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A galvanoplastia 1- INTRODUÇÃO A galvanoplastia é um tratamento de superfície que consiste em depositar um metal sobre outro, através da redução química ou eletrolítica. O objetivo principal dos processos de tratamento de superfícies é o de conferir um tempo maior de vida útil a todo o metal tratado, retardando o processo de corrosão aos quais os metais estão sujeitos. Principais aplicações: • Proteção; •melhorar a aparência(visual); •resistência ao atrito; •melhorar a dureza superficial; Trata-se de um processo barato, comparado com os demais, porém se não tratado corretamaente após sua utilização pode gerar muitos problemas ambientais, devido seu alto teor de metais pesados. 2- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. GALVANIZAÇÃO O processo de eletrodeposição, denominado galvanoplastia, trata-se de um processo de revestimento de materiais condutores, ou não condutores, por metais a partir de uma solução contendo íons destes metais. 2.2. GALVANOPLASTIA Processo eletrolítico que consiste em revestir superfícies de peças metálicas com outros metais, mais nobres. Esse processo tem por objetivo proteger uma peça de metal da corrosão, bem como conferir melhor acabamento estético ou decorativo à mesma. 2.2.1. PROCESSO DE GAVANOPLASTIA
2 Há muito tempo a atividade de galvanoplastia é considerada crítica ambientalmente. Dada a utilização maciça de água e produtos químicos, a imagem do setor não é positiva. No entanto, com o devido cuidado esta imagem pode mudar, desde que se tomem medidas de prevenção e controle para que não ocorra contaminação ambiental. 2.3. DESENGRAXANTE QUÍMICO São compostos alcalinos combinados com a ação de diversos sais, hidróxidos, carbonatos, silicatos, trifosfatos, boratos, pirofosfatos, que são misturados com materias sintéticos tesnsoativos e sabões. Eles deslocam a sujidade da superfície da peça suspendendo ou emulsificando-a podendo ainda reagir com ela para formar sabões solúveis em água. Este desengraxante serve para remover óleos e sujidades destes óleos que fixam na peça. 2.4. DESENGRAXANTE ELETROLÍTICO Este desengraxante pode ser definido com aplicação de corrente elétrica nas peças para remover as sujidades da mesma. O processo de desengraxe eletrolítico se dá pela reversão de corrente sendo elas catódica e anódica. Corrente catódica forma grande quantidade de hidrogênio que se desprende em grande volume produzindo uma ajuda mecânica dessas sujidades. Na corrente anódica as peças funcionam como anodos nos banhos, ou seja, atuam como polo positivo, neste pocesso ocorre o fenômeno de oxidação das impurezas. 2.5. DECAPAGEM Ácido muriático ou ácido sulfurico são os reagentes deste precesso. Serve para retirar a carepa de carbono das chapas e algum excesso de óleo. 2.6. BANHO DE ZINCO ELETROLÍTICO Trata-se, então, de uma eletrodeposição na qual o objeto que recebe o revestimento metálico é ligado ao polo negativo de uma fonte de corrente contínua enquanto o metal que dá o revestimento é ligado ao polo positivo. Para que a película do metal se ligue a outro, além de uma perfeita limpeza e desengorduramento da superfície, é preciso conhecer suas naturezas e propriedades químicas. 2.6.1. DEPOSIÇÃO DE ZINCO •O zinco é um metal de cor cinza, bastante mole e sua propriedade mais importante é a proteção à corrosão desubstratos de ferro. •Não dá problemas de aderência. •Caracteriza-se por ser de cor iridiscente
3 2.6.2. COMPOSIÇÃO DOS BANHOS DE ZINCO O quadro 1 mostra a composição dos componentes químicos que fazem parte do banho e suas concentrações.
quadro 1 – Composição banhos zinco 2.7. PROCESSO DE NIQUELAGEM A eletrodeposição do níquel é obtida em uma solução aquosa, com sais de níquel pela aplicação de corrente direta entre um ânodo e a peça. Usualmente, os ânodos são de níquel eletrolítico com alto grau de pureza, que se dissolvem pela passagem de corrente, formando os íons de níquel que substituem os que são removidos durante a eletrodeposição, no cátodo. •Consiste no mesmo tratamento de decapagem e desengorduramento do processo de zincagem. •O níquel é um metal duro, de cor cinza claro, bastante resistente ao ataque químico. •O níquel depositado eletroliticamente pode ser fosco ou brilhante. 2.7.1. PROPRIEDADES E TIPOS DE BANHOS DE NÍQUEL Em contato como ar, o níquel sofre rapidamente embaçamento. Este metal é muito utilizado para fins decorativos. Geralmente, após a niquelação é feita uma cromagem, o que evita o embaçamento e aumenta a resistência à corrosão. Existem vários tipos de banhos de níquel •Níquel Fosco (Watts) •Níquel Brilhante e Semi-brilhante •Níquel Alto Cloreto •Níquel Sulfamato
4 •Níquel Químico •Níquel Preto 2.7.2 COMPOSIÇÃO DOS DIFERENTES BANHOS DE NÍQUEL O quadro 2 mostra a composição dos componentes químicos que fazem parte do banho de níquel e suas concentrações.
quadro 2 – composição banhos de níquel 3-METODOLOGIA 3.1. MATERIAIS UTILIZADOS Para a preparação do banho deve ser utilizado recipiente de ferro revestido com PVC, os barramentos devem ser de aço inox, cobre ou latão. Retificador de 12V, trifásico e amostras metálicas, que podem ser de ferro fundido, aços temperados, aços de alta resistência, chumballoy etc. 3.2. PREPARAÇÃO DO BANHO 3.2.1. Processo de Zinco Ácido à base de Cloreto de Potássio A montagem do banho se dá adicionando em um tanque de água com baixo teor de calcário, até 2/3 do volume total do banho. Aquecer até 60º C. Adiciona-se o Ácido Bórico até completa dissolução. Logo após, adiciona-se o Cloreto de Zinco e o Cloreto de Potássio sob agitação até completa dissolução. Adiciona-se água até 90% do volume total.
5 Deixa-se esfriar. Adiciona-se de 1 a 2 g/L de Zinco em pó, agita-se o banho durante aproximadamente 30 minutos. Deixa-se decantar durante algumas horas e depois filtrar para o tanque de operação. Ajusta-se o pH para a faixa recomendada com Ácido Clorídrico, em seguida adiciona-se o nivelador- marrom, diluído previamente com pequena quantidade de água e por último o abrilhantador-marom. Completa-se com água o volume total do banho e mistura-se bem. Introduzem-se os anodos no barramento anódico e faz-se eletrólise utilizando chapas de ferro ou aço inox, previamente limpas, em toda a extensão do barramento catódico durante 1 hora com uma densidade de corrente de 4 A/dm2. Após esse procedimento o banho estará pronto para operar. •Condições operacionais: •Densidade de corrente catódica: 0,5 a 12 A/dm2 •Tensão: 3 a 10 Volts •Eficiência anódica: 100% •Eficiência catódica: 85 a 95% •Velocidade de deposição: aproximadamente 1 um/min. •Agitação catódica: 4 a 5 m/min. (banhos parados). •Temperatura: 18 a 60 ºC Utiliza-se anodos de zinco eletrolítico com pureza de 9,9% de preferência revestidos em sacos de polipropileno. Ao contrário dos banhos de zinco alcalino à base de cianetos, os anodos no banho de zinco ácido não se dissolvem sem corrente elétrica, podendo permanecer no banho enquanto o mesmo não estiver operando. 3.2.2. Processo de Zinco Alcalino com Médio Cianeto Adiciona-se em um tanque com água de baixo teor de calcário até 2/3 do volume total do banho. Adiciona-se soda cáustica sob agitação até completa dissolução. Adiciona-se o Cianeto de Sódio e o Óxido de Zinco sob agitação até completa dissolução. Adiciona-se água até 90% do volume total. Deixa-se esfriar. Adiciona-se o zinco em pó, agita-se o banho durante 30 minutos.
6 Deixa-se decantar durante algumas horas e filtrar para o tanque de operação e completar com água do volume do banho. Utiliza-se anodos de zinco eletrolítico com pureza de 9,9% 3.2.3. Processo de niquelagem Adiciona-se em um tanque, água com baixo teor de calcário e isento de impurezas, até 2/3 do volume total do banho e aquece-se até aproximadamente 60 ºC. Adiciona-se o ácido bórico sob agitação até completa dissolução. Adiciona-se o cloreto de níquel e o sulfato de níquel sob agitação até completa dissolução. Adiciona-se água até 90% do volume total. Aquece-se até 58 ºC. Adiciona-se carvão ativo e agita-se o banho até 30 a 60 minutos. Filtrar o banho para o tanque de operação. Ajustar o pH entre 4,2 a 4,8. Completar com água o volume total do banho. Utilizam-se anodos de níquel eletrolítico com pureza mínima de 9,9% podendo ser usados em várias formas (chapas, tarugos, chips, moedas, etc.) ensacados em polipropileno ou poliéster. Na utilização de chips, moedas ou bolas são usadas cestas de titânio também ensacados. 3.3. DESENGRAXE As peças passam por etapas de desengorduramento num processo químico e após a decapagem passa para o processo de desengorduramento eletrolítico. 3.3.1 Desengraxe alcalino químico A peça pode ser aplicada por imersão ou de forma manual. 3.3.2Desengraxe alcalino eletrolítico A peça pode ser polarizada catodicamente (desengraxante direto), anodicamente (desengraxante reverso), ou alternadamente por estes dois processos em meio alcalino. Além de o desengraxante eletrolítico retirar graxas, óleos e sujeidades das peças, ele também possui a função de ativar a peça para posteriormente receber o revestimento metálico. 3.4. DECAPAGEM A decapagem consiste de um processo que se destina a remover a casca de fundição ou laminação, camadas de óxidos, hidróxidos ou outros tipos de impurezas sólidas pela imersão da peça em uma solução ácida. 3.5. BANHO GALVÂNICO
7 A peça fica submersa em uma solução de zinco ou de níquel e seus demais componentes, por um determinado tempo dependo da área a ser depositada. 3.6. PASSIVAÇÃO A peça passa pelo cromatizante que reforça a proteção anti-corrosiva e o acabamento estético da peça. OBS: O banho de níquel não possue processo de passivação. 4 - RESULTADOS Como o banho galvanico trata-se da deposição de metal sobre metal as peças zincadas ou niqueladas garantem uma boa proteção contra a corrosão e com a constante preocupação e leis que garantem a preservação do meio ambiente, o processo de galvanoplastia é considerado ideal pelo seu baixo custo e bom resultado.
Figura 4.1 – Peça zincada sem passivação A figura 4.2 mostra a comparação de uma peça sem a cobertura do banho de zinco e uma peça com a cobertura do banho de zinco.
Figura 4.2 – Comparativo entre peça sem banho e com banho
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Figura 4.3 – Peça zincada com cromatizante amarelo
Figura 4.4 – Peça zincada com cromatizante azul Figura 4.5 – Peça niquelada