Nós continuamos nossa discussão da última edição sobre onde, como e por que as técnicas seletivas são utilizadas para proteger as superfícies das peças contra a oxidação ou para limitar as áreas em um componente onde será realizado um processo de endurecimento. Vamos aprender mais.
Lições Aprendidas
Para aqueles entre nós que usaram (e abusaram) das tintas seletivas (stop-off paint) emergiram valiosas lições, a primeira delas é que o produto de cada fabricante parece trabalhar de uma forma própria. Cada tinta é fabricada de acordo com fórmulas próprias e, desta forma, o seu desempenho e proteção irão variar para cada aplicação. Entretanto, é essencial seguir de forma precisa os conselhos dados pelos fabricantes na sua literatura técnica e discutir as necessidades de aplicação com eles.
Outra lição é que nenhum produto é perfeito. Não é porque um produto trabalha bem em determinada aplicação, digamos para uma proteção de camada cementada média, que trabalhará bem em outra, como uma camada cementada profunda. Com frequência, diversas tintas seletivas são necessárias. Os fabricantes estão sempre empenhados em melhorar os seus produtos (e em introduzir novos), fazendo com que seja confuso saber qual produto é a melhor escolha para uma determinada aplicação. Ter um bom suporte do fabricante é algo essencial.
Há uma regra geral (uma regra de ouro) que diz que não mais de 30% da área total das peças carregadas dentro de um forno podem ser recobertas com tintas seletivas. Ao exceder esta quantidade pode ser quebrado o balanço na atmosfera do forno. Conforme as peças são aquecidas, são liberados vapores de água ou gases oriundos da quebra térmica dos ligantes das tintas. Ao longo do tempo, a atmosfera do forno será recuperada, mas, esta quebra no ciclo pode influenciar o processo de endurecimento da camada.
A vida dos produtos é limitada (de 1 a 3 anos) e isto é ditado pelos produtores. É bom marcar na embalagem a data de validade. As tintas devem ser armazenadas em locais fechados e à temperatura ambiente, e os produtos mais velhos devem ser utilizados primeiro. As tintas à base de água não podem congelar.
Na condição ideal, tanto a tinta quanto a peça deveriam estar à temperatura ambiente no momento da aplicação da tinta, a qual deve ser feita em superfícies limpas e secas (aviso: para que ocorra uma adesão eficiente da tinta é essencial que a superfície esteja limpa e seca). Depois de agitar cuidadosamente a tinta, o revestimento deve ser aplicado o mais uniformemente possível, de maneira que as superfícies a serem protegidas estejam completamente cobertas e a superfície da peça esteja completamente fora de vista. Algumas tintas seletivas são diluídas antes do uso. Isto não deve ser feito de forma arbitrária, mas seguindo as instruções do fabricante, e, se isso for feito, deve-se tomar cuidado para evitar que a tinta escoe para superfícies não desejadas durante a aplicação. Frequentemente são aplicadas múltiplas camadas finas (de duas a três), mas deve ser evitada uma espessura de revestimento excessiva. Um equívoco comum é que quanto mais espesso o revestimento, melhor será a proteção. Este não é o caso.
O tempo necessário para a secagem da tinta depende de fatores como: a composição da tinta, a viscosidade, a espessura do revestimento, a temperatura ambiente e a temperatura da peça. O tempo de secagem é fortemente influenciado pela umidade do ambiente. O tempo típico de secagem varia de poucas a muitas horas. As tintas à base de solventes secarão num tempo relativamente rápido devido à evaporação acelerada do solvente. Para as tintas à base de água o tempo de secagem pode ser diminuído colocando as peças em uma estufa ou forno em uma temperatura máxima de 180°C. Temperaturas mais altas podem causar o escoamento da tinta para áreas não desejadas e comprometer a efetividade da tinta. Uma das consequências do tempo de secagem inadequado é o empolamento (formação de bolhas) ou o descascamento (Fig.1), que podem causar uma ruptura e deixar algumas áreas sem a proteção da tinta, causando manchas na superfície da camada endurecida.
Entenda que algumas tintas são higroscópicas, o que significa que irão absorver a umidade do ambiente. Recomenda-se que as peças pintadas sejam tratadas termicamente num prazo de 24 horas após a última demão. Em ambientes com umidade elevada, é recomendado que as peças pintadas sejam armazenadas em um forno com temperatura máxima de 80°C, até serem utilizadas.
As áreas pintadas da peça não podem estar em contato com as áreas sem recobrimento de outras partes da carga do forno. Também é recomendado que não sejam utilizados diferentes tipos de tintas seletivas na mesma carga do forno. Esta situação poderia comprometer a eficácia de um ou de ambos os produtos, especialmente se uma tinta for à base de solvente de boro e a outra tinta à base água ou à base de silicatos. As tintas à base de água e à base de silicato emitem vapor de água durante o ciclo de aquecimento, o qual pode atacar a tinta à base de solvente e deixar algumas áreas sem recobrimento.
Após o tratamento térmico, recomenda-se que o resíduo de tinta seja removido imediatamente. O resíduo de algumas tintas seletivas pode reagir com a umidade e causar um ataque corrosivo na superfície da peça. Muitos usuários estão preocupados com a facilidade de remoção e utilizam somente este critério para a remoção das tintas. Esta decisão deve ser cuidadosamente ponderada em relação à proteção conferida pelo produto.
Em geral, as tintas seletivas são eficazes para apenas uma operação de tratamento térmico (por exemplo, o endurecimento seguido de têmpera). Há uma exceção a esta regra, certas tintas à base de silicato que impedem a penetração de carbono não apenas após a cementação e um ciclo lento de resfriamento, mas também do reaquecimento e a têmpera subsequente em óleo ou gás. As peças também podem ser resfriadas em ar até a temperatura ambiente. Estas mesmas peças podem ser reaquecidas em atmosfera e temperadas em óleo para o ciclo de endurecimento.
Problemas Comuns
A maioria dos problemas encontrados durante o uso de tintas seletivas são bem conhecidos e podem ser evitados. Eles incluem:
Aderência
A aderência imprópria das tintas está quase sempre associada à limpeza da superfície, tempo de secagem insuficiente e técnicas ruins de aplicação.
Empolamento / Descascamento
O tempo de secagem insuficiente é outra causa líder nas falhas das tintas seletivas. Todas as tintas seletivas utilizam um agente diluente, que deve ser completamente evaporado antes que a peça seja introduzida no forno. A secagem insuficiente fará com que o agente diluente forme bolhas de gás e áreas descascadas na superfície da peça durante o aquecimento.
Recobrimento Incompleto e Efeito de Borda
Isso geralmente ocorre devido a uma falta de comunicação sobre quais superfícies precisam de proteção ou quais áreas precisam de recobrimento. Uma boa comunicação, muitas vezes acaba com essas preocupações. Casos indesejados nas bordas da superfície pintada, também são preocupações superadas pela extensão das arestas das superfícies pintadas (se permitido).
Má Aplicação do Produto
Um dos problemas mais catastróficos com as tintas seletivas é a escolha do produto errado para o trabalho.
Danos ao Forno
Algumas tintas seletivas também podem causar danos no interior do forno. Os problemas comuns incluem o depósito de tintas nas pontas das sondas de oxigênio (distorcendo a leitura do potencial de carbono) e nas superfícies dos refratários, causando a formação de uma camada vítrea (Fig.2). Por exemplo, o óxido de boro é conhecido por se combinar com o vapor de água presente em atmosferas gasosas endotérmicas formando o ácido bórico. O ácido bórico reage com o silício do refratário, criando um eutético. Este fenômeno normalmente ocorre para longos períodos de tempo, e os depósitos podem ocorrer em áreas de transição de temperaturas (região interna das portas etc).
Tanto as tintas seletivas à base de solvente como as à base de água e boro quebram durante o ciclo de aquecimento. Para as tintas seletivas à base de água, a água quimicamente combinada irá evoluir já a 190°C. Nos sistemas com solventes, as resinas e os ligantes irão evoluir em torno de 360°C. É uma relação tempo-temperatura.
Sobremetal
Entre os métodos seletivos este é o menos preferido, pois, envolve, após o tratamento de cementação, um alto tempo de tratamento térmico e gastos com usinagem. Entretanto, para peças que são altamente sujeitas a distorções, o uso do sobremetal provê uma cementação seletiva ao mesmo tempo em que minimiza as distorções.
Considerações Finais
As técnicas de seleção efetivas são aquelas que funcionam. Ao mesmo tempo em que a experiência é o maior professor, o entendimento de qual nível de proteção é necessário e qual a melhor forma de atingí-lo antes de tratar uma peça é algo crítico. Já foram gastos milhões de dólares com erros devido a uma aderência ruim do recobrimento, falhas devidas a má limpeza da superfície das peças e o uso de um produto errado para determinada aplicação. Veja os fatos e aprenda com os erros dos outros para evitar os seus próprios erros.
