Vantagens e desvantagens da microeletrodeposição

A microeletroformação é um processo de maquinagem baseado no princípio da deposição catódica eletroquímica. Envolve a redução contínua e a deposição de catiões metálicos num molde catódico para formar uma peça electroformada, como se mostra na Figura 1.1. Neste processo, o material metálico electroformado serve de ânodo, o molde condutor actua como cátodo e uma solução salina do material metálico electroformado é utilizada como eletrólito. O metal do ânodo perde electrões e gera iões metálicos, que depois se depositam continuamente no cátodo. Quando a camada de metal depositada atinge a espessura desejada, a fonte de alimentação é desligada e a camada depositada é separada do molde, resultando numa peça electroformada com uma forma oposta à do molde.

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A microeletroformação apresenta as seguintes vantagens.

1. Replicação exacta e precisa de contornos complexos e detalhes finos, com elevada precisão de replicação e repetibilidade.
2. As peças electroformadas obtidas têm uma precisão dimensional muito elevada, com uma rugosidade de superfície até Ra 0,1μm, e consistência entre peças electroformadas produzidas a partir do mesmo molde.
3. Ampla aplicabilidade, uma vez que o tamanho das peças electroformadas pode variar numa vasta gama. Pode converter contornos internos de precisão difíceis de maquinar em contornos externos facilmente maquináveis, tornando-o adequado para o fabrico de peças de precisão e de contornos internos complexos.
4. Dentro de uma determinada gama, as propriedades mecânicas e físicas do metal depositado podem ser ajustadas alterando as condições de eletrodeposição e a formulação do eletrólito. Pode também unir materiais que são difíceis de soldar utilizando o método de eletrodeposição.
5. O investimento em equipamento é relativamente pequeno, e o custo é baixo. A margem de maquinação é pequena e o material residual pode ser reutilizado como material anódico. Os moldes e as soluções de eletrodeposição também podem ser reutilizados.

No entanto, a microeletroformação também tem algumas limitações e desvantagens.

1. Baixa velocidade de eletrodeposição, resultando em longos tempos de processamento. Por exemplo, para obter uma camada depositada de 1 mm de espessura, as peças de forma simples podem necessitar de várias horas, enquanto as peças complexas podem necessitar de dezenas de horas.
2. A qualidade da camada depositada é instável e propensa a defeitos como nódulos, pinholes, grãos grosseiros e tensão excessiva, levando a uma diminuição das propriedades físicas e mecânicas da camada depositada e a uma potencial rejeição da peça. A tensão interna excessiva pode também causar deformação e fissuração da camada depositada.
3. A taxa de deposição de metal é geralmente proporcional à densidade de corrente na superfície do cátodo. Para superfícies de molde complexas, a distribuição desigual do campo elétrico pode resultar numa fraca uniformidade da camada depositada, afectando o desempenho da peça. Além disso, esta não uniformidade tende a piorar com tempos de deposição mais longos, criando um ciclo vicioso e reduzindo significativamente a densidade média da corrente de deposição e a taxa de deposição.
4. A gama limitada de materiais de eletrodeposição pode não satisfazer todas as necessidades práticas.

A tecnologia de microeletroformação serve de suporte crucial para técnicas de microfabricação como LIGA, LIGA-Like e EFAB. Encontra amplas aplicações nas indústrias aeroespacial, de maquinaria de precisão, eletrónica automóvel, biomédica e de defesa. Os exemplos incluem micro moldes para biossensores, micro turbinas, micro orifícios de elevado rácio de aspeto e medidores de microfluxo.