Os melhores adesivos para colar alumínio: um guia do fabricante

Um metal que se destaca na engenharia moderna

O alumínio é um dos materiais mais populares na engenharia moderna, perdendo apenas para o aço. Sua combinação única de resistência, leveza e resistência à corrosão o torna ideal para uso em uma ampla variedade de aplicações em diversos setores. O alumínio é popular por vários motivos importantes:

1. O alumínio tem uma excelente relação resistência/peso. Pesando cerca de um terço do peso do aço, esse metal leve é ideal para aplicações em que é preciso resistência sem aumentar demais a massa. Apesar de ser leve, o alumínio é muito resistente e consegue aguentar ambientes difíceis.

2. O alumínio é naturalmente resistente à corrosão. Como forma uma camada protetora de óxido quando exposto ao ar (o que pode ser um desafio para a colagem — falaremos mais sobre isso daqui a pouco!), ele resiste diretamente à corrosão e à ferrugem. Isso o torna ideal para aplicações ao ar livre, onde o metal entra em contato com o ar, a água ou condições climáticas adversas.

3. O alumínio tem alta condutividade elétrica e térmica. Ele conduz calor e eletricidade com eficiência, o que o torna ideal para uso em trocadores de calor, eletrônicos e sistemas de refrigeração, entre outros.

4. O alumínio pode ser reciclado infinitamente. Com as preocupações cada vez maiores em relação à sustentabilidade na engenharia, o fato de esse metal leve e resistente poder ser reciclado indefinidamente, sem perder resistência nem qualidade, é uma característica fundamental desse material.

Outras vantagens do alumínio incluem a facilidade de usinagem e o preço acessível em comparação com outros metais, como o aço inoxidável ou o titânio.

Tipos de alumínio

O alumínio pode ser encontrado na forma pura, mas geralmente é usado como liga, ou seja, misturado com outro metal. Os vários tipos (ou séries) de alumínio e suas principais vantagens estão resumidos abaixo.

Série 1000 (99% de pureza)

Esse é o alumínio na sua forma mais pura, sem mistura com nenhum outro metal. Ele oferece todos os benefícios listados acima e é especialmente resistente à corrosão.

Série 2000 (Cobre)

Oferecem resistência e usinabilidade muito altas. Essas ligas podem passar por tratamento térmico para ganharem tenacidade e dureza excepcionais. São frequentemente usadas na colagem de componentes estruturais na indústria aeroespacial.

Série 3000 (Manganês)

Essa série não é passível de tratamento térmico e oferece alta flexibilidade e facilidade de usinagem, em troca de uma resistência moderada. É usada em aplicações cotidianas de alumínio, como utensílios de cozinha.

Série 4000 (Silício)

A combinação com silício reduz o ponto de fusão dessa liga. Fácil de trabalhar e com boa condutividade elétrica e térmica, essa série é muito usada na indústria automotiva.

Série 5000 (Magnésio)

Essas ligas oferecem uma resistência excepcional à corrosão, o que as torna especialmente adequadas para aplicações marítimas, já que resistem à exposição à água do mar e não enferrujam.

Série 6000 (Magnésio e Silício)

Esses materiais oferecem boa resistência à corrosão e altos níveis de resistência mecânica, e são frequentemente usados no setor da construção civil.

Série 7000 (Zinco)

É a mais resistente de todas as ligas de alumínio, ainda mais resistente do que muitos tipos de aço. Por causa da alta resistência e da excelente relação resistência/peso, elas são frequentemente usadas na indústria aeroespacial e em veículos de alto desempenho.

Desafios na colagem de alumínio

Colar alumínio pode ser bem simples, mas primeiro você precisa saber como superar os desafios que ele traz! O principal problema desse metal é a tendência de formar uma camada de óxido de alumínio na superfície quando fica exposto ao ar. Essa camada costuma ser frágil e invisível, de tal forma que você pode nem percebê-la na hora de colar o alumínio.

Talvez você esteja se perguntando: “E daí?”. Uma camada de óxido é inofensiva e não danifica o metal de jeito nenhum, então por que não dá pra simplesmente deixar ela lá e colar assim mesmo? O problema de colar alumínio com uma camada de óxido é que você vai colar a camada de óxido — e não a superfície do alumínio! Como a camada de óxido em si não está firmemente ligada ao alumínio, ela pode se soltar depois, principalmente quando exposta à tensão da colagem — e vai levar o adesivo junto com ela. Como não dá pra ver a camada de óxido a olho nu, vai parecer simplesmente que o adesivo não conseguiu aderir à superfície do alumínio.

Outros problemas encontrados na união de alumínio ocorrem principalmente quando ele é unido a outros metais, como o aço inoxidável. Os fatores a serem considerados aqui incluem a taxa de expansão térmica muito maior do alumínio (o que pode causar tensão na união e fratura) e o risco de corrosão galvânica em certas condições. Vamos abordar essas questões com mais detalhes mais adiante.

Preparação da superfície — o segredo para uma colagem bem-sucedida de alumínio

A preparação adequada da superfície do alumínio é, sem dúvida, a etapa mais importante para conseguir uma boa aderência nesse substrato. A preparação da superfície não só remove a camada de óxido mencionada acima, mas também quaisquer óleos e outros contaminantes que possam impedir uma boa aderência. Siga as etapas descritas abaixo para preparar o alumínio para a colagem:

1. 1. Remova os contaminantes.

    

   Usa um solvente pra limpar a superfície do alumínio e tirar graxa, poeira, agentes desmoldantes, impressões digitais etc. Isopropanol, acetona ou o Permabond Cleaner A são todos adequados pra isso. Observação: essa etapa por si só NÃO é suficiente pra remover a camada de óxido.

1. 2. Tira a camada de óxido.

    

   Agora que a superfície está limpa, é hora de remover a fina camada de óxido do alumínio. A melhor maneira de fazer isso é por meio de uma leve abrasão ou jato de areia. Lixas ou almofadas abrasivas são adequadas para esse fim. Não precisa esfregar com muita força no alumínio — um toque leve já dá conta do recado. Algumas pessoas usam rebarbadoras para dar uma textura à superfície do alumínio, o que a gente não recomenda. Embora os arranhões e sulcos possam criar mais área de superfície para a aderência, o calor gerado por esse processo faz com que o alumínio comece a se reoxidar imediatamente e pode fazer com que partículas e resíduos se incrustem ainda mais na superfície.

    

   3. Use um primer para superfícies (opcional).

    

   Depois de remover a camada de óxido, agora você pode aplicar um primer de superfície no alumínio. Produtos como o Permabond 2K Primer, aplicados após a lixação, ajudam a evitar a reoxidação na superfície do alumínio. Ele também atua como promotor de adesão e melhora a durabilidade a longo prazo da colagem.

1. 4. Limpa de novo.

    

   Depois de lixar ou fazer jateamento com areia, limpa a superfície de novo com solvente para tirar qualquer resíduo.

1. 5. Bond.

    

   Seu alumínio já está pronto para a colagem. Lembra que, depois desse processo, vai começar a se formar uma nova camada de óxido na superfície do alumínio; por isso, quanto mais cedo você fizer a colagem, melhores serão os resultados.

O processo acima vai te garantir os melhores resultados de forma consistente na colagem de alumínio. Se você está procurando as colagens mais resistentes e duradouras ao longo do tempo, é isso que a gente recomenda que você faça. No entanto, se a sua aplicação for menos exigente ou não precisar atender a requisitos de resistência máxima, pode ser suficiente simplesmente limpar a superfície com um solvente antes da colagem. Ou, como você vai descobrir daqui a pouco, dá pra usar um adesivo Permabond bem especial, que consegue colar mesmo através de camadas de óxido!

Uma observação sobre a gravação com ácido

Tem outra maneira de preparar superfícies de alumínio para a colagem que era bem popular no passado, principalmente na indústria aeroespacial: o decapamento ácido. Esse processo envolve expor a superfície do alumínio a um ácido (o “decapante”) para alterar as características da superfície e torná-la adequada para a colagem com adesivos.

Esse método remove a camada de óxido e permite uma aderência muito forte com os adesivos. No entanto, a gravação química é bem menos popular hoje em dia por causa da natureza dos ácidos usados nesse processo — descobriu-se recentemente que muitos deles são prejudiciais à saúde e foram proibidos ou passaram a ser fortemente regulamentados. Trabalhar com ácidos também significa que os funcionários precisam tomar cuidado redobrado e usar roupas de proteção para evitar a exposição. E com a tecnologia de adesivos melhorando a cada ano, muitos fabricantes não veem mais a necessidade de correr os riscos potenciais à saúde e segurança ou os riscos legais envolvidos no uso da gravação ácida para colar alumínio.

Os melhores adesivos para colar alumínio

Existem muitos tipos de adesivos adequados para colar alumínio, e vamos falar sobre isso a seguir. No fim das contas, a melhor escolha depende das especificidades da sua aplicação, como o ambiente em que vai ficar, se você vai colar alumínio com alumínio ou com outro material, a rapidez com que o adesivo precisa secar, etc.

Epóxis

Os adesivos epóxi — tanto de uma parte quanto de duas partes — são uma excelente opção para colar esse substrato. Eles oferecem a maior resistência estrutural entre todos os adesivos para alumínio; portanto, se a resistência da colagem for sua prioridade, um epóxi é provavelmente a primeira opção que você deve considerar. Eles também costumam oferecer boa resistência química, e muitos são adequados para aplicações que precisam suportar altas temperaturas.

Por exemplo, o Permabond ET5422 e o ET5424 são epóxis de duas partes que aderem muito bem ao alumínio. O ET5422 oferece uma das maiores resistências ao descolamento do mercado, com 320 N/25 mm (70 PIW), enquanto o ET5424 oferece excelente resistência ao calor. Esses dois adesivos são super adequados para aplicações aeroespaciais, como, por exemplo, a colagem de painéis sanduíche em estrutura alveolar de aeronaves, que usam bastante alumínio.

O Permabond ET5428 e o ET5429 são epóxis de dois componentes que oferecem alta resistência de colagem em alumínio, além de excelente resistência a impactos e vibrações. Esses produtos também são ótimos para colar materiais diferentes, como, por exemplo, alumínio com compósitos.

Adesivos acrílicos estruturais

Lembra daquele adesivo especial que mencionamos, que consegue colar através das camadas de óxido do alumínio? É um adesivo acrílico estrutural e um dos melhores da nossa linha para colar alumínio, além de outros materiais.

O Permabond TA4208 Preto foi desenvolvido para uma colagem eficaz em diversos tipos de substratos e tem um desempenho excelente em metais, plásticos e materiais compostos. Sua tecnologia de ativação de superfície permite que ele cole através de camadas de óxido e também em superfícies oleosas. Isso significa que você pode colar alumínio em outro metal usando nada mais do que um pano umedecido com acetona antes da aplicação e ainda assim obter resultados de resistência ideais.

A tabela abaixo compara os valores de resistência ao cisalhamento em vários tipos de alumínio usando o TA4208 Black:

Como você pode ver, os valores de resistência continuam bem altos, mesmo em alumínio sem preparação prévia. Durante os testes, descobrimos que a adição da tecnologia de adesão superficial aumenta em quatro vezes a resistência ao cisalhamento por sobreposição no alumínio sem preparação prévia.

O Permabond TA4246 é outro adesivo acrílico estrutural que adere bem ao alumínio. É um adesivo de duas partes, que não precisa ser misturado, e que cura à temperatura ambiente. Embora não tenha a tecnologia de adesão superficial do TA4208, ele oferece altíssima resistência ao descolamento e ao impacto, sendo ideal para substituir soldas ou fixadores.

Os acrílicos estruturais não só oferecem a vantagem de exigirem menos preparação da superfície, como também apresentam ótima resistência a impactos e vibrações, curam rapidamente e são fáceis de integrar em um processo de produção.

Cianoacrilatos

Os cianoacrilatos, também conhecidos como supercola ou adesivos instantâneos, colam bem o alumínio. Esses adesivos são ideais se você precisar de uma cura instantânea — eles atingem a resistência de fixação em questão de segundos. Não são tão indicados se você estiver colando peças grandes, já que o adesivo pode começar a curar antes mesmo de você conseguir encaixar as peças com precisão. Se você estiver colando peças pequenas e que se encaixam bem, como em aparelhos eletrônicos, eles podem ser a escolha ideal.

Se você estiver interessado em usar um cianoacrilato para colar alumínio, considere o Permabond 910. Esse adesivo forma ligações resistentes com vários metais, incluindo alumínio e aço.

Outras composições químicas de adesivos

Adesivos e selantes anaeróbicos podem ser usados para colar alumínio, mas talvez seja preciso usar um ativador primeiro, se você precisar de uma cura mais rápida. Como o alumínio é um metal passivo, sem um ativador como o Permabond A905, o processo de cura vai demorar muito mais tempo do que com metais ativos, como cobre e latão. Existem formulações de adesivos anaeróbicos mais reativos disponíveis para uso em alumínio.

Os adesivos UV também funcionam no alumínio, desde que a luz UV consiga atingir toda a área de colagem. Como o próprio alumínio bloqueia a luz UV, o outro substrato a ser colado precisa ser transparente, como vidro ou plástico transparente.

Ligação do alumínio a outros materiais

O alumínio pode ser unido a uma variedade de outros materiais, desde outros metais até plásticos, vidro e materiais compostos. No entanto, há duas questões principais a se levar em conta ao fazer isso: a expansão térmica e a corrosão galvânica.

A expansão térmica de um material, representada pelo seu coeficiente de expansão térmica (CTE), mostra até que ponto ele se expande com o calor e se contrai com o frio. Um CTE mais alto significa maior expansão e contração, enquanto um CTE mais baixo indica o contrário. Isso é importante para adesivos porque, se uma aplicação for submetida a altas ou baixas temperaturas, ou a ciclos térmicos, os substratos colados vão se expandir e contrair. Se a taxa de expansão e contração dos substratos for muito diferente, isso pode causar tensão no ponto de colagem.

Por exemplo, o alumínio tem um CTE de 23, enquanto o do aço macio ou de carbono fica em torno de 11 — menos da metade do do alumínio. Por isso, numa união entre alumínio e aço, o alumínio se expandiria muito mais do que o aço se fosse submetido a altas temperaturas e, consequentemente, se contrairia muito mais ao esfriar.

Para neutralizar quaisquer efeitos negativos que essa expansão e contração diferenciadas possam ter na área de colagem, é importante escolher um adesivo reforçado que consiga se adaptar às diferentes mudanças de estado dos dois substratos com a variação de temperatura. O Permabond ET5422, mencionado acima, é ideal pra isso. Sua resistência ao descolamento superalta e sua ótima resistência à temperatura permitem que ele se mantenha firme mesmo sob cargas de tensão. Usar uma camada de cola um pouco mais grossa também pode ajudar a absorver as diferenças nos coeficientes de expansão e reduzir a tensão nos componentes.

Se você estiver colando substratos diferentes, uma preparação rigorosa da superfície é ainda mais importante para garantir uma colagem ideal e duradoura.

Prevenção da corrosão galvânica

A corrosão galvânica é um processo eletroquímico em que um metal começa a se corroer na presença de um metal diferente (e de certos compósitos, como a fibra de carbono). Isso acontece por causa de pequenas correntes elétricas que fluem entre os dois metais na presença de um eletrólito, como água salgada ou água da chuva. Se um metal menos nobre, como o alumínio, entrar em contato com um mais nobre, como o aço, ele pode começar a se corroer na presença desse eletrólito.

Lembra que a corrosão galvânica só pode acontecer na presença de umidade. Se a área de união entre metais diferentes for mantida completamente seca o tempo todo, você não precisa se preocupar com isso. No entanto, se houver mesmo que seja um risco mínimo de entrada de umidade no local da união, vale a pena tomar medidas para garantir que a corrosão galvânica não aconteça. Escolher um adesivo para unir seus metais em vez de fixadores mecânicos já é uma ótima escolha!

Isso porque um adesivo, aplicado na área certa (ou seja, onde é mais provável que a umidade entre), já oferece, por si só, uma ótima proteção contra a corrosão galvânica. Não esquece de aplicá-lo uniformemente por toda a área de colagem e garantir uma boa vedação, bem firme. Em termos de projeto da junta, também é importante tentar evitar a criação de um caminho eletricamente condutor entre os dois metais a serem unidos.

Qualquer superfície de alumínio exposta que possa sofrer corrosão galvânica pode ser protegida por meio de anodização, pintura a forno ou revestimento em pó.

Perguntas frequentes sobre a colagem de alumínio

• Usar adesivos é melhor do que soldar quando se trata de alumínio?

Ambas as opções são possíveis, mas os adesivos são uma opção mais barata, que exige menos habilidade e é mais prática no local de trabalho, além de causar o mínimo de danos ao alumínio. Os adesivos não exigem furos nem perfuração, unem materiais diferentes e distribuem a tensão uniformemente pela junta. Eles também proporcionam um acabamento mais limpo e esteticamente mais agradável.

• Qual é o adesivo mais forte para alumínio?

Os epóxis costumam proporcionar as ligações mais resistentes no alumínio, principalmente os epóxis estruturais ou reforçados, como o Permabond ET5428 e o ET5422.

• É preciso lixar o alumínio antes de colar?

No ideal, sim. Lixar ou esmerilar remove a fina camada de óxido que fica na superfície do alumínio, deixando-a mais preparada para a colagem. Recomenda-se usar lixa à base de carborundo em vez de lixa comum.

• É preciso aplicar primer no alumínio antes de colocar o adesivo?

A aplicação do primer é uma etapa extra que você pode fazer para preparar o alumínio para a colagem depois do lixamento. Não é estritamente necessário, mas pode ajudar a evitar que ocorra uma nova oxidação depois que você lixar o metal. O primer Permabond 2K é ideal para isso.

• O cianoacrilato consegue colar alumínio?

Sim, os cianoacrilatos colam muito bem o alumínio. São ideais para colar peças pequenas e que se encaixam perfeitamente, que podem ser unidas imediatamente após a aplicação do adesivo. Dá uma olhada no Permabond 910 como opção de cianoacrilato para colar alumínio.

• Qual é o melhor adesivo para alumínio em ambientes externos?

Os adesivos epóxi e acrílicos estruturais funcionam bem em aplicações com alumínio ao ar livre. Ambos oferecem boa resistência química e ambiental.

• É possível unir alumínio ao aço?

É claro que dá pra colar alumínio no aço. Mas é importante lembrar que a taxa de expansão térmica do alumínio é o dobro da do aço. Isso não é um grande problema se você estiver colando só peças pequenas, mas em painéis de um metro de comprimento, por exemplo, você vai notar essa diferença. Por isso, é importante escolher um adesivo que ofereça um certo grau de flexibilidade se a sua aplicação for ficar exposta a altas temperaturas ou a ciclos térmicos. Um epóxi reforçado ou um acrílico estrutural funcionam bem nesse caso.

Se você tiver alguma dúvida sobre a colagem de alumínio ou quiser conversar conosco sobre o seu projeto, entre em contato.