A galvanoplastia é considerada um dos processos de acabamento de superfície mais utilizados em diversos setores. A galvanoplastia é utilizada para tornar os componentes resistentes à corrosão, melhorar a soldabilidade, aumentar a dureza, reduzir o atrito e melhorar a aderência da tinta. A galvanoplastia não só confere longevidade aos componentes, como também lhes confere um acabamento liso e elegante. É utilizada em guarnições, fixadores e componentes mecânicos para maior durabilidade e aparência.
Conteúdo
O que é chapeamento?
A galvanoplastia geralmente se refere ao revestimento de uma fina camada de metal sobre a superfície de outro material, que pode ser metálico ou não metálico. A espessura do metal revestido varia de 1 a 50 μm para galvanoplastia. Para esse fim, os componentes a serem galvanizados são mergulhados em uma solução eletrolítica contendo os íons do metal a ser revestido. Normalmente, essas soluções são aquosas, mas, às vezes, pode-se usar sal fundido.
Os componentes atuam como cátodo, e um eletrodo metálico é utilizado. À medida que a reação se inicia, seja pela aplicação de corrente, como na galvanoplastia, ou sem corrente externa, como na galvanoplastia, os íons metálicos presentes na solução começam a se depositar na superfície dos componentes. Isso resulta em uma superfície lisa com maior resistência à corrosão. A deposição de íons pode ser realizada de duas maneiras diferentes, dependendo da técnica utilizada:
- Os íons metálicos ficam fisicamente presos em poros microscópicos de uma superfície, como em um intertravamento mecânico.
- Na fronteira entre os materiais, as forças de van der Waals ajudam as moléculas a aderir ou se espalhar pelas superfícies.
O que é o processo de galvanoplastia?
Aqui está um processo de galvanoplastia passo a passo:
Preparando a Superfície
O primeiro passo na galvanoplastia é garantir que a superfície dos componentes esteja limpa. A superfície do componente é limpa por meio de um processo de desengorduramento e abrasão para deixá-la livre de sujeira, resíduos ou corrosão.
Ativando a superfície do componente
Agora, a superfície dos componentes é tratada com ácido ou alguma solução química para garantir sua reatividade. Esta etapa garante se a superfície reagirá ou não com os íons metálicos desejados.
Preparando a solução de galvanoplastia
É considerada uma das etapas mais importantes do revestimento, pois inclui a preparação de uma solução que contém os íons metálicos a serem revestidos na superfície. A escolha dos componentes da solução depende do tipo de revestimento necessário: cromagem, ródio ou ouro.
Mergulhando na solução
Agora, os componentes são mergulhados na solução e o procedimento continua, dependendo se se trata de galvanoplastia ou deposição química. Na galvanoplastia, a corrente externa é aplicada, enquanto na deposição química, ocorre uma reação autocatalítica para a deposição do metal na superfície.
Pós tratamento
Após a conclusão do processo de galvanoplastia, os componentes são finalmente retirados da solução e enxaguados com água para remover quaisquer produtos químicos de galvanoplastia desnecessários da superfície. Os componentes são secos e submetidos a um tratamento posterior, como polimento, para conferir-lhes um aspecto final brilhante.
Métodos de galvanoplastia
Galvanoplastia
Na galvanoplastia, uma fonte de corrente contínua (CC) é usada para depositar uma camada de metal sobre uma superfície condutora. Aqui, o substrato atua como cátodo, atraindo íons metálicos da solução. Os íons metálicos são reduzidos e depositados como uma fina película metálica. Na galvanoplastia,
Metais galvanizados geralmente incluem níquel, cromo, cobre, ouro e prata. A deposição por galvanoplastia é utilizada onde é necessário um controle preciso da espessura e da composição do material, como em indústrias aeroespaciais, eletrônicas e dispositivos médicos.
Tipos de galvanoplastia
Dependendo do revestimento de superfície necessário, a galvanoplastia foi dividida em vários tipos, como:
- Chapeamento de ouro
É conhecido por sua condutividade excepcional e resistência à corrosão. O revestimento de ouro encontrou aplicação em eletrônicos, aeroespacial e dispositivos médicos. A espessura do revestimento de ouro varia dependendo da aplicação, como na indústria aeroespacial, com espessura superior a 2.5 µm.
- Galvanização de Prata
Galvanização de prata É realizado onde é necessária alta condutividade elétrica e térmica da superfície. É considerado ideal para conectores e interruptores de RF. Às vezes, a prateação pode exigir tratamentos antimanchas devido à formação de sulfeto no ar.
- Revestimento de níquel
Revestimento de níquel É conhecido por sua excelente resistência ao desgaste, dureza e proteção contra corrosão. Aplica-se niquelagem autocatalítica para um revestimento uniforme ou níquel Watts para um acabamento brilhante e dúctil.
- Cromagem
Os banhos de cromo tradicionais utilizam eletrólitos de cromo hexavalente. Esses banhos depositam uma camada metálica de cromo brilhante e resistente ao desgaste. Como os compostos de Cr⁶⁺ usados em banhos de cromo tradicionais cromagem são altamente tóxicos e cancerígenos, e a indústria está migrando para alternativas mais seguras. Os sistemas de cromo trivalente (Cr³⁺) reduzem os riscos à saúde, mantendo o brilho, a dureza e a durabilidade esperados da cromagem.
- Zincagem e revestimento de liga de zinco
Quando você precisa de proteção contra corrosão sacrificial econômica para aço, existe chapeamento de zinco. Oferece oito vezes mais resistência à corrosão e proporciona acabamento e resistência à corrosão.
- Chapeamento de cobre
O revestimento de cobre é bastante econômico e versátil; ele encontra aplicação em eletrônicos devido à sua superior condutividade elétrica e térmica. Chapeamento de cobre também é usado como subcapa para materiais como níquel ou cromo.
- Banho de ródio
O revestimento de ródio tem aplicação em joias e eletrônicos de alta qualidade porque proporciona um acabamento brilhante e maior resistência ao desgaste.
- Revestimento de estanho
O estanho é amplamente utilizado em aplicações eletrônicas e de segurança alimentar devido à sua natureza não tóxica. Revestimento de estanho pode ser feito em acabamentos brilhantes ou foscos.
Galvanização sem eletrodos
O revestimento autocatalítico, também chamado de revestimento químico, deposita metal por meio de uma reação redox autossustentável, de modo que nenhuma corrente elétrica externa é necessária.
A espessura típica da galvanoplastia varia de 1 a 120 μm. É mais custosa e sensível ao controle do processo do que a galvanoplastia. É preferível quando se exige cobertura consistente e propriedades de superfície especializadas, como na indústria aeroespacial.
Chapeamento de Imersão
A galvanoplastia por imersão consiste na deposição de uma fina camada de metal sobre outras substâncias por meio de reação de deslocamento. A galvanoplastia por imersão oferece um processo simples de acabamento superficial, mas é limitada a alguns materiais específicos, como ouro ou prata. A galvanoplastia por imersão é preferível quando são necessários revestimentos finos e uniformes em peças pequenas ou complexas.
Anodização
A anodização é um processo de oxidação eletroquímica que aprimora a superfície dos metais. É usada principalmente para revestir uma camada de alumínio, formando uma camada de óxido durável. A anodização encontra aplicação em diversos setores industriais, como aeroespacial, arquitetura e automotivo.
Pulverização Térmica
A pulverização térmica começa com o aquecimento do material a ser revestido e sua projeção sobre um substrato, formando uma barreira espessa e protetora. É utilizada em ambientes de alto desgaste, como turbinas, tubulações e motores. No entanto, o processo pode ser caro e produzir superfícies ásperas que podem exigir acabamento.
Imersão quente
Na imersão a quente, os componentes metálicos são imersos em um banho de metal fundido para obter um revestimento espesso. O processo é econômico e oferece maior proteção, especialmente para exposição externa. No entanto, a imersão a quente pode resultar em espessuras irregulares da superfície revestida.
Deposição física de vapor (PVD)
Na PVD, o material é vaporizado em uma câmara de vácuo e então depositado na forma de uma fina camada sobre o substrato. É comumente usado em aplicações automotivas, de ferramentas e decorativas para acabamentos que exigem dureza, resistência ao desgaste e apelo visual.
Deposição química de vapor (CVD)
Na CVD, o revestimento sólido é depositado pela decomposição térmica de produtos químicos vaporizados em uma câmara de reação. Os revestimentos obtidos por esse método são altamente duráveis e uniformes. Uma limitação da CVD é que ela requer altas temperaturas e configurações caras, o que pode limitar a compatibilidade do substrato.
Revestimento por spray de plasma
A pulverização de plasma, como o nome indica, utiliza uma tocha de plasma ultraaquecida para derreter materiais. Esse material fundido é então pulverizado sobre uma superfície para formar uma espessa camada protetora. Essa técnica de galvanoplastia é considerada ideal para aplicações aeroespaciais, automotivas e biomédicas, especialmente onde a resistência ao calor e ao desgaste são cruciais.
Que tipo de material pode ser revestido
O revestimento pode ser aplicado a uma ampla gama de materiais, mas a eficácia do processo depende de:
- A condutividade do material
- Propriedades de superfície
- Compatibilidade com o método de galvanoplastia.
Aqui estão os tipos de materiais mais comumente revestidos:
Metais (materiais condutores)
Estes são os substratos mais comuns para revestimento, incluindo:
- Aço e ferro geralmente são revestidos com zinco.
- Alumínio banhado a níquel ou cromo
- Cobre
- Latão e Bronze
- Titânio e Aço Inoxidável
Não Metais
Embora materiais não condutores não possam ser galvanizados diretamente, eles ainda podem ser galvanizados após ativação da superfície. Esses materiais incluem:
- Plásticos
- Cerâmica e Vidro
- Composites
- Materiais à base de grafite e carbono
Padrões para galvanoplastia
Aqui estão os padrões comumente usados para galvanoplastia e suas aplicações:
| Padrão | Foco | Uso típico |
|---|---|---|
| ASTM B633 | Galvanoplastia de zinco para proteção contra corrosão | Automotivo, máquinas, ferragens |
| ISO 4527 | Requisitos de revestimento de níquel e níquel químico | Eletrônicos, aeroespacial, ferramentas |
| MIL-STD-1500 | Controle de qualidade de galvanoplastia para peças militares | Aeroespacial, sistemas de defesa |
| RoHS | Restringe substâncias perigosas em revestimentos | Eletrônicos, produtos de consumo |
| NACEMR0175/ISO 15156 | Resistência à corrosão em ambientes ácidos | Petróleo e gás, componentes petroquímicos |
Para que serve o revestimento?
Melhore a resistência à corrosão
O revestimento atua como uma barreira protetora que protege o metal base da exposição à umidade, oxigênio, produtos químicos e outros elementos corrosivos. Dessa forma, protege a superfície do componente do acúmulo de corrosão.
Decorar Objetos
A galvanoplastia é amplamente utilizada para fins decorativos, a fim de realçar a aparência de objetos metálicos. A prata e a cromagem são utilizadas em peças automotivas para conferir-lhes um acabamento atraente e brilhante.
Resistência ao desgaste
Também aumenta a resistência ao desgaste da superfície dos componentes, reduzindo a frequência de reparos e substituições.
Aumentar a soldabilidade
Algumas superfícies são difíceis de soldar devido à sua composição química. Essas superfícies são submetidas a galvanoplastia, o que aumenta sua soldabilidade.
Fricção reduzida
A cromagem proporciona uma superfície mais lisa e rígida, o que reduz o atrito entre as peças móveis. A cromagem geralmente é aplicada em rolamentos ou engrenagens para reduzir o desgaste por atrito.
Condutividade alterada
A galvanoplastia também é útil para alterar as propriedades de condução das superfícies dos componentes. Normalmente, a galvanoplastia com prata e ouro proporciona excelente condutividade elétrica e resistência à corrosão.
Adesão de tinta aprimorada
A superfície é frequentemente revestida com uma camada como níquel ou zinco para melhorar a adesão de tintas e revestimentos. Esses metais proporcionam uma superfície limpa e uniforme com fortes propriedades de ligação que ajudam a tinta a aderir com mais eficácia.
Vantagens do Revestimento
- O revestimento oferece excelente proteção contra corrosão, como o revestimento de zinco-níquel, que pode suportar até 720 horas de testes de névoa salina.
- Oferece excelente resistência ao desgaste, como cromo duro atingindo até 70 HRC.
- Também melhora a condutividade elétrica da superfície, que é aprimorada pela redução da resistência de contato e das perdas de RF em aplicações de alta frequência.
- Proporciona maior vida útil dos componentes, especialmente em ambientes adversos.
Limitações do Revestimento
- Alguns revestimentos, como aço de alta resistência, podem levar à fragilização por hidrogênio, o que pode causar rachaduras sob carga.
- O revestimento pode levar a um revestimento irregular em geometrias complexas devido às variações de densidade de corrente.
- Alguns processos de galvanoplastia, como o cromo hexavalente, usam produtos químicos tóxicos que são prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente.
- O revestimento pode sofrer problemas de adesão quando há preparação inadequada da superfície ou materiais de base incompatíveis.