Você sabia que já é possível soldar* dois materiais metálicos sem calor? Pesquisadores da Iowa State University, nos EUA, desenvolveram um método bastante interessante, o qual funciona como uma espécie de cola metálica. Para isso, partículas minúsculas de metal são resfriadas abaixo de sua temperatura de fusão e impedidas de solidificar, entrando em um estado de metaestabilidade conhecido como super-resfriamento. No entanto, as partículas procuram atingir seu estado de menor energia, que para as temperaturas e pressões em que se encontram, é o estado sólido, e não líquido. Dessa forma, assim que sofrem uma perturbação externa intensa o suficiente, as gotículas tornam-se sólidas. Os cientistas aproveitaram-se desse fenômeno para fazê-las solidificar na junta entre dois metais, permitindo a união dos mesmos sem a necessidade de aquecimento ou fusão.
Diversas abordagens podem ser realizadas para fazer um metal líquido atingir a condição de super-resfriamento. Pode-se, por exemplo, eliminar sítios de nucleação heterogêneos. Tratam-se de locais onde a nucleação de um embrião é facilitada, por já existir por exemplo uma impureza ou o contato com outro sólido. Uma vez atingido um tamanho crítico, o embrião torna-se estável e começa a dar origem a um grão. Um grão, ou um conjunto deles, dá origem a um material sólido. Assim, eliminando-se regiões onde a nucleação é facilitada, retarda-se o processo de solidificação e mantém-se o material líquido por uma faixa maior de temperaturas. Seguindo o mesmo princípio, outra atitude que pode ser tomada é minimizar os efeitos do recipiente no qual o líquido encontra-se, visto que na interface com o mesmo a nucleação é facilitada. Para isso, utilizam-se as denominadas “técnicas sem recipiente”. Com elas, consegue-se um subresfriamento de até 0,4 vezes a temperatura de fusão. O maior valor alcançado até o momento é de 0,7 vezes a temperatura de fusão, obtido para partículas nanométricas de gálio. Um exemplo desse tipo de técnica é a emulsão de gotículas, utilizada pelos pesquisadores da Iowa State University. Eles injetaram gotículas em alta velocidade em um líquido ácido e expuseram-as a oxigênio. Com isso, formou-se uma camada óxida recobrindo as gotículas e impedindo-as de solidificar. Para o metal utilizado, conhecido como metal de Field (liga de Bi-In-Sn), formaram-se partículas com diâmetro de cerca de 10 micrometros. Ao colocá-las na junta a ser soldada e pressionar os materiais de base, a camada óxida das pequenas partículas é rompida e o metal em seu interior imediatamente solidifica, unindo as duas peças.
O processo é ainda relativamente caro e não suporta temperaturas tão elevadas quanto a soldagem convencional, de forma que encontra mais potencial de aplicação por enquanto na indústria eletrônica. No entanto, os pesquisadores que o propuseram têm confiança de que venha a ser tão importante industrialmente quanto a solda sem chumbo.
* Apesar de a união de dois metais por consequência da presença de fases líquidas ser conhecida popularmente como soldagem, a definição mais correta de soldagem é aquela que envolve fusão dos materiais de base, isto é, dos materiais que se deseja soldar. Como nesse caso apenas o metal de adição, aquele que é colocado entre as peças, atinge a fase líquida, o processo seria melhor designado como brasagem. No entanto, o termo original “soldagem” foi mantido, por ser apresentado como tal nas referências consultadas.
Referências: