GUIA TÉCNICO SECTOR DOS TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIE

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1 GUIA TÉCNICO SECTOR DOS TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIE Lisboa Novembro 2000

2 GUIA TÉCNICO SECTORIAL SECTOR DOS TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIE Elaborado no âmbito do PLANO NACIONAL DE PREVENÇÃO DOS RESÍDUOS INDUSTRIAIS (PNAPRI) Sob a Coordenação de José Miguel Figueiredo (INETI) Equipa de Trabalho do Sector dos Tratamentos de Superfície Francisco Delmas Lucinda Gonçalves Cristina Diniz (INETI) Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial INETI Departamento de Materiais e Tecnologias de Produção - DMTP Estrada do Paço do Lumiar, Lisboa Tel Fax Novembro de 2000

3 ÍNDICE GERAL ÍNDICE GERAL ÍNDICE DE QUADROS ÍNDICE DE FIGURAS AGRADECIMENTOS ii iv vi viii 1 INTRODUÇÃO, ÂMBITO E OBJECTIVOS 1 2 CARACTERIZAÇÃO DO SECTOR ACTIVIDADES INDUSTRIAIS DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA ESTRUTURA DE EMPREGO VOLUME DE NEGÓCIOS 7 3 PROCESSO PRODUTIVO MÉTODOS DE PREPARAÇÃO DE SUPERFÍCIES MÉTODOS DE REVESTIMENTO MÉTODOS DE CONVERSÃO MÉTODOS DE TRANSFORMAÇÃO ESTRUTURAL 25 4 RESÍDUOS INDUSTRIAIS CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS INDUSTRIAIS 27 5 POTENCIAL DE PREVENÇÃO NO SECTOR DOS TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIE MEDIDAS E TECNOLOGIAS DE PREVENÇÃO IDENTIFICADAS PARA O SECTOR Substituição de Processos ou Matérias Primas por Outros de Menor Impacte Ambiental Prolongamento da Vida dos Banhos Minimização dos Arrastos Optimização das Técnicas de Lavagem Devolução do Electrólito Arrastado ao Banho Tecnologias que Permitem a Concentração e Recuperação de Substâncias Valorizáveis ESTIMATIVA DOS BENEFÍCIOS OBETIDOS POR APLICAÇÃO DAS PRINCIPAIS MEDIDAS E TECNOLOGIAS DE PREVENÇÃO AO SECTOR 68 ii

4 6 MEDIDAS E TECNOLOGIAS DE PREVENÇÃO APLICÁVEIS AO SECTOR. DESCRIÇÃO TÉCNICA E ANÁLISE DA VIABILIDADE REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA NAS LAVAGENS CORRENTES ULTRAFILTRAÇÃO APLICADA A UM BANHO DE DESENGORDURAMENTO OSMOSE INVERSA, APLICADA A UMA NIQUELAGEM EVAPORAÇÃO APLICADA A UMA CROMAGEM PERMUTA IÓNICA APLICADA A UMA CROMAGEM ELECTRÓLISE APLICADA A UMA ZINCAGEM ELECTRODIÁLISE APLICADA A UMA ANODIZAÇÃO ULTRAFILTRAÇÃO/CRISTALIZAÇÃO PARA REGENERAÇÃO DE BANHOS DE SATINAGEM DE ALUMÍNIO RETARDAÇÃO IÓNICA APLICADA A UM BANHO DE ANODIZAÇÃO APLICAÇÃO DE TINTA COM SPRAY AIRLESS E COM SPRAY ELECTROSTÁTICO ATOMIZADO À PRESSÃO EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE DIVERSAS MEDIDAS/TECNOLOGIAS À ANODIZAÇÃO E LACAGEM DE ALUMÍNIO 110 BIBLIOGRAFIA 117 SITES DA INTERNET RELACIONADOS COM O SECTOR 119 LISTA GERAL DE ENTIDADES, INSTITUIÇÕES E ASSOCIAÇÕES NACIONAIS E SECTORIAIS 120 iii

5 ÍNDICE DE QUADROS Quadro 1 Correlação dos resíduos produzidos com a operação que os gera. 29 Quadro 2 Quantificação e hierarquização dos resíduos produzidos por processo, segundo a sua perigosidade e quantidades produzidas. 33 Quadro 3 Resíduos gerados anualmente em actividades dos Tratamentos de Superfície nos sectores dos Tratamentos de Superfície e da Metalurgia e Metalomecânica. 35 Quadro 4 Medidas/tecnologias de prevenção identificadas por operação. 41 Quadro 5 Quadro 6 Quadro 7 Quadro 8 Quadro 9 Quadro 10 Quadro 12 Gamas de valores de qualidade de lavagem adequadas a diversos banhos. 51 Concentrações nas águas de lavagem dos principais constituintes dos banhos precedentes, em função da qualidade de lavagem (Rd) requerida. 52 Comparação entre as diferentes medidas de devolução directa e indirecta, do electrólito arrastado ao banho. 55 Estimativa do investimento em função da capacidade para algumas tecnologias aplicáveis a um desengorduramento 57 Quantidade e perigosidade dos resíduos produzidos no sector dos Tratamentos de Superfície e estimativas de redução por aplicação das melhores medidas e tecnologias de prevenção disponíveis. 69 Quantidade e perigosidade dos resíduos produzidos no sector da Metalomecânica, referente aos Tratamentos de Superfície, e estimativas de redução por aplicação das melhores medidas e tecnologias de prevenção disponíveis. 69 Comparação de consumos de água em diferentes processos de lavagem. 76 Quadro 13 Benefícios de um desengorduramento convencional quando comparado com um desengorduramento com aplicação de ultrafiltração. 78 Quadro 14 Quadro 15 Quadro 16 Quadro 17 Quadro 18 Quadro 19 Avaliação económica da implementação de uma ultrafiltração a um banho de desengorduramento. 79 Comparação de um processo convencional de niquelagem com um processo em que se aplica a osmose inversa às águas de lavagem. 83 Avaliação económica da aplicação de uma osmose inversa (0.2 m3/h de permeado) às águas de lavagem que se seguem a um banho de niquelagem. 83 Comparação de um processo de cromagem tradicional com um processo em que se aplica um evaporador às águas de lavagem. 87 Avaliação económica da aplicação de um evaporador de 20 l/h de condensado 87 Contabilização dos benefícios anuais obtidos pela aplicação de um sistema de permuta iónica às águas de lavagem de um processo convencional de cromagem. 91 iv

6 Quadro 20 Quadro 21 Quadro 22 Avaliação económica da implementação de um sistema de permuta iónica às lavagens que se seguem a um banho de cromagem. 91 Comparação de um processo de cobreagem ácida tradicional com um processo em que se aplica uma célula Chemelec para recuperar cobre das águas da lavagem estática. 95 Avaliação económica do sistema de electrólise aplicado às águas de lavagem em deposição de cobre ácido 95 Quadro 23 Taxas de recuperação por electrólise de diversos metais. 97 Quadro 24 Quadro 25 Quadro 26 Quadro 27 Quadro 28 Quadro 29 Quadro 30 Quadro 31 Redução do volume de efluentes gerados numa operação de anodização como resultado da aplicação duma electrodiálise. 98 Avaliação económica da implementação de uma electrodiálise a um banho de anodização. 100 Comparação de uma satinagem convencional com uma satinagem em que se aplicou ao banho uma ultrafiltração/cristalização. 103 Avaliação económica da tecnologia de ultrafiltração/cristalização aplicada a um banho de satinagem. 103 Comparação de uma anodização convencional com uma anodização em que se aplicou uma retardação iónica ao banho de anodização. 107 Avaliação económica da implementação de uma tecnologia de retardação iónica ao banho de anodização 107 Comparação técnica entre a pintura convencional e a pintura com aplicação das tecnologias de spray. 109 Viabilidade económica dos métodos de pintura que aplicam as tecnologias de spray 109 v

7 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 - Figura 2 - Figura 3 - Distribuição geográfica das empresas do sector dos Tratamentos de Superfície. 5 Distribuição das empresas por escalões de trabalhadores dentro do sector dos Tratamentos de Superfície. 6 Distribuição dos trabalhadores consoante a dimensão das empresas no sector dos Tratamentos de Superfície. 7 Figura 4 - Valor percentual do volume de negócios por região 8 Figura 5 - Valor Percentual do volume de negócios por escalão de trabalhadores. 8 Figura 6 - Diagrama geral dos processos envolvidos nos Tratamentos de Superfície. 11 Figura 7 Esquema Representativo da Operação de Lixagem. 12 Figura 8 Figura 9 Esquema representativo duma operação de polimento com cones abrasivos. 13 Esquema representativo duma operação de desengorduramento electrolítico. 13 Figura 10 Esquema representativo duma operação de decapagem química. 14 Figura 11 Esquema representativo duma protecção temporária com filme plástico autoadesivo. 15 Figura 12 Esquema representativo duma operação de esmaltagem a pó. 15 Figura 13 Esquema representativo duma operação de zincagem mecânica. 16 Figura 14 Esquema representativo duma operação de pintura com tinta líquida, por imersão. 16 Figura 15 Esquema representativo duma operação de pintura com tinta líquida, por pulverização. 17 Figura 16 Diagrama representativo dum processo de niquelagem por via electroless. 18 Figura 17 Diagrama representativo duma linha de níquel/crómio, dum processo electrolítico de tratamento de torneiras. 19 Figura 18 Diagrama representativo dum processo de zincagem via electrolítica, focando dois tipos distintos: zincagem ácida e zincagem alcalina nãocianurada. 20 Figura 19 Diagrama representativo dum processo de estanhagem via electrolítica. 21 Figura 21 Diagrama representativo dum processo de anodização. 24 Figura 22 Diagrama representativo da prevenção de resíduos. 40 Figura 23 - Esquema representativo de um sistema de recuperação com retorno. 54 Figura 24 - Esquema representativo de um sistema de recuperação sem retorno. 55 vi

8 Figura 25 - Lavagem simples. 73 Figura 26 - Lavagem em tanques sucessivos independentes. 74 Figura 27 - Lavagem em cascata e em contracorrente com três tanques. 75 Figura 28 - Aplicação da ultrafiltração aos banhos de desengorduramento, com recirculação de água e aditivos. 77 Figura 29 - Investimento e período de recuperação do investimento em função da capacidade instalada (ultrafiltração aplicada a um banho de desengorduramento) 79 Figura 30 - Esquema representativo da aplicação de um sistema de osmose inversa às lavagens após um banho de níquel. 82 Figura 31 - Investimento e período de recuperação do investimento em função da capacidade instalada (osmose inversa aplicada a águas de lavagem após niquelagem). 84 Figura 32 - Aplicação de um evaporador a vácuo às águas de lavagem de um banho de cromagem, com recirculação de água e recuperação de um concentrado de sais de crómio. 86 Figura 33 - Investimento e período de recuperação do investimento em função da capacidade instalada (evaporação aplicada às águas e lavagem após cromagem). 88 Figura 34 - Aplicação de um sistema de permuta iónica às águas de lavagem que se seguem aos banhos de cromagem, com recirculação da água e recuperação do ácido crómico. 90 Figura 35 - Investimento e período de recuperação do investimento em função da capacidade instalada (permuta iónica aplicada às águas de lavagem após cromagem) 92 Figura 36 - Aplicação de uma Chemelec ao banho morto após cobreagem ácida. 94 Figura 37 - Investimento e período de recuperação do investimento em função da capacidade instalada (Chemelec aplicado às águas de lavagem em cobreagem ácida). 96 Figura 38 - Aplicação de uma electrodiálise a um banho de anodização de alumínio, com recirculação de ácido. 99 Figura 39 - Aplicação de um sistema de ultrafiltração/cristalização ao banho de satinagem, com recuperação da soda e produção de alumina Figura 40 - Investimento e período de recuperação do investimento em função da capacidade instalada (ultrafiltração/cristalização aplicada a banhos de satinagem de alumínio). Figura 41 - Aplicação de um sistema de retardação iónica ao banho de anodização, com recuperação de ácido sulfúrico. Figura 42 - Investimento e período de recuperação do investimento em função da capacidade instalada (retardação iónica aplicada a banhos de anodização de alumínio). Figura 43 - Tecnologias e medidas de prevenção potencialmente aplicáveis no médio prazo ao sub-sector de anodização e lacagem de alumínio vii

9 AGRADECIMENTOS Agradece-se a todas as pessoas, instituições e empresas que de alguma forma prestaram a sua colaboração para a elaboração deste Guia Técnico, nomeadamente às empresas fornecedoras de tecnologias, equipamento, reagentes e serviços contactadas. Particularmente, agradece-se às Associações: ANEMM - Associação Nacional das Empresas Metalúrgicas Metalomecânicas, AIMMAP - Associação dos Industriais Metalúrgicos, Metalomecânicos e Afins de Portugal e APAL - Associação Portuguesa de Anodização e Lacagem, por toda a informação e apoio prestados. Finalmente agradece-se a todas as empresas visitadas, pela disponibilidade, atendimento e dados fornecidos. viii

10 1 INTRODUÇÃO, ÂMBITO E OBJECTIVOS O crescimento quase exponencial que se tem verificado no tecido industrial nas últimas décadas em todo o mundo, com o consequente aumento da poluição gerada, em particular no que concerne à quantidade e perigosidade dos resíduos produzidos, torna cada vez mais urgente a necessidade de implementação de acções, não só curativas mas essencialmente preventivas, como medida base da promoção do desenvolvimento sustentável na sociedade moderna. Nesse sentido, em 1997, o Conselho de Ministros aprovou a Resolução nº 98/97, onde se afirma que a eficiente gestão dos resíduos industriais terá necessariamente de passar pela sua separação dos restantes tipos de resíduos, nomeadamente os equiparados a urbanos, bem como pela sua tipificação e classificação em banais e perigosos, com um tratamento diferenciado e específico para cada um deles. Na sequência desta Resolução foi aprovado, em 1999 o Plano Estratégico de Gestão de Resíduos Industriais (PESGRI), através do Decreto-Lei nº 516/99 de 2 de Dezembro, que define as directrizes gerais a tomar no âmbito dos resíduos industriais produzidos no nosso país. Para a implementação do PESGRI, surge a necessidade da adopção de medidas preventivas, sobrelevando-as às curativas, como forma de redução dos resíduos industriais gerados em Portugal. Estas medidas, para além dos benefícios ambientais inerentes, têm na maior parte dos casos uma correspondência ao nível dos benefícios técnico-económicos para a empresa, porque à maior eficiência de utilização dos fluxos corresponde uma maior incorporação das matériasprimas e subsidiárias nos produtos finais, logo um menor consumo destas e uma menor geração de resíduos. Neste contexto surge o Plano Nacional de Prevenção de Resíduos Industriais PNAPRI, essencialmente como ferramenta técnica orientadora das directrizes a tomar no âmbito da prevenção e da sua implementação junto ao tecido industrial nacional. Associado à elaboração do PNAPRI objectivamente um documento direccionado para a gestão global no aspecto preventivo dos resíduos industriais, revela-se também a necessidade da existência de ferramentas mais específicas que detenham o potencial necessário para pôr o Plano em prática. Neste âmbito, são então criados os Guias Técnicos Sectoriais, nos quais se inclui este documento. 1

11 Tendo em consideração que os Tratamentos de Superfície constituem uma actividade horizontal, comum a diversos sectores industriais, embora com especial destaque no sector da Metalurgia e Metalomecânica, considerou-se que têm relevância nacional significativa para serem tratados como um sector independente, sendo consequentemente, objecto de um Guia Técnico Sectorial autónomo. Assim, o Guia Sectorial dos Tratamentos de Superfície, tem como objectivo primordial constituir uma ferramenta técnica que possibilite aos industriais do sector, nomeadamente às indústrias de menor dimensão, com menor capacidade de acesso a informação actualizada, o conhecimento de medidas e tecnologias de prevenção com elevado potencial de aplicação. O Guia pretende, para além duma breve caracterização do sector e dos processos de fabrico envolvidos, proceder à caracterização dos resíduos e das águas residuais produzidas, apresentando uma estimativa credível das quantidades geradas no país. É também seu objectivo, reforçar a consciencialização dos industriais para as questões da prevenção da poluição e da implementação de tecnologias mais limpas como forma de promoção da sua competitividade, demonstrando simultaneamente as vantagens de natureza técnica, ambiental e/ou económica resultantes da aplicação dessas tecnologias ou medidas de prevenção aos processos produtivos. Pretende-se assim, pôr à disposição do sector um guia prático, compreensível e adequado, que resuma as melhores práticas, medidas e tecnologias disponíveis e que sirva de referência para todos os agentes económicos ligados aos processos de Tratamentos de Superfície, constituindo o ponto de partida para a implementação do Plano Nacional de Prevenção de Resíduos Industriais, neste sector específico. Nesse sentido, são nele apontadas as principais medidas e tecnologias de prevenção, sendo efectuada uma breve descrição técnica e a avaliação dos benefícios que cada uma delas induz no processo produtivo, designadamente em termos económicos e de redução de resíduos. As avaliações são feitas em cada operação para um caso-exemplo hipotético, devendo ser julgadas a título meramente indicativo, uma vez que cada processo/operação industrial é um caso específico que necessita de avaliação autónoma. A execução deste guia envolveu um vasto trabalho de recolha e tratamento de informação, proveniente de várias fontes, com destaque para os dados e opiniões recolhidos junto das Associações e Empresas do sector, de entidades a ele ligadas, de fontes de informação oficiais, de pesquisas bibliográficas em bases nacionais e internacionais, bem como junto a diversos fornecedores de tecnologias e equipamentos. 2

12 Importa ainda salientar, ao nível das emissões de poluentes, que foram considerados como objecto das acções aqui propostas, não só os resíduos gerados na actividade industrial, como também as águas residuais descarregadas. Efectivamente, estando este guia inserido no conjunto de documentos de um plano de prevenção de resíduos, poderia admitir-se que a prevenção da poluição aplicada às águas dos processos não fosse aqui incluída. Essa não foi no entanto a interpretação assumida, porque a redução da carga poluente nas águas residuais acaba por ter implicação na quantidade e/ou perigosidade das lamas geradas, devendo pois ser consideradas neste Guia. Quanto às emissões gasosas, estas ultrapassam, efectivamente, o âmbito deste trabalho. 3

13 2 CARACTERIZAÇÃO DO SECTOR 2.1 ACTIVIDADES INDUSTRIAIS Os Tratamentos de Superfície constituem uma actividade de carácter horizontal, incluída praticamente em todos os sectores da Indústria Transformadora que utilizam metais (mas não só) no seu processo de fabrico. Os Tratamentos de Superfície têm especial relevância no sector da Metalurgia e Metalomecânica, constituindo mesmo a actividade principal de algumas das empresas nele incluídas, como é o caso das que executam uma ou mais actividades nas seguintes áreas: pintura, esmaltagem, metalização, plastificação, galvanização, zincagem, niquelagem, cobreagem, cadmiagem, estanhagem, latonagem, douragem, prateagem, platinagem, fosfatação, passivação crómica, anodização e lacagem de alumínio, entre outros. Para além da indústria Metalúrgica e Metalomecânica, há outros sectores que também recorrem frequente e diversificadamente aos Tratamentos de Superfície, como sejam os casos, por exemplo, dos sectores de Material Eléctrico e Electrónico e Marítimo, embora com menor relevância. A actividade dos Tratamentos de Superfície corresponde, de acordo com a Classificação das Actividades Económicas, à CAE nº e engloba cerca de 210 empresas (segundo dados recolhidos pelo Ministério do Trabalho e da Solidariedade, referentes a 1997), estando excluídas deste grupo as empresas da Metalurgia e Metalomecânica que, apesar de efectuarem tratamentos de superfície, estes não constituem a sua actividade principal. É de salientar que os dados referentes aos resíduos provenientes desta actividade dentro do sector da Metalurgia e Metalomecânica, além de descritos no Capítulo 4 deste Guia, são também tratados no Guia Sectorial da Metalurgia e Metalomecânica. Parte das empresas de Tratamentos de Superfície são associadas da ANEMM (Associação Nacional das Empresas Metalúrgicas Metalomecânicas), que congrega 850 empresas; da AIMMAP (Associação dos Industriais Metalúrgicos, Metalomecânicos e Afins de Portugal) com 900 empresas; e da APAL (Associação Portuguesa de Anodização e Lacagem), que representa 25 empresas. Estas Associações, quando consultadas sobre as discrepâncias entre os valores fornecidos pelo INE e pelo Ministério do Trabalho e da Solidariedade (MTS), consideram que os valores apresentados pelo INE não correspondem à realidade nacional, visto poderem incluir muitas empresas que, embora legalmente constituídas, não têm existência física no tecido produtivo. Deste modo, optou-se pelos dados do MTS os quais, face às opiniões recolhidas estão mais próximos da realidade. 4

14 Assim, o universo da indústria Metalúrgica e Metalomecânica é, segundo os dados do Ministério do Trabalho e da Solidariedade de 1997, constituído por empresas, incluindo as 210 empresas que dedicam a sua actividade principal exclusivamente aos Tratamentos de Superfície. 2.2 DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA As 210 empresas, dedicadas exclusivamente aos Tratamentos de Superfície, encontram-se distribuídas geograficamente conforme se ilustra na Figura 1 (Fonte: Ministério do Trabalho e da Solidariedade, 1997). Madeira Açores Algarve Região Alentejo Lisboa e Vale do Tejo Centro Norte Empresas (%) Figura 1 - Distribuição geográfica das empresas do sector dos Tratamentos de Superfície. Deste modo, verifica-se no que concerne à distribuição geográfica das empresas do sector dos Tratamentos de Superfície, não haver qualquer registo desta actividade (em exclusivo) nas regiões do Alentejo, da Madeira e dos Açores, embora existam empresas metalúrgicas e metalomecânicas que possam levar a cabo este tipo de tratamentos. A região Norte é a que apresenta maior incidência de empresas do sector, com cerca de 50% do total de empresas existentes, seguida da região de Lisboa e Vale do Tejo, com quase 35% das empresas. As regiões Centro e do Algarve, em conjunto, representam menos de 20% do total de empresas existentes. 5

15 2.3 ESTRUTURA DE EMPREGO A totalidade dos trabalhadores do sector dos Tratamentos de Superfície, para as 210 empresas consideradas, ascende a efectivos (Ministério do Trabalho e da Solidariedade, 1997), verificando-se também que cerca de 93% das empresas empregam menos de 50 trabalhadores. Na Figura 2 encontra-se esquematizada a distribuição das empresas por escalão de trabalhadores. Pode constatar-se que, a grande maioria das empresas (60%) são de pequena dimensão, empregando menos de 9 trabalhadores. O escalão seguinte, de maior incidência nas empresas do sector, é o de trabalhadores, no entanto, com uma preponderância percentual inferior a 20%. De notar que não há registo de empresas de grande dimensão, sendo as maiores detentoras de menos de 499 efectivos. A distribuição percentual das empresas nos escalões de e de trabalhadores é também muito reduzida, enquadrando, mesmo cumulativamente, menos de 5% do total de trabalhadores do sector. > Escalão de Trabalhadores Empresas (%) Figura 2 - Distribuição das empresas por escalões de trabalhadores dentro do sector dos Tratamentos de Superfície. 6

16 Se se proceder a uma análise em termos da fracção de mão de obra por escalão de trabalhadores verifica-se, como se pode observar na Figura 3, que o maior número de trabalhadores ao serviço se concentra em empresas situadas no escalão de efectivos, contabilizando um total de cerca de 35%. Os seguintes escalões onde há maior incidência de trabalhadores são os de 1-9 e de trabalhadores, com uma distribuição percentual respectivamente de 15% e 20%. > Escalão de Trabalhadores Trabalhadores (%) Figura 3 - Distribuição percentual dos trabalhadores por escalão de pessoal ao serviço no sector dos Tratamentos de Superfície. 2.4 VOLUME DE NEGÓCIOS O volume de negócios realizado pelo sector dos Tratamentos de Superfície, de acordo com dados recolhidos pelo INE em 1997 (baseados num total de 260 empresas), totaliza cerca de 29 milhões de contos. As empresas localizadas na região de Lisboa e Vale do Tejo são responsáveis por cerca de 60% do total do volume de negócios realizado pelo sector naquele ano, tal como se pode observar na Figura 4, quase duplicando os valores gerados pelas empresas situadas nas regiões Norte e Centro. A região Algarvia tem muito pouca significância em termos de contribuição para o volume de negócios realizado em

17 Região Algarve Lisboa e Vale do Tejo Centro Norte Volume de negócios (%) Figura 4 - Valor percentual do volume de negócios por região. Por outro lado, se se proceder ao mesmo tipo de análise, mas relativamente aos escalões de trabalhadores, verifica-se (vd. Figura 5) que o maior volume de negócios ocorre em empresas empregando entre 20 e 49 trabalhadores, as quais são responsáveis por quase 40% do total de negócios produzido. O volume de negócios das empresas incluídas nos escalões e 1-9 trabalhadores, em conjunto representa cerca de 35% do total gerado no sector, distribuído quase equitativamente por ambos os escalões Escalão de Trabalhadores Volume de Negócios (%) Figura 5 - Valor percentual do volume de negócios por escalão de trabalhadores. 8

18 3 PROCESSO PRODUTIVO Definem-se como Tratamentos de Superfície um conjunto de processos e métodos físicoquímicos aplicados a peças metálicas e eventualmente a não metálicas, destinados a conferirlhes certas propriedades superficiais, tais como, durabilidade, resistência, protecção, aspecto estético, entre outras, adequadas a uma determinada função. Os Tratamento de Superfície podem conferir a um determinado material uma série de propriedades superficiais diferentes das suas propriedades originais, tais como: - propriedades decorativas; - propriedades de protecção contra a corrosão; - propriedades de resistência à oxidação a altas temperaturas; - propriedades de resistência à luz; - propriedades mecânicas (resistência à fadiga, ductilidade, dureza, etc.); - propriedades de resistência ao uso (abrasão, aderência, corrosão, etc.); - propriedades eléctricas; - propriedades térmicas; - propriedades ópticas; - propriedades magnéticas. As propriedades de uma camada superficial dependem não só da sua composição química, mas também das suas características físicas (estrutura e morfologia) e da sua espessura, as quais dependem, por sua vez, do processo através do qual a camada foi obtida. As camadas superficiais induzidas pelos Tratamentos de Superfície podem ser metálicas, cerâmicas, salinas e orgânicas. Os Tratamentos de Superfície podem utilizar processos físicos (mecânicos, térmicos e eléctricos), físicos e químicos ou apenas químicos, em que o material pode ser tratado em fase sólida, líquida ou gasosa. No entanto, os diferentes tratamentos não podem ser aplicados a qualquer tipo de material, ou seja, um material frágil não pode suportar um processo mecânico, um material não condutor não reage face a um processo eléctrico e um material poroso não pode geralmente ser tratado em fase líquida devido ao aprisionamento de soluções agressivas nos seus poros, nem em fase gasosa sob vácuo devido à retenção de moléculas gasosas. 9

19 Em termos gerais, os processos dos Tratamentos de Superfície podem ser divididos em quatro grandes grupos: - Preparação de superfícies; - Revestimentos; - Tratamentos de conversão; - Transformações estruturais. A Preparação das superfícies é obrigatória em todos os casos em que as peças sejam submetidas a qualquer tipo de tratamento posterior. As operações correspondentes (como, por exemplo, o desengorduramento e/ou a decapagem) são praticadas quando se pretende remover camadas de sujidade, matéria orgânica ou óxidos metálicos, de modo a melhorar o contacto entre a superfície da peça e o seu posterior revestimento; ou uma transformação subsequente (como o polimento); quando se pretende reduzir a rugosidade da peça a tratar para melhorar, por exemplo, as características dum depósito posterior; ou ainda, quando se pretende proteger a peça entre as etapas de fabrico distintas (anteriores ao tratamento de superfície propriamente dito), o que se faz protegendo-a com um revestimento de um filme adequado, geralmente de plástico (protecção temporária). Na preparação das superfícies são utilizados métodos físicos, químicos e electroquímicos ou mistos para se conseguir atingir as características adequadas ao sucesso dos tratamentos posteriores. Nos Revestimentos, o material a depositar não reage quimicamente, ou reage pouco com o material de que a peça é constituída, a qual não sofre, por isso, modificações estruturais apreciáveis. Os revestimentos podem ser obtidos por via térmica, por via mecânica, por imersão ou projecção de um material diluído num solvente, por via química, por via electrolítica ou por deposição física e química em fase vapor. Nos Tratamentos de conversão há uma transformação físico-química da camada superficial da peça, podendo haver modificações estruturais ou não, conforme a conversão seja mais ou menos difusa. As camadas de conversão obtêm-se por via química ou electroquímica, por tratamento termoquímico em meio sólido, líquido ou gasoso, e por imersão em meio fundido. Nas Transformações estruturais, a peça sofre alterações estruturais à superfície, as quais são geralmente induzidas por tratamento mecânico, térmico e por implantação iónica. Estes 4 grandes grupos de podem ser esquematizados conforme se apresenta na Figura 6. 10

20 Preparação de Superfícies Lixagem Polimento Desengorduramento Decapagem Satinagem Protecções Temporárias Revestimentos Metálicos, Cerâmicos ou Orgânicos, por Projecção de materiais sólidos (Metalização, Esmaltagem, Pintura electrostática, Plastificação) Metálicos, por via Mecânica (Galvanização mecânica) Cerâmicos ou Orgânicos, por Imersão em Tintas Líquidas ou Esmaltes (Pintura, Esmaltagem) Cerâmicos ou Orgânicos, por Projecção de Tintas Líquidas ou Esmaltes (Pintura, Esmaltagem) Metálicos, por via Electroless (Niquelagem, Cobreagem, Platinagem, Cobreagem, Prateagem, Douragem) Metálicos, Cerâmicos ou Orgânicos, por via Electrolítica (Pintura cataforética, Esmaltagem electroforética, Cromagem, Niquelagem, Zincagem, Cadmiagem, Cobreagem, Douragem, Prateagem, Estanhagem, Latonagem) Metálicos, Cerâmicos ou Plásticos, por Deposição Física em Fase de Vapor (PVD, Evaporação a vácuo, Pulverização catódica, Deposição iónica) Metálicos, Cerâmicos ou Plásticos, por Deposição Química em Fase de Vapor (CVD, PECVD) Por via Química (Fosfatação, Cromatação, Passivação Crómica, Coloração) Por via Electrolítica (Anodização, Oxidação Anódica) Conversões Por Difusão: Tratamento Termoquímico em Fase Sólida (Cementação, Nitruração, Carbonitruração) Por Difusão: Tratamento Termoquímico em Fase Gasosa (Cementação, Nitruração gasosa ou iónica, Carburação gasosa ou iónica, Carbonitruração, Nitrocarburação, Sulfocarbonitruração, Sulfuração iónica) Por Difusão: Tratamento Termoelectroquímico em Fase Líquida ou Pastosa (Cementação, Nitruração, Carbonitruração, Sulfuração) Por Difusão: Imersão (Galvanização, Estanhagem, com Chumbo, com Alumínio) Transformações Estruturais Por Tratamento Mecânico Superficial (Granalhagem) Por Tratamento Térmico Superficial (Têmpera: com chama, indução, plasma, laser) Por Implantação Iónica Acabamentos Colmatagem Figura 6 - Diagrama geral dos processos envolvidos nos Tratamentos de Superfície. 11

21 3.1 MÉTODOS DE PREPARAÇÃO DE SUPERFÍCIES Lixagem É uma operação integrada no início do processo de tratamento, quando da preparação da superfície da peça. Os métodos utilizados são mecânicos, podendo ser efectuados com lixa ou com escovas. A lixagem tem como objectivo desbastar a peça ou conferir-lhe um aspecto ou rugosidade determinada, sendo usualmente seguida duma operação de polimento para afinação. Esta operação decorre segundo o esquema indicado na Figura 7. Lixas ou Escovas Água Peças Lixagem Peças lixadas Lamas de lixagem Lixas ou escovas usadas Figura 7 Esquema representativo da operação de lixagem com identificação das principais entradas e saídas de materiais. Polimento Esta operação, semelhante à lixagem, está também integrada no início do processo de tratamento, podendo ser precedida por esta. Em certos casos pode também constituir uma operação de acabamento. Os métodos utilizados poderão ser mecânicos, químicos, electroquímicos e mistos, destinando-se a desbastar a peça e/ou: (i) diminuir a rugosidade superficial; (ii) melhorar as propriedades para uma função específica; e, (iii) dar brilho, como no caso dos aços inoxidáveis. Na Figura 8 apresenta-se um esquema exemplificativo duma operação de polimento com cones abrasivos. 12

22 Água Detergentes Peças Cones abrasivos Polimento Peças polidas Água contaminada Lamas de polimento Figura 8 Esquema representativo duma operação de polimento com cones abrasivos com indicação das principais entradas e saídas de materiais. Desengorduramento Esta operação tem como objectivo retirar toda a gordura ou óleo existente na peça. Pode ser levada a cabo com métodos químicos ou electroquímicos, utilizando solventes orgânicos (clorados ou não), em fase líquida ou em fase vapor, ou soluções aquosas contendo sais alcalinos, produtos molhantes e aditivos. Os sistemas orgânicos podem trabalhar em circuito fechado com recuperação de solvente. Nos sistemas de desengorduramento em fase aquosa, são geradas grandes quantidades de resíduos líquidos carregados de contaminantes minerais e orgânicos susceptíveis de reutilização parcial, após tratamento para separação dos constituintes indesejáveis. O desengorduramento precede obrigatoriamente a decapagem ácida ou alcalina. A título exemplificativo apresenta-se na Figura 9 um diagrama esquemático do desengorduramento electrolítico. Corrente eléctrica Solução aquosa alcalina com molhantes e complexantes Água Peças Desengorduramento Electrolítico Lavagem Peças desengorduradas Solução aquosa com molhantes e complexantes e resíduos de óleos e gorduras Figura 9 Esquema representativo duma operação de desengorduramento electrolítico com indicação das principais entradas e saídas de materiais. 13

23 Decapagem A decapagem visa eliminar as camadas de óxidos presentes na superfície das peças, de modo a que a posterior deposição de material constitua uma camada perfeitamente aderente e homogénea. Pode efectuar-se por via mecânica (por jacto de areia ou de granalha), por via electroquímica (catódica, anódica e por corrente alterna) e por via química, a mais vulgarizada. A decapagem por acção química é, usualmente, utilizada nos aços e no cobre, sendo efectuada com ácidos sulfúrico, clorídrico ou nítrico. A decapagem do alumínio é realizada em meio alcalino com soda cáustica. A acetinagem ou satinagem é um tipo de decapagem química com soda, aplicada ao alumínio com finalidades estéticas; visando eliminar os defeitos de extrusão ou de laminagem, e/ou conferir à superfície um aspecto mate. As operações de decapagem são responsáveis por grande parte das lamas e resíduos líquidos, ácidos e alcalinos gerados nos processos de tratamentos de superfície. Na Figura 10 apresenta-se um exemplo esquemático da decapagem química. Solução ácida ou alcalina com produtos orgânicos (inibidores de corrosão) Água Peças Decapagem Química Lavagem Peças decapadas Solução ácida ou alcalina com produtos orgânicos e metais dissolvidos Lamas Figura 10 Esquema representativo duma operação de decapagem química com indicação das principais entradas e saídas de materiais. Protecções temporárias As protecções temporárias visam proteger as peças contra a corrosão, abrasão, rasuras, etc., quando há necessidade de se proceder ao seu armazenamento, transporte ou simples manipulação entre etapas de fabrico distintas. A protecção é retirada quando a peça chega ao seu destino. São operações levadas a cabo, geralmente no início dos processos de tratamento e, na maioria dos casos, entre as fases de preparação e o restante processo de tratamento. Os materiais utilizados neste tipo de protecção são aplicados sob a forma de filme, com pincel, por pulverização ou por imersão, podendo ser de vários tipos, tais como: óleos, solventes orgânicos ou aquosos, gorduras, ceras, vernizes e filmes plastificados auto ou termoadesivos. Apresentase na Figura 11 um exemplo esquemático da aplicação duma protecção temporária com filme plástico autoadesivo. 14

24 Filme plástico autoadesivo Peças Protecção Peças protegida Aparas plásticas Figura 11 Esquema representativo duma protecção temporária com filme plástico autoadesivo com indicação das principais entradas e saídas de materiais. 3.2 MÉTODOS DE REVESTIMENTO Revestimentos por projecção de materias sólidos (pós ou outros) Este tipo de revestimentos pode ser realizado de duas formas distintas: a) O material do revestimento em pó (orgânico ou cerâmico) é projectado à pistola sobre a peça que pode ser aquecida previamente ou após a projecção, formando-se o filme pretendido, geralmente por polimerização. Como exemplos deste tipo de operações podem referir-se a pintura electrostática a pó, a plastificação e a esmaltagem a pó. A primeira encontra-se bastante difundida no nosso País, nomeadamente na lacagem de alumínio. b) O material de revestimento na forma sólida (metálico, cerâmico ou orgânico) é levado à sua temperatura de fusão e projectado sobre a peça por pistola de chama, por arco eléctrico ou por plasma. Encontram-se neste caso, os processos de Metalização, entre outros. Na Figura 12 exemplifica-se esquematicamente uma operação de esmaltagem por projecção de pós. Esmalte em pó Peça Projecção Perdas por overspray Figura 12 Esquema representativo duma operação de esmaltagem a pó com indicação das principais entradas e saídas de materiais. 15

25 Revestimentos por via mecânica Neste tipo de revestimentos, o material metálico na forma de pó, é introduzido num tambor rotativo com esferas de vidro e uma solução de activação, obtendo-se, assim, o revestimento a frio. Na Figura 13 exemplifica-se este processo para a Zincagerm mecânica. Esferas de vidro Solução de activação Zinco em pó Peças Zincagem mecânica Peças zincadas Solução de activação com resíduos metálicos Figura 13 Esquema representativo duma operação de zincagem mecânica com indicação das principais entradas e saídas de materiais. Revestimentos por imersão em tintas líquidas ou esmaltes O material do revestimento, cerâmico ou orgânico, após diluição num determinado solvente (aquoso ou orgânico), deposita-se sobre a peça em imersão. O solvente é posteriormente evaporado por via térmica, formando-se a camada definitiva. Encontram-se neste caso a Esmaltagem e a Pintura com tinta líquida por imersão (vd. Figura 14). Peças Perdas por evaporação Limpeza do tanque Tinta líquida Secagem Peças pintadas Resíduo líquido de limpeza Figura 14 Esquema representativo duma operação de pintura com tinta líquida por imersão com indicação das principais entradas e saídas de materiais. 16

26 Revestimentos por pulverização de tintas líquidas ou esmaltes O material do revestimento é diluído num solvente orgânico ou em água e é pulverizado à pistola sobre a peça. Esta é em seguida sujeita ou não a um aquecimento, dando-se a evaporação do solvente e a formação do filme. A camada formada pode ser orgânica ou cerâmica. São exemplos da aplicação desta técnica a Esmaltagem e a Pintura líquidas por projecção. Na Figura 15 apresenta-se um esquema exemplificativo duma operação de pintura com tinta líquida por pulverização. Perdas por evaporação Tinta líquida Peça Peças pintadas Projecção Secagem Perdas por overspray Figura 15 Esquema representativo duma operação de pintura com tinta líquida por pulverização com indicação das principais entradas e saídas de materiais. Revestimentos metálicos por via Electroless O elemento constituinte do revestimento, inicialmente dissolvido e ionizado no banho, sofre uma reacção de redução, o que leva à sua deposição na superfície da peça no estado metálico. Esta reacção pode ocorrer por dois mecanismos distintos: a) Por oxidação do metal que constitui a peça, menos nobre que o metal do revestimento em solução, que se reduz. Assim que a superfície da peça fique coberta pelo metal do revestimento, a reacção pára, sendo a espessura da camada depositada em geral muito fina; e, b) Por oxidação de um redutor presente em solução, sendo que a redução se faz sobre uma superfície com propriedades catalíticas próprias ou adquiridas. Se o metal do revestimento for níquel, platina, cobre, prata ou ouro, a reacção continua, obtendo-se espessuras superiores ao caso anterior. Pode encontrar-se este processo de revestimento em linhas de Cobreagem, Douragem, Niquelagem, Platinagem ou Prateagem. Apresenta-se na Figura 16 um exemplo de um processotipo de Niquelagem via electroless. De notar que as operações de desengorduramento e de 17

27 lavagem indicadas na Figura 16 se podem referir a uma ou a um grupo de operações da mesma natureza. Corrente eléctrica Solução aquosa alcalina com molhantes e complexantes Água Ácido Aditivos Água Ácido Aditivos Peças Desengorduramento electrolítico Lavagem Desoxidação Lavagem Activação Solução aquosa com molhantes e complexantes e resíduos de óleos e gorduras Água contaminada Água contaminada Água desmineralizada Água Sais de níquel Aditivos Água Peças niqueladas secagem Lavagem a quente com água desmineralizada Lavagem Deposição de níquel Lavagem Água contaminada Água contaminada Água contaminada Figura 16 Diagrama representativo dum processo de niquelagem via electroless com indicação das principais entradas e saídas de materiais. Revestimentos por via electrolítica O material do revestimento, que pode ser metálico, cerâmico e orgânico, está inicialmente dissolvido no banho. Pela aplicação de uma corrente eléctrica exterior dá-se uma reacção electroquímica à superfície da peça (que funciona como cátodo nos revestimentos metálicos e orgânicos e como ânodo nos cerâmicos), proporcionando-se assim a deposição do material de revestimento. Os revestimentos electrolíticos são os mais relevantes em Portugal, ocorrendo frequentemente no caso dos revestimentos metálicos em processos de Niquelagem, Cromagem, Cobreagem, Zincagem, Douragem, Estanhagem, Latonagem, Prateagem ou Cadmiagem; em processos de Pintura Cataforética, quando o revestimento é orgânico; e em processos de Esmaltagem Electroforética, em revestimentos cerâmicos. Dada a importância destes tipos de revestimento no sector dos Tratamentos de Superfície, apresentam-se nas Figuras 17 a 19 alguns esquemas típicos, exemplificativos de processos que incorporam revestimentos por via electrolítica. De salientar que, tanto as operações de desengorduramento, como as de lavagem, se podem referir a uma ou a um grupo de operações da mesma natureza. 18

28 Solução aquosa alcalina Aditivos Água Corrente eléctrica Solução aquosa alcalina Aditivos Água Corrente eléctrica Ácido Aditivos Água Corrente eléctrica Sais de níquel Aditivos 19 Peças Peças cromadas Figura 17 Desengorduramento químico Solução aquosa Aditivos Resíduos de óleos e gorduras Secagem Água desmineralizada Lavagem a quente com Água desmineralizada Desengorduramento Activação Lavagem Lavagem Lavagem electrolítico de níquel Água contaminada Água contaminada Água contaminada Solução aquosa Aditivos Resíduos de óleos e gorduras Corrente Corrente eléctrica eléctrica Água Lavagem Água contaminada Sais de crómio Aditivos Deposição de crómio Activação de crómio Ácido Aditivos Deposição de níquel Lavagem com água desmineralizada Diagrama representativo duma linha de níquel/crómio dum processo electrolítico de revestimento de torneiras. Água Lavagem Água contaminada Água desmineralizada Água contaminada Água contaminada PNAPRI - Guia Técnico Sectorial dos Tratamentos de Superfície 19

29 Zincagem Ácida 20 Peças Solução alcalina com soda Aditivos Água Desengorduramento químico Água contaminada Solução alcalina Aditivos Resíduos de óleos e gorduras Figura 18 Legenda: Lv Solução de ácido clorídrico Corrente eléctrica Corrente Solução aquosa alcalina eléctrica Solução de ácido com molhantes e clorídrico Água complexantes Água Água Água Decapagem Desengorduramento Activação/ Zincagem Lv química Lv Zincagem electrolítico Lv neutralização Lv ácida Lv Passivação Lavagem Água contaminada Solução aquosa com molhantes e complexantes e resíduos de óleos e gorduras Água contaminada Água contaminada Corrente eléctrica Zincagem alcalina não cianurada Zincagem Alcalina Não-Cianurada Água contaminada Diagrama representativo dum processo de zincagem via electrolítica, focando dois tipos distintos: zincagem ácida e zincagem alcalina não-cianurada. Peças zincadas PNAPRI - Guia Técnico Sectorial dos Tratamentos de Superfície 20

30 21 Peças Solventes orgânicos Desengorduramento com solventes Solventes orgânicos Resíduos de óleos e gorduras Figura 19 Ácido clorídrico Ácido nítrico Água Activação Lavagem Estanhagem lavagem Abrilhantamento Água contaminada Corrente eléctrica Água Água contaminada Ácido Aditivos Diagrama representativo dum processo de estanhagem via electrolítica. Solventes orgânicos Desengorduramento com solventes Solventes orgânicos Resíduos de óleos e gorduras Peças estanhadas PNAPRI - Guia Técnico Sectorial dos Tratamentos de Superfície 21

31 Revestimentos por deposição física em fase vapor Os processos de deposição física em fase vapor utilizam diferentes técnicas que permitem realizar um revestimento sob uma pressão reduzida e a uma temperatura relativamente moderada (50 a 500ºC). O principal constituinte do material do revestimento, que pode ser metálico, cerâmico ou plástico, encontra-se na forma sólida sendo vaporizado, ionizado e projectado sobre a peça, que pode estar polarizada ou não, após reacção ou não com gás ionizado. A natureza do gás depende do tipo de revestimento que se pretende obter. São chamados processos PVD (deposição física em fase vapor), designadamente a Deposição Iónica, a Vaporização em Vácuo, a Pulverização Catódica e a Evaporação por Arco. Revestimentos por deposição química em fase vapor Neste tipo de deposição, um composto volátil do material a depositar (metálico, cerâmico ou plástico), é posto em contacto com outro gás na vizinhança da peça ou em contacto directo com esta, de modo a provocar uma reacção química. A energia de activação necessária para desencadear a reacção é fornecida quer pela peça (aquecida entre 600ºC a 1050ºC) quer por um plasma (quando a temperatura de trabalho tiver de ser inferior a 400ºC). Exemplos deste tipo de revestimentos são a Deposição Química em Fase Vapor (CVD) e a Deposição Química em Vapor Assistida por Plasma (PECVD). 3.3 MÉTODOS DE CONVERSÃO Conversão por via química A peça a tratar é mergulhada num banho apropriado que a ataca superficialmente, formando-se a camada de conversão. O banho é quimicamente agressivo e contém geralmente fosfatos, cromatos ou outros sais e ácidos, formando à superfície da peça metálica uma camada protectora que pode ser constituída por um composto químico salino (fosfatos ou cromatos), ou por compostos cerâmicos (óxidos). Os processos de Coloração e Cromatação do alumínio (vd. Figura 11), bem como os da Fosfatação e da Passivação Crómica são conversões por via química. Estas três últimas operações ocorrem frequentemente em processos de pintura electrostática a pó, na fase de preparação das peças, designadamente em lacagem de alumínio. O diagrama deste processo de fabrico apresenta-se na Figura

32 Solução ácida / alcalina Aditivos Água Solução ácida /alcalina Aditivos Água Peças Desengorduramento químico Lavagem Desoxidação Lavagem Cromatação Água contaminada Solução aquosa Aditivos Resíduos de óleos e gorduras Tinta em pó Sol. Aquosa Aditivos Resíduos sólidos Água contaminada Água Peças pintadas Polimerização Pintura electrostática a pó Secagem Lavagem Perdas por overspray Água contaminada Figura 20 Esquema representativo dum processo de lacagem de alumínio, incluindo a operação de cromatação. Conversão por via electrolítica Nesta técnica, as peças a tratar funcionam como o ânodo de uma célula electroquímica, oxidando-se superficialmente durante a passagem de corrente. O electrólito participa na reacção, dando origem a um óxido ou a um hidróxido do metal constituinte da peça, formando-se uma camada protectora à sua superfície e ocorrendo, simultaneamente, a dissolução do metal no banho. A nova superfície formada é cerâmica (óxido). São exemplos desta técnica de conversão os processos de Anodização e Oxidação Anódica, particularmente do alumínio. Na Figura 21 apresenta-se um diagrama típico representativo de um processo de anodização de alumínio. 23

33 Solução aquosa alcalina Aditivos Água Aditivos Solução alcalina Solução alcalina com soda Água com soda Água Ácido Aditivos Peças Desengorduramento químico Lavagem Decapagem Lavagem Satinagem Lavagem Neutralização Água contaminada Água contaminada Solução aquosa Aditivos Resíduos de óleos e gorduras Corrente eléctrica Sulfato de estanho Aditivos Água Aditivos Água Corrente eléctrica Ácido sulfúrico Água contaminada Água Peças anodizadas Colmatagem lavagem Coloração electrolítica Lavagem Anodização Lavagem Água contaminada Água contaminada Água contaminada Figura 21 Diagrama representativo dum processo de anodização. Conversão por difusão: Tratamento termoquímico em fase sólida A peça metálica a tratar é posta em contacto com o material em pó que contém o elemento a difundir numa atmosfera inerte ou redutora, à pressão atmosférica ou sob vácuo parcial. O material difunde-se na peça e reage parcialmente com ela sob o efeito da temperatura. A superfície convertida pode ser metálica ou cerâmica. Exemplos deste tipo de conversão são a Cementação, a Nitruração e a Carbonitruração. Conversão por difusão: Imersão A peça metálica é posta em contacto com o material metálico que induz a conversão e que se encontra no estado líquido. Sob o efeito do calor, o material difunde-se na peça, reagindo com ela. São exemplos deste tipo de conversão as operações de Galvanização, Estanhagem com Chumbo e Estanhagem com Alumínio. Conversão por difusão: Tratamento termoquímico em fase líquida ou pastosa A peça metálica é introduzida num banho de sais fundidos que contém os sais do elemento a difundir e fundentes. Sob o efeito da temperatura, o elemento difunde-se na peça e reage parcialmente com ela. A superfície formada é cerâmica. Como exemplos deste tipo de tratamento podem apontar-se a Cementação, a Nitruração, a Carbonitruração e a Sulfuração. 24

34 Conversão por difusão: Tratamento termoquímico em fase gasosa A peça metálica é posta em contacto com um meio gasoso, contendo o elemento a difundir. Sob o efeito do calor, o elemento difunde-se na peça e reage parcialmente com ela. A nova superfície é cerâmica. Operações que ocorrem neste tipo de tratamento são, designadamente, a Cementação, a Nitruração Gasosa ou Iónica, a Carburação Gasosa ou Iónica, a Carbonitruração, a Sulfocarbonitruração e a Sulfuração Iónica. 3.4 MÉTODOS DE TRANSFORMAÇÃO ESTRUTURAL Transformações estruturais por tratamento mecânico superficial Neste tipo de transformação, a camada superficial da peça é deformada plasticamente. Esta mudança é devida ao endurecimento a frio resultante da projecção de granalha sobre a peça em condições estritamente controladas. Exemplo de obtenção deste tipo de transformação é aquela que é obtida através da Granalhagem. Transformações estruturais por tratamento térmico superficial A peça (metálica ou plástica) é aquecida superficialmente por chama, indução, plasma ou laser, o que modifica a sua estrutura e eventualmente a sua composição. Após se dar a transformação, a nova estrutura é fixada por meio de um arrefecimento muito rápido - têmpera. Incluem-se neste tipo de transformação, as operações de Têmpera efectuadas com Chama, por Indução, com Plasma ou com Laser. Transformações estruturais por implantação iónica A substânicia que induz a transformação pode ser um metal vaporizado ou um elemento não metálico no estado gasoso. É ionizada na fonte de ionização, acelerada por um campo eléctrico e implantada na peça, que pode ser metálica, cerâmica e plástica. Esta sofre modificações estruturais por reacção com o material de implante. São exemplos de transformações estruturais, a implantação de crómio e de cobalto para melhoria das propriedades mecânicas e anticorrosivas de peças metálicas. 25