Professor:
Nelson Medeiros de Lima Filho
PEÇA PEÇA PROCESSO PROCESSO GALVÂNICO GALVÂNICO SAIS NEUTRALIZADOS EFLUENTES LÍQUIDOS ENTROPIA, CALOR PRODUTOS QUÍMICOS ÁGUA ENERGIA ELÉTRICA PEÇA PEÇA GALVANIZADA GALVANIZADA ESQUEMA DO PROCESSO ESQUEMA DO PROCESSO GALVÂNICO GALVÂNICO
PROCESSO DE ELETRODEPOSIÇÃO
PROCESSO DE ELETRODEPOSIÇÃO
A eletrodeposição é o processo pelo qual um revestimento metálico é aplicado sobre uma superfície através de corrente elétrica, geralmente contínua. A deposição pode ser feita em superfícies condutoras (metais e ligas metálicas: aço carbono, latão) ou não-condutoras (plásticos, couro, madeira).
Metais aplicados sobre substratos metálicos ou não-metálicos, com espessuras consideravelmente mais baixas do que as do substrato são denominados revestimentos metálicos.
De todos estes propósitos, a proteção contra a corrosão é, talvez, a mais importante, não obstante a resistência à abrasão e/ou ao desgaste serem também importantes requisitos em muitas aplicações em engenharia.
-Proteger o substrato contra a corrosão;
-Melhorar as propriedades físicas e mecânicas do substrato, como, por exemplo, resistência à abrasão e/ou ao desgaste, condutividade elétrica, refletibilidade e soldabilidade;
-Proporcionar e manter o aspecto decorativo desejável; -Alterar as dimensões originais de determinadas peças; -Recuperar peças que sofreram desgaste.
Os propósitos da utilização de revestimentos metálicos são variados, podendo ser citados:
No caso de superfícies não-condutoras, é necessário, antes da eletrodeposição, torná-las condutoras, o que pode ser feito através de:
-Revestimentos com grafite (já em desuso); -Verniz condutor;
-Revestimento obtido por evaporação a vácuo; - Revestimento obtido por deposição química.;
O eletrólito, comumente denominado banho, quase sempre é uma solução aquosa concentrada que contêm íons de metal que se deseja depositar (Mez+).
Representação Esquemática do processo de eletrodeposição No catodo, a principal reação que ocorre é a de redução do íons metálicos, segundo a reação: Mez+ + ze → Me.
No anodo ocorre uma reação de oxidação, cuja natureza vai depender da natureza do anodo.
No processo com anodo solúvel, mais comum, o anodo é da mesma espécie do metal a ser depositado.
1. Processo com anodo solúvel
1. Processo com anodo solúvel
Representação Esquemática do processo de eletrodeposição com anodo solúvel Nos processos de eletrodeposição utilizam-se dois tipos de anodos: o solúvel e o insolúvel.
Obs.: Na prática, são necessários ajustes periódicos da concentração de
Obs.: Na prática, são necessários ajustes periódicos da concentração de
íon metálico no banho, pois as eficiências de corrente dos processos
íon metálico no banho, pois as eficiências de corrente dos processos
anódico e catódico em geral são desiguais, além de se ter perda por
anódico e catódico em geral são desiguais, além de se ter perda por
arraste do eletrólito durante a retirada das peças revestidas.
Neste processo, via de regra, utiliza-se como anodo um metal incapaz de sofrer dissolução durante o processo de eletrodeposição, geralmente devido à sua passivação.
A reação que agora ocorre sobre o anodo não é mais a de dissolução do metal, e sim a de evolução do oxigênio.
2. Processo com anodo insolúvel
2. Processo com anodo insolúvel
Representação Esquemática do processo de eletrodeposição com anodo insolúvel Obs.: A reposição dos íons consumidos neste processo precisa ser feita
Obs.: A reposição dos íons consumidos neste processo precisa ser feita
através da adição direta de sal do metal ao banho.
Como já abordado, a principal reação e aquela de interesse que ocorre no catodo é a de redução do íon do metal constituinte do revestimento a ser feito. Mas, outros cátions eventualmente presentes no eletrólito poderão sofrer redução no catodo.
Reações no catodo
Reações no catodo
É comum a presença de cátions metálicos como impurezas em concentrações muito baixas. Estes, co-depositam-se como o metal desejado, principalmente, em zonas de baixa densidade de corrente, ocasionando depósitos escuros ou ásperos, indesejáveis. Para estes casos, é prática comum a purificação adequada dos banhos.
ELETRODEPOSIÇÃO – é o processo pelo qual um revestimento metálico é aplicado sobre uma superfície através de corrente elétrica.
MÉTODOS DE APLICAÇÃO: - Eletrodeposição* - Imersão a quente* - Aspersão térmica* - Difusão - Deposição química
- Deposição por evaporação a vácuo - Deposição por deslocamento galvânico - Deposição mecânica
O eletrólito quase sempre é uma solução aquosa concentrada que contém íons do metal que se deseja depositar (Mn+). O catodo, a principal reação é
Mz+ → M + ze. No anodo ocorre uma reação de oxidação, cuja natureza vai
depender da natureza do anodo.
Vantagens do processo de Eletrodeposição:
- permite a obtenção de revestimentos com espessuras muito baixas (0,05mm);
- uniformidade macroscópica dos revestimentos obtidos; - os revestimentos são bastante aderentes.
PARÂMETROS IMPORTANTES Reações indesejadas no catodo
Além da redução do metal constituinte do revestimento, outros cátions (impurezas), presentes no eletrólito, podem sofrer redução no catodo.
Os banhos são soluções aquosas e o íon H+ esta sempre presente podendo sofrer redução: 2H+ + 2e → H 2. H+ + e → H ads. Hads.+ Hads. → H2 Densidade de Corrente
ic = I/Ac ic: densidade de corrente catódica ia = I/Aa I: corrente externa
Ac: área do catodo
Em eletrodeposição, para cada tipo de banho e condições de operação são fixadas faixas de densidade de corrente tanto catódica quanto anódica.
- eficiência de corrente catódica ec = IMe/I - eficiência de corrente catódica ec = I’Me/I
IMe: corrente efetivamente utilizada para redução do íon metálico I’Me: corrente efetivamente utilizada para oxidação do metal.
A distribuição do campo elétrico no catodo vai determinar a uniformidade macroscópica, em termos de espessura, e em peças de geometria complexa existirá maior espessura nas saliências do que nas depressões.
Espessura dos revestimentos obtidos:
A grande vantagem do processo de eletrodeposição é permitir a obtenção de revestimentos com espessuras muito baixas (da ordem de 0,05 mm).
- Revestimentos cromados : 0,25 mm de cromo sobre superfícies niqueladas. - Proteção contra corrosão: até 40 mm é vantajoso pelo processo de eletrodeposição.
- Proteção contra abrasão: até 100 mm de cromo duro.
Peças bem desengraxadas e desencapadas não apresentam problemas de aderência.
Aderência:
Normalmente, os revestimentos obtidos por eletrodeposição são bastante aderentes, sendo esta aderência, em geral, função do pré-tratamento de limpeza do substrato.
Etapas dos processos: - pré-tratamento
- eletrodeposição - pós-tratamento.
Pré-tratamento – consiste na remoção da superfície do substrato de qualquer produto orgânico, tais como,óleos e graxas:
Eletrodeposição – o substrato é imerso no banho de eletrodeposição para receber o revestimento desejado.
Etapas:
- imersão em solvente orgânico
- imersão em desengraxantes alcalinos ( NaOH, metassilicado de sódio, fosfato de sódio, carbonato de sódio, tensoativos
- desengraxamento eletrolítico.
- banhos ácidos de sais simples: o íon metálico está presente como cátion simples solvatado (Ni2+, Cu2+, Zn2+) a base de sulfatos;
- banhos ácidos de sais complexos: o eletrólito é ácido e o íon metálico está na forma de ânion (CrO42- ou Cr
2O72- );
- banhos alcalinos a base de cianeto. Tipos de banhos:
DEPOSIÇÃO POR IMERSÃO A QUENTE
A imersão a quente é, entre os processos de deposição metálica, um dos mais antigos, simples e, geralmente mais barato.
Consiste na imersão do substrato a ser revestido em um banho do metal de revestimento no estado fundido. Durante a imersão ocorre um processo de difusão, de modo a formar uma camada de liga na superfície na superfície do substrato.
Exemplo: Zincagem por imersão a quente.
DEPOSIÇÃO POR ASPERSÃO TÉRMICA (METALIZAÇÃO)
O processo de deposição por aspersão térmica consiste na aspersão de material metálico ou não-metálico fundido sobre o substrato com a superfície adequadamente preparada.
Esse revestimento é constituído de pequenas partículas achatadas (plaquetas) paralelas a superfície do substrato e se caracteriza por um grau variável de porosidade.
DEPOSIÇÃO POR ASPERSÃO TÉRMICA (METALIZAÇÃO)
Na prática, uma grande quantidade de materiais, incluindo a maioria dos metais e suas ligas, materiais cerâmicos, carbonetos, boretos e hidretos são depositados por aspersão térmica.
Os metais mais empregados são o alumínio e o zinco. Características do revestimento:
- alto grau de porosidade; - deposito de óxidos;
- aderência mecânica depende do preparo da superfície do substrato; - camadas de espessura superiores a 50mm.
CROMO :
CROMAGEM DECORATIVA
CROMAGEM DURA
CROMATIZAÇÃO – AMARELA, VERDE,
PRETA E AZUL
ZINCO :
ZINCO ALCALINO (com CN e isento de CN)
ZINCO ÁCIDO
COBRE :
COBRE ALCALINO (com CN)
NÍQUEL :
NÍQUEL ELETROLÍTICO
NÍQUEL QUÍMICO (complexos)
TIPOS DE BANHOS
TIPOS DE BANHOS
ESTANHO : ESTANHO ALCALINO ESTANHO ÁCIDO
ANODIZAÇÃO : DECORATIVA
TÉCNICA DURA
FOSFATIZAÇÃO : FOSFATO DE FERRO
FOSFATO DE ZINCO FOSFATO DE CÁLCIO OXIDAÇÃO PRETA : À QUENTE
À FRIO
TIPOS DE BANHOS
TIPOS DE BANHOS
CROMAGENS
ZINCAGENS
ANODIZADORAS
FOSFATIZADORAS
GALVÂNICAS
GALVANOPLASTIAS
OXIDADORAS
VANTAGENS
1. Sistema de baixo custo. Custo de operação do banho
muito menor que os sistemas cianídricos ou ácidos,
especialmente se levado em conta o custo de tratamento
de efluentes.
2. Baixa toxidez – o banho de zinco isento de cianeto tem
a toxicidade mais baixa quando comparado com outros
sistemas de deposição de zinco.
3. O zinco isento de cianeto tem bom poder de
penetração.
4. Nenhum equipamento caro é necessário para a
mudança de um processo de zinco cianídrico para o zinco
isento de cianeto.
DESVANTAGENS
1. O fenômeno bem conhecido de empolamento que não
tinha sido muito bem entendido e adequadamente
resolvido até agora.
2. Banhos isentos de cianeto têm eficiência geral bem
menor que banhos cianídricos ou ácidos.
3. Banhos isentos de cianeto têm uma faixa de operação
mais estreita que os outros processos de zinco. São
particularmente críticas a concentração de zinco metal e
a flutuação da temperatura.
4. Os banhos de zinco isentos de cianeto requerem bom
desengraxe e estágio de ativação por não terem a
capacidade de limpeza intrínseca ao cianeto.
5. Depósitos de zinco isento de cianeto geralmente não
DECAPAGEM
É solicitado por clientes
que
necessitam
do
material na sua forma
natural, sem nenhum
pós-tratamento. Será removida
toda sujeira (óleo, graxa,
tinta,
carepa...)
e
posteriormente haverá um
banho de óleo protetivo
para que o material não
oxide rápido.
FOSFATIZAÇÃO
Fosfato de zinco sobre
ferro e aço granulação
fina,
é
composto
formulado
com
a
finalidade
de
produzir
camadas finas de fosfato
para
aumentar
a
resistência
contra
a
corrosão, também utilizada
como pré-tratamento para
pintura em ferro e aço,
melhorando a aderência e
obtendo um acabamento
com alta qualidade.
OXIDAÇÃO
É um composto sólido,
branco, altamente alcalino.
Utilizado para se obter
uma cor preta e uniforme
sobre peças de ferro e aço
por
imersão
à
uma
temperatura que varia de
140 à 145ºC.
CROMATIZAÇÃO:
Tradicionais:
Cromatização Azul (Zinco Branco ou Transparente)
Cromatização Amarela (Bicromatizado)
Cromatização Preta
SETOR DE DESENGRAXE
RECEPÇÃO DAS PEÇAS
TANQUE DE LAVAGEM TANQUE DECAPAGEM ÁCIDA TANQUE DE FOSFATIZAÇÃO TANQUE DE LAVAGEM DESCARTE DE 300 l/dia DESCARTE DE 300 l/dia PINTURA ELETROSTÁTICA ACABAMENTO E EXPEDIÇÃO
TANQUE DE DESENGRAXE Soda Caustica a 30% TANQUE DE LAVAGEM TANQUE 01 LAVAGEM TANQUE DE ANODIZAÇÃO ÁCIDO SÚLFURICO a 20%
TANQUE DE ÁCIDO NÍTRICO a 50% DESCARTE DE m3/dia TANQUE DE LAVAGEM TANQUE DE SELAGEM A 80 ºC CONTROLE DE QUALIDADE/EXPEDIÇÃO
