Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Eletrodeposição: obter um revestimento que proporcione uma superfície com propriedades diferentes do substrato, com relação aos seguintes aspectos: decorativo proteção resistência à corrosão resistência ao desgaste propriedades elétricas propriedades magnéticas

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Obtenção dos revestimentos: o metal a ser revestido é imerso em uma solução condutora, contendo sais do metal de revestimento, e é feito catodo de uma célula eletroquímica através da aplicação de uma f.e.m. externa Anodos: barra ou chapa do metal de revestimento, ou um metal inerte; neste último caso, a concentração do metal em solução é mantida através da adição de sais de metal Etapas: substrato - polimento - desengraxamento - limpeza química ou eletroquímica - lavagem - ativação e lavagem - eletrodeposição

Para peças pequenas.

Secagem

ELETRODEPOSIÇÃO Algumas aplicações

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Mecanismo de formação da camada - nucleação em defeitos da rede cristalina do metal do substrato - crescimento dos cristais a partir dos núcleos - aderência através de ligações atômicas - deposição de metais puros, ligas metálicas, além de mistura metal/não metal - reações paralelas - reação de evolução de hidrogênio

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Depósitos com granulação grosseira: velocidade de crescimento de núcleos é maior que a velocidade de nucleação Depósitos com estrutura homogênea: velocidade de nucleação e crescimento próximas Depósitos pulverulentos: velocidade de nucleação é muito maior que a de crescimento

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Fatores que afetam as velocidades de nucleação e crescimento - concentração dos ions metálicos - densidade de corrente - presença de complexantes

Processo de eletrodeposição Propriedades dos eletrodepósitos Porosidade: para condições adequadas de deposição, a presença de poros acontece somente nos estágios iniciais de deposição, desaparecendo com o aumento da espessura do depósito Espessura: depende da densidade de corrente, e do tempo de deposição, além da eficiência do processo Poder de penetração: habilidade da solução de deposição minimizar os efeitos da distância entre anodo e catodo. Também é influenciado pela composição do banho e variáveis de operação

Processo de eletrodeposição Propriedades dos eletrodepósitos Micro-poder de penetração: capacidade da solução reduzir o grau de rugosidade da superfície do substrato - nivelamento. Depende da diferença da velocidade de deposição que ocorre nas regiões de micro-picos e micro-vales. O nivelamento é controlado pelo uso de agentes de adição na formulação do banho, os quais, usualmente são compostos orgânicos.

Processo de eletrodeposição Propriedades dos eletrodepósitos Brilho: para se obter brilho, faz-se uso dos aditivos chamados abrilhantadores. Neste caso são utilizados complexantes que atuam na adsorção e na polarização catódica localizada. Também podem influenciar a forma de cristalização dos eletrodepósitos. O brilho também depende da densidade de corrente utilizada no processo

Processo de eletrodeposição Propriedades dos eletrodepósitos Tensão interna: importante para as propriedades de resistência à corrosão. Pode ser causada pela dificuldade de ajuste do retículo cristalino entre o substrato e a camada atômica inicial, e também pelo modo de deposição e da cristalização do metal a partir do eletrólito. No primeiro caso pode-se utilizar uma camada intermediária entre substrato e revestimento. Nos outros dois pode-se ajustar a composição do banho e os parâmetros de processo

Processo de eletrodeposição Propriedades dos eletrodepósitos Produção de hidrogênio no catodo: liberação de hidrogênio na forma gasosa e absorção de hidrogê nio atômico no metal e na camada A liberação de hidrogênio na forma gasosa pode levar à formação de depósitos irregulares ou depósitos com defeitos cristalinos. A adsorção de hidrogênio atômico pode causar fragilização levando à falha em serviço

Processo de eletrodeposição Eletrodeposição de ligas De maneira geral a eletrodeposição de ligas não difere da eletrodeposição de metais simples Dificuldade de obtenção de depósitos com características adequadas Requisito preliminar para codeposição de dois ou mais metais: pelo menos um dos metais deve ser capaz de se depositar individualmente a partir de soluções aquosas

Processo de eletrodeposição Eletrodeposição de ligas É importante que os potenciais de deposição não sejam muito diferentes Quando os potenciais são muito diferentes pode-se melhorar o processo através da variação das concentrações dos ions metálicos no banho, e uso de aditivos A composição de um eletrodepósito de liga é função de diversas variáveis

Processo de eletrodeposição Eletrodeposição de ligas Variáveis da composição do banho: - razão da concentração dos metais - concentração total dos metais a serm depositados - concentração de agentes complexantes - presença de agentes de adição - presença de sais condutores - pH do banho

Processo de eletrodeposição Eletrodeposição de ligas Variáveis de operação do banho - densidade de corrente - temperatura - agitação do banho ou movimento do catodo Outras variáveis - eficiência da corrente catódica - forma do catodo - substrato - tipo de corrente

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Eletrodeposição de cobre e ligas de cobre Objetivos: - como revestimento base para outros eletrodepósitos: níquel + cromo, e metais preciosos - como revestimento protetor - em processos de eletroformação Os banhos de deposição podem ser alcalinos ou ácidos

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Soluções alcalinas cianídricas: usada para obter filmes finos como base para outras camadas eletrodepositadas Soluções ácidas: usadas para eletroformação, e eletrodeposição decorativa Constituintes/condições Banhos à base de sulfatos Geral Circuito impresso sulfato de cobre (g/l) 200-240 60-110 ácido sulfúrico 45 - 75 180 - 260 temperatura (oC) 20 - 50 densidade de corrente (A/cm2) 2 - 10 0,1 - 6

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Eletrodeposição de cromo Cromo duro - melhoria das propriedades de resistência ao desgaste, espessura entre 10 e 400 m - melhoria no desempenho e do tempo de vida de ferramentas - dureza variando entre 800 e 900 HV - é inerte quando exposto a atmosfera e imersão em água - não resiste a meios muito ácidos (ácido clorídrico) - brilhante - acabamento com espessura de 0,3m - revestimento nobre - apresenta porosidade e tensões internas

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Condições de deposição ácido crômico sulfato densidade de corrente temperatura 250 g/l 33 g/l 31 -62 A/cm2 52 - 63 oC Substrato Aplicações aço Camada decorativa sobre revestimento de níquel em componentes expostos à atmosfera Camada resistente ao desgaste em componentes: cilindros de impressão. Al, Cu e Camada decorativa aplicada diretamente ou sobre níquel ligas, ligas em componentes expostos à atmosfera de zinco

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Eletrodeposição de níquel Bastante utilizada para se obter aspecto decorativo - 80% Aplicações emengenharia e eletroformação - 20% (indústrias química, nuclear, telecomunicações, eletrônica) Propriedades - melhoria de propriedades de resistência ao desgaste e à corrosão - alta resistência à corrosão atmosférica (0,02 a 0,2 m/ano) e à água - forma camada passiva - modificação de propriedades magnéticas

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Condições de deposição - banho níquel-Watts Composição sulfato de níquel 225-400 g/l cloreto de níquel 30 - 60 g/l ácido bórico 30 - 45 g/l Condições de operação temperatura 44 - 66oC agitação ar ou mecânica densidade de corrente 3 - 11 A/dm2 anodo níquel pH 2 - 4,5

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Substrato Aplicações Método de deposição aço, ligas de Zn Revestimentos resistentes à Cu e ligas corrosão atmosférica e em Eletrodeposição Al água. Aplicação em plantas Deposição químicas. Aplicação como química revestimento duro e resistente ao desgaste Plásticos Camada protetora Eletrodeposição preliminar Deposição química

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Eletrodeposição de zinco - Anódico em relação ao aço - Espessura entre 7 e 15 m - Velocidade de corrosão em atm industrial: 15 m/ano - Velocidade de corrosão em atm rural ou marinha: 3m/ano - Produtos de corrosão: carbonatos e cloretos - Material barato - Desenvolvimento de processos de eletrodeposição de ligas: ZnFe, ZnCo e ZnNi

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Composição dos banhos não-cianídricos óxido de zinco 7,5 - 21 g/l hidróxido de zinco 65 - 90 g/l Condições de operação temperatura 27oC densidade de corrente 0,6 A/cm2

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Substrato Aplicação Método de deposição aço Revestimento ligas de Al protetor para Imersão à quente componentes expostos Eletrodeposição à atmosfera e Metalização água

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Eletrodeposição de estanho - metal não-tóxico - baixo ponto de fusão - boa soldabilidade (indústria eletrônica) - indústria: comunicação, transporte, agricultura, processamento de alimentos (embalagens) - bastante resistente à corrosão atmosférica - anódico em relação ao aço - boa resist~encia a meios ácidos (orgânicos)

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Substrato Aplicações Método de deposição aço Revestimento protetor cobre e ligas contra a corrosão atmosférica, e água. Embalagens metálica Imersão a quente para alimentos. Eletrodeposição Superfícies que necessitam boa soldabilidade e condutividade elétrica

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Eletrodeposição de ouro - metal nobre e de custo elevado - deposição com espessura muito baixa - porosidade - muito resistente à corrosão exceto em água régia - excelente condutor elétrico - baixa resistencia de contato - dúctil e de baixa dureza - banhos não contêm mais que 8,2 g/l de ouro. Banhos que depositam “ strike” de ouro utilizam cerca de 0,4 a 0,8 g/l de ouro no banho

Revestimentos metálicos Processo de eletrodeposição Substrato Aplicações Método de deposição Revestimentos decorativos e de Eletrodeposição cobre e proteção contra a corrosão para Deposição química ligas joalheria. Hardware aeroespacial. Deposição a vapor Aplicações eletrônicas Plásticos Revestimentos condutores elétricos Deposição química Deposição a vácuo