INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

CURSO TÉCNICO EM ELETROTÉCNICA

FERNANDO O. AMARAL

FILIPE SOUZA

THALINE ANDRADE PAIVA

GALVANOPLASTIA

VITÓRIA

2013

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FERNANDO AMARAL

FILIPE SOUZA

THALINE ANDRADE PAIVA

GALVANOPLASTIA

Trabalho apresentado à Coordenadoria do Curso de Eletrotécnica do Instituto Federal do Espírito Santo, como requisito parcial para aprovação na disciplina de Eletricidade.

Orientador: Prof. Dr. Paulo Renato Avancini.

Vitória

2013

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO........................................................................................04

2. GALVANOPLASTIA...............................................................................05

3. PROCESSOS GALVANOPLÁSTICOS...................................................08

3.1 Cromagem.............................................................................................09

3.2 Niquelagem............................................................................................10

3.3 Zincagem...............................................................................................10

3.4 Prateação...............................................................................................12

3.5 Tops Coats (Selantes)............................................................................13

4. Conclusão...............................................................................................14

5. Referência Bibliográficas.......................................................................15

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1. INTRODUÇÃO

A galvanoplastia é um tratamento de superfície que consiste em depositar um

metal sobre outro, através da redução química ou eletrolítica. O objetivo

principal dos processos de tratamento de superfícies é o de conferir um tempo

maior de vida útil a todo o metal tratado, melhorar a aparência, aumentar a

dureza e a resistência superficial e retardar o processo de corrosão aos quais

os metais estão sujeitos.

Trata-se de um processo barato, comparado com os demais, e representa um

mercado muito diversificado, procurado por indústrias dos mais variados

segmentos econômicos, porém se não tratado corretamente após sua

utilização pode gerar muitos problemas ambientais, devido seu alto teor de

metais pesados.

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2. GALVANOPLASTIA

A galvanoplastia é um processo eletrolítico que consiste em revestir

superfícies de peças metálicas ou não com outros metais a partir de uma

solução contendo íons destes metais. A galvanização ou eletroformação é todo

processo de galvanoplastia em que metais são revestidos por outros mais

nobres.

Esse processo tem por objetivo proteger uma peça de metal da corrosão, bem

como conferir melhor acabamento estético ou decorativo à mesma. Alguns

autores definem galvanoplastia como a tecnologia responsável pela

transferência de íons metálicos de uma dada superfície sólida ou meio líquido

denominado eletrólito, para outra superfície metálica.

O termo galvanização nasceu da descoberta do cientista Luigi Galvani (1757 -

1798) que consiste em aplicar uma camada de Zinco a um metal a fim de

protegê-lo contra a corrosão.

Trata-se de um dos mais antigos processos industriais, que surgiu com a

necessidade de obterem-se características físico-químicas diferentes das dos

materiais utilizados para confecção de diferentes tipos de peças e

equipamentos. 

As indústrias de galvanoplastia têm por objetivo o tratamento de metais e

plásticos para se obter:

Proteção contra a corrosão

Aumento se espessura de certas peças,

Melhora na condutividade;

Auxílio na soldagem;

Melhor resistência mecânica

Embelezamento e durabilidade das peças.

O processamento industrial em galvanoplastias, pode ser considerado como

tendo duas atividades básicas, que consistem na limpeza da peça (preparação

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da sua superfície para recebimento da camada de revestimento) e a aplicação

da camada metálica propriamente dita.

DESENGRAXAMENTO

Na limpeza das peças para o recobrimento metálico, utilizam-se as operações

de desengraxamento e/ou decapagem, a fim de que as camadas galvânicas

possam, ser perfeitamente depositadas. Devido ao desenvolvimento da técnica

e dos processos, torna-se difícil, hoje em dia, traçar uma separação nítida dos

conceitos de desengraxar e decapar, uma vez que existem banhos

desengraxantes com ação desoxidante, bem como banhos decapantes com

propriedades desengraxantes. Pode-se identificar os seguintes tipos de

desengraxamento:

- com solventes orgânicos,

- alcalino,

- emulsionante, e

- eletrolítico.

O modo de usar o desengraxante varia com o tamanho e a forma da peça,

além da quantidade de graxa a ser removida. Deve-se, também, verificar a

origem da graxa, que pode ser mineral, vegetal ou animal, ou se se trata de

óleos ou ceras de diferentes tipos.

Os compostos orgânicos foram utilizados há algum tempo para o pré-

desengraxamento. Tendo-se em vista uma série de inconvenientes (mau

cheiro, inflamáveis e ao alto custo operacional), foram gradualmente

substituídos por compostos organoclorados, não inflamáveis (tricloroetileno e

percloroetileno), e para melhorar as suas propriedades, faz-se aquecimento

dos mesmos ate a fervura.

O maior inconveniente destes tipos de compostos é a ação tóxica, tanto em

suas formas originais quanto em possíveis decomposições quando em contato

com chama quente em atmosferas normal ou inertes. Portanto, além da

necessidade de constante exaustão do ar na sala de desengraxe, há, também,

necessidade de medidas adicionais de segurança com os operários.

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O método desengraxante alcalino (a quente) baseia-se na utilização de um

"esqueleto salino", que consta basicamente de uma solução contendo hidróxido

de sódio, carbonato de sódio, silicatos e fosfatos, alem da adição de

substâncias tenso-ativas (detergentes). A eficiência dessas soluções baseia-se,

principalmente, nas propriedades 4e saponificação. Das graxas e dos óleos

vegetais ou animais.

O desengraxamento emulsionante é uma continuação dos dois tipos clássicos

já descritos, aproveitando as vantagens dos dois processos, isto e, permite

obter um método praticamente universal, através de uma boa combinação de

solventes, detergentes, umectantes e sais.

O desengraxamento eletrolítico deve ser entendido como um polimento, pois

tendo sido removidas e dissolvidas as sujeiras mais pesadas, graxas, óleos,

ceras, etc, nos desengraxamentos ã quente, nos solventes ou nas emulsões,

restará ao processo eletrolítico, formar uma superfície metálica

microscopicamente limpa e totalmente molhada, que permita uma galvanização

isenta de manchas e com boa aderência, mesmo apos a decapagem ácida

posterior.

DECAPAGEM

A decapagem e uma operação que se destina a obter uma superfície

metalicamente limpa, isto ê, isenta de impurezas e óxidos, tendo desta forma, a

finalidade de remover a casca de fundição ou laminação, camadas de óxido,

ferrugem e carepa, através de soluções ácidas apropriadas. A remoção de

camadas oxidantes em cobre e suas ligas, através de misturas ácidas

concentradas, constituídas de ácidos nítricos e sulfúrico, dá-se o nome de

queima. Os ácidos utilizados em soluções decapantes são os seguintes:

clorídrico; sulfúrico; nítrico; fluorídrico e fosfórico.

A utilização de cada um dos ácidos acima vai depender do tipo de metal a ser

recoberto,das condições em que se encontra, do metal a ser utilizado no

recobrimento da superfície, da qualidade desejada para o produto final, etc.

LAVAGEM

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Após cada um dos estágios químicos ou eletrol1ticos, um pouco do liquido

permanecerá sobre a peça, da qual precisa ser removido, para não afetar as

etapas subseqüentes do processamento. Utiliza-se a lavagem com água para

tal finalidade e, em alguns casos quando se trata de líquidos com reações

diferentes, emprega-se a neutralização, sempre com o objetivo de se evitar

contaminar as soluções das diversas etapas do processamento, que poderia

levar a produção de peças com baixa qualidade no revestimento metálico.

Outro fator importante na indústria galvânica é o tratamento das soluções

eletrolíticas para aumentar a vida útil dessas, a eficácia e a qualidade do

processo, diminuindo o custo operacional (menor gasto se energia elétrica,

menor consumo de água, menor geração de efluentes). A solução de banho é

bombeada diretamente do tanque de processo.

FIGURA 1 - Indústria de Galvanoplastia.

3. PROCESSOS GALVANOPLÁSTICOS

O processo da galvanoplastia consiste num metal que, ao ser submergido num

substrato, transfere íons para outra superfície (metálica ou não), através da

eletrólise. O objeto cuja superfície será revestida sofre a redução e deve estar

ligado ao pólo negativo, o cátodo, de uma fonte de energia, enquanto o metal

que sofre a oxidação deve ser ligado a um pólo positivo, o ânodo. No processo,

as reações não são espontâneas. É necessário fornecer energia elétrica para

que ocorra a deposição dos elétrons (eletrólise). Trata-se, então, de uma

eletrodeposição na qual o objeto que recebe o revestimento metálico é ligado

ao pólo negativo de uma fonte de corrente contínua enquanto o metal que dá o

revestimento é ligado ao pólo positivo. Para que a película do metal se ligue a

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outro, além de uma perfeita limpeza e desengorduramento da superfície, é

preciso conhecer suas naturezas e propriedades químicas.

Os processos galvânicos comuns e modernos são: Cromagem, niquelagem,

zincagem, prateação, douração, top coats (selantes), pintura e entre outros; e

existem diferentes tipos de galvanização, como: a frio, a fogo, eletrolítica.

FIGURA 2 – Mecanismos de eletrólise aquosa.

3.1 Cromagem

O cromo é um metal de cor branca, é muito duro, quando obtido por

eletrodeposição. É resistente ao calor e não sofre embaçamento, e por isto é

muito usado como acabamento decorativo de peças.

É resistente à corrosão atmosférica e só é atacado pelo ácido sulfúrico e

clorídrico.

É extremamente aderente quando depositado sobre aço, o que torna,

juntamente com sua dureza muito empregado para fins industriais.

Por outro lado, como o cromo repele óleos e meios aquosos deve ser tornado

rugoso quando usado em superfícies que devem ser lubrificadas.

Podem ser formados vários tipos de camadas de cromo, conforme o banho

utilizado, e conforme sejam as condições de deposição. Assim temos o cromo

brilhante, mais usado para  fins decorativos. O cromo duro, não brilhante, que

pode ser isento de fissuras ou microfussurado para fins técnicos, tendo uma

espessura maior do que o cromo brilhante.

Boa resistência à corrosão e acabamento decorativo é obtida quando se

deposita uma camada de níquel, previamente à camada de cromo brilhante.

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3.2 Niquelagem

O níquel é um metal duro, de cor cinza claro, bastante resistente ao ataque

químico de vários ácidos, bases e da água. É atacado pelo ácido nítrico,

clorídrico e amoníaco.

O níquel depositado eletroliticamente pode ser fosco ou brilhante, dependendo

do banho utilizado. Em contato com o ar o níquel sofre embaçamento rápido.

Geralmente após a niquelação é feita uma cromagem, o que evita o

embaçamento e aumenta a resistência à corrosão.

Defeitos comuns em banho de zinco

Porosidade e Aspereza: Porosidade é produzida por inclusão de gases

óleos que podem estar no depósito ou na superfície do metal a ser

beneficiado.

A maioria das porosidades é causada por bolhas de hidrogênio, ar dissolvido,

dióxido de carbono dissolvido, ou gotas de óleos ou graxas dispersas.

Um dos melhores métodos para prevenir a porosidade é a agitação da solução.

Aspereza é produzida por partículas presentes na solução, as quais durante a

deposição ficam encapsuladas no depósito.

A prevenção de aspereza pode ser feita com a filtração que ajuda a manter a

solução limpa de uma série de impurezas internas e externas.

Aderência: Falta de aderência pode ser definida como a separação da

camada depositada do metal-base ou separação de camadas dentro do

próprio depósito.

A maior parte dos problemas de aderência que ocorrem na niquelação procede

de fatores externos do banho de níquel. Nestes casos, os mais diversos

problemas podem causar a presença de filmes na superfície, tais como:

insuficiente desengraxa mento, formação de óxidos e filmes de óleo na

superfície dos tanques operacionais. Baixa ductilidade ou alta tensão interna no

depósito pode contribuir para os problemas de aderência, quando a limpeza da

superfície não for bastante cuidadosa.

3.3 Zincagem

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A propriedade técnica de maior importância dos revestimentos de zinco, é a de

proteger o ferro e o aço contra a corrosão.

O zinco é anôdico em relação ao ferro e ao aço, portanto oferece mais

proteção em relação quando aplicado em camadas finas de 7 a 15 microns, do

que espessura idêntica de níquel ou outra camada catódica.

Na prática, é importante saber onde a peça a ser zincada irá ser exposta,

durante sua vida útil, para definir a espessura de camada a ser aplicada.

Além da espessura da camada, também é de grande importância a

cromatização ou passivação posterior.

Quando camadas de zinco forem utilizadas em equipamentos que entram em

contato com alimentos, não se deve aquecer que o zinco é venenoso, e

pequenas quantidades dissolvidas alteram o gosto.

Os processos de zincagem eletrolítica constam de três tipos de banhos de:

• zinco alcalino com cianeto;

• zinco levemente ácido à base de cloretos;

• zinco alcalino sem cianeto.

Banho de zinco alcalino com cianeto - Este banho é usado em 80% dos casos

de revestimento porque seu emprego é bastante conhecido. Trata-se de um

processo barato, embora seja poluente e venenoso. Deve-se trabalhar

com luvas, botas, avental e óculos de segurança. Os outros dois processos têm

menos uso porque são mais sensíveis às impurezas e, em geral, mais caros.

Preparação do banho de zinco alcalino com cianeto - O banho prevê os

seguintes procedimentos:

a) selecionar a fórmula e pesar a matéria-prima utilizada;

b) encher o tanque até a metade com água;.

c) adicionar soda cáustica e agitar a água para dissolução;

d) adicionar o cianeto de sódio e agitar a mistura:

e) colocar óxido de zinco, aos poucos, com forte agitação;

f) adicionar o purificador e aguardar duas horas;

g) juntar o abrilhantador na quantidade recomendada

pelo boletim técnico do processo.

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h) o próximo passo é limpar a peça e pendurá-la no

banho, com auxílio de um gancho de metal (de preferência,

cobre).

3.4 Prateação

A prata metal é dúctil, de baixa dureza, ótimo condutor elétrico e térmico, não

oxida, porém em contato com sulfetos ela formará uma película escura na

superfície. A prata é solúvel em ácido nítrico, ácido sulfúrico e em cianeto de

potássio.

As maiores partes dos metais precipitam prata por simples imersão das

soluções normalmente usadas para prateação. A camada assim depositada

não tem boa aderência no substrato.Para prevenir esse defeito recomenda-se

a prateação.Os banhos de pré prateação do aço contêm baixo teor de prata e

relativamente alto teor de cianeto livre.

A pré-prateação do aço geralmente é feita em duas etapas: a primeira, em

solução contendo, além da prata, cobre a segunda, na solução convencional de

pré-prateação.

Além de assegurar a boa aderência da prata do metal-base, a pré-prateação

melhora a penetração e a distribuição da camada.Em razão da rápida passiva

do níquel eletrodepositado é recomendada a sua ativação antes da pré-

prateação. Na mesma forma é importante a pré-ativação das ligas de níquel

(alpaca kovar) e do aço inoxidável.

Ao banhos de prata mais usados são os cianídricos, compostos principalmente

de cianeto de prata e de cianeto de potássio ou sódio. A prata está presente na

forma de complexo duplo KA(CN)2 ou NaAg(CN)2.

Os banhos de base de potássio são preferidos porque permitem deposição

mais rápida, são mais tolerantes aos carbonatos e a camada formada tem uma

cristalização mais fina.

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Apesar da grande variedade das formulações conhecidas, as quais trabalham

em diversas condições, na prática as mesmas poderão ser divididas em

apenas três tipos, como segue:

Banhos convencionais com baixo teor de prata

Banhos rápidos com consideravelmente mais alto teor de prata;

Banhos de prata brilhante.

3.5 Tops Coats (selantes)

Durante os últimos dez anos ocorreu a chegada das passivações seladas, que,

de modo especial, apoiaram o desenvolvimento das aplicações industriais do

zinco e, particularmente, do zinco alcalino, isento de cianeto.

A definição “passivação selada” é o efeito melhorado da resistência à corrosão

de peças sujeitas a condições termodinâmicas (temperatura, umidade, etc.).

Para poder responder do melhor modo a estas solicitações, os pesquisadores

concentraram sua atenção sobre as propriedades dos géis e das suspensões

coloidais de alguns elementos.

A química dos óxidos de Si, Ti, Al mostra as possibilidades em um futuro ainda

desconhecido entre o estado sólido e o líquido ou das partículas de dimensões

nanométricas, oferecendo propriedades de ligações reversíveis com água e os

íons.

É conseqüência da capacidade de permuta sob o efeito da temperatura

(hidratação-desidratação) ou sob o efeito da corrosão (bloqueio dos

agressores, liberação dos inibidores).

As passivações seladas conferem ao depósito de zinco cromatizado

propriedades únicas:

Multiplicação do efeito inibidor;

Estabilização do coeficiente de atrito;

Autocicatrização;

Resistência à temperatura até 200ºC

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4. CONCLUSÃO

Toda tecnologia aplicada em uma sociedade tem o objetivo de nos

proporcionar soluções para os mais diversos tipos de problema, as indústrias

de Galvanoplastia tem exercido um papel importantíssimo neste contexto, pois

através de seus diversos métodos de galvanização, metais, jóias e os mais

variados produtos passaram a ter uma durabilidade muito maior quando

aplicados a estes processos.

Como toda atividade industrial, a galvanoplastia precisa também seguir normas

ambientais para que suas atividades causem o menor impacto possível ao

meio-ambiente, principalmente no que se refere ao tratamento de efluentes. O

progresso nos trás satisfação, conforto mas, em primeiro lugar acima de tudo

está a responsabilidade para com o meio ambiente, e nós, futuros profissionais

do ramo, temos que ter a consciência e a sensibilidade neste sentido.

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5. BIBLIOGRAFIA

http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104-

14282009000300015&script=sci_arttext&tlng=em

http://www.metalica.com.br/o-que-e-galvanizacao-a-fogo

http://www.swi.com.br/~crq_ix/pal/palestra18_01.htm

http://alfaconnection.net/pag_avsf/fqm0302.htm

SCHELLE, Gustl. Manual de procedimentos para utilização de tecnologia limpa

na indústriagalvânica.. Revisado por Haroldo A. Ponte. Curitiba. 1998. Série

SIDEE no 18.