Metalização a vácuo

9 de agosto, 2018 às 9:39 | Postado em Estrutura da matéria, Gás e vapor, Mudanças de estado da matéria, Termologia, termodinâmica

Boa tarde.

Pretendo construir uma máquina de metalização a vácuo, utilizando uma panela de pressão, que será a máquina, um motor compressor, para fazer vácuo no sistema, duas lâmpadas incandescentes, cujos filamentos é onde pretendo evaporar pequenos pedaços de papel alumínio, um motor para girar a base onde o objeto a ser metalizado irá ficar. Porém, em minhas pesquisas, fala-se que a pressão necessária para o alumínio aderir de forma fina e boa ao objeto deve ser da ordem de 10^-5 mbar, cerca de 15 milhões de vezes menor do que a pressão da Terra. Qual seria a explicação para a necessidade de uma pressão tão baixa? Qual poderia ser a implicação da utilização de um motor simples de geladeira?

A “metalização a vácuo” consiste em evaporar um (ou mais) metal (metaisis) ou liga(s) de modo que ele(s) condense(m) no substrato de interesse (objeto que se deseja revestir). A taxa de evaporação (quantidade de material que evapora em um dado intervalo de tempo) é proporcional à *diferença* entre a pressão de vapor do metal (na temperatura em que se encontra na metalizadora) e a pressão no recipiente. Dado que a pressão de vapor dos metais é “baixa”, é necessária uma pressão “muito baixa” no recipiente para que ocorra evaporação significativa. Além disso, baixas pressões favorecem (i) o transporte de material (o metal consegue atingir o substrato sem antes colidir com os gases que compõem o ambiente no recipiente) e (ii) a qualidade do revestimento produzido (previnem problemas de baixa adesão e descoloração devido a processos químicos como oxidação). A utilização de um compressor de refrigeração como bomba de vácuo em uma metalizadora implicaria baixa taxa de evaporação (possivelmente imperceptível) e baixa qualidade do revestimento formado (no caso do alumínio, produz-se um revestimento de óxido de alumínio, esbranquiçado, ao invés do metal, “espelhado”).

Essa discussão qualitativa pode ser colocada em termos quantitativos; há modelos físicos aplicáveis e são conhecidos os valores das grandezas físicas envolvidas. O assunto é apresentado em disciplinas como “Deposição de Filmes Finos por Pulverização Catódica”, do Programa de Pós-Graduação em Física da UFRGS. Se você deseja ver uma metalizadora a vácuo em funcionamento, pode solicitar ao Laboratório de Microeletrônica do Instituto de Física da UFRGS.