Nella sezione seguente vengono presentati i diversi processi di galvanizzazione, compresi gli strumenti di lavoro di base per i singoli metodi. In generale, si distingue tra tre diversi processi di galvanizzazione: galvanizzazione a barile, galvanizzazione a spillo/tampone e galvanizzazione a bagno.
I processi in sintesi
Si distinguono 3 processi per l'elettrodeposizione dei metalli. Si tratta della galvanotecnica a bagno, della galvanotecnica a spillo (o a tampone) e della galvanotecnica a barile. Ciascuno di questi processi presenta vantaggi e svantaggi.
| Procedura | Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|---|
| Galvanotecnica del bagno |
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| Galvanotecnica a penna / Galvanotecnica a tampone |
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| Placcatura di barili |
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Il processo di galvanizzazione a bagno
La galvanotecnica a bagno è un metodo in cui il pezzo da galvanizzare e l'anodo sono immersi in un elettrolita. Inoltre, viene generato un flusso di corrente in modo che il metallo si depositi sul pezzo.
La galvanotecnica a bagno è un processo frequentemente utilizzato nell'industria. Di norma, i pezzi vengono cromati, dorati o nichelati in vasche di dimensioni enormi. A tale scopo, si utilizzano spesso rastrelliere su cui sono sospesi i pezzi da placcare. Per aumentare la densità di corrente possibile e quindi una deposizione più rapida, un movimento del bagno è una buona soluzione. Questo può avvenire tramite iniezione d'aria, pompaggio o anche spostamento della rastrelliera.
Il vantaggio è che il processo è facile da eseguire e si possono generare grandi flussi di corrente, in modo da consentire la deposizione di strati metallici spessi. Lo svantaggio è che sono necessarie grandi quantità di elettrolita per riempire i bagni. Per questo motivo, la galvanotecnica a bagno è adatta solo per pezzi di piccole dimensioni nel settore privato o hobbistico.
Attrezzatura di base necessaria
Per realizzare il processo di galvanizzazione a bagno, sono necessari una sorgente di corrente continua controllabile, un serbatoio o un contenitore, cavi di collegamento.
La fonte di alimentazione può essere, ad esempio, un alimentatore da laboratorio, con display sia in volt che in ampere, cioè tensione e corrente. Il serbatoio deve essere abbastanza grande da immergere completamente l'oggetto da galvanizzare. Deve essere realizzata in materiale resistente agli alcali e agli acidi; oltre ai contenitori in plastica, sono molto adatti anche quelli in vetro. Sono inoltre necessari dei cavi per collegare l'alimentazione sia all'anodo che al pezzo. Per evitare confusione, utilizzare sempre un cavo rosso per il polo (+) e un cavo nero per il polo (-).
Superficie dell'anodo
Come regola generale, la superficie dell'anodo dovrebbe essere pari a quella del pezzo da galvanizzare. Se invece la superficie dell'anodo è troppo piccola, è possibile che gli strati si depositino in modo non uniforme.
Questo effetto si verifica perché la corrente non è distribuita uniformemente nell'elettrolita (dispersione) e prende il percorso più breve. Pertanto, la corrente è maggiore nell'area del percorso più breve e lo strato si deposita più spesso in questa zona. Anche la forma e la disposizione dell'anodo devono essere adatte a distribuire uniformemente la corrente.
Un anodo più grande non ha un effetto negativo sul risultato. Tuttavia, a causa di una densità di corrente anodica sfavorevole (efficienza anodica), può verificarsi una passivazione più forte (a seconda dell'elettrolita), che riduce il flusso di corrente. In questo caso, è necessario pulire l'anodo.
Disposizione degli anodi
Per quanto riguarda la disposizione degli anodi, va notato che il pezzo da galvanizzare deve essere circondato uniformemente da anodi su tutto il perimetro. Questo assicura che gli strati vengano depositati in modo uniforme. Se possibile, dovrebbero essere presenti almeno su due lati.
Se non è possibile ottenere una tale disposizione degli anodi, è possibile ottenere un rivestimento uniforme del pezzo in lavorazione mediante tornitura continua. È inoltre importante che la distanza tra l'anodo e il pezzo sia la più ampia possibile.
| L'anodo e il pezzo da lavorare occupano una posizione opposta. Sul lato anteriore del pezzo si deposita più metallo che sul lato posteriore. Il pezzo deve essere ruotato a intervalli regolari. | Nella vasca si trovano due anodi e il pezzo da lavorare. Si noti che entrambi gli anodi devono essere collegati alla stessa alimentazione. Il pezzo viene posizionato al centro, tra i due anodi. Questo garantisce una deposizione più uniforme. |
| Buona dispersione (ad es. acido rameico) quando si utilizza un anodo piatto. Minore è la distanza, maggiore è il flusso di corrente in questi punti e maggiore è la quantità di metallo che vi si deposita. A causa della buona diffusione, sul retro si deposita comunque uno strato sottile. | Scarsa diffusione (ad es. zinco debolmente acido). In questo caso, il metallo si deposita solo sul lato rivolto verso l'anodo. Praticamente non scorre corrente sul lato posteriore e non avviene alcun deposito, o solo in minima parte. |
| Con una forma adattata al pezzo, il metallo si deposita in modo molto più uniforme. Sul lato opposto all'anodo, lo strato diventa più sottile. In generale, lo strato diventa molto più uniforme rispetto a un anodo piatto. | Un anodo ad anello e il pezzo da lavorare si trovano nel bagno galvanico. In questo modo si garantisce che la distanza dell'anodo dal pezzo sia la stessa su tutto il perimetro. Per ottenere una deposizione uniforme, non è necessario ruotare il pezzo in lavorazione. |
Un modo per realizzare questo tipo di galvanizzazione a bagno in casa consiste nel riempire una pentola di acciaio inossidabile con l'elettrolita. Inoltre, il recipiente deve essere collegato a un alimentatore come anodo. È importante notare che l'anodo e il pezzo in lavorazione non devono toccarsi, poiché ciò può causare un cortocircuito e un sovraccarico dell'alimentatore. Inoltre, un deposito di metallo errato può causare macchie scure nel punto di contatto.
I contenitori in acciaio inossidabile devono essere utilizzati solo se contengono elettroliti che non si rigenerano. È il caso, ad esempio, dell'oro o dell'argento. In questo caso, l'acciaio inossidabile non si dissolve e allo stesso tempo è un buon anodo.
Suggerimento:
Se si vuole placcare con il rame un pezzo, non si deve usare un contenitore di rame come anodo. Con il tempo si corroderà a tal punto che si formeranno dei buchi e l'elettrolito fuoriuscirà. In alternativa, si può disporre di un contenitore più grande da utilizzare come vassoio di raccolta e inserirvi il contenitore di rame.
Il processo di galvanizzazione di spille o tamponi
Se si devono galvanizzare pezzi montati in modo permanente o di grandi dimensioni, la galvanoplastica a spillo è la più adatta. A tale scopo, si utilizza un'asta metallica come anodo (+), alla cui estremità si trova un tampone di stoffa o una spugna (per semplicità, useremo solo la parola tampone). Il tampone serve ad assorbire l'elettrolita ed è completamente imbevuto dell'elettrolita desiderato. Mentre l'oggetto da galvanizzare è collegato al catodo (-), il pezzo viene a contatto con il tampone con un movimento circolare. In questo modo si crea un flusso di corrente e dopo pochi secondi si deposita uno strato di metallo nei punti di contatto corrispondenti.
Il movimento circolare è molto importante perché su una piccola area di contatto scorre una corrente elevata. Non appena ci si ferma su un punto con il tampone, il punto può diventare opaco e può diventare scuro (bruciature); questo effetto è tanto più rapido quanto maggiore è il flusso di corrente. In questo caso è necessaria un po' di esperienza, ma ci si riesce abbastanza rapidamente. Muovere il tampone avanti e indietro è piuttosto inadatto, in quanto il movimento viene interrotto brevemente e la bruciatura può verificarsi già ad alta densità di corrente.
L'anodo deve essere preferibilmente costituito da materiali inerti come il platino o la grafite (e talvolta anche l'acciaio inossidabile) o dal materiale dell'elettrolita utilizzato.
Attrezzatura di base necessaria
Per eseguire il processo di galvanizzazione a spillo o a tampone o a spillo, sono necessari una fonte di corrente continua regolabile, ossia un alimentatore regolabile con display digitale di tensione e corrente, un anodo a spillo con supporto anodico (spillo galvanico), un set di cavi e un tampone o una spugna. Il pin anodico (o il supporto anodico) deve essere collegato al polo (+) dell'alimentatore mediante un cavo. Inoltre, l'anodo deve essere dotato di un tampone o di una spugna, in modo che il perno galvanico completo sia pronto per l'uso. Il pezzo da lavorare è collegato al polo (-) come nelle procedure sopra descritte.
Spugna e tampone
Se si utilizzano spugne o tamponi, si tratta di accessori che assorbono l'elettrolita. Questa caratteristica è indispensabile perché deve trattenere l'elettrolita tra l'anodo e il pezzo durante il processo di galvanizzazione e rilasciare gli ioni metallici. Idealmente, i tamponi per la galvanoplastica hanno un'elevata capacità di assorbimento e sono robusti. I tamponi per galvanoplastica non devono essere troppo sottili, perché altrimenti potrebbero verificarsi effetti di isolamento dovuti all'alta pressione in alcuni punti e la corrente elettrica non potrebbe essere trasmessa. Un tampone per galvanotecnica non deve inoltre presentare cuciture esterne, poiché ciò potrebbe causare graffi sul metallo.
Addensante o gel former
L'addensante, chiamato anche gel former, è un agente addensante specifico. Gli addensanti vengono aggiunti alla soluzione elettrolitica per renderla più viscosa. Esistono addensanti speciali progettati per i diversi elettroliti galvanici. Se si utilizzano o si mescolano agenti convenzionali, l'elettrolita diventa solitamente inutilizzabile. In linea di principio, tutti i tipi di elettroliti possono essere addensati con l'aiuto dei formatori di gel galvanici. Addensando l'elettrolito, si garantisce che il liquido non goccioli, che il lavoro sia più pulito e che l'elettrolito possa essere usato con parsimonia. Tuttavia, l'elettrolita non deve essere troppo denso.
Per addensare un elettrolito, si deve versare in un contenitore la quantità di elettrolito che si prevede di utilizzare e aggiungere una quantità di gelificante pari a quella che si prevede di aggiungere mescolando in modo uniforme fino a raggiungere la consistenza o la fermezza desiderata. Procedere con attenzione e lentamente. Assicurarsi assolutamente che non si formi una polvere eccessiva quando si usa la polvere. Se si è addensato troppo l'elettrolito, è possibile renderlo nuovamente liquido aggiungendo elettrolito non addensato.
Il processo di placcatura del barile
Il processo di galvanotecnica a barile è ideale per la galvanizzazione di grandi quantità di pezzi di piccole dimensioni, in particolare per i pezzi che non possono essere fissati su rack o che possono essere fissati solo con grande sforzo. Fondamentalmente, il processo di galvanizzazione corrisponde a quello della galvanizzazione a bagno, in cui i pezzi da galvanizzare sono sciolti in un barile che ruota lentamente. I pezzi vengono contattati con l'aiuto di un'asta di contatto montata centralmente, di clapper liberamente spostabili (cavi con cappucci conduttivi) o attraverso punti di contatto adeguati nella parete del tamburo; il tamburo viene messo in rotazione con l'aiuto di un motore. Il movimento uniforme che ne deriva garantisce un rivestimento relativamente uniforme dei piccoli pezzi, ma ci sono delle sottili differenze, in quanto la miscelazione incontrollata fa sì che i singoli pezzi vengano contattati più a lungo e quindi ricevano uno spessore di rivestimento maggiore, oppure questo effetto è anche inverso (cioè un tempo di contatto più breve e uno spessore di rivestimento inferiore).
Il vantaggio è che può essere caricato rapidamente, in quanto i pezzi vengono semplicemente introdotti in modo lasco. Lo svantaggio è che i pezzi subiscono sempre piccoli segni d'urto perché sono mescolati tra loro, quindi questo processo è meno adatto per le finiture a specchio, ma questo non è importante per le viti ecc. Inoltre, è necessario un numero minimo di pezzi perché i pezzi siano continuamente a contatto.
Attrezzatura di base necessaria
Per eseguire il processo di galvanizzazione a barile, è necessario un barile di galvanizzazione. Oltre al barile, i componenti di base sono un motoriduttore e la meccanica, che insieme costituiscono un sistema di galvanizzazione a barile. Come per il processo di galvanizzazione a bagno, sono necessari un alimentatore controllabile sufficientemente forte e un set di cavi.
Riempimento del tamburo di galvanizzazione
Come regola generale, il tamburo di elettroformatura dovrebbe essere riempito di pezzi solo fino a un carico massimo compreso tra il 40 e il 50%. In questo modo si garantisce che i componenti possano muoversi liberamente; allo stesso tempo, si evita che si inceppino, si blocchino o addirittura si blocchino. Se ciò dovesse accadere, a causa dei punti di contatto non potrebbe avvenire un rivestimento ideale e quindi una galvanica uniforme. È essenziale garantire che anche questi siano in contatto con il perno di contatto.
Nota: le sfere sono il materiale di riempimento ottimale perché non possono inclinarsi, il movimento libero è assicurato e il risultato galvanico ideale.
