A preparação da superfície é a etapa mais crítica da operação de aspersão térmica, Assim, a fim de obter um alto grau de qualidade com o emprego de revestimentos é necessário realizar uma boa preparação da superfície a ser revestida. Esta etapa consiste nos processos de limpeza, texturização e, quando necessário de camada de ligação e de pré–aquecimento (POLLNOW, 2013).
O tipo de material do revestimento e do substrato são fatores chave na determinação da escolha do processo de aspersão e da qualidade de preparação da superfície para garantir a adesão necessária a uma determinada aplicação (MARQUES, 2003).
Em regiões sujeitas a altas tensões mecânicas, a inspeção prévia do substrato se faz necessária para detectar falhas no substrato, antes de prosseguir com o revestimento, empregando–se ensaios não destrutivos. Dessa forma, as falhas presentes no substrato poderão ser corrigidas e assim não induzirão falhas no revestimento depositado (MARQUES, 2003).
a) Limpeza
O primeiro passo na preparação do substrato consiste em manter a superfície isenta de qualquer elemento contaminante, tais como: camadas de água, óxidos, graxa, óleo, pó e gases absorvidos a fim de que não haja impedimento entre o contato do material aspergido com a superfície (PAREDES, 2009).
A limpeza pode ser realizada de maneira mecânica ou química. A limpeza mecânica consiste na abrasão da superfície utilizando–se um material de maior dureza a fim de remover as
camadas superficiais desejadas. Os processos típicos utilizados são o lixamento, a escovação e o jato abrasivo. Já a limpeza química subdivide–se em três categorias: o desengraxe, a detergência e a decapagem ácida (PAREDES, 2009).
b) Criação de rugosidades
Após a realização da limpeza, vários métodos são usados para garantir uma superfície mais adequada para a aderência do revestimento. A texturização, por exemplo, consiste em atacar a superfície da peça impingindo a esta uma rugosidade necessária ao processo de aspersão térmica (POLLNOW, 2013). Dessa maneira, com a introdução da rugosidade reduz–se a possibilidade de ocorrência de defeitos por rugosidade final do revestimento aspergido (PAREDES, 2009).
Uma superfície rugosa apresenta maior área superficial que uma superfície polida, portanto, as partículas aspergidas terão maior área de contato para se aderirem ao substrato e, assim, mais pontos de ancoramento mecânico. Dessa forma, são eliminados os pontos preferenciais de cisalhamento, típicos da estrutura lamelar, os quais são responsáveis pela baixa resistência à tração apresentada durante os ensaios de aderência (PAREDES, 2009).
Durante a aspersão térmica, as partículas na forma fundida ou semifundida formam “bolachas” ao se chocarem com a superfície do substrato. Estas estruturas ao se resfriarem se contraem, e precisam se aderir à superfície. Assim, uma superfície rugosa aumenta a aderência e a coesão entre as partículas do revestimento por meio da geração de tensões superficiais de contração, do intertravamento de camadas, do aumento da área de interação e da descontaminação da superfície. O grau de rugosidade praticado em cada superfície irá depender do material aplicado, do processo e das condições de serviço da peça. Poderão também ser praticadas combinações de métodos para a geração da rugosidade desejada (MARQUES, 2003).
Segundo Paredes (2009), a rugosidade desejada pode ser obtida empregando–se jateamento abrasivo ou usinagem, sendo o jateamento a maneira mais usual. Em situações mais simples, apenas o jateamento já é capaz de realizar a limpeza e texturização do substrato. Nesse sentido, a escolha do abrasivo é de extrema importância. Este precisa apresentar como características adequadas dureza e geometria, uma vez que abrasivos muito duros e pontiagudos podem penetrar e ficar aderidos ao substrato macio.
O jateamento abrasivo pode ser realizado por dois tipos de equipamentos, o de pressão e o de sucção, sendo a mesma rugosidade obtida pela máquina de pressão obtida com 2,5 vezes menos pressão que quando empregada a máquina de sucção (PAREDES, 2009).
c) Camada de ligação
No caso da utilização de materiais muito duros, para ter suas características superficiais alteradas, ou então muito macias, os quais por qualquer mudança sofreriam deformação, se faz necessário a utilização da deposição de uma camada intermediária de ligação para obter a adequada aderência entre revestimento e substrato. Assim, são escolhidos os materiais de ligação que possuem alguma afinidade com o material do substrato, formando assim fortes ligações interatômicas, físicas ou de difusão (POLLNOW, 2013).
As camadas são finas o suficiente para se aderirem ao revestimento e, normalmente, aplicadas em materiais metálicos endurecidos por tratamento de têmpera e superligas. São também empregadas onde o jateamento abrasivo ou usinagem não podem ser utilizados, mas, nestes casos, apesar de simplificar o processo de preparação de superfície de aspersão térmica, o emprego da combinação dos métodos de preparação pode garantir a adesão máxima necessária. Essa preparação consiste na realização de uma usinagem grosseira do substrato, seguida de jateamento abrasivo e aplicação da camada de ligação (PAREDES, 2009).
d) Aquecimento prévio do substrato
A aplicação do pré–aquecimento é importante na obtenção de um revestimento mais homogêneo, pois este reduz a formação dos salpicos que prejudicam o ancoramento mecânico das partículas e, consequentemente, a aderência do revestimento ao substrato. O objetivo desta etapa é proporcionar a queima e volatização de graxas, óleos e umidade retidos na superfície do metal. Além disso, ele favorece a redução das tensões internas, já que quando a aspersão é realizada em substrato aquecido, com o cessamento do aporte térmico, a contração do substrato atua como reforço ao ancoramento mecânico (PAREDES, 2009).
O pré–aquecimento pode ser feito por chama da própria pistola de aspersão térmica, por um equipamento independente ou por indução. As temperaturas de aquecimento recomendadas situam–se entre 90ºC e 150ºC. Deve–se estar atento ao tempo longo de exposição do substrato a altas temperaturas devido a resultar em produção de espessas camadas de óxido superficiais (PAREDES, 2009).