As camadas PVD (Physical Vapor Deposition) ou PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) podem gerar grandes benefícios para o desempenho de peças metálicas, tais como: ferramentas de usinagem, ferramentas de conformação, componentes mecânicos de precisão etc., seja por sua elevada dureza, baixo coeficiente de atrito ou inércia química.
Estas camadas são relativamente finas, ou seja, com espessuras geralmente menores do que 10 μm. São aplicadas por um processo a vácuo que passa por pressões abaixo de 10E-8 bar e que submete as peças a temperaturas entre 180 e 450°C, dependendo do tipo de camada depositada.
Para que se consiga uma boa adesão da camada, é preciso que se atenda a uma série de pontos, conforme detalhado a seguir.
Limpeza
As camadas PVD/PECVD são muito sensíveis a contaminações durante o processo de deposição. Ou seja, se algum tipo de resíduo se misturar inadvertidamente em sua composição, suas propriedades são alteradas de forma a comprometer sua adesão e/ou seu desempenho.
Normalmente, as peças que serão revestidas são submetidas a um processo prévio de lavagem que prevê a passagem por uma série de tanques com detergentes, assistidos por ultrassom, terminando o ciclo com a imersão em água deionizada, seguido de secagem por ventilação forçada de ar quente para que se consiga uma superfície limpa e isenta de manchas. Este processo de lavagem, entretanto, não consegue remover uma série de contaminantes que precisam, portanto, ser evitados.
Condições inadequadas do ponto de vista de contaminantes superficiais:
– Resíduos de pintura como tinta ou verniz;
– Resíduos de cola;
– Marcações coloridas;
– Regiões oxidadas;
– Resíduos de fluidos refrigerantes que secaram sobre a peça após processos de usinagem/retífica;
– Resíduos de pastas de polimento ou de lubrificantes, principalmente os que contenham silicone;
– Tratamentos superficiais: oxidação negra, revenimento a vapor, fosfatização, nitretação com camada branca;
– Revestimentos galvânicos tais como: cromo duro, zincagem, etc;
– Peças brutas de sinterização com filme superficial de cobalto.
Para se ter uma ideia do nível de limpeza que se precisa alcançar, as peças lavadas não podem mais ser tocadas com as mãos nuas porque as impressões digitais que ficariam nas peças já comprometem a adesão do revestimento.
Acabamento
Picos de rugosidade acentuados podem se quebrar quando a superfície da peça revestida é submetida a esforços tangenciais (deslizamento), gerando exposição localizada do metal-base.
Ainda com relação a uma rugosidade acentuada, se as cristas forem amassadas sobre a superfície da peça devido a processos inadequados de acabamento, podem reter sujeira que se desprende durante o processo de revestimento (vácuo), comprometendo a pureza e, portanto, a qualidade da camada.
Como referência, normalmente recomenda-se que ferramentas de usinagem tenham rugosidade Ra abaixo de 2 μm, ferramentas de conformação rugosidade Ra abaixo de 0,5 μm e componentes mecânicos de precisão rugosidade Ra abaixo de 0,1 μm.
Rebarbas de retífica devem ser eliminadas, pois são intrinsicamente frágeis e quando quebram, levam a camada junto. Quando isto ocorre em ferramentas de usinagem, acaba-se expondo o substrato justamente na região mais crítica, que é a aresta de corte.
Queimas de retífica e camadas refundidas de eletro-erosão precisam ser eliminadas, pois geram regiões superficiais afetadas termicamente que são frágeis e por isso podem destacar-se parcialmente da peça durante o uso, levando o revestimento junto.
Estrutura do Substrato
O substrato precisa ter uma dureza tal, que não deforme plasticamente nas condições de uso da peça. A camada precisa de um bom apoio para desempenhar bem sua função. Assim sendo, o substrato deve também suportar a temperatura do processo de revestimento sem perder sua dureza.
Conjuntos de peças montadas devem ser desmontadas antes do revestimento, pois as frestas entre as peças podem não ser limpas suficientemente durante o processo de lavagem e reter água, o que prejudicaria o processo de bombeamento de vácuo.
Uma restrição semelhante ao de peças montadas ocorre para peças trincadas ou com porosidade, por exemplo, de sinterização. Como neste caso não é possível desmontar a peça, precisa-se submeter o material a ser revestido a um processo prévio de vácuo de desgaseificação.
O material de adição utilizado em peças soldadas/brasadas deve suportar as temperaturas do processo de revestimento. Soldas que contenham Zn, Cd e Pb em sua composição, a princípio, devem ser evitadas, pois estes elementos possuem uma baixa pressão de vapor e facilmente podem contaminar a camada depositada ou condensar no sistema de vácuo do equipamento de revestimento, prejudicando seu funcionamento.
Condição de Envio
No caso de peças sujeitas a oxidação, estas devem ser oleadas com óleo protetivo desaguante compatível com o processo de lavagem prévio ao revestimento PVD/PECVD.
As peças devem ser embaladas de forma a minimizar o risco de danos superficiais, pois encontram-se em suas condições finais dimensionais e de acabamento.
