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Preparación metalográfica de recubrimientos de zinc

Los recubrimientos de zinc se usan generalmente para la protección del acero y el hierro. No obstante, los recubrimientos de zinc varían ostensiblemente y su preparación metalográfica puede suponer todo un reto. Esta nota de aplicación es una demostración de los métodos probados y optimizados que contribuirán a obtener una preparación rápida y fiable de los recubrimientos de zinc, resultando en unas imágenes de alta calidad para la interpretación de estructuras

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Características principales de los recubrimientos de zinc

El recubrimiento de acero o hierro con zinc es un proceso conocido como galvanizado que principalmente se usa para proteger los hierros de fundición, los aceros dulces y los aceros de baja aleación contra la corrosión. Los recubrimientos de zinc ofrecen protección contra la corrosión catódica; es decir, cuando se encuentra expuesto al aire y al agua, el zinc forma un carbonato de zinc que protege el acero subyacente contra la corrosión.

Para incrementar la protección contra la corrosión o del elemento decorativo de las láminas de acero galvanizado, pueden aplicarse recubrimientos orgánicos en forma de capa o pintura sobre el recubrimiento de zinc. Como resultado, los productos recubiertos de zinc pueden usarse en un gran número de sectores como el del automóvil, los productos del hogar, los electrodomésticos o la industria de la construcción.

La metalografía de los recubrimientos de zinc

La metalografía de zinc es una herramienta importante en la investigación y desarrollo de productos, el control de calidad y el análisis de fallos. Cuando se trabaja con recubrimientos de zinc, la metalografía suele usarse principalmente para:

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\"Zinc
Fig. 1: Galvalume, ataque químico con Nital 1 %, 500x

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\"Zinc
Fig. 2: Superficie de recubrimiento de zinc por inmersión en caliente, SEM

Producción: el recubrimiento de acero con zinc

\"Zinc

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Fig. 3: Principios del recubrimiento por inmersión en caliente 

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Electrogalvanizado

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El recubrimiento de zinc se deposita electrolíticamente sobre la lámina de acero, lo que produce una capa muy fina y uniforme de zinc puro.

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Inmersión en caliente

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La lámina de acero pasa por un baño de zinc fundido a través de un proceso continuo. El recubrimiento resultante suele tener un grosor de entre 7 y 15 µm, pudieno llegar incluso hasta 20 μm. Tras la fabricación, algunas piezas galvanizadas por inmersión en caliente pueden recibir otro tratamiento adicional o una inmersión estática en una baño de zinc fundido.

Existen varios métodos específicos de galvanización. Podrá leer más detalladamente acerca de estos métodos en la nota completa de aplicación.

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\"Zinc
Fig. 4: Recubrimiento de zinc depositado electrolíticamente, pulido a 1 μm. Limpieza/pulido final con alcohol puro, 1000x

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\"Zinc
Fig. 5: Recubrimiento de zinc posfabricación, ataque químico con 0,5 % de Nital, con fase γ en el borde del metal de la base y columnas δ grandes en la matriz de zinc, 200x

Retos que pueden surgir durante la preparación de recubrimientos de zinc para análisis metalográficos

Dado que los recubrimientos de zinc varían en dureza y grosor, se comportan de manera diferente durante la preparación metalográfica. Asimismo, algunos recubrimientos de zinc reaccionan con el agua, lo que provoca que la preparación pueda convertirse en un auténtico reto.

Retos durante la embutición
La embutición de muestras recubiertas de zinc puede suponer todo un reto, especialmente cuando el tiempo puede ser un problema. Con el fin de evitar la formación de hendiduras causadas por la contracción, se deberá garantizar una adherencia adecuada del material de embutición y la muestra.

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\"Zinc

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Fig. 6: Las hendiduras que se crean entre la muestra y la resina debido a la contracción pueden causar manchas de agua y alcohol, así como el redondeo de bordes y la acumulación de restos del esmerilado, 200x 

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Retos durante los pasos del esmerilado y el pulido
Los recubrimientos de zinc se ablandan y son más sensibles al agua dependiendo de la pureza del zinc del recubrimiento, especialmente los recubrimientos realizados por inmersión en caliente y los depositados electrolíticamente, ya que ambos tienen un alto contenido de zinc. Esto los ablanda y los hace más susceptibles a la deformación mecánica, lo que significa que no se pueden limpiar con agua.

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\"Zinc
Fig. 7: Recubrimientos blandos, arañazos visibles de los pasos de esmerilado y pulido, 500x

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\"Zinc
Fig. 8: La reacción con el agua comporta la decoloración y el ataque de zinc, 1000x

Recomendaciones para cortar recubrimientos de zinc

Cortar láminas de acero es relativamente sencillo y puede llevarse a cabo con los discos abrasivos de óxido de aluminio. Cortarlas con una guillotina o unas tijeras de hojalatero puede doblar la lámina excesivamente y agrietar el recubrimiento.

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Recomendaciones para embutir recubrimientos de zinc

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El mayor reto a la hora de embutir muestras recubiertas de zinc es evitar que se produzcan hendiduras causadas por la contracción entre la resina de embutición y la muestra recubierta. La solución pasa por desengrasar la muestra con acetona antes de embutirla y utilizar las resinas de embutición adecuadas.

Se recomienda el uso de las siguientes resinas de embutición:

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Cómo embutir grandes volúmenes de recubrimientos de zinc
Para la embutición de muestras de chapa, se recomienda sujetar las muestras en posición vertical con clips de plástico. No obstante, los clips para la sujeción de muestras solo permiten la sujeción de unas cuantas láminas, lo que implica un proceso excesivamente lento para laboratorios de control de calidad de grandes volúmenes. Por este motivo, se recomienda el siguiente proceso:

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En la nota de aplicación completa encontrará una descripción más detallada de cómo embutir muestras de recubrimiento de zinc.

Obtener más información

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Recomendaciones para esmerilar y pulir recubrimientos de zinc

Tradicionalmente, las láminas de acero galvanizado se han esmerilado con varios granos de papel o lámina de carburo de silicio, seguido de dos o tres pasos de pulido con diamante. Para reducir la duración de este procedimiento, sustituya el esmerilado fino del papel o lámina de carburo de silicio por un esmerilado fino realizado con un disco de esmerilado fino especial (MD-Largo).

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Método de preparación

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El siguiente método de preparación se puede optimizar de conformidad con los requisitos del proceso.
\"Zinc

El método de esmerilado y pulido de cinco pasos consiste en:

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  1. Esmerilado plano con lámina SiC o papel SiC de grano 320.
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  2. Esmerilado fino con suspensión MD-Largo y DiaPro Allegro 9 µm/DiaPro Largo 9 µm.
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  3. Pulido de diamante con suspensión MD-Dac y DP A de 3 µm con lubricante amarillo.
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  4. Pulido de diamante con suspensión MD-Dur y DP A de 1 µm con lubricante amarillo.
    5. \n
  5. Para evitar problemas con la limpieza de la superficie, se recomienda realizar un paso adicional en el que se deberá aplicar etanol desnaturizado con alcohol isopropílico en un paño de pulido MD-Chem.
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El método de esmerilado y pulido de cinco pasos consiste en:

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  1. Esmerilado plano con lámina SiC o papel SiC de grano 320.
    2. \n
  2. Esmerilado fino con suspensión MD-Largo y DiaPro Allegro 9 µm/DiaPro Largo 9 µm.
    3. \n
  3. Pulido de diamante con suspensión MD-Dac y DP A de 3 µm con lubricante amarillo.
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  4. Pulido de diamante con suspensión MD-Dur y DP A de 1 µm con lubricante amarillo.
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  5. Para evitar problemas con la limpieza de la superficie, se recomienda realizar un paso adicional en el que se deberá aplicar etanol desnaturizado con alcohol isopropílico en un paño de pulido MD-Chem.
    6. \n
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Recomendaciones generales para el esmerilado y el pulido de recubrimientos de zinc:

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Limpieza y secado de recubrimientos de zinc

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Dado que el zinc reacciona con el agua, la limpieza de muestras puede ser difícil. El efecto del agua es irrelevante durante el esmerilado, pero el agua puede causar la decoloración del recubrimiento durante los pasos de pulido posteriores y tener un efecto negativo en los análisis.

Cómo evitar la decoloración:

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\"Zinc
Fig. 9: Recubrimiento por inmersión en caliente limpiado con agua, 500x

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\"Zinc

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Fig. 10: Recubrimiento por inmersión en caliente limpiado con alcohol, 500x

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Obtener más información

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Recomendaciones para el ataque químico en recubrimientos de zinc

La solución de ataque más común para recubrimientos de zinc es de 0,5 - 2 % de ácido nítrico y alcohol (nital). Los tiempos de ataque son muy breves, de apenas segundos. Dado que podría producirse un sobreataque muy fácilmente, el ataque químico deberá realizarse con el máximo cuidado.

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\"Zinc
Fig. 11: Recubrimiento Galfan, atacado con 0,5 % de Nital. Estructura dendrítica primaria, 500x

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\"Zinc
Fig. 12: El mismo recubrimiento de la Fig. 9. Una mayor ampliación muestra una solución sólida α con alto contenido de zinc y una estructura eutéctica laminar que consiste de α y la fase β con alto contenido de aluminio, 1000x

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\"Zinc

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Fig. 13: Recubrimiento Galvanneal atacado con un 1 % de Nital. Se muestra una capa fina de difusión con alto contenido de hierro entre la base de acero y el recubrimiento de zinc. La estructura del recubrimiento es de zinc-hierro, con concentraciones variables dependiendo de la distancia existente desde el metal base, 1000x

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Sumergir a mayor profundidad

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Para una descripción más detallada de los retos y recomendaciones relacionados con la preparación de muestras recubiertas de zinc para análisis materialográficos.

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Resumen

El recubrimiento de acero con zinc suele aplicarse en los sectores del automóvil, los electrodomésticos y la construcción para proteger las piezas de hierro fundido, los aceros dulces y los aceros de baja aleación contra la corrosión.

Dependiendo del método de galvanizado, los recubrimientos de zinc pueden variar por lo que respecta a la dureza y el grosor. Esto implica que se comportarán de manera diferente durante la preparación metalográfica. Asimismo, algunos recubrimientos de zinc reaccionan con el agua, lo que provoca que la preparación pueda convertirse en un auténtico reto. En general, los recubrimientos de zinc requieren:

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Todas las imágenes son de Ólafur Ólafsson, especialista en aplicación, Dinamarca.
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Metalografía de recubrimientos de zinc | Struers.com

Esta guía completa de preparación de recubrimientos de zinc para análisis metalográficos incluye recomendaciones para los pasos de corte, embutición, esmerilado y pulido que le permitirán obtener un acabado de alta calidad y unas imágenes de máxima fiabilidad para la interpretación de estructuras. Experiencia y conocimientos de Struers, los expertos mundiales más destacados en el campo de la materialografía.

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