“A microoxidação por arco (MAO) é um processo de tratamento de superfície que melhora a resistência ao desgaste, a resistência à corrosão e a dureza por meio de uma camada de óxido semelhante à cerâmica na superfície”
As peças fabricadas requerem uma acabamento de superfície para melhorar a aparência e proteger os materiais subjacentes das condições operacionais e ambientais. Entre muitos métodos de revestimento e tratamento de proteção, Oxidação por Micro-Arco é usado para materiais não ferrosos para construir uma fina camada de óxido de material de substrato. Esta camada de óxido dura, resistente ao desgaste e à corrosão melhora a vida útil do produto.
O processo de revestimento MAO é baseado em uma operação eletroquímica e tratamento de faíscas com corrente elétrica de alta voltagem. Você pode aplicar microoxidação de arco em alumínio, zinco, magnésio, titânio, cobre, etc.
Neste artigo, explicaremos o que é micro-arc oxidação. Seu processo, vantagens e aplicações.
O que é Micro-Oxidação por Arco?
Este tratamento de superfície metálica também é conhecido como oxidação eletrolítica plasmática, um processo de desenvolvimento de camadas de óxido de material de substrato usando tratamento eletroquímico e de plasma. O processo utiliza alta voltagem (até 600 V) que gera um arco de plasma em eletrodos de peças de trabalho que refina a camada de óxido formada em uma superfície mais resistente. Esta camada de óxido endurecida cresce em ambas as direções; para dentro e para fora.
Acabamento de micro oxidação por arco
O revestimento de óxido cristalino com micro-oxidação de arco aumenta a vida útil do produto de 2 a 4 vezes. Ele atua como uma barreira para fatores externos, umidade, exposição química, flutuação de temperatura, etc. O revestimento MAO também permite a impregnação de diferentes corantes e cores para personalizar a aparência.
Diferentes indústrias, automotiva, aeroespacial, militar, agrícola, etc., usam a oxidação por microarco para tornar seus componentes leves altamente resistentes à corrosão e ao desgaste, melhorando a vida do produto e confiabilidade. A espessura deste revestimento de óxido endurecido varia em micrômetros, por exemplo, 20, 40 ou 60 µm e mais. Além disso, a dureza da superfície pode ser alcançada na faixa de 1500-2000 HV, enquanto pode atingir rigidez da superfície (Ra) de 20 µm ou menos.
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O princípio de funcionamento da oxidação por microarco
O funcionamento da oxidação por microarco é baseado em reações eletroquímicas e tratamento por arco de plasma. Primeiro, a eletrólise forma uma camada de óxido. Então, o arco de plasma de alta voltagem cristaliza a camada de óxido. Então, pode ser comparado com os processos de anodização, exceto pelo tratamento de plasma de alta voltagem. Ele desenvolve o óxido de metal da mesma forma que a anodização, e a configuração também é semelhante.
Funcionamento do processo de micro-oxidação por arco
A configuração do MAO:
- Fonte de energia: Fonte de alimentação CA/CC de alta tensão e alta frequência
- Eletrólito: Soluções eletrolíticas aquosas (geralmente à base de silicato)
- Ânodo: Peça de trabalho (alumínio, titânio, liga de magnésio, etc.)
- Cátodo: Contra-eletrodo (normalmente aço inoxidável ou grafite)
- Sistema de controle: Monitoramento e ajuste de parâmetros por computador, tensão, corrente, tempo, etc.
- Tanque de Processo: Feito de materiais quimicamente inertes e resistentes, como aço duro revestido ou cerâmica.
A seguir, estão as etapas envolvidas no trabalho de oxidação eletrolítica de plasma ou oxidação de arco metálico;
Etapa 1: Processo de oxidação de metais
No primeiro estágio, as peças de trabalho desengorduradas e completamente limpas são imersas no banho eletroquímico. Conecte a peça de trabalho como um ânodo e o eletrodo secundário como o cátodo. Quando a fonte de alimentação estiver ligada (aprox. 200 V), a reação anódica ocorre;
O metal perde elétrons e forma íons metálicos durante o processo de oxidação.
Vamos pegar um exemplo do alumínio;
Oxidação anódica do alumínio: Al→Al3++3e-
Então, a solução eletrolítica se decompõe e forma oxigênio (O2). O íon metálico alumínio reage com o oxigênio livre e cria uma camada de óxido de alumínio;
2Al3++3O2−→Al2O3
Enquanto isso, a espessura da camada de óxido depende de fatores como voltagem aplicada, corrente, tempo de processamento, tipo eletrolítico e tipo de material.
Etapa 2: Processo de descarga de plasma
Conforme a voltagem aumenta, a temperatura sobe e cria uma descarga no ânodo (peça de trabalho) ou alta temperatura. O arco de plasma descarregado se espalha ao redor da superfície da peça de trabalho e cristaliza a camada de óxido.
Este processo de alta pressão e temperatura elimina as irregularidades da superfície e rachaduras de espessura que podem estar presentes na camada anodizada. Além disso, a dureza resultante pode diferir em variáveis como voltagem, espessura da camada de óxido, etc.
Etapa 3: Incorporação de elementos eletrolíticos
Esta é a etapa em que você pode personalizar as propriedades de revestimento das propriedades de oxidação de microarco. Isso significa preencher os elementos eletrolíticos na superfície porosa da peça de trabalho tratada. Você pode impregnar cores personalizadas e outros aditivos que melhoram o desempenho. Essa incorporação é permanente e não desbota com o tempo.
Quais são as vantagens da microoxidação por arco?
A seguir estão as principais vantagens do acabamento de oxidação por microarco
- Cobertura abrangente
Diferentemente de revestimentos metálicos convencionais, a oxidação eletrolítica de plasma cria um revestimento uniforme em rebaixos, canais, ranhuras, cantos e bordas. Então, você obtém propriedades protetoras consistentes em todo o componente.
- Alta tolerância à tensão
A microestrutura cristalina da oxidação eletrolítica de plasma fornece alta dureza. Essa estrutura elimina deformações térmicas ou estresse mecânico, fornecendo tolerância a manchas. Como resultado, o desgaste da superfície e a resistência a rachaduras de suas peças aumentam.
- Resistência superior à corrosão
A superfície de revestimento MAO quimicamente inerte, semelhante à cerâmica, melhora significativamente a resistência à corrosão, mesmo em ambientes severos. Além disso, você pode personalizá-la ainda mais para criar camadas de óxido mais espessas com base na condição em que as peças serão expostas. Portanto, também pode ser uma opção adequada para pré-tratamento para revestimentos de proteção adicionais.
- Propriedades dielétricas
A superfície oxidada por microarco mostra propriedades dielétricas da superfície do substrato, que podem ser arquivadas controlando a espessura da camada de óxido durante o processo. Pode atingir resistência à ruptura dielétrica de até 79 kV/mm.
- Barreira Térmica
A inclusão de silicatos no processo de revestimento por oxidação a arco pode produzir revestimentos ricos em mulita. Isso serve como uma barreira térmica eficaz, o que o torna ideal para revestir componentes metálicos em aplicações de alta temperatura.
Quais são as variáveis do processo na oxidação por microarco?
As características finais da camada oxidada do arco de plasma dependem muito das variáveis do processo, desde a voltagem e frequência até o PH do eletrólito. Alavancar a personalização desses métodos de tratamento de superfície está diretamente conectado à otimização das variáveis do processo.
Aqui está um breve resumo das principais variáveis do processo de oxidação por microarco;
Composição do eletrólito
Que tipo de soluções eletrolíticas você está usando? Qual é a concentração de sais, ácidos e outros aditivos? Qual é a temperatura do eletrólito? Qual é o nível de pH do eletrólito? Todos esses fatores indicam a composição do eletrólito e influenciam diretamente as propriedades finais da camada de oxidação do microarco.
Densidade de Tensão e Corrente
A tensão de fornecimento e a densidade de corrente são críticas para iniciar e manter as descargas de plasma que formam a camada de óxido. Maior tensão e densidade de corrente levam ao rápido crescimento da espessura do revestimento.
Modo de pulso e frequência
Primeiro, o ciclo de trabalho dos pulsos afeta a microestrutura, a porosidade e as propriedades mecânicas do revestimento. Segundo, a corrente de alta frequência forma uma camada uniforme. Portanto, otimize seu modo de pulso e frequência.
Tempo de processamento
Quanto tempo dura o processo de tratamento? A duração mais longa cria camadas de revestimento mais espessas. No entanto, tempo excessivo pode causar alta porosidade e microfissuras.
Material da peça de trabalho
Metais diferentes podem exigir ajustes específicos nas variáveis do processo para atingir resultados ótimos. Por exemplo, a voltagem ótima para ligas de alumínio é de 300 a 500 V, enquanto é de 500 a 700 V para ligas de magnésio.
Quais materiais podem ser finalizados com revestimento MAO?
Micro oxidação por arco na superfície do alumínio
O revestimento MAO é compatível com vários metais e ligas, como alumínio, magnésio, titânio, etc. A tabela abaixo destaca os principais metais e ligas com suas breves descrições;
| Alloys | Notas | Propriedades chave | Exemplos de aplicação |
| Ligas de Alumínio | 6061, 7075, 2024 | Material leve com condutividade térmica e elétrica | Peças aeroespaciais e automotivas, invólucros eletrônicos, trocadores de calor, etc. |
| Ligas de Magnésio | AZ31B, AZ91D | Leve e de alta resistência | Invólucros eletrônicos, ferramentas elétricas, equipamentos esportivos |
| Ligas de titânio | Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo | Alta resistência, excelente resistência à corrosão, biocompatibilidade | Componentes aeroespaciais, aplicações marítimas, equipamentos de processamento químico, etc. |
| Nióbio | C-103, Nb-1Zr | Alto ponto de fusão, excelente resistência à corrosão, supercondutividade | Supercondutores, bicos de foguetes, implantes médicos, etc. |
| Ligas de cobre | C11000 C17200 | Excelente condutividade elétrica, boa condutividade térmica, resistência à corrosão | Trocadores de calor, componentes de encanamento, itens arquitetônicos |
Aplicações da Micro Oxidação por Arco em Ligas de Magnésio
Seus produtos de magnésio são semelhantes aos exemplos de aplicação abaixo (mas não se limitam a eles)? Se sim, o revestimento por oxidação micro-arco é uma opção viável para o acabamento de superfícies metálicas.
Indústria automobilística
Camadas de óxido tratadas com MAO são adesivas e ambientalmente robustas. Assim, componentes de motor de alta temperatura e estressados são frequentemente revestidos com oxidação de arco metálico. Além disso, você pode finalizar com texturas de superfície específicas ou condutividade térmica.
●Blocos de motor de automóveis
●Conjuntos de transmissão
●Tampa do cabeçote
● Componentes do volante
● Braços de suspensão
Indústria aeroespacial
A resistência à fadiga de componentes de magnésio pode ser aprimorada pelo tratamento MAO, o que é essencial para a indústria aeroespacial. Além disso, o revestimento também ajuda a evitar o risco de degradação do material em ambientes agressivos. Isso é adequado tanto para itens estruturais quanto não estruturais da indústria aeroespacial.
●Carcaças de caixas de engrenagens de aeronaves
● Componentes das pás do rotor
● Suportes estruturais
●Painéis de satélite
●Revestimentos para trem de pouso
Indústria de eletrônicos
O MAO pode proteger produtos eletrônicos contra umidade extrema ou exposição a poluentes. Ele também adiciona resistência a arranhões e estética a esses aparelhos. Suas aplicações são em smartphones, laptops e tablets.
●Capas para laptops
●Molduras para smartphones
●Caixas para tablets
●Corpos de câmeras
● Invólucros para dispositivos vestíveis
Indústria médica
Os revestimentos dão suporte à adesão e proliferação celular para integração com tecidos circundantes, o que é benéfico para implantes médicos. Além disso, o processo MAO torna os componentes médicos antimicrobianos.
●Implantes dentários
●Parafusos ósseos
● Implantes ortopédicos
●Dispositivos de fixação temporária
● Instrumentos cirúrgicos
Indústria Esportiva
O uso repetitivo é essencial para equipamentos esportivos, pois a camada de óxido duro formada durante o MAO fornece excelente resistência à abrasão e ao impacto para essa durabilidade desejada. Além disso, a capacidade de criar textura de superfície personalizada beneficia sua estética.
●Quadros de bicicleta
●Armações de raquetes de tênis
●Cabeças de tacos de golfe
●Carretéis de pesca
●Fixações de esqui
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Outros tipos de processos de acabamento de superfície
A oxidação do microarco é comparável com outras duas tipos de acabamentos superficiais, anodização e metalização. No entanto, o MAO é superior a eles em termos de resistência ao desgaste e durabilidade.
Revestimento MAO vs outros acabamentos
- MAO: Ele usa alta voltagem para criar descargas de plasma em um eletrólito, formando uma camada de óxido espessa e dura em metais leves como alumínio e titânio.
- Anodização: É uma processo eletroquímico de baixa voltagem que produz uma fina camada de óxido. A camada aumenta a resistência à corrosão e permite diversas opções de coloração.
- Chapeamento metálico: Refere-se à deposição de uma camada de metal sobre um substrato por meio de galvanoplastia ou métodos eletrolíticos. Este acabamento oferece vários graus de resistência à corrosão, dureza e apelo estético.
Resumindo
A resistência ao desgaste e a durabilidade das peças metálicas podem ser aumentadas significativamente com a oxidação eletrolítica de plasma (ou oxidação por microarco). Esta técnica de acabamento cobre de forma abrangente todas as áreas da superfície do componente uniformemente. A camada de óxido cristalino pode acomodar cores personalizadas e outros aditivos que melhoram as propriedades. No geral, é ideal para acabamento de peças que serão expostas a aplicações de alto desempenho ou ambientes severos.
Na Boda, oferecemos soluções abrangentes serviços de acabamento, incluindo micro-oxidação de arco, anodização, revestimento de metal e polimento. Nossa unidade de acabamento é equipada com maquinário avançado, e nossos engenheiros podem obter superfícies personalizadas de acordo com suas especificações.
Perguntas Frequentes
Por que o processo de oxidação por microarco também é chamado de oxidação eletrolítica por plasma?
A oxidação de microarco (MAO) também é chamada de oxidação eletrolítica de plasma (PEO) porque envolve a criação de uma descarga de plasma em uma solução eletrolítica. Essa descarga gera alta energia para formar uma camada de óxido na superfície do material.
Como funciona o processo de oxidação por microarco?
Seu mecanismo de trabalho é baseado no princípio de descarga eletroquímica e de plasma. Uma alta voltagem em um substrato de metal submerso em um eletrólito cria microarcos ou descargas de plasma. Então, ele oxida a superfície do metal, criando um revestimento duro e resistente à corrosão.
Quando usar o revestimento MAO?
É ideal para revestir componentes metálicos expostos a ambientes agressivos, como aplicações aeroespaciais, automotivas e industriais.
Posso aplicar o revestimento oxidado Micro-Arc em qualquer material?
É aplicado principalmente em metais leves como alumínio, titânio e magnésio. Eles não são adequados para metais ferrosos devido às diferenças nas propriedades químicas e físicas.