EFICIÊNCIA DO PROCESSO DE DEPOSIÇÃO GALVANOSTÁTICA

Foram realizados testes de eficiência de deposição galvanostática das ligas Zn-10%Ni e Zn-18%Ni com adição em diferentes teores de ácido fórmico, com sete tratamentos e três repetições para cada tratamento.

Nas Tabelas 5.5 e 5.6 estão apresentadas as medidas de eficiência para cada teor de ácido fórmico no banho de deposição das ligas Zn-10%Ni e Zn- 18%Ni, e os respectivos valores máximo, mínimo e médio de cada eficiência.

TABELA 5.5: Valores de eficiência encontrados a partir da eletrodeposição de Zn-10%Ni com ausência e presença do ácido fórmico

Concentração de Ácido

Fórmico (mol/L) Máximo (%) Mínimo (%) Média (%)

0,0 85,93 84,59 85,48 0,03 90,81 87,09 88,78 0,07 92,47 89,78 91,19 0,13 94,85 90,81 93,50 0,23 95,43 92,74 94,00 0,40 90,05 88,71 90,00 0,53 91,00 89,64 90,64

TABELA 5.6: Valores de eficiência encontrados a partir da eletrodeposição de Zn-18%Ni com ausência e presença do ácido fórmico.

Concentração de Ácido

Fórmico (mol/L) Máximo (%) Mínimo (%) Média (%)

0,0 80,13 72,11 76,46 0,03 84,13 80,13 82,35 0,07 88,14 81,46 85,91 0,13 88,14 82,8 85,47 0,20 78,79 72,11 75,67 0,23 78,08 72,11 72,22 0,26 77,45 72,47 74,79

As Figuras 5.3 e 5.4 mostram o efeito da presença do ácido fórmico no banho de deposição sobre a eficiência de corrente da deposição galvanostática de Zn-10%Ni e Zn-18%Ni, respectivamente. Nestas figuras estão representados os valores médios, mínimos e máximos de eficiência obtidos para cada composição de ácido fórmico analisado (0,0; 0,03; 0,07; 0,13; 0,23; 0,40 e 0,53 mol/L) e (0,0; 0,03; 0,07; 0,13; 0,20; 0,23 e 0,26 mol/L).

Pode ser visto que a eficiência de corrente da liga Zn-Ni situa-se entre 85,48 e 94% com 10% de Ni e entre 76,46 e 85,91 % com 18% de Ni. Os resultados mostram que a adição de ácido fórmico em banho de deposição, na maioria das concentrações analisadas, aumenta a eficiência de deposição em comparação com a deposição sem o aditivo.

No entanto, os resultados representados na Figura 5.3 mostram que todos os teores de ácido fórmico analisados obteve-se uma eficiência de deposição superior a da liga Zn-10%Ni com ausência do ácido fórmico. Mostrando ainda há uma concentração maior de ácido fórmico (cerca de 0,23 mol/L), em que a eficiência de corrente chega a um valor máximo na liga Zn- 10%Ni. Enquanto que, os resultados na Figura 5.4 mostram que as concentrações de 0,07 e 0,13 mol/L de ácido fórmico obtiveram uma eficiência ótima na liga de Zn-18%Ni. Esta concentração ótima pode estar relacionada com a evolução de hidrogênio promovida pela adição de ácido fórmico. Os resultados indicam também que o efeito da adição do ácido fórmico na elevação da eficiência de deposição na liga Zn-10%Ni é mais significativo do que em relação à liga Zn-18%Ni.

A elevação da eficiência de deposição é um fator importante na redução dos custos de um processo industrial de eletrodeposição, principalmente em relação a um depósito de custo relativamente elevado devido à presença do níquel. No entanto, os resultados sobre o efeito do ácido fórmico na eficiência da deposição galvanostática dos depósitos pode estar relacionado com a competição entre o hidrogênio e as moléculas do ácido fórmico adsorvido pelos sítios ativos do aço A633 ocorrendo à inibição da reação de evolução de hidrogênio.

O pH do banho de deposição é um parâmetro importante a ser considerado em estudos de eletrodeposição de Zn-Ni (CHITHARANJAN

HEGDE et al., 2010). Com a diminuição do pH ocorre a elevação da condutividade do banho de deposição, conforme mostram as Figuras 5.1 e 5.2, no item 5.1. A elevação da condutividade do banho de deposição deve favorecer as reações de deposição dos cátions metálicos causando assim a elevação da eficiência de deposição.

Comparando-se os resultados de eficiência de deposição das ligas de Zn-Ni, com 10% e 18% de níquel, constata-se que a liga Zn-10%Ni, apresentam uma eficiência de deposição maior que a liga Zn-18%Ni, tanto na ausência quanto na presença de ácido fórmico. Esses resultados podem estar relacionados com a maior condutividade dos banhos de deposição da liga Zn- 10%Ni em relação aos banhos de deposição da liga Zn-18%Ni.

Por outro lado, a adição do ácido fórmico eleva a concentração dos íons H+ no banho de deposição intensificando assim a reação de desprendimento de hidrogênio que ocorre durante o processo de deposição. Essa reação é concorrente da reação de deposição dos íons metálicos e, portanto afeta a eficiência de deposição. No entanto, a diminuição da eficiência de deposição a partir de certa concentração de ácido fórmico, em ambas as ligas estudadas, pode está relacionada com uma elevação significativa do desprendimento de hidrogênio. Uma análise detalhada evidenciando o efeito da adição do ácido fórmico será melhor discutida posteriormente.

80 85 90 95 100 0,00 0,03 0,07 0,13 0,23 0,40 0,53 Ef ic iê n c ia (% )

Concentração de Ácido Fórmico (moL/L)

FIGURA 5.3: Eficiência de deposição de Zn-10%Ni em função da concentração de ácido fórmico.

60 65 70 75 80 85 90 95 100 0,00 0,03 0,07 0,13 0,20 0,23 0,26 E fi ci ênc ia ( % )

Concentração de Ácido Fórmico (moL/L)

FIGURA 5.4: Eficiência de deposição de Zn-18%Ni em função da concentração de ácido fórmico

Além da diminuição do pH do banho de deposição, há também a possibilidade de que a presença do ácido fórmico no banho de deposição tenha exercido outros efeitos que tenha colaborado para elevar a eficiência da deposição galvanostática. Portanto, para verificar a presença desse efeito foram realizadas medidas da eficiência de deposição a partir de banhos de deposição com o mesmo pH. Foi ajustado o pH dos banhos de deposição das ligas Zn- 10%Ni e Zn-18%Ni, na ausência do aditivo, de pH 5,0 para (2,1 e 3,0); e (2,5), respectivamente, com ácido sulfanílico (MOHAN et al., 2009 e VENKATAKRISHNHA et al., 2008).

Nas Tabelas 5.7 e 5.8 mostram os valores de eficiência de deposição das ligas Zn-10%Ni e Zn-18%Ni, sem aditivo e concentrações de 0,07 mol/L e 0,23 mol/L de ácido fórmico, ambos com o mesmo pH de (3,0 e 2,1) e pH (2,5), respectivamente.

TABELA 5.7: Valores de eficiência encontrados a partir da eletrodeposição de Zn-10%Ni com ausência e presença do ácido fórmico, com mesmo pH igual a 3,0 e 2,1.

Concentração de Ácido

Fórmico (mol/L) Máximo (%) Mínimo (%) Média (%) pH 3,0 0,0 89,41 84,28 86,56 0,07 92,47 89,78 91,19 pH 2,1 0,0 89,42 88,06 86,71 0,23 95,43 92,74 94,00

TABELA 5.8: Valores de eficiência encontrados a partir da eletrodeposição de Zn-18%Ni com ausência e presença do ácido fórmico, com mesmo pH igual a 2,5.

Concentração de Ácido

Fórmico (mol/L) Máximo (%) Mínimo (%) Média (%)

0,0 86,00 82,80 84,93

0,07 88,14 81,46 85,91

Os resultados obtidos a partir dos banhos de deposição com o mesmo pH mostram que para os depósitos Zn-18%Ni (Tabela 5.8) a eficiência de deposição, na ausência e presença do ácido fórmico, está dentro da margem de erro, o que indica que além do pH não há um outro efeito significativo introduzido pela adição do ácido fórmico que possa influenciar na eficiência de deposição. Já para os depósitos Zn-10%Ni os resultados descritos na Tabela 5.7 mostram que houve um aumento da eficiência de deposição com a adição do ácido fórmico independente do pH. Esses resultados indicam, portanto, que nessas ligas a adição do ácido fórmico causa a elevação da eficiência de deposição por outro motivo, como por exemplo, uma alteração na morfologia do depósito. Esse efeito é discutido no item 5.7.