Galvanotecnica

L’elettrolita deve contenere ioni positivi (cationi) del metallo da depositare. Questi cationi sono ridotti al catodo al metallo nello stato di valenza zero., Ad esempio, l’elettrolita per la placcatura in rame può essere una soluzione di solfato di rame(II), che si dissocia in cationi Cu2+ e anioni SO2−
4. Al catodo, il Cu2 + viene ridotto a rame metallico guadagnando due elettroni.

Quando l’anodo è costituito dal metallo di rivestimento, può verificarsi la reazione opposta, trasformandola in cationi disciolti. Ad esempio, il rame verrebbe ossidato all’anodo in Cu2+ perdendo due elettroni., In questo caso, la velocità con cui l’anodo viene disciolto sarà uguale alla velocità con cui il catodo viene placcato e quindi gli ioni nel bagno elettrolitico vengono continuamente reintegrati dall’anodo. Il risultato netto è l’effettivo trasferimento di metallo dalla sorgente anodica al catodo.

L’anodo può invece essere costituito da un materiale che resiste all’ossidazione elettrochimica, come piombo o carbonio. Ossigeno, perossido di idrogeno, o alcuni altri sottoprodotti vengono poi prodotti presso l’anodo invece., In questo caso, gli ioni del metallo da placcare devono essere periodicamente reintegrati nel bagno man mano che vengono estratti dalla soluzione.

La placcatura è più comunemente un singolo elemento metallico, non una lega. Tuttavia, alcune leghe possono essere elettrodepositate, in particolare ottone e saldatura. Le “leghe” placcate non sono vere leghe, cioè soluzioni solide, ma piuttosto piccoli cristalli discreti dei metalli placcati. Nel caso della saldatura placcata, a volte è ritenuto necessario avere una “vera lega” e la saldatura placcata viene fusa per consentire allo stagno e al piombo di combinarsi per formare una vera lega., La vera lega è più resistente alla corrosione rispetto alla lega as-plated.

Molti bagni di placcatura includono cianuri di altri metalli (come il cianuro di potassio) oltre ai cianuri del metallo da depositare. Questi cianuri liberi facilitano la corrosione dell’anodo, aiutano a mantenere un livello costante di ioni metallici e contribuiscono alla conduttività. Inoltre, prodotti chimici non metallici come carbonati e fosfati possono essere aggiunti per aumentare la conduttività.

Quando la placcatura non è desiderata su alcune aree del substrato, vengono applicati dei fermi per evitare che il bagno entri in contatto con il substrato., Tipici stop-off includono nastro, lamina, lacche e cere.

La capacità di una placcatura di coprire uniformemente è chiamata potere di lancio; migliore è la potenza di lancio più uniforme è il rivestimento.

Strikedit

Inizialmente, uno speciale deposito di placcatura chiamato strike o flash può essere utilizzato per formare una placcatura molto sottile (in genere meno di 0,1 µm di spessore) con alta qualità e buona aderenza al substrato. Questo serve come base per i successivi processi di placcatura. Uno sciopero utilizza un’alta densità di corrente e un bagno con una bassa concentrazione di ioni., Il processo è lento, quindi vengono utilizzati processi di placcatura più efficienti una volta ottenuto lo spessore desiderato.

Il metodo sorprendente viene utilizzato anche in combinazione con la placcatura di diversi metalli. Se è desiderabile piastrare un tipo di deposito su un metallo per migliorare la resistenza alla corrosione, ma questo metallo ha intrinsecamente scarsa adesione al substrato, un colpo può essere prima depositato che è compatibile con entrambi. Un esempio di questa situazione è la scarsa adesione del nichel elettrolitico sulle leghe di zinco, nel qual caso viene utilizzato un colpo di rame, che ha una buona aderenza ad entrambi.,

Elettrochimico depositionEdit

processi Elettrochimici è generalmente utilizzato per la crescita dei metalli e la conduzione di ossidi di metallo a causa dei seguenti vantaggi: lo spessore e la morfologia della nanostruttura può essere controllata con precisione, regolando i parametri elettrochimici; relativamente compatta e uniforme, i depositi possono essere sintetizzate nel modello basato su strutture; l’aumento dei tassi di deposito sono ottenuti; e l’attrezzatura è costosa a causa della non-requisiti di alto vuoto o di una alta temperatura di reazione.,

Elettrodeposizione a pulsemodifica

Il processo di elettrodeposizione a impulsi o elettrodeposizione a impulsi (PED) comporta la rapida alternanza del potenziale elettrico o della corrente tra due diversi valori con conseguente serie di impulsi di uguale ampiezza, durata e polarità, separati da corrente zero. Modificando l’ampiezza e la larghezza dell’impulso, è possibile modificare la composizione e lo spessore del film depositato.

I parametri sperimentali dell’elettrodeposizione a impulsi di solito consistono in corrente/potenziale di picco, ciclo di lavoro, frequenza e corrente / potenziale efficace., Corrente di picco / potenziale è l’impostazione massima di elettrodeposizione corrente o potenziale. Il ciclo di lavoro è la parte effettiva del tempo in un determinato periodo di elettrodeposizione con la corrente o il potenziale applicato. La corrente/potenziale effettivo viene calcolata moltiplicando il ciclo di lavoro e il valore di picco della corrente o del potenziale. L’elettrodeposizione a impulsi potrebbe contribuire a migliorare la qualità del film elettrolitico e rilasciare lo stress interno accumulato durante la deposizione rapida. La combinazione del breve ciclo di lavoro e dell’alta frequenza ha potuto fare diminuire le crepe di superficie., Tuttavia, al fine di mantenere la corrente effettiva costante o potenziale, un alimentatore ad alte prestazioni può essere necessario per fornire alta corrente/potenziale e interruttore veloce. Un altro problema comune dell’elettrodeposizione a impulsi è che il materiale dell’anodo potrebbe essere placcato e contaminato durante l’elettrodeposizione inversa, specialmente per l’elettrodo inerte ad alto costo come il platino.

Altri fattori che potrebbero influenzare l’elettrodeposizione dell’impulso includono la temperatura, lo spazio anodo-catodo e l’agitazione., A volte l’elettrodeposizione a impulsi può essere eseguita in bagno di elettrodeposizione riscaldato per aumentare la velocità di deposito poiché la velocità di quasi tutta la reazione chimica aumenta esponenzialmente con la temperatura per legge di Arrhenius. Lo spazio anodo-catodo è correlato alla distribuzione corrente tra anodo e catodo. Il piccolo spazio al rapporto di area del campione può causare la distribuzione irregolare di corrente ed influenzare la topologia di superficie del campione placcato. L’agitazione può aumentare la velocità di trasferimento / diffusione degli ioni metallici dalla soluzione sfusa alla superficie dell’elettrodo., L’impostazione di agitazione varia per i diversi processi di elettrodeposizione dei metalli.

elettrodeposizIone a pennellomodifica

Un processo strettamente correlato è la elettrodeposizione a spazzola, in cui aree localizzate o interi elementi vengono placcati utilizzando una spazzola satura di soluzione di placcatura. La spazzola, tipicamente un corpo in acciaio inossidabile avvolto con un materiale assorbente in tessuto che trattiene la soluzione di placcatura e impedisce il contatto diretto con l’oggetto placcato, è collegata all’anodo di una fonte di alimentazione a corrente continua a bassa tensione e l’oggetto da placcare è collegato al catodo., L’operatore immerge la spazzola nella soluzione di placcatura quindi la applica all’oggetto, spostando la spazzola continuamente per ottenere una distribuzione uniforme del materiale di placcatura.

La placcatura a spazzola presenta diversi vantaggi rispetto alla placcatura del serbatoio, tra cui la portabilità, la capacità di piastrare oggetti che per qualche motivo non possono essere placcati in serbatoio (un’applicazione era la placcatura di porzioni di colonne di supporto decorative molto grandi in un restauro di edifici), requisiti di mascheramento bassi o assenti e requisiti di volume della soluzione, Gli svantaggi rispetto alla placcatura del serbatoio possono includere un maggiore coinvolgimento dell’operatore (la placcatura del serbatoio può essere eseguita frequentemente con la minima attenzione) e l’incapacità di ottenere uno spessore della piastra altrettanto elevato.

Cromo duro in elettrodeposizIone a spazzolamodifica

Il cromo duro è uno dei materiali di placcatura più comuni utilizzati per la placcatura dura e la placcatura elettrolitica, grazie alla sua resistenza, resistenza e finitura elegante. Tuttavia, il cromo è molto pericoloso nel suo stato esavalente. Quando inalato o consumato, il Cr6 + per via aerea è stato collegato al cancro del polmone e causa danni alla gola, alla bocca e al naso.,

Questo perché, nel suo stato esavalente, il cromo ha proprietà cancerogene e teratogene, che ha un effetto mutageno sulle cellule.

Ogni anno, 558.000 tecnici statunitensi sono esposti al cromo esavalente sul posto di lavoro, con quelli che lavorano nelle industrie di elettrodeposizione, saldatura e verniciatura sono più a rischio, a causa della maggiore esposizione ad alti livelli di composti Cr6+.

A causa dei pericoli legati al cromo esavalente, trovare alternative più sicure ed ecologiche è stato un driver principale della ricerca sulla galvanoplastica a spazzola nell’ultimo decennio., Un’alternativa che è stata sviluppata è metal matrix composites (MMC). MMC offre caratteristiche uniche e superiori alle soluzioni di placcatura dei metalli, tra cui durezza, resistenza all’usura e protezione dall’ossidazione alle alte temperature. Questa alternativa al cromo MMC include carburo di cromo cobalto, carburo di tungsteno al nichel e carburo di cromo al nichel.

Barrel platingEdit

Questa tecnica di elettrodeposizione è una delle più comuni utilizzate nell’industria per un gran numero di piccoli oggetti., Gli oggetti sono posti in una gabbia non conduttiva a forma di botte e quindi immersi nel bagno chimico contenente atomi sospesi del metallo che deve essere placcato su di essi. La canna viene quindi ruotata e le correnti elettriche vengono eseguite attraverso i vari pezzi nella canna che completano i circuiti mentre si toccano. Il risultato è un processo di placcatura molto uniforme ed efficiente, anche se la finitura sui prodotti finali probabilmente soffrirà di abrasione durante il processo di placcatura. Non è adatto per oggetti altamente ornamentali o progettati con precisione.,

CleanlinessEdit

La pulizia è essenziale per il successo della galvanoplastica, poiché gli strati molecolari di olio possono impedire l’adesione del rivestimento. ASTM B322 è una guida standard per la pulizia dei metalli prima della galvanizzazione. La pulizia include la pulizia solvente, la pulizia detergente alcalina calda, la pulizia elettrica e il trattamento acido ecc. Il test industriale più comune per la pulizia è il test waterbreak, in cui la superficie viene accuratamente risciacquata e tenuta verticale. Contaminanti idrofobi come gli oli causano l’acqua per tallone e rompere, permettendo all’acqua di drenare rapidamente., Le superfici metalliche perfettamente pulite sono idrofile e manterranno un foglio d’acqua ininterrotto che non si blocca o non si scarica. ASTM F22 descrive una versione di questo test. Questo test non rileva contaminanti idrofili, ma la placcatura elettrolitica può spostarli facilmente poiché le soluzioni sono a base d’acqua. I tensioattivi come il sapone riducono la sensibilità del test e devono essere accuratamente risciacquati.