3 Tipos de tecnologia de pré-tratamento de superfícies metálicas: O guia completo

"Pré-tratamento de superfície" refere-se ao tratamento mecânico, químico ou eletroquímico de materiais e seus produtos antes de serem submetidos ao processamento de superfície. Esse processo é feito para purificar, tornar áspera ou passivar a superfície, deixando-a pronta para o tratamento ou ajuste de superfície subsequente.

O pré-tratamento da superfície metálica inclui os seguintes métodos:

• O nivelamento de superfície, que engloba tanto o nivelamento mecânico quanto o polimento mecânico.
• Gravação, que pode ser feita por meio de gravação química ou eletroquímica.
• Desengorduramento da superfície, que pode ser obtido por meio de desengorduramento com solvente orgânico, desengorduramento químico ou desengorduramento eletroquímico.

Nivelamento de superfície

O nivelamento de superfície abrange uma variedade de métodos, incluindo: polimento mecânico, polimento químico, polimento eletrolítico, laminação, escovação, jateamento de areia e outros.

O específico processo de tratamento de superfície usado depende da condição das peças e dos requisitos técnicos do trabalho.

1. Polimento mecânico

O principal objetivo do polimento é tornar a superfície áspera e irregular das peças metálicas lisa e plana. Além disso, ele também pode remover rebarbasA superfície de peças metálicas é coberta por escamas, ferrugem, buracos de areia, ranhuras, bolhas e outras imperfeições superficiais.

O polimento é realizado com um rebolo elástico acoplado a uma esmerilhadeira. A superfície de trabalho do rebolo é coberta por partículas abrasivas, que funcionam como pequenas arestas de corte. Quando o rebolo gira em alta velocidade, a superfície da peça metálica é suavemente pressionada contra a superfície de trabalho do rebolo, fazendo com que as partes elevadas da superfície sejam cortadas e se tornem lisas e planas.

O polimento pode ser usado em todos os materiais metálicos e sua eficácia depende das características do abrasivo, da rigidez do rebolo e da velocidade de rotação do rebolo. Os abrasivos comumente usados para polimento incluem o corindo artificial e o esmeril. O corindo artificial, que é composto de alumina 90-95% e tem um certo nível de dureza, é amplamente utilizado devido à sua menor fragilidade e ao maior número de bordas e cantos de suas partículas.

Fig. 1 Máquina de polimento

Fig. 2 Al₂O₃ abrasivo (400X)

Os abrasivos podem ser classificados em diferentes graus com base no tamanho das partículas. O tamanho da partícula dos abrasivos é geralmente determinado pelo número de furos por unidade de área (centímetro quadrado) em uma peneira. Quanto maior o número de peneiras, menores serão os furos. O tamanho da partícula é representado pelo número de abrasivos que podem passar pela peneira. Quanto mais abrasivos passarem, mais fina será a partícula, e quanto menos abrasivos, mais grossa será a partícula.

A Tabela 1 destaca as características e os usos dos abrasivos comuns. A Tabela 2 lista as velocidades de rebolo mais adequadas para o polimento de diferentes materiais metálicos.

Tabela 1 Características e usos de abrasivos comuns

Tabela 2: Velocidade ideal do rebolo para polimento de diferentes materiais metálicos

2. Polimento

2.1 Polimento mecânico

O polimento é um tipo de processo de esmerilhamento. Alguns acreditam que ele funciona "arrancando" átomos da camada superficial da peça de trabalho, fazendo com que a camada inferior se torne instantaneamente lisa devido à ação da tensão superficial antes de se solidificar. Outros consideram que o polimento é resultado da tensão superficial. Durante o processo de processo de polimentoQuando a superfície é polida, o calor gerado pelo atrito pode amolecer ou até mesmo derreter a superfície, tornando-a mais do que um simples processo de polimento mecânico.

Durante o polimento, a camada superficial do metal é derretida, mas se solidifica rapidamente em um estado amorfo devido à alta condutividade térmica do metal do substrato. Antes de se solidificar, a superfície se torna lisa como resultado dos efeitos combinados da tensão superficial e do atrito do agente de polimento.

As peças que exigem um alto grau de acabamento devem passar por um polimento fino após o processo de polimento inicial.

O polimento mecânico é realizado usando um agente de polimento na roda de polimento de uma máquina de polimento. O agente de polimento pode ser uma pasta de polimento ou um fluido de polimento. O primeiro é uma mistura de abrasivo de polimento e um adesivo, como ácido esteárico ou parafina. O último é uma mistura de abrasivo e uma emulsão de óleo ou água.

Como a roda de polimento gira em alta velocidade, ela remove pequenas irregularidades da peça de trabalho e dá a ela um brilho espelhado. O polimento mecânico é usado não apenas para o pré-tratamento da superfície antes da galvanização, mas também para o acabamento do revestimento após a galvanização para melhorar o acabamento da superfície.

É importante observar que o polimento mecânico é diferente do polimento. Durante o polimento, os cavacos de metal óbvios são cortados, enquanto o polimento mecânico não resulta em perda significativa de metal. A alta temperatura gerada pelo atrito entre o disco de polimento giratório de alta velocidade e a peça de trabalho causa a deformação plástica da superfície do metal, preenchendo pequenas irregularidades.

Além disso, a remoção repetida do filme de óxido extremamente fino ou de outro filme composto formado na superfície do metal sob a influência da atmosfera circundante resulta em uma superfície plana e brilhante.

2.2 Polimento químico

O polimento químico é um tipo de corrosão química controlada. É um método de processamento de metal que envolve a gravação do metal em uma solução de polimento específica, tornando a superfície plana e brilhante por meio da dissolução seletiva do metal.

Em comparação com outras técnicas de polimento, o polimento químico tem as vantagens de ser um equipamento simples, de baixo custo, de fácil operação, de alta eficiência e de não ser afetado pelo formato e pela estrutura das peças. Além disso, comparado ao polimento eletrolítico, o polimento químico não requer uma fonte de energia e pode ser usado para processar peças com formas complexas. No entanto, a eficiência da produção é maior, mas a qualidade do processamento da superfície é menor do que a do polimento eletrolítico.

O polimento químico é um tipo de processo eletroquímico semelhante ao polimento eletrolítico. A reação do polimento químico pertence à gravação de uma microbateria no processo eletroquímico. Portanto, o princípio do polimento químico é semelhante ao do polimento eletrolítico.

Durante o processo de dissolução química, um filme de óxido é gerado na superfície do metal, o que regula a velocidade de difusão no processo de dissolução contínua. As partes convexas da superfície se dissolvem mais rapidamente devido à fina espessura do filme de óxido, enquanto as partes côncavas se dissolvem mais lentamente.

Um filme de óxido passivo e um filme de óxido são constantemente formados na superfície das peças de aço, sendo o primeiro mais forte do que o segundo. Devido ao microdesnível da superfície, as peças microconvexas se dissolvem primeiro, em um ritmo mais rápido do que as peças côncavas. A dissolução do filme e a formação do filme ocorrem simultaneamente, mas em taxas diferentes.

Como resultado, o rugosidade da superfície da peça de aço é nivelada, resultando em uma superfície lisa e brilhante. O polimento químico pode remover com eficácia a camada de dano à superfície causada pelo polimento mecânico, pois tem um forte efeito de dissolução na superfície.

2.3 Polimento eletrolítico

O eletropolimento envolve colocar a peça de trabalho como ânodo e conduzir a eletrólise em uma solução específica. Durante o processo, as partes microprotuberantes da superfície da peça de trabalho têm alta densidade de corrente e se dissolvem rapidamente, enquanto a densidade de corrente nos micro-recessos é baixa, fazendo com que a dissolução seja lenta. Isso resulta em uma superfície plana e brilhante.

O eletropolimento é comumente usado para o acabamento decorativo de peças como aço carbono, aço inoxidável, alumínio e cobre, bem como para o acabamento da superfície de algumas ferramentas ou para a criação de superfícies altamente reflexivas e amostras metalográficas.

A solução de polimento de anidrido crômico com ácido fosfórico é amplamente usada para materiais de ferro e aço e contém componentes como ácido fosfórico, ácido sulfúrico, anidrido crômico e aditivos como inibidores de corrosão, branqueadores e espessantes. O cátodo é normalmente feito de chumbo e a tensão da fonte de alimentação pode ser de 12V.

Nos últimos anos, com a crescente demanda por produtos de aço inoxidável, a demanda por soluções de polimento eletrolítico também aumentou. Para evitar a poluição ambiental causada por soluções de polimento eletrolítico que contêm ácido fosfórico e anidrido crômico, a China tem se esforçado para desenvolver soluções de polimento eletrolítico de aço inoxidável que não agridam o meio ambiente e tem alcançado um progresso significativo.

A Tabela 3 apresenta a composição da solução e as condições de processamento de várias novas soluções de polimento eletrolítico de aço inoxidável. As fórmulas 1 e 2 da tabela não utilizam anidrido crômico, o que resolve o problema do descarte de águas residuais e proporciona um agente de polimento eletroquímico livre de poluição e ecologicamente correto.

Tabela 3: Composição da solução e condições do processo da solução de eletropolimento de aço inoxidável ecologicamente correta

Em comparação com o polimento mecânico, o eletropolimento nivela a superfície polida por meio da dissolução eletroquímica, não deixando nenhuma camada de deformação na superfície e evitando a mistura de substâncias estranhas. Além disso, o processo de eletrólise resulta na precipitação de oxigênio, formando uma película de óxido na superfície polida, o que melhora sua resistência à corrosão.

O eletropolimento também é útil para peças com formas complexas, fios, placas finas e peças pequenas, que são difíceis de polir mecanicamente. Além do nivelamento, o eletropolimento também pode remover inclusões de superfície e revelar defeitos como rachaduras, furos de areia e inclusões na superfície das peças.

3. Rolagem

A laminação é um método comum usado para a preparação da superfície antes da galvanização ou para a modificação da superfície após a galvanização de grandes quantidades de peças pequenas. O polimento por laminação é um processo em que as peças e os abrasivos são colocados juntos em uma máquina de tambor ou em uma máquina de sino para o esmerilhamento por laminação para remover rebarbasA superfície das peças é lisa, com aspereza e ferrugem, e é obtida uma superfície lisa.

Além dos abrasivos, reagentes químicos, como ácido ou álcali, são frequentemente adicionados durante o processo de laminação. Assim, o processo de laminação serve para remover rebarbas, rugosidade e ferrugem à medida que as peças e os abrasivos rolam juntos, bem como a função dos reagentes químicos.

A Fig. 3 é o diagrama esquemático da calandra.

Fig. 3 Diagrama esquemático da calandra

O polimento por laminação pode eliminar manchas de óleo e incrustações de óxido na superfície das peças e produzir uma superfície brilhante. Ele pode substituir parcial ou totalmente o polimento e o lustro, mas só é adequado para grandes quantidades de peças com requisitos de baixa rugosidade de superfície.

A laminação pode ser dividida em método seco e método úmido. O método seco utiliza abrasivos como areia, esmeril, vidro quebrado e couro, enquanto o método úmido usa bolas de aço, pedras trituradas, serragem, lixívia, pó de chá etc. como abrasivos.

A velocidade de rotação durante a laminação depende das características das peças e da estrutura do tambor, variando normalmente de 15 a 50 RPM. Se a velocidade for muito alta, a força centrífuga impedirá que as peças se friccionem umas contra as outras no tambor, reduzindo a eficácia da laminação. Por outro lado, se a velocidade for muito baixa, a eficiência será baixa.

Quando houver uma grande quantidade de manchas de óleo ou ferrugem na superfície das peças durante a laminação, o desengorduramento e o ataque químico devem ser realizados primeiro. Se houver uma pequena quantidade de manchas de óleo, uma pequena quantidade de substâncias alcalinas ou emulsificantes, como carbonato de sódio, sabão ou sabão em pó, pode ser adicionada para a laminação. Ácido sulfúrico diluído ou ácido clorídrico podem ser adicionados às peças com superfícies enferrujadas. Depois que as peças forem laminadas no meio ácido, a solução ácida deve ser enxaguada imediatamente.

4. Escovação

A escovação é uma técnica de processamento de superfície que utiliza uma roda de escovação feita de materiais como arame metálico, pelos de animais ou fibras naturais ou sintéticas. Esse método é usado principalmente para remover contaminantes da superfície, como oxidação, ferrugem, escória de solda, tinta velha e outros detritos. Além disso, a escovação também é usada para remover rebarbas deixadas nas bordas de uma peça de trabalho após a usinagem.

As rodas de escovas mais comumente usadas são feitas de fio de aço ou fio de latão. Se o material da peça for duro, um disco de escova de arame de aço de alta rigidez deve ser usado em conjunto com uma alta velocidade. Por outro lado, para materiais mais macios, recomenda-se uma roda de escova de arame de latão.

A escovação pode ser realizada de forma mecânica ou manual. Ambos os métodos normalmente empregam o uso de uma técnica úmida, sendo a água a solução de escovação mais comumente usada. Em alguns casos, uma solução de carbonato de sódio ou fosfato de sódio de 3% a 5% (em massa) também pode ser usada na escovação de materiais de aço.

5. Jateamento de areia

Jateamento de areia é um processo que usa ar comprimido para jatear areia seca, como areia de quartzo, areia de aço ou alumina, na superfície de peças de metal para remover defeitos de superfície, como rebarbas, escamas, ferrugem, depósitos de carbono, escória de solda, resíduos de areia de moldagem, resíduos de sal, películas de tinta antiga e sujeira.

Esse método é comumente usado para a limpeza da superfície de peças de trabalho, como a remoção de areia residual e camadas de alto carbono em peças fundidas e a eliminação de ferrugem e incrustações em soldas de peças soldadas.

Jateamento de areia e a lavagem com ácido são técnicas usadas para a remoção de ferrugem. No entanto, enquanto a lavagem com ácido pode fazer com que o hidrogênio penetre no interior das peças de aço, aumentando a estresse interno e reduzindo a plasticidade, o jateamento de areia não resulta em fragilização por hidrogênio.

Após o jateamento de areia, as peças de trabalho feitas de aço de alto carbonoO aço cromado, o aço de alta resistência ou materiais como latão, aço inoxidável e alumínio podem ter uma melhor adesão de revestimentos ou camadas de óxido. As peças de trabalho revestidas com cromo duro e revestidas são normalmente limpas com jateamento de areia. Os acessórios de máquinas-ferramenta e as ferramentas de medição costumam ser polidos com jateamento de areia antes da aplicação do branco leitoso cromagem.

O jateamento de areia é um método eficaz para o pré-tratamento de superfícies. Ele pode remover completamente as impurezas, como incrustações de óxido, ferrugem, películas de tinta velha e manchas de óleo das superfícies metálicas, resultando em uma cor uniforme do metal e uma rugosidade uniforme na superfície. Essa rugosidade pode melhorar a força de ligação entre o revestimento anticorrosivo e o metal de base e aumentar a resistência à corrosão do metal.

O jateamento de areia é comumente usado em tratamentos de revestimento por spray térmico e desbaste de plástico. Outras técnicas de desbaste de superfície incluem rosqueamento, recartilhamento, desbaste por faísca elétrica, entre outras.

Há dois tipos de jateamento de areia: jateamento seco e jateamento úmido. O jateamento úmido usa abrasivos misturados com água para formar uma argamassa, e um inibidor de corrosão é normalmente adicionado à água para evitar a ferrugem do metal. O jateamento a seco é eficiente, mas resulta em uma superfície áspera, gera uma grande quantidade de poeira e faz com que o abrasivo se decomponha mais facilmente. Por outro lado, o jateamento úmido tem um impacto ambiental mínimo, pode ter um efeito decorativo e protetor na superfície e é frequentemente usado para um processamento mais preciso.

Gravura

A gravação é um processo usado para remover ferrugem, incrustações de óxido (formadas durante a fundição, o forjamento, a laminação e o tratamento térmico) e outros produtos de corrosão da superfície de uma peça de trabalho. Isso é feito por meio do uso de soluções ácidas, que têm uma forte capacidade de dissolver óxidos metálicos. Como resultado, a corrosão também é chamada de decapagem.

Para alguns metais não ferrosos, pode ser usado o ataque alcalino. A remoção de uma grande quantidade de óxidos e de uma estrutura de superfície ruim é conhecida como ataque forte, enquanto a remoção de uma fina película de óxido na superfície da peça para prepará-la para a galvanoplastia é chamada de ataque fraco.

Os ácidos inorgânicos, como o ácido sulfúrico, o ácido clorídrico, o ácido nítrico, o ácido fosfórico e o ácido fluorídrico, são normalmente usados para aço para decapagem. Ácidos orgânicos, como o ácido acético, o ácido graxo e o ácido cítrico, também podem ser usados. A ação dos ácidos orgânicos é suave, e o ácido residual não tem efeitos colaterais significativos. Além disso, a superfície da peça de trabalho fica limpa após o tratamento e é menos provável que volte a enferrujar.

Os ácidos orgânicos, embora tenham a vantagem de não causar efeitos colaterais significativos, têm alto custo e baixa eficiência na remoção de ferrugem, por isso são usados principalmente para a limpeza de incrustações de ferrugem dentro de contêineres de equipamentos de energia e outros componentes com requisitos especiais.

Os ácidos inorgânicos, por outro lado, têm alta eficiência de remoção de ferrugem, velocidade rápida, uma ampla gama de fontes de matéria-prima e baixo custo. No entanto, se a concentração de ácidos inorgânicos não for controlada adequadamente, o metal pode ficar "excessivamente corroído", e o ácido residual é altamente corrosivo. Se a solução ácida não for completamente limpa, isso afetará o efeito do revestimento.

Para retardar a corrosão e a fragilização por hidrogênio de metais, uma quantidade adequada de tampões, como rutina, urotropina e tioureia, deve ser adicionada à solução de remoção de ferrugem.

1. Decapagem de produtos de aço

(1) Princípio da decapagem

O objetivo do ácido na decapagem é dissolver e remover mecanicamente os óxidos da superfície da peça de trabalho. Usando o ácido sulfúrico como exemplo, o ácido sulfúrico reage com os óxidos de ferro (FeO, Fe3O4) para formar sulfato ferroso e sulfato férrico.

O ácido sulfúrico reage com o ferro da matriz por meio das lacunas na escala de óxido, causando a dissolução do ferro e a liberação de hidrogênio. A reação entre o ácido sulfúrico e o ferro da matriz acelera a taxa de dissolução química, reduzindo o sulfato de ferro de baixa solubilidade a sulfato ferroso de alta solubilidade. O hidrogênio produzido sob a escala de óxido também cria efeitos mecânicos de craqueamento e remoção na escala de óxido, melhorando a eficiência da decapagem.

No entanto, a reação entre o ácido sulfúrico e o ferro da matriz pode resultar em corrosão excessiva da matriz e alterações no tamanho da peça de trabalho. Essas são as desvantagens do uso do ácido sulfúrico no processo de decapagem.

A evolução do hidrogênio durante o processo de decapagem também pode resultar na permeação de hidrogênio na peça de trabalho, causando fragilização por hidrogênio.

O ácido clorídrico dissolve principalmente óxidos. Ele reage com o óxido de ferro para formar cloreto ferroso e cloreto férrico, ambos com alta solubilidade. Como resultado, o efeito de remoção mecânica da gravação com ácido clorídrico é menos pronunciado do que o do ácido sulfúrico.

No caso de incrustações de óxido soltas, o ataque com ácido clorídrico é rápido e há menos corrosão da matriz e permeação de hidrogênio. Entretanto, no caso de incrustações de óxido muito resistentes, uma grande quantidade de ácido é consumida quando se usa apenas o ácido clorídrico. Uma solução ácida mista de ácido clorídrico e ácido sulfúrico é frequentemente usada para obter o efeito de remoção mecânica do hidrogênio.

O ácido nítrico é usado principalmente para o tratamento de aço de alta liga e é frequentemente misturado com ácido clorídrico para o tratamento de metais não ferrosos. O ácido nítrico tem uma forte capacidade de dissolver óxidos de ferro, e a solubilidade do nitrato ferroso e do nitrato férrico é alta, com reação mínima de evolução de hidrogênio.

Quando usado em aço inoxidável, o ácido nítrico não causa corrosão da matriz devido às suas propriedades de passivação. No entanto, quando usado em aço carbono, a questão da corrosão da matriz deve ser abordada.

O ácido fluorídrico é utilizado principalmente para a remoção de substâncias que contêm silício, como elementos de liga em determinados tipos de aço inoxidável e liga de açoescória de solda misturada em soldas e areia de moldagem residual em peças fundidas.

A combinação dos ácidos fluorídrico e nítrico é frequentemente usada para tratar o aço inoxidável, mas o ácido fluorídrico é extremamente corrosivo e deve ser manuseado com cuidado.

O ácido nítrico libera nitretos tóxicos e pode ser difícil de descartar, portanto, deve-se tomar cuidado extra para evitar danos ao corpo humano.

O ácido fosfórico tem boa solubilidade para o óxido de ferro e é menos prejudicial ao metal porque forma uma camada de fosfato insolúvel em água (filme fosfatizante) na superfície do metal, o que ajuda a evitar a corrosão.

Além disso, ele é uma excelente camada de base antes da pintura. É comumente usado para remover ferrugem de peças de precisão, mas o custo do ácido fosfórico é relativamente alto.

Quando o ácido fosfórico é usado para a remoção de ferrugem, a principal função é transformar a incrustação de óxido e a ferrugem em Fe (H₂PO₄) ₃ e FeHPO insolúvel em água₄ e Fe₃ (PO₄) ₂.

A difusão do hidrogênio é um processo fraco.

Ao usar o ácido fosfórico para decapagem, a quantidade de hidrogênio produzida é de aproximadamente 1/10 a 1/5 da quantidade produzida por decapagem com ácido clorídrico ou ácido sulfúrico. Além disso, a taxa de difusão e penetração do hidrogênio é a metade da taxa dos dois últimos ácidos.

O aço inoxidável e o aço-liga têm uma composição complexa e uma estrutura densa para sua escala de óxido, o que dificulta a remoção na remoção de poeira para aço carbono comum. Normalmente, uma mistura de ácidos é usada para essa finalidade.

Ao decapar ligas de aço que contêm titânioÉ necessário adicionar ácido fluorídrico.

A escala de óxido espessa e densa formada pelo tratamento térmico pode ser "solta" em uma solução alcalina quente e concentrada contendo um oxidante forte e, em seguida, gravada com uma mistura de ácidos clorídrico e nítrico ou sulfúrico e nítrico.

(2) Aditivo de decapagem

É fundamental usar um inibidor de corrosão na solução de decapagem. A crença geral é que um inibidor de corrosão pode formar uma película de adsorção ou uma película protetora insolúvel na superfície do metal base em uma solução ácida.

A formação desse filme ocorre por meio de uma reação eletroquímica quando o ferro metálico entra em contato com o ácido, que carrega a superfície do metal. O inibidor de corrosão, por ser uma molécula polar, é atraído para a superfície do metal e forma uma película protetora, impedindo assim a ação contínua do ácido sobre o ferro e atingindo o objetivo de inibir a corrosão.

Do ponto de vista eletroquímico, a película protetora formada não apenas bloqueia significativamente o processo de polarização anódica, mas também promove a polarização catódica, inibe a produção de hidrogênio e retarda o processo de corrosão.

As incrustações de óxido e a ferrugem não adsorvem as moléculas polares do inibidor de corrosão para formar uma película porque interagem com o ácido por meio de ação química comum e não têm nenhuma carga em suas superfícies.

Portanto, a adição de uma quantidade específica de inibidor de corrosão à solução de remoção de poeira não afeta sua eficiência de remoção de poeira.

Para avaliar a eficácia de vários inibidores de corrosão, é fundamental determinar sua eficiência de inibição de corrosão.

A eficiência da inibição da corrosão pode ser determinada pela comparação da perda de peso [g / (m2 - h)] de uma amostra com e sem o inibidor de corrosão no mesmo meio e sob as mesmas condições.

A quantidade especificada de diferentes inibidores de corrosão usados em várias soluções ácidas varia.

À medida que a temperatura da solução de lavagem ácida aumenta, a eficiência de inibição do inibidor de corrosão diminui ou até mesmo falha completamente.

Portanto, cada inibidor de corrosão tem uma temperatura operacional específica permitida.

Os agentes umectantes usados nas soluções de decapagem são, em sua maioria, surfactantes não iônicos e aniônicos, sendo que os surfactantes catiônicos raramente são usados. Isso ocorre porque os surfactantes não iônicos são estáveis em meios ácidos fortes, e o único surfactante aniônico aceitável é do tipo ácido sulfônico.

O uso de surfactantes com propriedades de umectação, penetração, emulsificação, dispersão, solubilização e descontaminação pode melhorar muito o processo de decapagem e reduzir o tempo de decapagem.

Para minimizar a perda de corrosão da matriz, reduzir o impacto da permeação de hidrogênio, diminuir a névoa de ácido e melhorar o ambiente de trabalho, é recomendável adicionar um inibidor eficiente de corrosão e névoa à solução de decapagem.

No entanto, é importante observar que o inibidor de corrosão pode formar uma película na superfície da peça de trabalho, que deve ser limpa cuidadosamente. Além disso, o inibidor de corrosão pode reduzir o efeito de remoção mecânica da reação de evolução do hidrogênio.

(3) Seleção do tipo de ácido, concentração e temperatura para decapagem

O método de limpeza da superfície de uma peça de trabalho depende do material da peça de trabalho, da presença de ferrugem e incrustações de óxido e do nível desejado de qualidade de limpeza da superfície.

Para peças de aço, é comumente usado ácido sulfúrico, ácido clorídrico ou uma combinação dos dois.

Para dissolver os compostos que contêm silício na superfície das peças fundidas, o ácido fluorídrico é adicionado ao ácido sulfúrico ou ao ácido clorídrico.

A concentração de ácido sulfúrico é normalmente em torno de 20%. Nessa concentração, a velocidade de corrosão da escala de óxido é rápida e o dano ao material subjacente é mínimo.

A concentração de ácido clorídrico geralmente é inferior a 15%, pois ele produz vapores quando a concentração excede 20%.

À medida que a concentração de ácido clorídrico aumenta, a velocidade de decapagem se acelera e o tempo de decapagem diminui.

A Tabela 4 ilustra a relação entre o tempo de decapagem e a concentração de ácido para peças de aço com o mesmo grau de corrosão em ácido clorídrico e ácido sulfúrico.

Tabela 4 Relação entre a concentração de ácido clorídrico e o tempo de decapagem com ácido sulfúrico do ferro e do aço

À medida que a temperatura aumenta, a velocidade de decapagem também aumenta e o tempo necessário é reduzido.

A Tabela 5 mostra a relação entre o tempo de decapagem e a temperatura para peças de aço com o mesmo nível de corrosão em ácido clorídrico e ácido sulfúrico.

Tabela 5 Relação entre o tempo de decapagem e a temperatura

(4) Processo de decapagem de peças de ferro e aço

Os métodos de decapagem e remoção de ferrugem incluem decapagem por imersão, decapagem por spray e remoção de ferrugem por pasta ácida.

Depois de passar por um tratamento de desengorduramento, o metal que foi impregnado e decapado é colocado em um tanque de ácido.

Uma vez removidas as incrustações de óxido e a ferrugem, o metal é enxaguado com água e neutralizado com um álcali para produzir uma superfície adequada para a pintura.

A Tabela 6 fornece informações sobre os parâmetros do processo de gravação forte para peças de aço.

Tabela 6 Parâmetros do processo de gravação forte de peças de aço

2. Gravação eletroquímica

A gravação eletroquímica envolve o uso da eletrólise para remover a superfície de uma peça de trabalho, que serve como ânodo ou cátodo, em uma solução ácida ou alcalina. O processo também pode ser acelerado pela agitação da solução, o que gera hidrogênio no cátodo e renova a solução de gravação na superfície da peça de trabalho.

A remoção eletroquímica de ferrugem pode ser classificada em corrosão anódica e corrosão catódica, dependendo da polaridade da peça de trabalho.

Durante a gravação anódica, a escala de óxido é removida por meio de uma combinação de dissolução química e eletroquímica do metal da peça de trabalho e remoção mecânica de oxigênio.

Na gravação catódica, a escala de óxido é removida principalmente por meio do efeito mecânico da grande quantidade de hidrogênio gerada e do efeito de redução do hidrogênio atômico primário no óxido.

A gravação anódica resulta em poucas e grandes bolhas de oxigênio com efeito de decapagem mecânica limitado, mas, se demorar muito, pode causar corrosão excessiva do metal subjacente.

Por outro lado, o ataque catódico minimiza a corrosão do metal, preservando o tamanho da peça de trabalho, mas pode levar à permeação de hidrogênio e a resíduos de cinzas.

A gravação anódica é lenta e corrosiva para o metal de base, o que a torna adequada apenas para peças com uma fina camada de óxido. No entanto, ele não causa fragilização por hidrogênio.

Por outro lado, o ataque catódico é rápido e não resulta em corrosão excessiva da peça de trabalho, o que o torna adequado para peças de trabalho com camadas de óxido espessas. No entanto, ela tem a desvantagem da permeação de hidrogênio.

Atualmente, a maioria dos métodos usados na China é a gravação anódica ou uma combinação de gravação catódica e anódica. A gravação eletroquímica é usada tanto para gravação forte quanto fraca.

Em comparação com o ataque químico, o ataque eletroquímico é mais eficaz na remoção rápida da escala de óxido firmemente ligada à superfície do metal. Ele também é menos afetado por mudanças na concentração de ácido e tem pouco impacto sobre o material subjacente.

Esse método é fácil de operar e gerenciar, mas exige equipamentos especializados e requer mais operações suspensas. Há também o risco de dissolução desigual da escala de óxido.

As vantagens da gravação eletroquímica incluem a rápida velocidade de gravação, o baixo consumo de ácido e a pouca influência do teor de íons de ferro na solução sobre a capacidade de gravação.

No entanto, esse método requer equipamentos de fornecimento de energia e consome energia.

Peças de trabalho com formas complexas são difíceis de gravar devido à baixa capacidade de dispersão.

Quando a camada de óxido é espessa e densa, ela deve ser pré-tratada com ataque químico de ácido sulfúrico para soltar a camada de óxido antes de passar pelo ataque eletroquímico.

Desengorduramento de superfícies

1. Desengorduramento com solvente orgânico

O desengorduramento com solvente orgânico é um método comum para remover graxa de materiais metálicos. Ele funciona usando as propriedades de dissolução física dos solventes orgânicos em ambos os tipos de óleos.

A gasolina e o querosene são solventes comumente usados, mas o clorobenzeno e o querosene são alternativas mais econômicas e menos tóxicas.

O desengorduramento com solvente orgânico é caracterizado por seu processo sem aquecimento, velocidade de desengorduramento rápida e ausência de corrosão na superfície do metal. Ele é particularmente adequado para a remoção de óleos minerais com alta viscosidade e altos pontos de fusão, que são difíceis de remover com soluções alcalinas.

Portanto, é um pré-tratamento adequado para quase todas as tecnologias de tratamento de superfície, especialmente para peças com poluição severa por óleo ou peças metálicas suscetíveis à corrosão causada por soluções desengordurantes alcalinas.

No entanto, esse método não é abrangente, e métodos químicos e eletroquímicos podem ser necessários para complementar o processo de desengorduramento. Além disso, a maioria dos solventes orgânicos é inflamável e tóxica, e o custo pode ser alto.

É importante priorizar a segurança, tomar precauções e manter uma boa ventilação durante a operação.

2. Desengorduramento químico de solução alcalina

Atualmente, o desengorduramento químico usando uma solução alcalina é amplamente utilizado na produção.

Embora o tempo de remoção de óleo desse método seja maior do que o dos solventes orgânicos, ele tem as vantagens de não ser tóxico, não ser inflamável, exigir equipamentos simples, ser barato e fácil de operar, o que o torna uma opção razoável para a remoção de óleo.

A essência desse método é remover o óleo por meio de saponificação e emulsificação. O primeiro remove óleos animais e vegetais, enquanto o segundo remove óleos minerais.

Com a seleção adequada do processo, não é difícil remover os dois tipos de graxa.

No entanto, quando há requisitos elevados para a resistência de ligação do revestimento, confiar apenas em uma solução alcalina para a remoção química de óleo de peças revestidas pode não ser suficiente.

Isso é particularmente verdadeiro quando a mancha de óleo é principalmente óleo mineral, pois leva muito tempo para ser removida e pode não ser completamente removida devido ao efeito de emulsificação limitado da solução alcalina de remoção de óleo.

Nesses casos, é necessário usar a remoção eletroquímica (eletrolítica) de óleo com emulsificação mais forte para obter resultados satisfatórios.

3. Remoção eletroquímica de óleo

A remoção eletroquímica de óleo, também conhecida como remoção eletrolítica de óleo, é um processo de remoção de óleo que consiste em colocar peças metálicas em um líquido de remoção de óleo e usar as peças como ânodo ou cátodo enquanto estiverem conectadas a uma corrente contínua.

A composição da solução de desengorduramento eletroquímico é semelhante à das soluções de desengorduramento químico.

Uma placa de níquel ou de ferro niquelado é comumente usada como contraeletrodo, que serve apenas como condutor.

A experiência de produção demonstrou que a remoção eletroquímica de óleo é várias vezes mais rápida do que a remoção química de óleo e remove com eficácia a poluição por óleo. Isso se deve ao mecanismo de remoção eletroquímica de óleo.

Nova tecnologia de pré-tratamento de superfície

1. Reforço ultrassônico

A limpeza ultrassônica usa um sinal de oscilação de alta frequência que é convertido em oscilação mecânica de alta frequência por um transdutor.

A onda ultrassônica pode se propagar com eficácia em diferentes meios, incluindo gás, líquido, sólido, solução sólida, e pode transmitir energia intensa. A onda ultrassônica é transmitida para o líquido de limpeza no tanque através da parede do tanque e faz com que as microbolhas no líquido vibrem devido à reflexão, interferência e ressonância.

As ondas ultrassônicas criam fortes impactos e cavitação na interface, que é a base da limpeza ultrassônica. A eficácia da limpeza ultrassônica depende de vários fatores, incluindo o tipo de fluido de limpeza, o método de limpeza, a temperatura e o tempo de limpeza, a frequência ultrassônica, a densidade de potência e a complexidade das peças que estão sendo limpas.

Os líquidos comuns usados na limpeza ultrassônica incluem solventes orgânicos, soluções alcalinas e soluções de limpeza à base de água.

O dispositivo de limpeza e desengorduramento ultrassônico mais comumente usado consiste em um transdutor ultrassônico, um tanque de limpeza e um gerador. Ele também pode incluir componentes adicionais para circulação, filtragem, aquecimento e transporte do fluido de limpeza.

A limpeza ultrassônica é um método popular devido à sua simplicidade, velocidade de limpeza rápida e bons resultados.

2. Remoção de óleo com baixa temperatura e agente de limpeza de alta eficiência

O uso de um agente de limpeza de baixa temperatura e alta eficiência para remover manchas de óleo em superfícies metálicas não é apenas altamente eficaz, mas também eficiente em termos de energia devido à sua baixa temperatura de limpeza.

3. Limpeza com desengorduramento a vácuo

A limpeza com desengorduramento a vácuo é uma tecnologia de limpeza nova e ecologicamente correta. Ela usa um agente de limpeza de carboneto de hidrogênio, que tem impacto mínimo na saúde humana, é menos irritante e não tem odor.

Essa tecnologia oferece o mesmo nível de limpeza que a trietanolamina e é ainda mais eficaz que o licor alcalino. Além disso, o agente de limpeza pode ser recuperado e regenerado.

O dispositivo de limpeza de desengorduramento a vácuo é um sistema fechado que não polui, tem um alto fator de segurança, é altamente produtivo e permite o carregamento e descarregamento automático de materiais, o que o torna conveniente para a operação.

No futuro, espera-se que a tecnologia de desengorduramento a vácuo, com ou sem limpeza líquida, seja amplamente utilizada.

4. Pulverize o plástico para remover a tinta (camada de revestimento)

Ao realizar testes não destrutivos de superfície em componentes importantes de grande porte, como aeronaves, para detectar rachaduras por fadiga e danos duros, o revestimento da superfície (tinta) deve ser removido primeiro.

Os métodos tradicionais de remoção do revestimento incluem a decapagem química ou o esmerilhamento manual com um rebolo, mas ambos têm desvantagens. A remoção química pode corroer e danificar a matriz metálica, enquanto o esmerilhamento com um rebolo pode danificar facilmente o substrato e tem baixa eficiência.

Recentemente, um novo processo de remoção de tinta usando pulverização de plástico foi desenvolvido e apresentou bons resultados. Esse processo envolve a pulverização de plástico granular sobre a superfície da peça de trabalho em alta velocidade por meio de uma pistola de pulverização alimentada por ar comprimido.

A camada de tinta é removida pelo bordas afiadas e os cantos do plástico cortam e impactam a superfície. Isso proporciona uma maneira eficiente de remover a tinta.

A remoção de tinta por injeção de plástico tem várias vantagens, como o fato de não danificar o substrato ou o revestimento, pois a injeção de plástico tem uma dureza maior do que a camada de tinta, mas menor do que o substrato ou o revestimento e a camada de superfície anodizada. Isso também proporciona uma superfície limpa para a nova camada de tinta, melhorando sua adesão. Além disso, os grânulos de plástico podem ser reciclados e facilmente separados da camada de tinta descascada.

5. Jateamento de areia supersônico com chama de ar e jateamento de granalha

O jateamento de areia ultrassônico é um processo de engrossar a superfície de um substrato usando ar comprimido para pulverizar partículas de areia dura em alta velocidade sobre a superfície, resultando em um efeito de limpeza mecânica. A velocidade do jateamento de areia ultrassônico é de 300 a 600 metros por segundo e é mais eficiente do que o jateamento de areia tradicional, com uma eficiência de jateamento de três a cinco vezes maior.

É comumente usado no pré-tratamento da superfície de grandes peças estruturais, como a limpeza da superfície antes da aplicação do revestimento de pontes, navios, caldeiras e tubulações. Além disso, é frequentemente usado para o engrossamento da superfície antes da pulverização de peças ou equipamentos grandes com altos requisitos de efeitos de pulverização e limpeza de superfícies de equipamentos com poluição natural pesada, como tinta, cimento e incrustações orgânicas ou inorgânicas.

O tratamento de engrossamento aumenta o efeito de "gancho de ancoragem" entre o revestimento e o substrato, reduzindo a tensão de encolhimento do revestimento e melhorando a força de ligação entre o revestimento e o substrato.

A areia usada para o jateamento deve ter alta dureza, densidade, resistência ao esmagamento e baixo teor de poeira. O tamanho das partículas deve ser determinado com base na rugosidade necessária da superfície. Os grãos de areia comumente usados incluem areia de coríndon (alumina), areia de sílica, carbeto de silício e esmeril.

Tiro de superfície supersônico descascamento é um processo no qual projéteis supersônicos são pulverizados sobre a superfície da peça de trabalho, causando deformação plástica na superfície e formando uma camada de reforço de determinada espessura.