Nozioni di base sulla galvanotecnica

Questa panoramica copre i termini chiave e i processi utilizzati nella galvanotecnica.

Nozioni di base sulla galvanotecnica

Galvanotecnica:

Processo elettrochimico per la deposizione di strati metallici su un substrato elettricamente conduttivo.
Utilizza una cella elettrolitica per trasferire ioni metallici da una soluzione a un substrato.

Elettrolita:

Liquido conduttivo contenente ioni metallici da depositare.
Esempi: Soluzione di solfato di rame per la deposizione di rame, soluzione di solfato di nichel per la deposizione di nichel.

Anodo:

L'elettrodo in cui avviene l'ossidazione.
Nella galvanotecnica, questo è spesso il metallo da depositare (ad esempio, un anodo di rame per la deposizione di rame). Il cromo rappresenta un'eccezione. Gli anodi di cromo non devono essere utilizzati con elettroliti di cromo (a base di cromo trivalente), in quanto possono produrre cromo esavalente (cromo VI) altamente tossico!
Se non sono disponibili anodi del materiale elettrolitico, è possibile utilizzare anodi inerti come il platino (anodo di titanio platinato) o la grafite.
Gli anodi di grafite hanno lo svantaggio che la resistenza dell'anodo può aumentare notevolmente, rendendolo inutilizzabile. Sebbene gli anodi di grafite possano essere utilizzati in modo molto universale, non li consigliamo in quanto non si dissolvono chimicamente, ma le particelle entrano nel bagno e lo intorbidiscono a causa dello sviluppo di ossigeno nell'anodo. Man mano che il processo procede, anche queste particelle si depositano e la superficie prodotta diventa più scura. È quindi preferibile utilizzare anodi metallici.

Catodo:

L'elettrodo in cui avviene la riduzione.
Il substrato su cui si deposita il metallo.

Sorgente di corrente:

Una fonte di corrente continua che fornisce l'energia necessaria per guidare la reazione elettrochimica.

Termini e processi importanti

Elettrolisi:

Processo in cui le reazioni chimiche vengono avviate nella soluzione elettrolitica mediante l'applicazione di una corrente elettrica.

Riduzione:

Processo chimico in cui un atomo o uno ione guadagna elettroni.
Nella deposizione di metalli, uno ione metallico (ad esempio Cu²⁺) viene ridotto a un atomo metallico (Cu).

Ossidazione:

Processo chimico in cui un atomo o uno ione perde elettroni.
Nella deposizione di metalli, l'anodo è spesso ossidato per rilasciare ioni metallici nella soluzione.

Densità di corrente:

La corrente per unità di superficie dell'elettrodo.
È un parametro importante che influenza la qualità e la velocità della deposizione del metallo.
La densità di corrente catodica è importante per la qualità del rivestimento sul pezzo (catodo). Ogni elettrolita ha un intervallo di densità di corrente ottimale entro il quale si ottiene una deposizione con buoni risultati. Se la densità di corrente non rientra nei parametri, il rivestimento può diventare opaco.
Sul lato anodico, c'è la densità di corrente anodica. Questa è particolarmente importante per la stabilità dell'elettrolita. Deve dissolversi tanto metallo quanto ne viene depositato al catodo (pezzo).
Idealmente, l'anodo si dissolve con la stessa rapidità con cui il metallo si deposita al catodo, quindi l'elettrolita durerebbe molto a lungo. Nella pratica, tuttavia, si verifica una deviazione.
Ad esempio, gli elettroliti acidi di zinco si arricchiscono più velocemente di quanto il metallo si depositi, il che porta all'intorbidamento degli elettroliti dopo un periodo di tempo più lungo.
Nel caso del nichel, l'anodo si dissolve più lentamente e l'elettrolita diventa sempre più povero di ioni di nichel. In questo caso, si possono aggiungere sali di nichel adatti per aumentarne nuovamente il contenuto. Tuttavia, i sali di nichel non possono essere venduti liberamente a causa della loro classificazione di pericolosità. Per migliorare la solubilità dell'anodo e ridurre la passivazione, il produttore aggiunge all'elettrolita anche ioni cloruro.

Sovrapotenziale:

La tensione aggiuntiva necessaria al di sopra del potenziale teorico di equilibrio per pilotare la reazione elettrochimica.
Influisce sull'efficienza e sulle proprietà dello strato metallico depositato.

Composizione del bagno:

La composizione chimica dell'elettrolita che influenza le proprietà dello strato metallico depositato.
Per migliorare le proprietà del rivestimento si utilizzano spesso additivi come sbiancanti, agenti umettanti e soluzioni tampone.

Tipi di rivestimenti galvanici

Galvanizzazione:

Deposizione di zinco sull'acciaio o sul ferro per ottenere resistenza alla corrosione.

Nichelatura:

Deposizione di nichel a scopo decorativo o come base per un'ulteriore placcatura.

Doratura:

Deposizione di oro a scopo decorativo o per contatti elettrici grazie alla sua eccellente conduttività e resistenza alla corrosione.

Argentatura:

Deposizione di argento, spesso per contatti elettrici o per migliorare la conduttività.

Ramatura:

Deposizione di rame, spesso come strato intermedio o per le tracce dei conduttori in elettronica.

Parametri importanti e controllo

Valore del pH:

L'acidità della soluzione elettrolitica, che influenza l'efficienza e la qualità della deposizione.

Temperatura:

La temperatura di esercizio del bagno elettrolitico, che influenza la velocità di reazione e le proprietà dello strato.

Per ottenere i migliori risultati possibili, è necessario tenere conto della temperatura di esercizio del rispettivo elettrolita. Molti elettroliti funzionano in modo ottimale già a temperatura ambiente. Ciò significa che non è necessario un agente riscaldante esterno.

In generale, si può dire che quasi nessun elettrolita funziona bene al di sotto dei 15°C, quindi è importante prestare attenzione alla temperatura se si notano problemi con l'elettrolita. È necessario tenere conto anche della temperatura del pezzo in lavorazione, soprattutto nel caso della placcatura a spillo.

Sistemi di agitazione:

Sistemi per agitare la soluzione elettrolitica per garantire una deposizione uniforme ed evitare gradienti di concentrazione.

Aspetti di sicurezza

Indumenti protettivi:

Uso di guanti, occhiali e camici per evitare il contatto con le sostanze chimiche.

Ventilazione:

Assicurare una buona ventilazione per evitare la formazione di vapori e gas.

Manipolazione dei prodotti chimici:

Manipolazione e smaltimento sicuro dei prodotti chimici in conformità alle normative locali.