Monica Fabrizio CNR IENI, PADOVA

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Luigi Pellegrino
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1 Centro Produttività Veneto Vicenza, 24 luglio 2007 RIVESTIMENTI GALVANICI PROTETTIVI E DECORATIVI SU MANUFATTI ORAFI Monica Fabrizio CNR IENI, PADOVA Gli impianti galvanici sono sequenze di vasche dove si fa il pretrattamento dei pezzi, il processo di deposizione alternato ai molti lavaggi e l eventuale finitura. I processi galvanici più utilizzati sono ricoprimenti con: Zn per far resistere l acciaio a corrosione, Cr microcriccato per aumentare la resistenza ad usura, Cu e Ni per rendere la superficie uniforme, lucida e brillante, Ag e Au per scopi estetici I vantaggi dei ricoprimenti metallurgici con la galvanica risiedono nella possibilità di fare depositi lucidi, anche spessi, su parti complicate, a prezzi molto contenuti 1

I processi galvanici più utilizzati sono ricoprimenti con: Zn per far resistere l acciaio a corrosione, Cr microcriccato per aumentare la resistenza ad usura, Cu e Ni per rendere la

2 Industrie interessate ai trattamenti galvanici Auto(carrozzeria, telaio, motore, parti meccaniche, valvole) Avionica(pannelli, compressore e turbina,postbruciatori) Altri trasporti(materiale ferroviario, reti di comunicazione) Elettronica e telecomunicazioni(connessioni ed interruttori, circuiti stampati, assemblaggio elettronico, guide d onda) Arredamento e macchine per ufficio(lampade, mobili) Meccanica(impianti, macchine utensili, strumenti di misura) Imballaggio(confezionamento, anche alimentare) Moda(fibbie, bottoni) Enti territoriali(manutenzione, reti distribuzione acqua e gas, Stazioni di trattamento acque reflue) Caratteristiche generali delle correnti uni- (PC) e bipolari (PRC) Le onde quadre sono le più semplici da ottenere e controllare carica utile duty cycle (tempo utile, adimensionale) 2

mobili) Meccanica(impianti, macchine utensili, strumenti di misura) Imballaggio(confezionamento, anche alimentare) Moda(fibbie, bottoni) Enti territoriali(manutenzione, reti distribuzione acqua e

3 Caratteristiche generali dei depositi in PC grani più fini alta velocità di nucleazione ridotta porosità rivestimenti non inquinati favoriti dall interruzione periodica della corrente Esempio: bagno acido Au-Co (usato anche in elettronica) basso contenuto di C e N alta conducibilità elettrica del rivestimento maggiore densità bassa porosità, rivestimenti più sottili Limitazioni pratiche la carica utile in PC è equivalente a quella in DC alta j c (DC: 4 A/dm 2 PC: T=10% j c = 40 A/dm 2 ) frequenza max f= 1/(tc+tp) 500 Hz (limitata dalla capacità del doppio strato) Se lo strato di diffusione non ha il tempo di ripristinarsi tra un impulso ed il successivo, si ottiene un sistema chimicofisico analogo a quello DC Profili di concentrazione in funzione del tempo durante un transiente DC. 3

carica utile in PC è equivalente a quella in DC alta j c (DC: 4 A/dm 2 PC: T=10% j c = 40 A/dm 2 ) frequenza max f= 1/(tc+tp) 500 Hz (limitata dalla capacità del doppio strato) Se lo strato di

4 Effetti sulla velocità max di deposizione La velocità max di deposizione è influenzata da: fattori idrodinamici: agitazione, viscosità, coefficiente di diffusione concentrazione del metallo I max = % della I l per evitare gli effetti di burning dati dalla limitazione del trasporto di massa Nella pratica le velocità di deposizione in PC sono più alte che in DC perché il processo di elettrocristallizzazione è più efficace Effetti sulla distribuzione di corrente la corrente primaria è definita dalla geometria della cella e quindi non dovrebbe risentire della forma d onda applicata migliore uniformità del deposito in zone di dipendenza del potenziale dalla corrente Nei bagni al cianuro dove Au, Ag, Cu sono fortemente complessati, il potere livellante è migliore in regime di PC anche se l impulso ad alta corrente rende il sistema più sensibile alle posizioni degli oggetti sul telaio L effetto livellante è molto buono in PC piuttosto che in DC quando si utilizzano bagni acidi con sviluppo di idrogeno perché ne limita la formazione 4

elettrocristallizzazione è più efficace Effetti sulla distribuzione di corrente la corrente primaria è definita dalla geometria della cella e quindi non dovrebbe risentire della forma d onda

5 I brillantanti Le velocità di crescita dei cristalliti sono diverse e le strutture diventano progressivamente più rugose (opache); nelle zone ad alta densità di corrente è favorito l assorbimento dei brillantanti e quindi la corrente utile cresce nelle aree a bassa densità. I livellanti svolgono una funzione analoga a quella dei brillantanti, ma su macroscala Correnti bipolari (PRC) Polarizzazione anodica: stripping parziale del deposito q an 20% q cat Bassa concentrazione di metallo, additivi Minore influenza dell agitazione Migliora il potere livellante di Cu, Ni, Zn, Cd e bronzi Esperimenti documentati su rivestimenti di leghe Au: influenza su durezza, duttilità, stress di reticolo e composizione 5

I livellanti svolgono una funzione analoga a quella dei brillantanti, ma su macroscala Correnti bipolari (PRC) Polarizzazione anodica: stripping parziale del deposito q an 20% q

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