Revestimento de alumínio PVD: O melhor tratamento de superfície para melhorar o desempenho e o aspeto das peças fundidas sob pressão

alumínio As peças fundidas sob pressão são amplamente utilizadas nos sectores automóvel, eletrónico, de hardware e outros, devido às suas vantagens de leveza, elevada resistência e fácil moldagem. No entanto, em ambientes de utilização agressiva, as superfícies de liga de alumínio podem ser afectadas pelo desgaste, corrosão ou falta de estética. Especialmente em aplicações como os grupos motopropulsores dos automóveis e as caixas de produtos electrónicos de consumo, os produtos não só têm de resistir à fricção mecânica, como também têm de ter excelentes efeitos decorativos e de resistência às intempéries. Os tratamentos de superfície tradicionais, como a oxidação anódica ou a galvanoplastia, estão gradualmente a mostrar limitações em termos de dureza, respeito pelo ambiente ou diversidade de cores, e o revestimento PVD, como tecnologia de tratamento de superfície ecológica e de elevado desempenho, está a tornar-se um meio fundamental para aumentar o valor acrescentado das peças fundidas sob pressão em liga de alumínio. Este artigo irá fornecer-lhe uma compreensão abrangente de como o revestimento PVD pode injetar uma nova competitividade nos seus produtos a partir da dupla dimensão da funcionalidade e da estética.

1) O que é o revestimento PVD?

Definições e princípios
A deposição física em fase vapor (PVD) é uma técnica em que os materiais sólidos são vaporizados em átomos, moléculas ou iões num ambiente de vácuo e depositados na superfície de um substrato para formar uma película fina. O processo é normalmente efectuado sob um vácuo elevado de 10-³ Pa ou mais para garantir a pureza e a densidade da camada depositada. Dependendo da forma como o material alvo é vaporizado, a PVD divide-se em três categorias principais:

• revestimento por evaporaçãoEvaporação do material alvo por aquecimento por resistência ou bombardeamento por feixe de electrões, adequado para a deposição de alumínio, prata e outras películas metálicas de baixo ponto de fusão.
• pulverização catódicaO método de revestimento por pulverização catódica é um método de revestimento de alta precisão: os iões gerados pela descarga luminescente são utilizados para bombardear o material alvo, de modo a que este seja atomicamente pulverizado e depositado no substrato. Este método tem uma boa uniformidade de película e é adequado para o revestimento de grandes áreas.
• revestimento iónico por arco elétricoEvaporação direta e elevado grau de dissociação do material alvo por arco de vácuo, elevada taxa de deposição, forte ligação da película, normalmente utilizada em revestimento de ferramentas e revestimento decorativo.

PVD vs. outros tratamentos de superfície
Em comparação com a galvanoplastia, as películas PVD são mais densas e têm uma ligação mais forte, e não há descarga de águas residuais nocivas, o que está em conformidade com as diretivas ambientais, como a RoHS e a REACH. Em comparação com a galvanização química, a PVD pode depositar uma variedade de películas funcionais (por exemplo, TiN, CrN, DLC) com cores ricas e maior dureza. Em comparação com a anodização, a PVD proporciona uma maior dureza e resistência ao desgaste, especialmente para peças móveis e peças exteriores. Além disso, a baixa temperatura do processo PVD (normalmente 150-400°C) não causa quaisquer alterações organizacionais na matriz da liga de alumínio, tornando-o particularmente adequado para o reforço da superfície de peças fundidas de precisão.

2. principais vantagens do revestimento PVD em ligas de alumínio

Excelentes propriedades mecânicas
Os revestimentos PVD, geralmente feitos de nitretos, carbonetos ou ceramais, podem atingir uma dureza de mais de 2.000 HV, muito superior à das camadas anodizadas (cerca de 300-500 HV). As camadas de nitreto de titânio (TiN), por exemplo, têm uma dureza de cerca de 2300 HV, o que melhora significativamente a resistência a riscos e ao desgaste das superfícies de ligas de alumínio. Os revestimentos tipo diamante (DLC) têm um coeficiente de atrito tão baixo como 0,1, o que os torna adequados para peças deslizantes, como pistões e engrenagens, reduzindo o consumo de energia e prolongando a vida útil.

Excelente resistência à corrosão
A densa camada de película cerâmica protege o substrato de liga de alumínio, bloqueando eficazmente o vapor de água, a névoa salina e os agentes químicos do ambiente. As peças de liga de alumínio tratadas com PVD podem resistir a testes de névoa salina neutra durante centenas de horas sem pontos de corrosão, excedendo largamente o tempo de resistência das peças não tratadas. Esta caraterística faz com que os revestimentos PVD sejam particularmente adequados para hardware de exterior, peças de chassis de automóveis e componentes offshore.

limpeza ecológica
O PVD é um processo seco, sem emissões de águas residuais ou de gases de escape e sem necessidade de eliminar líquidos residuais que contenham metais pesados, o que está em conformidade com a regulamentação ambiental global cada vez mais rigorosa. A adoção da tecnologia PVD pode ajudar as empresas a evitar riscos ambientais e, ao mesmo tempo, melhorar a imagem ecológica das suas marcas.

Efeitos decorativos deslumbrantes
Ajustando o material da película e os parâmetros do processo, o PVD pode apresentar uma variedade de brilhos metálicos, tais como ouro rosa, bronze, prata brilhante, preto, azul, etc., e a cor é duradoura e resistente à irradiação UV. Em comparação com a pulverização ou a eletroforese, a camada de película PVD tem uma textura metálica e uma elevada dureza superficial, que não é fácil de riscar, o que a torna a escolha ideal para produtos de consumo topo de gama e interiores de automóveis.

Manutenção da precisão dimensional
A espessura da camada de PVD situa-se normalmente na gama dos microns (0,1-5μm), que é muito inferior às tolerâncias de maquinagem, pelo que não afecta as dimensões de montagem das peças de precisão. Para peças com tolerâncias apertadas, a espessura do revestimento pode ser prevista no projeto, ou as dimensões finais podem ser asseguradas através do controlo preciso do tempo de deposição.

3. detalhes do fluxo do processo de revestimento PVD

Pré-tratamento (limpeza e ativação)
O pré-tratamento é um passo fundamental para determinar a aderência da camada de película PVD. Em primeiro lugar, o óleo, as impressões digitais e os resíduos de fluido de corte na superfície da fundição sob pressão são cuidadosamente removidos por limpeza ultra-sónica multi-tanque; subsequentemente, a película de óxido natural é removida por desengorduramento alcalino ou ácido; finalmente, a limpeza por plasma é realizada para remover contaminantes de nível atómico adsorvidos, utilizando bombardeamento de iões de alta energia na superfície e para gerar energia de ativação da superfície, o que proporciona um substrato limpo para o revestimento subsequente. No caso das ligas de alumínio, é necessário prestar especial atenção à remoção da película de óxido natural (Al₂O₃), que é densa e quimicamente inerte, e que afectará seriamente a força de ligação da película se não for completamente removida.

Extração a vácuo e aquecimento
As peças limpas e secas são colocadas na câmara de vácuo PVD, o sistema de vácuo é ativado e bombeado para um vácuo elevado (superior a 10-³ Pa). Simultaneamente, a peça de trabalho é aquecida até à temperatura definida (normalmente 150-400°C) por aquecimento radiante ou cozedura. A seleção da temperatura deve ser ajustada de acordo com o grau da liga de alumínio, para evitar que o envelhecimento excessivo conduza ao amolecimento do material. O aquecimento ajuda a remover os gases adsorvidos na superfície e promove a difusão dos átomos na camada de película para melhorar a ligação.

limpeza por bombardeamento iónico
É introduzido um gás inerte (por exemplo, árgon) e é aplicada uma alta tensão para gerar uma descarga luminescente, que utiliza iões de árgon para bombardear a superfície da peça de trabalho, removendo ainda mais os contaminantes microscópicos e activando os átomos da superfície. Este processo também proporciona uma temperatura uniforme da peça de trabalho em preparação para a deposição.

Deposição de revestimento
O material alvo (por exemplo, titânio, crómio, grafite, etc.) é selecionado de acordo com a camada de película alvo, e os átomos do material alvo são dissociados por meio de arco elétrico ou pulverização catódica. Os iões metálicos dissociados são atraídos para a superfície da peça de trabalho e depositados sob pressão de polarização negativa aplicada à peça de trabalho. Os gases de reação (por exemplo, azoto, acetileno, oxigénio) podem ser introduzidos ao mesmo tempo para formar películas compostas (por exemplo, TiN, CrN, TiCN, DLC, Al₂O₃, etc.). O processo de deposição requer um controlo preciso do fluxo de gás, da pressão de polarização, da temperatura e do tempo para obter a espessura, a dureza e a cor desejadas.

Pós-processamento (opcional)
A limpeza da superfície é efectuada conforme necessário para remover quaisquer partículas microscópicas que possam estar presentes; para peças que exijam um baixo coeficiente de atrito, pode ser aplicada uma camada de nanolubrificação; e para peças decorativas, pode ser efectuado um polimento ligeiro para melhorar o nível de brilho. Todos os pós-tratamentos têm de garantir que a camada de película PVD não é danificada.

4. aplicação típica de revestimento PVD em peças fundidas sob pressão de ligas de alumínio

indústria automóvel
As peças fundidas sob pressão em liga de alumínio desempenham um papel importante na redução do peso dos automóveis. As peças interiores, como as patilhas de mudança de velocidades, as guarnições do volante, as molduras do painel de instrumentos, etc., são revestidas com PVD para obter uma textura metálica luxuosa e melhorar todo o automóvel. As peças móveis, como os pistões do motor, as hastes dos pistões dos amortecedores e os corpos das válvulas da transmissão, são revestidas com camadas de película resistentes ao desgaste (por exemplo, DLC ou CrN), o que pode reduzir significativamente a perda por fricção e melhorar a economia de combustível. Além disso, o impulsor do turbocompressor é tratado com PVD, o que aumenta a resistência à oxidação a alta temperatura e a fiabilidade.

produto eletrónico de consumo
O revestimento PVD é amplamente utilizado em peças de liga de alumínio, como molduras intermédias de telemóveis, caixas de computadores portáteis e caixas de relógios inteligentes. Ao ajustar a camada de película, é possível obter uma variedade de cores, como preto mate, prata brilhante, ouro rosa, etc., conferindo à superfície propriedades anti-impressão digital e anti-riscos. Na era 5G, o problema da blindagem de sinal do invólucro metálico pode ser atenuado pelo design optimizado da camada de película PVD, e a camada de película de textura cerâmica pode ser comparável ao aspeto do vidro.

Hardware topo de gama
A louça sanitária, como torneiras, chuveiros e acessórios de duche, que ficam expostos à água e a detergentes durante um longo período de tempo, precisa de ter uma excelente resistência à corrosão; o revestimento PVD (por exemplo, CrN cor de bronze, TiN cor de ouro) não só é resistente à névoa salina, como também tem uma elevada dureza na superfície, o que faz com que não seja fácil arranhá-los com objectos duros. Fechaduras de portas, puxadores, puxadores de móveis, etc. são tratados com PVD para uma cor duradoura e de alta qualidade.

equipamento médico
As películas de TiN ou ZrN revestidas com PVD são biocompatíveis, inibem a adesão bacteriana e podem suportar a esterilização a vapor a alta temperatura e a alta pressão para prolongar a vida útil dos instrumentos.

5) Porquê escolher um serviço profissional de revestimento PVD?

O revestimento por PVD é extremamente exigente em termos de equipamento, processo e experiência. As diferenças na composição química dos diferentes tipos de ligas de alumínio (por exemplo, ADC12, A380, 6061, 7075) afectam o comportamento de crescimento e a ligação da camada de película. As ligas de alumínio fundido sob pressão com elevado teor de silício (por exemplo, ADC12) requerem um tratamento especial no pré-tratamento para evitar defeitos na camada de película causados pela segregação do silício. Além disso, o revestimento uniforme de peças com formas complexas exige uma conceção adequada dos dispositivos de fixação e a simulação do campo elétrico para garantir uma espessura de película consistente.

Fornecemos soluções profissionais de revestimento PVD sob controlo rigoroso, desde a avaliação do pré-processo, prova de amostras até à produção em massa. Dispomos de equipamento avançado de revestimento PVD com controlo preciso da temperatura e sistema de polarização para cumprir as normas rigorosas das indústrias automóvel e eletrónica. A nossa equipa técnica optimiza os parâmetros de revestimento para diferentes tipos de ligas de alumínio, a fim de garantir uma excelente aderência e uma cor uniforme, e assegura a estabilidade e a fiabilidade de cada lote de produtos através de testes de aderência (riscagem e indentação), testes de dureza e testes de névoa salina.

Contacte-nos hoje para obter uma solução personalizada de revestimento PVD para as suas peças fundidas em alumínio! Fábrica de fundição injectada de Ningbo Hexin Pode enviar os seus desenhos ou amostras para a nossa fábrica, os nossos engenheiros fornecer-lhe-ão serviços gratuitos de avaliação de processos e amostragem para o ajudar a aumentar a competitividade dos seus produtos. Pode contactar-nos através do website oficial online ou ligar para a nossa linha direta de serviço.

6. perguntas frequentes (FAQ)

1. Q: Como é garantida a aderência do revestimento PVD em ligas de alumínio?
   R: A adesão é a chave do processo PVD. Asseguramos que a camada de película forma uma ligação metalúrgica com o substrato de liga de alumínio e que a adesão cumpre as normas ASTM ou ISO através de uma limpeza rigorosa por bombardeamento de iões, temperaturas de substrato adequadas e conceção optimizada da camada de transição (por exemplo, deposição de uma camada de metal puro primeiro).
2. P: Que cores posso fabricar com o revestimento PVD?
   R: Ajustando o material da camada de película, o fluxo de gás e os parâmetros do processo, é possível obter uma grande variedade de cores, como ouro (TiN), ouro rosa (ZrN), bronze (CrN), preto (TiAlN/CrAlN ou DLC), branco-prateado (Cr), etc. Podemos fornecer-lhe amostras de cores à sua escolha.
3. Q: O revestimento PVD afecta a precisão dimensional das peças fundidas sob pressão?
   R: A espessura da camada de PVD é extremamente fina (normalmente 0,2~5 microns), o que é muito inferior ao intervalo de tolerância da maquinagem, pelo que não afectará as dimensões de montagem das peças de precisão. Para peças com requisitos de tolerância rigorosos, podemos efetuar um pré-desenho antes do revestimento.
4. P: Como é que o custo do revestimento PVD se compara ao da galvanoplastia?
   R: Embora a PVD implique um investimento mais elevado em equipamento individual, o custo global é frequentemente inferior ao da galvanoplastia tradicional na produção em massa, devido ao seu respeito pelo ambiente, ao excelente desempenho da película e à ausência de custos de tratamento de águas residuais. As especificidades têm de ser avaliadas com base na forma da peça de trabalho, no tipo de camada de película e no tamanho do lote.
5. Q: Que tipos de ligas de alumínio são adequados para revestimento PVD?
   R: A maioria das ligas de alumínio fundido (por exemplo, ADC12, A380, série AlSi) e as ligas de alumínio deformadas (por exemplo, 6061, 7075) podem ser revestidas por PVD. No entanto, as peças fundidas sob pressão com elevado teor de silício podem exigir um pré-tratamento especial, e temos soluções de processo comprovadas para diferentes ligas.

observações finais

O revestimento PVD está a redefinir o desempenho da superfície e os padrões estéticos das peças fundidas em liga de alumínio. Enquanto parceiro de confiança na fundição injetada e no tratamento de superfícies, a Ningbo Hexin Die Casting combina tecnologia avançada com uma vasta experiência para lhe fornecer um apoio abrangente, desde a conceção ao produto acabado. Actue agora e deixe-nos ajudar os seus produtos a destacarem-se!