Eletrodeposição Flashcards
O que é eletrodeposição
Deposição de um revestimento metálico num substrato metálico aplicando corrente elétrica
Metal a ser revestido
Contra eletrodo
O que acontece?
Metal a ser revestido (catodo)
Contra eletrodo (anodo)
Aplicada corrente elétrica e iões são atraídos para o substrato e reduzidos a forma metálica
Reação promovida no substrato
Redução
Eletrodo rico em carga negativa e iões M+ depositados
Reação no polo positivo
Eletrolise da agua e a corrente não é totalmente aproveitada pelo revestimento
Caracteristicas anodo
(a) Dissolução suave e uniforme apenas sob a influência da corrente.
b) Dissolução com alta eficiência de corrente anódica.
(c)Formação mínima de sujidade.
(d) Alta corrente limite.
(e) Pureza máxima por um custo aceitável.
Porque usar anodos soluveis?
- Controlo da concentração de metais
- Alta eficiência de corrente
- Menos contaminação
- Consumo de energia reduzido
- Controlo de processo mais fácil
- Custo-benefício:
Soluções alcalinas de estanho
O estanho em soluções alcalinas pode dissolver-se como estanita (Sn II) ou estanato (Sn IV);
1. Estanite produz maior eficiência de ânodo, ele causa acúmulo de estanita em solução que é desproporcional no cátodo, produzindo depósitos pulverulentos
Mas se grande potencial aplicado –>Dissolução deve ocorrer através de SN IV
Preparação da superfície
(a) Preparação abrasiva
(b) Remova todos os tipos de graxa, óleo, sujeira e compostos metálicos residuais após o polimento ou polimento.
(c) Pickling é necessária para remover a oxidação atmosférica e as películas de mancha e, assim, permitir que uma boa adesão metal / metal se desenvolva no início do revestimento.
d) Acabamento do substrato por corrosão ou abrilhantamento
Tipos de solução para eletrodeposição
i) Banhos ácidos simples:
Em que o metal permanece sob a forma de catião, solvatado, mas não complexado, por exemplo, banhos de sulfato de, Sn, Zn, fluoboratos, sulfatos, etc.
ii) Banhos de ácido complexados
Nos quais o metal está presente como um anião e a deposição catódica deve ocorrer através de um estágio intermediário ou de um filme catódico.
O exemplo mais simples é provavelmente o ácido crômico, no qual o trióxido de cromio forma iões mono e dicromato.
Cr03 + H20 = H 2Cr04
Cr03 + H2Cr0 4 = H2Cr207
At the cathode the reaction takes place:
Cr2O7 + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O
Then the Cr(III) is reduced to Cr
Notas:
* Reduz-se a Cr3+ e depois a crómio
* Crómio nesta forma mais estável e consigo dissolver mais crómio
* Sucesso de eletrodeposição depende de processo que vou usar
* Cr na forma ionica Cinética c/ q se reduz envolve largar o O, aderir ao eletrodo e reduzir-se
* Mais controlado do que forma iónica
* Controlar velocidade é importante, em redução controlada cada átomo deposita se num sitio onde já existem outros e forma-se cristal mais organizado
iii) Banhos alcalinos
* Para metais que formam óxidos anfotéricos e, por conseguinte, complexos hidroxilados aniónicos em solução.
* O banho de estanato alcalino incorpora estanato de sódio ou potássio e o estanato é estabilizado pelo excesso de íons hidroxila, de modo que a formação de estanita indesejável é desencorajada (induz perda de eficiência e má adesão).
K2Sn03.3H20 = K2(Sn(OH)6),
Sn(OH)62- = Sn02 + 20H- + 2H20
(iv) Banhos alcalinos complexados
* Banhos de cianetoMais comuns.
* Os eletrólitos de cianeto devem ser alcalinos para evitar a formação de ácido cianídrico e geralmente têm duas falhas:
o Eles absorvem dióxido de carbono prontamente Causando a formação de carbonato
o Tendem a passivar ânodos solúveis com bastante facilidade. O cobre forma, pelo menos, dois cianetos:
Cu+ + 2CN- Cu(CN)2-
Cu+ + 3CN- Cu(CN)32-
Cianeto estabiliza muito os metais
Permite controlar bem o processo de deposição
Razões pelas quais os iões complexados são usados para eletrodeposição:
- Solubilidade aprimorada: Os iões metálicos complexados são mais solúveis em água do que seus equivalentes não complexados o que permite a presença de concentrações mais altas de iões metálicos no banho eletrolítico.
- Estabilidade aprimorada: Os iões metálicos complexados podem ser mais estáveis no banho eletrolítico–>reduzindo a probabilidade de reações colaterais indesejadas que podem comprometer a qualidade do material revestido.
- Melhor controle sobre o processo de galvanização
- Melhor adesão: Fornecer uma ligação mais forte entre o metal revestido e o substrato.
Consequência de uso de solução complexada alcalina
a região de polarização de ativação (<0,2 A/dm2) é muito mais íngreme e isso pode estar relacionado à qualidade superior do acabamento superficial obtido (taxa de deposição mais lenta corresponde a uma nucleação mais controlada e uma deposição mais uniforme, tensões reduzidas e melhor aderência).
Aditivos: Complexantes
ajudam a estabilizar os iões metálicos no banho de galvanização, formando compostos complexos.
* Esses compostos evitam que os iões metálicos precipitem ou reajam com outros componentes da solução, garantindo sua disponibilidade para o processo de eletrodeposição.
Ao manter os iões metálicos em solução, os complexantes mantêm uma concentração consistente e controlável de iões metálicos, o que é crucial para obter um revestimento uniforme.
Controlo de solubilidade de iões metálicos:
* complexantes aumentam a solubilidade dos iões metálicos, evitando que eles precipitem para fora da solução.
* Isso ajuda a manter um banho de revestimento estável e utilizável, evitando a formação de compostos insolúveis indesejados que podem interferir no processo de galvanização.
Controle do pH do banho:
* Os complexantes podem atuar como agentes tampão, ajudando a controlar e manter o pH do banho de revestimento dentro de uma faixa desejada.
* Ao controlar o pH do banho, os complexantes garantem condições ideais para a eletrodeposição
Aditivos ionicos
- Os aditivos iônicos podem ser de dois tipos:
o Sais “condutores”
Apenas reduzem a resistência do eletrólito
o sais “tampão”
o Estabilizam a acidez (pH) do eletrólito em um nível ideal.
o Controlo de pH é necessário para minimizar a reação competitiva do cátodo da evolução do hidrogênio.
Aditivos branqueadores :
Nivelamento:
* Os abrilhantadores promovem uma deposição mais uniforme de metal no substrato, ajudando a nivelar as irregularidades da superfície.
o Inibem preferencialmente a deposição de metal em pontos altos ou áreas ásperas do substrato.
* Resulta num revestimento mais liso e uniforme reduzindo a aparência de defeitos superficiais, como poços ou rugosidade.
Refinamento de grãos:
* Suprimem o crescimento de cristais na superfície do substrato.
* Ao controlar os estágios iniciais da deposição de metal, os branqueadores podem inibir a formação de dendrites ou microfissurans, o que pode levar a uma aparência áspera ou opaca.
* Os branqueadores estimulam o crescimento de cristais metálicos mais suaves, finos e densamente compactados, para um melhor brilho geral ou refletividade do revestimento revestido, tornando-o mais atraente visualmente.
Adsorção e deslocamento:
* Os branqueadores podem adsorver na superfície do substrato, formando uma camada protetora que pode ajudar a prevenir a deposição de impurezas ou contaminantes.
* Eles também têm a capacidade de deslocar impurezas adsorvidas ou íons metálicos, reduzindo seu impacto no processo de galvanização. Este efeito de deslocamento contribui para o brilho e pureza aprimorados do revestimento revestido.
Modificação do comportamento eletroquímico:
* Os branqueadores podem modificar o comportamento eletroquímico do processo de galvanização, alterando a cinética da redução de íons metálicos e a formação de intermediários de superfície.
* Esta modificação ajuda a promover a deposição de metal de forma controlada e controlada, levando a um revestimento revestido mais liso e brilhante.
O que acontece quando a velocidade de deposição é elevada?
- Quando deposição a velocidade elevada Deposição descontrolada
- Revestimento baço e que não reflete a luz
- Abrilhantador faz com que deposição se dê de forma mais lenta e controlada dando origem a superfície lisa
