CONSELHO REGIONAL DE QUÍMICA - IV REGIÃO (SP) ?· Minicursos CRQ-IV - 2010 Galvanoplastia de metais…

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  • CONSELHO REGIONAL DEQUMICA - IV REGIO (SP)

    Ministrante: Wilma Ayako Taira dos SantosAssoc. Brasileira de Tratamento de SuperfcieContatos: wilma@electrochemical.com.br

    So Paulo, 07 de maio de 2010

    Galvanoplastia demetais preciosos

    Apoio

    Observao: A verso original desta apresentao, com slides coloridos, no formatoPDF, est disponvel na seo downloads do site do CRQ-IV (www.crq4.org.br)

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal

    Galvanoplastia de Metais PreciososGalvanoplastia de Metais Preciosos

    Wilma Ayako Taira dos SantosTel 011 7204 4059E-mail: wilma@electrochemical.com.br

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Galvanoplastia de Metais Preciosos

    1. Histria da galvanoplastia2. Iniciao da galvanoplastia3. Aplicao 4. Processos galvnicos e de metais preciosos5. Controle de processo6. Controle de camadas7. Clculos e custos de metais8. Tratamentos dos efluentes e sistemas de uso

    racional de gua

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    Histria Ouro e prataAntiguidade 10.000 aC

    Egpcios 3500-4000 aC -Processamento destes metaispara decorao

    Pesquisas arqueolgicas mostram que o ouro foi talvez o primeiro metal trabalhado na humanidade. Devido ser encontrado na natureza na sua forma metlica (pepitas) e maleabilidade para manusear

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    Ouro e prata usados como moeda corrente

    The first pure gold coins were struck by King Croesus of Lydia (present-day Turkey) during his reign between 560 and 547 BC and gold coins have continued as legal tender since that time. www.goldpedia.gold.org

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    www.goldpedia.gold.org

    Revestimentos de ouro

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    Tcnica 1 - O ouro era martelado entre duas folhas reforadas (de origem vegetal) at chegar a espessura de lminas que eram aplicadas com um tipo de cola como revestimentos de objetos.

    Ouro Fino to malevel que pode ser batido at chegar a uma espessura de 1112m (1,1 mm), de modo que uma ona (31,1 gr.); pode recobrir cerca de 16 metros lineares.

    Tcnica 2 - Utilizado p de ouro misturado com mercrio, formando uma pasta com a qual recobriam uma superfcie desejada. Com aplicao de calor, o mercurio era evaporado, ficando s o ouro, que recebia polimento como acabamento final.

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    Idade mdia 400-1400 dC

    The Dome of the Rock - The Mosque of Omar on the Temple Mount in Jerusalem is the oldest existing Islamic monument. It was built in 685-691 on the site where Mohammed is said to have ascended to Heaven. The Temple Mount itself is sacred as is an Islamic shrine and a major landmark located on the Temple Mount in Jerusalem. www.goldpedia.gold.org

    Perodo de poucos novos eventos, mas com a continuidade nas obras, principalmente de templos religiosos e uso do metal como smbolo de riqueza, poder e beleza

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    Idade Moderna 1400-1800 Continuou a desempenhar um importante papel na expresso cultural. Religio, poltica, educao, arquitetura ou puro entretenimento, Em 1511, o Rei Fernando de Espanha fez a chamada para expedies rumo as

    recm-descobertas terras do Hemisfrio Ocidental. Em 1700, o ouro foi descoberto no Brasil - em 1720 se tornou o maior

    produtor, responsvel por quase dois teros da produo mundial de ouro. Em 1700, Isaac Newton (como Mestre da Casa da Moeda) fixou o preo do

    ouro na Gr-Bretanha em 84 xelins, 11,5 pence por ona troy. ( incio das cotaes).

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    Ouro - Idade Ps-Moderna 1800

    O sculo 19, o ouro descoberto em Little Meadow Creek, Carolina do Norte em 1803,

    Em 1817, o Reino Unido introduziu o Soberano, uma moeda de ouro avaliado em uma libra esterlina.

    Em 1848, John Marshall encontrou lascas de ouro, perto de Sacramento, Califrnia, provocando a Califrnia Gold Rush

    Em 1850 Edward H. Hargraves, retornando para a Austrlia, previu e encontrou ouro em seu pas em New South Wales.

    1868 na frica do Sul, George Harrison descobriu ouro cavando pedras para construir uma casa. Desde ento, a frica do Sul tem sido a fonte de quase 40% do total de ouro extrado.

    Em 1900, uma lei colocou os Estados Unidos oficialmente sobre o padro-ouro, comprometendo o pas a manter um cmbio fixo em relao a outros pases sobre o padro-ouro.

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    10

    Aplicaes Prata Os compostos de prata mais importantes - o nitrato cloreto - cianeto Durante muitos anos, os espelhos eram feitos por deposio de uma

    pequena pelcula de prata sobre uma superfcie de vidro. Atualmente utiliza-se alumnio para este fim.

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    GrupoPlatina

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    Platina Os povos andinos descobriram a platina e a utilizavam como substituto da prata. Foi conhecido pelos espanhis, em 1735, quando o navegador, explorador e astrnomo espanhol Antonio de Ulloa, chegou Amrica do Sul Em 1741 foi levada para a China. Em 1824 foi encontrada em grande quantidade na Rssia(montes Urais) passando a ser comercializada.

    Paldio O paldio um metal branco prateado parecido com a platina, no se oxida com o ar, e o elemento do grupo da platina de menor densidade e Resoluo Federal CONAMA (Conselho Nacional de Meio Ambiente) n 357, de 17/03/2005menor ponto de fuso. macio e dctil quando aquecido.

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    RdioRdio ( do grego rhodon que significa "rosa") foi descoberto em 1803 por William Hyde Wollaston logo aps a descoberta do paldio. Wollaston verificou a existncia do elemento rdio, na Inglaterra, num minrio no refinado de platina.

    RutnioO rutnio foi descoberto por Karl Klaus em 1844. Observou que o xido de rutnio continha um novo metal, obtendo 6 gramas de rutnio da parte da platina que insolvel na gua rgia.Jns Berzelius e Gottfried Osann quase o descobriram em 1827. Examinaram os resduos derivados da dissoluo de uma amostra de platina procedente dos Urais com gua rgia.

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    smioO smio ( do grego "osme", que significa cheiro ) foi descoberto em 1803 por Smithson Tennant em Londres ( Inglaterra ), juntamente com o irdio em resduos de platina dissolvidos em gua regia.

    Irdio - curiosidades Uma barra desse metal foi usado como padro para a unidade de comprimento (metro) e unidade de massa (quilograma) pelo Departamento Internacional de Pesos e Medidas, mantido em Svres perto de Paris. Esta barra formada por uma liga com 90% de platina e 10% de irdio. O cientista Dewey M. McLean do Instituto Politcnico da Virgnia (EUA), acredita que o irdio de origem vulcnica. O ncleo da terra rico em irdio, e o vulco "Piton de la Fournaise" (pico da fornalha) em Runion, por exemplo, est liberando irdio ainda at hoje.

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    Revoluo Industrial -1800-1870 Antes a atividade produtiva era artesanal e manual (da o termo

    manufatura), no mximo com o emprego de algumas mquinas simples.

    Muitas vezes um mesmo arteso cuidava de todo o processo, desde a obteno da matria-prima at comercializao do produto final.

    Com a Revoluo Industrial os trabalhadores perderam o controle do processo produtivo, uma vez que passaram a trabalhar para um patro (na qualidade de empregados ou operrios), perdendo a posse da matria-prima, do produto final e do lucro.

    Esses trabalhadores passaram a controlar mquinas que pertenciam aos donos dos meios de produo os quais passaram a receber todos os lucros. O trabalho realizado com as mquinas ficou conhecido por maquinofatura.

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    Os primeiros auto-fornos apareceram no sculo XVIII. Grande impulso na indstria metalrgica com a revoluo industrial

    A Zincagem o processo mais antigo e mais utilizado na proteo de objetos feitos de ferro ou de ao. O processo o mesmo utilizado para outros materiais, porm o zinco possui uma temperatura de fuso de aproximadamente 419C e, por isso, a soluo (substrato) deve estar a uma temperatura entre 430 e 460C, acelerando a reao entre ferro e zinco. Esse processo popularmente conhecido como galvanizao a fogo ou galvanizao a quente foi descoberto pelo qumico francs Melouin, em 1741, e patenteado pelo engenheiro Sorel, em 1837.

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    Experimentos de Galvani Ilustrao de experincias mdico italiano Luigi Galvani, em que ele aplicou eletricidade para as coxas; de seu livro De Viribus Electricitatis em Motu Musculari (1792).

    1790 1790 -- Luigi Galvano Luigi Galvano Mdico Mdico -- Eletricidade AnimalEletricidade Animal

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    Alessandro Volta demonstrando a bateria. Alessandro Volta descobriu o primeiro mtodo prtico de produo de eletricidade.Foto: cortesia da National Library of Medicine

    Alessandro Volta - Exemplo de Voltic PileFoto: cortesia da National Library of Medicine

    17991799--1800 1800 -- Alessandro Volta inventa a bateria Alessandro Volta inventa a bateria

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Galvano contrao muscular da coxa de um sapo ao se tocar um nervo com metais diferentes. Eletricidade animal.

    Volta Demonstrou que a eletricidade no vem de um tecido animal, mas gerada pelo contato de metais diferentes (bronze, ferro) em um ambiente mido.

    Galvano Provou a existncia de foras bioeltricas dentro de tecidos vivos ao provocar uma contrao muscular causada ao tocar o msculo exposto de um sapo com o nervo de outro.

    Ambos estavam certos. Volt unidade de fora eletromotriz, ou diferena de potencial, o que

    causar uma corrente (ampre), fluir com uma resistncia (ohm). Galvanoplastia eletrodeposio de metais.

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    Luigi Galvano x Alessandro Volta Luigi Galvano x Alessandro Volta DivergnciasDivergncias

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    Usando uma pilha voltaica, realizou a eletrodeposio de ouro. Era amigo de Alessandro Volta A publicao de seu trabalho foi rejeitado na Academia de Ciencias

    da Frana pelo ditador Napoleo Bonaparte Luigi reportou seu experimento ento no Jornal Belga de Fsica e

    Qumica:

    1805 1805 Luigi Brugnatelli Luigi Brugnatelli Inventou a galvanoplastiaInventou a galvanoplastia

    Nos ltimos tempos, dourei completamente duas grandes medalhas de prata, atravs de uma ligao com fio de ao, ligado ao polo negativo da pilha voltaica e mantendo um depois o outro imerso em soluo amoniacal nova e bem saturada.

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    Segundo Birmingham Jeweler Quarter John Wright, Birmingham Inglaterra - descobriu que cianeto de potssio um eletrlito adequado para eletrodepositar ouro e prata, atravs de uma corrente eltrica

    Os Elkingtons - compraram os direitos e patenteou. Eles tiveram o monoplio da galvanoplastia por muitos anos devido a patente . Mtodo barato de produzir jias

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    1840 1840 H. e G. Elkington H. e G. Elkington patenteou eletrodeposio patenteou eletrodeposio

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    2 Revoluo Industrial 1870-1945 Passagem de uma sociedade rural e artesanal para uma sociedade urbana e industrial Ascenso da burguesia Invenes mecnicas e utilizao de fontes de energia modernas Grandes avanos tecnolgicos Automvel Aviao

    3 Revoluo Industrial 1945-hoje Grande revoluo tecno-cientfica Microeletrnica Informtica Telemtica Robtica Engenharia Gentica

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    Metais Preciosos - Popularizao

    Jias puderam ser reproduzidas em quantidades fundio, estamparia

    Novas modalidades de consumo em massa: decorao, utenslios domsticos, adornos, moda, eltrica, eletrnica

    Bijuterias puderam ser produzidas aos milhares de milhes com camada superficial de ouro, prata, rdio

    O tratamento galvnico tornou possvel melhorar a qualidade dos produtos sem aumentar tanto os preos

    Tornou o acesso a populao da classe mdia e baixa

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    Iniciao

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    Definio de Eletroqumica:

    a cincia que trata das relaes entre qumica e eletricidade, descrevendo os fenmenos que ocorrem na interface de um condutor eletrnico, o eletrodo, com um condutor inico, o eletrlito.

    Eletrlise (galvanoplastia): reao forada

    Pilha: reao espontnea

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    Au 3+

    Au3+

    Au0

    Au0

    +++++

    ---

    ---

    1

    2

    3 4

    5

    1 - Retificador2 - Tanque3 - Anodo4 - Pea5 - Banho

    RetificadorRetificador

    TanqueTanque

    AnodoAnodo PeaPea

    BanhoBanho

    VV AA

    Plo negativo (ctodo): Au3+ + 3e- Au} - semi-reao: ReduoPlo positivo (nodo): H2O 2 H+ + O2 + 2e-} - semi-reao: Oxidao

    Definio Galvanoplastia: Tcnica de deposio de metais em superfcies metlicas a partir do

    fornecimento de diferena de potencial.

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    DEFINIES:

    Ctodo: eletrodo no qual ocorre a reduo (deposio do metal objeto que ser recoberto).

    nodo: eletrodo no qual ocorre a oxidao (pode ser solvel neste caso o metal do anodo vai para a soluo ou insolvel).

    Eletrlitos- So assim chamadas todas as solues que conduzem a corrente eltrica.

    ons- So assim chamadas as partculas carregadas que se movimentam na soluo.

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Aplicaes da galvanoplastia:

    Proteger o substrato contra a corroso;

    Melhorar as propriedades fsicas e mecnicas do substrato, como por exemplo, resistncia abraso, condutividade eltrica;

    Proporcionar e manter aspecto decorativo;

    Alterar dimenses originais de determinadas peas;

    Recuperar peas que sofreram desgaste.

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    Metais diferentes apresentam tendnciasdiferentes corroso; diz-se que um metalA mais nobre que o outro, se Aapresentar menor tendncia corroso emenos nobre se apresentar maiortendncia corroso.

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Revestimentos nobres: metal do revestimento mais nobre que o metal do substrato

    Revestimento de sacrifcio: metal do revestimento menos nobre que o metal do substrato

    substratoRevestimento nobre

    Revestimento de sacrifciosubstrato

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Tabela do potencial de reduo de metais em ordem crescente.Par Redox Reao de Eletrodo E0/V

    Li+/Li Li+ + e- Li -3.04K+/K K+ + e- K -2.92Ba2+/Ba Ba2+ + 2e- Ba -2.90Ca2+/Ca Ca2+ + 2e- Ca -2.76Na+/Na Na+ + e- Na -2.71Mg2+/Mg Mg2+ + 2e- Mg -2.38Al3+/Al Al3+ + 3e- Al -1.71H2O/H2/Pt 2H2O + 2e- 2OH- + H2 -0.83Zn2+/Zn Zn2+ + 2e- Zn -0.76Cr3+/Cr Cr3+ + 3e- Cr -0.74Fe2+/Fe Fe2+ + 2e- Fe -0.41Cd2+/Cd Cd2+ + 2e- Cd -0.40Ni2+/Ni Ni2+ + 2e- Ni -0.23Sn2+/Sn Sn2+ + 2e- Sn -0.14Pb2+/Pb Pb2+ + 2e- Pb -0.13H+/H2/Pt 2H+ + 2e- H2 0.00Cu2+/Cu Cu2+ + 2e- Cu 0.34Fe3+,Fe2+/Pt Fe3+ + e- Fe2+ 0.77Ag+/Ag Ag+ + e- Ag 0.80H+,NO-3/NO/Pt NO-3 + 4H+ + 3e- NO + 2H2O 0.94O2/H+,H2O/Pt O2 + 4H+ + 4e- 2H2O 1.23Au3+/Au Au3+ + 3e- Au 1.42

    www2.fc.unesp.br

    Na tabela, os metais foram organizados de acordo com seus potenciais, iniciando com os valores negativos e terminando com os potenciais positivos. Os resultadoscompem a denominada srie eletroqumica dos metais. Quanto maior o potencial negativo do metal, maior ser sua tendncia de passar ao estado inico e vice-versa. Um metal com potencial mais negativo deslocar qualquer outro metal com potencialinferior na srie das solues de seus sais.

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    As leis de Faraday podem ser resumidas pela equao:

    m = M I t / [z ] F1

    m ou m = massa em gramas proveniente da reduo no ctodo ou da oxidao no nodo de uma certa espcie eletroativa.M = massa molar da espcie eletroativa em gramas / mol.I = corrente eltrica em Ampre que atravessa a clula eletroltica durante a eletrlise.t = tempo da eletrlise em segundos.[z]= nmero de cargas do on ( nmero de eltrons cedidos ou recebidos )F = constante de Faraday = 96485 C / mol ( C = Coulomb )M /[z] = massa equivalente ou equivalente-gramaI t = carga eltrica que atravessa a clula eletroltica.Ampre.segundo = Coulomb

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    Aplicaes

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    Indstrias Produtos Segmento Tcnico Eltrica Conectores,circuitos impressos Eletrnica Transistores, circuitos integrados Aeroespacial Componentes aeronave, sist.combustvel Qumica Reatores, recipientes

    Segmento Decorativo Jias e bijuterias Anis, correntes, brincos, pingentes etc Relgios Caixas e pulseiras Armaes de culos Armaes e acessrios Canetas Corpos de caneta e acessrios Construo civil Metais sanitrios, ferragens, lustres Mveis Acessrios Adornos Chaveiros, esttuas, objetos escritrio

    AplicaesAplicaes

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    1- O que vou banhar?

    2- Que banho vou usar?

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    Eletroformao de joias

    Tcnica de alta tecnologia para produo de jias ocas

    Nenhuma outra tcnica consegue reproduzir to bem os detalhes

    Produz jia de ouro mais leve

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    Galvanoplastia Tipos de linhas galvnicas

    ManualManual

    SemiSemi--automticaautomtica

    AutomticaAutomtica

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    Depsito Seletivo Reel to reel

    Depsito Seletivo Caneta Andica

    Depsito seletivo

    Devido ao alto custo dos metais preciosos

    Aplicao somente nas reas de interesse

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    Sistemas de trabalho:

    -- GancheiraGancheira -- Convencional, Convencional, circularcircular

    -- Tambor rotativoTambor rotativo -- Sino, Sino, sextavado, cestos, sextavado, cestos, vibarrelvibarrel

    -- ContnuasContnuas -- Fitas, Circuito Fitas, Circuito impressoimpresso

    -- Rolete Rolete -- CorrentesCorrentes

    GancheirasTambor Rotativo

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    Processos Galvnicos

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    METAIS PRECIOSOS METAIS PRECIOSOS -- OUROOURO

    Banhos de OuroBanhos de Ouro

    Bases:Bases: Alcalinos ciandricos Neutros cidos Alcalinos sem cianeto Fortemente cidos

    Tipos:Tipos: Ouro puro Ouro ligado Dourao - flash de ouro Folheao espessuras elevadas

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    Ano de introduo

    Tipo de banho Faixa de pHComplexo de

    ouroLigas metlicas

    At 1945 Alcalino 8-13 KAu(CN)2Cu, Cd, Ag, Zn

    (Sn,Ni)

    Depois 1945 Neutro 6-8 KAu(CN)2 Cu, Cd, Ag

    Depois 1955 Alcalino 8-10 KAu(CN)2 Co, Ni, In, Fe

    Depois 1965Levemente

    cido3-6 Na2Au(SO3)2 Cu, Cd, Pd

    Depois 1980Fortemente

    cido0,5-2,5

    H(AuCl4) n.H2O

    Co, Ni, Zn, Sn

    Banhos de Ouro - Evoluo

    Evoluo dos banhos de ouro em funo do pH

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    Composio Dourao FolheaoTeor de ouro 0,5-2,5 g/L 3,0-7,0 g/L

    Teor de KCN 2,0 7,0 g/L 13 40 g/L

    Temperatura 50 60C 55 65C

    Dens.Corrente 0,5 5,0 A/dm2 0,5 2,5 A/dm2

    Anodos Ao Inox 304/316 Ao Inox 304/316

    Tonalidade Diversas Diversas

    Dureza 80-180 HV 200-370 HV

    Ligas Cu; Cd; Ni; Ag Cu; Cd; Ag; Zn

    Resist. abraso Boa Excelente

    Resist. corroso Boa Boa

    Resist. embaamento Boa Boa

    Banhos de ouro Alcalinos ciandricos:

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal

    1 Parte s dourao1) Ativao soluo 10% de cido sulfrico2) Desengraxante eletroltico3) Cobre alcalino4) Neutralizao - soluo 10% cido sulfrico

    5) Cobre cido6) Neutralizao soluo 10% cido sulfrico

    7) Nquel*8) Neutralizao soluo 10% cido sulfrico 9) Dourao (ou pr-ouro)

    10) gua Recuperao11) gua quente 70 C12) Secagem

    2 Parte Folheao e cor final13) Folheao a ouro 18K14) Recuperao I15) Recuperao II16) Dourao cor Final17) Recuperao18) gua quente 70C19) Secagem

    Para aplicao de espessuras maiores, as peas seguem a seqncia com banho de ouro camada e dourao cor final (parte 2)

    Produto: BijuteriasBase: LatoBanhos de ouro: alcalino ciandrico

    Se houver necessidade de maior controle do ouro depositado nas peas folheadas, o processo pode ser interrompido na seqncia 12; pesadas, seguindo da 13 em diante e pesadas novamente para checagem final do depsito (h necessidade de desengraxe por haver interrompido o processo).* Nquel pode ser substitudo

    Sequncia Operacional Banho alcalino ciandrico:

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Nquel como pr-camadaprovoca alergia em parte

    significatica da populao

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Banhos de Ouro Banhos de Ouro -- Levemente cidosLevemente cidos

    Composio Convencional Alta VelocidadeTeor de ouro 2-8 g/L 8-16 g/L

    Temperatura 25 45C 45 55C

    Dens.Corrente 0,2 4,0 A/dm2 5 25 A/dm2

    Anodos Titnio Platinado Titnio Platinado

    Tonalidade Amarelo plido ao gema Amarelo forte

    Dureza 140-220 HV 140-220 HVLigas Co; Ni; Fe; In Co; Ni; Fe

    Resist. abraso tima tima

    Resist. corroso tima tima

    So eletrlitos empregados na indstria de circuitos impressos, conectores, contactores, devido s excelentes propriedades dos depsitos, especialmente ligados com Co,Ni e Fe.

    Na indstria decorativa tambm vem ganhando espao, principalmente devido ausncia de cianeto livre.

    So eletrlitos empregados na indstria de circuitos impressos, conectores, contactores, devido s excelentes propriedades dos depsitos, especialmente ligados com Co,Ni e Fe.

    Na indstria decorativa tambm vem ganhando espao, principalmente devido ausncia de cianeto livre.

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Composio FolheaoTeor de ouro 3-7 g/LTemperatura 50-70C

    Dens. de corrente 0,2-2,5 A/dm2Anodos Titnio platinado

    Tonalidade Amarelo ao acetinadoDureza 90-200 HVLigas Cu,Cd,Ag

    So eletrlitos empregados na indstria de semicondutores, circuito integrado, para aplicaes na indstria eletrnica.

    Os processos mais empregados atualmente so os de ouro puro, extremamente molesque tm como caracterstica maior a "bondabilidade" e a soldabilidade.

    Atualmente esto sendo usados processos Banhos de pH neutro, sem cianeto livre, Com adio de metais para obter diferentes tonalidades, excelente distribuio de camada,e penetrao - (vdeo)

    So eletrlitos empregados na indstria de semicondutores, circuito integrado, para aplicaes na indstria eletrnica.

    Os processos mais empregados atualmente so os de ouro puro, extremamente molesque tm como caracterstica maior a "bondabilidade" e a soldabilidade.

    Atualmente esto sendo usados processos Banhos de pH neutro, sem cianeto livre, Com adio de metais para obter diferentes tonalidades, excelente distribuio de camada,e penetrao - (vdeo)

    Banhos de ouro Banhos de ouro base neutrabase neutra

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Composio BanhosTeor de ouro 2-8 g/LTemperatura 25- 45C

    Dens. de corrente 0,2-4,0 A/dm2Anodos Titnio platinado

    Tonalidade Amarelo plido ao gemaDureza 140-220 HVLigas Co,Ni,Zn,Sn

    Resist. abraso timaResist. corroso tima

    Banhos de ouro Banhos de ouro base fortemente cidabase fortemente cida

    So eletrlitos com depsitos de porosidade extremamente baixa.A aplicao principal deste eletrlito a ativao do ao inoxidvel, que at ento era feita atravs de banhos de nquel fortemente clorados, que quebravam a propriedadeinoxidvel dos aos, tornando-os susceptveis a corroses.

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal

    Processos mais comuns:

    Banho de pr-prateao - Utilizado para evitar a deposio qumica do metal,so banhos com baixo teor de prata, somente para aplicao de uma fina camada de prata que evita a deposio qumica do banho de prata sobre a base.

    Banho de prata convencional - Processo de simples deposio de prata, base de cianetos, depsito fosco.

    Banho de prata brilhante - Processos com abrilhantadores, geralmente sais organo-metlicos, que aumentam brilho e dureza do depsito.

    Banho de alta velocidade - Processos desenvolvidos para adequao a equipamentos automticos de alta velocidade.

    Ciandricos - Atravs dos complexos: KAg(CN)2NaAg(CN)2

    Banhos de prataBanhos de prata

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal

    Pr-prata Prata convencionalPrata

    brilhantePrata

    alta velocidadePrata 2-7 g/L 22 g/L 30-35 g/L 50 80 g/LKCN 60 -90 g/L 40 g/L 40-180 g/L 50-100 g/LKOH 20 30 g/L - 10-15 g/L 0 -30 g/L

    Temperatura 20 -30 C 20 -25 C 18 -28 C 35 -55 CDens.Corrente 1,5 -2,5 A/dm2 0,5 -1,5 A/dm2 1 -2 A/dm2 5 -10 A/dm2

    Anodos Ao Inox 304/316 Prata pura Prata pura Ti/Pt

    Anodos: - Prata de alta pureza 99.9%

    Relao anodo/catodo 1/1Devem estar protegidos com saco de polietileno

    - Titnio platinado - Anodos insolveis para linhas de alta velocidade- Ao Inox - Para banhos de pr-prata

    Banhos de prata Composio

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    METAIS PRECIOSOS METAIS PRECIOSOS -- PALDIOPALDIO

    Caractersticas: Metal branco acinzentado Dctil Boa condutibilidade, exceto para correntes de alta freqncia

    Caractersticas: Metal branco acinzentado Dctil Boa condutibilidade, exceto para correntes de alta freqncia

    Banhos de paldio: Os banhos mais empregados so os de base alcalina amoniacais, ligadoscom nquel. Recentemente foram desenvolvidos banhos de base cida.

    Banhos de paldio: Os banhos mais empregados so os de base alcalina amoniacais, ligadoscom nquel. Recentemente foram desenvolvidos banhos de base cida.

    Aplicaes:Substituto do rdio em bijuterias Substituto do ouro em conectores Substituto das camadas intermedirias de nquel em bijuterias

    Aplicaes:Substituto do rdio em bijuterias Substituto do ouro em conectores Substituto das camadas intermedirias de nquel em bijuterias

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal

    Propriedades: Smbolo - RhNmero atmico - 45Massa atmica - 102,905Valncia - 3Massa especfica - 12,44 g/cm3Ponto de fuso - 1965 CEquivalente eletroqumico - 1,2797 g/Ah

    Propriedades: Smbolo - RhNmero atmico - 45Massa atmica - 102,905Valncia - 3Massa especfica - 12,44 g/cm3Ponto de fuso - 1965 CEquivalente eletroqumico - 1,2797 g/Ah

    Caractersticas: Metal branco, com excelente resistncia qumica.Caractersticas: Metal branco, com excelente resistncia qumica.

    Banhos de rdio: Os banhos mais comuns so os a base de cido sulfrico ou fosfrico,ou combinao dos dois. Opera com teor de 1-5 g/L de metal a temperatura de 25-40C. Utiliza anodos de titnio platinado ou platina.

    Banho de rdio negro - novidade

    Banhos de rdio: Os banhos mais comuns so os a base de cido sulfrico ou fosfrico,ou combinao dos dois. Opera com teor de 1-5 g/L de metal a temperatura de 25-40C. Utiliza anodos de titnio platinado ou platina.

    Banho de rdio negro - novidade

    Aplicaes: Camada final em jias de ouro branco, bijuterias, refletores, conectores, componentes eletrnicosAplicaes: Camada final em jias de ouro branco, bijuterias, refletores, conectores, componentes eletrnicos

    METAIS PRECIOSOS METAIS PRECIOSOS RDIORDIO

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    METAIS PRECIOSOS - PLATINA

    Propriedades: Smbolo - PtNmero atmico - 78Massa atmica - 195,09Valncia - 2Massa especfica - 21,45 g/cm3Ponto de fuso - 1769CEquivalente eletroqumico - 1,8208g/Ah

    Propriedades: Smbolo - PtNmero atmico - 78Massa atmica - 195,09Valncia - 2Massa especfica - 21,45 g/cm3Ponto de fuso - 1769CEquivalente eletroqumico - 1,8208g/Ah

    Caractersticas: Metal branco mais acinzentado que rdio Dctil, malevel No atacado por nenhum cido separadamente

    Caractersticas: Metal branco mais acinzentado que rdio Dctil, malevel No atacado por nenhum cido separadamente

    Banhos de platina: So composies fortemente cidas que operam com teor de metal de 2,0 a 10 g/L, temperatura de 55-85C. Como anodos so empregados platinaou titnio platinado.

    Banhos de platina: So composies fortemente cidas que operam com teor de metal de 2,0 a 10 g/L, temperatura de 55-85C. Como anodos so empregados platinaou titnio platinado.

    Aplicaes: Acessrios de laboratrio Anodos de titnio com camada final de platina Bijuterias e acabamento final em jias

    Aplicaes: Acessrios de laboratrio Anodos de titnio com camada final de platina Bijuterias e acabamento final em jias

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    METAIS PRECIOSOS METAIS PRECIOSOS RRUTUTNIONIO

    Propriedades: Smbolo - RuNmero Atmico - 44Massa Atmica 101,07Massa especfica - 12,2 g/cm3

    Propriedades: Smbolo - RuNmero Atmico - 44Massa Atmica 101,07Massa especfica - 12,2 g/cm3

    Banhos de Rutnio: Os banhos mais comuns so os a base de cido sulfrico, com aparncia enegrecida. Opera com teor de 5-7 g/L de metal a temperatura de 60-70C. Utiliza anodos de titnio platinado ou platina.

    Banhos de Rutnio: Os banhos mais comuns so os a base de cido sulfrico, com aparncia enegrecida. Opera com teor de 5-7 g/L de metal a temperatura de 60-70C. Utiliza anodos de titnio platinado ou platina.

    Aplicaes: Camada final em jias para dar acabamento negro Em bijuterias como substituto de nquel preto

    Aplicaes: Camada final em jias para dar acabamento negro Em bijuterias como substituto de nquel preto

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    Controle de Processo

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    Controle de processoEm um setor galvnico o controle deve abordar :

    Controle qumico definindo os principais componentes que devem ser analisados e sua periodicidade; em cada banho de toda a seqncia operacional do processo que envolve desde a limpeza das peas at o acabamento final de proteo (se houver) Controle prtico ensaios prticos de laboratrio em clulas de Hull, ou em becker reproduzindo as condies de trabalho, realizando adies dos componentes do banho com o objetivo de melhorar sua performance Controle estatstico de processo (CEP)- usando os resultados de anlise para trabalhar sua manuteno e controle, visando assegurar a qualidade dos revestimentos aplicados.

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Empresa Cronograma de Manuteno - Mensal

    Processo Programa Mensal de ManutenoSemana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4

    Eletroformao ouro Au Au Au AuKCN KCN KCN KCNCu Cu Cu CuCd Cd Cd CdpH pH pH pH

    Produtos para manuteno: Ouro: Aurocianeto de potssio 68% - cada 100 gr contm 68 grKCN: Cianeto de potssio - adicionar por anlise (consome mesmo s/trabalharCobre: Sal B - cada 130 gramas de liga adicionar 40 gramasCdmio: Sol.A - cada 130 gramas de liga adicionar 250 mlCondutor - um sal que deve ser utilizado quando o banho fica instvlSol.Correo - eleva pHSol.Correo- abaixa pHSol.Correo- refora cobre -100 gr/L - quando o KCN est normalCianeto de cobre importado - refora cobre quando o KCN est alto (1:1,4)Sol.Correo- refora Cd - 40 gr/LSol.Correo - Molhador - quando o banho est com baixa espuma -teste aroTroca a cada 40 vezes a quantidade de metal (Au) consumidoChecar contatos dos anodos e gancheiras mensalmenteFiltragem continuaTroca cartucho filtrante a cada troca de banho

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal

    Objetivo da manuteno dos banhos: Manter equilibrada a composio qumica do banho, para obter eficincia de corrente e velocidade de deposio constantes, econtrolar o consumo dos metais preciosos. Os principais controles so:

    Objetivo da manuteno dos banhos: Manter equilibrada a composio qumica do banho, para obter eficincia de corrente e velocidade de deposio constantes, econtrolar o consumo dos metais preciosos. Os principais controles so:

    Anlise qumica peridica do teor metlico e demais componentes

    Controle dirio do pH e da densidade do eletrlito Controle dirio do pH e da densidade do eletrlito

    Ensaio prtico, clula de Hull, clula V, ou outros Ensaio prtico, clula de Hull, clula V, ou outros

    Tratamento com carvo ativo para eliminar contaminaes orgnicase partculas em suspenso

    Tratamento com carvo ativo para eliminar contaminaes orgnicase partculas em suspenso

    Outros tratamentos especficos de cada processo, como tratamento com perxido de hidrognio, ou de precipitao de contaminaes metlicas

    Outros tratamentos especficos de cada processo, como tratamento com perxido de hidrognio, ou de precipitao de contaminaes metlicas

    Controle processosControle processos

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Banhos de Dourao Banhos de Folheao20 ml de amostra 10 ml de amostra

    1- Mtodo de anlise utilizado: Gravimtrico

    2 Equipamentos / Reagentes Analticos: Chapa de aquecimento, cido sulfrico conc. p.a, perxido de Hidrognio 130 Vol., mufla, papel de filtro faixa branca/preta, balana analtica, dessecador.

    3 Procedimento:

    Pipetar uma amostra conforme tabela a seguir e transferir para um erlenmayer de 250 ml;

    Adicionar de 20 a 30 ml de cido sulfrico conc. p.a em capela; Aquecer at desprendimento de fumaas brancas. Durante esta etapa a soluo ficar escura. Aps aproximadamente 1 hora, adicionar de 20 a 30 ml de perxido de hidrognio 130 vol. at a soluo ficar lmpida. Feito isso, retornar a soluo a chapa deixando-a por mais de 3 horas.

    Anlise qumica do ouroAnlise qumica do ouro

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Aps esse perodo, remova-a da chapa e deixa-a esfriar; . Adicionar aproximadamente 50 ml de gua destilada; Filtrar em papel de filtro faixa branca/preta; Lavar bem o papel de filtro com o resduo com gua destilada; Colocar o papel de filtro com resduo em um cadinho de porcelana; Secar e calcinar a 750 C (+ / - 6%); Aps calcinao, transfira o cadinho com o resduo de ouro para um dessecador, para esfria-lo a temperatura ambiente. Pesar o resduo utilizando balana analtica.

    4 Clculos

    Para Banhos de Dourao: Peso do Resduo x 50 = g/L de Ouro Para Banhos de Folheao: Peso do Resduo x 100 = g/L de Ouro

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Informaes importantes Boletim tcnico

    Tipo de banho alcalino ciandrico Teor de ouro 5 g/L Valor do pH 9,5 Densidade do banho 1,150 g/cm3 (19B) Velocidade de deposio cerca de 0,4 m/minuto Eficincia da corrente 55 65% Razo de deposio 60 80 mg/Amin

    Caractersticas do banho

    Composio da liga Au/Cu/Cd cerca de 75/19/6% Tonalidade amarela rosada Peso especfico 15 g/cm3 Dureza 300 HV - Vickers

    Caractersticas do depsito

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    Reposio Au 1,47 g aurocianeto de potssio para cada ou 1 g de ouro fino depositado)

    Reposio cobre0,4 g para cada 1,33 g de depsito

    Reposio de cdmio 25 mL soluo com 40g/L para cada 1,33 g de depsito

    CorreoSoluo KOH 30% p.a. (elevar o valor do pH)Soluo de H3PO4 10% pa (baixar o pH)

    Aps tratamento com carvo ativo adicionar:Produto tensoativoO teor de cianeto de potssio livre deve ser controlado mediante anlise

    Manuteno - Exemplo banho ouro alcalino ciandrico:

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    Importncia da manuteno pH

    Influncia pH na veloc.deposioBanho cido Au/Fe

    0

    1

    2

    3

    4

    10 20 30 40

    Amperes/dm2

    Mic

    rons

    /min

    uto

    pH 4,0pH 4,2pH 4,4pH 4,6

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    Espessura das camadasEspessura das camadas

    Dureza do depsito Dureza do depsito

    Ensaio de corroso Ensaio de corroso

    Teste porosidade Teste porosidade

    Aderncia Aderncia Aspecto Aspecto

    Controle camadas

    Equipamentos de raios beta Equipamentos de raios X Metalografia Anlise destrutiva

    Equipamento microdurmetro

    Nvoa salina (salt spray) Kesternisch (SO2) Suor artificial

    HNO3 Eletrogrfico

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    Controle de camada raios X

    Microdurmetro

    CorrosoKesternich SO2

    CorrosoNvoa salina (Salt spray)

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    Clculos,Controle de camada, Espessura e custos

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    Mltiplos do metro

    Kilmetro = 1000 metros: km Hectmetro = 100 metros: hm Decmetro = 10 metros: dam Decmetro = 0,1 metro: dm Centmetro = 0,01 metro: cm Mlmetro = 0,001 metro: mm Micrometro = 0,000001metro: m

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    rea

    Quadrado

    a

    a

    rea = a x a

    Retngulo

    a

    b

    rea = a x b

    Unidade de rea = cm2

    a cm x a cm = x cm2

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    Volume

    Um tanque de banho tem 3 medidas:Largura, altura e comprimento

    a

    bc

    Unidade de volumeVolume= a (m) x b (m) x c (m) = m3

    1dm3 = 1 litro

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    Medidas

    Sistema mtrico (m)

    1. Unidade de comprimento - metro2. Unidade de rea metro quadrado3. Unidade de volume metro cbico

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    Milesimagem - popularmente a linguagem do joalheiro que significa partes por mil em peso de ouro (750/000)

    Microns (micrometro) - uma unidade de espessura da camada de banho em m

    Obs. No d para relacionar ou fazer uma tabela de um para outro

    Milesimagem (folheados) e micragem

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    Aplicaes dos clculos em galvanoplastia

    Clculo de volume de banhos Clculo de reposio dos banhos Clculo de peas que sero banhadas Clculo de gancheiras Clculo de rea catdica e andica Clculo de amperagem por carga Clculo de ampres-minuto ou hora Clculo de custo

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    Planilha de Controle - Banhos

    EmpresaBanho Data montagem:

    Fornecimento:

    Histrico banho

    Data Produo Consumo Consumo Saldo Saldo Anlise

    Au Teorico Au Real Au Final Au Cu Cd KCN pH obs

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    Tratamento de efluentes e uso racional de gua

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    CETESB SP Valor pH 6 a 9 Temperatura 40 C Sedimentveis at 1 ml/hora Solveis em hexano 100 mg/l DBO 5 dias, 20 C, mx. 60mg/l Arsnio 0,2 mg/l Cdmio 0,2 mg/l Chumbo 0,5 mg/l Cianeto 0,2 mg/l Cobre 1 mg/l Cromo Hexavalente 0,1 mg/l Cromo Total 5 mg/l Fenol 0,5 mg/l Ferro 15 mg/l Fluoretos 10 mg/l Nquel 2 mg/l Prata 0,02 mg/l Zinco 5 mg/l

    Decreto 8.468 de 08/09/76 Emisso (Art.18)

    Exigncias Legais para efluentes:

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    Tabela - Smula dos padres de emisso de efluentes lquidos

    Resoluo Federal CONAMA (Conselho Nacional de Meio Ambiente) n 357, de 17/03/2005. Artigos 18 e 19

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal

    Como atender aos padres

    Caracterizar os tipos de solues Quais os elementos presentes Geralmente: cidos

    MetaisCianetos

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal

    Precipitao dos metaisPrecipitao dos metais Aumento de pH transformar em Hidrxidos

    Ex:Fe+++ + 3OH- = Fe(OH)3Cu++ + 2OH- = Cu(OH)2

    Se os metais estiverem complexados, por exemplo como cianeto, antes devemos destruir o complexo.

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal

    Destruio de nions

    Fluoretos e fosfatos:Formam sais de clcio insolveis

    Cianetos:Por oxidao com cloro

    Cromatos:Reduzido com bissulfito para cromo trivalente e este precipitado como Hidrxido de Cromo

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal

    Controle do valor de pHO tratamento de efluentes feito com controle constante e rigoroso de pH

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal83

    Tratamento de Efluentes

    Solubilidade dos metais na gua:

    Concentrao do metal em soluo, aps precipitao

    pH Ferro Nquel Cromo Zinco Cdmio Cobremg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

    6,5 0,8 19,2 17,8 18,5 19,2 11,07,0 0,4 18,9 13,7 17,8 18,4 5,88,0 0,0 10,8 7,1 9,1 15,2 2,48,5 0,0 2,3 5,0 1,6 4,8 1,79,0 0,0 0,6 3,4 1,5 0,9 1,210,0 0,0 0,0 0,3 8,4 0,0 0,4

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Tratamentos de Efluentes

    Tanquede reaoA

    Alcalinoscom cianetos

    Alcalinos s/cianetoscidos s/ Cr

    Alcalinos s/cianetoscidos s/ Cr

    cidos comcromo

    NaOH NaOCl pH/CN

    pH

    Decantao

    Na2HSO3 H2SO4

    pH/Cr

    Tanque de neutralizao

    Tanque dereaoB

    RiosEfluentes

    Lodo LeitosSecagem

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    SISTEMAS DE LAVAGEM

    DRAG-OUT - GUAS DE RECUPERAO EM TODAS AS ETAPAS

    REUTILIZAO DAS SOLUES DRAG-OUT , EVAPORAO DA SOLUO VCUO PARA REPOR AO BANHO

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    DRAG-OUT - GUAS DE RECUPERAO EM TODAS AS ETAPAS

    REUTILIZAO DAS SOLUES DRAG-OUT , EVAPORAO DA SOLUO VCUO PARA REPOR AO BANHO

    TCNICAS EFICINCIA PRODUTIVA E AMBIENTAL

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    TCNICAS EFICINCIA PRODUTIVA E AMBIENTALLAVAGEM COM JATO DE GUA TEMPORIZADO COMBINADO

    COM IMERSO - REDUZ CONSUMO DE GUA

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal

    1- CILINDRO DE CARVO ATIVO

    2- RESINA PARA TROCA DE CTIONS

    3- RESINA PARA TROCA DE NIONS(ANINICA FRACA)

    4- RESINA PARA TROCA DE NIONS(ANINICA FORTE)

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    Galvanoplastia de metais preciosos

    Conselho Regional de Qumica IV Regio (SP) Apoio: Caixa Econmica Federal

    Economia de gua Economia de mo de obra Economia de reagentes Facilidade de adequao de layout Melhor qualidade de lavagem Aumenta performance do banho menor drag in

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Sistema ETI - Recirculao

    No utiliza gua da rede Recircula a prpria guada galvanica, gua na linha mais limpa deionizada

    Sistema ETE - menor Somente as guas da regenerao das colunas Quando houver troca ou substituio dos banhos

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    Galvanoplastia de metais preciosos

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    Wilma Ayako Taira dos SantosTel 011 7204 4059E-mail: wilma@electrochemical.com.br

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