Revestimento Metálico Explicado: Tipos, Benefícios e Aplicações

O Que é Revestimento Metálico?

Revestimento metálico é uma fina camada de metal que foi adicionada ao exterior de um material. É um processo de revestimento de superfície pelo qual um metal é depositado em uma superfície condutiva. Revestimento tem sido feito por centenas de anos; também é crítico para tecnologia moderna.

Revestimento é usado para decorar objetos, para inibição de corrosão, para melhorar soldabilidade, para endurecer, para melhorar resistência ao desgaste, para reduzir fricção, para melhorar adesão de tinta, para alterar condutividade, para melhorar refletividade IR, para blindagem de radiação, e para outros propósitos. Joias tipicamente usam revestimento para dar acabamento prata ou ouro.

A deposição de filme fino revestiu objetos tão pequenos quanto um átomo, portanto revestimento encontra usos em nanotecnologia.

Existem vários métodos de revestimento e muitas variações. Em um método, uma superfície sólida é coberta com uma folha de metal, e então calor e pressão são aplicados para fundi-los. Outras técnicas de revestimento incluem eletrodeposição, deposição de vapor sob vácuo, e deposição por sputtering. Recentemente, revestimento frequentemente refere-se a uso de líquidos. Metalização refere-se a revestir metal em objetos não metálicos.

Benefícios do Revestimento Metálico

O revestimento metálico proporciona muitos benefícios a produtos feitos de metal e outros materiais. Isso é principalmente alcançado através de eletrodeposição, que requer uma corrente elétrica, ou através de revestimento sem corrente (electroless), que é um processo químico autocatalítico. Estas técnicas, assim como algumas outras, resultam em um ou vários dos seguintes benefícios:

• Resistência à corrosão melhorada
• Atratividade decorativa
• Soldabilidade aumentada
• Dureza aumentada
• Fricção reduzida
• Condutividade alterada
• Adesão de tinta melhorada
• Deposição de material
• Magnetismo aumentado

Tipos de Revestimento Metálico

Existem muitos tipos diferentes de revestimento metálico como descrito abaixo:

1. Eletrodeposição (Electroplating)
2. Revestimento Sem Corrente (Electroless Plating)
3. Revestimento por Imersão (Immersion Plating)
4. Carbonitretação/Cementação (Carburizing)
5. Deposição Física de Vapor (PVD)
6. Revestimento por Pulverização de Plasma (Plasma Spray Coating)

1. Eletrodeposição

A eletrodeposição é o método mais comum de revestimento. A eletrodeposição usa uma corrente elétrica para dissolver partículas de metal positivamente carregadas (íons) em uma solução química. Os íons de metal positivamente carregados são atraídos para o material a ser revestido, que é o lado negativamente carregado do circuito.

A peça ou produto a ser revestido é então colocado nesta solução, e as partículas de metal dissolvidas são atraídas para a superfície do material. A eletrodeposição resulta em um revestimento liso, uniforme e rápido para o material que é revestido, efetivamente mudando a superfície do material.

Existem vários passos e processos diferentes que podem estar envolvidos na eletrodeposição, incluindo limpeza, ataque (strike), deposição eletroquímica, eletrodeposição por pulsos, e eletrodeposição por escova.

Efeitos:

A eletrodeposição é usada para fornecer um revestimento protetor, uma aparência decorativa, ou para mudar as propriedades de um material para engenharia. A eletrodeposição melhora as propriedades químicas, físicas, e mecânicas da peça que afetam a forma como ela performa quando usinada.

Revestir a peça pode ser usado para construí-la a partir de um tamanho menor, torná-la mais fácil de usinar, e aumentar soldabilidade, condutividade, ou refletividade.

2. Revestimento Sem Corrente

O revestimento sem corrente é assim chamado porque é um método de revestimento que não usa energia elétrica externa. O revestimento sem corrente envolve uma reação química que induz redução de átomos de metal.

Em outras palavras, a solução de íons de metal (partículas) quando misturada com um agente redutor é convertida em um metal sólido quando entram em contato com o metal catalisador (que dispara a reação). Isso resulta no metal sendo revestido com uma camada sólida do metal de revestimento.

Efeitos

O revestimento sem corrente ou autocatalítico é adequado para diversos tamanhos e formas de materiais e não requer eletricidade externa ou banhos de revestimento, o que reduz custos. No entanto, o revestimento sem corrente é mais lento, não pode criar placas grossas, e é mais difícil de controlar que a eletrodeposição.

O método mais comum de revestimento autocatalítico é o revestimento de níquel sem corrente. No entanto, revestimento em prata, ouro, e cobre também pode ser aplicado com esta técnica.

Efeitos do revestimento sem corrente no produto final incluem proteger o metal base de corrosão, aumentar o tamanho da peça, e alterar soldabilidade, refletividade, e condutividade.

3. Revestimento por Imersão

O revestimento por imersão envolve imergir um metal em uma solução de íons de metal de um metal mais nobre. Os íons do metal mais nobre são mais estáveis, e então há um 'puxão' natural para deslocar os íons de metal da superfície do metal menos nobre com uma fina camada dos íons do metal mais nobre.

O revestimento por imersão é um processo mais lento, e só pode ser usado para revestir metais menos nobres com metais mais nobres. Metais nobres são metais que são quimicamente inertes. Por exemplo, ouro, platina, ou prata.

Efeitos

O revestimento por imersão resulta em apenas uma fina cobertura de revestimento, após o qual o processo de revestimento para. O revestimento por imersão também parece ser de qualidade de adesão mais pobre, onde o revestimento não 'gruda' tão firmemente ao metal base.

Os efeitos do revestimento por imersão no produto final incluem resistência à corrosão melhorada, condutividade elétrica alterada, aparência mudada, maior dureza, tolerância de torque, e capacidades de ligação modificadas.

4. Carbonitretação/Cementação

Também conhecida como têmpera de superfície, a cementação é um processo de tratamento térmico que produz uma superfície resistente ao desgaste enquanto mantém a resistência do núcleo. Geralmente aplicada a aço baixo carbono após usinagem, bem como engrenagens de alta liga, mancais, etc.

A cementação é adequada a formas complexas de materiais de menor custo que podem ser usinados facilmente para dar uma superfície muito dura. O processo envolve aquecer a peça em um forno de poço ou forno de atmosfera selada.

Então gases de cementação (geralmente monóxido de carbono mas também cianeto de sódio e carbonato de bário) são introduzidos na temperatura, com o calor e temperatura afetando a profundidade de difusão de carbono. A peça é então ou resfriada lentamente para têmpera posterior ou temperada diretamente em óleo.

5. Deposição Física de Vapor (PVD)

PVD é uma família de processos de revestimento nos quais filmes finos são depositados no substrato. No processo de deposição física de vapor, material de revestimento sólido como titânio, cromo, ou alumínio é evaporado por calor ou por bombardeamento com íons.

Durante o processo, um gás reativo como nitrogênio é introduzido, formando um composto com o vapor de metal e depositando na superfície do metal como um revestimento muito fino. Isso resulta em uma ligação extremamente forte entre o revestimento e a peça de metal.

Algumas das vantagens de PVD são; superfície muito dura e resistente à corrosão, resistência a alta temperatura, e boa resistência a impacto.

Ideal para uma ampla gama de aplicações:

• Aeroespacial
• Automotiva
• Ferramentas de Corte
• Médica
• Armas de Fogo
• Óptica
• Filmes finos como tintas de janela, embalagens de alimentos

6. Revestimento por Pulverização de Plasma

O revestimento por pulverização de plasma é um dos tipos menos conhecidos de revestimento metálico. Neste processo de revestimento, também conhecido como pulverização térmica, material fundido ou amolecido pelo calor é pulverizado sobre uma superfície para fornecer o revestimento.

O material de revestimento é injetado em uma chama de plasma de altíssima temperatura (até 10.000 K em calor), é rapidamente aquecido e então acelerado a uma alta velocidade sobre a superfície da peça e resfria rapidamente para formar um revestimento na superfície da peça.

O processo produz um revestimento, geralmente em materiais estruturais, para fornecer proteção contra temperaturas muito altas, por exemplo em gerenciamento de calor de escape. Também fornece resistência à corrosão e desgaste. O revestimento também pode mudar a aparência e propriedades elétricas da peça.

Metais Usados em Revestimento

Revestimento de Zinco

O zinco é um material barato que é usado para fornecer um revestimento galvanizado em muitos substratos metálicos. Além de ser eletrodepositado, o elemento é aplicado pelo processo Sherardizing, por imersão em banho fundido, e por pulverização.

No processo eletrolítico, ou a frio, o artigo a ser revestido é configurado como cátodo em um banho eletrolítico de sais de zinco solúveis junto com um anodo de zinco metálico. O processo produz um revestimento altamente dúctil de zinco puro cuja espessura e uniformidade podem ser precisamente controladas.

O processo Sherardizing é usado para revestir pequenos itens de ferragem como parafusos e pregos. Itens são carregados em um barril junto com pó de zinco e aquecidos a aproximadamente 260°C. As peças são tumbadas no barril produzindo um revestimento que é cerca de 90% zinco e 10% ferro.

Zinco fundido também pode ser aplicado por imersão ou por revestimento manual de itens maiores. Às vezes uma pequena quantidade de alumínio é adicionada ao banho para melhorar fluidez e melhorar o revestimento de formas estranhas.

Da mesma forma, uma pequena porcentagem de estanho no banho ajuda a alcançar um revestimento uniforme do substrato e um acabamento melhorado. O processo a quente produz uma camada de liga zinco-ferro adjacente ao metal base que pode ser um pouco frágil e afetar a adesão das camadas externas.

Pulverização metálica, ou metalização, usa uma chama para fundir pós ou arame metálico e impingir eles sobre uma superfície de substrato, produzindo uma ligação mecânica entre o revestimento e o metal base. A superfície do metal base precisa ser um pouco rugosa para a ligação mecânica ocorrer mas revestimentos bastante grossos podem ser aplicados desta maneira.

Os revestimentos podem ser porosos também, mas como o zinco é anódico ao ferro e aço, isso não afeta a capacidade do revestimento de repelir corrosão. A natureza porosa do metal pulverizado também o torna bom para segurar tinta.

Revestimento de Cádmio

O revestimento de cádmio foi em um tempo usado como substituto para zinco e frequentemente revestido em itens automotivos diversos. Fabricantes de aeronaves especificaram por suas características de proteção sacrificial e sua lubrificidade natural para componentes que eram frequentemente removidos e reinstalados.

Era particularmente adequado a ambientes marinhos onde aguenta bem contra água doce e salgada. Devido a preocupações de segurança, seu uso como material de revestimento diminuiu ao longo dos anos embora ainda esteja disponível. Muitos fabricantes aeroespaciais voltaram-se para revestimento de liga zinco-níquel.

Revestimento de Cromo

O revestimento de cromo frequentemente serve a um propósito meramente decorativo mas também promove resistência à corrosão e dureza aumentadas, tornando-o útil para aplicações industriais onde desgaste é uma preocupação. Aqui é referido como revestimento de cromo duro, e às vezes é usado para restaurar tolerâncias em peças gastas.

Cromo é mais frequentemente revestido sobre níquel na produção de móveis de aço, acabamentos automotivos, etc. O níquel em si é geralmente revestido sobre cobre, e a combinação destas três camadas de elementos só protege o metal subjacente de corrosão excluindo ar e umidade; ou seja, não há ação anódica. Assim, o revestimento deve ser aplicado adequadamente para alcançar proteção contra corrosão adequada.

O revestimento de cromo é um processo de eletrodeposição que mais frequentemente envolve o uso de um ácido crômico conhecido como cromo hexavalente. Banhos de cromo trivalente, que consistem largamente de sulfato de cromo ou cloreto de cromo, são outra opção para propósitos industriais.

Cromato é às vezes aplicado sobre revestimento de zinco para proteger o zinco e, em alguns casos, mudar a cor do metal, como, por exemplo, revestimento de zinco verde ou preto.

Revestimento de Níquel

O níquel é um metal de revestimento popular, especialmente porque é útil em revestimento sem corrente. O revestimento de níquel frequentemente reveste produtos domésticos como maçanetas, talheres, e fixações de chuveiro para decoração aprimorada e resistência ao desgaste.

Placas de níquel comumente ligam com cobre e alumínio, mas também funcionam em uma ampla variedade de metais e servem como revestimentos subjacentes para cromo.

No revestimento sem corrente, uma liga de níquel-fósforo é usada. A porcentagem de fósforo na solução pode variar entre 2 e 14%. Níveis mais altos de fósforo aumentam dureza e resistência à corrosão. Níveis mais baixos de fósforo permitem maior soldabilidade e magnetismo.

Revestimento de Cobre

O cobre é outro metal de revestimento popular para aplicações que requerem alta condutividade e custo-eficiência. O revestimento de cobre frequentemente serve como revestimento de ataque (strike) pré-tratamento para revestimentos metálicos subsequentes, como discutido acima.

Também é um metal de revestimento popular para componentes eletrônicos como placas de circuito impresso. Alta eficiência de revestimento e baixo custo de material tornam o cobre um dos metais menos caros para revestir.

Existem três tipos de processos de revestimento de cobre alcalino, levemente alcalino, e ácido. Níveis alcalinos mais altos entregam poder de lançamento superior mas requerem densidades de corrente mais baixas e precauções de segurança aprimoradas. Inspectores de saúde ligaram cianeto em banhos de cobre alcalinos a certos perigos de saúde, então é importante monitorar estes níveis.

Revestimento de Ouro

O ouro é valorizado por sua alta resistência à oxidação e condutividade elétrica. O revestimento de ouro, que difere de douramento em que o ouro não é uma folha, é uma das maneiras mais simples de impartir estas características em metais como cobre e prata. O processo é frequentemente usado para decoração de joias e para melhorar a condutividade de partes eletrônicas como conectores elétricos.

Ao revestir ouro em cobre, manchamento é um problema e pode ser mais facilmente resolvido precedendo deposição com um ataque de níquel. Também, considere a dureza e pureza do ouro ao determinar fatores como mistura de banho ótima e comprimento de imersão.

Revestimento de Prata

Como o ouro, a prata é usada em aplicações de revestimento que chamam por atratividade decorativa e condutividade elétrica melhorada. Em geral, a prata serve como uma solução de revestimento mais custo-efetiva porque é mais barata que ouro e reveste cobre bem.

Questões que podem limitar o revestimento de prata como uma solução viável incluem umidade e corrosão galvânica. Especificamente, o revestimento de prata não funciona bem para aplicações que são submetidas a alta umidade porque a prata é propensa a rachar e descascar, o que pode eventualmente expor o substrato base.

Revestimento de Estanho

O aço revestido de estanho tem sido usado por muito tempo para embalagem de alimentos e bebidas. Além de fornecer resistência à corrosão, o estanho é não-tóxico e fornece um revestimento que ajuda o aço a formar prontamente (pela lubrificidade que o estanho fornece) e solda e suelda facilmente.

Um processo de passivação reveste a placa de estanho com óleo de grau alimentício, que também melhora a adesão de laca. Chapas de placa de estanho podem ser especificadas com diferentes espessuras de estanho em cada face para melhor atender às necessidades das superfícies interna e externa do recipiente a seus ambientes.

Placa de estanho é usada em outras aplicações de embalagem também, de latas de tinta a latas de graxa. Placa de estanho é quase invariavelmente fabricada usando o processo a quente. O revestimento de estanho também é usado na fabricação de componentes eletrônicos.

Outro revestimento baseado em estanho, conhecido como terneplate, tradicionalmente usava uma liga estanho-chumbo como inibidor de corrosão sobre aço. Pintado, o metal poderia durar 90 anos se regularmente mantido, tornando-o ideal para uso em telhados de estanho.

Hoje, o chumbo foi eliminado e o estanho é aplicado sobre aço inoxidável para criar telhados resistentes à corrosão que desenvolvem uma pátina suavizada. O material pode durar o dobro que telhados de cobre.

Revestimento de Ródio

O ródio é um tipo de platina que fornece resistência ao manchamento, resistência a arranhões, e uma aparência branca brilhante lustrosa. O revestimento de ródio também é comum na produção de joias, especialmente em situações onde ouro branco requer revestimento. Prata, platina, e cobre também são metais base populares para revestimento de ródio.

Uma desvantagem do revestimento de ródio é que a barreira protetora de ródio eventualmente se desgastará em aplicações submetidas a altos níveis de desgaste. Isso pode eventualmente levar a descoloração, e provavelmente requererá uma segunda rodada de revestimento após alguns anos.