Trattamenti galvanici metalli

Trattamenti galvanici metalli

I testi seguenti sono di propriet dei rispettivi autori che ringraziamo per l'opportunit che ci danno di far conoscere gratuitamente a studenti , docenti e agli utenti del web i loro testi per sole finalit illustrative didattiche e scientifiche.

Trattamenti galvanici dei metalli

INDICE:

1. Trattamenti galvanici

Generalit

Attrezzature

2. Sgrossatura dei metalli

Tipologie di sporco

Lavaggio

Tipi di sgrassanti

Processi di sgrassaggio

Neutralizzazione

Problemi ecologici

3. Pretrattamenti di elettrodeposizione

Prenichel e presame

4. Ramatura

Bagni al cianuro di rame

Bagni al solfato di rame

Bagni al pirofosfato

Bagni al fluoborato

Analisi chimica dei bagni di ramatura

5. Nichelatura

Generalit

Composizione

Analisi chimica del bagno di nichelatura

6. Cromatura

Teoria della cromatura

Generalit

Reazioni elettroniche

Cromo decorativo

Sviluppo dei principi della riduzione elettrolitica dellacido cromico

Stato presente della teoria della deposizione del cromo

Processi anodici

Struttura e propriet del deposito di cromo

Caratteristiche del cromo elettrodeposto

Tensioni interne

Propriet meccaniche

Durezza e resistenza allabrasione

Riflettivit

Coefficiente di attrito

Propriet chimiche

Contenuto di gas

Comportamento alla corrosione

Costituenti di un bagno di cromo e loro azione

Generalit

Catalizzatori

Il cromo trivalente

Additivi speciali

Bagni da cromo trivalente

Influenza delle condizioni operative sulle propriet dei depositi di cromo

Lucentezza e colore

Durezza e resistenza allabrasione

Relazione tra durezza e resistenza allabrasione

Effetto della concentrazione del cromo

Influenza dei catalizzatori

Influenza dei vari cationi

Propriet meccaniche

Contenuto di gas

Influenza della densit di corrente e della temperatura

Protezione della corrosione

Metodi operativi su soluzioni di cromatura

Conducibilit elettrica

Rendimento di corrente

Potere penetrante e coprente

Misura del potere penetrante col sistema Haring-Blum

Deposizione tecnica di cromo

Generalit

Deposizione di cromo lucido

Depositi intermedi

Pretrattamenti meccanici e chimici

Intelaiatura

Elettroliti

Risciacquo e trattamenti successivi

Campi di applicazione

Analisi dei costituenti fondamentali di un bagno di cromatura

7. Trattamenti finali con metalli comuni

Lega nickel stagno

8. Trattamenti finali con metalli preziosi

Argentatura

Doratura

Platinatura

Rodiatura

Palladiatura

Palladio nickel

Rutenio

Determinazione dei metalli preziosi nelle soluzioni galvaniche

Strumentazione per lanalisi spettrofotometrica ad assorbimento atomico

TRATTAMENTI GALVANICI

Generalit

Lo scopo fondamentale di una finitura galvanica ottenere un deposito il cui effetto persista per un periodo almeno pari alla vita media delloggetto su cui applicato. Questo periodo non di semplice definizione tuttavia esiste qualche condizione su cui ci si pu basare per ottenere un risultato soddisfacente.Innanzitutto bisogna individuare lambiente in cui il sistema opera. Sar quindi utile fare delle prove potenziometriche per definire una scala delle nobilt relativa allambiente dei metalli interessati al processo compreso il metallo base. In questo caso lo strato esterno, per poter mantenere intatte tutte le sue caratteristiche estetiche, dovr fornire una protezione catodica, cio avere il massimo di nobilt possibile.Stabilita tale scala si potr definire una successione di depositi conveniente economicamente e di valore tecnico. In genere loggetto da rivestire richiede un rivestimento livellato e lucido per eliminare imperfezioni provenienti dalle lavorazioni meccaniche precedenti. I depositi che soddisfano a queste condizioni sono la nickelatura lucida e la ramatura lucida. Uno o entrambi di questi depositi diventano necessari per conferire le propriet anzidette indipendentemente dal valore del potenziale del materiale base. E buona norma in questo caso che la successione dei depositi segua una scala dei potenziali crescenti nel senso della nobilt dallinterno verso lesterno in modo che la differenza fra uno strato ed il successivo non superi i 200 mV. In queste condizioni la possibilit che si verifichi una corrosione per contatto fra due strati successivi risulta notevolmente ridotta a causa dellintervento dei fenomeni di polarizzazione dei due elettrodi che assorbono una buona parte del potenziale disponibile rendendo cos trascurabile la corrente di corrosione. Affinch questo sia verificato necessario che i depositi non siano porosi altrimenti si pu avere contatto fra due strati non confinanti per intercessione di un elettrolita.La porosit, che insita in ogni rivestimento, pu essere limitata sfruttando lo spessore del deposito almeno dove laspetto economico lo consenta. Oltre alle porosit anche le criccature indotte da sforzi esterni possono provocare il contatto fra strati non adiacenti. Questo succede generalmente quando il deposito fragile e di elevato spessore. Da quanto detto necessario stabilire una successione degli strati che tenga conto dei seguenti parametri:

Scala delle nobilt dei metalli interessati compreso il metallo base.

Aspetto qualitativo del metallo base per poter definire gli spessori di nickel e/o rame al fine di avere depositi lucidi e livellati.

Tipo di finitura metallica che definisce laspetto estetico e la resistenza agli aggressivi chimici e meccanici.

Metalli intermedi che soddisfino alle condizioni elettrochimiche precedentemente dette tenendo conto degli aspetti fisici (durezza e porosit) e degli aspetti economici.

Laspetto economico si riferisce in genere al costo del metallo nobile depositato in quanto molto superiore rispetto a tutti gli altri costi generali di deposizione.

Per quanto riguarda laspetto corrosivo si riportano due scale della nobilt crescente in due ambienti diversi che possono essere rappresentativi delle condizioni duso per bigiotteria e montature per occhiali, cio oggetti che vengono a contatto con la pelle e soggetti quindi a sudore o allazione di corrosione salina.

Soluzione cupro salina acetica

Sudore artificiale

Rame

Alpaca

Alpaca

Nickel

Nickel

Rame

Argento

Argento

Oro

Oro

Palladio

Platino

Platino

Palladio

Rutenio

Rutenio

Composizione della soluzione cupro salina acetica:

Cloruro di Sodio

NaCl

50 g/l

Acido Acetico

CH3COOH

10 g/l

Cloruro Rameico biidrato

CuCl22H2O

0.26 g/l

PH

3.0 3.1

Temperatura

20 C

Composizione soluzione sudore artificiale:

Cloruro di Sodio

NaCl

10 g/l

Acido Lattico

CH3CHOHCOOH

1 g/l

Urea

H2N-CO-NH2

1 g/l

PH

4.7

Temperatura

20C

ATTREZZATURE

. In qualsiasi trattamento galvanico la soluzione elettrolitica contenuta in una vasca, normalmente rettangolare, costituita in materiale polimerico inerte rispetto alla soluzione e cio PVC e PP. Il PP ha una miglior resistenza alla deformazione a caldo ma non resiste ad ambienti ossidanti (ad esempio cromati). Se le vasche sono di dimensioni elevate pi economico utilizzare una struttura portante in acciaio e rivestirla con un foglio da 2-3 mm di PVC o PP. Sui due fianchi pi lunghi della vasca vengono fissati appesi ad una barra metallica gli anodi. Questi possono essere costituiti da anodi attivi che si ossidano durante lelettrolisi fornendo ioni alla soluzione dello stesso tipo di quelli che si vanno depositando al catodo. Oppure possono essere di tipo inerte quali titanio o titanio platinato che non partecipano alla reazione anodica ma fanno solo da supporto alla stessa per lo scambio elettronico alla loro superficie. Se gli anodi sono di tipo solubile, come nel caso della ramatura o della nichelatura, gli stessi andranno introdotti in piastre rivestiti con sacchi filtranti di meraklon per evitare che particelle che si staccano dallanodo possano andare a depositarsi al catodo provocando scarti. E diventato di uso comune lutilizzo di anodi solubili in forma di quadretti, discoidi o sfere di piccole dimensioni che vengono introdotti in cestelli di rete di titanio. In questo modo risulta pi semplice mantenere costante la superficie anodica con un rabbocco frequente di materiale. Anche in questo caso dobbligo luso del sacchetto di protezione in meraklon. Sopra la vasca, disposta centralmente rispetto alle due barre anodiche viene posizionata la barra catodica su cui vengono disposti i pezzi da trattare. Questa potr essere dotata di movimentazione longitudinale e parallela agli anodi. In questo modo le linee di corrente subiranno continuamente una modifica di percorso andando ad investire anche zone del catodo che rimarrebbero altrimenti meno favorite. Un secondo effetto della movimentazione rappresentato dalla azione della soluzione sullo strato limite catodico che viene continuamente rimosso favorendo i fenomeni di diffusione allinterfaccia. La superficie anodica dovr in genere essere almeno doppia del