SISTEMA DE PROTEÇÃO LÍQUIDA DESENGRAXANTE PARA MULTIMETÁLICOS Paulo Vicente Jorge Marcio Mengarda José Paulo Miadaia DECORPRINT DECORATIVOS DO PARANÁ LTDA R. João Chede, 1955 CIC 81170-220 Fone/Fax: +55 (41) 347-9338 / 347-9879 Curitiba PR Brasil www.decorprint.com.br decorprint@decorprint.com.br 6 COTEQ Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos 22 CONBRASCORR Congresso Bras ileiro de Corrosão Salvador Bahia 19 a 22 de agosto de 2002 As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade do(s) autor(es).
SINÓPSE Sistema de proteção líquido desengraxante para aços e multimetálicos, isento de óleos e similares, usado para lavagem e proteção de peças. Os fluidos residuais de usinagem são removidos após 3 ciclos de lavagem de 2 minutos a 60 o C em solução com 5% de ativos, e uma camada monomolecular protetiva é depositada sobre a peça, promovendo proteção temporária suficiente até a etapa posterior do processo ou embalagem final da peça. Proteção prolongada, superior a 4 anos, pode ser obtida através da imersão completa e manutenção da peça no sistema de proteção líquido em concentração superior a 10% de ativos. Palavras Chaves: Orvic, VCI, Protetivo, Anti-corrosivo, Inibidor, Corrosão.
1. INTRODUÇÃO Os sistemas de proteção, em geral, visam preservar as características da peça pronta embalada ou formar uma camada protetiva que necessita ser removida antes da utilização final da peça, gerando uma operação adicional e resíduos que necessitam de tratamento. O sistema de proteção líquido desengraxante promove a remoção de fluidos residuais das etapas anteriores de usinagem rema necentes na peça e desenvolve uma camada monomolecular seca protetiva que não requer remoção para etapas posteriores. A proteção obtida, para peça exposta ao ar, é de algumas horas, desde que não ocorra o rompimento da camada monomolecular depositada. Caso seja feita uma embalagem com sistema protetivo complementar, como filme plástico e sachê protetivo ou papel protetivo, o período de proteção pode ser extendido a um ano. Um período superior a 4 anos pode ser obtido através do acondicionamento da peça em imersão total em solução protetiva com concentração de ativos superior a 10%. O objetivo deste trabalho é apresentar os resultados obtidos através de processo de desengraxe associado a proteção e de acondicionamento de peças para longos períodos de estocagem.
2. CONTEÚDO Este trabalho será apresentado em duas partes, sendo a primeira voltada ao processo de lavagem associado a proteção, onde será abordado o desengraxe e a formação de camada monomolecular protetiva; e a segunda parte voltada ao processo de acondicionamento de peças para estocagem prolongada superior a um ano. 2.1 Processo de lavagem associado a formação de camada monomolecular Nos processos de usinagem por vezes é necessário a utilização de fluídos refrigerantes e/ou lubrificantes afim de garantir as características finais da peça. Esses fluídos ou seus resíduos podem impregnar as peças de tal forma a requerer uma lavagem antes da embalagem ou utilização em etapas posteriores. Todavia essa lavagem não protege as peças de oxidação por exposição ao ar. O sistema de proteção líquido desengraxante, quando aplicado conforme demonstrado a seguir, promove a limpeza da peça e a formação de uma camada protetiva, mesmo sendo de origem aquosa, o que ecologicamente correto. Para a lavagem de uma peça impregnada com fluídos de usinagem recomenda-se o emprego de três banho consecutivos de uma solução com 5% de ativos aquecida a 60 o C por 2 minutos, sendo mais eficiente se essa solução fôr aplicada sob pressão de 0,5 a 1 kg/cm 2. Esquema de lavagem 1o banho 2o banho 3o banho Bicos injetores de solução protetiva desengraxante a 0,5 a 1,0 kg/cm 2
A peça impregnada com fluídos é exposta a jatos de solução protetiva desengraxante aquecida a 60 o C durante 2 minutos, os resíduos são parcialmente removidos e recolhidos na primeiro banho. Em seguida a peça é transportada ao segundo estágio, onde é exposta a novo ciclo de jatos de solução aquecida a 60 o C, sendo praticamente limpa. Sobre o terceiro tanque a peça recebe novo jato de solução aquecida a 60 o C e permanece por 30 a 60 s para que os voláteis evaporem e a camada monomolecular seja formada, garantindo uma proteção temporária de algumas horas em função das condições ambientais. A solução que lava a peça e é recolhida nos tanques inferiores passa por um filtro para remoção de particulados, e os fluídos, em geral de densidade inferior a água, ficam sobrenadantes e são removidos por sistema de coleta de óleo. O consumo dos ativos protetivos pode ser mensurado através da variação do indice de refração, conforme gráfico I ( variação de indice de refração em função da concentração de ativos ), permitindo o controle e manutenção do sistema através da reposição de ativos. Caso a peça esteja na operação final, a proteção obtida após o terce iro banho é temporária, sendo recomendado uma combinação com sistemas de embalagem, tais como filmes plásticos, sachês e papel tratados com protetivos, atingindo assim condições de estocagem para períodos médios ( ca.1 ano ). Ponto importante nesse processo é o não rompimento da camada monomolecular formada na superfície da peça. O toque com as mãos nuas ou gotas de água podem romper a camada gerando sitios sussetíveis ao ataque de O 2. 2.2 Processo de acondicionamento para períodos prolongados Os processos convencionais de proteção a corrosão consistem em embalar a peça a ser conservada e evitar que a peça entre em contato direto com água ou umidade, pois a velocidade de corrosão aumenta em razão direta ao aumento de umidade. Sendo assim as peças que necessitem de estocagem por longos períodos, acima de 2 anos, sofrem com a integridade da embalagem e com a queda da concentração de ativos do meio. A reposição de ativos pode ser realizada através da adição de sachês que contenham ativos que sublimam e recomponhem a atmosféra protetiva, porém a concentração de ativos não é mensurada.
A imersão da peça em um sistema a base d água, a priore leva a uma imagem de rápida corrosão e, de fato, a simples imersão de uma peça de aço SAE 1010 em água deionizada a 60 o C gera forte corrosão em menos de 60 minutos.(fotografia 1) Todavia a imersão e exposição do mesmo material às mesmas condições, com a dopagem da água com 1% de solução protetiva desengraxante garante o não desenvolvimento de pits de corrosão por um longo período ( acima de 50 ciclos de 60minutos a 60 o C fotografia 2 ). Outro ensaio sobre a influência da dopagem com solução protetiva consiste na imersão de uma peça em água deionizada e em paralelo em água deionizada dopada em diferentes concentrações, e a elevação da temperatura a refluxo ( ca 100 o C ). Após um ciclo de 15 minutos observa -se que a peça imersa em água deionizada apresenta severa agressão e as peças imersas em água dopada não apresentam sinais de corrosão. Sendo que sistemas dopados com 5% de solução protetiva desengraxante resiste a mais de 20 ciclos. Analisando as caracteristicas de água deionizada dopada com sistema de ativos protetivos, conforme gráfico II ( Condutividade em função da Concentração ) observa-se uma alteração nos valores de forma constante, indicando que após a saturação do sistema a concentração não interfere na condutividade, que se manterá estável durante o consumo dos ativos que geram a camada protetora. A resistividade da água deionizada e água deionizada salina ( 5% NaCl ) dopado com um sistema desengraxante protetivo alteram conforme gráfico III e IV ( Resistividade em função da Concentração ). Onde observa -se que a curva da água deionizada apresenta valores superiores que a curva da água deionizada salina, como a corrosão no sistema salino é muito mais rápida e agressiva, pode-se dizer que quanto maior a resistividade maior proteção. 3. CONCLUSÃO 3.1 Processo de lavagem associado a formação de camada monomolecular A lavagem com caracteristíca desengraxante e formação de camada monomolecular protetora é possível de ser realizada com um sistema base d água dopado com solução protetiva desengraxante contendo 5% de ativos, concentração final, aplicada a 60 o C sob pressão de 0,5 a 1,0 kg/cm 2 em ciclos de 2 minutos, conforme explanado no item # 2.1.
A proteção obtida permite a exposição da peça por um intervalo de tempo suficiente para o início da proxima etapa do processo fabril ou preparação e embalagem da peça. Se necessário, a embalagem pode ser constituida de material protetivo, como por exemplo filme plástico protetivo, papel tratado e sachê, garantindo a integridade da peça ao longo do tempo. 3.2 Processo de acondicionamento para períodos prolongados A imersão e manutenção de uma peça metálica em uma solução constituida de água deionizada e sistema protetivo com concentração de ativos final superior a 10 %, podendo alcançar no máximo 33 % de ativos, gera uma camada sobre a peça imersa que impede o ataque e corrosão da mesma por um período prolongado, podendo alcançar mais de 4 anos em estoque, e o controle da concentração de ativos pode ser monitorada pelas caracteristicas dessa solução, visto que os ativos podem ser consumidos ao longo desse período. A resistividade de uma solução contendo o siste ma protetivo aumenta em mais de 100%, o que reduz a transferência de elétrons, reduzindo o ataque e corrosão da peça imersa.
Anexos 1 Gráfico I - Variação do Índice de Refração em função da Concentração de Ativos Concentração da Solução Protetiva Índice de Refração (Brix) 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Concentração de Ativos (%) Todas as leituras foram realizadas a ( 20 +/- 1 ) o C, onde 5% de ativos fornecem Indice de Refração ca. 2,8 Brix. 2 Gráfico II - Condutividade em função da Concentração de Ativos Condutividade em função da Concentração de Ativos Condutividade ( mv ) 40 Condutividade ( % ) 30 20 10 0 0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 Concentração de Ativos ( % ) Condutividade em mv de um sistema constituido de 1 litro de água deionizada ao qual foi-se adicionando o percentual indicado de 1 a 20 % de ativos, isto é, 10% significa 100 g de ativos adicionados a 1 litro de água deionizada. (leituras feitas a 20 o C)
3 Gráfico III Resistividade da água dopada com sistema protetivo Resistividade de água deionizada em função da Concentração de Ativos Resistividade (kohm) Resistividade (kohm) 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Concentração de Ativos (%) A voltagem aplicada é de 1,57 V, a temperatura constante de 20 o C, leitura realizada após 30 minutos. Observa-se formação de gases na superfície do sistema sem agente protetivo desde o instante inicial de aplicação de voltagem, caracterizando ataque e corrosão no eletrodo, neste caso aço SAE 1010, e não é observado formação de gases nem corrosão no sistema contendo agente protetivo. 4 Gráfico IV Resistividade de água deionizada contendo NaCl dopado com agente protetivo Resistividade de água deionizada contendo NaCl em função da Concentração de Ativos Resistividade (Ohm) Resistividade (Ohm) 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Concentração de Ativos (%) As condições desse gráfico são as mesmas do gráfico III, porém contendo NaCl 5% para aumentar a agressividade do sistema. A resistividade aumenta com a adição de agente protetivo. Todavia em todos as concentração observa-se ataque a chapa padrão SAE 1010.
5 Fotografias dos ensaios de proteção para períodos prolongados. Figura # 1 Figura # 2 Figura # 3 Figura # 4 Figura # 5