Desempenho comparativo de revestimentos metálicos em estruturas fotovoltaicas: resistência à corrosão e propriedades mecânicas após ensaios acelerados - Soccoloski, Luiza Bertuzzo (My University, 2025)
The growing expansion of photovoltaic (PV) energy systems requires fastening and support materials with high durability, especially in highly corrosive environments, such as industrial and coastal areas. The present study aimed to comparatively evaluate the performance of three commercial metallic coatings (Hot-Dip Galvanized, Magnelis®, and ZAR 345) when applied to steel, considering the resistance to accelerated corrosion (Neutral Salt Spray) and the maintenance of the tensile mechanical property of the substrate after accelerated corrosion testing. The evaluated materials are distinguished by the chemical composition of their coatings. Hot-Dip Galvanized Steel consists of pure zinc applied by hot immersion, while ZAR and Magnelis® are composed of zinc-aluminum-magnesium alloys, in different formulations and layer masses. The adopted methodology involved the initial characterization of the materials, exposure in Neutral Salt Spray tests for 1032 hours, and the subsequent evaluation of mechanical degradation thru tensile tests. The results demonstrated that the protective performance is linked to the combination between the coating mass per area and the specific protection mechanism of each material. Both Hot-Dip Galvanized (486 g/m²) and Magnelis® (310 g/m²) showed remarkable effectiveness, withstanding 1032 hours of exposure without exhibiting red corrosion. However, the degradation kinetics differed: Galvanized showed white corrosion at 24 hours, while Magnelis® remained unchanged until 192 hours. The performance of Hot-Dip Galvanizing was ensured by its robust layer mass, which provided a superior reservoir for cathodic protection. In turn, the success of Magnelis® was attributed to the formation of stable corrosion products that promote an active and self-repairing protection mechanism. In contrast, the ZAR 345 (290 g/m²) coating exhibited the most critical failure, with red corrosion in 72 hours, confirming that its material reserve was insufficient to sustain protective regeneration under severe conditions. The analysis of mechanical properties quantified this degradation, revealing that the failure of ZAR 345 resulted in a drop in substrate ductility (from 34.5% to 23.5%), characterizing embrittlement, while the other coatings fully preserved their original mechanical properties. It is concluded that Magnelis® and Hot-Dip Galvanized materials are technically suitable for use in photovoltaic structures in highly corrosive environments, and the importance of considering layer mass as a non-negotiable specification parameter for (Zn-Al-Mg) alloys is reinforced. [resumo fornecido pelo autor]
A crescente expansão dos sistemas de energia fotovoltaica (FV) exige materiais de fixação e suporte com alta durabilidade, especialmente em ambientes de elevada corrosividade, como áreas industriais e costeiros. O presente trabalho teve como objetivo avaliar comparativamente o desempenho de três revestimentos metálicos comerciais (Galvanizado a Fogo, Magnelis® e ZAR 345), quando aplicados sobre o aço, considerando-se a resistência à corrosão acelerada (Névoa Salina Neutra) e a manutenção da propriedade mecânica de tração do substrato após ensaio de corrosão acelerada. Os materiais avaliados distinguem-se pela composição química de seus revestimentos. O aço Galvanizado a Fogo consiste em zinco puro aplicado por imersão a quente, o ZAR e o Magnelis® são constituídos por ligas de zinco-alumínio-magnésio, em diferentes formulações e massas de camada. A metodologia adotada envolveu a caracterização inicial dos materiais, a exposição em ensaios de Névoa Salina Neutra por 1032 h e a subsequente avaliação da degradação mecânica através de ensaios de tração. Os resultados demonstraram que o desempenho protetivo está ligado à combinação entre a massa de revestimento por área e o mecanismo de proteção específico de cada material. Tanto o Galvanizado a Fogo (486 g/m²) quanto o Magnelis® (310 g/m²) apresentaram notável eficácia, resistindo às 1032 h de exposição sem manifestar corrosão vermelha. Entretanto, a cinética de degradação diferiu: o Galvanizado apresentou corrosão branca em 24 h, enquanto o Magnelis® manteve-se inalterado até 192 h. O desempenho do Galvanizado a Fogo foi garantido pela sua robusta massa de camada, que ofereceu um reservatório superior para a proteção catódica. Por sua vez, o sucesso do Magnelis® foi atribuído à formação de produtos de corrosão estáveis que promovem um mecanismo de proteção ativa e autorreparadora. Em contraste, o revestimento ZAR 345 (290 g/m²) apresentou a falha mais crítica, com corrosão vermelha em 72 h, confirmando que sua reserva de material foi insuficiente para sustentar a regeneração protetiva em condições severas. A análise das propriedades mecânicas quantificou essa degradação, revelando que a falha do ZAR 345 resultou em uma queda na ductilidade do substrato (de 34,5% para 23,5%), caracterizando fragilização, enquanto os demais revestimentos preservaram integralmente suas propriedades mecânicas originais. Conclui-se que o Magnelis® e o Galvanizado a Fogo são materiais tecnicamente adequados para o uso em estruturas fotovoltaicas em ambientes de alta corrosividade, e reforça-se a importância de considerar a massa de camada como um parâmetro de especificação inegociável para ligas (Zn-Al-Mg). [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Engenharia mecânica; Revestimentos; Sistemas de energia fotovoltaica; Materiais - Testes