Anodização vs. Galvanoplastia: Uma Comparação Técnica Completa

Um componente anodizado e um galvanizado parecem semelhantes. É necessária uma grande experiência para distinguir os dois, especialmente através da observação. A principal diferença entre a anodização e a galvanoplastia reside no facto de a anodização adicionar uma camada protetora a um componente para aumentar a resistência mecânica, a resistência à corrosão e a resistência ao atrito. Ambas as técnicas também podem ser utilizadas como elementos decorativos na indústria da beleza e dos cosméticos. Este guia analisa as diferenças técnicas entre a anodização e a galvanoplastia para ajudar os leitores a compreenderem claramente os dois métodos.

Como funciona a anodização?

A anodização é um processo de oxidação eletroquímica normalmente aplicado a componentes de alumínio. É utilizada para os preparar de modo a que cumpram funções específicas, conforme exigido pelo utilizador.

Durante o processo de anodização, dois metais são submersos numa solução química denominada eletrólito. Os eletrólitos mais comuns utilizados na anodização são soluções de ácido sulfúrico e ácido crómico. Um dos metais é ligado ao terminal positivo da fonte de alimentação, tornando-se assim o ânodo. O segundo metal é ligado ao terminal negativo, tornando-se assim o cátodo.

A fonte de alimentação é ligada para fornecer corrente elétrica. À medida que a corrente elétrica passa pelo banho, dissocia as moléculas de água, libertando iões de oxigénio. Os iões de oxigénio fixam-se então à superfície do metal anódico, dando início a uma reação química com o mesmo. A reação resulta na formação de um óxido metálico. Ao contrário da pintura ou da galvanoplastia, a camada de óxido metálico integra-se no substrato subjacente, pelo que nunca descasca nem se lasca. No caso do alumínio, o óxido de alumínio confere resistência estrutural, tornando-o adequado para ambientes sujeitos a cargas elevadas.

Existem três tipos de anodização, dependendo da resistência ao desgaste, da resistência à corrosão e do aspeto pretendidos. Estes tipos estão resumidos na tabela abaixo;

Como funciona a galvanoplastia?

Na galvanoplastia, uma corrente elétrica dissolve iões metálicos numa das varas metálicas e deposita-os no metal alvo. O metal adicionado é conhecido como «metal de deposição», e o material subjacente ou peça de trabalho é conhecido como «material de substrato».

Os principais componentes de um sistema de galvanoplastia incluem o cátodo (o objeto a ser galvanizado), o ânodo (um metal que fornece iões para a galvanoplastia) e a solução eletrolítica que contém iões dissolvidos. A fonte de alimentação de corrente contínua fornece a energia elétrica necessária para a deposição. A galvanoplastia inclui também um sistema de controlo do processo para regular os parâmetros do mesmo.

O metal mais utilizado na galvanoplastia é o níquel. Suponhamos que seja necessário galvanizar aço com níquel; o níquel funciona como ânodo, enquanto o aço funciona como cátodo. No ânodo, o níquel metálico perde eletrões, transformando-se num ião.

Ni → Ni²⁺ + 2e⁻

No cátodo, os iões de níquel em torno do aço recebem eletrões, formando níquel metálico.

Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni

Como regra geral, a peça a tratar é normalmente considerada o cátodo. O metal depositado determina o tipo de galvanoplastia. Por exemplo, a galvanização com níquel deposita níquel na peça, enquanto a galvanização com zinco deposita zinco na peça.

Que materiais podem ser anodizados ou galvanizados?

A seleção do material é uma das diferenças mais evidentes entre a anodização e a galvanoplastia. A anodização está fortemente associada ao alumínio e às suas ligas, ao magnésio e ao titânio. No caso da anodização convencional, os engenheiros costumam optar pelo alumínio. No entanto, diferentes ligas de alumínio apresentam comportamentos distintos na anodização, o que afeta a formação, o aspeto e a uniformidade do revestimento. Por exemplo, o cobre e o zinco apresentam comportamentos diferentes quando combinados com outros elementos de liga, como o silício e o magnésio.

Por outro lado, a seleção de materiais para a galvanoplastia é mais abrangente. Alguns substratos frequentemente utilizados incluem o aço ao carbono, o cobre, o aço inoxidável, o alumínio, o latão, as ligas de zinco e as ligas de níquel. Os metais mais comuns depositados são o níquel, o zinco, o cobre, o crómio, a prata e o ouro.

Como se comparam a anodização e a galvanoplastia em termos de espessura do revestimento?

Não existe uma espessura de revestimento universal definida para os processos de anodização ou galvanoplastia. A espessura adequada depende de vários fatores, tais como o substrato, a tolerância dimensional, a aplicação da peça e o ambiente de corrosão.

Espessura da anodização

No caso de acabamentos decorativos finos, a espessura da anodização é de apenas alguns micrómetros. Esta espessura pode atingir os 100 µm no caso da anodização dura. O Conselho de Anodizadores de Alumínio classifica o alumínio para arquitetura em duas classes. A Classe I proporciona uma espessura mínima aproximada de 18 µm, enquanto a Classe II proporciona uma espessura mínima aproximada de 10 µm.

Espessura do revestimento por galvanoplastia

Os revestimentos obtidos por galvanoplastia variam consoante a aplicação, indo desde finas camadas decorativas até revestimentos de engenharia mais espessos, utilizados para conferir resistência estrutural. Por exemplo, o crómio decorativo tem uma espessura de alguns micrómetros. Por outro lado, o níquel tem uma espessura que varia entre vários e dezenas de micrómetros. O crómio duro pode ter uma espessura de dezenas ou centenas de micrómetros, dependendo da aplicação específica.

Qual é o processo que cria a superfície mais dura?

A dureza obtida através da anodização e da galvanoplastia depende dos métodos e materiais utilizados. A escolha do alumínio, por exemplo, permite atingir valores de microdureza até 400 HV, dependendo da liga utilizada. O processo de anodização dura cria uma camada de óxido de alumínio semelhante à cerâmica, que permite a utilização do alumínio em ambientes corrosivos.

A dureza da superfície é ainda maior no caso da galvanoplastia de crómio duro para aplicações de engenharia. O nível de dureza pode variar entre 750 HV e 1050 HV.

A dureza superficial não pode ser utilizada para determinar qual dos processos é superior ao outro. Há outros fatores a ter em conta, tais como o mecanismo de corrosão, a aderência do revestimento e a dureza do substrato.

Qual oferece melhor resistência à corrosão?

Não existe um método superior a outro para se obter resistência à corrosão. A camada de óxido de alumínio resultante da anodização torna o alumínio resistente aos agressores ambientais. No entanto, após a anodização, a camada é selada para reduzir a permeabilidade, devido à sua estrutura anódica porosa. Com uma anodização dura e uma selagem adequadas, o alumínio encontra ampla aplicação mesmo em ambientes altamente corrosivos.

A eficácia da galvanoplastia na obtenção de resistência à corrosão depende da estrutura do revestimento e da natureza do metal depositado. Os engenheiros recorrem amplamente ao zinco na galvanoplastia devido à sua proteção sacrificial contra a corrosão. A norma ASTM B633 fornece orientações sobre a galvanoplastia de zinco em aço e ferro. Estabelece que, para uma proteção eficaz contra a corrosão, a peça deve ser submetida a tratamentos suplementares, tais como a passivação.

Nem a anodização nem a galvanoplastia conseguem proporcionar maior resistência à corrosão do que a outra sem um tratamento adequado. É importante selar ou realizar um tratamento pós-processo para evitar fissuras, poros e descontinuidades e para aumentar a resistência à corrosão.

Quando é que os engenheiros devem optar pela anodização em vez da galvanoplastia?

Existem algumas áreas em que a anodização é mais adequada do que a galvanoplastia. Em primeiro lugar, a anodização é claramente preferida em aplicações em que o alumínio é utilizado como componente estrutural. Nessas aplicações, os engenheiros preferem, normalmente, manter o aspeto do alumínio. O método é adequado mesmo quando os engenheiros pretendem manter a cor preta, transparente ou outras cores. Para a retenção da cor preta, é utilizado um processo especializado de anodização preta baseado em tingimento. Em segundo lugar, a anodização é utilizada quando o revestimento deve estar permanente ou fortemente integrado ao substrato. Isto ajuda a evitar o descascamento do revestimento, mantendo assim a resistência à corrosão. Em terceiro lugar, os engenheiros preferem a anodização quando não necessitam de um revestimento metálico espesso para reparação.

Entre os exemplos de áreas de aplicação contam-se caixas de equipamentos eletrónicos, acabamentos automóveis, corpos de câmaras, equipamento ótico e dissipadores de calor. A anodização divide-se em aplicações decorativas e de engenharia. As diretrizes para a anodização decorativa e protetora do alumínio estão definidas na norma ISO 7599. Por outro lado, a norma ISO 10074 fornece diretrizes para a anodização dura em aplicações técnicas.

Quando é que os engenheiros devem optar pela galvanoplastia?

Por vezes, os engenheiros concebem um sistema ou componente de forma a que a sua superfície apresente uma propriedade metálica específica. Isto pode ser conseguido de forma eficaz através da galvanoplastia do substrato com o metal pretendido. Algumas das propriedades que os engenheiros procuram em diferentes metais de revestimento incluem a condutividade elétrica, a baixa resistência de contacto, a elevada dureza superficial e a resistência ao desgaste. Por vezes, os fabricantes pretendem obter soldabilidade, baixo atrito, aspeto metálico e resistência química.

Entre as aplicações típicas contam-se os elementos de fixação em aço zincado, para resistência à corrosão, os componentes revestidos a cobre, para contacto elétrico, e as correntes metálicas banhadas a ouro, para fins estéticos.

Conclusão

A anodização e a galvanoplastia diferem em vários aspetos. A principal diferença reside no facto de a anodização potenciar o processo de oxidação que ocorre naturalmente, enquanto a galvanoplastia consiste na aplicação de um metal sobre a superfície de outro metal. Embora a anodização proporcione uma maior resistência à corrosão e ofereça opções decorativas, normalmente não consegue atingir o mesmo nível de resistência ao desgaste que certos tratamentos de superfície, tais como o cromagem dura ou os revestimentos por deposição física de vapor (PVD). Além disso, a anodização não funciona em todos os metais. A decisão final deve ser tomada com base em todos os materiais do produto, nas condições de aplicação, nos requisitos de desempenho e no orçamento, tendo em conta o contexto global.