RESISTÊNCIA À CORROSÃO DE CAIXILHOS DE ACO REVESTIDOS E/OU PINTURA

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1 RESISTÊNCIA À CORROSÃO DE CAIXILHOS DE ACO REVESTIDOS E/OU PINTURA Olga Ferraz Eduardo Cavalcanti Instituto Nacional de Tecnologia INT Catia Mac Cord Simões Coelho Fernando José de Matos Instituto Brasileiro de Siderurgia IBS 6 COTEQ Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos 22 CONBRASCORR Congresso Brasileiro de Corrosão Salvador Bahia 19 a 21 de agosto de 2002 As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade dos autores.

2 SINOPSE O Programa Setorial da Qualidade de Caixilhos de Aço, liderado pelo Instituto Brasileiro de Siderurgia IBS, envolvendo consumidores, produtores, ABNT e institutos de pesquisa teve como objetivo estabelecer critérios de aceitação e ensaios de avaliação da qualidade como forma de, num futuro próximo, melhorar e garantir a qualidade do produto. Com relação à resistência à corrosão foram efetuadas medidas de espessura e de aderência e realizados ensaios cíclicos envolvendo 10 ciclos de exposição à névoa salina, umidade saturada e secagem, totalizando de 70 dias de teste. Os materiais e revestimentos avaliados no Laboratório de Corrosão do INT envolveram aço carbono e aço ao cobre pintado, aço carbono zincado a quente por dois processos - pintado e sem pintura, e aço carbono revestido com galvalume - pintado e sem pintura. Os graus de aderência de todas as tintas foram satisfatórios, não sendo este um parâmetro diferenciador do desempenho apresentado pelos corpos-de-prova (cps). Em relação às espessuras constatou-se que: 1. os cps com camadas superiores a 60 µm ou com revestimento metálico variando entre 20 µm e 30 µm (sem pintura) não falharam nos 10 ciclos de ensaio e 2. os cps com primers de espessuras entre 20 µm e 40 µm falharam no 1 o ou no 2 o ciclo. Nos ensaios cíclicos, os corpos-de-prova referentes aos caixilhos de aço carbono e aço ao cobre pintados (sem revestimento metálico) apresentaram falha prematura, por empolamento e/ou corrosão, nos primeiros 3 ciclos de ensaio. Aqueles referentes aos caixilhos que utilizam revestimentos metálicos, pintados ou não, não falharam no período total de ensaio (10 ciclos). Palavras-chave: pintura industrial, revestimento, zinco, galvanização, galvalume.

3 1. INTRODUÇÃO O Programa da Qualidade da Construção Habitacional do Estado de São Paulo - QUALIHAB, implantado pela CDHU - Companhia de Desenvolvimento Habitacional e Urbano do Estado de São Paulo em novembro de 1996, estimulou a criação do PBQP-H - Programa Brasileiro da Qualidade e Produtividade da Construção Habitacional. A partir de solicitação da CDHU, o IBS - Instituto Brasileiro de Siderurgia, identificou junto aos seus associados, os principais clientes fabricantes de caixilhos de aço. Com o apoio das usinas siderúrgicas associadas, desenvolveu o Programa Setorial da Qualidade (PSQ) de Caixilhos - Janelas e Portas de Aço, que envolve: a. projeto de normalização técnica ABNT com elaboração de novas normas e adequação das normas existentes às necessidades da construção habitacional; b. programa de qualidade de produtos - implantação de sistema evolutivo da qualidade e produtividade, objetivando a certificação do produto através de metas estabelecidas visando o aprimoramento da qualidade e c. definição do indicador de conformidade técnica pelo desenvolvimento e identificação de metodologia para determinação de indicador setorial para avaliação da evolução do programa. A partir de histórico de conformidade técnica das empresas e da coleta no comércio pretende-se formar banco de informações para o combate à não conformidade pelos agentes públicos e privados. O documento estratégico do setor é a Matriz da Qualidade, o qual é elaborado de forma consensual com a participação dos fabricantes, consumidores como a CDHU, produtores de aço, organismo de certificação credenciado, tal como a ABNT e Institutos/Laboratórios de Ensaios, tais como IPT, INT e Laboratório Falcão Bauer, contendo os requisitos do Sistema da Qualidade e as condições de ensaios dos produtos, com os prazos estabelecidos para conclusão e vigência de cada nível de qualificação. Desde o início do PSQ de Caixilhos de Aço, a CDHU tem sido "padrão de referência" no estabelecimento dos requisitos de qualidade e desempenho das janelas e portas de aço, devido à sua experiência na construção habitacional no Estado de São Paulo, onde são encontrados diferentes climas, topografias, culturas e materiais. Um desses requisitos refere-se à resistência à corrosão das janelas de aço. Neste sentido, foi desenvolvida uma metodologia de ensaios acelerados cíclicos de corrosão envolvendo ciclos em câmaras de névoa salina e de umidade relativa saturada, complementados com medidas de espessura dos revestimentos e ensaios de aderência das películas de tintas anticorrosivas. Os resultados estão apresentados e discutidos a seguir.

4 2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 2.1 Corpos-de-prova Foram recebidos cinco corpos -de-prova (cps) de cada fabricante de caixilhos confeccionados com material (aço carbono ou aço ao cobre), revestimento (metálico e/ou pintura) e processo de aplicação iguais aos empregados em linha de produção. A tabela abaixo descreve cada conjunto material /revestimento recebido para ensaios: CONDIÇÃO FABRIC TE dos CAIXILHOS FABRIC TE DOS PRIMERS FABRIC TE DA PINT. ELETROST. F D ---- AÇO CARBONO + PRIMER G G ---- AÇO AO COBRE + PRIMER H F ---- M A AÇO ZINCADO a + PINT. ELETROST. NZ B AÇO Zn a USIGAL GI + PINT. ELETROST. MU A GALVALUME + PINT.ELETROSTÁTICA NG B GALVALUME PRÉ PINTADO O CSN GALVALUME SEM PINTURA P ---- AÇO ZINCADO a USIGAL GI SEM PINT. Q ---- D = processo a quente. 2.2 Ensaios realizados Determinação da espessura CORPOS- DE-PROVA PLACAS DE 10cm x 15cm Foram efetuadas dez medidas de espessura, distribuídas por toda superfície de cada cp, nos cinco cps recebidos de cada fabricante. O equipamento utilizado é baseado no processo eletromagnético e as medidas de espessura seguiram oprocedimento Operacional da Qualidade - POQ/ME 193 do Laboratório de Corrosão e Proteção do INT - LACOR e a NBR 7399/ "Produto de Aço ou Ferro Fundido - Verificação do Revestimento de Zinco - Verificação da Espessura do Revestimento por Processo Não Destrutivo". Determinação da aderência da pintura Foram efetuados cortes em grade em um cp de cada fabricante, de acordo com a NBR 11003/ "Tintas - Determinação da Aderência". Ensaios acelerados cíclicos O ciclo adotado compõe-se de 7 dias de exposição à névoa salina, à umidade saturada e ao ambiente, conforme o esquema a seguir:

5 96 horas de exposição à umidade (sendo 8 h diárias em câmara fechada a 40 ± 3 C e 100% umidade e 16 h ao ambiente - câmara aberta) 24 horas de exposição à névoa salina 48 horas de secagem ao ambiente * * em câmara aberta Foram colocados em câmara três cps de cada fabricante de caixilhos, com proteção de borda. O avanço da corrosão foi avaliado através de entalhes oblíquos ( 45 ) na metade inferior dos cps. Foi removido um cp após o 3 o ciclo, outro após o 6 o ciclo e o terceiro ao final do ensaio, no 10 o ciclo (70 dias). Por ocasião da remoção cada cp foi fotografado e medido o avanço da corrosão no entalhe. O ensaio de névoa salina foi executado de acordo com a norma ASTM B-117/97 - Standard Test Method of Salt Spray (Fog) Testing e o de umidade relativa saturada (UR 100%) conforme norma NBR 8095/ "Material Revestido e Não Revestido - Corrosão por Exposição à Atmosfera Úmida Saturada". As avaliações dos graus de empolamento e de corrosão seguiram as normas ASTM D-714/87 - Standard Test Method for Evaluating Degree of Blistering of Paints, ASTM D-1654/92 - Painted or Coated Specimens Subjected to Corrosive Environments e ASTM D-610/95 - Standard Test Method for Evaluating Degree of Rusting on Painted Steel Surfaces.

6 3. RESULTADOS 3.1 Medidas de espessura A tabela 1 apresenta as medidas de espessura efetuadas nos corpos-de-prova (cps) de cada fabricante de caixilhos, conforme recebidos. No caso dos cps F, G e H referem-se às espessuras das películas de primers, nos cps M, NG, NZ e MU aos valores do revestimento metálico + pintura eletrostática, nos cps O ao galvalume pré pintado e nos cps P e Q apenas ao revestimento metálico. Tabela 1 - Medidas de espessura das tintas e/ou revestimentos metálicos utilizados pelos fabricantes de caixilhos MEDIDAS DE ESPESSURA FABRIC TE / [mm] CP N O Mín. Máx. Média MEDIDAS DE ESPESSURA FABRIC TE / [m m] CP N O Mín. Máx. Média F G H M NZ 1 25,6 39,1 33,6 1 97,5 116,0 106,0 2 26,5 43,3 33,9 2 91,0 112,0 105,0 3 26,5 40,6 33,1 MU 3 76,2 100,0 90,6 4 23,9 40,4 33,4 4 93,6 114,0 104,0 5 26,4 37,9 32,6 5 72,6 105,0 89,0 1 27,2 48,3 37,5 1 91,0 139,0 116,0 2 34,0 55,9 40,7 2 87,0 118,0 104,0 3 32,1 49,1 40,2 NG 3 98,4 125,0 111,0 4 29,6 49,1 39,7 4 92,8 119,0 107,0 5 32,2 53,5 40,6 5 94,5 131,0 116,0 1 18,2 30,1 22,8 1 49,1 66,1 54,7 2 17,7 28,0 22,6 2 54,2 70,9 62,9 3 20,1 29,9 25,6 O 3 59,3 79,2 63,7 4 21,3 32,0 26,2 4 56,6 71,1 64,3 5 18,4 25,6 20,7 5 55,8 66,0 60,1 1 73,2 95,5 83,3 1 25,1 33,3 28, ,0 97,1 2 28,9 35,6 31,6 3 62,8 99,7 84,5 P 3 23,1 31,1 27,1 4 40,2 68,0 54,5 4 24,4 32,6 29,8 5 59,4 91,8 73,9 5 25,7 36,4 30,6 1 95,0 131,0 115,0 1 20,3 25,5 22,9 2 78,6 13,0 99,4 2 20,3 25,4 22,5 3 84,6 111,0 98,3 Q 3 18,0 24,0 21, ,0 132,0 116,0 4 20,5 24,9 22,3 5 95,5 119,0 107,0 5 20,1 23,9 22,1

7 3.2 Determinação da aderência da película de tinta A tabela 2 mostra os valores de aderência da camada de tinta ao substrato ou ao revestimento metálico, verificados em um cp de cada fabricante de caixilhos. Aqueles de códigos P e Q não estão incluídos por tratarem-se de revestimentos metálicos sem pintura. Ressalta -se que grau 0 é a melhor classificação de aderência neste teste. Tabela 2 - Graus de aderência das películas de tinta FABRIC TE GRAU DE ADERÊNCIA FABRIC TE GRAU DE ADERÊNCIA F Gr. 0 NZ Gr. 0 G Gr. 0 MU Gr. 0 H Gr. 0 NG Gr. 0 M Gr. 0 O Gr Ensaio cíclico A evolução das falhas, por empolamento e/ou corrosão, verificadas nos cps no decorrer dos 10 ciclos de ensaio e o avanço da corrosão a partir da incisão medido final do 3 o, 6 o e 10 o ciclos, encontram-se sintetizadas na tabela 3. São apresentados os resultados dos cps que apresentaram os maiores graus de falhas. Os cps removidos ao final de cada ciclo representam também os maiores graus de falhas verificados. Da mesma forma, a documentação fotográfica e o avanço da corrosão apresentados no 3 o e no 6 o ciclos, representam os cps de pior desempenho no período. O avanço é o valor médio de 10 medidas (em mm), realizadas na faixa de descolamento da tinta a partir da incisão. No caso dos cps M, 6 o e 10 o ciclos, foram efetuadas 5 medidas devido ao descolamento observado em apenas ¼ do comprimento da incisão. Os aspectos visuais dos cps removidos ao final do 3 o, 6 o e 10 o ciclos, antes e após a raspagem para avaliação do avanço da corrosão na incisão, são mostrados nas figuras de 1 a 10, a seguir. Adicionalmente estes resultados são representados em gráficos de barras nas figuras de 11 a 14, de forma a visualizarmos comparativamente o desempenho dos cps enviados pelos diferentes fabricantes de caixilhos. Assim, foram agrupados os graus e os percentuais de corrosão da superfície, o avanço da corrosão a partir da incisão e os graus de empolamento verificados nos corpos-de-prova de todos os fabricantes, após o 3 o, 6 o e 10 o ciclos de ensaio.

8 Tabela 3 - Graus de empolamento e de corrosão e avanço da corrosão detectados a cada ciclo nos cps enviados pelos fabricantes de caixilhos. CPS CICLO 1 O 2 O 3 O 4 O 5 O 6 O 7 O 8 O 9 O 10 O E C E C E C A E C E C E C A E C E C E C E C A F <8F 10 < 8F 6 5,8 6F 5 6M 3 6MD 2 11,4 6MD 2 6MD 1 6MD 0 6MD 0 18,3 G <8F 9 <8F 9 6M 5 8,7 6M 5 6M 3 4MD 2 14,4 4MD 2 4MD 1 4MD 0 4MD 0 18,1 H M 9 6M 5 13,0 6M 5 6M 2 4MD 1 20,3 4MD 2 4MD 1 4MD 0 4MD 0 20,0 M , ,5 NZ ,3 U , , ,1 NG , ,8 10 * ,9 O P Q Legenda: E - graus de empolamento, conforme ASTM D-714/87; C - graus de corrosão, conforme ASTM D -610/95; A - avanço da corrosão a partir da incisão, em mm, cf. ASTM D-1654/92. ( * ) - Observou-se descolamento da tinta em torno da incisão, após o 1 o dia (névoa salina) do 7 o ciclo. F ciclo3 F ciclo6 F ciclo10 F ciclo3 F ciclo6 F ciclo10 Figura 1 - Cps representativos do fabricante F removidos no 3 o, 6 o e 10 o ciclos, antes (acima) e após raspagem para avaliação do avanço da corrosão na incisão.

9 G ciclo3 G ciclo6 G ciclo10 G ciclo3 G ciclo6 G ciclo10 Figura 2 - Cps representativos do fabricante G removidos no 3 o, 6 o e 10 o ciclos, antes (acima) e após raspagem para avaliação do avanço da corrosão na incisão. H ciclo3 H ciclo6 H ciclo10 H ciclo3 H ciclo6 H ciclo10 Figura 3 - Cps representativos do fabricante H removidos no 3 o, 6 o e 10 o ciclos, antes (acima) e após raspagem para avaliação do avanço da corrosão na incisão.

10 M ciclo3 M ciclo6 M ciclo10 M ciclo3 M ciclo6 M ciclo10 Figura 4 - Cps representativos do fabric te M removidos no 3 o, 6 o e 10 o ciclos, antes (acima) e após ras pagem p/ avaliação do avanço da corrosão na incisão. NZ ciclo3 NZ ciclo6 NZ ciclo10 NZ ciclo3 NZ ciclo6 NZ ciclo10 Figura 5 - Cps representativos do fabric te NZ removidos no 3 o, 6 o e 10 o ciclos, antes (acima) e após raspagem para avaliação do avanço da corrosão na incisão. Ressalta -se que no teste de raspagem dos cps M e NZ não foi observada corrosão vermelha (do aço) nem corrosão branca do revestimento de zinco.

11 MU ciclo3 MU ciclo6 MU ciclo10 MU ciclo3 MU ciclo6 MU ciclo10 Figura 6 - Cps representativos do fabric te MU removidos no 3 o, 6 o e 10 o ciclos, antes (acima) e após ras pagem para avaliação do avanço da corrosão na incisão. NG ciclo3 NG ciclo6 NG ciclo10 NG ciclo3 NG ciclo6 NG ciclo10 Figura 7 - Cps representativos do fabric te NG removidos no 3 o, 6 o e 10 o ciclos, antes (acima) e após raspagem para avaliação do avanço da corrosão na incisão. Nos cps MU e NG não foi observada corrosão vermelha (do aço) sob a camada de pintura destacada; verificou-se apenas corrosão branca leve do zinco.

12 O ciclo3 O ciclo6 O ciclo10 Figura 8 - Cps representativos do fabricante O (GALVALUME pré pintado) removidos no 3 o, 6 o e 10 o ciclos, após a raspagem constatando-se a ausência de destacamento da tinta na incisão. P ciclo3 P ciclo6 P ciclo10 Figura 9 - Cps representativos do fabricante P (aço revestido de GALVALUME, sem pintura) removidos no 3 o, 6 o e 10 o ciclos. Q ciclo3 Q ciclo6 Q ciclo10 Figura 10 - Cps representativos do fabricante Q (aço zincado a quente USIGAL GI, sem pintura) removidos no 3 o, 6 o e 10 o ciclos. Observa-se corrosão branca (do zinco).

13 GRAU DE CORROSÃO ciclo3 ciclo6 ciclo 10 F G H M NZ MU NG O P Q FABRICANTES 10 Figura 11 - Graus de corrosão verificados nos corpos-de-prova representativos dos fabricantes de caixilhos, após o 3 o, 6 o e 10 o ciclos de ensaio PERCENTUAL DE CORROSÃO 10 Ciclo 3 Ciclo 6 Ciclo 10 F G H M NZ MU NG O P Q FABRICANTES 0 Figura 12 - Percentuais de corrosão (do aço) observados na superfície dos corpos - de-prova representativos dos fabricantes de caixilhos, após o 3 o, 6 o e 10 o ciclos de ensaio.

14 20 18 Ciclo 3 Ciclo AVANÇO DA CORROSÃO [ mm ] Ciclo 10 F G H M NZ MU NG O FABRICANTES 0 Figura 13 - Avanço da corrosão sob a película de tinta verificado em cada corpo-de-prova representativo dos fabricantes de caixilhos, após o 3 o, 6 o e 10 o ciclos de ensaio. Nos cps M removidos no 6 o e 10 o ciclos e no cp NZ removido no 10 o ciclo, foi verificado destacamento da tinta em apenas ¼ e ½ do comprimento da incisão, respectivamente, conforme mostram as figuras 4 e 5. 4M D 4M 4F 6D 6MD 6M 6F 8D 8MD GRAU DE EMPOLAMENTO 8M Ciclo 3 Ciclo 6 ciclo 10 F G H M NZ MU NG O FABRICANTES 8F 10 Figura 14 - Graus de empolamento verificados nos corpos -de-prova representativos dos fabricantes de caixilhos, após o 3 o, 6 o e 10 o ciclos de ensaio.

15 4. CONCLUSÕES Os resultados dos ensaios cíclicos executados nos permitem fazer algumas considerações a respeito da resistência à corrosão das tintas e dos revestimentos metálicos utilizados pelos fabricantes de caixilhos e de aços revestidos para aplicação em caixilhos: 1. Os corpos-de-prova dos fabricantes que não incluem revestimentos metálicos em seus caixilhos apresentaram falha prematura, por empolamento e/ou corrosão, nos primeiros 3 ciclos de ensaio - F, G e H; 2. Os corpos-de-prova de todos os fabricantes que utilizam revestimentos metálicos, pintados ou não, não falharam no período total de ensaio (10 ciclos) - M, NZ, MU, NG, O, P e Q; 3. Os graus de aderência de todas as tintas foram satisfatórios, não sendo este um parâmetro diferenciador do desempenho apresentado pelos corpos-deprova; 4. Em relação às espessuras é relevante ressaltar que: 1. Os corpos -deprova com revestimento metálico (sem pintura) variando entre 20 mm e 30 mm, não falharam nos 10 ciclos de ensaio e 2. os corpos -de-prova com primers de espessuras entre 20 mm e 40 mm falharam no 1 o ou no 2 o ciclo - os cps representativos dos fabricantes P e Q (somente revestimento metálico) apresentaram espessuras médias inferiores àqueles preparados pelos fabricantes F e G (somente pintura).