Protectia impotriva coroziunii prin acoperiri Scopuri secundare; imbunatatirea prop. mecanice la suprafata,rezistenta la uzura si abraziune, aspect decorativ Curatirea suprafetelor Acoperiri chimice anorganice si organiceAcoperiri electrochimiceTenhologii neconventionale de acoperire
Curatirea suprafetelor metalicereprezinta operatiile de pregatire chimica si electrochimica a suprafetelor metalice in vederea acoperirii lor cu strate subtiri. se defineste ca procesul de indepartare a impuritatilor de pe suprafata ce urmeaza a fi acoperita. Impuritatile suprafetei sunt materiale indezirabile cu caracteristici fizico-chimice diferite de cele ale suprafetei de acoperit. Contaminarea suprafetelor are loc in procesul de obtinere, de formare, de tratament termic, de sudura, de lipire, imbinare, in timpul periodei de exploatare prin contactul cu mediul de lucru ( atmosfera, lichide de racire, uleiuri,substante provenite din degradarea materialelor plastice si acoperirilor, sau datorita formarii produsilor de coroziune:
DegresareaDegresarea este operatia de indepartare a materialelor grase, si anume: grasimi animale, grasimi vegetale si uleiuri minerale poate fi realizata pe cale chimica sau electrochimica in solventi organici in solutii alcaline.Degresarea in solventi organici consta in dizolvarea materialelor grase de orice natura in solventi ca: benzina, benzen, toluen, petrol, tetraclorura de carbon, diclor-etan, tricloretilena, etc. se poate face in trei moduri: prin imersie (scufundare), prin pulverizare si in vaporii solventului, ultimul fiind cel mai eficient.Degresarea chimica si electrochimica in solutii alcaline este folosita mult pentru indepartarea materialelor grase (resturi de materiale organice peliculogene cum ar fi grunduri, vopsele, uleiuri) precum si materialelor metalice, depuneri de carbon si silicice, praf.
Degresarea chimica permite indepartarea atat a grasimilor prin saponificare cat si a uleiurilor prin emulsionare. La contactul suprafetelor contaminate cu solutia alcalina, ca urmare a modificarii tensiunii superficiale, stratul de ulei mineral se fragmenteaza. Pentru a favoriza desprinderea picaturilor de ulei, solutia alcalina contine de obicei si o substanta emulgatoare cum ar fi sticla solubila sau sapunul. In multe cazuri, o parte din sapunul necesar rezulta in urma reactiei de saponificare intre materialele grase si solutiile alcaline.
Degresarea electrochimica.Mecanismul degresarii electrochimice consta in micsorarea capacitatii de umectare a suprafetei metalice de catre grasimi si in emulsionarea uleiurilor datorita desprinderii lor mecanice de pe suprafata metalica provocata de bulele de gaz (H2 sau O2) rezultate in timpul electrolizei.
Bulele de hidrogen (degresare catodica) sau cele de oxigen (degresare anodica) retinute pe suprafata picaturilor de ulei reusesc prin marirea volumului lor ca sa se desoarba impreuna cu picaturile de ulei si sa le antreneze la suprafata solutiei de electrolit.
Rezultate foarte bune se obtin prin aplicarea agitarii cu ultrasunete in timpul degresarii catodice si anodice in special pe piese mici cu profil complicat.
Decapare chimica si electrochimica Decaparea reprezinta procesul de indepartare a straturilor de oxizi de pe un numar mare de suprafete si forme diferite: bare, placi, tabla, tuburi, sarme. Decaparea urmeaza totdeauna degresarii. Decaparea se face chimic sau electrochimic.Decaparea chimica consta in doua reactii ale solutiei acide una cu stratul de oxid, si cea de-a doua cu suprafata piesei. Mecanismul general consta in patrunderea acidului prin pori si fisuri in straturile de oxizi si apoi reactia chimica cu metalul piesei din care rezulta hidrogen gazos. Cand cantitatea de hidrogen formata creste se atinge o presiune la care degajarea gazului determina desprinderea straturilor de oxizi.Decaparea metalelor feroase se face in solutii de H2SO4, HCl, sau intr-un amestec al celor doi acizi.Cuprul si aliajele sale se decapeaza in solutii de acid azotic sau in amestecul acid azotic+ acid sulfuric+ acid clorhidric. In timpul decaparii in solutii ce contin acid azotic rezulta oxizi toxici de azot, este necesara o ventilatie locala eficienta.
Decaparea electrochimica Decaparea anodica consta in desprinderea oxizilor de pe suprafata pieselor de catre oxigenul degajat, precum si in dizolvarea metalului. In calitate de electrolit pot fi folosite solutii de acizi sau saruri. Pentru decaparea metalelor feroase se poate utiliza solutia cu compozitia:150g/l H2SO4 si 50g/l NaCl. Se lucreaza la 20-600C si 5-10A/dm2.Decaparea catodica se bazeaza pe actiunea reducatoare a hidrogenului degajat si pe indepartarea pe cale mecanica a oxizilor de catre bulele de gaz. Decaparea catodica se pote efectua intr-o solutie de compozitie: 50g/lH2SO4; 30g/l HCl; 22g/lNaCl si 1 litru de apa. Se lucreaza la 60-700C si 7-10A/dm2 timp de 10-15 minute.
DecapareIndepartare de oxizi pe cale chimicaFe2O3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3H2O
Compozitie: HCl 15-20% H2SO4 31% adaos de inhibitoriBai de saruri topite pentru oxizii foarte aderenti:a)Reducatoare: NaOH + NaHb)Oxidante: NaOH + NaNO3 + NaClConditii:-la rece; -la cald; -in prezenta curentului electric; -in absenta curentului electric.
Lustruirea mecanica, chimica si electrochimicaproces de prelucrare a suprafetelor metalice in scopul indepartarii celor mai mici asperitati de pe suprafata piesei pentru a i se da un luciu de oglinda, cu un coeficient ridicat de reflexie a luminii.;se realizeaza prin prelucrare mecanica, chimica sau electrochimica in scop decorativ si functional.Suprafata metalica este heterogena din punct de vedere energetic. Energia superficiala a microproeminentelor este mai mare decat a microadanciturilor datorita defectelor de retea si difuziei rapide a ionilor din varful microproeminentelor.Ca rezultat al dizolvarii anodice a suprafetei metalice are loc cresterea concentratiei ionilor metalici si formarea in imediata vecinatate a suprafetei metalice a unui strat subtire, vascos cu o rezistenta mare electrica numit strat Jacquet.Stratul ionic Jacquet este mai mare in microdepresiune si mai subtire in microproeminente. Rezistenta electrica in proeminente fiind mai mica decat in adancituri acestea se vor dizolva preferential uniformizand profilul suprafetei. Dizolvarea anodica in solutii concentrate de acizi sau baze reprezinta mecanismul lustruirii electrochimice sau electropolizarea cand piesa metalica este facuta anod intr-un circuit de electroliza.Compozitia baii este astfel aleasa incat stratul pasiv de oxid sa nu depaseasca cateva straturi atomice.
Lustruirea chimica Reprezinta procesul de finisare a suprafetei in solutii de polisare de aceeasi compozitie chimica ca in lustruirea electrochimica, dar in absenta curentului electric.Polisarea chimica reprezinta de fapt o coroziune electrochimica in care reactia de dizolvare anodica ce conduce la lustruire decurge dupa acelasi mecanism dat de Jacquet, iar electronii eliberati in procesul de ionizare al metalului sunt consumati in reactia de reducere a ionilor de hidrogen ai H3PO4, HNO3 si HClO4.Baia de polisare chimica contine agenti oxidanti (CrO3, HNO3, H2O2) agenti dizolvanti (acizi sau baze) si promotori ai stratului ionic difuz Jacquet (H3PO4, H2SO4, CH3COOH, glicerina).
Straturi de conversieSe obtin prin reactii de oxidare (chimic si electrochimic) la rece si la cald. Se obtin oxizi si saruri.Se clasifica in: - Oxidarea otelului brunare: peliculele negre se obtin in bai; - NaOH, NaNO3 si NaNO2 temp 150-155C -Electrochimic in baie de NaOH unde piesa de protejat este anod; -Tratare cu vapori de apa supraincalziti.
EloxarePelicule de 20-50 microni obtinute prin oxidare anodica:
Catod de Pb 2(H+ + e)H2 SO42- - 2e SO3 + OPiese anod 2(OH e)H2O + O 2Al + 3OAl2O3
-Pelicula higroscopica si cu elasticitate mare;-Compactizare prin introducerea piesei la 90C, se formeaza cristale Al2O3.H2O care astupa porii = eloxare dura (bai H2SO4 10-15%, acid cromic 3-10%).
FosfatareSe efectueaza in urmatoarele moduri:La cald 50C;La rece 20C;Chimic;Electrolitic.Fe + 2H3PO4 Fe(H2PO4)2 + H23Zn(H2PO4)2 Zn3(PO4)2 + 4H3PO4Compozitie: H3PO4; Zn3(PO4)2Depunerea fosfatului tertiar se poate intensifica prin adaugare de substante acceleratoare NaNO3.Se foloseste la fonta,otel, staturi fragile intermediare pentru alte depuneri (lacuri, vopsele).
Depuneri catodice de metale Tehnologia depunerilor galvanice poate realiza straturi subtiri si aderente la metalul de baza (galvanostegia) sau dimpotriva urmareste realizarea de strate groase si usor detasabile de pe piesele de acoperit (galvanoplastia). Depunerile electrochimice au la baza reactia catodica de reducere a ionilor metalici din solutii apoase (M+z +ze Me) pe suprafata piesei legata la polul negativ intr-un montaj de electroliza si are loc la potentiale mai negative decat potentialul de echilibru al metalului ce se depune in conditiile date.In galvanotehnica sunt apreciate depunerile omogene, cu cristale fine mici, cu luciu de oglinda pentru anumite domenii de utilizare si cele macrocristaline pentru altele.Factorii care influenteaza depunerile catodice.Depunerile catodice se realizeaza prin electroliza solutiilor apoase de saruri simple sau complexe care contin ionii metalului ce trebuie depus. Piesa de acoperit constituie catodul, iar anodul poate fi un metal inert (anod insolubil) sau metalul ce urmeaza a fi depus (anod solubil).
Straturi metaliceDin bai cu ionul de depus.Bai: -simple; -complexe; -acide; -alcaline.Caracteristici: -putere de patrundere (abilitate de a forma straturi uniforme);-putere de nivelare; reducerea gradului de rugozitate; -efectul agentilor tensioactivi si de luciu, care micsoreaza V de depunere -codepunere de ioni.
Influenta compozitiei electrolitului Componentii principali: substante ce contin ionii metalului ce se depun pe piesa, substante care maresc conductivitatea electrica a solutiei ex: Na2SO4, NH4SO4, NH4Cl si substante care asigura pH-ul necesar depunerii exemplu: acid boric, acid citric pentru bai acide si Na2CO3, NaOH pentru bai alcaline.Componentii secundari: agenti de nivelere, agenti de luciu, de patrundere.Bai de sare (simple sau acide). Ele contin cantitati apreciabile de ioni metalici pentru a evita consumarea acestor ioni in timpul electrolizei Pentru a obtine depuneri microcristaline in solutiile concentrate se micsoreaza gradul de disociere al sarii introducand in electrolit un compus cu anion comun. De exemplu in baia de cuprare CuSO4, zincare ZnSO4, stanare SnSO4 se introduce H2SO4. Conform legii deplasarii echilibrului chimic anionul comun al acidului impiedica disocierea totala a sarii.Pe masura ce ionii metalului (Cu++, Zn++, Sn++) sunt redusi la catod si concentratia lor scade in electrolit, asigurarea electroneutralitatii solutiei impune disocierea unei noi cantitati de sare.
Bai cu ioni complexi (bai alcaline)In baile alcaline se folosesc solutiile de saruri complexe cum ar fi: ciano-complecsi. Depunerile obtinute cu electrolitii complecsi sunt microcristaline spre deosebire de cele obtinute in electroliti simpli (bai acide). Ciano complecsii sunt toxici si exista tendinte de inlocuire, desi depunerile sunt uniforme si fine .In bai de complecsi, supratensiunea catodica este mare datorita dificultatilor legate de reducerea ionilor la catod.Exista doua mecanisme cu privire la depunerea metalelor din complecsi chimici. Unii cercetatori arata ca la anod are loc descarcarea cationilor simpli rezultati din disocierea anionilor complexi astfel:
Altii considera ca reactia la catod este rezultatul reducerii anionilor complecsi adsorbiti specific pe suprafata piesei.
Influenta pH-ului solutiei de electrolitInfluenta concentratiei H+ asupra depunerilor catodice este legata de pozitia metalului care se depune in seria potentialelor standard .Metalul se depune cu atat mai usor cu cat potentialul sau este mai pozitiv, deci metalele situate dupa hidrogen se vor depune la catod inaintea hidrogenului in absenta supratensiunii. Marind densitatea de curent pentru realizarea unor depuneri de calitate suprioara, se poate ajunge la o micsorare a concentratiei ionilor metalici la suprafata catodului, ceea ce determina deplasarea potentialului de descarcare la valori apropiate de cea a hidrogenului, care se poate depune simultan la suprafata sub forma de bule, impiedicand depunerea metalului in locurile respective. ( codepunere nedorita )
Daca bulele de gaz raman pe suprafata electrodului in timpul electrolizei depunerea obtinuta prezinta pori; ajungand pana la metalul de baza micsoreaza adeziunea si permite patrunderea mediului coroziv.
O alta parte din hidrogenul atomic format prin reducerea catodica difuzeaza in interiorul metalului provocand fisurarea prin hidrogen (fragilizarea fontelor si otelurilor) sau se absoarbe in stratul metalic depus dand nastere la acoperiri casante sau spongioase.
Influenta densitatii de curentMarirea densitatii de curent contribuie, de obicei, la obtinerea depozitelor fin cristalizate prin intermediul cresterii supratensiunii catodice. Totusi la densitati prea mari de curent, datorita scaderii considerabile a concentratiei ionilor metalici in solutia din vecinatatea catodului, stratele depuse au aspect dendritic (arborescent).La densitati de curent apropiate curentului limita de difuzie, rezulta depuneri spongioase care se exfoliaza in timpul electrolizei.
Influenta temperaturii si agitarii electrolitului Ridicarea temperaturii in prezenta agitarii, pastrand constante compozitia electrolitului si densitatea de curent, micsoreaza de obicei supratensiunea datorita cresterii vitezei de difuzie a ionilor si a vitezei etapelor chimice ale elctrodepunerii.Ridicarea temperaturii si rolul agitarii solutiei are ca efect: prevenirea sau inlaturarea pasivarii anozilor, marirea conductivitatii electrice a solutiilor de electrolit, micsorarea cantitatii de hidrogen inmagazinate in depunerea catodica.Pentru fiecare baie de electroliza exista o temperatura optima care asigura randamentul maxim, de obicei peste 400C uneori chiar intre 60-700C.Agitarea asigura depozite metalice uniforme pe pise cu configuratie complicata. Un mod de agitare, in afara celor cu aer sau alte gaze consta in pendularea orizontala a barelor catodice cu o viteza de 5-7m/min in instalatii automatizate. Cea mai eficienta agitare este cu ajutorul ultrasunetelor.
Puterea de patrundere (capacitate de dispersie) Puterea de patrundere reprezinta capacitatea baii galvanice de a forma strate de grosime uniforme chiar pe suprafetele metalice ce nu sunt echidistante fata de anod.Factorii principali care influenteaza puterea de patrundere sunt: conductivitatea solutiei de electrolit si gradul de polarizare a catodului Puterea de nivelare si agentii de nivelare Puterea de nivelare este o calitate care se manifesta prin reducerea gradului de rugozitate a stratului depus. Acest efect se obtine prin folosirea unor substante tensioactive denumiti agenti de nivelare. Agentii de nivelare sunt substante organice care se adsorb in special pe microproeminente marind pe aceste portiuni supratensiunea catodica ceea ce va produce o incetinire a vitezei de depunere. In acelasi timp, substantele organice nu se adsorb in microadancituri permitand cresterea stratului depus. In timp se realizeaza o nivelare a stratului depus pe microproeminente si microadancituri.
Zincare Acoperirile cu zinc sunt folosite pentru protectia materialelor feroase (fonta si otel) Stratele de zinc nu rezista in atmosfere industriale, puternic poluate sau in atmosfera marina. Grosimea acoperirilor cu zinc variaza inte 0,005-0,05mm in functie de conditiile de exploatare. Zincul poate fi depus in bai acide, in bai alcaline, cu si fara complecsi cianici. Depunerile de zinc prezinta aderenta foarte buna si randamente mari.Depunerile de zinc foarte bune se obtin in special pe suprafete plane.Bai acide de galvanizareBaile acide contin: ZnSO4, H2SO4, Na2SO4, Al2(SO4)3. Aceste solutii prezinta conductibilitate electrica buna; fenomenele de polarizare la catod si anod sunt mici, supratensiunea catodica si anodica sunt mici. Se lucreaza cu agitare la o densitate de curent 2-10A/dm2 iar pentru sarme la 20-400A/dm2. Se folosesc ca agenti de nivelare dextrina si glucoza. Au loc urmatoarele procese:In solutie are loc disocierea sulfatului de zinc: ZnSO4 Zn++ + SO42- La catodul reprezentat de obiectul de acoperit are loc reducerea ionilor de zinc:Zn++ + 2e- Zn Se folosesc anozi solubili astfel incat reactia de dizolvare anodica, care asigura concentratia constanta a solutiei este: Zn Zn++ +2e-
Bai acide cu electroliti fluoroborati contin Zn (BF4)2, NH4Cl, NH4BF4. Acesti electroliti permit o viteza mare de depunere. Au o putere de disociere mai buna decat electrolitii acizi pe baza de sulfati. Au utilizare mai restransa datorita costurilor ridicate. Se pot utiliza pentru acoperirea sarmelor si benzilor cat si pentru zincarea in clopot si tambur. In solutia de electrolit are loc disocierea fluoroboratilor:
In timpul electrolizei pe pieasa se reduc ionii de zincZn++ + 2e- Zniar la anod are loc dizolvarea zincului:Zn Zn++ +2e-
Bai alcaline de zincareBai cianurice.:asigura obtinerea unor acoperiri de granulatie fina, de culoare mai deschisa si mai dure decat acoperirile obtinute in bai acide. Electrolitii cu cianuri au putere de patrundere mare si din aceasta cauza sunt folositi pentru zincarea placilor cu profile complicate. In compozitia bailor cianurice de zincare intra oxidul de zinc sau cianura de zinc, un hidroxid alcalin (NaOH sau KOH) si o cianura alcalina (NaCN sau KCN).; in electrolit se formeaza saruri complexe de zinc.
Pentru obtinerea depunerilor lucioase de zinc se adauga rasini formaldehidice, tiouree, gelatina, glicerina si saruri de nichel, NH4SCN, cumarina, etc.In solutia de electrolit are loc urmatorul proces de disociere:
la catod are loc reactia de reducere a ionilor de zinc:Zn++ + 2e- Zn Dezavantajele acestei bai consta scaderea concentratiei de zinc datorita reactiilor de carbonatare Toxicitatea solutiilor alcaline de zincare este foarte mare datorita formarii acidului cianhidric (HCN) prin hidroliza cianurilor si carbonatarii lor.
Cuprarea Depunerile catodice de cupru prezinta o importanta deosebita din punct de vedere decorativ-protector cat si functional.Bai acide de cuprareBai ce contin sulfati CuSO4, H2SO4, alcool etilic, dextrina, glicerina si acidul naftalin disulfonic sau agenti de nivelare, luciu si patrundere. In aceste bai se obtin depuneri macrocristaline cu randamente mari.In solutie are loc disocierea: la catod ionii de cupru sunt redusi: Cu2+ + 2e- Cu; iar la anodul solubil se dizolva cuprul Cu Cu++ + 2e-bai cu fluoborati ce contin Cu(BF4)2, H3BO3, HBF4.Se lucreaza la pH 1,2-1,7 si 60-700C.In solutie are loc disocierea fluoboratului de cupru. si apoi la catod Cu2+ + 2e- Cu; sau la anod Cu Cu++ + 2e
Electroliti alcalini de cuprareBai cianurice In acesti electroliti se obtin structuri fine, aderente, cu putere de patrundere mare dar necesita consum mare de energie electrica si sunt toxici deci se incearca inlocuirea lor Acesti electroliti contin CuCN, NaCN, NaOH, NaSCN, Na2CO3. In urma reactiilor chimice se stabilesc urmatoarele echilibre de tip In apropierea catodului, dar in masa electrolitului are loc disocierea complecsilor si radicalilor lor acizi:
La suprafata catodului in timpul electrolizei are loc reducerea ionilor de cupru: Cu+ + e- Cu sau iar la suprafata anodului are loc dizolvarea cuprului:
Depunerile catodice de nichel se obtin pe baza urmatoarelor reactii catodice si anodice care se desfasoara in mediul acid constituit din NiSO4, H3BO3 si agenti de nichelare, luciu, patrundere:
La catod: Ni++ + 2e- Ni ; 2H+ + 2e- H2 (reactie secundara)
La anod: Ni Ni++ + 2e- ; 4OH- 2H2O + O2 + 4e- (reactie secundara)
Factorii care influenteaza natura filmului catodic si prin aceasta caracteristicile depunerii sunt: densitatea de curent, temperatura, pH-ul si agitarea catodului sau a solutiei. Se aleg acesti factori astfel incat reactiile secundare la catod si anod sa aiba o pondere cat mai mica.
Mecanismul reactiei de reducere a ionilor de nichel este constituit din doua etape: prima etapa consta in formarea hidrogenului atomic dupa reactia: NaH2PO4 +H2O NaH2PO3 + 2H. Hidrogenul adsorbit pe suprafata pieselor reduce ionii de nichel la nichel metalic: Ni+2 +2HNi +2H+ Prin tratarea termica, straturile amorfe de nichel obtinute sunt trecute in stare cristalina avand loc totodata o crestere a duritatii si rezistentei la uzura.
CromareSe face in bai de acid cromic H2CrO4 sau K2CrO7 (straturi de oxizi pe Cd, Zn, Al, Fe).In timpul cromarii procesele ce au loc la electrozi in timpul electrolizei sunt:La catod reducerea cromului hexavalent la crom trivalent, depunerea cromului metalic si degajarea puternica a hidrogenului conform reactilor:
anod, oxidarea cromului trivalent la com hexavalent concomitent cu degajarea oxigenului:
Cromarea dura reprezinta acoperirile de crom cu grosime mare 0,03-0,3mm. Cromul se depune in general direct pe oteluri cu duritate mai mica de 56-60 HRC, dar nu mai mare de 62 HRC. Acoperirle cu crom maresc rezistenta la uzura de 5-6 ori fata de otelul neacoperit. Cromarea dura este mult imbunatatita prin mentinerea pieselor cromate in cuptoare la temperatura de 150-2000C timp de 1-4ore cand are loc degajarea H2 difuzat in timpul depunerii catodice de crom.Cromarea poroasa Pentru a mari rezistenta la uzura a suprafetelor metalice supuse frecarii in conditii grele de lucru, temperatura si presiune inalta se foloseste tehnica cromarii poroase care mareste umectarea lubrifiantului pe suprafata metalica.
Cromare decorativa- cromare lucioasa se depun catodic gosimi mici 0,2-0,5 m pe un substrat de nichel sau cupru-nichelat. Pentru obtinerea unor depuneri fara fisuri cu proprietati bune anticorozive se intrebuinteaza electroliti in care raportul CrO3:H2SO4>100:1, iar regimul de lucru se potriveste in general dupa metalul de baza ce urmeaza a fi acoperit.Cromare in strate disperse se realizeaza prin dispersarea in solutia de cromare a unor particole de dimensiuni de 0,04-0,5m de Al2O3, SiO2, sticla, ulei, parafina.Calitatea stratului de crom ce inglobeaza pulberea adaosurilor de materiale abrazive depinde in principal de supratensiunea catodica, conductivitatea electrica a solutiei de electrolit si randamentul electrolizei. Straturile disperse de crom au o rezistenta deosebit de buna la uzura si coroziune.
Stanare Staniul prezinta proprietati protectoare unice fata de produsele alimentare ceea ce a permis aplicarea stanarii pe sacra larga in industria alimentara. Stanarea si-a gasit un larg domeniu de utilizare in industria electrotehnica.Materialele de baza pe care se depun staniul electrolitic sunt otelurile si fontele de diferite calitati, cuprul si aliajele de cupru.Electroliti acizi de stanare:-pe baza de sulfati. In acesti electroliti sursa ionilor de staniu o constituie sulfatul de staniu SnSO4. Acidul sulfuric se adauga pentru a preveni hidroliza sarurilor de staniu. Agentul de luciu cel mai des folosit este beta-naftol.In solutie: La catod: Sn+++ 2e- Sn are loc stanarea piesei. Anodul solubil de staniu se dizolva Sn Sn+2 +2e-
Electrolitii de stanat contin stanat de sodiu Na2SnO3 ca sursa de ioni tetravalenti si NaOH care asigura echilibrul chimic si creste conductivitatea electrica. In solutia baii au loc procesele:
la catod are loc reducerea succesiva a ionilor de staniu
la anod electrodul de staniu se pasiveaza formand un strat de SnO2 care permite dizolvarea staniului in ioni tetravalenti.
Depuneri de metale nobile (Ag, Au) Argintarea se efectueaza in majoritatea cazurilor pe piese din cupru si aliajele acestuia. In cazul pieselor din otel este necesara depunerea unui strat intermediar de cupru. Conductivitatea electrica si termica foarte bune au impus folosirea depunerilor de argint in industria electronica si electrotehnica.In atmosfera cu H2S sau alti compusi de sulf argintul se inegreste acoperindu-se cu o pelicula de sulfura de argint Ag2S.Principalul component al electrolitilor alcalini cianurici folositi pentru argintare si care constituie sursa de ioni metalici este cianura complexa de argint si potasiu
Hidroxidul de potasiu (KOH) care asigura stabilitatea complexului si conductivitatea electrica a solutie este un activaror al dizolvarii anodice.
In solutia de electrolit complexul se disociaza:
La catod se reduc ionii de Ag+ +e Ag iar la anodul solubil Ag Ag++ e-.Agentii de luciu sunt sulfura de carbon S2C, sulfocianura de amoniu (NH4SCN) sau tiosulfatul de amoniu (NH4)2S2O3Depuneri catodice de aur (aurire)Stabilitatea chimica foarte mare si pastrarea luciului metalic placut in timp indelungat, recomanda folosirea aurului pentru protectie anticoroziva a diferitelor piese si aparate de precizie, precum si in industria ceasornicelor. Depunerea aurului se face din bai alcaline de complexi cianurici in care aurul este monovalent K[Au(CN)2]:la catod [Au(CN)2]- Au+ +2CN-si apoi reducerea ionului Au+ + e- Au
Depuneri catodice de aliajeDepunerea electrochimica a aliajelor metalice permite obtinerea unei game variate de acoperiri cu performante deosebite specifice unor domenii noi de activitate.Pentru depunerea simultana a doua sau mai multe metale este necesar ca potentialuil lor de descarcare sa fie egale ceea ce poate fi exprimat prin relatia:
unde 1o si 20 reprezinta potentialele standard a celor doua metale in solutia de electrolit.Deoarece activitatea ionilor si pH-ul nu pot fi variate nelimitat, aceastea determina egalarea potentialelor in mica masura exceptie facand codepunerea ionilor cu potentiale standard apropiate.Parametrul care are un efect considerabil asupra egalarii potentialelor de electrod chiar in cazul 1o si 20 diferite este supratensiunea catodica.
Depuneri metalice fara curent electric. Depuneri chimiceMetodele de depunere chimica au dovedit o alternativa la depunerea electrochimica fiind larg utilizate in tehnologiile electronice si electrotehnice, in constructia de masini unde se depun chimic direct pe otel aliaje de nichel-fosfor (Ni-P) si nichel bor (Ni-B) deosebit de rezistente la gripaj.In cazul depunerii chimice, fara curent electric exterior, electronii necesari reducerii ionilor metalici se obtin direct din solutie printr-o reactie chimica. Pentru aceasta exista trei posibilitati:Depunerea a) prin imersie; b) prin contact; c) prin reducere.
Depunerea prin imersie . pentru ca depunerea sa aiba loc trebuie ca cele doua metale sa aiba potentiale diferite. Metalul care se acopera M1(de exemplu fier) are potentialul standard mai negativ (-0,44V) decat metalul care se depune M2 (de exemplu cupru) care este pozitiv +0,344V. Metalul M2 se gaseste in solutie sub forma de ioni (ex. Cu+2). Reactiile care au loc sunt:M1 M1+z + z1e- Fe Fe+2 + 2e-M2+z2 +ze- M2 Cu+2 +2e- Cu Cuprarea fierului prin imersie in solutie acida de CuSO4 este un exemplu caracteristic.Aurirea prin imersie se bazeaza pe diferenta de potential la limita dintre suprafata pieselor de acoprit si solutie. Rezultatele cele mai bune se obtin prin aurirea pieselor de alama. Grosimea stratului de aur rezultat pe aceasta cale nu depaseste 0,1m.Clorura de aur se disociaza AuCl3 Au+3 + 3Cl-. Potentialul standard al aurului este mult mai pozitiv decat al aliajului, drept care are loc reactia de reducere: Au+3 +3e- Au pe piesa de alama.Concentratia sarii de aur in electrolit este foarte mica 0,4g/l.
Depunere chimica prin contact.
In aceasta metoda pe langa metalul ce trebuie acoperit M1 ( de exemplu fier) si metalul care se depune M2 (de exemplu cuprul) se foloseste si un al treilea metal M3 ( de exemplu aluminiul) care se numeste metal de contact. Acest metal are functia de donor de electroni, in timp ce el trece in solutie
Reactiile care au loc la depunerea prin contact sunt urmatoarele:M1 M1+ + e- Fe Fe+2 +2e-M2+ +e- M2 Cu+2 +2e- CuM3 M3z+ +ze- 2Al 2Al+3 +6e-M2+z +xe- M2 3Cu+2 +6e- 3CuM2y+ +ye-M2 unde ze- =xe- +ye-
Atat fierul cat si aluminiul sunt metale cu potential standard mai negativ decat cuprul, dar metalul de contact trebuie sa aiba potentialul standard mai negativ decat al metalului ce trebuie acoperit.
Depunerea prin reducere. La depunerea chimica prin reducere electronii necesari reducerii ionilor metalici se obtin cu ajutorul unei substante reducatoare care se oxideaza simultan: R R+z +ze-M+z + ze- MSubstante reducatoare sunt: hipofosfitul de sodiu 0red-ox= -1,65V si formaldehida 0red-ox = -1,07V. Adaosul de substante reducatoare se regleaza in functie de grosimea stratului metalic depus.Procesul de nichelare chimica se bazeaza pe reducerea ionilor de nichel cu ajutorul hipofosfitului de sodiu
Straturi organicePeliculogene, se aplica in stare fluida si prin evaporarea solventului se transforma in pelicula subtire decorativa si autocoroziva.Vopsele;Constituenti: liant-rasina dizolvata in solvent care dizolva pelicula; fragment-organic si anorganic; -solvent volatil CH3OH, C2H6-CO, C6H5-CH3 Grund: Strat primar de aderenta pe care se aplica vopseaua, contine material protector cu Zn (nu se mai fac cu Pb).Vopselele sunt suspensii de fragmente in materiale peliculogene. Se clasifica in vopsele de ulei, emulsionabile, cu liant solubil in H2OLacuri: peliculogene fara pigmenti.Emailuri: peliculogene pigmentate care dupa uscare formeaza straturi dure, netede.Aplicare: cu pensula, prin pulverizare, electroforetic.
****************************************
