roteiro licenciamento galvanoplastia

ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA


GOVERNO DO ESTADO DE PERNAMBUCO Governador: Jarbas de Andrade Vasconcelos SECRETARIA DE CINCIA, TECNOLOGIA E MEIO AMBIENTE SECTMA Secretrio: Cludio Jos Marinho Lcio COMPANHIA PERNAMBUCANA DO MEIO AMBIENTE CPRH Presidente: Edrise Aires Fragoso Diretoria de Controle Ambiental Diretor: Geraldo Miranda Cavalcante Diretoria de Recursos Hdricos e Florestais Diretor: Aldir Pitt Mesquita Pimentel Diretoria de Administrao e Finanas Diretor: Hubert Hirschle Filho Diretoria de Planejamento e Integrao Diretora: Berenice Vilanova de Andrade Lima

Cooperao Tcnica BRASIL-ALEMANHA PROJETO CONTROLE AMBIENTAL NO ESTADO DE PERNAMBUCO Companhia Pernambucana do Meio Ambiente CPRH Deustche Gesellschaft fr Technische Zusammenarbeit GTZ Coordenadores: Jos Antonio Sales de Melo Filho (CPRH) e Axel Macht (GTZ) Telefone: (81) 3441 5027 Fax: (81) 3441 3215 E-mail: [email protected]


Recife Junho, 2001

Copyright 2001 by CPRH-GTZ permitido a reproduo parcial da presente obra, desde que citada a fonte Conselho Editorial: Evngela Azevedo de Andrade Maria Madalena Barbosa de Albuquerque Francicleide Palhano de Oliveira Equipe Tcnica: Gilson Lima da Silva Maria do Rozrio C. Malheiros Maria das Graas Cruz Mota Consultor: Prof. Dr. Haroldo de Arajo Ponte Colaborao: Eng. Alexandre Michel Maul Simone C. Borgo Reviso: Francicleide Palhano de Oliveira Maria Madalena Barbosa de Albuquerque Projeto Grfico e editorial: bip Comunicao e Arte Capa: Cl Comunicao Editorao: Cl Comunicao

Direitos desta edio reservados : COMPANHIA PERNAMBUCANA DO MEIO AMBIENTE CPRH Rua de Santana, 367 - Casa Forte - CEP: 52060-460 - Recife - PE Tel.: (81) 3267-1800 Fax: (81) 3441-6088 www.cprh.pe.gov.br E-mail: [email protected]

SUMRIOLISTA DE TABELAS LISTA DE FIGURAS PREFCIO 1. 1.1. 1.1.1. 1.1.1.1. 1.1.1.2. 1.1.1.3. 1.1.1.4. 1.1.2. 1.1.2.1. 1.1.2.2. 1.1.2.3. 1.1.2.4. 2. 2.1. 2.1.1. 2.1.2. 2.1.2.1. 2.1.2.2. 2.1.2.3. 2.1.3. 2.2. 2.2.1. 2.2.1.1. 2.2.1.2. 2.2.1.3. 2.3. 2.3.1. 2.3.2. 2.4. 2.4.1. 2.4.2. 2.4.2.1. 2.4.2.2. 2.4.2.3. 2.4.2.4. 2.4.3. INTRODUO .................................................................................................................................. 11 PROCESSOS DE MINIMIZAO DE PERDAS .................................................................................. 13 ARRASTE .............................................................................................................................................. 13 AUMENTO DO TEMPO DE GOTEJAMENTO .................................................................................. 14 RAMPA DE RESPINGOS ...................................................................................................................... 15 BLOW-OFF .......................................................................................................................................... 15 LAVAGEM POR ASPERSO ................................................................................................................. 15 REDUO DE GUA DE LAVAGEM ................................................................................................. 16 LAVAGEM ESTANQUE ........................................................................................................................ 17 LAVAGEM-ECO ................................................................................................................................... 19 LAVAGEM CORRENTE ....................................................................................................................... 20 LAVAGEM EM CASCATA ..................................................................................................................... 21 PROCESSO PRODUTIVO ............................................................................................................... 24 PREPARAO DE SUPERFCIES ........................................................................................................ 24 ACABAMENTO MECNICO .............................................................................................................. 24 DESENGRAXE ..................................................................................................................................... 25 LIMPEZA COM SOLVENTES .............................................................................................................. 25 DESENGRAXE ALCALINO QUMICO ............................................................................................... 26 DESENGRAXE ALCALINO ELETROQUMICO ................................................................................ 28 DECAPAGEM CIDA .......................................................................................................................... 29 DEPOSIO DE COBRE .................................................................................................................... 30 PROCESSO DE DEPOSIO DE COBRE .......................................................................................... 30 BANHOS CIDOS ............................................................................................................................... 33 BANHO COM PIROFOSFATO ........................................................................................................... 34 BANHOS COM CIANETO .................................................................................................................. 34 DEPOSIO DE NQUEL ................................................................................................................... 35 PROCESSO DE DEPOSIO DE NQUEL ........................................................................................ 36 BANHOS DE DEPOSIO DE NQUEL ............................................................................................ 39 DEPOSIO DE CROMO .................................................................................................................. 40 PROCESSO DE DEPOSIO DE CROMO ........................................................................................ 40 TIPOS DE BANHOS DE CROMO ....................................................................................................... 41 CROMO DURO ................................................................................................................................... 41 CROMO DECORATIVO (BRILHANTE) .............................................................................................. 43 CROMO POROSO ............................................................................................................................... 44 CROMO PRETO .................................................................................................................................. 44 COMPOSIO DOS BANHOS .......................................................................................................... 44

2.4.3.1. 2.4.3.2. 2.5. 2.5.1. 2.5.1.1. 2.5.1.2. 2.5.1.3. 2.6. 2.6.1. 2.6.2. 2.7. 2.7.1. 2.7.2. 2.7.2.1. 2.7.2.2. 2.7.3. 2.7.3.1. 2.8. 2.8.1. 3. 3.1. 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3. 3.2. 3.3. 3.3.1. 3.3.2. 3.3.2.1. 3.3.3. 3.3.3.1. 4. 4.1. 4.1.1. 4.1.2. 4.1.3. 4.1.4. 4.1.5. 4.1.5.1. 4.1.5.2. 4.2. O 4.3. O 4.3.1. 4.3.2.

FUNO DOS COMPONENTES ...................................................................................................... 44 BANHO AUTO REGULVEL (SRHS) ................................................................................................. 45 DEPOSIO DE ZINCO .................................................................................................................... 47 BANHOS DE DEPOSIO DE ZINCO ............................................................................................. 47 BANHOS COM CIANETO .................................................................................................................. 47 BANHOS ALCALINOS SEM CIANETO .............................................................................................. 49 BANHOS BASE DE CLORETO ........................................................................................................ 49 CROMATIZAO ............................................................................................................... ................ 50 PROCESSOS DE CROMATIZAO ................................................................................................... 52 BANHOS DE CROMATIZAO ........................................................................................................ 53 ANODIZAO ................................................................................................................. ................... 55 RAZES PARA A ANODIZAO ....................................................................................................... 55 PROCESSOS DE ANODIZAO ....................................................................................................... 56 MTODO QUMICO ........................................................................................................................... 56 MTODO ELETROLTICO ................................................................................................................. 56 MECANISMO DE COLORAO ........................................................................................................ 58 SELAGEM ................................................................................................................ ............................. 59 FOSFATIZAO ............................................................................................................... ................... 60 FOSFATIZAO E ETAPAS DE TRATAMENTO ................................................................................ 64 POLUENTES GERADOS NO PROCESSO .................................................................................... 66 EFLUENTES LQUIDOS ...................................................................................................................... 66 CARACTERIZAO DOS EFLUENTES LQUIDOS .......................................................................... 66 SEGREGAO DOS EFLUENTES LQUIDOS ................................................................................... 68 CLASSIFICAO BSICA DE EFLUENTES LQUIDOS .................................................................... 70 EMISSES GASOSAS ........................................................................................................................... 71 RESDUOS SLIDOS ........................................................................................................................... 72 CARACTERIZAO DOS RESDUOS SLIDOS ............................................................................... 72 CLASSIFICAO BSICA DE RESDUOS SLIDOS ......................................................................... 72 UM ENTENDIMENTO DA NBR 10.004 ............................................................................................. 73 DISPOSIO DO LODO .................................................................................................................... 74 DESTINAO FINAL .......................................................................................................................... 75 MEDIDAS DE CONTROLE .............................................................................................................. 77 O TRATAMENTO PRIMRIO .............................................................................................................. 78 GRADEAMENTO ................................................................................................................................. 79 SEDIMENTAO ................................................................................................................................ 79 EQUALIZAO ................................................................................................................................... 80 NEUTRALIZAO (CORREO DE pH) ......................................................................................... 81 REMOO DE SUBSTNCIAS EM SUSPENSO OU EM ESTADO COLOIDAL ............................ 81 COAGULAO/FLOCULAO ........................................................................................................ 81 FLOTAO .......................................................................................................................................... 83 TRATAMENTO SECUNDRIO ........................................................................................................... 84 TRATAMENTO TERCIRIO ................................................................................................................ 84 TIPOS DE EFLUENTES PARA TRATAR POR BATELADA .................................................................. 86 EFLUENTES CONTENDO CROMO HEXAVALENTE ...................................................................... 87

4.3.2.1. 4.3.3. 4.3.3.1. 4.3.4. 4.3.4.1. 5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 6. 6.1. 6.1.1. 6.1.2. 6.1.3. 7. 7.1. 7.2.1. 7.2.2. 7.2.3. 7.2.4. 8.

REDUO DE CROMO EM MEIO CIDO ....................................................................................... 88 EFLUENTES CONTENDO CIANETO ............................................................................................... 88 OXIDAO DO CIANETO EM MEIO ALCALINO ........................................................................... 89 EFLUENTES CONTENDO METAIS ................................................................................................... 90 PROCEDIMENTO ........................................................................................................... .................... 91 REGULAMENTAES ..................................................................................................................... 92 PADRES INTERNACIONAIS ............................................................................................................ 92 PADRES DE EMISSO NACIONAIS RECOMENDADOS ............................................................... 94 NORMAS RELATIVAS A RESDUOS SLIDOS .................................................................................. 96 PADRES DE EMISSES GASOSAS ................................................................................................... 96 PARMETROS RECOMENDADOS AO LICENCIAMENTO ............................................................. 97 AUTOMONITORAMENTO ................................................................................................................ 97 PARMETROS A SEREM CONSIDERADOS ...................................................................................... 98 PARMETROS DE QUALIDADE DE UM EFLUENTE ....................................................................... 99 PLANO DE AUTOMONITORAMENTO .......................................................................................... 103 PARMETROS RECOMENDADOS FISCALIZAO .......................................................... 104 FISCALIZAO DAS EMPRESAS DE GALVANOPLASTIA .............................................................. 104 PREPARAO DA VISTORIA ............................................................................................................ 105 PASSOS NA VISTORIA ...................................................................................................................... 105 VISITA DE CAMPO ............................................................................................................................ 105 RELATRIO DE VISTORIA ................................................................................................................ 106 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................... . 107

LISTA DE FIGURAS Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 6 Figura 7 Figura 8 Figura 9 Figura 10 Figura 11 Figura 12 Figura 13 Figura 14 Figura 15 Figura 16 Fluxograma de massa e energia ......................................................................................................... 11 Fluxograma de um processo de galvanoplastia com indicao dos pontos de gerao de efluentes .................................................................................. 12 Arraste nas peas ............................................................................................................................... 14 Rampa de respingos redirecionando o fluxo de volta ao tanque de lavagem ................................... 15 Lavagem estanque ............................................................................................................................. 17 Combinao das tcnicas de lavagem ............................................................................................... 18 Seqncia do processo com Lavagem - ECO ................................................................................... 19 Posicionamento da entrada e sada no banho de lavagem corrente ................................................. 20 Lavagem em cascata .......................................................................................................................... 21 Comparao dos fluxos em lavagem em cascata .............................................................................. 21 Banho cascata. As setas indicam o fluxo de gua ............................................................................... 22 Esquema de construo de banho cascata de grande porte ............................................................. 22 Construo para banhos de grande porte ......................................................................................... 23 Exemplo de peas depositadas com cobre ....................................................................................... 30 Fluxograma para um processo de deposio de cobre ..................................................................... 31 Banho de cobre cido com sua cor azul caracterstica ...................................................................... 32

Figura 17 Exemplo de peas depositadas com nquel ....................................................................................... 35 Figura 18 Fluxograma para um processo de deposio de nquel .................................................................... 37 Figura 19 Fluxograma para um processo de deposio de nquel, incluindo processos de deposio de cobre e cromo ...................................................................... 38 Figura 20 Banho de nquel com sua cor verde caracterstica ............................................................................ 39 Figura 21 Fluxograma para um processo de deposio de cromo ................................................................... 42 Figura 22 Exemplo de peas depositadas com cromo brilhante ....................................................................... 43 Figura 23 Exemplo de peas depositadas com cromo duro ............................................................................. 43 Figura 24 Banho de cromo com sua cor vermelha escura caracterstica .......................................................... 46 Figura 25 Fluxograma de processo de zinco ..................................................................................................... 48 Figura 26 Exemplos de peas depositadas com zinco brilhante (A e C), exemplo de peas zincadas e cromatizadas (cromatizao amarela e cromatizao preta) (B) ..................................... 49 Figura 27 Fluxograma para um processo de anodizao .................................................................................. 57 Figura 28 Fluxograma para um processo de fosfatizao .................................................................................. 61 Figura 29 Ao da camada de fosfato ................................................................................................................ 63 Figura 30 Pea fosfatizadas apresentando tonalidade cinza fosco. .................................................................... 63 Figura 31 Linha de deposio com tambores rotativos. Derramamento de soluo no piso e escoamento para canaletas .................................................... 68 Figura 32 Estao de tratamento de efluentes compacta e automtica ............................................................ 69 Figura 33 Estao de tratamento de efluentes multifuncional e automtica ..................................................... 70 Figura 34 (A) Exaustor sobre Banho, (B) Lavador de gases .............................................................................. 71 Figura 35 Filtro Prensa para adensamento de lodo / Leito de secagem para adensamento de lodo ................................................................................... 75 Figura 36 Diagrama de blocos elementar para uma unidade de tratamento de efluentes de uma unidade galvnica tpica ......................................................................................................... 85 Figura 37 Tipos de reagentes utilizados para o tratamento de efluentes ......................................................... 86

LISTA DE TABELAS Tabela 1 Arraste mdio para alguns banhos tpicos encontrados em empresas galvnicas ............................. 13 Tabela 2 Critrios de lavagem (CL) tpicos ...................................................................................................... 16 Tabela 3 Materiais e solues para desengraxe alcalino eletroqumico ........................................................... 28 Tabela 4 Materiais e solues tpicas para decapagem ..................................................................................... 29 Tabela 5 Solues tpicas de deposio de cobre ............................................................................................. 33 Tabela 6 Solues tpicas de deposio de nquel ............................................................................................ 36 Tabela 7 Aplicaes dos depsitos de cromo ................................................................................................... 41 Tabela 8 Composies tpicas dos banhos de cromo (g/l) ............................................................................... 45 Tabela 9 Solues tpicas de deposio de zinco .............................................................................................. 49 Tabela 10 Principais ps-tratamentos de camadas de zinco .............................................................................. 50 Tabela 11 Solues tpicas de cromatizao ....................................................................................................... 53 Tabela 12 Processos tpicos de anodizao ........................................................................................................ 58 Tabela 13 Reagentes utilizados para a colorao do alumnio ............................................................................ 58 Tabela 14 Principais poluentes encontrados nas atividades de galvanoplastia ........................................................................................... ...................................... 67 Tabela 15 Padres para classificao de resduos slidos: NBR 10004 e recomendaes EPA ......................... 74

Tabela 16 Tabela 17 Tabela 18 Tabela 19 Tabela 20

Condies de vida aqutica em relao DBO e ao OD. ................................................................ 77 Tempo de sedimentao de diversos materiais. ................................................................................ 81 Ordem recomendada de adio dos reagentes para o tratamento de efluentes ............................. 86 pH ideal para a precipitao de metais .............................................................................................. 90 Principais padres de descarte de efluentes lquidos recomendados por alguns organismos internacionais .................................................................................................................. 93 Tabela 21 Principais padres de descarte de efluentes lquidos recomendados pelo Governo Federal e por dois Estados Brasileiros ............................................................................... 95 Tabela 22 Variao da Turbidez com a profundidade ...................................................................................... 100 Tabela 23 Concentrao de OD na gua em funo da temperatura ............................................................. 102 Tabela 24 Programa de Automonitoramento para Galvnicas ........................................................................ 103

PREFCIOUm dos grandes desafios da Companhia Pernambucana do Meio Ambiente (CPRH) a padronizao dos procedimentos administrativos e operacionais de modo a tornar mais eficiente e gil sua atuao no controle ambiental em Pernambuco. Neste contexto o Projeto Controle Ambiental no Estado de Pernambuco, viabilizado atravs de um convnio de Cooperao Tcnica entre Brasil e Alemanha e executado pela Companhia Pernambucana do Meio Ambiente (CPRH) e a Sociedade Alem de Cooperao Tcnica (GTZ) elaborou os Manuais de Licenciamento e Fiscalizao Ambiental e o Manual de Diretrizes para Avaliao de Impactos Ambientais. Em complementao aos referidos manuais foram elaborados roteiros complementares por tipologia industrial que visam oferecer padres tcnicos a serem adotados nos processos de licenciamento, fiscalizao e avaliao de impactos ambientais. Desta maneira foram trabalhadas a tipologias industriais de papel e celulose e a tipologia txtil. Nesta oportunidade apresentamos o ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA que foi elaborado pelo Consultor Haroldo Ponte com o apoio da equipe tcnica de Controle Industrial da CPRH. Este roteiro tcnico baseia-se nas experincias do CITPAR no Paran e em levantamentos e avaliaes realizados com 23 indstrias galvnicas na Regio Metropolitana do Recife. Participaram nestes trabalhos tambm o SENAI-PE, SEBRAE-PE, Instituto de Tecnologia de Pernambuco (ITEP) e a Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Acreditamos que este roteiro, alm de oferecer muitas informaes bsicas sobre esta tipologia industrial, serve de guia prtico no trabalho rotineiro dos tcnicos da CPRH e tambm como referncia e subsdio tcnico para outras instituies pblicas vinculadas as atividades de licenciamento e fiscalizao ambiental. Recife, junho de 2001 Jos Antnio Sales de Melo e Axel Macht Coordenadores do Projeto CPRH/GTZ

11 ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA INTRODUO

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I

INTRODUO

O processo de eletrodeposio, aqui denominado de galvanoplastia, trata-se de um processo de revestimento de materiais condutores, ou no condutores, por metais a partir de uma soluo contendo ons destes metais. Esse processo gera, como conseqncia, efluentes lquidos, resduos slidos e emisses gasosas, com considervel grau de toxicidade. Um fluxograma esquemtico dos processos galvnicos, observado a seguir, indica os fluxos de materiais e energia.

Figura I - Fluxograma de massa e energia

Basicamente, o processo de galvanoplastia envolve uma seqncia de banhos consistindo de etapas de pr-tratamento, de revestimento e de converso de superfcie. Entre estas etapas, a pea sofre um processo de lavagem. Desta forma, so originados efluentes lquidos, emisses gasosas e resduos slidos que necessitam de tratamento especfico. Dependendo dos procedimentos adotados durante o processo, possvel obter-se uma minimizao do consumo de gua utilizada no processo bem como uma reduo no volume de soluo arrastada entre processos.

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ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA INTRODUO

No fluxograma genrico apresentado na Figura 2, esto indicados os pontos de gerao de poluentes de um processo tpico. Os efluentes esto separados por tipo: emisses gasosas, resduos slidos e efluentes lquidos.

Figura 2 Fluxograma de um processo de galvanoplastia com indicao dos pontos de gerao de efluentes

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13 ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA INTRODUO PROCESSOS DE MINIMIZAO DE PERDAS

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1.1.

PROCESSOS DE MINIMIZAO DE PERDAS

Com a adoo de procedimentos simples e de baixo custo de implantao, possvel uma reduo sensvel no nvel de gerao de efluentes. Essa reduo envolve, basicamente, a reduo no consumo de gua e de arraste de reativos. Esse reativo, por sua vez, ser convertido em resduos slidos, juntamente com mais reativos, utilizados no processo de tratamento. A seguir, ser feito um comentrio sobre procedimentos de minimizao. Um detalhamento destes procedimentos poder ser obtido no Manual de Procedimentos para Indstria Galvnica, cuja referncia est na bibliografia.

1.1.1.

ARRASTE

Como comentado, o arraste de soluo de um banho de galvanoplastia causa custo, tanto pela perda econmica dos reativos, quanto pela necessidade de se utilizar maiores quantidades de reativos para tratar os efluentes gerados. O arraste corresponde ao volume de soluo transportado na superfcie das peas entre um processo e outro. Esse arraste tem como conseqncias: perda de reativos, contaminao do solo e dos banhos seguintes. Isso pode criar a necessidade de descarte do banho concentrado contaminado, causando um grande impacto na unidade de tratamento de efluentes. TABELA 1 ARRASTE MDIO PARA ALGUNS BANHOS TPICOS ENCONTRADOS EM EMPRESAS GALVNICAS

O volume de arraste s conhecido pela prtica, sendo normalmente entre 0,2 e 0,05 l/m2 de superfcie da pea. No caso do emprego de cestos para o transporte das peas, o arraste maior, ficando entre 1 e 3 litros/cesto.

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ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA INTRODUO PROCESSOS DE MINIMIZAO DE PERDAS

1.1.1.1. AUMENTO DO TEMPO DE GOTEJAMENTOAtravs da elevao do tempo de gotejamento para 15 ou 20 segundos, o arraste pode ser reduzido em 20%. Para efetuar esse aumento, deve-se observar, no entanto, que o posicionamento da pea na gancheira de fundamental importncia. Na Figura 3, observa-se a grande quantidade de lquido que escoa de um pea recmretirada de um banho e posicionada, levemente, inclinada.

Figura 3 Arraste nas peas

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1.1.1.2. RAMPA DE RESPINGOSRampas de respingo so, geralmente, placas de materiais polimricos, utilizadas entre banhos para coletar os respingos normais que ocorrem durante o transporte de uma pea de um banho para o seguinte. Essas rampas possibilitam a recuperao da poro de reativo que seria perdida para o solo. Um exemplo de aplicao de rampa est apresentado na Figura 4, onde se observa o retorno da soluo, arrastada pela pea, para o tanque inicial.

Figura 4 Rampa de respingos redirecionando o fluxo de volta ao tanque de lavagem

1.1.1.3. BLOW-OFFEsse processo consiste na injeo de ar comprimido sobre a superfcie de peas para a remoo do excesso de soluo. Entretanto, esse processo indicado para linhas automticas e peas com configurao simples.

1.1.1.4. LAVAGEM POR ASPERSOQuando um banho apresenta alta viscosidade, como o caso do banho de cromo, a lavagem da pea, ainda sobre o tanque do processo, por asperso, reduz substancialmente o arraste de reativos.

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11.1.2.


REDUO DE GUA DE LAVAGEM

A lavagem , no processo de eletrodeposio, a certeza de qualidade. Ela atua na diluio ou diminuio da quantidade de sais arrastados pelas peas de um banho a outro, os quais influenciam negativamente na eletrodeposio. A concentrao aceitvel de eletrlito arrastado para a etapa seguinte do processo fica entre 1 mg/l e 100 mg/l, dependendo do tipo e da composio desse banho. A lavagem final, isto , a ltima etapa de lavagem do processo, responsvel pela remoo de eletrlitos que, caso contrrio, podem influir na qualidade do recobrimento superficial, alterando suas caractersticas mecnicas ou corrosivas. errado pensar que uma boa lavagem s pode ser realizada com o emprego de uma grande consumo de gua. possvel uma boa lavagem com uma pequena quantidade de gua. O Critrio de lavagem simples a relao entre a concentrao do banho do processo e a do banho de lavagem seguinte. Ele representa a diluio da concentrao entre os dois banhos. Critrio de lavagem simples: Equao 1

Naturalmente, os valores da Tabela 2 no so fixos. O critrio de cada processo de lavagem individual no depende apenas do grau de diluio, mas tambm da viscosidade da soluo, do tempo de lavagem e do processo de difuso. O processo de difuso, por exemplo, alterado no caso de agitao da soluo ou das peas. TABELA 2 CRITRIOS DE LAVAGEM (CL) TPICOS

A seqncia dos banhos do processo tambm importante. Por exemplo: no caso de uma processo com uma decapagem cida seguida de uma deposio alcalina, nesse processo o critrio de lavagem para decapagem tem que ser muito maior que o tabelado (na faixa de 1000). Assim, o critrio de lavagem deve ser avaliado especificamente para cada processo, visando otimizar a qualidade da deposio. Geralmente, o banho de lavagem deve ser o menor possvel e que garanta uma lavagem efetiva e econmica.

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1.1.2.1. LAVAGEM ESTANQUEA lavagem estanque tem um volume constante, sem entrada ou sada de gua (Ver Figura 5). Por isso, a concentrao aumenta continuamente com o arraste. Depois de um tempo especfico, o banho estanque alcana uma concentrao limite (CLim), que no pode ser ultrapassada. A qualidade da lavagem depende da concentrao da gua no banho estanque. importante o conhecimento dessa concentrao, sendo seu clculo possibilitado pela frmula abaixo: Equao 2 Onde: Co = Concentrao do banho da etapa anterior do processo; C1 = Concentrao do banho estanque aps certo tempo t; A = Volume do arraste em L/h; VSP = Volume do banho estanque em L. t = Tempo para alcanar a concentrao c1 em h.

Figura 5 Lavagem estanque

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No banho estanque, a concentrao da soluo aumenta rapidamente, devido inexistncia de gua corrente. Um processo de lavagem estanque, sem combinao com tanques de lavagem corrente, s alcana critrios de lavagem muito baixos, em torno de 50, por exemplo. O emprego de um banho estanque, em combinao com uma lavagem em cascata, uma boa soluo para melhorar o processo. Nesse caso, o banho estanque no precisa alcanar o critrio de lavagem, ele tem apenas a funo de diminuir a concentrao do arraste das peas para a lavagem em cascata. Com isso, faz-se com que os banhos correntes utilizem menor quantidade de gua (Ver Figura 6).

Figura 6 Combinao das tcnicas de lavagem

a) Lavagem corrente sem banho estanque; b) Lavagem corrente com banho estanque (a lavagem corrente precisa, para um mesmo critrio de lavagem, 90 % menos gua); c) Lavagem em cascata com banho estanque (a lavagem cascata precisa, para um mesmo critrio de lavagem, 90 % menos gua);

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Na combinao dessas tcnicas de lavagem, importante ainda observar que: Para garantir a reduo no consumo de gua dos banhos correntes, importante que o banho estanque trabalhe com uma concentrao de 10 a 30% da concentrao do banho de processo. A soluo concentrada a 30% pode ser utilizada para a recuperao de produtos qumicos. Mesmo quando a recuperao dos sais no economicamente interessante, essa concentrao do estanque vantajosa no tratamento de efluente. Com o emprego do banho estanque antes da lavagem corrente ou de uma cascata, pode-se, para um mesmo critrio de lavagem, diminuir o consumo de gua em at 90%. Com isso, possvel trabalhar com uma estao de troca inica 90% menor para o tratamento da gua de efluente, por exemplo. Quando o banho eletroltico do processo trabalha a temperaturas elevadas (cobre ou nquel, por exemplo) e, portanto, com uma maior taxa de evaporao, a soluo do banho estanque pode ser utilizada para a reposio do volume. Com isso, parte dos produtos qumicos perdidos com o arraste podem ser recuperados. importante, porm, observar que as impurezas tambm so concentradas por esse processo de reposio. Por isso, o emprego de um processo contnuo de filtrao, que elimine os contaminantes, importante para aumentar o tempo de vida do banho de processo.

1.1.2.2. LAVAGEM-ECOLavagem ECO (Lavagem ECOnmica) uma medida simples e efetiva para diminuir o arraste e, com isso, o consumo de gua de lavagem. Esse processo especialmente indicado para o caso de banhos de revestimentos metlicos, como sais de zinco, por exemplo. No processo de Lavagem-ECO, as peas passam por um banho de lavagem estanque antes do banho de eletrodeposio (Ver Figura 7). Com o tempo, o banho de lavagem estanque alcana 50% da concentrao do banho de eletrodeposio, sendo essa a sua concentrao limite. Essa soluo a 50% pode ser utilizada para a reposio do volume do banho de eletrlito, principalmente quanto esse a quente e sujeito a evaporao (como no caso do nquel e cobre). Com o emprego desse banho estanque, a concentrao da soluo de arraste para os banhos de lavagem posteriores reduz-se em 50 %. Isso corresponde a uma economia de produtos qumicos e o consumo de gua de lavagem cai pela metade.

Figura 7 Seqncia do processo com Lavagem-ECO

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1.1.2.3. LAVAGEM CORRENTEPara lavagem corrente, isto , com entrada e sada contnua de gua, importante o caminho percorrido pelo fluxo de gua dentro do tanque. Para se ter uma lavagem efetiva, deve ocorrer uma mistura da gua corrente com a gua do tanque. Portanto, os pontos de entrada e sada devem ser localizados em lados opostos, sendo a entrada na parte inferior e a sada na superior (Ver Figura 8).

Figura 8 Posicionamento da entrada e sada no banho de lavagem corrente

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1.1.2.4. LAVAGEM EM CASCATAA lavagem em cascata uma lavagem corrente especial: nela a mesma gua utilizada em vrios banhos, enquanto que na lavagem corrente, tem-se s um banho. Depois de um tempo, ajusta-se um balano entre a concentrao do arraste de entrada, de sada e da gua corrente, que sai dos banhos em cascata. O grau de diluio, representado pela razo entre o arraste e o fluxo de gua limpa, determina o critrio de lavagem que deve ser mantido no ltimo banho da cascata. As peas so transportadas contra o fluxo de gua. Primeiro, no banho mais sujo, com maior concentrao de eletrlitos e, por ltimo no mais limpo (Ver Figura 9).

Figura 9 Lavagem em cascata

Mas tambm importante para um boa lavagem, que o fluxo de gua seja turbulento. Isso alcanado com um construo especial, como indicado na Figura 10(b). A Figura 10(a) apresenta tanques onde a concentrao no homognea, devido falta de mistura da corrente de gua. Isso diminui a eficincia de lavagem. A Figura 10(b) mostra, ao contrrio, uma concentrao homognea. Um exemplo de configurao de tanques em cascata est apresentada na Figura 11. Porm, para uma lavagem cascata de grande porte, a construo indicada na Figura 18 no muito indicada. Nesse caso, para produzir o mesmo efeito de mistura, deve-se utilizar uma tubulao para promover o fluxo entre os banhos.

Figura 10 Comparao dos fluxos em lavagem em cascataPUBLICAES CPRH/GTZ

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Como mostra a Figura 12, a gua limpa entra na parte inferior do terceiro tanque, transborda e alimentada pela tubulao na parte inferior do segundo.

Figura 11 Banho cascata. As setas indicam o fluxo de gua

Figura 12 Esquema de construo de banho cascata de grande porte

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Figura 13 Construo para banhos de grande porte

A efetividade da lavagem ainda melhorada quando a gua agitada por injeo de ar na parte inferior do banho, provocando uma maior turbulncia. Como na lavagem em cascata, a mesma gua lava mais vezes, e, consequentemente, o consumo de gua menor (por estgio, a reduo de potncia de 10). Ocorre, pois, uma concentrao de eletrlitos na gua de lavagem entre os estgios.

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22.2.1.

ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO PREPARAO DE SUPERFCIES

PROCESSO PRODUTIVOPREPARAO DE SUPERFCIES

Em todos os tratamentos de superfcie metlicas, a superfcie a ser recoberta deve estar limpa, isto , isenta de qualquer substncia estranha. Essa condio fundamental para se conseguir revestimentos de boa aderncia, uniformidade e aparncia. Dentre os tipos de impurezas mais comuns que devem ser removidas da superfcie a ser recoberta esto: camadas de xido; leos, graxas, resinas, parafinas; poeira resduos do processo de fabricao; sais e crostas de tratamento trmico; manchas; tintas; fosfatos O processo de preparao da superfcie consiste, basicamente, das seguintes etapas : Acabamento mecnico; Remoo de leos e graxas desengraxe; Remoo de camada de xido decapagem;

2.1.1.

ACABAMENTO MECNICO

O acabamento mecnico consiste, basicamente, de trs ou quatro etapas: escovao, lixamento, polimento e jateamento. a) Escovao A etapa de escovao tem a finalidade de remover camadas de xido, resduos de tintas, resduos de solda. Utiliza, normalmente, escovas de ao ou de lato. b) Lixamento A etapa de lixamento tem a finalidade de remover rebarbas e dar acabamento em quinas. Tambm utilizado para a remoo de camadas mais aderentes de xido ou de excesso de soldas e nivelamento. Nessa etapa, so utilizados rolos de esmeril ou de lixas, lixas de correia, dentre outras formas.

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c) Polimento A etapa de polimento tem o objetivo de dar um melhor acabamento superficial. Nessa etapa, so utilizados rolos de feltro, tecido simples, tecido e sisal. O material abrasivo transferido para esses rolos, atravs de barras abrasivas, compostas por um material aglomerante e o abrasivo. Os abrasivos utilizados so: esmeril (xido de alumnio e de ferro com 57 a 75 % de xido de alumnio), corundum (xido de alumnio natural), carbeto de silcio e alumina (xido de alumnio artificial). O mais utilizado a alumina. d) Jateamento Jateamento a limpeza obtida atravs do impacto de partculas, geralmente abrasiva (areia, xido de alumnio, granalha de ao esfricas ou angulares), impelidas a alta velocidade contra a superfcie a ser limpa. O jateamento abrasivo tem duas grandes vantagens: elimina todas as impurezas do metal, permitindo efetivo contato do revestimento com o substrato e confere rugosidade superfcie metlica, chamada de perfil de ancoragem, proporcionando perfeita ancoragem do revestimento. A utilizao de slica para processo de jateamento est proibida, mas ainda muito utilizada.

2.1.2.

DESENGRAXE

Aps o processo de fabricao e de acabamento mecnico, a pea normalmente apresenta uma camada de leo ou graxa em sua superfcie. Essa camada tem que ser removida previamente ao processo de recobrimento. Para tanto, so utilizados, basicamente, trs processos: Limpeza com solventes; Desengraxe alcalino; Desengraxe alcalino eletroqumico.

2.1.2.1. LIMPEZA COM SOLVENTESEsse procedimento utilizado como uma pr-limpeza para a remoo de leos e graxas, parafinas, resinas, cera e similares. O solvente pode ser aplicado atravs da utilizao de estopa, por imerso da pea, pela aplicao de vapores ou por spray. No caso da imerso, como o material removido menos denso que o solvente, forma-se uma camada de leo, ou outra substncia removida, sobre a superfcie da pea, durante sua remoo do banho. Quando o solvente utilizado na forma de vapor, esse tende a remover o leo deixando, porm, a parte slida das impurezas. A remoo posterior desse resduo slido, torna-se mais difcil. Aps o processo de limpeza por solvente, a pea dever ser submetida a uma limpeza alcalina para a remoo da fina camada de leo, ou graxa, que permanece na superfcie. Exemplos tpicos de solvente utilizados, so o tri e tetracloroetileno e o percloroetileno.

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2.1.2.2. DESENGRAXE ALCALINO QUMICODe uma forma em geral, o desengraxe por solvente remove a maior parte dos resduos de leo e de graxas, mas uma fina camada de resduos persiste sobre a superfcie da pea. Como o processo de revestimento necessita de uma superfcie isenta desses resduos, faz-se necessrio realizar um segundo processo para a remoo total desses resduos. Esse processo, conhecido como desengraxe alcalino, utiliza solues alcalinas e pode ser aplicado de forma manual ou por imerso. O processo a ser utilizado depender da natureza do substrato e dos resduos a serem removidos. Em geral, um banho de desengraxe dura cerca de duas semanas. Aps esse perodo, h o descarte do banho. Um bom material para limpeza alcalina, deve ser solvel em gua e sua soluo deve apresentar as seguintes propriedades: molhar a superfcie; molhar e penetrar nas impurezas a serem removidas; emulsificar e saponificar leos vegetais e animais e graxas ou emulsionar ou suspender, temporariamente, leos insolveis (minerais ou sintticos) no saponificveis e partculas slidas; amolecer a gua para prevenir a formao de sabes insolveis de clcio e magnsio; ser removido por lavagem; prevenir o ataque ao metal e a formao de manchas; neutralizar substncias cidas, sem variao do pH; remover as impurezas em tempo razovel; produzir pouca espuma. Uma boa soluo para a limpeza alcalina pode ser composta, basicamente, por: Soda Ash (Carbonato de sdio Na2CO3) Em alguns casos, pode ser substituda, total ou parcialmente, por bicarbonato de sdio. As principais caractersticas deste produto so: boa capacidade tampo; boa alcalinidade; amolecimento da gua; boa remoo de agentes ativos da superfcie.

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Soda Custica (Hidrxido de sdio NaOH) o principal produto num banho de desengraxe alcalino. As principais caractersticas desse produto so: saponificante; reage com xido de metais anfteros formando sais solveis; ataca elementos orgnicos; alta condutividade inica. Fosfato Exemplos de produtos contendo fosfato so: trifosfato de sdio, tripolifosfato de sdio, pirofosfato tetrasdico. Desses, os que apresentam melhor resultados so os dois ltimos. As principais caractersticas deste produto so: amolece a gua; agente seqestrador; agente complexante. Silicato Exemplo de compostos contendo silicato so: metasilicato de sdio e ortosilicato de sdio. As principais caractersticas desse produto so: tampo, umectante, emulsionante, defloculante. Complexantes So substncias que podem substituir os fosfatos, que causa problemas ambientais. Dentre os complexantes, os mais utilizados so: EDTA, gluconato de sdio, citrato de sdio e trietanolamina. Detergentes Sintticos So substncias que apresentam propriedades surfactantes, emulsionantes e umectantes. Os mais utilizados so: lauril sulfato de sdio e sdio dodecil benzeno sulfonado. Cianeto Em alguns desengraxantes, utilizado cianeto de potssio ou de sdio. O cianeto tem a funo de melhorar o desengraxe pela complexao. No fcil identificar visualmente um banho contendo cianeto. H a necessidade de se fazer um ensaio qumico pois, muitas vezes no h indicao de que o banho contm cianeto na sua formulao.

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2.1.2.3. DESENGRAXE ALCALINO ELETROQUMICONesse processo, a pea polarizada catodicamente (desengraxe direto), anodicamente (desengraxe reverso) ou alternadamente num meio alcalino. Devido formao de gases (H2 ou O2), que arrastam as impurezas retidas em regies de difcil acesso, esse processo bem mais eficiente. O desengraxe em alumnio, cromo, zinco ou chumbo no deve ser andico. TABELA 3 MATERIAIS E SOLUES PARA DESENGRAXE ALCALINO ELETROQUMICO

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2.1.3.

DECAPAGEM CIDA

Essa etapa consiste na remoo de xidos, hidrxidos ou outros tipos de impurezas slidas pela imerso da pea em uma soluo cida. O tipo de cido, sua concentrao e a temperatura da operao dependem da natureza do material. Logo aps a decapagem, a pea deve ser lavada, abundantemente, com gua. Essa gua pode conter agentes umectantes, como lauril sulfato de sdio. TABELA 4 MATERIAIS E SOLUES TPICAS PARA DECAPAGEM

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22.2

ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO DEPOSIO DE COBRE

DEPOSIO DE COBRE

O cobre um metal avermelhado, bom condutor de calor e eletricidade. um metal mole que pode ser polido facilmente. Em contato com o ar, oxida-se rapidamente, adquirindo uma camada de xido sobre sua superfcie. O cobre utilizado em galvanoplastia como camada intermediria de outros revestimentos, principalmente sobre ao. Sobre a camada de cobre, faz-se a niquelao (deposio de nquel) seguida, ou no, pela cromao (deposio de cromo). A camada de cobre utilizada por poder ser polida mais facilmente que o ao, eliminando, assim, as imperfeies superficiais. Exemplo de peas cobreadas so apresentadas na Figura 14. O cobre pode ser depositado sobre outro metal, usando-se solues que contenham sulfato de cobre ou solues que contenham cianeto de cobre. A cobreao em banhos alcalinos de cianeto de cobre muito aderente. Entretanto, essa cobreao mais lenta e cara do que a cobreao por solues cidas que usam sulfato. Existem, portanto, dois tipos de eletrlitos para deposio de cobre: cidos e alcalinos. Os cidos podem ser a base de sulfato, fluorborato ou sulfamato. J os alcalinos, podem ser a base de cianetos ou pirofosfatos.

Figura 14 Exemplo de peas depositadas com cobre

2.2.1.

PROCESSO DE DEPOSIO DE COBRE

As etapas descritas na Figura 15, servem como exemplo para uma linha de deposio de cobre. As etapas de lavagem apresentadas no fluxograma podem existir num nico estgio de lavagem (lavagem simples) ou em mltiplos estgios (diversos estgios em cascata ou no). O banho de deposio pode, eventualmente, ser constitudo de dois tanques, um primeiro tanque de deposio toque (Strike), na qual uma pequena camada depositada sobre a pea, seguido de um segundo tanque de deposio, no qual o filme que est sendo depositado crescido at a espessura desejada. Nesse caso, h a necessidade de um tratamento de efluentes especfico para cianeto. Os banhos de cobre podem ser formulados tanto com sais de sdio, quanto com sais de potssio, pois ambos apresentam muitas similaridades. Na prtica, esses sais so utilizados quase que indistintamente, porm, apresentam algumas diferenas que interferem no processo de deposio. A eletroformao de artigos de cobre uma importante atividade da indstria, incluindo trocadores de calor, eletrotipos, refletores.

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31 ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO DEPOSIO DE COBRE

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Figura 15 Fluxograma para um processo de deposio de cobre

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Figura 16 Banho de cobre cido com sua cor azul caracterstica

Esses banhos apresentam colorao azul tpica do sulfato de cobre, com pode ser verificado na Figura 16. Os nodos esto, geralmente, ensacados para evitar que pequenos fragmentos de cobre dos nodos sejam aderidos nas peas, criando aspereza.

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33 ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO DEPOSIO DE COBRE

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2.2.1.1. BANHOS CIDOSA eletrodeposio de cobre, a partir de banhos cidos, tem sido utilizados para a eletroformao, eletrorefino, produo de p de cobre e eletrodeposio. TABELA 5 SOLUES TPICAS DE DEPOSIO DE COBRE

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Funo dos constituintes do banho CuSO4: fornecer o on cobre que ser depositado. H2SO4: aumentar a condutividade inica da soluo, alm de catalisar a reao de reduo do on cobre. Variaes na concentrao de cido apresenta grande influncia na deposio do cobre. Aditivos: no processo de deposio de cobre, so utilizados diversos agentes, como: abrilhantado\res, refinadores de gros, niveladores, que proporcionam o aumento da resistncia mecnica do depsito e da densidade de corrente limite.

2.2.1.2. BANHO COM PIROFOSFATOEsse processo o mais utilizado na produo de circuitos impressos pela indstria eletrnica. O banho de cobre com pirofosfato tambm utilizado na deposio de cobre sobre ao, alumnio, plsticos com superfcie condutora e zinco fundido antes do nquel e cromo. Funo dos constituintes Cobre e pirofosfato: o contedo de cobre e pirofosfato no banho de deposio crtico em termos da relao entre eles. Para se obter uma maior condutividade inica deve-se aumentar a concentrao do agente complexante (pirofosfato). Nitrato: o nitrato permite a aplicao de maiores densidades de corrente. Amnia: pequenas quantidades de amnia so utilizadas para promover um depsito mais uniforme e com brilho, alm de promover a dissoluo do nodo. Ortofosfato: o ortofosfato produzido pela hidrlise do pirofosfato sendo benfico na promoo da dissoluo do nodo e como agente tampo da soluo.

2.2.1.3. BANHOS COM CIANETOOs banhos de cobre com cianeto so utilizados quando o substrato recoberto por nquel, ou outro metal, a partir de banhos cidos. A camada de cobre protege o metal do substrato contra o ataque cido do processo subseqente. Um exemplo de aplicao deste processo a deposio de nquel e cromo sobre substrato de peas de liga de zinco fundida. Nesse processo, necessria uma deposio prvia de cobre, a partir de banho alcalino, sobre a liga de zinco. Outro exemplo a deposio de nquel e cromo sobre ao, que tambm exige uma camada prvia de cobre alcalino para proteger o ao do banho cido de nquel. Devido complexao com cianeto, esses banhos no apresentam colorao, podendo ser confundido com um processo de desengraxe alcalino eletroltico. Uma observao nos nodos poder desfazer a dvida. Funo dos constituintes do banho Cianeto de cobre: a fonte de metal que ir ser reduzido na superfcie do substrato. Tartarato: utilizado para melhoras a eficincia dos banhos e diminuio da concentrao de cianeto. Obtm-se um depsito com melhor qualidade. Carbonato: utilizado como tampo para manter o pH entre 10.8 e 11.5. Hidrxido de sdio ou de potssio: adicionado para se obter uma boa condutividade inica da soluo e para melhorar o poder de penetrao do banho. Utilizado em processos de alta eficincia.

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35 ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO DEPOSIO DE NQUEL

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2.3.

DEPOSIO DE NQUEL

O nquel um metal duro, de cor cinza claro, bastante resistente ao ataque qumico de vrios cidos, bases e da gua. atacado pelos cidos ntrico e clordrico e pelo amonaco. O nquel depositado eletroliticamente pode ser fosco ou brilhante, dependendo do banho utilizado. Em contato com o ar, o nquel sofre rapidamente embaamento. Este metal muito utilizado para fins decorativos (Ver Figura 17).

Figura 17 Exemplo de peas depositadas com nquel

Geralmente, aps a niquelao feita uma cromagem, o que evita o embaamento e aumenta a resistncia corroso. Existem vrios tipos de banhos de nquel: Nquel Fosco (Watts) Nquel Brilhante e Semi-brilhante Nquel Alto Cloreto Nquel Sulfamato Nquel Qumico Nquel Preto

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22.3.1.

ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO DEPOSIO DE NQUEL

PROCESSO DE DEPOSIO DE NQUEL

A eletrodeposio do nquel obtida em uma soluo aquosa, com sais de nquel pela aplicao de corrente direta entre um nodo e a pea. Usualmente, os nodos so de nquel eletroltico com alto grau de pureza, que se dissolvem pela passagem de corrente, formando os ons de nquel que substituem os que so removidos durante a eletrodeposio, no ctodo. O fluxograma desse processo est apresentado na Figura 18. A Figura 19 apresenta um processo global, com a aplicao prvia de cobre, e posterior cromagem. TABELA 6 SOLUES TPICAS DE DEPOSIO DE NQUEL

Na prtica, uma pequena porcentagem da corrente utilizada consumida na reao de reduo do hidrognio no ctodo. Portanto, a eficincia do processo de deposio de nquel menor que 100%, ficando numa faixa de 96 a 98%. O valor exato depender das condio de eletrodeposio: pH, corrente catdica, aditivos. A reduo do hidrognio diminui a concentrao dos ons hidrognio na soluo aumentando o pH, causando a hidrlise do nquel e formando uma borra de Ni(OH)2. Dessa forma, h a necessidade de um controle freqente do pH com a reposio de cido para sua correo.

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Figura 18 Fluxograma para um processo de deposio de nquel

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ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO DEPOSIO DE NQUEL

Figura 19 Fluxograma para um processo de deposio de nquel, incluindo processos de deposio de cobre e cromo

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2.3.2.

BANHOS DE DEPOSIO DE NQUEL

Para evitar variaes de pH na superfcie da pea a ser depositada durante o processo de niquelao, o banho agitado e filtrado constantemente. Os nodos tambm devem estar acondicionados em sacos apropriados para evitar que partculas de nquel, que se soltam do nodo, sejam aderidas na pea, causando aspereza. Dessa forma, comum haver resduos slidos provenientes do filtro e dos sacos de nodos que j no so mais utilizveis. Uma foto de banho de nquel apresentada na Figura 20, onde pode-se observar os nodos ensacados e a tonalidade verde, caracterstica dos banhos de nquel. Com a finalidade de se reduzir a variao do pH, utilizado um tampo, normalmente cido brico. Uma vez que o cido brico um cido fraco, ele se mantm na soluo como uma mistura de ons borato e cido brico no dissociado. Quando os ons hidrognio so removidos pela sua reduo, o cido brico, no dissociado, dissociase mantendo o pH. Quando h adio de cido, ons borato se combinam com ons hidrognio adicionais, formado cido brico no-dissociado.

Figura 20 Banho de nquel com sua cor verde caracterstica

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ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO DEPOSIO DE CROMO

A soluo de Watts relativamente barata e simples. Ela tambm de fcil controle e de se manter livre de impurezas. Altas taxas de deposio podem ser atingidas quando a razo entre a quantidade de cloreto de nquel e sulfato aumentada. Solues com alta condutividade, obtidos com o aumento da concentrao do cloreto de nquel, so geralmente utilizadas em processo de deposio por tambor rotativo. Se as condies de deposio com o banho de Watts forem ajustadas para a obteno de depsitos com dureza maior que 200 HV, a ductilidade torna-se muito baixa e as tenses internas muito altas. Entretanto, depsitos com alta dureza (da ordem de 400 HV) e ductilidade podem ser obtidos utilizando banhos com baixa concentrao de sais de nquel e adio de amnia operando a altos pH. Nesse caso, poder haver problemas no tratamento de efluentes, pois a amnia um complexante forte para o nquel.

2.4.

DEPOSIO DE CROMO

Atualmente, o cromo um metal largamente utilizado, sendo um dos poucos metais que pode ser depositado eletroliticamente, com alta dureza, a partir de eletrlitos aquosos. Seu aspecto visual branco-cinzento, passvel de polimento, assumindo uma colorao azulada. Existem duas classes principais de deposio de cromo: Decorativo: uma fina camada aplicada com a finalidade de evitar manchas na superfcie; Cromo Duro: uma camada espessa aplicada, geralmente com o objetivo de fornecer propriedades especiais do cromo, incluindo resistncia ao calor, desgaste, corroso, eroso e baixo coeficiente de frico. No caso das aplicaes de cromo duro, esta feita, de maneira geral, diretamente sobre o substrato, sem camadas intermedirias.

2.4.1.

PROCESSO DE DEPOSIO DE CROMO

O cromo no pode ser depositado a partir de uma soluo contendo apenas cido crmico e gua. H a necessidade da presena de um ou mais radicais cidos que atuam como catalisadores auxiliando na reduo. Os mais utilizados so o sulfato e o fluoreto, sendo o ltimo, geralmente, na forma de um complexo como o fluoreto de silcio. Para o sucesso da continuidade do processo de deposio, a relao entre cido crmico e radicais cido-catalticos deve ser mantido dentro de limites determinados. Uma relao muito utilizada a de 100:1 no caso de sulfato. As fontes principais de sulfato so: cido sulfrico e sulfato de sdio. J as fontes de fluoreto so: cido flor silcico e fluoreto de silcio. No fluxograma do processo (Ver Figura 21) observa-se a necessidade de utilizao de exausto e lavadores de gases. A eficincia no processo de cromagem de cerca de 15%. Os outros 85% de energia consumida no processo esto relacionadas gerao de hidrognio molecular que arraste soluo formando uma nvoa cida com cromo. Embora a eficincia da corrente na deposio do cromo seja baixa, geralmente na faixa de 10 a 25% para depsito de cromo brilhante, uma grande taxa de deposio obtida permitindo a utilizao de altas densidades de corrente. A voltagem necessria para o processo maior que a utilizada na maioria dos outros processos, geralmente de 4 a 10 V. A deposio do cromo ocorre a partir de Cr(VI). As principais aplicaes dos depsitos podem ser observadas na tabela abaixo:

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41 ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO DEPOSIO DE CROMO

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TABELA 7 APLICAES DOS DEPSITOS DE CROMO

2.4.2.

TIPOS DE BANHOS DE CROMO

2.4.2.1. CROMO DURODepsitos de cromo duro (tambm chamado cromo industrial ou de engenharia) envolve a deposio de uma camada grossa de cromo diretamente sobre o substrato. O depsito de cromo duro confere pea uma combinao de propriedades fsicas e mecnicas, como maior dureza (800 a 1000 Vickers, normalmente), resistncia abraso, baixo coeficiente de frico, boa resistncia corroso, alta resistncia ao calor (maior que 400 C) e no adesividade.

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Figura 21 Fluxograma para um processo de deposio de cromo

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2.4.2.2. CROMO DECORATIVO (BRILHANTE)Um fino depsito de cromo (0,25 a 0,75 mm) aplicado sobre uma camada de nquel ou cobre-nquel. Isso confere um visual com um brilho duradouro pea que sofreu o depsito. Do ponto de resistncia abraso, o metal tambm proporciona um acabamento durvel, como o visto em bicicletas, motos, ferramentas, instrumentos cirrgicos.

Figura 22 Exemplo de peas depositadas com cromo brilhante

Figura 23 Exemplo de peas depositadas com cromo duro

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A espessura usual do cromo duro varia de 2,5 a 300 mm. Em geral, um depsito de 125 mm de espessura considerado adequado para a maioria das aplicaes. O cromo duro aplicado a vrios componentes na maioria das indstrias, por exemplo: indstria de medidores, ferramentas de corte, anis, cilindros, eixos, rolamentos e na indstria de impresso. Uma das aplicaes mais importantes do cromo duro na recuperao de peas mal acabadas ou com defeitos de fabricao.

2.4.2.3. CROMO POROSODepsitos de cromo duro podem se tornar porosos por mtodos mecnicos, qumicos ou eletroqumicos. Isso ento chamado cromo poroso, o que consiste em um grande nmero de pits de profundidades controladas ou uma rede de rachaduras (chamadas canais). Os pits e canais ajudam a reter adequadamente um filme de leo, aumentando assim a eficincia de frico do metal que sofreu o depsito. Isso aumenta consideravelmente a vida til de componentes industriais pelo aumento da resistncia ao atrito dando melhores propriedades de lubrificao. Anis de pistes e cilindros de mquinas de combusto interna e cilindros de turbinas de avies so cobertos com cromo poroso. A nica diferena entre o cromo duro e cromo poroso est no estado fsico, na microestrutura.

2.4.2.4. CROMO PRETODepsitos de cromo preto so usados tanto para decorao, como para usos funcionais. Ele tem menor reflexividade e boa resistncia mecnica, ao calor e corroso. Pode ser usado para temperaturas maiores que 480 C. normalmente aplicado sobre nquel brilhante. Suas aplicaes incluem instrumentos ticos, ferramentas para mquinas e partes eletrnicas. usado para acabamentos sem brilho em automveis e, junto com nquel brilhante, o cromo preto d um visual de duplo tom para as partes que sofreram depsito. O visual do depsito de cromo duro melhorado por uma fina camada de cera, leo ou esmalte.

2.4.3.

COMPOSIO DOS BANHOS

2.4.3.1. FUNO DOS COMPONENTESBasicamente, o banho de cromo composto por dois componentes: trixido de cromo (CrO 3) ou anidrido crmico, que forma com a gua uma soluo contendo principalmente H2Cr2O7, e os radicais que tm a funo de catalisadores. Uma formulao tpica de banho de cromo : cido crmico - 250 g/l Sulfato - 2,5 g/l A relao entre cido crmico e catalisador pode variar de 50:1250:1 sendo a mais comum 100:1.

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2.4.3.2. BANHO AUTO REGULVEL (SRHS)Esses banhos utilizam catalisadores com baixa solubilidade, mantendo uma reserva na forma de slido, de forma que a concentrao de catalisadores solveis se ajusta automaticamente, medida que consumida ou a temperatura ajustada. Exemplos desses catalisadores so: sulfato de estrncio, cromato de estrncio, fluoreto de lantnio ou neodmio. TABELA 8 COMPOSIES TPICAS DOS BANHOS DE CROMO (G/L)

O banho E chamado banho de cromo auto-regulvel de alta velocidade (SRHS), uma vez que a concentrao dos catalisadores (sulfato e silicofluoreto) em soluo se ajustam automaticamente (baseado no princpio da solubilidade do produto) em um dado banho de cromo e a determinada temperatura; e o banho tem maior taxa de deposio (em torno de 30 %) comparado ao banho convencional. Isso tambm chamado banho cataltico combinado. Em todos os banhos so utilizados nodos de chumbo, chumbo - 6 % antimnio, ou chumbo 7 % estanho. Nos banhos B e C nodos de ligas so preferencialmente empregados. No se usa agitao durante a deposio de cromo. A relao de rea nodo/ctodo mantida geralmente em 2:1. Utiliza-se nodos de chumbo para catalisar a reao de oxidao do Cr(III) para Cr(VI), pois somente o Cr(VI) se deposita. Os nodos de ligas de chumbo com antimnio so mais resistente a corroso e, portanto, mais utilizados. Se utilizar chumbo puro ele se dissolve rapidamente, contaminando a soluo. O nodo de chumbo tambm apresenta o inconveniente de formar xidos que aumentam a resistncia eltrica dos nodos (passivao), sendo necessrio a sua limpeza esporadicamente. Em todo banho de cromo, a pea deve entrar polarizada. Geralmente, em um processo de revestimento de cromo se faz uma reverso de corrente para que no ocorra a formao de uma pelcula sobre a pea, o que necessitar de uma maior energia para que ocorra a deposio. Esse processo de reverso causa dissoluo do substrato, aumentando o nvel de contaminao do banho de cromo.

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Como pode ser verificado (Ver Figura 24), todos os banhos de cromo apresentam grandes concentraes de cido crmico de forma que o banho apresenta-se com colorao vermelha escuro e devero estar equipados com exaustores.

Figura 24 Banho de cromo com sua cor vermelha escura caracterstica

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47 ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO DEPOSIO DE ZINCO

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2.5.

DEPOSIO DE ZINCO

O zinco um metal de cor cinza, bastante mole e sua propriedade mais importante a proteo corroso de substratos de ferro. A zincagem muito empregada por ser de fcil aplicao, resultando em produtos mais baratos do que os obtidos por outros tipos de revestimentos similares. No d problemas de aderncia. No pode ser usado para embalagens de alimentos, pois o zinco considerado txico. Para aumentar a resistncia corroso branca e abraso da camada de zinco e melhorar o seu aspecto visual, realiza-se a cromatizao aps a zincagem. A camada formada tem diferentes coloraes, dependendo da espessura da mesma. Caracteriza-se por ser de cor iridiscente. A aplicao da camada de zinco pode ser feita eletroliticamente ou quimicamente (zincagem a fogo), sendo esta ltima feita a altas temperaturas (em torno de 500 C). Por esse motivo, a zincagem eletroltica feita quando a pea sofre deformaes, quando aquecida.

2.5.1.

BANHOS DE DEPOSIO DE ZINCO

Eletrlitos alcalinos ciandricos Banhos neutros Eletrlitos alcalinos sem cianeto Banhos de sulfato de baixa acidez Banhos de sulfato de alta acidez Banhos de fluorborato de zinco Banhos de cloreto de zinco

2.5.1.1. BANHOS COM CIANETOAt 1970, praticamente todos os banhos de deposio de zinco eram os chamados alto cianeto, contendo cerca de 100 g/l de cianeto de sdio. As concentraes de zinco clssicas contendo altas concentraes de cianeto so extremamente robustas, com boa penetrao e poder de cobertura, gerando depsitos com espessura e aparncia uniforme. A camada de zinco lisa, de granulao fina e pode ser abrilhantada com aditivos simples. A aderncia boa e as necessidades de preparao de superfcie no so crticas.

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ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO DEPOSIO DE ZINCO

Figura 25 Fluxograma de processo de zinco

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Figura 26 Exemplos de peas depositadas com zinco brilhante (A e C), exemplo de peas zincadas e cromatizadas (cromatizao amarela e cromatizao preta) (B)

TABELA 9 SOLUES TPICAS DE DEPOSIO DE ZINCO

2.5.1.2

BANHOS ALCALINOS SEM CIANETO

Surgiram devido restries ambientais com relao utilizao dos banhos com cianeto. A principal vantagem do cianeto que o mesmo oferece um bom meio de controle para a aparncia do depsito de zinco. Na ausncia de cianeto, a soluo de zincato depositar metal escuro e esponjoso. Outro problema dos banhos base de zincato e isentos de cianetos a pouca robustez do banho, necessitando um controle rigoroso.

2.1.5.3. BANHOS BASE DE CLORETOTem histria que se assemelha aos banhos alcalinos isentos de cianeto. Embora esses banhos produzam depsitos de excelente qualidade sobre uma ampla variedade de substratos, a presena de quelantes orgnicos interfere na precipitao dos metais no tratamento de efluentes.PUBLICAES CPRH/GTZ

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22.6.

ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO CROMATIZAO

CROMATIZAO

Independente do banho atravs do qual foi obtida, uma camada de zinco recm-depositada muito ativa e, por esta razo, altamente susceptvel corroso branca (oxidao do zinco), tanto em atmosferas internas como externas. Dependendo da intensidade dessa corroso, a camada de zinco pode sofrer manchamento, descolorao ou desenvolver marcas de impresso digital, esta podendo ocorrer quando produtos zincados so manuseados. Por essa razo, todo produto zincado recebe um ps-tratamento com o objetivo de retardar o incio da corroso do zinco, evitando assim alteraes do seu aspecto durante armazenamento e transporte. claro que, dependendo do tipo de ps-tratamento aplicado, ter-se- um prolongamento do tempo de vida til do revestimento de zinco. Os principais ps-tratamentos e as caractersticas que os mesmos conferem camada de zinco esto apresentados na Tabela 10. O termo cromatizao conhecido tambm como bicromatizao ou passivao. Todos estes termos so sinnimos. Porm, popularmente, tem-se a crena de que a cromatizao aquela incolor e a bicromatizao a colorida, diferena no adotada pela literatura tcnica. Exemplos de peas cromatizadas esto apresentadas na Figura 26 (b). TABELA 10 PRINCIPAIS PS-TRATAMENTOS DE CAMADAS DE ZINCO

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O termo cromatizao aplica-se ao tratamento qumico e/ou eletroqumico de metais e revestimentos metlicos, efetuado em solues contendo compostos de cromo hexavalente. Como resultado desse tratamento, tem-se a formao sobre a superfcie metlica de uma camada de converso, constituda de compostos de cromo trivalente, de cromo hexavalente e de ons do metal que est sendo cromatizado, trata-se de um revestimento de converso. A primeira patente do processo de cromatizao foi concedida em 1936, sob o nome de processo Cronak. A soluo cromatizante desse processo foi a base do desenvolvimento dos demais. Sua composio bsica : Bicromato de sdio, 150-200 g/l cido sulfrico, 5-10 ml/l As principais funes da camada de cromatizao aplicada sobre o zinco so uma ou mais das seguintes: Aumentar o tempo para aparecimento dos produtos de corroso do zinco, ou seja, retardar o incio da corroso do zinco; diminuir a tendncia corroso por impresso digital; dar brilho s camadas de zinco recm-depositadas; polir qumica ou eletroquimicamente as camadas de zinco recm-depositadas; aumentar a aderncia das camadas de tintas subseqentes; conferir cores s camadas de zinco. As camadas de cromatizao aplicadas sobre o zinco (Ver Figura 26b) apresentam diferentes coloraes, sendo as mais comuns as seguintes: Cromatizao incolor ou azul; Cromatizao amarelo iridiscente; Cromatizao verde-oliva; Cromatizao preta.

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22.6.1.


PROCESSOS DE CROMATIZAO

As camadas de cromatizao podem ser aplicadas atravs de: Simples imerso do produto zincado em banho de composio adequada (cromatizao qumica ou por imerso). Esse o processo mais comum, sendo que, atualmente, so obtidas camadas cromatizadas somente dessa maneira: Atravs da aplicao, aps a imerso do produto zincado no banho de cromatizao, de uma corrente eltrica externa (cromatizao eletroltica). Essa maneira de se obter camada cromatizada foi utilizada antigamente porm hoje pouco comum: Imerso em soluo cromatizante para a obteno de amarelo iridiscente seguida de lixiviao em soluo de hidrxido de sdio ou carbonato de sdio ou de cido fosfrico. A lixiviao tem a finalidade de retirar o excesso da camada cromatizada, principalmente os compostos de cromo hexavalente, tornando-a incolor ou azul. As camadas assim obtidas contm, predominantemente, cromo trivalente e so menos resistentes corroso do que as coloridas. Essa maneira foi utilizada para as camadas de cromatizao incolores, de alto poder de polimento. No entanto, atualmente os mesmos resultados podem ser obtidos com uma nica imerso. Os banho de cromatizao tm como componente bsico ons de cromo hexavalente que podem ser introduzidos na forma de cido crmico (xido crmico), bicromato de sdio ou bicromato de potssio ou cromato de sdio, e cidos orgnicos e inorgnicos dos quais os mais comuns so o cido sulfrico e o cido clordrico. Nesses, tambm, esto presentes ons de cromo trivalente, seja pela adio proposital, seja devido formao durante o processo, como conseqncia da reduo de cromo hexavalente. Ativadores utilizados para diminuir o tempo de imerso, quase sempre so adicionados aos banhos de cromatizao, podendo ser citados: cloreto de sdio, cloreto frrico, nitrato de prata, nitrato de zinco, acetato de sdio, cido ctrico, cido brico, cido fosfrico, ons fluoreto, formiatos, cido frmico e protenas (gelatina caseira e albumina), cido sulfmico. A cromatizao verde-oliva conseguida pela adio de fosfato de sdio, cido fosfrico ou cido frmico e a cromatizao preta conseguida pela adio de nitrato de prata. Algumas solues de cromatizao possuem em sua composio silicatos, como silicato de sdio. Convm esclarecer que a camada de cromatizao, recentemente produzida, deve ser lavada o mais rpido possvel, com gua corrente limpa. Uma lavagem prolongada deve ser evitada, pois pode dissolver ou lixiviar os compostos de cromo solveis, o que pode afetar as suas caractersticas protetoras. Eventualmente, aps esta lavagem, pode-se imergir em gua quente (temperatura 60C) para acelerar a secagem. Essa imerso deve ser bastante rpida, da ordem de alguns segundos. A secagem deve ser rpida e, por isso, recomendada a quente, a despeito do efeito prejudicial das altas temperaturas. Esse fato importante porque a cromatizao recm-produzida tem baixa dureza e, portanto, baixa resistncia abraso, podendo sofrer danificao mecnica. Por outro lado, a remoo de gua por evaporao muito lenta produz revestimentos pouco aderentes.

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53 ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO CROMATIZAO

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2.6.2.

BANHOS DE CROMATIZAO

TABELA 11 SOLUES TPICAS DE CROMATIZAO

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Existem mtodos de regenerao das solues de cromatizao: adiciona-se lcali que precipita o hidrxido de cromo trivalente e outros hidrxidos metlicos, incluindo o de zinco. Aps a precipitao, filtra-se e depois adiciona-se cido at abaixar o pH para a faixa operacional. No entanto, convm citar o fato de que existem banhos nos quais adicionado o sulfato de cromo trivalente. Assim sendo, antes de qualquer tentativa de regenerao, deve-se pedir informaes do fornecedor do banho de cromatizao sobre a composio do banho, alm de fazer, obviamente, um estudo custo/benefcio. Antigamente, no era comum a recuperao dos banhos de cromatizao, os quais eram descartados aos primeiros sinais de deteriorao. No entanto, devido crescente preocupao com o meio ambiente, os banhos tm sido utilizados por meses e somente aps a completa exausto do banho e sucessivas recuperaes que se faz o descarte. A cromatizao pode aumentar em at 7 ou 8 vezes a vida til de uma pea. O grande problema da cromatizao est relacionado com a sade humana, j que os banhos trabalham com cromo hexavalente, um produto cancergeno, carcinognico e mutagnico. A tendncia do mercado de eliminar o cromo dos processos. A fim de substituir o cromo, uma nova tendncia so os Top-Coats, que so ps-tratamentos base de produtos orgnicos, isentos de cromo.

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55 ROTEIRO COMPLEMENTAR DE LICENCIAMENTO E FISCALIZAO - TIPOLOGIA GALVANOPLASTIA PROCESSO PRODUTIVO ANODIZAO

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2.7.

ANODIZAO

Anodizao um processo no qual a superfcie de um metal, usualmente alumnio, convertida, por oxidao eletroltica, em um revestimento protetor. A anodizao pode ser entendida como o oposto da eletrodeposio, na qual uma pelcula metlica depositada na superfcie do metal. Em virtude de ser o revestimento obtido por anodizao, na realidade, uma converso da superfcie, ela possui excelente aderncia, pois est integrada com o prprio metal. No processo de anodizao, o alumnio funciona como nodo, um outro metal, ao por exemplo, ou carbono, funciona como ctodo. O eletrlito dentro do qual colocado o alumnio geralmente cido sulfrico ou cido crmico. Uma corrente eltrica aplicada aos elementos que compem o processo, convertendo a superfcie do alumnio em um revestimento de xido de alumnio. possvel tambm incorporar cores ao processo de anodizao. Os revestimentos de xido assim obtidos, apresentam muito boa resistncia abraso, excelente proteo contra corroso e boa rigidez dieltrica. O alumnio anodizado largamente empregado como material estrutural na indstria, na construo civil, como elemento decorativo, fabricao de autopeas, produtos para consumo em geral e ferragens para aplicao na industria eletroeletrnica.

2.7.1.

RAZES PARA A ANODIZAO

Aumenta a resistncia corroso: o xido de alumnio (Al2O3) resistente corroso e inerte ao ataque da atmosfera ou da gua salgada. A cobertura andica protege o metal subjacente, servindo como uma barreira aos agentes corrosivos. O xido de alumnio amorfo produzido pela anodizao selado com gua quente acidificada ou vapor. Aumenta a adeso tinta: o recobrimento andico fornece uma superfcie quimicamente ativa, para a maioria dos sistemas de pintura (exemplo: filmes andicos produzidos em banhos de cido sulfrico so incolores e oferecem uma base para os sistemas de acabamento). Permite deposio subjacente. A porosidade inerente do filme andico aumenta a eficincia de uma pseletrodeposio. Normalmente, um banho de cido fosfrico utilizado da anodizao prvia para a deposio. Melhora a aparncia: todos os recobrimentos andicos so lustrosos e possuem relativamente uma boa resistncia abraso. Por essa razo, esses recobrimentos so utilizados como acabamento final quando a aparncia natural do alumnio desejada ou quando necessrio preservar um padro ou desenho feito mecanicamente sobre as peas ou superfcie. Aumenta a resistncia abraso: os processos de anodizao dura produzem recobrimentos de 25 mm para mais de 100 mm de espessura. Esses recobrimentos com a dureza inerente do xido de alumnio so espessas o suficiente para o uso em aplicaes envolvendo partes deslizantes, onde a resistncia abraso requerida. Embora todos os filmes andicos so mais duros do que o metal substrato, os recobrimentos produzidos pelo cido crmico e alguns banhos de cido sulfrico so muito finos ou maleveis para serem empregados nos processos acima citados.

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22.7.2.

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PROCESSOS DE ANODIZAO

2.7.2.1. MTODO QUMICONa oxidao por mtodos qumicos, trata-se o alumnio com solues de cromato ou dicromatos em presena de carbonatos alcalinos, a quente. A camada de xido obtida tem espessura de 1-2 mm, apresenta grande aderncia, pouca elasticidade e serve como excelente base para pintura sobre alumnio, senda utilizado na indstria aeronutica como base para aplicao do primer de cromato de zinco, em estruturas de alumnio ou suas ligas.

2.7.2.2. MTODO ELETROLTICOA oxidao eletroltica utiliza tratamento eletroltico, do metal, em soluo adequada, colocando-se o material metlico como nodo, da o processo ser chamado anodizao. um processo usado mais freqentemente para o alumnio e, em menor escala para o magnsio, titnio, zircnio, tntalo e vandio. Tem-se a reao do nodo: 2 Al + 3 H2O > Al2O3 + 6 H+ + 6 eNa anodizao, pode-se controlar a espessura da camada de xido, atingindo-se valores em torno de 20-40 mm podendo-se chegar a 200 mm ou at mais. A aderncia boa, a elasticidade pequena, a resistncia corroso e ao desgaste mecnico grande, e a capacidade de colorao boa, podendo a camada de xido adsorver pigmentos corantes a fim de torn-la, s vezes mais decorativa, devido obteno de alumnio anodizado azul, preto, vermelho, bronzeado, prateado. Na oxidao andica podem ser obtidas desde camadas muito finas at camadas mais espessas. Tambm possvel (sobretudo no processo de cido oxlico) oxidar totalmente o alumnio, de modo que o seu ncleo desaparea. O eletrlito utilizado no processo de anodizao deve ser capaz de remover a camada de xido formada ao ar (camada porosa) e de no dissolver a camada de xido formada durante o processo (camada compacta). A temperatura utilizada no processo pode ser ambiente, para caso de anodizao normal, ou abaixo de zero, na faixa de -5 a -10 C, para caso de anodizao dura. Quanto menor a temperatura, menor sero os poros e maior a dureza. O processo de anodizao um processo exotrmico, de forma que h necessidade de agitao para a reduo da temperatura na superfcie do material.

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Figura 27 Fluxograma para um processo de anodizao

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TABELA 12 PROCESSOS TPICOS DE ANODIZAO

2.7.3.

MECANISMO DE COLORAO

Existem trs mtodos para se fazer a colorao da pea de alumnio aps realizada a anodizao. Adsoro Como as clulas da camada de xido formada tm estrutura de prismas hexagonais e oca no centro, ocorre a adsoro de molculas orgnica ou inorgnicas no interior dos poros. O controle da cor limitado e apresentam instabilidade luz solar, devido radiao ultravioleta. Colorao integral Nesse mtodo, so acrescidos aditivos nos banhos de modo que os ons coloridos sejam integrados estrutura do xido. A cor funo da espessura, porm altamente estvel aos raios de sol. Esse processo de alto consumo energtico. Eletrocolorao Define-se a espessura da camada colorida que vai sendo formada no interior dos poros com a utilizao de corrente. ons metlicos so reduzidos no interior dos poros, a partir da base. Nesse caso, h um bom controle de cores pelo controle da espessura da camada de cor. A colorao do alumnio tem a finalidade decorativa. Nesse processo, podem ser utilizados corantes orgnicos ou inorgnicos. Na Tabela 13, esto apresentados os corantes mais utilizados. TABELA 13 REAGENTES UTILIZADOS PARA A COLORAO DO ALUMNIO

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No caso de eletrocolorao, o eletrlito mais utilizado a base de estanho. Uma composio tpica : SnSO4 20 g/l e H2SO4 20 g/l. A essa mistura adicionado um complexante SALMIX na quantidade de 16 g/l. A tonalidade obtida nesse processo de eletrocolorao varia do palha, champanhe, passando pelo marrom, bronze e chegando ao preto.

2.7.3.1. SELAGEMSomente uma camada de xido bem vedada possui uma proteo total. A vedao de uma camada de xido de alumnio, obtida anodicamente, tem a finalidade de fechar os finos canais existentes na camada aps o processo eletroltico, dando assim uma proteo real camada, pois devido sua capacidade de absoro, a mesma poder absorver sujeira e/ou outros materiais agressivos. Por este motivo, uma camada de xido no vedada, ou pouco vedada, menos resistente do que uma camada natural de xido. A vedao poder ser feita em vapor ou gua desmineralizada. A vedao constitui um tratamento final na oxidao andica. A vedao est ligada a uma absoro de gua de cristalizao Al2O3 + H2O > Al2O3.H2O e variao de estrutura cristalina, levando a um fechamento dos poros, de modo que a superfcie fique, posteriormente, dura e plana como vidro. Os materiais anteriormente encontrados na camada esto a bem fechados e no podem ser eliminados dela, sem destru-la. Ao lado d

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