Tratamento de Superfície, Resumos de Engenharia de Processos

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Departamento Regional de São Paulo

Tratamento de superfície

MÓDULOS ESPECIAIS

MECÂNICA

Escola SENAI”Luiz Scavone”

Módulos especiais - Mecânica

Material didático extraído do módulo “Tratamento de superfície” telecurso profissionalizante 2000..

Trabalho elaborado pela Divisão de Recursos Didáticos da Diretoria de Educação do Departamento Regional do SENAI-SP

Editoração eletrônica Cleide Aparecida da Silva Écio Gomes Lemos da Silva

CFP 1.12 - Escola SENAI “Ary Torres” Rua Amador Bueno, 504 - Santo Amaro 04752-000 - São Paulo - SP TeleFax: (011) 523- E-Mail: senai_at@compuserve.com

financeiros. Mas o problema maior consiste no risco de acidentes que põem muitas vidas em perigo.

O meio corrosivo

O meio corrosivo pode ser o próprio ambiente em que se encontra o metal. Assim, o solo, a água e atmosfera tendem a provocar a corrosão dos metais.

É comum a corrosão se manifestar de forma generalizada. Nesse caso, ela é denominada corrosão uniforme. Esse tipo de corro- são é conhecido por todos nós. O ferro sob efeito da corrosão fica com uma cor marrom avermelhada em toda sua superfície. Trata- se do que se conhece como ferrugem , na qual a corrosão é superficial. Mas existem outras formas de corrosão que atingem profundamente o metal, de forma localizada, com poder destrutivo mais grave.

Ciclo de obtenção e corrosão do ferro

O aço é um dos metais mais utilizados na mecânica pelo fato de possuir propriedades que o tornam adequado a muitas aplica- ções. Porém, tem contra si o fato de ser facilmente corroído.

Combate à corrosão

Uma das formas de combater a corrosão consiste em evitar o contato do metal com o meio corrosivo.

Pode-se, por exemplo, recobrir o metal com películas metálicas ou orgânicas, de espessura e composição adequadas. Esse recobrimento é feito por meio da metalização e da pintura.

O zinco é o metal mais indicado e mais utilizado para proteger o aço contra a corrosão. Essa forma de proteção costuma ser feita por meio de imersão a quente ou galvanização. Outro modo emprega a corrente elétrica, e chama-se eletrodeposição ou zincagem eletrolítica. Cada um desses processos tem vanta- gens e desvantagens que devem ser consideradas ao se decidir pela sua escolha.

Todos esses processos modificam a superfície do metal. Por isso, são conhecidos como formas de tratamento de superfície dos metais.

Existem outras maneiras de modificar a superfície dos metais com diferentes finalidades: decoração de peças, tratamento de elementos de máquinas, tratamento de metais a serem usados na fabricação de objetos etc.

Às vezes, é necessário modificar a superfície de um produto para lhe dar um aspecto decorativo, tornando-o atraente e vendável. É o caso de um anel que vai abrigar uma pedra preciosa e é, inicialmente fundido em latão. Para evitar que ele fique mancha- do, é preciso tratar sua superfície, recobrindo-a com uma camada de níquel e, depois, com uma camada de ouro.

Como ocorre a corrosão

Para melhor caracterizar a necessidade do tratamento de superfí- cie dos metais, é preciso entender como ocorre o processo corrosivo num metal como o aço, que é muito utilizado.

Como foi visto, o ferro é obtido no estado líquido. Ao ser resfriado, as partículas de sua estrutura se agrupam em arranjos ordena- dos, formando cristais. Sabemos que o ferro obtido pelo processo

Outra forma de tratamento de superfície é a zincagem pelo processo de imersão a quente - ou zincagem a fogo como é conhecido. O material, previamente preparado, é mergulhado num tanque com zinco em estado de fusão. O zinco adere ao aço, formando uma camada espessa que protege a peça da corrosão.

Pintura

Existem diversos processos de pintura, conforme a necessidade. Na pintura de autos ou de eletrodomésticos, é necessário fazer uma fosfatização antes de aplicar as tintas.

O processo de fosfatização consiste em formar cristais de sais de fosfato de zinco nas superfícies da peça. Isso proporciona boa aderência da tinta e ajuda na proteção contra a corrosão.

Outros tipos de tratamentos de superfície de metais são oleamen- to, aspersão térmica, deposição química sem auxílio de corrente elétrica, aplicação de metais a plasma, deposição a vácuo, anodização do alumínio, aplicação de cromo duro. Cada um desses tipos modifica a superfície do metal, a fim de se obter propriedades que o metal-base não tem. É comum aplicar ouro nos circuitos eletrônicos dos computadores.

Instalações

As instalações para tratamento de superfície dos metais se compõem de equipamentos cujo tamanho depende das dimen- sões das peças que serão tratadas.

Peças grandes, como carrocerias de automóveis ou gabinetes de geladeira, são transportadas em correntes, através dos túneis nos quais se processam as diversas etapas do tratamento.

Peças de dimensões menores podem ser tratadas em tanques, geralmente feitos de aço, revestidos com plástico, ou tanques de resina reforçados com fibra de vidro.

Esses tanques são dispostos em seqüência, de modo a permitir que cada operação seja efetuada de maneira eficiente sem que haja perigo de mistura ou contaminação de resíduos entre os banhos.

A instalação deve ter acesso fácil à água, à energia elétrica e a equipamentos auxiliares, como bombas, filtros, tanques de reserva e tanques de preparação.

Instalação automática moderna para eletrodeposição de metais

Teste sua aprendizagem. Faça os exercícios a seguir e confira suas respostas com as do gabarito.

6. O processo de proteger peças com metais chama-se: a) ( ) metalização; b) ( ) anodização; c) ( ) erosão; d) ( ) cristalização. 7. A aplicação de cristais de sais de fosfato de zinco em peças que serão pintadas chama-se: a) ( ) cristalização; b) ( ) zincagem; c) ( ) fosfatização; d) ( ) usinagem.

Gabarito

1. b 2. a 3. d 4. d 5. b 6. a 7. c

Pré-tratamento

Um problema

Geralmente, as peças que terão suas superfícies tratadas já se apresentam como produtos quase prontos, ou seja, trefilados, fundidos, forjados, estampados, usinados etc.

As superfícies das peças nessas condições não podem ser tratadas imediatamente porque, normalmente, apresentam resíduos de óleo, trincas, restos de graxas e de abrasivos de polimento. Portanto, é necessário um pré-tratamento das superfí- cies, de modo que elas fiquem muito bem limpas antes do trata- mento propriamente dito.

Procedimentos

Os procedimentos de pré-tratamento de superfícies de metais podem ser mecânicos ou químicos.

Pré-tratamento mecânico

Os processos mecânicos constam de lixamento, jateamento, vibração e tamboreamento. Por meio deles, são removidos defeitos e imperfeições.

Lixamento

No lixamento, a superfície metálica da peça é desgastada até o ponto em que os defeitos (riscos ou buracos) tenham sido remo-

Num processo normal de lixamento, os riscos ou imperfeições são eliminados com lixas mais grossas. Na seqüência, aplicam-se lixas de granas cada vez menores com a finalidade de apagar riscos causados pelas lixas anteriores.

Duas outras operações são muito utilizadas para se obter uma superfície de boa qualidade após o lixamento: escovamento e polimento. Com esses processos obtemos superfícies espelha- das. Eles devem ser usados somente em circunstâncias que exijam esse tipo de acabamento. São empregadas escovas de pita ou sisal e rodas de pano, em uma máquina denominada politriz , com aplicação de massas de polimento.

Jateamento

Trata-se de um processo empregado para a limpeza das peças em que serão aplicadas tintas, com a finalidade de proteger grandes estruturas metálicas da corrosão.

Máquina de jatear Jateamento de grandes estruturas

Com auxílio de um revólver, acionado por ar comprimido, projeta- se o abrasivo contra a estrutura metálica a ser limpa. A força mecânica transmitida ao abrasivo é suficiente para remover capas de ferrugens ou quaisquer outras substâncias da superfície. Esse processo deixa o metal perfeitamente limpo para receber as tintas anticorrosivas. Os abrasivos mais utilizados são: granalha de aço, esferas de vidro, areia e carbeto de silício.

Vibração e tamboreamento

Não se faz lixamento em peças com tamanho reduzido ou de conformação geométrica complicada. Nesses casos, a vibração e o tamboreamento são os procedimentos corretos.

Esses dois processos partem do mesmo princípio, com máquinas diferentes. A idéia é atritar a superfície da peça com um abrasivo adequado, de modo que ele remova as imperfeições da superfície da peça. Na vibração, o abrasivo e as peças são colocadas num recipiente com formato de uma grande panela acoplada a um vibrador. O vibrador faz com que o abrasivo atinja as peças para remover imperfeições da superfície.

Tambor rotativo

No tamboreamento, peças e abrasivos são colocados dentro de um tambor. Por meio de movimentos rotatórios, o atrito do abrasi- vo contra as peças faz a limpeza necessária.

Pré-tratamento químico

Neste tipo de tratamento utilizamos produtos químicos, prontos para uso ou dissolvidos em água. Obtêm-se soluções com propriedades de desengraxamento ou de remoção de óxidos da superfície dos metais.

Desengraxantes emulsificantes Os óleos assumem a forma de glóbulos finos na presença de um detergente. É o que se chama de emulsificação.

A emulsificação permite que gotas de óleo de tamanho relativa- mente grande sejam transformadas em gotículas tão pequenas que se distribuem na água como se estivessem dissolvidas nela. Assim, fica mais fácil a remoção do óleo da superfície dos metais.

O desengraxamento por emulsão se dá em duas fases processa- das em dois tanques. No primeiro, existe um solvente orgânico, como a aguarrás, no qual é dissolvido um detergente adequado. O segundo tanque contém apenas água.

Ao passar no primeiro tanque, os óleos e graxas absorvem o detergente. No segundo tanque, transformam-se em gotículas que são removidas da superfície. Uma lavagem posterior comple- ta o ciclo de limpeza.

Desengraxamento alcalino O meio alcalino - ou seja, solução de água com hidróxido de sódio, potássio etc. - se presta melhor ao desengraxamento. A transformação dos óleos em gotículas é mais eficiente no meio alcalino do que no meio ácido. O desengraxamento alcalino pode se processar de duas maneiras: por imersão (pulverização) e por processo eletrolítico.

No desengraxamento alcalino empregam-se soluções de produ- tos químicos de natureza alcalina juntamente com tensoativos (produtos que baixam a tensão da superfície de um material).

Os produtos mais utilizados na formulação de desengraxantes alcalinos são soda cáustica (ou hidróxido de sódio), silicato de sódio, carbonato de sódio, fosfatos de sódio e tripolifosfato de sódio.

• Desengraxamento por imersão (pulverização)

As soluções são preparadas em tanques com aquecimento. As peças são mergulhadas nas soluções e lá permanecem até a remoção dos óleos da superfície. Peças de grandes proporções, como carrocerias de veículos, gabinetes de geladeira ou máquinas de lavar roupa, são desen- graxadas numa operação contínua, em túneis. O produto é aplicado com bicos que pulverizam desengraxante na sua super- fície.

O desengraxamento por imersão (pulverização) é aplicado a temperaturas altas, entre 60ºC e 90ºC.

Máquinas para desengraxamento de peças pequenas

• Desengraxamento eletrolítico A limpeza é de extrema importância para peças que serão revestidas com metais. Nesses casos, usa-se o desengraxamento eletrolítico.

As soluções empregadas no desengraxamento eletrolítico têm composição semelhante a daquelas utilizadas no processo por imersão, com a diferença de que no processo eletrolítico se faz passar uma corrente elétrica através da solução.

O princípio é o mesmo de quando se lava um utensílio doméstico com detergente. A eficiência é sempre maior quando se esfrega uma esponja sobre o utensílio. No nosso caso, o efeito de esfre- gamento é substituído pelo desprendimento de gás na superfície da peça.

Faz-se passar uma corrente elétrica na solução para gerar gás na superfície dos eletrodos. A corrente pode ser ligada ao pólo

Para evitar ataque excessivo ao metal-base, adiciona-se à solução decapante um inibidor cuja função é permitir a ação do ácido sobre os óxidos e reprimir o ataque do ácido sobre o metal.

Outro ácido muito empregado é o sulfúrico. É aplicado em tempe- raturas de 50ºC para melhorar a eficiência da decapagem. A decapagem do alumínio é feita com uma solução de hidróxido de sódio (ou soda cáustica) numa temperatura de 80ºC. Os óxidos são removidos e o alumínio é pouco atacado, apesar de haver forte desprendimento de gases.

Metais, como o cobre, e ligas, como o latão, são decapadas com soluções de ácido crômico ou com misturas de ácidos fosfórico, sulfúrico, nítrico e clorídrico.

Após cada operação de desengraxamento ou decapagem deve- se fazer lavagens em quantidade suficiente para a remoção completa das soluções de tratamento. Caso contrário, a superfície fica manchada ou ocasiona a contaminação dos tanques.

Teste sua aprendizagem. Faça os exercícios a seguir e confira suas respostas com as do gabarito.

Exercícios

Marque com X a resposta correta.

1. O principal objetivo do pré-tratamento de superfície de metais é: a) ( ) polir as superfícies; b) ( ) deixar as superfícies engraxadas; c) ( ) deixar as superfícies perfeitamente limpas; d) ( ) trefilar as superfícies. 2. O pré-tratamento pode ser: a) ( ) mecânico ou químico; b) ( ) manual ou mecânico; c) ( ) automático ou químico; d) ( ) manual ou automático.

3. Os processos mecânicos podem ser dos seguintes tipos: a) ( ) tamboreamento, jateamento, engraxamento; b) ( ) jateamento, lixamento, vibração, tamboreamento; c) ( ) vibração, polimento, jateamento, desengraxamento; d) ( ) lixamento, engraxamento, jateamento. 4. Para obter superfícies espelhadas são necessárias as opera- ções, em seqüência, de: a) ( ) jateamento e lixamento; b) ( ) lixamento e escovamento; c) ( ) polimento e jateamento; d) ( ) escovamento e polimento. 5. Em peças de tamanho reduzido e com certa conformação geométrica são recomendáveis: a) ( ) polimento e lixamento; b) ( ) vibração e tamboreamento; c) ( ) tamboreamento e polimento; d) ( ) vibração e lixamento. 6. São processos de pré-tratamento químico: a) ( ) decapagem e vibrações; b) ( ) jateamento e lixamento; c) ( ) desengraxamento e decapagem; d) ( ) vibração e tamboreamento. 7. Para eliminar óleos de superfícies podem ser usados: a) ( ) ácidos; b) ( ) solventes; c) ( ) água pura; d) ( ) gases. 8. O desengraxamento tem por finalidade: a) ( ) remover carepas; b) ( ) remover óleos e graxas; c) ( ) dar brilho à superfície; d) ( ) eliminar porosidades. 9. Para remover óxidos dos metais usa-se o processo de: