Você já se perguntou como é obtido o acabamento elegante do seu smartphone ou a superfície brilhante do seu laptop? Este artigo explora o fascinante mundo dos tratamentos de superfície de ligas de alumínio. Você aprenderá sobre as várias técnicas usadas para aumentar a durabilidade e a aparência dos produtos de metal do dia a dia. Prepare-se para descobrir os segredos por trás da tecnologia que torna seus gadgets bonitos e duradouros!
Em meados do século XIX, a tecnologia de fundição de alumínio na França estava em sua infância, o que fez com que o alumínio fosse mais raro e mais valioso do que a prata. Essa escassez era tanta que até mesmo os ministros reais usavam talheres de prata em banquetes de Estado, enquanto apenas o imperador Napoleão III (e não Napoleão II) desfrutava do privilégio de ter um aparelho de jantar de alumínio.
O advento do processo eletrolítico Hall-Héroult, em 1886, revolucionou a produção de alumínio, tornando-o cada vez mais acessível e integrado à vida pública. Os avanços simultâneos nas tecnologias de tratamento de superfície de ligas de alumínio não só aumentaram o valor prático do metal, mas também seu apelo estético, abrindo novos campos de aplicação em produtos industriais e de consumo.
No design e na fabricação de produtos contemporâneos, os materiais metálicos são cada vez mais favorecidos por sua capacidade de transmitir qualidade e elevar o valor da marca. Entre o espectro de opções metálicas, o alumínio se destaca como o material preferido de muitos fabricantes. Sua popularidade decorre de uma combinação de fatores: excelente usinabilidade, permitindo formas complexas e tolerâncias precisas; características visuais superiores, incluindo uma aparência moderna e elegante; e uma ampla gama de opções de tratamento de superfície, como anodização, revestimento em pó e técnicas de escovação. Essas propriedades permitem que os projetistas e engenheiros criem produtos que não sejam apenas funcionais e duráveis, mas também visualmente impressionantes e personalizáveis para atender às diversas demandas do mercado.
O tratamento de superfície é um processo crítico na fabricação de metais que aprimora as propriedades e o desempenho do exterior de um produto. Esse procedimento sofisticado envolve a aplicação de uma camada protetora na superfície usando uma combinação de métodos mecânicos e químicos. Os principais objetivos são melhorar a resistência à corrosão, aprimorar o apelo estético e, por fim, aumentar o valor do produto, mantendo sua estabilidade em diversas condições ambientais.
Ao selecionar um método de tratamento de superfície, os fabricantes devem considerar vários fatores importantes:
Em geral, o processo de tratamento de superfície segue um fluxo de trabalho sistemático:
O pré-tratamento é uma etapa crucial que engloba processos mecânicos e químicos:
Os métodos de pré-tratamento mecânico incluem:
Esses processos mecânicos visam retificar as imperfeições da superfície e preparar o substrato para os tratamentos subsequentes.
O pré-tratamento químico tem várias finalidades:
Essa preparação química garante a ligação ideal entre o material de base e o revestimento protetor, melhorando significativamente a durabilidade e a eficácia do tratamento da superfície.
Para materiais de alumínio, uma série de métodos de tratamento de superfície é comumente empregada:
Tratamentos químicos:
Tratamentos mecânicos:
Cada um desses métodos oferece benefícios exclusivos e é selecionado com base nos requisitos específicos da aplicação, equilibrando fatores como resistência à corrosão, resistência ao desgaste, propriedades elétricas e aparência visual.
As chapas de liga de alumínio podem ser classificadas em produtos revestidos e não revestidos, com base em seus métodos de tratamento de superfície.
(1) Elas podem ser subdivididas em:
- Chapas de alumínio com relevo em estuque (com padrões irregulares)
- Folhas com relevo (com padrões regulares)
- Folhas de alumínio anodizado e com acabamento fresado
(2) Esses produtos não passam por aplicação de tinta em sua superfície, o que resulta em requisitos estéticos mais baixos e custos comparativamente reduzidos. No entanto, eles ainda oferecem excelente resistência à corrosão e durabilidade inerentes às ligas de alumínio.
(1) Classificação:
- Por processo de revestimento:
- Chapas de alumínio revestidas com spray
- Chapas de alumínio revestidas por bobina (pré-pintadas)
- Por tipo de revestimento:
- Poliéster
- Poliuretano
- Poliamida
- Silicone modificado
- Epóxi
- Fluoropolímero (por exemplo, PVDF)
- Outros (por exemplo, acrílico, revestimentos em pó)
(2) O principal diferencial de desempenho entre esses revestimentos é sua resistência à radiação ultravioleta (UV). Os revestimentos de fluoropolímero, especialmente o fluoreto de polivinilideno (PVDF), são mais comumente usados na superfície exposta devido à sua resistência superior aos raios UV, à retenção de cor e à resistência ao escurecimento. Para o lado não exposto ou o verso, os revestimentos de poliéster ou epóxi são geralmente selecionados como camadas protetoras, oferecendo boa adesão e boa relação custo-benefício.
A escolha do revestimento depende de fatores como exposição ambiental, vida útil desejada, requisitos estéticos e restrições orçamentárias. Para aplicações que exigem durabilidade e estabilidade de cor excepcionais, podem ser empregados sistemas de revestimento de várias camadas que incorporam primers e acabamentos transparentes.
Vamos dar uma olhada no processo de acabamento de superfície do alumínio e ligas de alumínio em nossos produtos diários.
A trefilação de metal é um processo de fabricação no qual a lixa é usada para raspar repetidamente a superfície do material para produzir uma série de linhas finas.
O desenho pode ser dividido em desenho reto, desenho aleatório, desenho em redemoinho e desenho em linha.
O processo de trefilação de metal pode criar linhas finas na superfície do material, produzindo um acabamento sedoso e fosco. O produto resultante combina estilo e tecnologia.
A faca de corte de diamante é montada no eixo de uma máquina de gravação de alta velocidade (normalmente 20.000 rpm) para cortar peças, gerando uma área destacada na superfície do produto.
O brilho da área destacada é afetado pela velocidade da broca de fresagem. Quanto mais rápida for a velocidade, mais brilhante será a luz, enquanto que quanto mais lenta for a velocidade, mais escura será a luz e mais fácil será produzir marcas de faca.
O corte de alto brilho e alta luminosidade é usado especialmente em telefones celulares, como o iPhone 5. Nos últimos anos, algumas estruturas metálicas de TVs de ponta adotaram a tecnologia de fresagem de alto brilho, combinada com a tecnologia de anodização e trefilação, fazendo com que a TV pareça moderna e tecnologicamente avançada.
A anodização em duas cores refere-se ao processo de anodização de um produto e à transmissão de uma cor diferente a uma área específica.
As duas cores processo de anodização é complicado e caro; no entanto, o contraste entre as duas cores pode refletir melhor a aparência sofisticada e exclusiva do produto.
A anodização refere-se à oxidação eletroquímica de um metal ou liga. É o processo de formação de um filme de óxido na superfície de um artigo de alumínio (ânodo) e sua liga sob o eletrólito correspondente e condições específicas do processo devido à aplicação de corrente.
A anodização pode não apenas solucionar os defeitos de dureza e resistência ao desgaste da superfície do alumínio, mas também prolongar a vida útil do alumínio e melhorar sua aparência. Ela se tornou uma parte indispensável do tratamento de superfície do alumínio e é o processo mais amplamente utilizado e altamente bem-sucedido.
A anodização é aplicada principalmente ao alumínio, aproveitando os princípios eletroquímicos para criar uma película de Al2O3 (óxido de alumínio) na superfície do alumínio e de suas ligas. Essa película de óxido possui atributos especiais, como proteção, decoração, isolamento e resistência à abrasão.
Processo: Cor única ou gradiente: polimento/jateamento de areia/ trefilação → desengorduramento → anodização → neutralização → tingimento → vedação → secagem
Aplicável a aço inoxidável, ligas de alumínio, etc., a eletroforese confere várias cores ao produto, preservando o brilho metálico. Ao mesmo tempo, ela aprimora as propriedades da superfície e tem bom desempenho anticorrosivo.
Processo: Pré-tratamento → Eletroforese → Secagem
Características técnicas:
Vantagens:
Desvantagens:
Capacidade moderada de cobertura de defeitos; as peças fundidas sob pressão exigem pré-tratamento elevado para eletroforese.
Esse é um processo que forma uma camada de filme de superfície cerâmica por meio da aplicação de alta tensão em uma solução eletrolítica (geralmente uma solução alcalina fraca). É o resultado de descarga física e oxidação eletroquímica.
Processo: Pré-tratamento → Lavagem com água quente → MAO → Secagem
Características técnicas:
Vantagens:
Desvantagens:
Atualmente, as opções de cores são limitadas, com apenas preto, cinza, etc., sendo maduros; cores vibrantes são difíceis de obter. O custo é afetado principalmente pelo alto consumo de eletricidade, tornando-o um dos mais caros tratamentos de superfície.
A Deposição Física de Vapor (PVD) é um processo de fabricação industrial, uma técnica usada principalmente para depositar filmes finos por meio de processos físicos.
Processo: Pré-limpeza para PVD → Carregamento do forno a vácuo → Limpeza do alvo e limpeza de íons → Revestimento → Fim do revestimento, resfriamento e descarregamento → Pós-processamento (polimento, AFP)
Características técnicas:
O PVD (Physical Vapor Deposition) pode depositar um revestimento decorativo de cerâmica metálica de alta dureza e resistência ao desgaste na superfície do metal.
A galvanoplastia é uma técnica que utiliza a eletrólise para revestir a superfície de um metal com uma fina camada de filme metálico, proporcionando proteção contra a corrosão e melhorando a resistência ao desgaste, a condutividade elétrica, a refletividade e a estética.
Fluxo do processo: Pré-tratamento → Cobre alcalino sem cianeto → Cobre-estanho branco sem cianeto → Cromagem
Características técnicas:
Vantagens:
Desvantagens:
Má proteção ambiental, alto risco de poluição ambiental.
O revestimento em pó é um processo em que um dispositivo de revestimento em pó (pulverizador eletrostático de pó) pulveriza o revestimento em pó na superfície da peça de trabalho. Sob ação eletrostática, o pó adere uniformemente à superfície da peça de trabalho, formando um revestimento em pó. Após o nivelamento e o cozimento em alta temperatura, o revestimento em pó se transforma em um revestimento final com efeitos variados, dependendo do tipo de revestimento em pó utilizado.
Fluxo do processo: Montagem de peças → Remoção de poeira eletrostática → Revestimento → Nivelamento em baixa temperatura → Cozimento
Características técnicas:
A trefilação é um método de tratamento de superfície que forma estrias lineares na superfície de um produto por meio de esmerilhamento, criando um efeito decorativo. Dependendo do padrão das estrias após a trefilação, ela pode ser dividida em: desenho de linha reta, desenho de linha aleatória, padrão de onda e padrão de espiral.
Características técnicas: O tratamento de trefilação pode dar à superfície do metal um brilho metálico não espelhado, além de eliminar pequenos defeitos na superfície do metal.
O jateamento de areia é um processo que utiliza ar comprimido como força para formar um fluxo de jato de alta velocidade, que jateia o material de jateamento em alta velocidade na superfície da peça a ser processada, causando alterações na superfície externa ou no formato da peça e atingindo um determinado nível de limpeza e diferentes níveis de rugosidade.
O processo envolve a limpeza e o desbaste da superfície do metal usando fluxo de areia de alta velocidade.
Esse método de tratamento de superfície de alumínio pode atingir um certo grau de limpeza e diferentes níveis de rugosidade na superfície da peça de trabalho, o que melhora as propriedades mecânicas da superfície da peça de trabalho.
Como resultado, a resistência à fadiga da peça de trabalho é aprimorada, a adesão do revestimento é aumentada, a durabilidade do filme de revestimento é prolongada e o nivelamento e a decoração do revestimento também são facilitados.
Esse processo é visto com frequência em vários produtos da Apple e é cada vez mais usado na fabricação de aparelhos de TV ou quadros intermediários.
Características técnicas:
O polimento é um processo de modificação realizado na superfície da peça de trabalho usando uma ferramenta de polimento flexível e partículas abrasivas ou outros meios de polimento.
Dependendo do processo de polimento: polimento áspero (processo de polimento básico), polimento médio (processo de usinagem fina) e polimento fino (processo de brilho), a seleção do rebolo de polimento adequado pode obter o melhor efeito de polimento e aumentar a eficiência do polimento.
Ele melhora a precisão dimensional ou geométrica da peça de trabalho, obtém uma superfície lisa ou um brilho espelhado e também pode remover o brilho.
Métodos mecânicos, químicos ou eletroquímicos são usados para reduzir a rugosidade da superfície da peça de trabalho para obter uma superfície plana e brilhante.
O processo de polimento é dividido principalmente em polimento mecânico, polimento químico e polimento eletrolítico.
As peças de alumínio podem ser polidas mecanicamente e eletroliticamente para obter um efeito espelhado próximo ao do aço inoxidável, dando às pessoas uma sensação de simplicidade de alto nível e de futuro na moda. Obviamente, esse acabamento de superfície é propenso a impressões digitais e requer mais cuidado.
A gravação, muitas vezes chamada de gravação fotoquímica, envolve a remoção da película protetora da área a ser gravada após a exposição e a revelação, entrando em contato com uma solução química durante a gravação, para dissolver e corroer, formando efeitos de modelagem em relevo ou vazados.
Fluxo do processo:
Método de exposição: O engenheiro abre o tamanho do material de acordo com os gráficos - Preparação do material - Limpeza do material - Secagem → Colagem ou revestimento do filme → Secagem → Exposição → Desenvolvimento → Secagem - Gravura → Remoção do filme → OK
Método de impressão em tela: Corte de material → Limpeza da placa (aço inoxidável e outros materiais metálicos) → Impressão em tela → Gravação → Remoção de filme → OK
Características técnicas:
Vantagens:
Desvantagens:
O líquido corrosivo usado durante a gravação (ácido, álcali, etc.) é, em sua maioria, prejudicial ao meio ambiente.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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