Mark Schario atua como Diretor de Tecnologia da Columbia Chemical, distribuída exclusivamente no Brasil pela Metal Coat Produtos Químicos Ltda. comercial@metalcoat.com.br
À medida que a indústria de tratamento de superfície começou a mudar o uso de cromo hexavalente para cromo trivalente, surgiram questões junto aos aplicadores, como, por exemplo, sobre como decidir entre sistemas à base de cloreto ou de sulfato. Questionado sobre o tema, Mark Schario, diretor de tecnologia da Columbia Chemical, traz uma visão geral útil para este tópico, abordando ainda quais os fatores devem ser considerados ao se fazer novos investimentos.
É bastante comum não saber por onde começar ao examinar o grande volume de informações disponíveis sobre a transição do cromo hexavalente para o trivalente. Ao conversar com os aplicadores, achei útil fornecer uma visão geral que oferece um histórico básico sobre o uso de cromo trivalente, os importantes testes da indústria que ocorreram para validar o seu uso e, em seguida, oferecer uma comparação dos dois tipos de sistemas e fatores a serem considerados ao selecionar o que é certo para cada situação. Devido à quantidade de foco atual neste tópico na indústria, eu seria negligente se não abordasse primeiro um mal-entendido comum entre revestimento trivalente decorativo e revestimento de cromo duro. Cromo trivalente decorativo não é o mesmo que cromagem dura, nem a disponibilidade de tecnologia é a mesma. Isso é um tópico em si. Para os fins deste artigo, discutiremos informações relacionadas apenas ao cromado decorativo.
História e testes do cromo trivalente
Para começar, uma história básica. Muitas pessoas não percebem que o cromo trivalente decorativo tem sido usado em aplicações externas há décadas. Especificamente, ele tem sido utilizado na indústria de caminhões rodoviários por mais de 30 anos, sendo o uso mais pesado em para-choques e pilhas de caminhões. No início, o cromo trivalente foi escolhido, principalmente, por sua eficiência operacional, pois oferecia melhor cobertura e menos queima do que o cromo hexavalente. Do ponto de vista da aparência, as versões anteriores do cromo trivalente decorativo eram um pouco mais escuras (valor L* médio de 74-75) do que as do cromo hexadecimal (valor L* médio de 81-83), o que infelizmente manchou sua reputação por um tempo. No entanto, assim como acontece com outros processos de revestimento ao longo do tempo, a tecnologia avançou e o valor de cor e aparência dos sistemas de revestimento trivalente no mercado atual estão muito mais próximos dos sistemas hexavalentes (com valores de L* variando de 76 a 82, dependendo do processo escolhido).
Ao longo dos anos, testes extensivos foram concluídos para avaliar o desempenho do revestimento trivalente decorativo em campo. Em meados da década de 1970, testes CASS e testes de desempenho móvel foram conduzidos pela ASTM Internacional (anteriormente conhecida como American Society for Testing and Materials). Banhados de acordo com ASTM-B-456, testes foram realizados em painéis de aço de 4x6 polegadas que foram montados em reboques de caminhões, principalmente (no) ‘Rust Belt’ (região dos EUA que concentra uma área industrial no Nordeste e no Meio-oeste do país). Muitos dados desses testes estão disponíveis, mas, em um breve resumo, foi constatado que o cromo hexavalente microporoso e o cromo trivalente tiveram melhor desempenho em exposição externa de longo prazo nesses testes do mundo real, e ambos tiveram desempenho idêntico nas classificações de proteção e aparência. Como mencionado, os testes ASTM foram realizados em meados da década de 1970. Mais recentemente, no entanto, a USCAR (United States Council for Automotive Research LLC) conduziu um estudo de teste de campo de três anos de depósitos de cromo trivalente. A USCAR é uma empresa colaborativa de tecnologia automotiva cujas empresas-membros incluem Ford Motor Company, General Motors e Stellantis. Seu principal objetivo é fortalecer a base tecnológica da indústria automobilística dos Estados Unidos com pesquisa e desenvolvimento. Em 2020, a USCAR divulgou as conclusões de seu estudo ‘Avaliação final da exposição decorativa ao cromo trivalente em ambientes de inverno’. Um resumo do estudo foi publicado na edição de março de 2020 da Products Finishing (acesse aqui).
A USCAR queria entender melhor o desempenho de corrosão do cromo trivalente em CASS, cloreto de cálcio e condições reais de inverno com foco na corrosão geral, corrosão com alto teor de cloreto, bem como cor e estabilidade de cor. O objetivo principal era identificar se era o sulfato ou o cloreto que deveria ser usado na cadeia de suprimentos da indústria automotiva americana. Como parte do estudo de campo de três anos, os sistemas de cloreto foram testados contra os sistemas de sulfato, e os dados determinaram que os sistemas de cloreto tiveram melhor desempenho em ambientes corrosivos com alto teor de cloreto do que os sistemas de sulfato. Com relação ao desempenho específico em regiões com alto teor de cloreto, o estudo constatou que a perda de cromo era mais presente em produtos químicos à base de sulfato do que em produtos químicos à base de cloreto. O estudo revelou que 13 dos 14 produtos químicos com perda significativa de cromo eram sistemas de sulfato. Novamente, esses resultados de teste são específicos para o estudo de campo da USCAR, mas as informações são dignas de referência e consideração para qualquer aplicador decorativo que trabalha com OEM’s (Original Equipment Manufacturers) automotivos.
Recentemente, o teste de exposição ao calor foi realizado por um fornecedor terceirizado, de nível 1, em pontas de escapamento automotivo. O teste comparou o cromo hexavalente com um popular sistema de cloreto trivalente, sistema de sulfato trivalente e um sistema trivalente de tecnologia mais recente, com capacidade de recuperação. Os resultados dos testes revelaram que, após o ciclo térmico, a cor do sistema de sulfato se degradou para se tornar menos branca e menos azul do que os sistemas à base de cloreto. Em outras palavras, os sistemas de cloreto se comportaram de maneira semelhante aos sistemas de cromo hexavalente. Os resultados foram comparáveis aos obtidos no estudo de campo da USCAR. O teste salt-spray pós-exposição ao calor também mostrou delaminação e corrosão na amostra de sulfato. Vale ressaltar que o setor automotivo está interessado nos resultados dos dados de exposição ao calor e novos testes ainda serão concluídos.
Usos do cromo trivalente
Inicialmente, o cromo trivalente foi usado por suas eficiências operacionais, no entanto, hoje descobrimos que são principalmente as orientações de órgãos regulatórios, como REACH (União Europeia - para riscos à saúde associados a produtos químicos), OSHA (Agência norte-americana para saúde e segurança no trabalho) e EPA (Agência de proteção ambiental dos Estados Unidos - cuida de águas residuais, emissões, etc.) que impulsionam o processo. Isso levou a indústria automotiva a aprimorar ainda mais seu foco e os testes de desempenho da cromagem trivalente. Como resultado, os profissionais aplicadores estão cada vez mais conscientes das diferenças de estabilidade de cor e desempenho de corrosão entre os dois sistemas.
Ao avaliar a escolha entre sistemas trivalentes decorativos à base de cloreto e de sulfato, há vários fatores a serem considerados. Aparência e desempenho de corrosão, taxa de galvanização, em mícrons por minuto, e tipo de ânodo e funcionalidade são essenciais para a avaliação. Aparência ou cor são frequentemente a primeira consideração. Embora saibamos que o sulfato e o cloreto trivalente não são tão brancos quanto o cromo hexavalente, a boa notícia é que ambos têm cores muito próximas, quase ao ponto de serem indistinguíveis ao olho comum. Com base no fornecedor, diferentes sistemas podem oferecer níveis variados de valores Lab*, por isso, geralmente recomendamos que os aplicadores enviem amostras para serem processadas, solicitem amostras acabadas para avaliação ou peçam para visitar as empresas que usam o processo para ver a linha de produção. Mais uma vez, encorajamos todos os aplicadores que fazem trabalho pesado com OEM’s automotivos a revisar o resumo do estudo de campo da USCAR em profundidade ao considerar os fatores de desempenho. Em termos de estabilidade de cor, ao fazer referência ao estudo de campo da USCAR, os dados mostram que os sistemas de cloreto são mais estáveis com relação à cor do que os sistemas de sulfato.
A próxima coisa a destacar é a comparação operacional da taxa de galvanização em termos de mícrons/minuto. Esta é uma consideração importante para os aplicadores decidirem se instalam sulfato ou cloreto. Ao mudar de hexavalente decorativo para trivalente, muitos aplicadores analisam o layout e o tempo de sua linha existente e desejam manter o mais próximo do mesmo processo e velocidade de revestimento que tinham com revestimento hexavalente, para manter sua eficiência. Os sistemas de cloreto têm uma taxa de revestimento idêntica ou ligeiramente mais rápida do que a do cromo hexavalente, com média de 0,1 a 0,25 mícrons por minuto. Os sistemas de sulfato depositam na metade da velocidade de um sistema hexavalente, com uma média de 0,04 a 0,08 mícrons por minuto. Para aplicadores com linhas automáticas, a velocidade é um fator muito importante a ser considerado ao escolher um sistema de sulfato, pois possivelmente uma nova linha pode precisar ser construída para acomodar a mudança para a velocidade de galvanização mais lenta - ou mesmo um tamanho de tanque maior. Com uma linha de içamento, seria preciso adicionar estações adicionais para compensar o tempo de galvanização mais longo com sulfato. Isso pode ser uma preocupação com base nas limitações de área útil e de espaço do local. Se escolher um sistema de cloreto, a velocidade será um problema menor, pois não requer tempo de galvanização adicional ao converter do cromo hexavalente, portanto, não se precisará alongar o tanque de galvanização em uma linha automática de retorno ou adicionar outra estação na linha de operação.
Uma diferença operacional final a ser considerada é o tipo e a funcionalidade do ânodo. Ânodos para banhos de cloreto são de grafite e têm uma vida extremamente longa. Conheço um aplicador que tem os mesmos ânodos de grafite há 25 anos. Os banhos de sulfato requerem ânodos de óxido de metal misto, que normalmente são substituídos a cada poucos anos. Esses ânodos podem ser bastante caros, além de serem mais delicados e requererem proteção especial para garantir que não sejam danificados ou arranhados. Se a superfície for arranhada, o eletrólito pode começar a acumular pequenas quantidades de cromo hexavalente que, por sua vez, diminuirá drasticamente a eficiência do banho. Se você for nessa direção, pode ser útil observar que a maioria dos aplicadores de sulfato trivalente de alto volume manterá um conjunto adicional de ânodos de MMO (óxido de metal misto) à mão para lidar com essa preocupação e evitar tempo de inatividade se a superfície for danificada.
Conclusão
Com os regulamentos e controles crescentes e cada vez mais rígidos sobre revestimento hexavalente para exposição ambiental e saúde do trabalhador, os benefícios de fazer a troca podem ser percebidos rapidamente pelo aplicador. Ao mudar o hexavalente para banhos trivalentes decorativos de cloreto ou sulfato, o processo trivalente oferece melhor poder de penetração, é extremamente tolerante à interrupção de corrente, não é propenso a queima, oferece maior produção e menos rejeitos, e irá aumentar muito a segurança dos funcionários. Como ponto final do resumo, a indústria está realmente se movendo rapidamente nessa via. É importante estar ciente de que os OEM’s estão mudando ativamente os padrões de processo e desenvolvendo novos padrões de cores. As especificações estão sendo revisadas e revisadas, regularmente, para destacar o cromo trivalente. Esforços de colaboração também estão acontecendo em todo o setor: AIAG (Automotive Industry Action Group - organização sem fins lucrativos que trabalha para aprimorar a eficiência e a competitividade da indústria automotiva global**) está revisando os requisitos de qualidade relacionados aos aplicadores, e um grupo de trabalho do subcomitê B08.10 da ASTM (American Society for Testing and Materials) está desenvolvendo novos padrões de teste de espessura para cromo trivalente. Em nível global, estamos cientes de numerosos RFQs trivalentes decorativos circulando e fornecedores Tier (fornecedores de componentes e peças**) e OEM’s automotivos que estão procurando aplicadores que já fizeram a conversão para cromo trivalente decorativo. Esse movimento da indústria levou os aplicadores a começar a instalar rapidamente os banhos e a se preparar para fazer ajustes na linha para acomodar a transição. Com estas informações, avaliar suas escolhas nestes tempos atuais é muito importante e oportuna.
Bibliografia
Artigo original, em inglês
https://www.pfonline.com/articles/trivalent-chrome-overview
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