O uso do zamac na indústria decorativa e de bijuterias

Revista Tratamento de Superfície Edição 229 - Maio 2022 

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• 1. O que é a liga de Zamac

O zamac é uma liga de baixa fusão (380-480ºC) composta por: zinco, alumínio, magnésio e cobre, conhecida por ser uma liga de baixo custo e de produção mais barata devido ao menor uso de calor para a sua fundição, além de processos produtivos mais simples. É utilizada na fabricação de peças como: componentes de automóveis, componentes de equipamentos eletrodomésticos, maçanetas, fechaduras, metais sanitários, ferragens, fivelas, acessórios de vestuário, adornos, chaveiros, bijuterias etc.

Os principais problemas da liga de zamac está relacionado à porosidade, rugosidade e fissuras oriundos dos processos de fabricação, uso de materiais inadequados que exigem a necessidade de cuidados adicionais nos processos de tratamentos de superfície, desde o processo de polimento,  limpeza, preparação da base e aplicação de banhos.  Uma das queixas mais frequentes na eletrodeposição desta liga metálica como metal-base é a formação de bolhas depois da eletrodeposição. Geralmente o problema conhecido como porosidade gasosa começa no processo da injeção do metal fundido no molde; problemas como grande turbulência no escoamento, e rápida taxa de preenchimento do molde, podem provocar o aprisionamento de gases no interior da peça. Muitas peças não aparentam ter estas bolhas, no entanto quando passam pelo processo galvânico onde temos diversos banhos aquecidos, estes gases se expandem provocando as bolhas no revestimento. Outros casos não aparecem durante o processamento, mas na cura a temperaturas mais altas. Portanto, falhas em uma das etapas de fabricação ou tratamentos de superfície podem ocasionar bolhas, falta de aderência, manchas e outros defeitos.

As propriedades das ligas são muito sensíveis à variação da composição química e do nível de impurezas presentes, e devem ser controladas para evitar perdas nas propriedades mecânicas. Na aplicação industrial, variações da composição podem alteradas quando ocorre superaquecimento da liga que pode ocasionar oxidação do alumínio e do magnésio da liga, ou do uso de sucatas para compor a liga para fundição, cujas alterações modificam algumas características técnicas e prejudicam a qualidade do produto final.

Em maio de 2022 foi publicado um artigo sobre este tema na revista Tratamentos de Superfície Edição 229:

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• 2. Equipamentos e Processos de fundição da liga de zamac

São dois sistemas de produção utilizados na produção de peças, o de fundição sob pressão e por centrifugação, no entanto a escolha do equipamento deve ser feita em função dos custos/benefícios de cada processo:

2.1 Fundição sob pressão (injeção forçada)

Utiliza moldes permanentes de aço, a liga metálica líquida é contida em um recipiente e a injeção é forçada sob alta pressão preenchendo a cavidade do molde metálico. Após o resfriamento e solidificação do metal o molde se abre e expele a peça metálica pronta. Este processo tem grandes vantagens como alta produtividade, obtenção de peças com grande precisão dimensional, os moldes têm grande durabilidade, as peças saem quase acabadas, sem rebarbas. No entanto o custo do equipamento e dos moldes encarecem produção de volumes menores de peças.

(se tiver algum anunciante pode colocar foto de um equipamento)

  2.2 Fundição por centrífuga

O processo de produção por centrifugação é mais simples, versátil e econômico, proporciona a produção de grande variedade de modelos em pequenas ou grandes escalas de produção, porém com maior mão de obra. Utiliza moldes de borracha ou silicone com canais de alimentação que são preenchidos pelo metal fundido por centrifugação, de forma que as pelas cavidades a liga metálica é levada aos espaços vazios do molde e são preenchidas com o metal fundido. Após o resfriamento e solidificação do metal o molde é aberto manualmente e as peças removidas dos canais de alimentação. Os metais formados nos canais são reutilizados e os moldes podem ser reutilizados diversas vezes, além de serem de fácil confecção em borracha ou silicone.

A qualidade das peças produzidas neste sistema não é tão boa quanto a do sistema de injeção, mas o sistema torna possível produzir peças a custos menores e torna o consumo destes produtos muito competitivo. O sistema de centrifugação exige treinamento para o emprego da mão de obra qualificada desde a confecção do molde, controle das temperaturas, operações de preenchimento na centrífuga, controle correto do tempo para a remoção das peças do molde. O sistema proporciona também maior desperdício de material dos canais de alimentação e maior tratamento mecânico para corte e remoção de rebarbas.

No entanto, para produção de bijuterias cuja variedade de modelos é muito grande e os volumes não tão grandes; este sistema de produção é o mais utilizado e mais viável. O segmento de bijuterias envolve uma variedade de peças e acessórios tão grande que impossibilita a produção de ferramentas para cada modelo criado diariamente.

• 3. Pré-tratamentos do zamac

Os principais problemas encontrados em peças produzidas com a liga de zamac são poros, fissuras e rugosidades oriundos do processo de fabricação. No pré-tratamento mecânico preliminar aos acabamentos galvânicos, vários destes defeitos podem ser minimizados com polimentos através de equipamentos de vibro-acabamentos com chips de diversos materiais (diferentes graus de abrasividade) e formas. O objetivo é remover rebarbas, imperfeições da superfície das peças, promovendo uma superfície mais brilhante, lisa e perfeita possível. O cuidado a tomar é não deixar o produto destes desbastes impregnadas na superfície do zamac, que pode comprometer a aderência dos revestimentos posteriores.

• 4. Tratamentos galvânico do zamac

Para eletrodeposição desta liga é preciso prestar atenção no tratamento de limpeza, ativação e desengraxamento.

Algumas ações são indicadas como o uso de solução desengraxante menos agressivo, os desengraxantes universais costumam ter teores de cianetos e hidróxidos que escurecem o zamac durante o desengraxamento.

Também a ativação clássica utilizada para a maioria dos metais-base como o latão e ferro com solução de ácido sulfúrico 10% deve ser substituída por solução de ácido sulfúrico 1-3%. Ao imergir as peças em uma ativação clássica o ácido ataca o zamac escurecendo a liga e provocando a abertura de mais bolhas e aprisionando mais gases.

Na sequência, o banho de cobre alcalino forma uma camada barreira e por ser um banho alcalino não vai atacar o zamac. Aplicar uma espessura de camada de cobre alcalino bem maior, entre 5-10 microns (de10-20 minutos) à temperatura de 40-45ºC, de preferência banho semi-brilhante para não tornar a superfície das peças de zamac muito foscas. Nesta etapa, a ativação com solução de ácido sulfúrico pode ser de 10%. Também nesta etapa é possível certificar se a camada de cobre alcalino cobriu bem a superfície do metal zamac. Se a camada de cobre não tiver fechado toda a porosidade da superfície do zamac, a imersão das peças na solução 10% de ácido sulfúrico irá desprender bolhas indicando que restam porosidades não fechadas e que se seguir para o banho de cobre ácido esta acidez no poro irá provocar penetração de solução ácida que pode atacar o zamac se tiver contato com o metal. Portanto, a ação correta é retornar por mais um tempo no cobre alcalino.

Com a superfície bem coberta com banho de cobre alcalino, segue para o processo de cobre ácido, que irá dar brilho e nivelamento às peças, geralmente o tempo é também um pouco maior do que nos casos de peças de latão.

Após o banho de cobre ácido, as peças seguem para o banho de níquel e ouro. Quando as bijuterias são Ni-free, a etapa do níquel é pulada ou substituída por bronze, paládio ou outro.

Desta forma a sequência operacional para bijuterias deve seguir:

• Desengraxante específico para zamac (menos agressivo)
• Ativação Solução Ácido Sulfurico 1-3%,
• Banho de cobre alcalino semi-brilhante - espessura da camada em torno de 5-10 µm (micrometro) ou 10-20 minutos
• Ativação Solução de Ácido Sulfurico 10% – observar se desprende bolhas, se sim, voltar para aumentar a camada de cobre alcalino
• Banho de cobre ácido – (5-20 minutos) tempo suficiente para dar brilho e nivelamento
• Banho de níquel – 5-10 minutos – tempo suficiente para dar brilho e nivelamento
• Banho de douração – flash 20-30 segundos ou se folheado aplicar a espessura de camada desejada.
• Banho de proteção – opcional
• Secagem – centrífuga ou estufa tomando o cuidado de controlar a temperatura máxima para que não ultrapasse 70ºC.

A sequência aqui demonstrada é uma sugestão de trabalho, no entanto para cada tipo de peça e finalidade de aplicação o profissional deve procurar os parâmetros ideais e ajustá-los  para a obtenção do resultado desejado.

Com todos estes cuidados, se ainda houver problemas de formação de bolhas ao final do processo; observar:

• Se foi utilizado zamac recuperado na fundição (geralmente indicado no máximo 20-30%), ou consultar o fornecedor da liga para orientação;
• Investigar o fluxo de saída de ar no molde no momento da fundição, se não houver canal de fuga o ar retido é empurrado para dentro dos poros do revestimento
• Ou se no processo de injeção o projeto das peças no molde assegura a sucção do ar e a saída de gases durante a injeção do metal fundido

Outro recurso usado com algum sucesso é submeter as peças a um aquecimento entre 150-180ºC durante cerca de 1 hora antes de iniciar o processo galvânico para tentar expulsar os gases aprisionados durante o processo de fundição.

O zamac é uma liga muito importante para a cadeia de fornecimento de peças a um custo final mais acessível ao consumidor, felizmente nossa indústria já tem se adequado aos tratamentos superficiais necessários e cada vez mais com muita qualidade e segurança

Bibliografia:

• Cristiane Fonseca Rick - Dissertação mestrado: ESTUDO DA LIGA À BASE DE Zn-Al-Cu-Mg APLICADA NA FABRICAÇÃO DE JÓIAS FOLHADAS
• Wilma Ayako Taira dos Santos -www.galvanoplastiaprática - Como dar banho de ouro em zamac
• Marielen Longhia, et al - Influência de diferentes tratamentos de superfície em ligas de zinco para uso em metais sanitários na resistência a corrosão - Trabalho apresentado durante o INTERCORR 2016, em Búzios/RJ
• Suzan Arnold et al. - Revista Tecnologia e Tendências | Novo Hamburgo | a. 10 | n. 2 | jul./dez. 2019
• METALS HANDBOOK. Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special Purpose Materials. Editora ASM. Vol.2.