão e vice-versa. Apesar desta diversificação na dependência da taxa de corrosão de zinco, segundo a literatura, acredita-se que os resultados obtidos com dois anos de exposição já são suficientes para estimar a taxa de corrosão média do zinco.

Por exemplo, se o revestimento de zinco possui espessura de camada de aproximadamente 50 micrômetros e está exposto em um ambiente, cuja taxa de corrosão média é da ordem de 2 micrômetros/ano, pode-se estimar uma vida útil da ordem de 25 anos para a camada de zinco.
Para melhor ilustrar a corrosividade ao aço zincado, apresenta-se na Tabela I, a caracterização das atmosferas com base na taxa de corrosão, conforme norma ISO 12944-2:1998 (E).

Tabela I

Outrossim, oportuno citar os resultados dos ensaios de exposição de painéis de aço zincado, realizados pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de S. Paulo – IPT (Laboratório de Corrosão e Tratamento de Superfície)(4), que tiveram a duração de 12 anos nas atmosferas rural e industrial e de 17 anos na atmosfera urbana, conforme critérios recomendados pelas normas ISO 9223 e 9224, apontados nas Tabelas II, III e IV.

Vê-se, então que os aços zincados por imersão à quente apresentaram taxas de corrosão ligeiramente decrescentes com o tempo nas atmosferas rural e urbana, e, praticamente lineares na atmosfera industrial.

Tabela II

Tabela III

Tabela IV

Tabela III

Tabela V - Difusão de cloreto de sódio em películas de tinta (mg/cm²/ano)

Aço pintado

Mecanismo de proteção

Existem basicamente três mecanismos de proteção: barreira, inibição (passivação anódica) e eletroquímico (proteção catódica).

Barreira: Colocação, entre o substrato e o meio corrosivo, de uma película, a mais impermeável possível, introduzindo-
se no sistema substrato-meio corrosivo uma altíssima resistência, que abaixe a corrente de corrosão a níveis desprezíveis. Sabe-se porém, como exemplificado na Tabela V(5), que todas as películas são parcialmente permeáveis. Desse modo, com o tempo, o eletrólito alcança a base, e o processo corrosivo tem início.

Inibição – passivação anódica: A passivação anódica pode ser obtida se as tintas de fundo contiverem determinados pigmentos inibidores que darão origem à formação de uma camada passiva sobre a superfície do metal, impedindo a sua passagem para a forma iônica, isto é, que sofra corrosão.

Eletroquímica – proteção catódica: O metal será protegido catodicamente se na tinta de fundo for incluída uma quantidade suficiente de um metal mais negativo como o zinco (~95%, quantidade satisfatória para que o substrato contate as partículas de zinco).

Aspectos econômicos da pintura

De modo geral, dois tipos de custos são importantes na pintura industrial: o custo inicial e o custo de manutenção (retoques e repinturas).

Custo inicial

É aquele referente à primeira execução deste serviço, e é, dado pela seguinte expressão:
Ci = Cl + Ct + Ca

Onde:
Ci = custo inicial por m²;
Cl = custo de limpeza por m²;
Ct = custo das tintas por m², para uma determinada espessura;
Ca = custo de aplicação por m².

Tabela VI

Custo de manutenção

O custo de manutenção de um esquema de pintura constitui-se no somatório dos custos de retoques com os custos de repintura.

Custo acumulado e comparação entre custos de esquemas de pintura

É obtido pelo somatório do custo inicial com os custos de retoques e repinturas(6). Este custo, dividido pelo número de anos previstos para o esquema de pintura, fornece o custo anual.

Na Tabela VI(7), apresentam-se exemplos comparativos entre esquemas de pintura em diferentes ambientes corrosivos, destacando-se que os valores constantes da tabela são baseados em dados práticos, considerando- se tintas de boa qualidade, aplicação adequada e
ausência de danos mecânicos.

a) Esquema convencional

• Limpeza da superfície
  Inspeção
  Limpeza com solvente
  Limpeza mecânica St3 ou jateamento abrasivo
  comercial Sa2;
• Tinta de fundo
  Duas demãos de tinta alquídica com espessura
  seca de 35 micrômetros por demão;
• Tinta de acabamento
  Duas demãos de tinta alquídica brilhante na cor
  indicada, com espessura de 30 micrômetros por
  demão.

b) Esquema seminobre

• Limpeza da superfície
  Inspeção
  Limpeza com solvente
  Jateamento abrasivo ao metal quase-branco
  Sa 2½;
• Tinta de fundo
  Duas demãos de tinta epoxi curada com poliamina,
  com espessura seca de 35 micrômetros por
  demão;
• Tinta de acabamento
  Duas demãos de poliuretano alifático, com espessura
  seca de 35 micrômetros por demão.

c) Esquema nobre

• Limpeza da superfície
  Inspeção
  Limpeza com solvente
  Jateamento abrasivo ao metal quase-branco
  Sa 2½;
• Tinta de fundo
  Uma demão de tinta rica em zinco a base de
  silicato de etila, com espessura seca de 65-75
  micrômetros;
• Tinta intermediária
  Uma demão de tinta epoxi com espessura seca de
  35-45 micrômetros;
• Tinta de acabamento
  Duas demãos de tinta epoxi alta espessura com
  100 micrômetros película seca por demão, ou
  duas demãos de tinta poliuretano alta espessura
  com 60-70 micrômetros película seca por demão.

Custo comparativo

Na escolha de qualquer revestimento, deve ser levado em conta sua vida útil, relacionada com o custo inicial e despesas de manutenção.
No campo usual das aplicações, os produtos zincados por imersão a quente só encontram competição nos revestimentos orgânicos.

A comparação pode ser mais facilmente realizada se os custos forem calculados por unidade de superfície a ser protegida. Entretanto deve-se considerar que o custo de pintura é praticamente independente do tipo de estrutura, sendo função direta do tamanho da superfície
a ser revestida; por outro lado, o custo da zincagem por imersão a quente depende da relação superfície/peso da estrutura, resultando em custos relativamente baixos para peças de secções pouco espessas e de componentes construídos com chapas, e em custos maiores
que os da pintura, por exemplo, para o caso de secções mais espessas.

Os dados ora apresentados, permitem concluir que geralmente os revestimento zincados por imersão a quente tem maior duração que os obtidos por pintura; portanto, apesar de poderem ter um custo de aplicação maior, podem ser mais vantajosos para aplicação em
estruturas que exigem uma longa vida, sem necessidade de serviços de manutenção freqüentes.

Estudos comparativos dos custos entre ambos, mostram que o custo de zincagem sobre a pintura considerado uma vida útil de 25 anos é de 2 a 3 vezes mais barato(8).

Entretanto, a aplicação de pintura sobre produtos zincados mostra outro aspecto, e, de fato econômico (Sistema Duplex). Sua validade é nítida para atender a requisitos especiais de resistência à corrosão ou aparência, sabendo-se que uma boa pintura pode alongar a vida útil dos produtos zincados a mais que o dobro, quando expostos à atmosferas agressivas (C5 e C6), além de proporcionar posteriormente manutenções fáceis e baratas.

(1) BOYD, W. K.. Corrosion of metals in the atmosphere. Ohio: MCIC, 1974. P. 18/55
(2) PANOSSIAN, Z. Corrosão e proteção em equipamentos e estruturas metálicas. São Paulo: IPT, 1993, VZ, p. 427/430/488
(3) KAJIMOTO, Z. P.; ALMEIDA, N. L.; SIQUEIRA, F. J. S. – Corrosão atmosférica de metais no Estado de São Paulo, São Paulo, IPT, 1991
p. 59 (IPT Boletim 37)
(4) ALMEIDA, N. L.; PANOSSIAN, Z. – Corrosão atmosférica: 17 anos – São Paulo: IPT, 1999
(5) NUNES, V. N., Pintura industrial aplicada, Boletim Técnico da Petrobrás, V. 10, nº 3 / 4, Jul. – dez. 1967. P. 507
(6) NUNES, L. P. – Pintura Industrial – Apostila Petrobrás e ABRACO, Rio de Janeiro, 1982, p. 111-3
(7) NUNES, L. P.; LOBO, A. C. – Pintura Industrial na Proteção Anticorrosiva
(8) CORRÊA, Arnaldo; FERREIRA, J. D., Corrosão e Tratamento Superficiais dos Metais

(a) Horst W. Reiche, Engenheiro-consultor contratado pelo Comitê de Galvanização a Fogo da Abcem.