Reportagem Especial

Tratamento da Superfície do Alumínio

Artigo de Antônio Magalhães de Almeida, técnico da PRODEC e membro do conselho Diretor da ABTS

Caixilhos de Alumínio - tipos de acabamento e conservação.
Especificação técnica dos dois tratamentos de superfície do Alumínio: Anodização e Pintura Eletrostática a Pó

Processo de "Anodização" Este processo é dividido em 4 etapas:
Pré-Tratamento
Consiste na preparação da superfície do Alumínio antes da Anodização, que define o aspecto do acabamento (fosco, leitoso, escovado, etc.)

Anodização
Nesta etapa transformamos a superfíce do alumínio em óxido de alumínio (Al2O3), formando uma película extremamente dura, isolante elétrica, porosa e transparente, que protege o alumínio conta as corrosões atmosférica e galvânica. Esta película é mais conhecida como camada anódica. Quanto mais espessa, maior sua penetração no alumínio, portanto, trata-se de uma camada de conversão.
Coloração
Como a camada formada no processo de anodização é porosa e transparente, após sua formação podemos colori-la impregnando sais metálicos ou anilinas através dos poros, sendo que os sais metálicos (estanho, cobre, etc.) têm maior solidez à luz, por isso são usados para fins arquitetônicos, obtendo uma variada gama de cores.
Selagem
Finalmente, efetua-se a selagem da camada anódica (natural ou colorida), que consiste na hidratação da alumina, aumentando o volume específico de seus grãos, que consequentemente fecha os poros do óxido de alumínio, tornando-o, praticamente, impermeável. Esta parte do processo é um complemento obrigatório, pois aumenta a resistência da camada anodica a corrosão.

Dados Técnicos
A qualidade (dureza, resistência a corrosão e a isolação elétrica) da camada anódica formada sobre o alumínio depende diretamente das condições em que foram obitidas no processo de anodização, por isso, não basta especificar a espessura da camada anódica, mas sim, a firma anodizadora deve amarrar todos os parâmetros operacionais e mantê-los dentro dos padrões ideais de qualidade:
  • Parâmetro Químico (Concentração do Banho, aditivos, etc.)
  • Parâmetro Físico (Temperatura, agitação do Banho, etc.)
  • PArâmetro Elétrico (área catódica, densidade de corrente, etc.)
Na Europa existe a EWAA (European Wrought Aluminium Association), ou Qualianod, como órgão fiscalizador, que vistoria de 3 a 4 vezes por ano as condições de trabalho das firmas anodizadoras. As aprovadas passam a ter direito de comercializar seus produtos no mercado comum Europeu com um selo de qualidade garantindo sua procedência.

Normas Brasileiras
A norma ABNT NBR 12609 "Anodização para Fins Arquitônicos", fixa os requisitos mínimos de qualidade e os teores de conformidade de camadas anódicas, para aplicações arquitetônicas, e especifica classes de camada anódica, conforme a zona aplicada:
  • Classe A 13(11 a 15 micra), zonas de agressividade baixa e média (urbano/rural)
  • Classe A 18(16 a 20 micra), zonas de agressividade alta (litoral)
  • Classe A 23(21 a 25 micra), zonas de agressividade excessiva (marítimo/industrial)
Obs: os números 13, 18, 23 que sucedem a letra A identificam o valor médio da camada em micra.

Como documentos complementares, a norma ABNT NBR 12609 chama outras normas para seus testes de conformidade, além de amarrar os itens abaixo:
  • Composição da liga do Alumínio
  • Espessura da Camada Anódica conforme a região de uso
  • Testes de conformidade
Normas complementares chamadas pela NBR 12609:
Norma ABNT NBR 5426 - Plano de amostragem e procedimento na inspeção por tributo (N.Q.A.)
Esta norma, em função do número de peças no lote, determina a quantidade de amostras a serem retiradas para teste e, consequentemente, o limite de aceitação de peças fora do standard. Nesta norma existem três planos de amostragem: atenuada, normal e severa, sendo a normal a recomendada pela EWAA conforme a tabela:


Nº de peças no lote Número de amostras
(colhidas ao acaso)
Limite de peças
fora do standard
1 a 10 todas 0
11 a 200 10 1
201 a 300 15 1
301 a 500 20 2
501 a 800 30 3
801 a 1300 40 3
1301 a 3200 55 4
3201 a 8000 75 6
8001 a 22000 115 8
22001 a 100000 150 11

*Lote: pedido total de um cliente ou parte do pedido que está sendo entregue

Norma ABNT NBR 6599 - Alumínio e suas ligas, processo e tecnologias
Esta norma define o processo de anodização a ser utilizado para arquitetura e liga de alumínio a ser usada; perfis série 6000 (ex.: ligas 6060, 6063, etc.) e lâminas série 1000 e 5000 (ex.: ligas 1100, 5052, etc.). Como a anodização é a transformação superficial do alumínio em óxido de alumínio, esse processo exige uma liga praticamente pura (98,5% Al) tanto para laminados como extrudados.

Norma ABNT NBR 9243 - Determinação da qualidade da selagem da anodização peleo método de perda de massa:
Esse método verifica o fechamento dos poros (selagem) da camada anódica, seja ela anodizada, natural ou colorida. Consiste em um teste destrutivo que verifica a qualidade da selagem através da perda de massa, sofrida por uma amostra com área determinada, que é pesada analíticamente antes e depois de sua imersão numa solução ácida (fosforocrômica), cuja propriedade é remover a camada anódica caso a mesma não tenha selagem. A camada anódica terá uma selagem adequada se a perda de massa não for superior a 30mg/dm2 (= 0,30mg/cm2)

Norma ABNT NBR 12613 - Determinação da qualiade da selagem na anodização por absorção de corantes:
É um teste não destrutivo que averigua se a camada anódica absorve o corante azul 2LW ou vermelho B3LW, após um ativamento ácido. Quanto menor o manchamento, melhor a qualidede da selagem. Por isso, a cor residual obtida no local de ensaio deve ser comparada com as tonalidades-padrão mostradas na tabela existente na norma, a qual contém seis graduações, de 0 a 5:
  • Manchamento Zero; selagem total (excelente)
  • Manchamento Um; selagem muito boa
  • Manchamento Dois; selagem satisfatória*
  • Manchamento Três; selagem deficiente
  • Manchamento Quatro; selagem ineficaz
  • Manchamento Cinco; selagem inexistente (não selada)
* A intensidade de manchamento do corante é considerada aceitável se for inferior ou iagual a 2. Em caso de dúvida recomenda-se utilizar a norma ABNT NBR 9243

Norma ABNT NBR 12610 - Determinação da espessura da camada anódica pelo método de corrente parasita:
É um método não destrutivo para averiguar a espessura da camada anódica utilizando aparelhos que, através de iondução de corrente, geram um campo eletromagnético de alta frequência, produzindo correntes parasitas no metal base (alumínio), cuja amplitude é interferida pela espessura da camada anódica (não condutora), e expressa diretamente em micra. Estes aparelhos de medição deverão apresentar estabilidade nas leituras, mesmo para pequenas variações na condutividade do material.
Obs: Esta norma menciona que a rugosidade do perfil pode provocar divergência na leitura obtida, e também que o aparelho calibrado em superfície plane não pode medir superfície curva, e vice-versa.

Norma ABNT NBR 12611 - Determinação da camada anódica atravéz da utilização de microscópio metalográfico:
É um mátodo destrutivo que determinaa espessuara local da camada anódica, através de medidas diretas e individuais, utilizando-se de um microscópio metalográfico com uma amplitude de 1:1000 na seção transversal da amostra, onde efetua-se a medida.
Antes da ampliação, a seção transversal deverá ser embutida em baquelite e posteriormente é feito um polimento no sentido baquelite > camada anódica > alumínio, evitando assim que o alumínio, por ser um metal mole, remonte sobre a camada anódica e interfira na leitura.
Obs: Este teste não serve para medir espessura anódica inferior a 8 micra, no entanto, é usado como referência para peças medidas com aparelho de indução de corrente (ABNT NBR 12610).

Norma ABNT NBR 12612 - Determinação de resistência ao intemperismo acelerado da camada anódica colorida, "Solidez à Luz":
A anodização colorida deverá restir, no mínimo, 600 horas de exposição a raios ultravioleta, produzidos por lâmpadas especiais, cujo comprimento das ondas durante o teste gira em torno de 313 nanômetros.
A amostra deverá ficar distanciada 190mm da fonte emissora, e sua temperatura não deverá exceder 90ºC.
Obs: Quanto maior o comprimento das ondas, menor a intensidade do raio ultravioleta.

As normas NBR aqui mencionadas, são instrumentos de suficiência internacional, para a determinação da qualidade e conformidade dosprodutos anodizados para fins arquitetônicos, pois foram baseadas nas normas ISO (International Organization for Standardization).

CUIDADOS QUE DEVEM SER TOMADOS COM AS ESQUADRIAS DE ALUMÍNIO ANODIZADO DURANTE OBRAS E SUA CONSERVAÇÃO POSTERIOR

Argamassas:
Cuidados especiasis devem ser tomados quando a instalação das esquadrias se deparar com a obra em fase de reboco ou com seus resíduos aquosos (infiltração de laje). Estes causam danos irreversíveis em contato com as superfícies anodizadas. Como prevenção, os caixilhos de alumínio anodizado deverão estar protegidos temporariamente até o término na obra, sendo o produto mais usado a vaselina em pasta que, quando aplicada, deve-se tomar os devidos cuidados com as guarnições EPDM, as quais são frágeis (ressecam ou esfarelam) a produtos orgânicos, principalmente solventes. Fita adesiva poderá ser utilizada, desde que tenha a garamtia do frabicante de não ressecar ou de aderir demasiadamente em presença de raios solares (ex.: fita 3W 25X, da 3M).

Ácidos:
No término da obra é muito comum o uso de ácidos muriático e fluorídrico como agentes de limpeza para fachadas e pisos, por isso, todas as esquadrias próximas deverão ser protegidas (vaselina em pasta), pois os ataques desses produtos podem remover a anodização dos caixilhos.
Obs: A lavagem de fachadas devem ser feitas antes da colocação dos caixilhos de alumínio.
Limpeza:
Ao término da obra, a remoção da vaselinha em pasta e a limpeza dos caixilhos, para revisão e entrega dos mesmos, faz-se com panos e flanelas umidecidas em solventes orgânicos (água-raz, thinner, etc.), tomando os devidos cuidados com as guarnições EPDM, frágeis a esses solventes. Posteriormente, lava-se com detergente neutro - 5% em água - e esponja macia.

Manutenção:
A conservação dos caixilhos estão diretamente ligadas à manutenção, necessária conforme a agressividade da zona onde foram aplicados. Utiliza-se 5% de detergente neutro diluido em água, aplicado com esponja macia. Como por exemplo, podemos citar:
  • Zona Industrial, agressividade excessiva, limpeza trimestral;
  • Zona Marítma, agressividade alta, limpeza semestral;
  • Zona Rural/Urbana, agressividade baixa-média, limpeza a cada 18 meses*.
* Nos grandes centos urbanos recomenda-se limpeza anual.
Obs: A norma ABNT NBR 12609 salienta que Zonas Marítimas (cloro) e Zonas Industriais (enxofre) apresentam alta agressividade, e que a deterioração da camada anódica dependerá do nível de frequência em que é feita a limpeza, pois a deposição de detritos aumenta as condições de corrosão provocadas pelo cloro e o enxofre.
Em obras que o nível de limpeza é muito prolongado, é aconselhavel que após a limpeza se aplique cera abrasiva ou automotiva tipo Grand Prix.

Processo de "Pintura Eletrostática a Pó"

Este processo é dividido em 3 etapas:

Pré Tratamento
A aderência da tinta sobre o alumínio depende da qualidade do pré-tratamento, que por sua vez é dividido em 3 etapas:
  1. Desengraxamento, onde efetua-se a limpeza do perfil de alumínio;
  2. Neutralização, onde se neutraliza a solução alcalina do desengraxante;
  3. Cromatização, responsável pela aderência da tinta sobre o alumínio, forma em sua superfície uma camada amorfa de óxido de cromo ou fosfato de cromo, que, por ser poroso, aumenta a aderência da tinta sobre o metal, além de protegê-lo contra corrosão.
Obs: A espessura mínima da cromatização especificada pelas normas européias é de 0,4gr/m2.

Aplicação da Pintura Eletrostática a Pó
Através de pistolas especiais, a tinta em pó "Poliester" é carregada eletrostaticamente e depois descarregada sobre o alumínio (que está aterrado), depositando, assim, a tinta em pó, sobre o metal que fora previamente cromatizado.
Existem dois tipos de aplicação:
- Tribomática (energiza por atrito);
- Corona (energiza por alta tensão);

Polimeração da tinta apó sobre o metal
Após a pintura, o alumínio entra em uma estufa onde é aquecido a 200ºC. Assim, a tinta em pó funde sobre funde sobre o metal e se polimeriza, formando uma película média em torno de 60 a 70 micra, com excelênte aderência sobre o alumínio cromatizado.
De acordo com a QUALICOAT (Quality Label for Paint and Powder Coatings on Aluminium for Architectural Applications), a camada de tinta a pó polimerizada sobre o metal, pode variar de 40 a 120 micra.
O alumínio pintado com tinta a pó poliester, por possuir a camada de cromo protetora e uma grossa espessura de tinta polimerizada, pode ser usada em qualquer zona (marítima, industrial, etc.).

NORMAS E TESTES DE CONFORMIDADE

Atualmente, no Brasil, existe na ABNT o projeto norma 01:803.01-001, "tratamento de superfície do alumínio e suas ligas - revestimento orgânico", para pintura sobre o alumínio destinado à Arquitetura, o qual chama outras normas já existentes e seus testes de conformidade.
A Prodec Prot. e Dec de Metais LTDA., está aplicando a tinta a pó Poliester no Brasil, conforme exigência da Qualicoat e da norma Inglesa BS64696 (British Standard), as quais espercificam os requisitos mínimos que devem satisfazer:
  • Matéria prima, instalações e equipamentos da fábrica de tinta a pó;
  • Materiais de revestimento (pó qualificado);
  • Materiais a serem revestidos, somente liga de alumínio com 98,5%;
  • Insatlações e controle de processo do aplicador;
  • Produto acabado (testes de conformidade);

Certifica o Fabricante de Tinta a Pó
Somente é outorgada ao fabricante auditado, a aprovação de uma tinta a pó e/ou família de tinta se os resultados dos teste de 01 a14, exigidos pela norma, forem aprovados em um laboratório de um instituto reconhecido pela comissão executiva. Os painéis pintados são submetidos aos seguintes testes:
Teste BS 6496
1. Brilho (Gloss Meter 60º) 3900-D5
2. Espessura do revestimento após a polimerização 3900-C5
3. Aderência da tinta sobre o metal (corte cruzado) 3900-E6
4. Dureza da pelicula polimerizada 3900-E2
5.Teste de embutimento 3900-E4
6. Resistência ao dobramento (mandril cônico) 3900-E1
7. Teste de impacto 6496-16
8. Teste Kesternich (Zona Industrial 0,2 L SO2) 3900-F8
9. Teste de névoa salina (Zona marítima, 5% de NaCl) 6496-15
10. Teste de Intemperismo acelerado (2000 horas ao u.v.) 3900-F3
11. Resistência a argamassa 6496-14
12. Resistência a água em ebulição (panela de pressão) 6496-17
13. Teste de polimerização com solvente orgânico 6496
14. Atmosfera constante de água condensada 3900-F2

Certifica o aplicador da tinta em pó
O certificado somente será outorgado ao aplicador auditado se as instalações, equipamentos e procedimentos atenderem as especificações da British Standard e Qualicoat - seções C e D -, e que o layout dos equipamentos seja projetado para evitar qualquer contaminação durante a aplicação.
C1- Armazenamento das peças de alumínio a serem tratadas, protegidas contra condensação e sujeiras, afastadas dos banhos do Pré-Tratamento.
C2- Pré-Tratamento:
  • Desengraxamento alcalino e neutralização ácida
  • Cromatização do alumínio ou fosfocromação (camada amorfa mínima de 0,4gr/m2)
  • Secagem após a cromatização ao ar quente (65 a 85ºC para fosfato crômico e 60ºC para cromatização amarela) aplicando a tinta em pó na seqüência (em até 24 horas).
C3- Estufa, aquecimento do alumínio após a aplicação da pintura:
  • Controle da temperatura do metal, através de termógrafo de 4 em 4 horas
  • Temperatura do metal a ser atingida para a polimerização da tinta
    • 200ºC e permanecer durante 10 minutos ou
    • 190ºC e permanecer durante 15 minutos ou
    • 180ºC e permanecer durante 20 minutos
C4- Laboratório, o aplicador deverá fazer analises químicas e testes de conformidade:
  • Análise dos banhos de pré tratamento e cromatizante.
  • testes de conformidade: espessura, impacto, aderência seca, aderência úmida, brilho, dobramento, embutimento e dureza
Algumas observações sobre os testes acima:
1. Medição de espessura da tinta polimerizada sobre o metal, que deverá ser de 40 a 120 micra (média 60 micra)
2. Testes de aderência da tinta sobre o metal, que avaliam o pré-tratamento (cromatização)
3. Teste de impacto e dobramento avaliam se a tinta foi totalmente polimerizada na estufa
4. Os testes de intemperismo (raios ultravioleta) deverá ser feito e controlado pelo fabricante da tinta

D- Tinta a pó a ser utilizada:
  • Aplicar somente pó aprovado pela Qualicoat e British Standard
  • Controle do estoque de pó, observando a validade oferecida pelo fabricante, solicitanto revalidação após vencimento
  • Utilizar no máximo 50% de pó recuperado em mistura com pó novo
CUIDADOS COM AS ESQUADRIAS DE ALUMÍNIO PINTADAS DURANTE A OBRA E SUA CONSERVAÇÃO POSTERIOR
  • Argamassa
    Peças pintadas que foram atingidas por argamassa não devem ser esfregadas para que a areia não atrite com o alumínio. Deve-se jogar água e esfarelar a argamassa com o dedo.
    Existem no mercado produtos levemente ácidos (ácido acético, por exemplo) que não atacam a pintura e ajudam a esfarelar os respingos de argamassa.
  • Tinta Látex
    Deve-se remover respingos de tinta látex com um pano umedecido em álcool. Não utilize, sob hipótese alguma, outros solventes como thinner ou acetona. Não utilize o álcool, porém, como produto de limpeza, mas apenas para esta tarefa.
  • Peças com Arranhões
    Em peças leves deve-se utilizar cera de polir automotiva do tipo Grand Prix. Para peças mais pesadas usa-se massa de polir automotiva nº 2. Neste segundo caso, costuma-se perder o brilho da esquadria, mas isso pode ser melhorado com a aplicação posterior de cera Grand Prix.
  • Peças danificadas e necessitando retoques
    Peças pintadas que sofrem batidas fortes a ponto de aparecer o metal base deverão ser lixadas no local (lixa nº 300 ou 400), limpar com pano umedecido em álcool e aplicar a tinta líquida retoque (alquídica modificada ou poliuretana). No entanto, seu uso é somente local e não para grandes áreas, por sua qualidade (dureza) inferior à da pelicula curada em estufa.
  • Fitas adesivas para a proteção de caixilhos durante obras
    Estas deverão ter garantia de resistência a raios solares, para não aderirem demasiadamente ou ressecarem sobre as peças pintadas até sua remoção.
  • Conservação
    Após a entrega da obra, a limpeza deverá ser feita periodicamente conforme a zona aplicada:
    Zona de agressividade alta ou excessiva (Industrial, Marítma) >> Trimestralmente
    Zona de agressividade baixa ou méida (Zonas Urbana e Rural) >> a cada 18 meses
    Utilizar na limpeza 5% de detergente neutro diluido em água, aplicando com esponja macia
VANTAGENS DA PINTURA ELETROSTÁTICA A PÓ EM RELAÇÃO À ANODIZAÇÃO

  1. Proporciona maior quantidade de cores aos arquitetos
  2. Maior uniformidade da cor
  3. Cobre defeitos de veias de extrusão e ligas, saliente na anodização
  4. Maior resistência a produtos ácidos e alcalinos
  5. Maior resistência nas zonas industriais
  6. Pode ser retocado com tinta líquida
  7. Não há perda de peso proveniente do pré-tratamento
  8. A camada obitida pode ser usada em qualquer zona, enquadrando assim as esquadrias padronizadas dentro das normas, já que são vendidas sem que se saiba seu destino.
  9. Para zona industrial e marítima o custo da pintura branca é inferior à anodizada Classe A18 e A23
DESVANTAGENS
  1. Menor resistência a abrasão
  2. Possibilidade de sofrer corrosão filiforme em zona agressiva, principalmente mista (marítima e industrial), obrigando o serralheiro a utilzar silicone neutro junto aos cortes e usinagem a fim de evitar tais transtornos.
  3. Maior "perda de cor" para cores cromáticas (verde, vermelho, azul).