Placcatura dei metalli | Tipi e sue applicazioni

introduzione

La placcatura dei metalli è il processo di applicazione di un rivestimento esterno di nichel, rame, cromo o un altro metallo per prevenire la corrosione o migliorare l’aspetto del metallo principale.

Tipicamente, il metallo è immerso in una soluzione acida con una corrente elettrica anodica e un catodo.

Il materiale da placcare funge da catodo (elettrodo negativo) di una cella di elettrolisi attraverso la quale viene condotta direttamente una corrente elettrica.

Il metallo necessario viene ossidato nella soluzione o nel bagno (come ione complesso o catione acquoso).

L’anodo è spesso una barra di metallo placcato.

Il metallo si deposita sul pezzo durante il processo di elettrolisi e il metallo della barra si dissolve.
La legge dell’elettrolisi di Faraday governa il processo.

La sostanza galvanica viene depositata sul metallo base durante il processo di galvanica.

La galvanica viene utilizzata per:

• Aspetto o decorazione
• Protezione
• Proprietà superficiali speciali
• Proprietà ingegneristiche o meccaniche

Quasi ogni tipo di metallo può essere placcato. La placcatura in zinco o cadmio previene la ruggine, mentre il nichel e il cromo proteggono dall’usura. I metalli di placcatura industriale più popolari sono zinco, cromo e nichel.

Storia

Luigi Brugnatelli, uno scienziato italiano, medaglie d’argento elettrolitico con oro nel 1805. L’Accademia francese delle Scienze mantenne nascoste le invenzioni. La galvanica è stata “riscoperta” 35 anni dopo da scienziati russi e inglesi che lavoravano in modo indipendente.

Il primo brevetto per la galvanica fu rilasciato nel 1940. In Inghilterra, le fabbriche iniziarono a produrre in serie oggetti placcati con solvente come stoviglie, spazzole e teiere.

Quali sono i componenti del processo di placcatura dei metalli?

La placcatura dei metalli è un metodo per generare uno strato esterno di rame, cromo, nichel e altri metalli su un materiale di base.

Solitamente viene eseguito per migliorare l’aspetto del materiale placcato e per proteggerlo dalla corrosione. La placcatura è una delle semplici procedure che possono essere utilizzate su qualsiasi metallo presente in natura. Cromo, nichel e zinco sono i metalli più comunemente usati per la placcatura industriale.

Preparazione per la pulizia delle superfici metalliche:

• Pulizia alcalina
• Elettrolucidatura
• Rimozione dell’ossido

Placcatura dei metalli:

• Galvanotecnica
• Placcatura per elettrolisi
• Placcatura ad immersione

Trattamenti di protezione e finitura:

• Anodizzazione
• Fosfatazione
• Conversione cromatica

Fasi tipiche del processo di galvanica

L’esecuzione della procedura descritta di seguito richiede circa 90 minuti. Questa è la procedura per la cadmiatura delle parti in acciaio degli aerei.

1. Pulizia: Affinché l’incollaggio avvenga, la superficie deve essere priva di impurità.
2. Risciacquare e asciugare (se necessario)
3. Pulitura e incisione con acido: La sabbiatura con ossido di alluminio irruvidisce la superficie permettendo al metallo placcato di aderire più facilmente.
4. Risciacquo (se necessario)
5. Rivestimento o placcatura di conversione
6. Risciacquo con acqua (1 minuto)
7. Risciacquo chimico per aumentare la resistenza alla corrosione delle parti
8. Risciacquare con acqua calda

Quali sono i tipi di placcatura?

È necessario essere consapevoli dei vari tipi di placcatura dei metalli disponibili. I tre tipi più diffusi impiegati nei processi industriali sono i seguenti.

Galvanotecnica (placcatura elettrolitica)

Esistono diversi tipi di placcatura dei metalli e la galvanica è una delle più comuni. Questa è una tecnica per condurre correnti elettriche attraverso una soluzione elettrolitica. Ha due elettrodi che vengono generalmente immersi in una soluzione elettrolitica e collegati al circuito di alimentazione.

I catodi sono gli elettrodi più comuni, mentre gli anodi vengono solitamente utilizzati come materiali di rivestimento. Quando l’elettricità scorre attraverso un circuito, l’elettrolita separa gli atomi metallici dall’anodo e li deposita in uno strato molto sottile su uno dei catodi.

Per il processo di galvanica possono essere utilizzati diversi metalli. Tra questi figurano zinco, argento, oro, stagno, nichel, cromo, rame, platino e piombo.

Autocatalitico (placcatura senza elettrolisi)

Quando si seleziona un metodo di placcatura del metallo, viene generalmente utilizzata la galvanica. Tuttavia, in alcune situazioni, potrebbe essere disponibile un’opzione nota come placcatura chimica. Questo metodo è più semplice, meno costoso e un ottimo sostituto della galvanica. La procedura è nota anche come placcatura autocatalitica, ovvero un metodo di placcatura che non richiede una fonte di alimentazione esterna.

Questo metodo prevede di placcare il materiale con una soluzione acquosa prima di depositarlo. Poiché si tratta di un processo chimico che non richiede macchinari o elettricità aggiuntivi, aggiunge una riduzione catalitica al percorso.

La placcatura chimica è spesso appropriata per oggetti con una superficie dura resistente alla corrosione. Ciò rende questo processo una scelta eccellente per l’industria marittima e petrolifera. Alcune delle parti più comuni soggette a corrosione, come valvole e pompe, sono spesso prodotte utilizzando un processo di placcatura chimica.

Placcatura per immersione (reazione di spostamento)

Questa è una procedura in cui uno strato aderente di un metallo più nobile viene applicato sulla superficie di un altro metallo immergendo il suo percorso in una soluzione contenente ioni di metalli più nobili. Quindi, quando si realizzano componenti metallici da elementi come il rame immergendoli in una soluzione elettrolitica, il ferro proveniente da materiali più nobili può rivestire le parti in rame rilasciando elettroni.

A volte viene definito placcatura a caduta o sostituzione del metallo. Si tratta di un metodo chimico che, come la placcatura chimica, non richiede corrente esterna. A differenza della placcatura chimica, la deposizione del metallo viene interrotta quando il componente è stato completamente rivestito.

La placcatura per immersione è un’ottima soluzione per le industrie che cercano di creare una superficie metallica con una migliore resistenza alla corrosione e dove. Un altro vantaggio è l’elevata conduttività elettrica. Può essere un’alternativa fantastica per le industrie perché può anche modificare la riflettività e l’aspetto e ha capacità di adesione.

Quali sono le applicazioni della placcatura dei metalli?

La galvanica viene utilizzata in svariati settori. È un’ottima soluzione per diverse attività.
Può essere utilizzato per realizzare una varietà di articoli che vanno dagli anelli di fidanzamento alle antenne elettriche.
I seguenti sono alcuni dei casi più notevoli.

Aerospaziale:

Diversi componenti dell’aereo vengono galvanizzati per creare un rivestimento sacrificale. Generalmente prolunga la durata del percorso riducendo la corrosione. Poiché i componenti aeronautici sono soggetti a variazioni significative di temperatura e a una serie di altre condizioni ambientali, uno strato aggiuntivo di metallo può migliorare la funzionalità riducendo al contempo l’usura.

Decorazioni per la casa e arte:

Sul mercato è disponibile un’ampia varietà di decorazioni per la casa galvanizzate. Generalmente, gli artisti utilizzano questa procedura per trasformare oggetti biodegradabili come rami, borse e fiori in creazioni durevoli e durevoli. La galvanica consente di preservare i dettagli più minuti e di esporre i prodotti senza disintegrarli.

Settore automobilistico:

La galvanica è il metodo più frequente per la produzione di parti su misura, in particolare per le concept car. I coprimozzi, ad esempio, sono realizzati mediante galvanica dei concept car di tipo 20. Anche le aziende di modifica e restauro dei veicoli utilizzano la galvanica per applicare cromo, nichel e una varietà di altre finiture su parti di motociclette e automobili.

Gioielleria:

La galvanica è molto probabilmente una delle procedure più popolari nell’industria dei metalli preziosi e della gioielleria.
Designer e produttori di questo settore utilizzano questo metodo per migliorare la durata, l’aspetto estetico e il colore di pendenti, anelli, braccialetti e una varietà di altri accessori.

Odontoiatria e medicina:

La galvanica è comunemente utilizzata per rafforzare l’esterno di molti componenti dentali e medici. La placcatura in oro viene utilizzata per realizzare intarsi dentali ed è utile per una varietà di procedure dentistiche. Viti, giunti, placche e altri pezzi impiantati che vengono galvanizzati per renderli più convenienti e resistenti sono tra i più popolari. Anche gli strumenti chirurgici e medici come i componenti radiologici e le pinze vengono galvanizzati.

Energia:

Molti componenti solari ed elettrici sono stati galvanizzati per migliorarne la conduttività elettrica. I collegamenti delle celle solari e le altre antenne sono generalmente galvanizzati dai produttori. Occasionalmente i fili vengono anche galvanizzati con nichel, argento e altri metalli. La placcatura in oro viene applicata per aumentare la durata.
L’oro può essere un’inclusione desiderabile a causa della sua duttilità e conduttività, che possono prolungarne la longevità.

Sebbene esistano molti altri usi per la placcatura dei metalli, questi sono i più comuni che utilizzano il processo di galvanica. Poiché la placcatura metallica presenta numerosi vantaggi, viene generalmente utilizzata dalle aziende che cercano durata, resistenza all’usura e migliore conduttività elettrica.

Metodi di placcatura

Metodo di placcatura in rack

Il processo più popolare è la placcatura a rack, in cui il metallo da placcare viene appeso a un telaio o a un rack. È una tecnologia versatile che consente di gestire la quantità di acqua di risciacquo e la velocità di trascinamento.

Placcatura a botte

In una botte chiusa avviene la placcatura a botte. Quando si effettuano la galvanizzazione di articoli più piccoli o quando i requisiti/standard di lavorazione sono inferiori, viene impiegata questa tecnica. Il consumo di acqua di risciacquo è significativo, così come i tassi di trascinamento.

Placcatura manuale

Tutto nella placcatura manuale dei metalli viene eseguito da un tecnico qualificato. È progettato per la placcatura in piccoli lotti.

Placcatura automatizzata

La placcatura delle lastre può essere semiautomatica o completamente automatizzata. I dipendenti nelle operazioni automatizzate devono solo sistemare e disfare gli scaffali durante l’operazione di placcatura dei metalli. Rotaie e paranchi devono essere controllati manualmente nei processi semiautomatici. È appropriato per pezzi più grandi e ritmi di produzione più lenti.

Quali sono le sostanze chimiche chiave utilizzate nel processo?

Per migliorare i risultati e aumentare la stabilità del processo, vengono utilizzate varie sostanze chimiche.
Per aiutarti a comprendere meglio il processo, abbiamo classificato alcuni degli elementi principali coinvolti.

• Acidi e basi utilizzati: Caustico e HCL.
• Rivestimenti: Cromo, cianuro, cadmio, oro, argento, bronzo, zinco e ottone.
• Solventi: Tricloroetilene, Benzene, Tetracloroetilene, TZE e Tetracloroetilene (percloroetilene).

Test di corrosione ambientale

I metalli vengono testati nell’ambiente per vedere se la procedura di galvanizzazione li proteggerà dalla corrosione. La sfida è imitare il tempo necessario affinché si verifichi la corrosione, motivo per cui sono stati creati vari tipi di test basati sul tempo.

Un’organizzazione può allestire stazioni di esposizione interne o esterne in vari casi. Altri modi includono l’applicazione di metalli di prova su superfici esposte agli elementi, come i veicoli che viaggiano con tempo freddo. Tra i test specifici ci sono:

• Test in nebbia salina con acido acetico (chiamato anche test della nebbia): per il test viene utilizzata una nebbia di acido acetico, che accelera l’azione corrosiva.
• Test in nebbia salina dell’acido acetico accelerato con rame (Cass): come sopra con l’aggiunta di sali di rame.
• Test Corrodkote: rivestire il pezzo elettrolitico con caolino, una sostanza che contiene cloruro di alluminio, nitrato di rame e cloruro ferrico. Dopo l’essiccazione, il materiale viene posto in una camera umida.
• Test di corrosione elettrochimica (ECT):
• Dopo essere diventata anodica, la sostanza viene immersa in un elettrolita. In pochi minuti si formano le condizioni che causano la corrosione.
• Test dell’anidride solforosa: il materiale viene collocato in una camera che contiene gas di anidride solforosa.
• Test di umidità: questi tipi di test di corrosione della placcatura metallica non sono considerati affidabili.

Scegli un kit galvanico

Puoi anche selezionare un kit di galvanica adatto, come il “Kit di galvanoplastica per officina Plug N’ Plate®”.
Questi kit forniscono tutto il necessario per placcare i metalli con altri metalli come rame, nichel, stagno, ottone, bronzo, oro, argento, cromo e una varietà di altri.

Contiene inoltre le parti, l’assistenza tecnica e un manuale di istruzioni di facile utilizzo.
Questa è un’opzione eccellente per la placcatura di metalli su piccoli oggetti.

Conclusione

Ecco qua: tutto quello che devi sapere sulla placcatura dei metalli. Non a caso la placcatura dei metalli è uno dei processi più utilizzati in diversi settori per generare mescole estremamente resistenti.

La placcatura in metallo è uno dei trattamenti originali e più utilizzati per aumentare la longevità, la resistenza all’usura, la resistenza alla corrosione e il bell’aspetto. Di conseguenza, la placcatura dei metalli è un metodo comune e prevalente nel settore della gioielleria, dell’arte e dell’arredamento e nel settore aerospaziale.