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Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
• Eletrodeposição: obter um revestimento que proporcione
uma superfície com propriedades diferentes do substrato,
com relação aos seguintes aspectos:
decorativo
proteção
resistência à corrosão
resistência ao desgaste
propriedades elétricas
propriedades magnéticas
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
• Obtenção dos revestimentos: o metal a ser revestido é
imerso em uma solução condutora, contendo sais do metal
de revestimento, e é feito catodo de uma célula
eletroquímica através da aplicação de uma f.e.m. externa
• Anodos: barra ou chapa do metal de revestimento, ou um
metal inerte; neste último caso, a concentração do metal
em solução é mantida através da adição de sais de metal
• Etapas: substrato - polimento - desengraxamento limpeza química ou eletroquímica - lavagem - ativação e
lavagem - eletrodeposição
Para peças pequenas.
Secagem
ELETRODEPOSIÇÃO
Algumas aplicações
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
• Mecanismo de formação da camada
- nucleação em defeitos da rede cristalina do metal do
substrato
- crescimento dos cristais a partir dos núcleos
- aderência através de ligações atômicas
- deposição de metais puros, ligas metálicas, além de
mistura metal/não metal
- reações paralelas - reação de evolução de hidrogênio
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
• Depósitos com granulação grosseira: velocidade de
crescimento de núcleos é maior que a velocidade de
nucleação
• Depósitos com estrutura homogênea: velocidade de
nucleação e crescimento próximas
• Depósitos pulverulentos: velocidade de nucleação é muito
maior que a de crescimento
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
• Fatores que afetam as velocidades de nucleação e
crescimento
- concentração dos ions metálicos
- densidade de corrente
- presença de complexantes
Processo de eletrodeposição
Propriedades dos eletrodepósitos
• Porosidade: para condições adequadas de deposição, a
presença de poros acontece somente nos estágios iniciais
de deposição, desaparecendo com o aumento da espessura
do depósito
• Espessura: depende da densidade de corrente, e do tempo
de deposição, além da eficiência do processo
• Poder de penetração: habilidade da solução de deposição
minimizar os efeitos da distância entre anodo e catodo.
Também é influenciado pela composição do banho e
variáveis de operação
Processo de eletrodeposição
Propriedades dos eletrodepósitos
• Micro-poder de penetração: capacidade da solução
reduzir o grau de rugosidade da superfície do
substrato - nivelamento. Depende da diferença da
velocidade de deposição que ocorre nas regiões de
micro-picos e micro-vales. O nivelamento é
controlado pelo uso de agentes de adição na
formulação do banho, os quais, usualmente são
compostos orgânicos.
Processo de eletrodeposição
Propriedades dos eletrodepósitos
• Brilho: para se obter brilho, faz-se uso dos
aditivos chamados abrilhantadores. Neste caso são
utilizados complexantes que atuam na adsorção e
na polarização catódica localizada. Também
podem influenciar a forma de cristalização dos
eletrodepósitos. O brilho também depende da
densidade de corrente utilizada no processo
Processo de eletrodeposição
Propriedades dos eletrodepósitos
• Tensão interna: importante para as propriedades de
resistência à corrosão. Pode ser causada pela dificuldade de
ajuste do retículo cristalino entre o substrato e a camada
atômica inicial, e também pelo modo de deposição e da
cristalização do metal a partir do eletrólito.
No primeiro caso pode-se utilizar uma camada
intermediária entre substrato e revestimento.
Nos outros dois pode-se ajustar a composição do banho e
os parâmetros de processo
Processo de eletrodeposição
Propriedades dos eletrodepósitos
• Produção de hidrogênio no catodo: liberação de
hidrogênio na forma gasosa e absorção de hidrogê
nio atômico no metal e na camada
A liberação de hidrogênio na forma gasosa pode
levar à formação de depósitos irregulares ou
depósitos com defeitos cristalinos.
A adsorção de hidrogênio atômico pode causar
fragilização levando à falha em serviço
Processo de eletrodeposição
Eletrodeposição de ligas
• De maneira geral a eletrodeposição de ligas não
difere da eletrodeposição de metais simples
• Dificuldade de obtenção de depósitos com
características adequadas
• Requisito preliminar para codeposição de dois ou
mais metais: pelo menos um dos metais deve ser
capaz de se depositar individualmente a partir de
soluções aquosas
Processo de eletrodeposição
Eletrodeposição de ligas
• É importante que os potenciais de deposição não
sejam muito diferentes
• Quando os potenciais são muito diferentes pode-se
melhorar o processo através da variação das
concentrações dos ions metálicos no banho, e uso
de aditivos
• A composição de um eletrodepósito de liga é
função de diversas variáveis
Processo de eletrodeposição
Eletrodeposição de ligas
• Variáveis da composição do banho:
- razão da concentração dos metais
- concentração total dos metais a serm depositados
- concentração de agentes complexantes
- presença de agentes de adição
- presença de sais condutores
- pH do banho
Processo de eletrodeposição
Eletrodeposição de ligas
• Variáveis de operação do banho
- densidade de corrente
- temperatura
- agitação do banho ou movimento do catodo
• Outras variáveis
- eficiência da corrente catódica
- forma do catodo
- substrato
- tipo de corrente
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
• Eletrodeposição de cobre e ligas de cobre
• Objetivos:
- como revestimento base para outros eletrodepósitos:
níquel + cromo, e metais preciosos
- como revestimento protetor
- em processos de eletroformação
• Os banhos de deposição podem ser alcalinos ou ácidos
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Processo de eletrodeposição
• Soluções alcalinas cianídricas: usada para obter filmes
finos como base para outras camadas eletrodepositadas
• Soluções ácidas: usadas para eletroformação, e
eletrodeposição decorativa
Constituintes/condições
Banhos à base de sulfatos
Geral Circuito impresso
sulfato de cobre (g/l)
200-240
60-110
ácido sulfúrico
45 - 75
180 - 260
temperatura (oC)
20 - 50
densidade de corrente (A/cm2) 2 - 10
0,1 - 6
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Processo de eletrodeposição
• Eletrodeposição de cromo
• Cromo duro
- melhoria das propriedades de resistência ao desgaste, espessura entre
10 e 400 m
- melhoria no desempenho e do tempo de vida de ferramentas
- dureza variando entre 800 e 900 HV
- é inerte quando exposto a atmosfera e imersão em água
- não resiste a meios muito ácidos (ácido clorídrico)
- brilhante - acabamento com espessura de 0,3m
- revestimento nobre
- apresenta porosidade e tensões internas
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Processo de eletrodeposição
• Condições de deposição
ácido crômico
sulfato densidade de corrente
250 g/l
33 g/l
31 -62 A/cm2
Substrato
aço
temperatura
52 - 63 oC
Aplicações
Camada decorativa sobre revestimento de níquel em
componentes expostos à atmosfera
Camada resistente ao desgaste em componentes: cilindros
de impressão.
Al, Cu e
Camada decorativa aplicada diretamente ou sobre níquel
ligas, ligas em componentes expostos à atmosfera
de zinco
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
• Eletrodeposição de níquel
Bastante utilizada para se obter aspecto decorativo - 80%
Aplicações emengenharia e eletroformação - 20% (indústrias
química, nuclear, telecomunicações, eletrônica)
• Propriedades
- melhoria de propriedades de resistência ao desgaste e à
corrosão
- alta resistência à corrosão atmosférica (0,02 a 0,2 m/ano) e à
água
- forma camada passiva
- modificação de propriedades magnéticas
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
• Condições de deposição - banho níquel-Watts
Composição
sulfato de níquel
225-400 g/l
cloreto de níquel
30 - 60 g/l
ácido bórico
30 - 45 g/l
Condições de operação
temperatura
44 - 66oC
agitação
ar ou mecânica
densidade de corrente 3 - 11 A/dm2
anodo
níquel
pH
2 - 4,5
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
Substrato
Aplicações
aço, ligas de Zn Revestimentos resistentes à
Cu e ligas
corrosão atmosférica e em
Al
água. Aplicação em plantas
químicas. Aplicação como
revestimento duro e
resistente ao desgaste
Plásticos
Camada protetora
preliminar
Método de
deposição
Eletrodeposição
Deposição
química
Eletrodeposição
Deposição
química
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
• Eletrodeposição de zinco
- Anódico em relação ao aço
- Espessura entre 7 e 15 m
- Velocidade de corrosão em atm industrial: 15 m/ano
- Velocidade de corrosão em atm rural ou marinha: 3m/ano
- Produtos de corrosão: carbonatos e cloretos
- Material barato
- Desenvolvimento de processos de eletrodeposição de ligas: ZnFe,
ZnCo e ZnNi
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Processo de eletrodeposição
Composição dos banhos não-cianídricos
óxido de zinco
hidróxido de zinco
7,5 - 21 g/l
65 - 90 g/l
Condições de operação
temperatura
27oC
densidade de corrente
0,6 A/cm2
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
Substrato
aço
ligas de Al
Aplicação
Revestimento
protetor para
componentes expostos
à atmosfera e
água
Método de deposição
Imersão à quente
Eletrodeposição
Metalização
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
• Eletrodeposição de estanho
- metal não-tóxico
- baixo ponto de fusão
- boa soldabilidade (indústria eletrônica)
- indústria: comunicação, transporte, agricultura,
processamento de alimentos (embalagens)
- bastante resistente à corrosão atmosférica
- anódico em relação ao aço
- boa resist~encia a meios ácidos (orgânicos)
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
Substrato
aço
cobre e ligas
Aplicações
Método de deposição
Revestimento protetor
contra a corrosão
atmosférica, e água.
Embalagens metálica
Imersão a quente
para alimentos.
Eletrodeposição
Superfícies que
necessitam boa
soldabilidade e
condutividade elétrica
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
• Eletrodeposição de ouro
- metal nobre e de custo elevado
- deposição com espessura muito baixa - porosidade
- muito resistente à corrosão exceto em água régia
- excelente condutor elétrico
- baixa resistencia de contato
- dúctil e de baixa dureza
- banhos não contêm mais que 8,2 g/l de ouro. Banhos que
depositam “ strike” de ouro utilizam cerca de 0,4 a 0,8 g/l
de ouro no banho
Revestimentos metálicos
Processo de eletrodeposição
Substrato
cobre e
ligas
Plásticos
Aplicações
Revestimentos decorativos e de
proteção contra a corrosão para
joalheria. Hardware aeroespacial.
Aplicações eletrônicas
Método de deposição
Eletrodeposição
Deposição química
Deposição a vapor
Revestimentos condutores elétricos
Deposição química
Deposição a vácuo