Métodos de ajustamento da superfície

Nas superfícies muito polidas e brilhantes (e isto aplica-se, obviamente, às superfícies obtidas com todos os tipos de acabamento superficial), o nível de brilho pode ser especificado por medição da luz reflectida sob determinado ângulo (tipicamente, 20º, 45º, 60º, 75º e 85º); o ângulo a utilizar é função do tipo de material. Para borracha e plásticos, ângulos de 20º, 60º e 85º são utilizados; mais geralmente, o ângulo de 60º. O nível de brilho exprime-se em unidades de brilho. O nível de brilho não é mais do que a quantidade de luz reflectida sob determinado ângulo (Quadro 13 e Figura 9).

Figura 9 – Gradações do brilho

O tipo de acabamento gerado depende de diversos factores, nomeadamente do tipo de metal, da sequência do tratamento da superfície, da utilização ou não de lubrificação, dos tipos de abrasivos utilizados, do tipo de equipamentos e das condições operacionais (pressão e velocidade, entre outras).

Métodos Mecânicos

Projecção de materiais abrasivos

Neste método, materiais abrasivos, que podem ser de diversos tipos, são projectados por ar comprimido (método de via seca) ou por água ou outro fluido (método de via húmida), sob pressão, sobre a superfície a preparar. Estes métodos dão origem a superfícies com características muito diversas.

A selecção do tipo de abrasivo utilizado e das condições de operação (muito especialmente, da pressão do fluido, do ângulo de incidência e da distância entre o bico de projecção e a superfície a tratar) dependem do tipo de metal a tratar, do tipo de superfície existente (em particular, da sua rugosidade) e do tipo de superfície pretendida.

No Quadro 14 são apresentados vários tipos de materiais abrasivos de origem natural e sintética, utilizados neste tipo de tratamento superficial. São indicadas as respectivas durezas, nas escalas Mohs, Knoop, Rockwell C e Vickers.

O tamanho das partículas e a sua forma geométrica são outras variáveis a considerar na selecção dos materiais abrasivos (ver Quadro 15 e Figura 10).

As partículas de material abrasivo estão classificadas na norma ISO, que segue a classificação estabelecida pela FEPA – Federation of European Producers of Abrasives.

Nota (1): FEPA – Federation of European Producers of Abrasives

Figura 10 – Esfericidade, Circularidade e eficiência do abrasivo

Métodos químicos

Os vários tipos de tratamentos químicos são geralmente agrupados da forma seguinte:

A generalidade dos tratamentos melhora a resistência à corrosão, para além de melhorar as características da superfície. 

Decapagem

A decapagem é efectuada com uma mistura de ácido fluorídrico e ácido nítrico (8% de ácido fluorídrico e 25% de ácido nítrico). O tratamento é efectuado ou em solução aquosa, ou com gel ou com uma pasta. A acção dos ácidos remove as impurezas e escamas originadas em operações de soldadura ou em tratamentos térmicos.

Passivação

A passivação é efectuada geralmente com um ácido oxidante, como o ácido nítrico; o tratamento pode ser efectuado com solução aquosa, com gel ou com uma pasta. A concentração do ácido é da ordem de 50%; além do ácido nítrico, são por vezes adicionadas substâncias oxidantes, como por exemplo, bicromato de sódio. Com este tratamento, são removidas as impurezas da superfície do metal e, se presente o bicromato de sódio, algum crómio fica na camada superficial do metal (mais geralmente aços).

Agentes quelantes

Os agentes quelantes promovem uma limpeza selectiva da superfície do metal. Como se sabe, os agentes quelantes são compostos formados por um ião metálico ligado por várias ligações de natureza covalente a uma estrutura heterocíclica de compostos orgânicos, com grupos ácidos carboxílicos – COOH) como, por exemplo, aminoácidos, peptídeos ou polissacarídeos.

A temperatura e o pH devem ser devidamente ajustados para cada tipo de substância quelante e para cada tipo de ião metálico. Trata-se de um método tecnicamente mais exigente; também por ser menos divulgado, o método é menos utilizado. A sua aplicabilidade tem de ser aferida caso a caso.

Método Electroquímico

É um método aplicado a aço. A peça metálica a tratar é imersa numa mistura aquosa de ácido fosfórico e ácido sulfúrico ou ácido perclórico e submetida a acção de uma corrente eléctrica contínua com uma alta densidade de corrente. Como variável do processo temos a temperatura (o banho é pré-aquecido antes de iniciar o processo, e é arrefecido depois). O tanque de tratamento deve possuir agitação.

Como resultado desta acção, a superfície do aço é limpa e a superfície fica mais lisa, por remoção de metal. No processo são preferencialmente atacados os picos existentes na superfície e as cavidades mais profundas são atenuadas, por arredondamento dos bordos. Este método proporciona superfícies mais brilhantes e diminui a rugosidade existente em cerca de 30%.

Método do Plasma Electrolítico

O método do plasma electrolítico (EP – Electrolytic Plasma) envolve fenómenos de electrólise de um determinado tipo de electrólito, e de descarga eléctrica na vizinhança do material a tratar.

Esta emergente tecnologia pode ser utilizada, nomeadamente, para a limpeza de moldes e também para a uniformização e protecção de superfícies (por exemplo, protecção contra corrosão), pela aplicação de revestimentos metálicos, cerâmicos ou de materiais compósitos.

Quando este método é utilizado com a finalidade principal de polir a superfície metálica é designado por polimento por plasma electrolítico (EPP – Electrolytic Plasma Polishing). Destes processos, por regra patenteados, são conhecidos alguns detalhes, como por exemplo:

Uma variante desta tecnologia é a oxidação por plasma electrolítico (PEO – Plasma Electrolytic Oxidation), sobretudo aplicável a metais como o alumínio e o magnésio, dá origem à formação de uma camada de óxido de alumínio (no caso do alumínio), a qual possui uma dureza elevada (1400-1700 Vickers), uma elevada resistência à abrasão e à corrosão e uma elevada aderência ao substrato de alumínio. Estas camadas de óxido apresentam alguma porosidade pelo que, normalmente, recebem posteriormente uma camada polimérica para obturação dos poros (muito frequentemente com Teflon (PTFE – Politetrafluoretileno).

Tipicamente, o electrólito é constituído por uma solução aquosa de fosfato de sódio, silicato de sódio, hidróxido de sódio e peróxido de hidrogénio. É aplicada uma tensão anódica de 400-600 volt, uma tensão catódica de 100-200 volt, devidamente ajustadas, de forma a manterem uma densidade de corrente de 0,15A/cm². Temperatura 20-55ºC.

Por outro lado, os requisitos podem impor determinado tipo de acabamento superficial (mate, brilhante, texturado). Dos pontos de vista funcional, duração do molde, facilidade de desmoldagem, prevenção de oxidações ou de formação de incrustações, podem ser efectuados no molde, em toda a sua massa ou apenas nalgumas das suas partes, tratamentos superficiais que podem visar um aumento da sua dureza superficial, aumento da resistência ao desgaste, aumento da sua resistência à corrosão e uma melhoria considerável na facilidade de desmoldagem de artefactos, em especial daquelas com configurações mais complicadas.

No Quadro 16 são apresentados alguns tipos de tratamentos superficiais, muitos deles aplicáveis em moldes de aço e de alumínio, outros exclusivamente aplicáveis em moldes de alumínio.