Quais são os tratamentos de superfície para peças de aço inoxidável?

O aço inoxidável é amplamente utilizado em nosso dia a dia. Com tantos métodos de tratamento de superfície de metal disponíveis no mercado, quais são adequados para o aço inoxidável? O primeiro passo é identificar o objetivo principal: é aprimorar a aparência e a textura, melhorar a resistência à corrosão, otimizar as propriedades funcionais (como resistência ao desgaste e propriedades antiestáticas) ou atender aos padrões da indústria (como os das indústrias alimentícia e médica)? Com base no propósito do tratamento e nos princípios do processo, os tratamentos de superfície para aço inoxidável podem ser categorizados em quatro tipos principais: suavização da superfície, tratamento de conversão química, tratamento de revestimento/galvanização e modificação funcional da superfície.

Defeitos de superfície (como rebarbas, arranhões e óxido) são removidos por meios físicos ou mecânicos para otimizar a rugosidade da superfície (Ra). Este tratamento é dividido em duas direções principais: "fosco/escovado" e "acabamento espelhado", e é o método mais básico e amplamente aplicado.

Uma película de óxido densa/película de passivação é gerada na superfície do aço inoxidável por meio de reações químicas. Isso aumenta a resistência à corrosão sem a necessidade de um revestimento adicional e sem alterar as dimensões da peça (a espessura da película é tipicamente 0,1-1μm), tornando-a adequada para peças de precisão.

• Tratamento de Passivação (o tratamento químico principal)

O aço inoxidável é imerso em uma solução de ácido nítrico (ou ácido cítrico, solução de cromato, que são ecologicamente corretos) para oxidar o elemento Cr na superfície e formar uma película de passivação Cr₂O₃ (espessura de cerca de 2-5nm). Esta película impede que o material de base entre em contato com o ar e a umidade, melhorando significativamente a resistência à corrosão.

• Passivação Tradicional: Usando uma solução de ácido nítrico a 65%-85%, adequada para graus comuns de aço inoxidável (como 304, 316), mas as águas residuais contendo cromo precisam ser tratadas.
• Passivação Ecológica: Usando soluções sem cromo, como ácido cítrico e ácido fosfórico, que estão em conformidade com os padrões RoHS e de grau alimentício (como FDA), e são amplamente utilizadas nas indústrias médica e alimentícia.

• Tratamento de Coloração

Uma película de óxido colorida é gerada com base na película de passivação por meio de oxidação química (como solução de oxidação alcalina) ou oxidação eletroquímica. A cor da película é determinada por sua espessura (azul, roxo, vermelho, verde, etc.), oferecendo propriedades decorativas e resistentes à corrosão (espessura da película 5-20μm).

Quando a resistência à corrosão e ao desgaste inerentes do aço inoxidável são insuficientes, camadas funcionais são adicionadas por meio de métodos de "revestimento" ou "deposição" para atender às demandas de ambientes extremos (como alta temperatura, ácidos fortes e alto desgaste).

• Deposição Física de Vapor (PVD)

Em um ambiente de vácuo, materiais-alvo metálicos (como Ti, Cr, Zr) são depositados na superfície do aço inoxidável por meio de evaporação, pulverização ou ionização para formar filmes duros (como nitreto de titânio TiN, nitreto de cromo CrN).

• Aplicações: Ferramentas de corte (facas cirúrgicas, facas artesanais), moldes, caixas de relógios e peças decorativas automotivas.

• Deposição Química de Vapor (CVD)

Filmes cerâmicos como carbeto de silício (SiC) e nitreto de alumínio (AlN) são gerados por meio da reação de reagentes gasosos com a superfície do aço inoxidável em altas temperaturas (800-1200℃), com uma espessura de filme de 5-20μm.

• Aplicações: Componentes resistentes à corrosão na indústria química, peças dentro de fornos de alta temperatura e transportadores de wafers semicondutores.

• Revestimentos Orgânicos (Pulverização/Deposição Eletroforética)

Resinas orgânicas (como resina epóxi, politetrafluoroetileno PTFE, tinta fluorocarbonada) são aplicadas na superfície por meio de pulverização ou deposição eletroforética para formar camadas isolantes, resistentes às intempéries ou antiaderentes.

• Revestimento de Resina Epóxi: Boa resistência a solventes e propriedades de isolamento, usado para invólucros de equipamentos elétricos e suportes de placas de circuito.
• Revestimento de PTFE (Teflon): Antiaderente e resistente à temperatura (-200℃ a 260℃), usado para panelas antiaderentes e moldes de alimentos.
• Tinta Fluorocarbonada: Resistente a UV e resistente ao envelhecimento ao ar livre (vida útil superior a 15 anos), usado para fachadas e outdoors de aço inoxidável ao ar livre.

• Revestimento Nanocerâmico Composto de Grafeno

Este revestimento usa um processo de nanodeposição que combina deposição em fase líquida e fase vapor, resultando em uma densidade em nível iônico. Ele melhora significativamente a condutividade térmica e a dissipação de calor, é adequado para uso a longo prazo entre -120°C e 300°C, e tem uma espessura estável e controlável de ±1 mícron. Ele impede a condensação e o congelamento em baixas temperaturas, é antiestático e resistente à corrosão.

• Aplicações: Produtos 3C digitais, equipamentos mecânicos, data centers, biomedicina, eletrodomésticos inteligentes, transporte e dispositivos de precisão.

Para atender a necessidades especiais (como propriedades antibacterianas, condutoras ou hidrofóbicas), a microestrutura ou composição da superfície é alterada por meios físicos ou químicos para obter "personalização funcional."

• Tratamento Antibacteriano

Íons de prata (Ag⁺), íons de cobre (Cu²⁺) são depositados ou dopados na superfície, ou resinas antibacterianas (como resina epóxi carregada com prata) são aplicadas. Esses íons metálicos interrompem as membranas celulares bacterianas, inibindo o crescimento de E. coli e Staphylococcus aureus.

• Aplicações: Equipamentos médicos (corrimãos de camas, suportes de infusão), instalações públicas (botões de elevadores, corrimãos) e utensílios de mesa infantis.

• Tratamento Hidrofóbico/Superhidrofóbico

Estruturas microscópicas côncavo-convexas são criadas na superfície por meio de gravação a laser ou aplicação de materiais de baixa energia superficial (como polidimetilsiloxano PDMS). Isso resulta em um ângulo de contato maior que 150°, fazendo com que a água forme gotas e role, obtendo um efeito de "autolimpeza".

• Aplicações: Carcaças de câmeras de vigilância externas, painéis solares fotovoltaicos (estruturas de aço inoxidável) e espelhos retrovisores de carros (bordas de aço inoxidável).

• Tratamento Condutivo/Magnético

Cobre, níquel, prata (para condutividade) ou Permalloy (para magnetismo) são galvanizados na superfície do aço inoxidável para compensar suas propriedades condutoras/magnéticas inerentemente ruins.

• Aplicações: Conectores eletrônicos (material de base de aço inoxidável + revestimento de prata), capas de blindagem eletromagnética (aço inoxidável + revestimento de níquel).