O tratamento de superfície metálica refere-se a processos que utilizam técnicas modernas de física, química, metalurgia e tratamento térmico para alterar a condição da superfície e as propriedades dos componentes. Esses processos visam otimizar a combinação de materiais de superfície e núcleo para atender às especificações de desempenho exigidas.
Funções do tratamento de superfície:
Aumente a resistência à corrosão e ao desgaste da superfície, desacelere, elimine e repare alterações e danos na superfície.
Fornece materiais comuns com superfícies que possuem funções especiais.
Economize energia, reduza custos e melhore o impacto ambiental.
Classificação dos Processos de Tratamento de Superfícies Metálicas:
Tratamento de Superfície: Este método envolve a alteração da morfologia da superfície do material, composição de fases, microestrutura, estado de defeito e estado de tensão através de processos físicos ou químicos, alcançando as propriedades de superfície exigidas. A composição química do material permanece inalterada.
Tecnologia de modificação de superfície: Este método utiliza métodos físicos para introduzir materiais adicionais no substrato, formando uma camada de liga para atingir as propriedades de superfície desejadas.
Tecnologia de liga de superfície: Este processo envolve o uso de métodos químicos para fazer com que os materiais adicionados reajam com o substrato, formando uma camada de transformação para atingir as propriedades de superfície desejadas.
Tecnologia de revestimento de conversão de superfície: Este processo envolve a aplicação de métodos físicos e químicos para criar revestimentos, como chapeamento ou revestimento, no substrato para atingir as propriedades de superfície exigidas, sem envolver o substrato na formação do revestimento.
I. Tecnologias de modificação de superfície
Endurecimento superficial O endurecimento superficial é um método de tratamento térmico no qual a superfície do aço é rapidamente aquecida até a temperatura de transformação da austenita e depois temperada, sem alterar a composição química do aço ou a estrutura do núcleo. Os principais métodos de endurecimento superficial incluem o endurecimento por chama e o aquecimento por indução, utilizando fontes de calor como chamas de oxiacetileno ou oxipropano.
Endurecimento de superfície a laser O endurecimento de superfície a laser envolve focar um feixe de laser na superfície da peça de trabalho. Num período muito curto, a camada superficial é aquecida acima da sua temperatura de transformação ou ponto de fusão, seguida de um rápido resfriamento. Este processo endurece e fortalece a superfície. A zona afetada pelo calor é pequena, a deformação é mínima e o processo é fácil de operar. É usado principalmente para reforço localizado de componentes como matrizes de estampagem, virabrequins, cames, árvores de cames, eixos estriados, trilhos de instrumentos de precisão, ferramentas de aço de alta velocidade, engrenagens e camisas de cilindro de motor.
Shot Peening O Shot Peening envolve atirar um grande número de pellets em alta velocidade na superfície da peça de trabalho, semelhante a pequenos martelos atingindo a superfície do metal. Isso causa deformação plástica nas camadas superficiais e subterrâneas, fortalecendo assim o componente. Benefícios: Aumenta a resistência mecânica, resistência ao desgaste, resistência à fadiga e resistência à corrosão. É usado para acabamento superficial fosco, remoção de incrustações de óxido e eliminação de tensões residuais em peças fundidas, forjadas e soldas.
Polimento por rolo O polimento por rolo envolve a aplicação de pressão com rolos rígidos ou ferramentas de polimento na superfície rotativa da peça em temperatura ambiente, o que deforma plasticamente e endurece a superfície para obter uma superfície lisa, polida e reforçada com padrões específicos. Aplicações: Adequado para componentes com formatos simples, como superfícies cilíndricas, cônicas e planas.
Trefilagem de arame refere-se a forçar o metal através de uma matriz sob força externa, reduzindo a área da seção transversal do metal para atingir a forma e as dimensões desejadas. O metal sofre deformação durante este processo. Aplicações: O processo pode criar diferentes acabamentos decorativos, como linhas retas, padrões aleatórios, ondas e padrões espirais.
Polimento O polimento é um processo de acabamento superficial que modifica a superfície para obter um acabamento liso. Embora não melhore ou mantenha a precisão dimensional, dependendo das condições de pré-processamento, as superfícies polidas podem atingir valores Ra de 1,6 μm a 0,008 μm.
II. Tecnologias de liga de superfície
Tratamento térmico químico de superfície O processo típico da tecnologia de liga de superfície é o tratamento térmico químico de superfície. Neste processo, as peças são colocadas em um meio específico e aquecidas para permitir que os átomos ativos do meio penetrem na superfície, alterando a composição química e a estrutura da peça para melhorar suas propriedades.
Comparado ao endurecimento superficial, o tratamento térmico químico de superfície não apenas altera a microestrutura da superfície, mas também altera a composição química. Tipos comuns de tratamentos térmicos químicos incluem cementação, nitretação, codifusão multielementar e outros tipos de tratamentos de difusão de elementos. O processo de tratamento térmico químico envolve três etapas principais: decomposição, absorção e difusão.
Escurecimento: Este é um processo em que peças de aço ou aço são aquecidas em vapor de ar ou solução química para formar uma película de óxido preta ou azul na superfície. Este processo também é conhecido como "azulamento".
Fosfatização: A fosfatação envolve a imersão de uma peça de trabalho (feita de aço, alumínio ou zinco) em uma solução de fosfatação, onde se forma na superfície um revestimento de conversão de fosfato cristalino, que é insolúvel em água.
Anodização: Anodização refere-se principalmente ao processo de anodização de alumínio e suas ligas. Neste processo, as peças de alumínio são imersas em um banho eletrolítico ácido e submetidas a uma corrente elétrica. A superfície forma um revestimento de óxido durável, que proporciona resistência à corrosão, acabamentos estéticos, isolamento elétrico e resistência ao desgaste. Aplicações: Comumente usado para tratamentos de proteção de componentes automotivos e aeroespaciais, bem como tratamentos decorativos para utensílios domésticos e ferragens.
III. Tecnologias de revestimento de superfície
Pulverização Térmica A pulverização térmica envolve o aquecimento de metais ou não metais até seu estado fundido e o uso de ar comprimido para pulverizá-los sobre um substrato. Isto forma um revestimento que está firmemente ligado ao material de base e confere as propriedades físicas e químicas desejadas, como desgaste, corrosão e resistência ao calor, bem como isolamento elétrico. Aplicações: Usado em uma ampla variedade de indústrias, incluindo aeroespacial, energia nuclear, eletrônica e muito mais.
Revestimento a vácuo O revestimento a vácuo é um processo de tratamento de superfície que envolve a deposição de filmes finos metálicos e não metálicos em substratos sob condições de vácuo por meio de técnicas como evaporação ou pulverização catódica. Vantagens: O revestimento a vácuo permite camadas finas com excelente adesão, velocidade rápida e contaminação mínima.
Galvanoplastia A galvanoplastia é um processo eletroquímico no qual um metal é depositado em um substrato a partir de uma solução contendo íons metálicos. Por exemplo, no revestimento de níquel, a peça metálica é imersa em uma solução de sal de níquel (NiSO4) e submetida a uma corrente contínua, fazendo com que o níquel se deposite na peça. Aplicações: Comumente usado para revestimentos decorativos e funcionais, como resistência à corrosão e melhoria de propriedades de desgaste.
Deposição Química de Vapor (CVD) A deposição química de vapor (CVD) é um método usado para depositar filmes finos em materiais através da introdução de compostos químicos gasosos que se decompõem na superfície do substrato. O filme resultante pode ser composto por camadas metálicas ou compostas, dependendo do tipo de deposição. Aplicações: O CVD é amplamente utilizado nas indústrias aeroespacial, automotiva, eletrônica e de energia para a produção de revestimentos resistentes ao desgaste, à corrosão, ao calor e eletricamente condutivos.
Deposição Física de Vapor (PVD) PVD é uma técnica de revestimento a vácuo onde o material é vaporizado na forma atômica ou molecular e então depositado em um substrato. Inclui métodos como evaporação a vácuo, pulverização catódica e revestimento iônico. Os revestimentos PVD são conhecidos por sua forte adesão, espessura uniforme e durabilidade.
Aplicações: Os revestimentos PVD são usados em indústrias como máquinas, aeroespacial, eletrônica, óptica e indústria leve para criar filmes finos com desgaste, corrosão, resistência ao calor e outras propriedades especiais, como condutividade elétrica, isolamento e magnetismo.