Cada vez mais aplicada nas indústrias, a texturização de metais com laser é um processo que modifica a superfície desse tipo de material com precisão. A técnica é caracterizada pela utilização de feixes de laser com pulsos curtos e alta energia, capazes de promover a formação de rugosidade nas superfícies das peças. Ela também ocasiona menos danos ao ambiente, apresenta menor risco para a saúde dos operadores, é facilmente automatizável, além de permitir um tratamento seletivo e o processamento de superfícies complexas.
“O processo por laser de pulso ultracurto representa um método rápido, preciso e direto para a texturização tridimensional de uma grande variedade de materiais e geometrias”, ressalta Milton Lima, pesquisador do Instituto de Estudos Avançados do ITA.
Muitas das propriedades superficiais dos materiais são afetadas pela rugosidade e pelo perfil topográfico de sua superfície. Por isso, a texturização a laser é importante por ajudar a diminuir o atrito entre superfícies sujeitas a contato contínuo, aumentar a hidrofobicidade (repelência à água) de uma superfície para torná-la super hidrófoba e dotá-la de propriedades autolimpantes.
Mecanismos de interação entre feixe laser e metal
A interação do laser com a matéria é influenciada por fatores como natureza do substrato, composição e estrutura da superfície, energia, frequência e largura do pulso laser e atmosfera. Quando a densidade de energia do laser é suficientemente alta, o fenômeno de absorção provoca efeitos térmicos (como, por exemplo, a fusão ou a vaporização) ou atérmicos (como a ablação).
Na limpeza e na texturização simultâneas, o metal recebe uma quantidade de energia adicional para refundir superficialmente. Macroscopicamente, a rugosidade da superfície aumenta, em geral, devido à formação de crateras provenientes da fusão e ablação do material.
“Microscopicamente, as fases que compõem o substrato podem passar por transformações de fase de sólido para líquido e vapor, como também sofrer transformações alotrópicas. Aços ferramentas são compostos por austenita, martensita e carbonetos, que vão reagir de modos diversos ao pulso laser. A austenita é a fase que irá refundir e ressolidificar durante o processamento. A temperatura ‘liquidus’ para o aço ferramenta M2 é de cerca de 1430°C. Acima dessa temperatura, o metal na fase líquida reage ao pulso laser, formando gotículas, vaporizando e, eventualmente, formando poças de fusão. Durante a ressolidificação, uma parte da austenita transforma-se em martensita. A martensita, que já está presente no substrato, decompõe-se em austenita sob uma temperatura que depende do volume de carbonetos”, explica Lima.
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