DOSSIE FOSFATIZAÇÃO

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DOSSI TCNICOFosfatizao Ladislau Nelson Zempulski Marina Fernanda Stocco Zempulski Instituto de Tecnologia do Paran

Agosto 2007

DOSSI TCNICO

Sumrio 1 INTRODUO..................................................................................................................02 2 OBJETIVO .......................................................................................................................03 3 TRATAMENTO DE SUPERFCIES POR FOSFATIZAO..............................................03 3.1 Histrico e evoluo....................................................................................................04 3.2 Reaes qumicas .......................................................................................................05 4 TIPOS DE CAMADAS FOSFATIZADAS ..........................................................................07 4.1 Classificao quanto composio do banho .........................................................07 4.1.1 Fosfatizao com banho de fosfato de ferro ...............................................................07 4.1.2 Fosfatizao com banho de fosfato de mangans......................................................07 4.1.3 Fosfatizao com banho de fosfato de zinco ..............................................................07 4.1.4 Fosfatizao com banho de fosfato de zinco-clcio....................................................08 4.1.5 Fosfatizao orgnica.................................................................................................08 4.2 Classificao quanto a temperatura e tempo do banho ...........................................08 4.3 Classificao quanto ao modo de aplicao .............................................................09 4.3.1 Imerso.......................................................................................................................09 4.3.2 Spray ..........................................................................................................................09 5 FATORES QUE INFLUENCIAM A FOSFATIZAO .......................................................09 5.1 Agentes aceleradores..................................................................................................09 5.2 Efeito da temperatura e do tempo ..............................................................................10 5.3 Efeito da preparao da superfcie ............................................................................10 5.4 Efeito da cristalizao .................................................................................................11 6 ETAPAS DA FOSFATIZAO POR IMERSO ...............................................................11 6.1 Limpeza mecnica .......................................................................................................12 6.1.1 Jateamento.................................................................................................................12 6.1.2 Tamboramento ...........................................................................................................13 6.2 Desengraxe ..................................................................................................................13 6.3 Lavagem .......................................................................................................................13 6.4 Decapagem...................................................................................................................14 6.5 Lavagem .......................................................................................................................14 6.6 Ativao ou refinamento da camada ..........................................................................15 6.7 Fosfatizao .................................................................................................................15 6.8 Lavagem .......................................................................................................................16 6.9 Passivao ...................................................................................................................16 6.10 Secagem .....................................................................................................................16 6.11 Proteo final .............................................................................................................16 7 CRITRIOS DE ESCOLHA ..............................................................................................17 7.1 Fosfato de ferro ...........................................................................................................17 7.2 Fosfato de zinco ..........................................................................................................18 7.3 Fosfato de mangans ..................................................................................................18 8 FOSFATIZAO EM METAIS NO-FERROSOS............................................................18 9 MEIO AMBIENTE .............................................................................................................19 10 NORMAS TCNICAS .....................................................................................................19 11 CONTROLE DE QUALIDADE ........................................................................................19 Concluses e recomendaes .........................................................................................20 Referncias ........................................................................................................................20

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DOSSI TCNICO

Ttulo Fosfatizao Assunto Usinagem, solda, tratamento e revestimento em metais Resumo Este dossi trata do processo de revestimento de superfcies metlicas por fosfatos: um processo qumico que protege as superfcies metlicas (ao carbono e ferro fundido) contra corroso. O dossi apresenta o processo de revestimento de superfcies metlicas por fosfatos e sua evoluo. Posteriormente, so detalhados os mecanismos da fosfatizao bem como suas propriedades, tipos de camadas aplicadas, fatores que influenciam seu desempenho, etapas do processo, variaes, vantagens e normas tcnicas. Palavras chave Fosfatizao; corroso; tratamento de superfcie; fosfato; processo qumico; revestimento; metal Contedo 1 INTRODUO O ferro o elemento qumico que predomina na composio dos aos, e encontrado na natureza sob a forma de xidos estveis nos minrios como, por exemplo, na hematita (Fe2O3). O trabalho da metalurgia consiste em extrair o xido do minrio sob um forte aquecimento, e reduzi-lo para fabricar o metal, deixando-o termodinamicamente instvel. A corroso, portanto, nada mais do que o retorno do metal ao seu estado de xido natural (mais estvel). A importncia do ao provm de propriedades como ductilidade, maleabilidade, tenacidade, dureza, e relativo baixo custo. Por outro lado, este material sofre com facilidade a ao corrosiva do meio ambiente, atravs de ar mido, partculas slidas, gases contaminantes, temperatura, etc. A combinao do oxignio do ar com o ferro dos aos forma o xido de ferro (popularmente conhecido como ferrugem) por uma reao de oxidao, que por sua vez corresponde a um fenmeno qumico que por ao qumica ou eletroqumica altera a natureza das substncias e as propriedades do material, deteriorando-o. Este processo natural indesejvel, pois destri o material causando prejuzos anuais da ordem de bilhes de dlares. Dentre as inmeras formas de se evitar a corroso, a mais difundida consiste em isolar o metal base do meio corrosivo, tanto nos produtos acabados como nas etapas intermedirias da fabricao, por processos como galvanizao, pintura, etc. neste contexto que se insere a operao de fosfatizao. Os tratamentos de superfcies metlicas por este mtodo fazem parte de processos de converso qumica superficial, e so largamente utilizados em todo o mundo, tanto no setor industrial da deformao a frio2 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

(extruso, trefilaria, etc), como no setor de preparao de superfcies metlicas antes da pintura. Neste ltimo caso, com a fosfatizao procura-se melhorar a aderncia da pintura por intermdio da camada de fosfatizao, bem como a resistncia corroso do conjunto constitudo por revestimento, camada de converso e substrato. 2 OBJETIVO Este dossi aborda diversos aspectos de natureza tecnolgica sobre tratamentos de superfcies metlicas por fosfatizao, e tem por objetivo disseminar informaes que possam promover o incremento de melhorias junto s micro e pequenas empresas, bem como sanar dvidas com relao ao processo descrito e aspectos relativos tecnologia de produo e processo, propriedades, vantagens, dentre outros. 3 TRATAMENTO DE SUPERFCIES POR FOSFATIZAO Como a corroso geralmente ocorre devido s diferenas de materiais existentes como soldas, conexes ou simplesmente contato ou diferenas superficiais no mesmo metal, fazse necessrio isolar o metal do meio corrosivo que o cerca. A aplicao de revestimentos no-metlicos inorgnicos seguida de pintura, mostrou-se extremamente eficaz no combate a este processo destrutivo. A resistncia corroso devido menor solubilidade das pelculas de converso nos meios agressivos. Por tal razo, consegue-se muitas vezes melhor resistncia corroso atravs da precipitao na superfcie metlica de sais ligeiramente solveis, tais como os fosfatos. A fosfatizao corresponde a um mtodo de proteo de metais onde a soluo fosfatizante, aplicada por asperso, imerso ou por ambos os processos, normalmente constituda por gua, cido fosfrico livre, uma mistura de sais de fosfato de zinco, ferro ou mangans, e agentes oxidantes. O cido fosfrico ataca o substrato metlico, verificando-se consumo de hidrognio, um aumento de pH e a deposio de cristais. O hidrognio liberado reduzido gua pela ao dos agentes oxidantes presentes, que evitam a formao de um filme gasoso na superfcie metlica durante o tratamento e aceleram o processo de revestimento. Os produtos que constituem estes cristais provm naturalmente no s do meio fosfatizante (o banho), mas tambm do material metlico a tratar superficialmente. O banho fosfatizante consiste de uma soluo aquosa diluda contendo elementos andicos e catdicos capazes de reagir com a superfcie metlica para provocar a formao de cristais sobre a superfcie -3 -2 como uma mistura de fosfatos neutros (PO4 ) e monocidos [H(PO4)2 ], de zinco, ferro ou mangans. Como os fosfatos desses elementos so pouco solveis em gua, depositam-se sobre a superfcie metlica sob a forma de uma fina camada de cristais quando em contato com determinadas solues, sob determinadas condies. A velocidade de deposio, o retculo e a forma do revestimento dependem da germinao e crescimento dos cristais. As principais propriedades da camada de fosfatos so: baixa porosidade; alto poder isolante, impedindo a propagao de correntes galvnicas (causas desta forma de corroso); grande aderncia superfcie metlica; boa afinidade para leos e tintas; baixo custo de aplicao; resistncia corroso; preserva as propriedades mecnicas e magnticas e; evita o alastramento da ferrugem para reas em que a pintura foi destruda.3 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

O revestimento obtido, em geral de cor cinza escuro, possui uma ao anticorrosiva no

muito significativa isoladamente, mas sua presena em superfcies pintadas exalta a eficincia de outros meios convencionais de proteo. Uma vez que se deposita sobre uma superfcie levemente atacada pelas operaes de preparao da superfcie anterior, o resultado uma pelcula extremamente aderente. Este efeito conseqncia do aumento da porosidade e rea especfica da superfcie tratada, que permitem uma maior penetrao de tinta ou absoro de leos lubrificantes protetivos. As peas tratadas praticamente no mudam suas propriedades magnticas e no causam tenses. A camada resultante tem uma grande resistncia eltrica, oferece uma excelente preparao para pintura, e evita corroso. A superfcie fosfatizada de peas para deformao do metal-base por extruso e trefilao, faz com que o material deslize livremente, diminuindo as foras de atrito (antifriccionante de peas mveis de ferro e ao), melhorando o acabamento final e a vida til da ferramenta. O estudo freqente das reaes qumicas envolvidas no processo e de solues para a formao de camada de fosfatos insolveis sobre superfcies metlicas (como ferro, zinco, alumnio, cdmio e magnsio) possibilitou a evoluo do processo que atualmente permite formar revestimentos protetivos a temperaturas alta e ambiente, com significativa economia de gua e energia. As camadas de fosfato podem, em certos casos, substituir deposies metlicas, sendo este tratamento o mais simples e mais barato. 3.1 Histrico e evoluo As primeiras tentativas de obteno de uma camada protetora de fosfatos sobre uma superfcie metlica datam do sculo passado, e so narradas como a imerso de peas ao rubro em misturas de carvo e fosfato dicido de clcio, ou no prprio cido fosfrico. Em 1906, o ingls Thomas W. Coslett patenteou a fosfatizao em soluo aquosa de metais com fosfato de ferro. Seu processo baseava-se na imerso da pea metlica em uma soluo quente de cido fosfrico diludo contendo aparas do mesmo metal, para atenuar o ataque; e as primeiras aplicaes apareceram em 1908 com o nome de Coslettizao. Em 1910, Coslett j utilizava solues base de cido fosfrico e fosfato de zinco. Em 1911, R. G. Richards props um banho fosfatizante pela dissoluo de carbonato de mangans em cido fosfrico seguido de diluio em gua. Em 1916 W. H. Allen relacionou o sal dicido e o teor de cido fosfrico livre, patenteando dois novos processos que foram difundidos como Parkerizao. Em 1924 foi patenteado um processo denominado Eletrogranodine, atravs do qual as peas a serem fosfatizadas eram submetidas a uma corrente alternada promovendo uma reduo significativa do tempo de operao. Difundiu-se, portanto, a partir desta data, a utilizao de corrente eltrica ou substncias orgnicas e inorgnicas como aceleradores da fosfatizao. Em 1928, o processo Atramentol utilizou fosfatos dicidos de mangans II e III com cido fosfrico livre. Em 1929, um processo desenvolvido e chamado de Bonderizao, que baseava-se no uso de solues de cido fosfrico e sais dicidos diversos contendo nitratos e compostos de cobre, permitiu a formao da camada de revestimento em intervalos de 1 a 5 minutos. Aps a Segunda Guerra Mundial, a fosfatizao veio a tomar uma verdadeira importncia industrial. No incio da dcada de 50, surgem processos mais eficientes para a fosfatizao cristalina e a fosfatizao ao ferro, os quais vm a sofrer nas dcadas de 60 e 70 novos desenvolvimentos, implementados, fundamentalmente pela indstria automobilstica. Atualmente, pode constatar-se que as investigaes neste domnio continuam, encontrando-se processos, produtos e instalaes envolvidas nesta tcnica em4 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

permanente evoluo. 3.2 Reaes qumicas O processo bsico envolvido na formao de qualquer revestimento por fosfatizao -3 consiste na precipitao de um metal divalente e ons fosfatos (PO4 ) em uma superfcie metlica. Os sais de fosfatos, principalmente os sais de metais divalentes, so solveis em solues cidas e insolveis em solues neutras e bsicas. Os banhos de fosfato so cidos o suficiente para manter os ons em soluo. medida que as peas, previamente decapadas, so imersas em um banho fosfatizante, + um ataque cido ao metal base produzido na superfcie devido presena de ctions H com a liberao/desprendimento de hidrognio gs. Duas mudanas ocorrem na soluo diretamente adjacente superfcie metlica. Primeiro, o cido neutralizado e o pH sobe. Segundo, a concentrao de ons metlicos aumenta. Tpicos metais fosfatizados, como ao ou ao galvanizado, elevaro a concentrao de ons de ferro ou zinco, respectivamente, nesta vizinhana entre a superfcie e o seio da soluo. Ocorre a formao de um fosfato de ferro secundrio, o qual rapidamente atinge o limite de saturao. O ataque ento termina e sobre o metal base se produz um depsito de fosfatos complexos em excesso. Paradoxalmente, o processo de fosfatizao iniciado com uma reao de corroso, genericamente descrita por:

Admitindo-se:

Reao andica:

Reao catdica:

Para o caso do cido fosfrico, genericamente representa-se:

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Considerando M = Zn, Mn, Fe, etc; inicialmente, o cido fosfrico atua apenas como agente corrosivo, formando o fosfato primrio do metal (solvel) (Eq.1). Os fosfatos secundrios e tercirios (insolveis) formados segundo as relaes de equilbrio qumico reacional podem se depositar sobre a superfcie metlica (Eq. 2 e 3). Portanto, a partir de uma soluo contendo um fosfato primrio obtm-se a formao de fosfatos com a liberao de hidrognio (Eq. 4). Para o caso do ao/ferro fundido como metal base, tem-se:

O revestimento final, resultante da deposio dos cristais (fosfatos insolveis), depende do pH na interface banho/metal, pois a formao deste funo da presena dos fosfatos primrios, que, por sua vez, est diretamente ligada disponibilidade dos ons H+ em soluo. Quando a fosfatizao efetuada por pulverizao (spray), no h contribuio do metal base para a formao da camada de cristais. Como nem todo on Fe+2 aproveitado na produo da camada de fosfato cristalino, haver um aumento progressivo deste em soluo. Isto pode acarretar uma mudana no equilbrio da reao que d partida ao sistema. Desta forma, em um dado momento, o processo de fosfatizao estagnar. Para resolver este problema, utiliza-se substncias oxidantes que promovem a remoo dos ons de ferro da soluo sob a forma de FePO4, composto insolvel e responsvel pela lama nos banhos fosfatizantes. Os agentes oxidantes reduzem tambm o hidrognio liberado, convertendo-o em gua. Dentre os oxidantes, salientam-se cloratos, misturas de cloratos e nitritos, misturas de cloratos e nitratos e misturas de cloratos, nitritos e nitratos. Os resultados podem ser melhorados recorrendo a misturas de nitritos e compostos com enxofre e oxignio, nitratos, gua oxigenada, misturas de cido brico, nitratos e nitritos, e outros.6 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

Dado que o processo de fosfatizao conduz formao de lamas, recomendado utilizar nos banhos de fosfatizao outros produtos qumicos que, alm de melhorarem a formao de cristais da pelcula de fosfatao, permitam controlar a formao de lamas. Como exemplo, podem ser citados: perborato de sdio; hexafloreto de solcio; carbonato de nquel; cido brico; fosfato de amnio; etc. 4 TIPOS DE CAMADAS FOSFATIZADAS A fosfatizao pode ser classificada quanto: Composio do banho; Temperatura e tempo do banho; Modo de aplicao.

4.1 Classificao quanto composio do banho Realiza-se a fosfatizao com banhos geralmente compostos por fosfatos de ferro, mangans, zinco, mas existem variaes bastante difundidas. 4.1.1 Fosfatizao com banho de fosfato de ferro Em banhos cujo teor de ferro baixo, obtm-se a precipitao de fosfato de ferro (ou nocristalino). Estes cristais so designados amorfos ou no-cristalinos, pois no so visveis a olho nu nem ao microscpio, sendo detectveis apenas por medidas de difrao de Raios X. Sendo leves, resultam numa faixa de 0,16 a 0,80 g/m. Este mtodo aplicado quando uma boa aderncia para pintura e baixo custo so requeridos. A selagem posterior fosfatizao s vezes omitida para reduzir custos, bem como o enxge final considerado opcional. 4.1.2 Fosfatizao com banho de fosfato de mangans O fosfato de mangans obtido em mistura com fosfato de ferro na forma de cristais grandes, quando requerida grande resistncia corroso para aplicaes sem pintura posterior. Geralmente, aplicado por imerso, formando camadas pesadas (de 7,5 a 30 g/m). Este tipo um importante lubrificante para peas que sofrem atrito, pois diminui consideravelmente os desgastes mecnicos. A camada de fosfato de mangans deve ter estrutura constituda de cristais prismticos com arestas arredondadas, parcialmente sobrepostos, sendo tal controle feito atravs de microscpio. Por possuir cristais muito finos, mesmo sem oleao, produz alta resistncia corroso. 4.1.3 Fosfatizao com banho de fosfato de zinco O fosfato de zinco obtido sozinho (em aplicaes por jateamento) ou em combinaes com fosfato de ferro (em aplicaes por imerso), e o preferido por permitir uma gama de 2 2 pesos de camada desde bastante baixos (1 g/m ) at relativamente altos (7-12 g/m ). recomendado quando boa aderncia pintura e boa resistncia corroso em superfcies pintadas so desejadas. Pode ser utilizado como base para pintura ou como estrutura para segurar ceras e leos, mas as duas aplicaes no podem ser implementadas simultaneamente uma vez que a presena de ceras ou leos compromete a aderncia da tinta ao metal. Aplicado a frio e por imerso, constitui o sistema mais amplamente utilizado por ser o mais verstil e confivel. Com pintura, o mais indicado para superfcies que devero ficar expostas a intempries.7 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

Em combinao com leos desagantes e protetivos, promove excelente proteo contra corroso, chegando a 150 horas em nvoa salina, com sua forma cristalina e amorfa o leo fica retido por absoro entre os cristais, deixando a pea com um aspecto seco de cor cinza escuro. Corresponde deposio sobre chapa metlica de uma camada de cristais de fosfato de zinco de grande aderncia que vai aumentar a porosidade permitindo uma boa penetrao da tinta, aumentando a aderncia da mesma e a resistncia corroso. Os revestimentos cristalinos de zinco contm fosfato hidratado sob a forma de Zn3(PO4)2. 4H2O e traos de fosfato de ferro II, apresentando estrutura cristalina definida, geralmente, na forma de agulhas ou escamas, que variam entre 10 e 20m. A visualizao feita em microscpio com aumento de 400 a 600 vezes. 4.1.4 Fosfatizao com banho de fosfato de zinco-clcio O fosfato de zinco-clcio obtido em composio binria (fosfato de zinco e fosfato de clcio) quando aplicado por jateamento, e em mistura ternria com fosfato de ferro quando aplicado por imerso. Estes cristais, denominados Scholzite e de frmula Zn2Ca(PO4)2.H2O, tem forma nodular com agregados ricos em clcio, apesar de a massa de camada ser idntica da pelcula de fosfato de zinco. Dispensa a utilizao de refinadores base de sais de titnio, pois apresenta estrutura microcristalina. 4.1.5 Fosfatizao orgnica uma tecnologia alternativa de fosfatizao com fosfato de ferro que permite desengraxar e fosfatizar simultaneamente superfcies metlicas mediante uma simples operao monoestgio a frio. Remove-se inicialmente o leo da pea, tornando-a apta para as reaes qumicas subseqentes, utilizando posteriormente o leo transformado como um plastificante incorporando ao processo, evitando assim efluentes. Com a secagem do filme lquido depositado sobre a superfcie promove-se uma converso qumica da superfcie do metal formando a deposio de uma fina camada amorfa e incolor de fosfatos de ferro inorgnicos modificados e selados por um filme polimrico, constituindo assim a reao de fosfatizao. A extrema flexibilidade e a microporosidade do filme polifosftico asseguram uma excelente adeso das pinturas (ao contrrio da ancoragem mecnica, caracterstica da fosfatizao convencional) e contribuem para incrementar a resistncia corroso do ciclo prtratamento/pintura. Alm do mais, os substratos metlicos pr-tratados e no pintados ficam protegidos do ataque corrosivo por diversas semanas na estocagem em ambientes internos com teor normal de umidade relativa. Como vantagens citadas pelos fabricantes, vale ressaltar que este processo trata simultaneamente ao carbono, ferro fundido, chapa zincada, alumnio e lato com um nico produto e num nico banho; oferece proteo corroso de cerca 300 horas de salt-spray; realiza o desengraxe e a fosfatizao simultaneamente pela incorporao do leo resina base do produto sem efluentes e sem consumo de gua, a frio, com menor consumo de energia; e um processo ecologicamente correto que atende a norma ISO 14.000. 4.2 Classificao quanto a temperatura e tempo do banho Os banhos podem ser realizados a quente (acima de 80 C), a temperaturas intermedirias (entre 50 e 80 C) e a frio (abaixo de 50 C), gra as utilizao de aceleradores que8 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

modificaram o tempo de operao. Uma fosfatizao normal tem durao acima de 30 minutos, enquanto uma acelerada tem durao abaixo de 30 minutos e uma rpida dura menos de 5 minutos. 4.3 Classificao quanto ao modo de aplicao A seleo de um mtodo de aplicao deve ser baseada nas exigncias especficas de cada pea a ser tratada. Entretanto, recomenda-se aplicar os revestimentos mais pesados por imerso devido prejudicial perda de calor envolvida nas operaes com spray. Os revestimentos de fosfato de ferro so usualmente aplicados por spray devido nfase no baixo custo. A exceo a este caso so os fosfatos orgnicos, aplicados pela imerso em estgio nico. Quanto mais complexa for a configurao do objeto a revestir, mais vantajosa se torna a aplicao por imerso. Portanto, o spray geralmente utilizado para chapas ou tiras, mas para partes complexas desejvel fosfatizar por imerso. 4.3.1 Imerso Este modo de aplicao o mais difundido devido maior qualidade da camada obtida (homogeneidade, aderncia, espessura, performance), e utilizado para peas pequenas, como parafusos e chapas para estampagem. Como os banhos so maiores, a temperatura mais estvel e o custo com seu aquecimento menor, assim como a interferncia a contaminaes. A adio de nquel ao revestimento mais eficiente em fosfatizao por imerso, o que melhora a performance da corroso dos revestimentos de zinco e mangans em aos galvanizados. O procedimento mais lento e requer maior espao fsico para os banhos em comparao com o spray, mas estas desvantagens podem ser superadas com a utilizao de banhos com maior concentrao. A fosfatizao por imerso produz mudanas na composio do revestimento de fosfatos, que resulta em melhor desempenho na pintura do que alguns sistemas de pintura. 4.3.2 Spray Quando a fosfatizao feita por jateamento ou spray, observando-se o ngulo de incidncia e a presso empregada, obtm-se bons resultados, levando em conta o tempo reduzido e a qualidade da camada. Este modo de aplicao empregado para objetos de grandes dimenses, como peas para automveis e cabines refrigerantes, sem muitos detalhes, pois para partes complexas o recobrimento pode ser pequeno ou inexistente. No interior de peas a cobertura pode ser irregular ou inexistente, mas apresenta vantagem econmica devido ao menor custo dos equipamentos, menor espao requerido, e utiliza menores volumes de banho fosfatizante que a imerso, o que reduz os custos com manuteno do banho (concentrao, temperatura, filtragem, agitao, etc). 5 FATORES QUE INFLUENCIAM A FOSFATIZAO 5.1 Agentes aceleradores A utilizao de fatores favorveis s reaes qumicas envolvidas no processo de fosfatizao aprimorou seu modo de execuo, permitindo diminuir as temperaturas de funcionamento e os tempos de tratamentos. Existem trs maneiras no-qumicas de acelerar a fosfatizao: 1. Alta agitao produz um revestimento mais rapidamente. Se um processo de fosfatizao por imerso convertido para um processo de spray, h uma diminuio do tempo de processo. Analogamente, um processo por imerso pode ser acelerado9 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

aumentando a agitao. 2. A temperatura pode ser elevada para aumentar a taxa de formao de um revestimento. A maioria dos processos de fosfatizao possui uma faixa tima de temperatura para operao, mas o limite superior pode ser mais aplicvel que o inferior. 3. Correntes eltricas aceleram alguns processos. Apesar desta alternativa ser conhecida h tempos, esta prtica no muito difundida, pois a acelerao qumica preferida. Entre as alternativas qumicas, destacam-se A adio de aceleradores, orgnicos ou inorgnicos; A adio de sais de metais mais nobres que o ferro, como o cobre e o nquel.

No ltimo exemplo, o ferro do metal base desloca o componente metlico do seu sal, provocando sua deposio sobre a superfcie metlica. Desta forma so geradas reas microandicas e microcatdicas, resultando no aparecimento de micropilhas que aceleram o processo corrosivo que d partida ao processo de fosfatizao. Analogamente tem-se o efeito da corrente eltrica. Com relao aos aceleradores, estes podem ser oxidantes, redutores ou orgnicos. Segundo Vicente Gentil, a presena de um oxidante atua sobre o hidrognio nascente formado na superfcie metlica, transformando-o em gua, e ao mesmo tempo oxida o excesso de ons Fe+2, convertendo-os em Fe+3, de modo a evitar que o processo cesse. Como oxidantes, podem ser citados os cidos clrico (HClO3) e ntrico (HNO3), o perxido de hidrognio (H2O2), e ainda os cromatos (CrO42-) e dicromatos (Cr2O72-), menos difundidos. A ttulo de exemplo, o emprego de nitrato como acelerador oxidante:

Entre as substncias redutoras, possvel citar o bissulfito de sdio (NaHSO3) e o nitrito de sdio (NaNO2); e entre as orgnicas: anilina, uria, p-toluidina, piridina, o-nitroanilina, onitrofenol, o-nitrometano, o-resorcina, cido m-nitrobenzico, etc, muitas das quais so patenteadas. 5.2 Efeito da temperatura e do tempo As duas variveis citadas relacionam-se diretamente, e no faz sentido avali-las separadamente. Atualmente, o processo pode ser desenvolvido tanto a altas temperaturas como temperatura ambiente, pelo uso dos aceleradores. No caso da fosfatizao temperatura ambiente, deve-se ainda regular o pH da soluo, pois este influencia a solubilidade dos fosfatos a essas temperaturas. O aquecimento excessivo pode causar a precipitao de xidos nos equipamentos de processo. Como a maioria dos fosfatos de metais divalentes so menos solveis a temperaturas mais elevadas, o aquecimento localizado que ocorre com a elevao ou manuteno da temperatura do banho depositar esta pelcula nas paredes dos tanques. 5.3 Efeito da preparao da superfcie Quando a superfcie a ser fosfatizada preparada manualmente por lixamento ou por jateamento abrasivo, a camada de revestimento obtida apresenta melhores ndices de qualidade se comparada preparada por decapagem convencional. Esta observao evidencia a importncia de tenses residuais no material metlico tratado. Se o filme aplicado no pr-tratamento de remoo de oleosidades por solventes (imerso,10 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

vapor ou emulso) for muito fino, haver a formao de cristais muito pequenos, na maioria das vezes, desejada. Isto porque o filme possui uma ao inibidora do crescimento dos cristais, sem interferir na nucleao. 5.4 Efeito da cristalizao Os cristais constituintes do revestimento protetivos so formados sobre a superfcie a partir de germes, ou ncleos, e desenvolvem-se posteriormente segundo vrias fases. Aps uma fase de nucleao, que corresponde ao fenmeno de apario dos germes que representam os primeiros elementos da constituio dos cristais, surge uma fase de crescimento onde as diferentes faces dos cristais vo crescer por atrao eletrosttica dos ons em soluo que passam na vizinhana do ncleo. Se estes so numerosos por unidade de rea, daro lugar a um agregado microcristalino por impedimento mtuo do seu desenvolvimento, de cristais finos e massa de camada fraca. Por outro lado, caso os germes forem pouco numerosos, os cristais podero desenvolver-se sem interaes significativas, originando cristais grandes e conduzindo a uma massa de camada elevada. Quando se deseja obter uma boa base de pintura, prefervel que a estrutura formada seja microcristalina. A nucleao desejada pode ser obtida com um segundo enxge aps o tratamento decapante convencional, adicionando-se um sal de titnio levemente alcalino em pequenas quantidades. Esse tipo de tratamento sensibilizante controla o crescimento dos cristais de fosfato de zinco e atua como gerador de uma rede de centros de nucleao, onde tem incio a formao de minsculos gros, fortemente aderentes e resistentes corroso. As fases de transformao dos fosfatos dependem, sobretudo do balano entre as velocidades de hidrlise e de cristalizao. A cristalizao controlada por reaes superficiais e a velocidade de formao dos cristais, isto , da transformao do germe em cristal, de acordo com o seu crescimento nas trs dimenses. Os fosfatos cristalinos que mais freqentemente se formam nas operaes de fosfatao so a vivianite, usualmente referida como fosfatizao ao ferro, e a hopete, fosfatizao ao zinco. A primeira, cuja molcula Fe3(PO4)2.8H2O cristaliza por ligao dos tetraedros PO4 com octaedros FeO2(H2O)4, por partilha de tomos de oxignio. Estes cristais so caracterizados como minerais metlicos, pois comportam estruturas inicas, covalentes, e ligaes de hidrognio. Em cristais de hopete, de frmula Zn(PO4)2.4H2O, quatro molculas de gua so comportadas por malha. A seguir, apresentam-se os compostos encontrados nos revestimentos fosfatizados (QUADRO 1).Quadro 1 - Fosfatos encontrados nas camadas de converso Nome do Componente Frmula Qumica Vivianite Fe3(PO4)2.8H2O Ferro-hureaulite Fe5H2(PO4)4.4H2O Strengite FePO4 Hopete Zn3(PO4)2.4H2O Fosfofilite Zn2Fe(PO4)2.4H2O Scholzite Zn2Ca(PO4)2.4H2O Fosfonicolite Zn2Ni(PO4)2.4H2O Fosfomangalite Zn2Mn(PO4)2.4H2O Mangans-hureaulite Mn5H2(PO4)4.4H2O Sulfato de Alumnio AlPO4 Fonte: ASM HANDBOOK

6 ETAPAS DA FOSFATIZAO POR IMERSO Um processo de fosfatizao pode ser resumidamente esquematizado nas seguintes etapas:11 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

Limpeza mecnica; Desengraxe; Lavagem; Decapagem; Lavagem; Refinamento da camada; Fosfatizao; Lavagem; Passivao; Secagem; Proteo final.

Sendo por spray ou imerso, agrupam-se as etapas em trs conjuntos de operaes: Preparao da superfcie; Fosfatizao propriamente dita; Selagem.

A eficincia da fosfatizao depende fundamentalmente do preparo da superfcie que vai receb-la, ou seja, as peas devem estar isentas de impurezas como leo, graxa, massa de estampagem, xidos, etc. Estas substncias atuam de maneira negativa na adeso da camada e cristais, na continuidade e na durabilidade do revestimento. A soluo de limpeza deve ser formulada procurando-se assegurar a concentrao adequada dos reagentes; garantir um pH ideal para uso efetivo das substncias tensoativas e detergentes, e manter este pH ideal atravs de solues-tampo, as quais neutralizam as impurezas cidas ou bsicas. Deve conter tambm um reagente que elimine a dureza da gua (elevadas concentraes de sais de clcio e magnsio na gua), bem como inibidores que evitem o ataque superfcie metlica, impedindo assim a sua decapagem. Os tanques devem ser limpos semanalmente, para remoo de resduos. 6.1 Limpeza mecnica Os mtodos mecnicos utilizados na remoo de xidos ou sujidades de uma superfcie metlica, sejam orgnicas ou inorgnicas, podem ser manuais (escovas de ao, martelos de impacto, lixas raspadoras, etc) ou mecanizados (raspadeiras, lixadeiras, politrizes, pistola de agulhas ou de estiletes, marteletes pneumticos, etc). Dentre eles, destacam-se o jateamento e o tamboramento para o processo de fosfatizao. 6.1.1 Jateamento Este mtodo constitui o procedimento mais completo para remoo de escamas e oxidao. eficaz, rpido e de bom rendimento, mas requer um equipamento mais caro. Confere superfcie uma rugosidade propcia para melhor ancoragem e aderncia a sistemas de pintura, no sendo recomendado para peas de seo reduzida; ou onde possam ser causadas distores (por exemplo, com pequeno dimetro); ou quando as dimenses forem rigorosas (por exemplo, engrenagens, roscas); ou em componentes eltricos onde as tenses induzidas alteram as propriedades do material. Baseia-se na projeo de abrasivos a alta velocidade contra a superfcie a ser limpa, por meio de ar comprimido ou da ao centrfuga de rotores providos de ps. Existem inmeros tipos de abrasivos dependendo do local de uso, finalidade do jateamento, superfcie a ser jateada, etc. A correta seleo do material abrasivo importante para evitar danos superfcie a ser tratada, sendo os mais utilizados: granalha de ao; xido de alumnio, esferas de vidro e escrias de cobre.

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6.1.2 Tamboramento Constitudo de tambores ou cilindros rotativos onde as peas metlicas sofrem um tratamento superficial de abraso ou de acabamento, o tamboramento um processo de limpeza mecnica baseado no movimento de rotao. A eficincia deste mtodo depende da correta escolha de tamanho, dureza e formato das partculas de um meio slido adequado, convenientemente auxiliado por solues de certas substncias especficas, geralmente tensoativos. 6.2 Desengraxe Os desengraxantes tm como finalidade remover todos os tipos de leos e graxas das peas. Sua composio e natureza variam de acordo com o tipo de trabalho. O desengraxe por solvente realizado primeiramente, pode ser efetuado por imerso e vapores. Para o procedimento por imerso tem-se, por exemplo: Solvente: tricloroetila (ou percloroetileno, como comercialmente conhecido); Temperatura: 20 a 25 C; Durao: 5 a 10 minutos.

Posteriormente, o mtodo mais usado no tratamento da superfcie o desengraxe alcalino, no s pelas facilidades que apresenta, como tambm pelo seu baixo custo. Os chamados alcalinos pesados so usados em peas de ao ou ferro fundido, ideais para grandes quantidades de sujeira e de natureza severa. J os alcalinos mdios so usados em alumnio, lato, zinco, etc. E os alcalinos leves so totalmente isentos de alcalinidade por hidrxidos e so indicados para metais e ligas facilmente atacveis. Como exemplo prtico de desengraxe alcalino para um procedimento de fosfatizao por imerso, resume-se: Concentrao: 3 a 5%; Temperatura: 80 C; Tempo: varivel, dependendo do grau de sujeira (em geral, 5 minutos); Tanque: ao-carbono, sem revestimento especial; proviso de aquecimento por resistncia eltrica ou serpentina de vapor.

Para um desengraxe alcalino eletroltico, tem-se: Eletrlito: soluo aquosa de NaOH 80 g/l; Eletrodos: nodo (+): ao inox; Ctodo (-): pea a ser fosfatizada (ferro fundido ou ao carbono); 2 Densidade da corrente: 2 a 4 A/dm ; Temperatura: 50 a 60 C; Durao: 1 a 3 minutos;

6.3 Lavagem Tem como objetivo remover o excesso de desengraxante, proporcionando uma no contaminao da prxima etapa e eliminando tambm os resduos da etapa anterior. Utilizase gua com trasbordamento contnuo ou conforme produo. Em resumo, Com gua fria: renovao constante; Temperatura: ambiente;13 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

Tempo: 1 minuto; Tanque: ao-carbono, sem revestimento especial nem aquecimento.

6.4 Decapagem Os decapantes tm como finalidade remover a corroso, pelculas de oxidao e carepas de laminao, a fim de obter uma superfcie metalicamente limpa e isenta de impurezas e xidos. O meio mais comum e econmico para a remoo da corroso a decapagem pelo processo de cidos minerais. Este processo consiste, principalmente, na penetrao do cido atravs dos poros ou fendas da camada de xido at o metal base. As trincas existentes permitem a penetrao e a interao do xido com a pelcula menos oxidada e mais solvel de forma que as camadas soltem-se sob a forma de escamas e depositem-se no fundo do tanque, dissolvendo-se com o tempo. Paralelamente, o ao/ferro fundido descoberto comea a ser atacado, liberando o hidrognio que favorece o arrancamento das camadas externas. Ocorrem as seguintes reaes:

Embora o ataque cido sobre a superfcie metlica tenha como finalidade a remoo da ferrugem e oxidao, este deve ser controlado a fim de evitar: consumo exagerado; desgaste anormal das peas e; perigo produzido pela liberao do hidrognio.

Os inibidores so usados com o objetivo de evitar que o metal-base seja atacado, sem modificar, contudo, a velocidade de decapagem, alm de evitar a evaporao, limitando perdas e a exalao de gases corrosivos bastante fortes. Esquematicamente para decapagem cida, Concentrao de decapante: 5 a 10% expresso em H2SO4, ou soluo aquosa de 450 g/l de HCl; Temperatura: 50 a 60 C para o H 2SO4, e 20 a 30 C para o HCl; Tempo: varivel, dependendo do estado de oxidao das peas, em geral, 5 a 10 minutos; Tanque: revestimento de chumbo ou ao inoxidvel 316; proviso de aquecimento por resistncia eltrica (com elemento revestido de material anticido) ou serpentina de vapor.

6.5 Lavagem O enxge tem como objetivo remover partculas e resduos cidos da etapa anterior, utilizando gua deionizada fervente com trasbordamento contnuo ou conforme produo, sendo que a pea deve entrar quente na soluo. Em resumo,14 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

Com gua quente/fria: renovao constante; Temperatura: quente/ambiente; Tempo: 1 minuto; Tanque: ao-carbono, sem revestimento especial nem aquecimento.

Aps os banhos de desengraxe e de decapagem, as peas necessitam ser lavadas com gua corrente, de modo que os lcalis neutralizem o cido do decapante. A lavagem aps o banho cido impede que o banho fosfatizante tenha aumentada a sua acidez livre, passando ento, a funcionar como decapante. 6.6 Ativao ou refinamento da camada As camadas obtidas com o fosfato de zinco apresentam, em geral, granulao grosseira. Ao microscpio, os cristais se assemelham a agulhas, que se projetam em ngulos da superfcie tratada, formando um emaranhado. O refinamento promove o que se pode chamar de uma programao da superfcie metlica a ser fosfatada, uma vez que se caracteriza pela formao de microcristais de titnio que auxiliam na correta formao da camada de fosfatos. So criados pontos preferenciais de cristalizao, num processo de sementera. O objetivo desta etapa condicionar a superfcie aps o desengraxamento da pea, aumentando sua reatividade, para receber a camada de fosfatos, imergindo-a numa soluo de ativao por um curto intervalo de tempo. Estes banhos so usados sem enxaguamento intermedirio, sendo anterior ao banho de fosfatizao. Esta soluo constituda de produtos destinados a produzir camadas mais uniformes e micro cristalinas sobre a superfcie metlica nos processos de fosfatizao para pintura e deformao a frio. Em resumo, Concentrao de ativador: em geral, dixido de titnio, de 0,1 a 0,3% (para a maior parte dos produtos de mercado); Temperatura: ambiente; Tempo: aproximadamente 1 minuto; Tanque: ao-carbono, sem revestimento especial nem aquecimento.

6.7 Fosfatizao Etapa que caracteriza o processo, recobrindo a superfcie de fosfatos monocidos e neutros de zinco, ferro, mangans ou cromo, a fosfatizao resulta no aumento da porosidade e favorece a aderncia de tintas, aumentando a resistncia da superfcie corroso. Sendo pouco solveis em gua, os fosfatos depositam-se sobre a superfcie metlica em contato com as solues, sob a forma de finas camadas de cristais e, por serem isolantes, impedem a propagao de correntes eltricas superficiais, as quais respondem pela formao de ferrugem sob a camada da tinta. A composio do banho fosfatizante, em geral, deve ter de 2 a 5% de concentrado fosfatizante dissolvido em gua. Os principais componentes so: sulfato de zinco, ZnSO4, cido fosfrico, H3PO4, e catalisadores; estes ltimos - nitratos, nitritos, perxidos e cloratos - tm a funo de diminuir o tempo de operao, precipitar o ferro II presente em soluo e oxidar o hidrognio formado pelo ataque do cido ao metal, em concentrao dependendo do produto empregado. Altas concentraes de catalisador do "capas" com cristais finssimos e bem aderentes. Deve-se controlar: a quantidade de fosfato do metal presente; o ndice de acidez livre e total; e a concentrao de ferro II dos banhos fosfatizantes. Esquematicamente,15 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

Temperatura: de ambiente a 90 C, dependendo do pr ocesso; Tempo: em geral, 3 a 5 minutos; Tanque: revestimento de ao inoxidvel 314; proviso (em caso de processo a quente) de aquecimento por resistncia eltrica (com elemento revestido de material anticido) ou serpentina de vapor.

6.8 Lavagem Tem como objetivo remover o excesso de fosfato da etapa anterior. Utiliza-se gua com trasbordamento contnuo ou conforme produo. Em resumo, Com gua fria: renovao constante; Temperatura: ambiente; Tempo: 1 minuto; Tanque: ao-carbono, sem revestimento especial nem aquecimento.

6.9 Passivao A passivao ou selagem um processo que tem como finalidade melhorar a aparncia, obter maior resistncia corroso, etc. A importncia deste tratamento deve-se ao fato destes revestimentos apresentarem uma baixa porosidade em relao superfcie. Assim, os poros constituem reas andicas altamente ativas que influenciam no valor protetor do acabamento posterior. O passivador tem como finalidade selar esta porosidade atravs do preenchimento destes vales, impedindo a formao de corroso, porque todo metal que estaria desprotegido entre um cristal de fosfato e outro, passa a estar coberto. A passivao um complemento e ao mesmo tempo um nivelamento dos cristais da camada de fosfato, que reduz a rea livre, fechando os poros, e apassiva a superfcie metlica exposta, aumentando o valor protetor da camada. Esquematicamente, Concentrao de passivador: em mdia 0,01% em anidrido crmico (CrO3); Temperatura: 60 a 80 C; Tempo: 30 a 180 segundos; Tanque: revestimento de ao inoxidvel 314; proviso de aquecimento por resistncia eltrica (com elemento revestido de material anticido) ou serpentina de vapor.

Em alguns casos, principalmente quando a camada de tinta aplicada muito fina e de cor clara, a colorao caracterstica do cromato pode interferir, causando manchas. Utiliza-se ento um enxge com gua deionizada, no lugar da passivao, atravs do qual se busca remover resqucios de cido retido nos poros da camada de fosfato e no deixar traos de substncias solveis. 6.10 Secagem Secagem deve ser efetuada em estufa a alta temperatura (60 a 80 C), por 5 a 10 minutos. 6.11 Proteo final A superfcie fosfatizada deve ser protegida por pintura, aproveitando sua excepcional aderncia a esta opo protetiva. Com a apario das tintas para eletrodeposio (anaforese e, posteriormente, cataforese), houve uma evoluo dos banhos de fosfatizao cristalina para aumentar as propriedades de aderncia dos revestimentos fosfticos. comum as indstrias metalrgicas, fabricantes de mveis, tubos, etc., utilizarem16 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

mquinas para cortar o ferro ou o ao em tamanhos especficos para a sua produo. Por se tratar de metais de dureza bastante elevada, estas mquinas necessitam de leos especiais para o corte e o resfriamento da pea. Posteriormente fabricao da pea, considerando que a mesma no tenha sido pintada, o ideal aplicar um leo visando proteg-la contra a oxidao durante o manuseio, transporte, etc. 7 CRITRIOS DE ESCOLHA Pesquisas demonstram que a corroso responsvel pelo maior ndice de destruio do ferro e do ao, consumindo cerca de 20% da produo mundial. Na tentativa de reduzir este ndice, enormes esforos so realizados. Diversos fatores devem ser analisados antes de se proceder seleo do sistema de revestimento mais econmico, como: custo inicial de aplicao do revestimento por pea; vida do revestimento antes de qualquer manuteno; custo da manuteno do revestimento; custos da paralisao para se efetuar a manuteno.

O custo de manuteno pode ser mais ou menos elevado em funo de fatores como localizao da estrutura ou pea protegida, dificuldade de acesso a suas vrias partes, e exigncia de desmontagem para a aplicao do tratamento de manuteno. A avaliao dos custos deve ser cuidadosa, pois algumas informaes so obtidas com preciso enquanto outras s podem ser estimadas de maneira aproximada. Alm dos custos, na seleo do melhor sistema de proteo, problemas de aparncia, disponibilidade de mo-de-obra e de material, e disponibilidade de fornecedores de servios de aplicao do revestimento tambm contam. Para a maioria das estruturas e peas que precisam ser protegidas da corroso, costumase dar preferncia a um sistema que tenha o menor custo de manuteno possvel, mesmo porque, com freqncia, no h possibilidade de acesso para a realizao da mesma. Na escolha de um determinado fosfato para uma dada aplicao, h que levar em conta uma srie de fatores: Finalidade a que se destina o recobrimento fosftico (ancoragem de tinta, veculo de lubrificante, superfcie de sacrifcio, etc); Tamanho e formato das peas; Nmero de peas a serem processadas; Mtodo de movimentao das peas; Custo, incluindo necessidades e disponibilidade de mo-de-obra; Instalaes e espao disponveis; Qualidade desejada.

7.1 Fosfato de ferro O fosfato no-cristalino (ferro) indicado como agente de aderncia da pintura. Em combinao com a pelcula de tinta, este fosfato confere superfcie metlica uma boa proteo anticorrosiva, mas em contrapartida exige que a aplicao de pintura seja realizada imediatamente aps a fosfatizao, pois nos minutos seguintes aplicao do fosfato a pea se v tomada por uma fina camada de ferrugem, devido a um fenmeno denominado flash rust. Desta forma, necessria uma boa sincronizao entre as operaes de fosfatizao e pintura. No aconselhvel o uso de fosfato de ferro em superfcies sujeitas a ambientes agressivos ou intempries, pois se houver um trincamento ou pequena remoo da pelcula de tinta, naquele ponto ser iniciado um processo corrosivo. Por este motivo, a fosfatizao17 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

com fosfato de ferro reservada para aplicaes em utilidades domsticas, armrios de ao, e implementos que permanecero geralmente protegidos em interiores, embora a proteo oferecida seja razovel, quando em combinao com a pelcula de tinta. As principais vantagens deste tipo de fosfato so: Baixo custo e baixas concentraes de uso; Possibilidade de combinar aes de desengraxe e fosfatizao em apenas uma operao; Ausncia de controles analticos complicados, quando utilizada uma formulao adequada e de boa qualidade, para o banho.

7.2 Fosfato de zinco Por ser o sistema mais verstil e confivel, o fosfato de zinco o mais utilizado dentre todos os tipos de banho. Associado a sistemas de pintura, apresenta maior proteo que o fosfato no-cristalino, sendo assim mais indicado para o tratamento de superfcies que devero ficar expostas a ambientes corrosivos ou intempries. O fosfato de zinco pode ser utilizado como condutor de leos protetivos, aumentando a sua eficincia, bem como de preparaes lubrificantes, em casos de deformaes severas (trefilagem, estampagem profunda, etc), quando atua como lubrificante, ao reagir com os cidos graxos existentes na preparao utilizada (formando sabo de zinco), como camada de sacrifcio. O uso de superfcies fosfatizadas objetivando a absoro de leos, graxas e lubrificantes tem sido amplamente implementado, devido capacidade de reteno, aproximadamente, 10 vezes maior que a da superfcie metlica sem tratamento, para diminuir o desgaste e atrito em peas mveis, como anis de pisto e engrenagens. 7.3 Fosfato de mangans Este fosfato forma camadas pesadas que podem ser depositadas em todos os tipos de ferro fundido e ao, incluindo peas fundidas, forjadas, estampadas, etc. Devido a sua ao lubrificante, utilizado em pistes, cmaras fotogrficas, instrumentos e ferramentas, rifles, mquinas de escrever, correntes, parafusos, porcas, anis, engrenagens, etc. A elasticidade das molas de ao permanece inalterada. 8 FOSFATIZAO EM METAIS NO-FERROSOS Com a utilizao cada vez maior de metais no-ferrosos, principalmente zinco, alumnio, magnsio, cobre, e suas ligas, foram desenvolvidos processos de fosfatizao para promover maior aderncia de tinta e resistncia corroso s superfcies destes metais. Para superfcies de zinco e galvanizadas (revestidas com uma camada de zinco), obtm-se os melhores resultados com sistemas baseados em banhos de fosfato de mangans, mas tambm foram desenvolvidos sistemas tricatinicos, onde se faz intervir o par do zinco e do nquel. No caso do alumnio, h um problema especfico a fosfatizao, pois este elemento um inibidor da fosfatizao. Neste caso, o alumnio deve ser previamente complexado com +3 aditivos como fluoreto ou fluorsilicato de sdio para manter os ons Al em soluo, uma vez que estes constituem um veneno para banhos de fosfato e possivelmente precipitam o fosfato de alumnio. Tais aditivos apresentam ainda vantagens inerentes velocidade de germinao, crescimento e desenvolvimento dos cristais de fosfatos sobre os substratos zincados.18 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

A fosfatizao de magnsio muito pouco empregada, mas podem ser utilizados banhos semelhantes aos utilizados para alumnio e suas ligas. Para fosfatizar cobre e suas ligas (principalmente em fbricas de armamento), recomendase imergir as peas em soluo de cloreto frrico, anteriormente fosfatizao em banho convencional. 9 MEIO AMBIENTE H uma tendncia em se investir em tecnologias no-poluentes devido ao apelo ecolgico, e s restries e pesadas multas aplicadas aos poluidores. Alm de aumentar a resistncia corroso e a aderncia da pintura sobre os substratos multi-metal, a fosfatizao tem como prioridade reduzir o impacto ambiental atravs do uso de componentes alternativos menos poluentes e que permitam reduzir a quantidade de efluentes prejudiciais, incluindo lamas. A questo ambiental constitui um grande desafio neste processo, principalmente com relao ao consumo de gua, pois o volume requerido nos sucessivos enxges muito grande. As guas de lavagem podem ser recirculadas por eletrodilise em condies prdefinidas. Tal tratamento conduz a um produto com concentrao global similar do banho de fosfatao, ainda que com composio ligeiramente diferente. Desta forma, este concentrado pode ser aproveitado para compensar perdas de banho devido s operaes de remoo de lamas ou para realimentao contnua, desde que compensada as diferenas de concentrao. Os desengraxantes e os leos por eles retirados tambm preocupam bastante, tanto que na Europa j so exigidos tensoativos biodegradveis; mesmo no Brasil j h movimentos nesse sentido. Utilizando-se tensoativos biodegradveis e retirando-se dos efluentes o leo, resta apenas neutralizar o pH da soluo resultante. Existem ainda desengraxantes biolgicos, que permitem que aps sua utilizao, o leo, acompanhado de uma soluo de pH e temperatura controlados, seja consumido por bactrias, gerando gua e gs carbnico. Assim, o desengraxante regenerado, sem a necessidade de descarte de grandes volumes. A fosfatizao tambm gera como resduo uma borra com fosfatos, zinco, ferro, nquel e mangans, o que significa dizer que a gua de enxge do fosfato tambm est contaminada com metais pesados (nquel, zinco e mangans), e precisa ser tratada em estaes de tratamento de efluentes. A reduo e o reprocessamento das lamas podem ser considerados outros meios de minimizar o impacto da fosfatao ao zinco. O reprocessamento pode ser efetuado por tratamento trmico, onde as lamas e aditivos so adicionados a um processo industrial bem estabelecido para reprocessar xidos de metais. 10 NORMAS TCNICAS Existem inmeras normas nacionais e internacionais que regulamentam o processo de fosfatizao e seu controle de qualidade, especificando materiais, produtos, aplicaes, espessuras, uniformidade, ensaios, etc, como por exemplo: NBR 9209 Preparao de superfcies para pintura processo de fosfatizao. 1986. Para mais informaes sobre normas tcnicas, entrar em contato com a Associao Brasileira de Normas Tcnicas ABNT (http://www.abnt.org.br). 11 CONTROLE DE QUALIDADE Teste do banho fosfatizante: para monitorar e controlar o abastecimento dos banhos (tipo de cido e concentrao; concentrao de nitritos (NO2 ), zinco, ons de flor (F )19 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

e ons ferrosos (Fe ), aceleradores, etc); Anlise do revestimento de fosfatos: para avaliar a qualidade e a consistncia do banho (peso, composio, aderncia, uniformidade, morfologia e resistncia corroso da camada de revestimento); Teste da pintabilidade: avalia as propriedades referentes aplicao de tintas sobre o revestimento (teste de corroso acelerada, de exposio atmosfera corrosiva e teste de aderncia da camada de pintura).

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Existem inmeros ensaios e procedimentos para se acompanhar e atestar a qualidade da operao (espessura, porosidade, pesagem, decapagem cida, magnticos; uniformidade, aderncia, exposio nvoa salina/mida, Microscopia Eletrnica de Varredura, etc). Concluses e recomendaes A aplicao de revestimentos sobre superfcies metlicas se faz necessria pois a corroso geralmente ocorre devido s diferenas de materiais existentes ou devido s diferenas entre o metal e o meio onde este se encontra; portanto, o isolamento do metal do meio corrosivo protege o material. O sucesso de um processo de fosfatizao est atrelado limpeza da superfcie. Uma avaliao do grau de limpeza atingido pode ser conseguida, imergindo ou pulverizando as peas com solues de ferricianeto de potssio ou de sulfato de cobre. Nas reas limpas aparecer uma colorao azul (se empregado o ferricianeto de potssio) ou avermelhada (se empregado o sulfato de cobre). J um teste que no deixa resduos o teste do atomizador, que consiste em pulverizar a superfcie a ser testada, previamente seca ao ar, com gua. Nas reas sujas haver a formao de gotculas, enquanto que nas reas limpas a gua escorrer sob a forma de um filme contnuo. Deve-se controlar rigorosamente o pH quando requisitado, eliminar a dureza da gua (elevadas concentraes de sais de clcio e magnsio), bem como utilizar inibidores que evitem o ataque superfcie metlica, impedindo assim a sua decapagem. Os tanques devem ser limpos semanalmente, para remoo de resduos. Nenhum componente est livre de sofrer danos. Nesses casos, e para constatar falhas de execuo, as manutenes peridicas facilitam e tornam menos onerosas as correes, que devem, sempre que possvel, repetir o sistema de pintura. Referncias ALMEIDA, M. E. M. Guia sobre proteo anticorrosiva na indstria automvel. [S. l.]: PROTAP. ALPHA GALVANO. Condicionadores/refinadores. Disponvel em: . Acesso em: 19 jul. 2007. ASM HANDBOOK. Phosphate Conversion Coatings. Corrosion. ASM International, The Materials Information Society. v. 13. AZEVEDO, M. Tratamento de superfcie: apelo ecolgico predomina nos novos produtos. Revista Qumica. Disponvel em . Acesso em: 15 jun. 2007. BOREAL. Fosfatizao. Disponvel em . Acesso em: 25 jul. 2007. FOSFER. Tratamento de superfcies. Disponvel em: . Acesso em: 25 jul. 2007.20 Copyright Servio Brasileiro de Respostas Tcnicas - SBRT - http://www.sbrt.ibict.br

GENTIL, V. Corroso. 3. ed. Rio de janeiro: LTC, 1996. ITALFINISH. Fosfatizao orgnica. Disponvel em . Acesso em: 20 jul. 2007. LIMA PINTURAS. Fosfatizao orgnica. Disponvel em . Acesso em: 24 jul. 2007. PAINEL. Processos produtivos. Disponvel em . Acesso em: 3 ago. 2007. PORTAL DA GALVANIZAO. Disponvel em . Acesso em: 24 jul. 2007. QUMICA HP. Fosfatizao. Disponvel em . Acesso em: 20 jul. 2007. UHLIG, H. H. The Corrosion Handbook. [S. l]: John Wiley & Sons, Inc. 1948. VEGAL NORDESTE. Processo de fosfatizao. Disponvel em . Acesso em: 24 jul. 2007. ZNIC. Fosfatizao. Disponvel em . Acesso em: 24 jul. 2007. Nome do tcnico responsvel Ladislau Nelson Zempulski Marina Fernanda Stocco Zempulski Nome da Instituio do SBRT responsvel Instituto de Tecnologia do Paran - TECPAR Data de finalizao 23 ago. 2007

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