Qual è il processo di galvanica?

Qual è il processo di galvanica?

Di Smart Water Tech Allen Huang 2024-09-27

La galvanica è il processo di placcatura di uno strato sottile di altri metalli o leghe su determinate superfici metalliche utilizzando il principio dell'elettrolisi. In base alla composizione del rivestimento, il processo di galvanica può essere suddiviso in 8 categorie: cromatura, ramatura, cadmio, stagnatura, zincatura, nichelatura, doratura e argentatura.

Successivamente, questo articolo descriverà in dettaglio i principi e le caratteristiche degli 8 principali processi di galvanica.

Il cromo è un metallo bianco-argenteo con una leggera sfumatura azzurro cielo. Ha forti proprietà di passivazione e si passiva rapidamente nell'atmosfera, mostrando le proprietà del metallo prezioso, quindi la cromatura sulle parti in ferro è una placcatura catodica. Lo strato di cromo è molto stabile nell'atmosfera e può mantenere la sua lucentezza per lungo tempo. È molto stabile in mezzi corrosivi come alcali, acido nitrico, solfuro, carbonato e acido organico, ma è solubile in acido idroalico come acido cloridrico e acido solforico concentrato a caldo.

Lo strato di cromo ha elevata durezza, buona resistenza all'usura, forte capacità riflettente e buona resistenza al calore. Non vi è alcun cambiamento evidente nella brillantezza e nella durezza al di sotto dei 500 gradi; l'ossidazione e lo scolorimento iniziano quando la temperatura supera i 500 gradi; inizia ad ammorbidirsi quando supera i 700 gradi. Grazie alle eccellenti proprietà dello strato di cromatura, è ampiamente utilizzato come strato esterno e strato di placcatura funzionale del sistema di placcatura protettivo-decorativo. La cromatura viene spesso utilizzata nel trattamento superficiale dei rubinetti della cucina.

Lo strato di placcatura in rame è rosa e morbido, ha una buona duttilità, conduttività elettrica e conducibilità termica, è facile da lucidare e può essere ottenuto attraverso un adeguato trattamento chimico per ottenere colori decorativi come bronzo, verde rame, nero e colore naturale. La placcatura in rame perde facilmente la sua lucentezza nell'aria e sulla superficie si forma uno strato di carbonato di rame basico o una pellicola di cloruro di rame quando reagisce con l'anidride carbonica o il cloruro. Quando è esposto al solfuro, si forma solfuro di rame marrone o nero. Pertanto, come strato decorativo di ramatura, è necessario applicare sulla superficie uno strato di copertura organica. Poiché la placcatura in rame è facile da ossidare, viene utilizzata raramente nei rubinetti.

Il cadmio è un metallo morbido, bianco-argenteo e lucido, più duro dello stagno e più morbido dello zinco. Ha una buona plasticità ed è facile da forgiare e rotolare. Le proprietà chimiche del cadmio sono simili a quelle dello zinco, ma non si dissolve in soluzione alcalina, si dissolve in acido nitrico e nitrato di ammonio e si dissolve molto lentamente in acido solforico diluito e acido cloridrico diluito. I vapori di cadmio e i sali solubili di cadmio sono entrambi tossici e l’inquinamento da cadmio deve essere rigorosamente prevenuto. Poiché l'inquinamento da cadmio è molto dannoso e costoso, per sostituire la placcatura al cadmio viene solitamente utilizzata la zincatura o la placcatura in lega.
I tipi di soluzioni di cadmio utilizzate più frequentemente nella produzione sono la cadmio complesso di acido amminocarbossilico, la cadmio con solfato acido e la cadmio con cianuro. Inoltre, sono disponibili la placcatura al cadmio pirofosfato, la placcatura al cadmio con trietanolammina alcalina e la placcatura al cadmio HEDP.

Lo stagno ha un aspetto bianco-argenteo, un peso atomico di 118,7, una densità di 7,3 g/cm3, un punto di fusione di 231,89 gradi e una valenza atomica bivalente e tetravalente, quindi gli equivalenti elettrochimici sono 2,12 g/A·h e 1.107 g/A·h rispettivamente. Lo stagno presenta i vantaggi di resistenza alla corrosione, atossicità, facile saldatura del ferro, morbidezza e buona duttilità.
La stagnatura ha le seguenti caratteristiche e utilizzi:

(1) Elevata stabilità chimica;

(2) Nella sequenza elettrochimica, il potenziale standard dello stagno è positivo rispetto a quello del ferro e costituisce un rivestimento catodico per l'acciaio. Può proteggere efficacemente il supporto solo quando il rivestimento è privo di pori;

(3) Lo stagno ha una buona conduttività ed è facile da saldare;

(4) Lo stagno cristallizza e inizia a mutare al -130 grado e si trasformerà completamente in un allotropo cristallino al -300 grado, comunemente noto come "piaga dello stagno", a quel punto avrà perso completamente le sue proprietà ;

(5) Come la placcatura con zinco e cadmio, lo stagno può svilupparsi in baffi in condizioni di elevata temperatura, umidità e condizioni chiuse, chiamati peli lunghi;

(6) Dopo la stagnatura, può essere ridisciolto in olio caldo a una temperatura superiore a 231,89 gradi per ottenere uno strato di stagno con motivi lucidi, che può essere utilizzato come rivestimento decorativo per le necessità quotidiane.

Lo zinco è facilmente solubile in acidi e alcali, quindi è chiamato metallo anfotero. Lo zinco difficilmente cambia nell'aria secca. In aria umida, sulla superficie dello zinco si forma una pellicola basica di carbonato di zinco. Nell'anidride solforosa, nell'idrogeno solforato e nelle atmosfere marine, lo zinco ha una scarsa resistenza alla corrosione, soprattutto in atmosfere ad alta temperatura, elevata umidità e acidi organici, il rivestimento di zinco è molto facile da corrodere. Il potenziale standard dell'elettrodo di zinco è -0,76 V. Per i substrati di acciaio, il rivestimento di zinco è un rivestimento anodico. Viene utilizzato principalmente per prevenire la corrosione dell'acciaio e le sue prestazioni protettive sono strettamente correlate allo spessore del rivestimento.

Dopo la passivazione, la tintura o il rivestimento con un protettore leggero, il rivestimento di zinco può migliorare significativamente le sue proprietà protettive e decorative. Con lo sviluppo della tecnologia della zincatura e l'adozione di brillantanti per zincatura ad alte prestazioni, la zincatura è entrata nelle applicazioni protettive-decorative da un semplice scopo protettivo.
Esistono due tipi di soluzioni di zincatura: soluzioni di placcatura al cianuro e soluzioni di placcatura senza cianuro. Le soluzioni di placcatura al cianuro sono suddivise in microcianuro, basso cianuro, medio cianuro e alto cianuro. Le soluzioni di placcatura prive di cianuro includono soluzioni di placcatura con zinco alcalino, soluzioni di placcatura con sale di ammonio, soluzioni di placcatura con solfato e soluzioni di placcatura con cloruro senza ammoniaca. Le soluzioni di zincatura al cianuro hanno una buona capacità di livellamento, producono rivestimenti lisci e delicati e sono utilizzate nella produzione da molto tempo. Tuttavia, a causa dell'elevata tossicità del cianuro e del grave inquinamento ambientale, sono state utilizzate soluzioni di zincatura a basso contenuto di cianuro, microcianuro e prive di cianuro.

1. Lo strato di nichel elettrolitico è molto stabile nell'aria. Poiché il nichel metallico ha una forte capacità di passivazione, può formare rapidamente un film di passivazione molto sottile sulla superficie, che può resistere alla corrosione dell'atmosfera, degli alcali e di alcuni acidi.
2. I cristalli di nichel elettrolitico sono estremamente fini e hanno eccellenti proprietà di lucidatura. Il rivestimento in nichel lucido può ottenere un aspetto lucido a specchio e può mantenere la sua lucentezza a lungo nell'atmosfera. Pertanto, lo strato elettrolitico viene spesso utilizzato per la decorazione.
3. La durezza del rivestimento in nichel è relativamente elevata, il che può migliorare la resistenza all'usura della superficie del prodotto. Nell'industria della stampa, la nichelatura viene spesso utilizzata per migliorare la durezza della superficie del piombo. Poiché il nichel metallico ha un'elevata stabilità chimica, alcune apparecchiature chimiche spesso utilizzano anche una placcatura in nichel più spessa per prevenire la corrosione da parte del mezzo. La nichelatura è ampiamente utilizzata anche negli aspetti funzionali, come la riparazione di parti usurate e corrose e l'utilizzo della tecnologia di placcatura a spazzola per la galvanica locale. Il processo di elettroformatura viene utilizzato per produrre lastre di elettroformatura, stampi per dischi e altri stampi nell'industria della stampa. Lo spesso strato di nichelatura ha una buona resistenza all'usura e può essere utilizzato come rivestimento resistente all'usura. Soprattutto negli ultimi anni è stata sviluppata la galvanica composita, che può depositare un rivestimento composito di nichel con particelle resistenti all'usura e la sua durezza e resistenza all'usura sono superiori a quelle della nichelatura. Se come particelle disperse si utilizza grafite o grafite fluorurata, il rivestimento composito di nichel-grafite o nichel-grafite fluorurata ottenuto presenta una buona autolubrificazione. Può essere utilizzato come rivestimento lubrificante. La nichelatura nera è anche ampiamente utilizzata come rivestimento o rivestimento decorativo per strumenti ottici.
4. La nichelatura ha una vasta gamma di applicazioni. Può essere utilizzato come rivestimento protettivo decorativo sulla superficie di acciaio, pressofusioni di zinco, leghe di alluminio e leghe di rame per proteggere il materiale base dalla corrosione o per svolgere un brillante ruolo decorativo; viene spesso utilizzato anche come rivestimento intermedio per altri rivestimenti, su cui viene placcato un sottile strato di cromo o uno strato di finto oro, che ha una migliore resistenza alla corrosione e un aspetto più bello. Per quanto riguarda le applicazioni funzionali, la nichelatura di circa 1~3 mm di spessore su parti di settori speciali può raggiungere lo scopo di riparazione. Soprattutto nel cristallizzatore a colata continua, nello stampo sulla superficie di componenti elettronici, nello stampo per pressofusione di leghe, nella forma complessa di parti di motori aerospaziali e nella produzione di componenti microelettronici, ecc., è più ampiamente utilizzato.

Il rivestimento in oro elettrolitico ha una forte resistenza alla corrosione, buona conduttività, facile saldatura, resistenza alle alte temperature e una certa resistenza all'usura (come l'oro duro drogato con molti altri elementi). Ha una buona capacità anti-scolorimento. Allo stesso tempo, il rivestimento in lega d'oro ha una varietà di toni e la placcatura in oro sull'argento può prevenire lo scolorimento. Inoltre, il rivestimento ha una buona duttilità ed è facile da lucidare, quindi viene spesso utilizzato come rivestimento decorativo, ad esempio per gioielli, parti di orologi e opere d'arte. È anche ampiamente utilizzato nelle parti galvaniche che richiedono prestazioni di parametri elettrici stabili a lungo termine, come strumenti di precisione, schede stampate, circuiti integrati, gusci di tubi elettronici e contatti elettrici. Tuttavia, a causa dell’elevato prezzo dell’oro, la sua applicazione è soggetta ad alcune restrizioni.

La placcatura in argento previene la corrosione e aumenta la conduttività, la riflettività e la bellezza. È ampiamente utilizzato nelle industrie manifatturiere di elettrodomestici, strumenti, contatori e apparecchi di illuminazione. Ad esempio, quando si argentano parti in rame o leghe di rame, queste devono essere prima sgrassate e arrugginite, quindi preplacate con argento sottile o immerse in una soluzione di cloruro di mercurio, ecc., per il trattamento di mercerizzazione in modo che uno strato di una pellicola di mercurio è placcata sulla superficie delle parti. Le parti vengono utilizzate come catodi e piastre di argento puro come anodi, immerse nell'elettrolita di cianuro di argento e potassio costituito da nitrato d'argento e cianuro di potassio e galvanizzate. La placcatura d'argento senza cianuro viene utilizzata anche in settori quali elettrodomestici e strumenti elettrici. La soluzione galvanica utilizza tiosolfato, solfito, tiocianato, ferrocianuro, ecc. Per evitare che la galvanica cambi colore, è solitamente necessario sottoporsi a un trattamento post-placcatura, principalmente brillantatura, passivazione chimica ed elettrochimica, placcatura di metalli preziosi o rari, o rivestimento di strati di copertura.

Quanto sopra sono le differenze tra gli 8 principali processi di galvanica. Vengono comunemente utilizzate la cromatura, la nichelatura e la doraturarubinetti della cucina.