UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

Escola de Engenharia de Lorena – EEL

GUILHERME MARÓSTICA BILIASI

INFLUÊNCIA DA RUGOSIDADE E DA ESPESSURA DA CAMADA DE TINTA EM PEÇAS DE AÇO UTILIZANDO PINTURA POR

ELETRODEPOSIÇÃO EM TESTES DE CORROSÃO ACELERADA

Projeto de Trabalho de Conclusão de curso

apresentado à Escola de Engenharia de Lorena –

Universidade de São Paulo, para atender parte dos

requisitos para obtenção do diploma de Engenheiro

Industrial Químico.

Prof. Orientador: Pedro Carlos de Oliveira

Lorena -SP 2015

AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIOCONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE

Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema Automatizadoda Escola de Engenharia de Lorena,

com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)

Biliasi, Guilherme Maróstica Influência da rugosidade e da espessura da camadade tinta em peças de aço utilizando pintura poreletrodeposição em teste de corrosão acelerada /Guilherme Maróstica Biliasi; orientador Pedro CarlosOliveira. - Lorena, 2015. 36 p.

Monografia apresentada como requisito parcialpara a conclusão de Graduação do Curso de EngenhariaIndustrial Química - Escola de Engenharia de Lorenada Universidade de São Paulo. 2015Orientador: Pedro Carlos Oliveira

1. Rugosidade. 2. Decapagem mecânica. 3. Saltspray. 4. Corrosão superficial. 5. Camada de tinta.I. Título. II. Oliveira, Pedro Carlos, orient.

Dedico este trabalho

Principalmente a meus pais, familiares e amigos que sempre

acreditaram e me apoiaram nessa etapa muito importante

da minha vida e também aos professores que tive a honra

de conhecer nessa jornada.

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais, que sempre me apoiaram e foram capazes de me dar todo o suporte

necessário durante meu desenvolvimento no curso de Engenharia.

Ao meu irmão por sempre estar ao meu lado me ajudando e orientando em todas as

situações.

Aos educadores, pelos ensinamentos compartilhados conosco que ajudam a

construir as bases teóricas de nossa formação acadêmica.

Aos colegas de trabalho, que me transmitiram conhecimento e disponibilizaram a

estrutura para desenvolver o projeto de monografia.

Aos amigos que ganhei durante essa fase de minha vida.

Aos membros da Comissão de Formatura EEL USP 2015 que me proporcionaram

momentos indescritíveis e aprendizados que levarei por toda minha vida.

Ao meu orientador Prof. Dr. Pedro Carlos de Oliveira que se dispôs a realizar esse

trabalho junto comigo e me ajudou e orientou de forma exemplar.

EPÍGRAFE

“Eu gosto do impossível, pois lá a concorrência é menor!”

Walt Disney

RESUMO

BILIASI, Guilherme Maróstica. Influência da rugosidade e da espessura da camada de tinta em peças de aço utilizando pintura por eletrodeposição em testes de corrosão acelerada. Lorena 2015. 36 fls. TCC. (Engenharia Industrial Química) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo. Lorena. 2015.

Este projeto de trabalho de conclusão de curso tem como principal objetivo

avaliar o comportamento de peças de aço carbono, pintadas através do processo

de pintura por eletrodeposição, em ensaios de corrosão acelerada em câmara de

salt spray. Os corpos de prova possuem diferentes valores de rugosidade, medidos

com rugosímetro em escala Ra. Os valores de rugosidade encontrados são

devidos não só pelas características físicas do material, mas também por fatores

contidos no processo, tal como a decapagem mecânica. Para ilustrar este trabalho

foram utilizados corpos de prova removidos de chapas de aço que continuaram no

processo. Tal projeto também evidencia que a medição da rugosidade das chapas

de aço antes de iniciarem o processo é um fator relevante para a economia da

quantidade de tinta necessária para cobrir uma determinada superfície metálica

assim ajudando para a diminuição de quantidade de peças retrabalhadas.

Palavras-chave: Rugosidade. Decapagem mecânica. Salt spray. Corrosão

Superficial. Camada de tinta.

LISTA DE FIGURAS

Figura 4.1 – Formação da carepa 14

Figura 4.2 – Desagregação da carepa de laminação e da pintura 15

Figura 4.3 – Perfil obtido com cada formato de granalha 16

Figura 4.4 – Equipamento completo de jateamento abrasivo por ar

comprimido 16

Figura 4.5 – Turbina centrífuga 17

Figura 4.6 – Equipamento de jateamento por turbinas centrífuga 17

Figura 4.7 – Ação da camada de fosfato 19

Figura 4.8 – Processo de fosfatização e passivação 20

Figura 4.9 – Sistema de pintura por eletroforese anódica (Anaforese) 22

Figura 4.10 – Sistema de pintura por eletroforese catódica (Cataforese) 22

Figura 5.1 – Comparação entre perfil de rugosidade 24

Figura 5.2 - Rugosímetro portátil Surftest SJ-201P 14 24

Figura 5.3 – Aparelho eletrônico para medidas de espessura seca de tinta

aplicada sobre aço 25

Figura 5.4 – Câmara de salt spray 26

Figura 5.5 – Cortes em grade para teste de aderência 27

Figura 6.1 – Corpos de prova após sofrer decapagem mecânica 29

Figura 6.2 - Corpo de prova pintado com corte em X antes de entrar em teste 30

Figura 6.3 – Corpo de prova após o teste de salt spray apresentando um grau 31

elevado de corrosão superficial.

Figura 6.4 – Presença de corrosão superficial em corpo de prova pintado em 31

e-coat.

Figura 6.5 – Corpo de prova sem a presença de corrosão superficial 32

Figura 6.6 – Corpo de prova limpo 33

LISTA DE TABELAS

Tabela 4.1 – Etapas de lavagem 20

Tabela 5.1 – Classificação do grau de aderência conforme NBR 11003 28

Tabela 6.1 – DOE com resultado final de aparecimento de corrosão 34 superficial

LISTA DE ABREVIATURAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ASTM American Society for Testing and Materials

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 11

2. OBJETIVOS 12

2.1. OBJETIVO GERAL 12

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS 12

3. JUSTIFICATIVA 13

4. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 14

4.1. RUGOSIDADE / CAREPA 14

4.2. DECAPAGEM MECÂNICA 15

4.2.1. Jateamento abrasivo por ar comprimido 16

4.2.2. Jateamento abrasivo com máquinas com turbinas centrifuga

17

4.3. TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE 18

4.3.1. Fosfatização 18

4.3.2. Passivação 19

4.3.3. Banhos intermediários 20

4.3.4. Secagem 20

4.4. PINTURA POR ELETRODEPOSIÇÃO 21

4.4.1. Eletroforese anódica ou anaforética 21

4.4.2. Eletroforese catódica ou cataforética 22

4.5. CORROSÃO 22 5. MATERIAIS E MÉTODOS 23

5.1. PERFIL DE RUGOSIDADE 23 5.1.1. Medidor de rugosidade 24 5.2. MEDIDA DE ESPESSURA SECA DA TINTA 25 5.3. TESTES 26 5.3.1. Salt spray 26 5.3.2. Aderência 27

6. RESULTADOS E DISCUSSÃO

7. CONCLUSÃO

28

34

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 35

11

1. INTRODUÇÃO

Dados oriundos do Instituto Aço Brasil - IABr (2009), mostram que a indústria

siderúrgica brasileira possui destaque mundial na produção de aço, colocando-o

como maior produtor da América Latina. O Brasil ocupa a quinta colocação como

exportador liquido de aço e a nona posição como produtor em escala mundial. Da

produção total 26,7% é destinado ao setor automobilístico.

Em uma das etapas da indústria siderúrgica, o aço é submetido a elevadas

temperaturas para poder passar pelo processo de conformação, também conhecido

como laminação. Nessa etapa a superfície que entra em contato com a atmosfera

sofre oxidação formando óxidos de ferro, denominada carepa (GINZBURG, 1989).

Esta carepa deve ser removida antes da peça ser submetida a qualquer outro

tipo de processo, principalmente se for util izado na fabricação de peças

para a indústria automobilíst ica.

A remoção da carepa pode ser realizada por diferentes métodos, dentre eles a

decapagem química e decapagem mecânica. Cada método utilizado gera uma

rugosidade diferente na superfície do material que interfere na pintura de acordo com

sua amplitude. Para proteção das peças, normalmente são utilizados processos de

pintura por eletrodeposição (e-coat).

A competitividade do mercado automobilístico faz com que se busque sempre

a redução de custo de operação. No processo de pintura a redução de custo pode ser

obtida com a redução do consumo de tinta. Essa redução se consegue através da

diminuição da espessura de tinta aplicada na peça. Assim, obtêm-se o que se

denomina camada baixa de tinta, que pode ser aplicada desde que atenda as normas

pré-estabelecidas.

Nesse sentido, este trabalho consiste em avaliar peças pintadas com diferentes

camadas de tinta, as quais passarão pelo método de decapagem mecânica afim de

aumentar a rugosidade do corpo de prova. As peças serão submetidas a testes de

corrosão e comparadas com normas técnicas para verificar a validade dos ensaios.

Os ensaios serão realizados em câmara de salt spray, que simula um processo de

corrosão acelerada nas peças.

12

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GERAL

Este trabalho tem como objetivo avaliar diferentes corpos de prova,

confeccionados em aço-carbono, que serão submetidos a ensaios de corrosão

acelerada em máquinas de salt spray. Tal avaliação será realizada levando como

variáveis a rugosidade com que o material entra no processo e a espessura da

camada de tinta depositada sobre a peça.

Visamos mostrar a necessidade da medição da rugosidade das chapas de aço

antes de entrarem no processo para que não ocorra um desperdício de quantidade de

tinta na pintura e-coat.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Utilizar uma ferramenta estatística chamada DOE (Design of Experiment)

Preparar corpos de prova a partir de chapas de aço.

Passar os corpos de prova em decapadoras mecânicas a fim de aumentar a

rugosidade original do material.

Comparar a rugosidade inicial da chapa com a rugosidade que obteremos após

a decapagem mecânica.

Avaliar peças pintadas com diferentes camadas de tinta, através de ensaios de

aderência.

Realizar ensaios de corrosão acelerada utilizando máquinas de salt spray.

Verificar o aparecimento de corrosão superficial.

Evidenciar a necessidade da medição da chapa de aço antes de entrar no

processo.

13

3. JUSTIFICATIVA

A grande competitividade no mercado automobilístico obriga as empresas a

buscarem diferentes alternativas a fim de reduzir os gastos no processo. A pintura é

uma etapa do processo onde o cuidado deve ser ainda maior, pois além de se tratar

da estética do produto essa etapa é a responsável por oferecer a proteção

anticorrosiva necessária para a peça. A redução no consumo do material protetor se

dá através da diminuição da camada de tinta aplicada a peça, obtendo a menor

camada possível desde que continue eficaz na proteção anticorrosiva. Essa eficácia é

medida por meio de ensaios aos quais as peças são submetidas e devem atender

normas estipuladas pelo cliente, com base nas normas da ASTM.

Deste modo este trabalho visa avaliar, através dos parâmetros camada de

tinta e rugosidade, qual a camada de tinta mínima necessária a ser depositada sobre

uma peça com rugosidade alta para obter resultados positivos em testes de salt spray

e aderência. Os resultados devem permitir avaliar a economia na quantidade de tinta

utilizada na pintura e a diminuição na quantidade de chapas de aço consideradas

sucatas, além de reduzir o retrabalho.

14

4. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

4.1. RUGOSIDADE / CAREPA

No processo de fabricação do aço, o material quando aquecido em uma

atmosfera que contenha O2, observa-se, na superfície da chapa, a formação de

óxidos de ferro que, nesse caso, são denominados carepa. O processo de oxidação

consiste na difusão do oxigênio para o interior do metal, onde o oxigênio reage com

o ferro e forma óxidos de ferro (TELLES, 1976). Ilustraremos a formação da carepa

no esquema da Figura 4.1.

Figura 4.1 – Formação da carepa Fonte: ARAUJO, 2003

Nesse processo, conhecido como laminação, a carepa formada deve ser

retirada antes de o material seguir para o processo de pintura, pois caso não seja

retirada a carepa, a variação de temperatura que ocorre durante o dia pode causar

uma dilatação tanto na tinta quanto na carepa que, por se tratarem de materiais

diferentes, possuem coeficientes de dilatação distintos ocasionando a trinca da

carepa e consequentemente da tinta. O esquema apresentado na Figura 4.2 pode

nos ilustrar essa quebra relacionada a dilatação do material. Nesse primeiro processo

de laminação já é constatado que, além da formação da carepa, a rugosidade do

material se torna evidente.

A remoção da carepa pode ser realizada por diferentes métodos, dentre eles a

decapagem mecânica. Segundo Soares (2006), o termo decapagem significa “retirar a

capa”. Nesse trabalho utilizaremos a decapagem mecânica com o objetivo de, além

de eliminar a carepa e deixar o corpo de prova preparado para pintura, aumentar a

15

rugosidade do material e assim necessitar de diferentes camadas de tintas para cobrir

a superfície de forma eficiente.

Tal superfície após sofrer o processo de laminação passará por um estágio,

chamado pré-tratamento, que consiste em algumas etapas de preparação da

superfície do material. Essa preparação é essencial a fim de obter uma maior

ancoragem da tinta ao substrato.

Figura 4.2 – Desagregação da carepa de laminação e da pintura

Fonte: ARAUJO, 2003

4.2 DECAPAGEM MECÂNICA

É o método utilizado para retirada da carepa através do jateamento de

abrasivos e pode ser realizada através da utilização de ar comprimido ou por turbina

centrífuga. Alguns exemplos de abrasivos que podem ser utilizados nesse processo

são: areia, granalhas de aço e óxido de alumínio. Neste projeto utilizaremos corpos

de prova decapados utilizando turbina centrífuga e granalhas de aço.

O método no qual a empresa base do trabalho aplica a decapagem mecânica é

o de turbina centrífuga e granalha de aço. Tais granalhas são feitas com um tipo

especial de aço, de alta dureza e em diferentes formatos, podendo ser esféricas

(shot) e angulares (grit), conforme a Figura 4.3. Para uma decapagem mecânica

mais eficiente é necessário que seja produzido uma mistura (mix) entre as

quantidades de granalhas de ferro do tipo shot e as granalhas de ferro do tipo grit.

Essa mistura varia de acordo com a quantidade de carepa a ser retirada. No presente

trabalho utilizaremos um mix a fim de forçar o aumento da rugosidade do material.

Vale ressaltar que a decapagem mecânica é utilizada para retirada não apenas

de carepas, mas também para a remoção de camada de tinta de peças que já

passaram pelo processo de pintura e que, por algum motivo, precisarão sofrer

16

retrabalho; além de alguns casos de peças oxidadas que posteriormente serão

enviadas para o processo de pintura.

Figura 4.3 – Perfil obtido com cada formato de granalha

Fonte: ARAUJO, 2003

4.2.1. JATEAMENTO ABRASIVO POR AR COMPRIMIDO

O abrasivo é impulsionado por meio de ar comprimido manualmente pelo

operador; que precisa estar equipado com os EPI´s necessários. A pressão exercida

pelo compressor faz com que o abrasivo seja lançado com pressão em torno de 7

kg/cm (100 lb/pol). O equipamento de jateamento está representado na Figura 4.4.

Figura 4.4 – Equipamento completo de jateamento abrasivo por ar comprimido

Fonte: Clemco Industries

17

4.2.2. JATEAMENTO ABRASIVO UTILIZANDO TURBINAS CENTRÍFUGAS

O abrasivo é arremessado em alta velocidade contra a peça por meio das pás

de um rotor centrífugo, conforme podemos verificar na Figura 4.5. As turbinas

normalmente são construídas em aço fundido de alta liga de cromo com grande

resistência a abrasão, isso é necessário, pois as turbinas ficam em contato direto com

os abrasivos utilizados para a realização da decapagem mecânica.

Figura 4.5 – Turbina centrífuga

Fonte: Charles Munger

Após o abrasivo ser lançado em direção à peça a ser decapada ele

automaticamente fica retido no fundo da câmara junto com impurezas do processo.

Na própria câmara ele é separado dos resíduos para que possa retornar as turbinas e

ser utilizado novamente, tornando assim um processo mais rentável. Poderemos

observar isso na Figura 4.6. Nesse esquema representado temos que as turbinas

possuem válvulas que regulam a quantidade de abrasivo a ser lançado.

. Figura 4.6 – Equipamento de jateamento por turbinas centrífugas

Fonte: Charles Munger

18

4.3. PRÉ-TRATAMENTO DE SUPERFÍCIES

Após a peça passar pelo processo de decapagem teremos ainda outras etapas

até chegarmos à etapa de pintura. Tais etapas são denominadas pré-tratamento de

superfícies e esse nome é dado, pois prepararemos a superfície para receber a

camada de tinta. Tais etapas podem ser consideradas uma das mais importantes de

todo esse processo, pois é o momento no qual a superfície do material ganhará o

formato necessário para ter a capacidade de ancorar, de forma eficiente, a tinta a ser

utilizada. Quando temos um pré-tratamento realizado de forma eficiente a ancoragem

da tinta ocorrerá de forma objetiva e teremos excelentes ganhos na proteção

anticorrosiva do material.

O pré-tratamento tem como objetivo obter a limpeza e a rugosidade adequada

das peças que estão passando pelo processo. A qualidade da pintura aplicada está

diretamente relacionada com o tratamento que a superfície recebeu antes de ser

pintada.

As tintas aderem ao aço por ligações físicas, químicas e mecânicas, sendo as

duas primeiras interações entre os grupos presentes nas resinas e no metal, já a

mecânica se associa as duas e necessita de uma rugosidade superficial correta

(ASTM, 1999).

Para uma adequação no perfil de rugosidade do material e auxiliar na proteção,

é aplicado à peça uma camada de fosfato denominada fosfatização.

4.3.1. ETAPA DE FOSFATIZAÇÃO

O processo de fosfatização é associado a uma deposição de cátions, em nosso

caso um fostato tri-catiônico composto por Zi, Mn e Ni, a fim de realizar uma interação

físico-química entre substrato e camada de tinta. Além de melhorar a aderência da

tinta devido à modificação do perfil de rugosidade, o fosfato protege a superfície

metálica contra a corrosão. O fosfato sozinho não tem grande eficácia anticorrosiva,

mas quando associado a um tratamento posterior como a pintura, aumenta a proteção

anticorrosiva (MONTEMEZZO, 2003) e o aumento da aderência ocorre pela afinidade

química entre as camadas fosfato/metal e fosfato/tinta serem maiores que a

metal/tinta (ROY; 1993 DEBNATH; 1993).

19

Figura 4.7 – Ação da camada de fosfato

Fonte: REIS, 2005

A fosfatização converte a superfície metálica do aço-carbono, em não

metalizada através do depósito de cristais pequenos e insolúveis sobre a superfície.

Esses cristais são formados por um complexo composto por uma molécula de Titânio

envolta por cátions de Ni, Zn e Mn, tornando o material mais resistente à corrosão

(GNECCO, 2003).

Durante a fosfatização ocorrem as seguintes reações, de forma simplificada:

4.3.2. ETAPA DE PASSIVAÇÃO

A passivação consiste em uma etapa do processo e que sucede a

fosfatização e tem por finalidade selar os poros deixados pela camada de fosfato.

Trata-se de uma etapa posterior à fosfatização com importância enorme no

processo para que sejam cobertos os poros abertos e, assim, deixar essa camada

intermediária entre metal e tinta pronta para receber a pintura. Podemos observar

esse esquema conforme a Figura 4.8. As soluções apassivantes, constituidas por

ácido crômico ou ácido crômico/fosfórico, geralmente a 60ºC completam as falhas na

camada de fosfato, melhorando a proteção anticorrosiva. Podemos dizer que essa

etapa tem por objetivo de deixar a superfície uniforme.

20

Figura 4.8 – Processo de fosfatização e passivação

Fonte: GNECCO, 2003

Esta etapa final de passivação também é chamada de “selagem com cromo”.

4.3.3. BANHOS INTERMEDIÁRIOS

Entre cada etapa mencionada existem banhos intermediários necessários para

que ocorra a lavagem das peças e impeça a contaminação dos banhos

subsequentes.

Tabela 4.1: Etapas de lavagem

4.3.4. SECAGEM

A secagem das peças após o processo de passivação é realizada por fornos

ou sopro de ar quente com temperatura que variam entre 100 e 150 ºC, tal etapa de

secagem tem o objetivo de remover toda a umidade da superfície e evitar que a

formação de bolhas que podem prejudicar tanto a questão estética da pintura quanto

a proteção anticorrosiva que buscamos.

21

Após as peças passarem pelo processo de pré-tratamento, a pintura será

realizada por imersão. Na etapa de pintura teremos diversos parâmetros sendo

ajustados a fim de obter diferentes espessuras de camada de tinta. Um desses

parâmetros será a passagem de corrente elétrica.

4.4. PINTURA POR ELETRODEPOSIÇÃO

O processo de pintura por eletrodeposição (e-coat) é um processo onde existe

a necessidade da peça estar completamente submersa em um ambiente pelo qual há

passagem de uma corrente elétrica. Tal processo também é conhecido como

eletroforese. O conceito de eletroforese é a aplicação da tinta (solução coloidal) a

partir de sua migração para a peça devido à diferença de potencial entre o tanque de

tinta e a peça. Essa diferença de potencial ocorre devido à diferença de polarização a

que foi induzida a tinta e a peça, criando assim um campo elétrico.

A peça ou a tinta pode receber uma carga positiva ou negativa, sendo sempre

uma oposta a outra, diferenciando o processo em anódico e catódico. A tinta aplicada

vai, continuamente, cobrindo toda a peça com base na adsorção das cargas positivas

neutralizadas pelas cargas negativas (OLIVEIRA, 1996). Após passar por essa etapa

e concluir a formação da camada tinta, as peças são retiradas do tanque e seguem

para estufa onde passarão pelo processo de cura.

4.4.1. ELETROFOSE ANÓDICA OU ANAFORÉTICA

No caso da eletroforese anódica a tinta e o tanque são carregados

negativamente e as peças a serem pintadas positivamente. Para exemplificar esse

modelo podemos visualizar a Figura 4.9. As peças, após serem penduradas em

gancheiras condutoras, recebem a carga positiva. Através do campo elétrico formado

a tinta é atraída e depositada sobre à peça.

22

Figura 4.9 – Sistema de pintura por eletroforese anódica (Anaforese)

Fonte: ARAUJO, 2003

4.4.2. ELETROFORESE CATÓDICA OU CATAFORÉTICA

No caso da eletroforese catódica a tinta e o tanque são carregados

positivamente enquanto as peças negativamente. Através do campo elétrico formado

a tinta é atraída e depositada sobre a peça.

Figura 4.10 – Sistema de pintura por eletroforese catódica (Cataforese)

Fonte: ARAUJO, 2003

A eletroforese catódica é o processo mais utilizado hoje em dia por possuir

uma maior eficiência na pintura em frestas, dentro de tubos e localizações de difícil

acesso além de utilizar tintas epoxídicas mais modernas e com maior desempenho

dos que as tintas utilizadas na eletroforese anódica.

4.5. Corrosão

Corrosão pode ser definida como sendo a deterioração que ocorre quando

um material (normalmente um metal) reage com seu ambiente, levando à perda de

suas propriedades, sendo elas características físicas e químicas, consequentemente

23

sua estrutura, durabilidade e desempenho. A corrosão é o processo inverso ao da

siderurgia, ou seja, o metal retorna de forma espontânea aos óxidos que lhe deram

origem (GENTIL,2007). No processo siderúrgico, muita energia é gasta para

transformar óxido de ferro em um produto final.

5. MATERIAIS E MÉTODOS

Para realização dos testes foram preparados corpos de prova a partir de

chapas de aço-carbono subtraídas da linha de produção e provenientes da indústria

siderúrgica. Os corpos de prova passaram pelo processo de decapagem mecânica a

fim de aumentar o seu valor de rugosidade; para isso alguns corpos de prova tiveram

a necessidade de passar pelo processo de decapagem mais de uma vez.

A remoção de carepa e o aumento da rugosidade dos corpos de prova, via

decapagem mecânica, foi realizada por turbinas que jatearam em alta velocidade

granalhas de aço, por um tempo determinado, que além de remover a carepa por

ação mecânica tiveram por objetivo aumentar o valor de rugosidade do material em

questão.

Com o objetivo de comparar o valor de rugosidade obtido através da

decapagem mecânica, foi medida constantemente a rugosidade da superfície,

também denominado como perfil de rugosidade, dos corpos de prova que passaram

pelo processo de decapagem mecânica. Tal controle de medida foi realizado pelo

rugosímetro portátil Surftest SJ-201P e adotamos como base de medida o valor Ra

(média do valor de rugosidade).

5.1. Perfil de rugosidade

No processo de decapagem um dos objetivos é a remoção da carepa de

laminação, porém nesse estágio o material também é afetado. Este impacto provoca

uma aspereza na superfície denominada rugosidade. A rugosidade do material é de

extrema importância para que possamos obter uma melhor ancoragem de tinta; para

isso precisamos que a superfície seja a mais uniforme possível.

O controle da rugosidade deve ser realizado de forma minuciosa, pois se

deixarmos a rugosidade, do material em questão, muito alta poderá existir picos

expostos para fora da camada de tinta. Esse fato pode ser o responsável pelo início

24

de um ponto de corrosão. Por outro lado, se a rugosidade for muito baixa, pode haver

comprometimento na ancoragem da tinta no substrato. Esse trabalho tem por objetivo

definir valores aceitáveis de rugosidade para que essa ancoragem possa ser

realizada de forma efetiva. Podemos observar o esquema na Figura 5.1.

Figura 5.1 – Comparação entre perfil de rugosidade Fonte: ARAUJO, 2003

5.1.1. Medidor de rugosidade

O rugosímetro portátil Surftest SJ-201P é aferido em uma superfície totalmente

polida, padronizando como sendo uma rugosidade nula. O aparelho então é colocado

sobre a amostra a ser analisada, e determina a rugosidade da superfície do material a

ser analisado.

Figura 5.2 - Rugosímetro portátil Surftest SJ-201P Fonte: www.cimm.com.br

25

5.2. MEDIDA DE ESPESSURA SECA DA TINTA

Após a evaporação dos solventes e da cura das tintas, a película seca, já

endurecida, pode ser medida através de medidor de camada eletrônico.

Figura 5.3 – Aparelho eletrônico para medidas de espessura seca de tinta aplicada sobre o aço

Coloca-se o apalpador sobre uma placa de aço polida e calibra-se o zero. Em

seguida coloca- se uma lâmina aferida e sobre ela o apalpador, ajustando-se o valor

da lâmina. Confere-se o zero novamente e o aparelho estará pronto para as

medições. Aparelhos eletrônicos são utilizados para medidas de espessura da

camada de tinta sobre metais, sendo utilizado em laboratórios.

Após a determinação da camada de tinta, as amostras serão submetidas a

testes, com parâmetros definidos pela norma ASTM B117, a fim de atender os

requisitos da norma.

26

5.3. TESTES

Para realização de tais ensaios foi empregada uma ferramenta estatística

muito utilizada em planejamento de experimentos, chamada DOE (Design of

Experiment). Tal ferramenta tornou possível estabelecer os testes que seriam

realizados de forma mais rápida e eficaz.

Para iniciarmos o planejamento dos experimentos, utilizando DOE, foram

estabelecidos os níveis que seriam utilizados (com corrosão superficial e sem

corrosão superficial) e as variáveis que adotaríamos (valor de rugosidade e espessura

da camada de tinta). Nesses experimentos foram considerados valores de rugosidade

entre 4 a 7,5 µm e espessura da camada de tinta entre duas faixas, aproximadamente

15 µm e 30 µm. Utilizando a metodologia empregada montamos os testes possíveis e

analisamos os resultados posteriormente.

Os corpos de prova foram submetidos a ensaios destrutivos. Tais testes de

corrosão foram realizados em câmaras de salt spray que tem por finalidade realizar

testes acelerados devido à n é v o a salina e umidades controladas. Outro teste

que foi realizado é o de aderência da pintura. Os testes foram realizados e

comparados às normas que definem os parâmetros para que as peças sejam

aprovadas. Nessa fase de teste um dos parâmetros que deverá ser analisado e que

deve ser levado em consideração, é a migração da oxidação no corte e a análise da

presença, ou não, de corrosão superficial.

5.3.1. Salt spray

Este ensaio seguirá a norma ASTM B117-2003 procura simular as condições

encontradas em ambiente marítimo, por meio da nebulização de uma solução aquosa

de cloreto de sódio (5% em massa) e parâmetros definidos e minuciosamente

controlados, em temperatura de 35 + 2 °C, com pH entre 6,5 e 7,2, e umidade relativa

do ar de aproximadamente 97%. O tempo de exposição das peças será de 504 horas,

posicionadas na câmara com ângulo de 30°. O equipamento utilizado foi o modelo da

Equilam, conforme podemos observar na Figura 5.4.

27

Figura 5.4 – Câmara de salt spray Fonte: www.oshma.com.ar

5.3.2. ADERÊNCIA

O teste de aderência foi utilizado para determinar o grau de adesão da pintura

sobre as amostras. O ensaio utilizado foi o de aderência corte em grade. Cortam-se

os corpos de prova após 72 horas da aplicação da tinta, com o auxílio de um estilete,

com pressão suficiente para que o corte atinja o substrato. Foi realizado seis cortes

paralelos com distância entre eles definidas e outros seis perpendiculares aos

primeiros, obtendo uma grade com 25 quadrados, conforme podemos observar na

Figura 5.5.

Em seguida uma fita adesiva filamentosa foi colocada e bem fixada sobre a

área quadriculada. Após 90 segundos uma das extremidades da fita é puxada com

um golpe rápido. A área ensaiada será analisada conforme NBR 11003 (ABNT, 1990).

A Tabela 5.1 mostra a classificação do grau de aderência do sistema de pintura no

substrato.

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Figura 5.5 – Cortes em grade para teste de aderência

Tabela 5.1 – Classificação do grau de aderência conforme NBR 11003

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6. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Como descrito anteriormente foram preparados corpos de prova a partir de

chapas de aço provindas do processo fabril. Após a preparação dos corpos de prova

os mesmos foram submetidos a ensaios na decapadora mecânica com o objetivo de

aumentar gradativamente a rugosidade da chapa e deixá-los com rugosidades

diferentes; como podemos observar na figura 6.1.

Figura 6.1 – Corpos de prova após sofrer decapagem mecânica

Tais peças posteriormente foram levadas ao processo de pintura

convencional e-coat, passando por todo o sistema de pré-tratamento e em seguida a

pintura por eletrodeposição (e-coat). Após nosso corpo de prova ter sido pintado e

secado foi realizado um corte em X para poder alcançar o substrato e iniciar o teste.

Foi feito esse corte em X para que além da análise da presença de corrosão

superficial pudéssemos, ao final do teste, medir a migração de corrosão quando

atingido o substrato. Podemos observar o corpo de prova pintado com o corte antes

de entrar em teste na figura 6.2.

30

Figura 6.2 – Corpo de prova pintado com corte em X antes de entrar em teste.

Por fim foram colocados todos os corpos de prova dentro da máquina de salt

spray para que pudéssemos dar início ao teste.

Após iniciado o teste os corpos de prova foram analisados diariamente para

verificar sucintamente qualquer mudança que pudesse ocorrer nos painéis, dando

maior ênfase para a averiguação no surgimento de corrosão superficial.

Após passadas às 504 horas de testes os corpos de prova foram retirados da

máquina de salt spray e analisados para constatar a presença ou não de corrosão

superficial. Realizando a análise pudemos perceber que foi evidenciada a presença

de corrosão superficial no corpo de prova 3 onde a espessura da camada de tinta era

baixa e a rugosidade era alta. Podemos observar claramente nas figuras a seguir a

presença de corrosão superficial em toda a superfície do nosso corpo de prova.

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Figura 6.3 – Corpo de prova após o teste de salt spray apresentando um grau elevado de corrosão

superficial.

Figura 6.4 – Presença de corrosão superficial em corpo de prova pintado em e-coat.

Em contrapartida o corpo de prova 4, que possui uma alta espessura da

camada de tinta e uma rugosidade ideal, nos mostra a ausência de corrosão

superficial. Os pontos de corrosão que podem ser notados no corpo de prova

provavelmente são de algum tipo de sujeira do processo ou outra interferência que

possa ter ocorrido durante o teste.

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Figura 6.5 – Corpo de prova sem a presença de corrosão superficial

Após a observação, identificação e registro de todos os corpos de prova, foi

realizada a limpeza do mesmo para que pudéssemos observar se houve ou não

migração de corrosão no corte em X que fizemos antes do início do teste. Como

podemos observar na figura 6.6 não existiu migração corrosiva, até mesmo no corpo

de prova com presença de corrosão superficial; evidenciando assim a boa qualidade e

aplicabilidade tanto da tinta quanto do pré-tratamento que foram utilizados neste

processo e que consequentemente foram responsáveis por uma proteção anti-

corrosiva muito eficiente.

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Figura 6.6 – Corpo de prova limpo

Analisando esses dois quesitos de corrosão (superficial e de migração)

chegamos a algumas conclusões:

- Por não haver migração de corrosão no substrato exposto, a aplicabilidade da

tinta e o processo de pré-tratamento estão eficientes.

- Por ter ocorrido corrosão superficial em um dos corpos de prova é evidente

que a superfície não conseguiu ser recoberta por completo.

- A espessura da camada de tinta é a principal responsável pela proteção anti-

corrosiva de um determinado material.

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Tabela 6.1 – DOE com resultado final de aparecimento de corrosão superficial

CORPO DE

PROVA CAMADA DE TINTA RUGOSIDADE

CORROSÃO SUPERFICIAL

SIM NÃO

1 15 mµ 4 a 5,6 Ra x

2 30 mµ 5,6 a 7,5 Ra x

3 15 mµ 5,6 a 7,5 Ra x

4 30 mµ 4 a 5,6 Ra x

7. CONCLUSÃO

Após passadas às 504 horas de testes em câmara de salt spray de névoa

salina a 5% tivemos a evidência de um corpo de prova reprovado. Esse corpo de

prova seguiu a teoria estudada na qual nos mostra que quanto mais rugosa for à

superfície do material e menor for a sua proteção anti-corrosiva (camada de tinta)

mais suscetível a peça estará de sofrer corrosão superficial.

A camada de tinta depositada sobre a peça é a principal responsável pela

proteção anti-corrosiva, porém quanto mais tinta é utilizada no processo mais caro ele

fica.

Esse trabalho teve como objetivo evidenciar a necessidade da medição da

rugosidade da chapa de aço antes de ela entrar no processo, pois sabendo a

rugosidade da chapa no inicio do processo já saberemos a quantidade de tinta

necessária para recobrir o material de forma eficiente a fim de evitar falhas na

proteção anti-corrosiva da peça. Associado a todos esses testes pudemos estipular

uma faixa aceitável de rugosidade, que ficou entre 4,6 a 6,4. Com essa faixa de

rugosidade e a espessura de camada de tinta já utilizada na empresa não iremos ter

problemas tratando-se de corrosão superficial.

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7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Adhesives. Philadelphia, 1999.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS – ASTM B 117: Standard

Test Method of Salt spray (fog) testing, 1995.

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Vol. 02 – ARTE & CIÊNCIA EDITORA - Rio de Janeiro, 2003.

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revestidos e expostos a ambientes corrosivos, Rio de Janeiro, 1985.

ETT, ROLF H. e MIRANDA, MILTON G. – “Curso Básico de Galvanoplastia” – Vol.

01 – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIE, 1990.

GENTIL, VICENTE - "Corrosão" – 5ª edição , Editora Guanabara - Rio de Janeiro,

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Materiais. Foz do Iguaçu - PR, 2006.

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