SurTec 867 Cobre Ácido Brilhante

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1 SurTec 867 Cobre Ácido Brilhante 1- DESCRIÇÃO Processo de cobre ácido brilhante a base de sulfato; Para obtenção de camadas extremamente brilhantes com nivelamento normal, especialmente a baixas densidades de corrente; Produz camadas dúcteis e com baixo stress; Indicado para peças com recessos profundos e geometria complicada; Processo muito econômico; sistema de aditivos muito eficientes e com baixo custo de manutenção; Sistema de abrihantadores estáveis com redução na decomposição dos produtos; Aditivos com diferentes cores para prevenir qualquer troca durante as adições de manutenção; Indicado para ferro, zamak e componente de plástico; IMDS: CONDIÇÕES GERAIS 2.1- Instruções Operacionais Produtos para a Montagem do Banho Sulfato de Cobre, QP (isento de Fe) 210 g/l ( g/l) Acido Sulfúrico conc., QP (d = 1,84) 70 g/l (60-80 g/l) ou 38 ml/l (32-43 ml/l) Acido Clorídrico conc., QP (d = 1,18) 0,23 ml/l (0,16-0,31 ml/l) SurTec 867 M Make up 10 ml/l (8-12 ml/l) SurTec 867 I Nivelador 0,6 ml/l (0,4-0,8 ml/l) SurTec 867 II Abrilhantador 2 ml/l (1,5-2,5 ml/l) SurTec 867 Molhador 1 ml/l (0,5-1,5 ml/l) Valores Analíticos Cobre Metal 53,5 g/l (46-61 g/l) Sulfato de Cobre (5H 2 O) 210 g/l ( g/l) Ácido Sulfúrico 70 g/l (60-80 g/l) Íon Cloreto 90 mg/l ( mg/l) ph < 1; não precisa ser monitorado Dados Operacionais Temperatura C Densidade de corrente catódica 1,5-6 A /dm 2 Relação Anodo/Catodo 2:1 Anodos Cobre fosforoso (99,9%) Voltagem 1-3,5 Volts, tanques grandes pode ser até 6 volts Velocidade de deposição 0,6 µm/min com 3 A/dm² Agitação do banho Preferencialmente insuflação de ar Material do Tanque PP, PE, PVC ou Ebonite ou ferro revestido com estes materiais Filtração Contínua, com 1 a 2 vezes o volume do tanque por hora. Tamanho do poro 10 µm Aquecimento Para regiões muito frias pode ser necessário Refrigeração Recomendado com serpentinas de titânio Exaustão Recomendada por proteção dos operarios BT SurTec 865-B Página 1 de 8

2 Produtos do Processo O processo inclui os seguintes produtos: SurTec 867 M Make up - contem niveladores e abrilhantadores básicos, especialmente para baixa densidade de corrente; SurTec 867 I Nivelador - trabalha em conjunto com o Make up para proporcionar bom brilho e nivelamento base da camada; SurTec 867 II Abrilhantador - aumenta o nivelamento e melhora o desempenho do processo em áreas de baixa densidade de corrente. SurTec 867 Molhador contém agentes molhadores, redutores de tensão superficial, reduzindo a formação de pittings Preparação do banho 1- Deixar o tanque previamente limpo com solução de ácido sulfúrico 3% v/v por 24 horas; então descartar a solução e lavar o tanque cuidadosamente com água limpa. 2- Encher 50% do volume final com água limpa de boa qualidade. 3- Lentamente adicionar a quantidade calculada de ácido sulfúrico, sob constante agitação. Cuidado: Ao adicionar o Ácido Sulfúrico, reação exotérmica, usar roupa protetora e óculos de segurança. 4- Dissolver a quantidade necessária de sulfato de cobre, sob agitação, mantendo-a até dissolução do sal. 5- Completar até 80% do volume final com água limpa de boa qualidade e filtrar a solução através de filtros de carvão ativado. 6- Instalar os sacos de anodos. Anodos deverão ser cuidadosamente limpos antes do uso, deixando imersos por todo o período noturno em soluço de ácido sulfúrico 5 a 10% v/v. 7- Analisar e ajustar o teor de cloreto do banho. 8- Adicionar as quantidades calculadas de SurTec 867 M Make up, SurTec 867 I Nivelador, SurTec 867 II Abrilhantador e SurTec 867 Molhador. 9- Encher o tanque até volume final com água limpa de boa qualidade. 10- Se necessário, aquecer o banho até temperatura de trabalho. 11- Eletrolisar o banho por 1 a 2 horas, e iniciar a produção Manutenção Sulfato de Cobre O sulfato de cobre é responsável pela manutenção do teor de cobre no eletrólito. Deve ser de boa qualidade e isento de contaminação. Sua concentração deve ser determinada regularmente, e ajustada para limites especificados. Sob condições normais de operação, adições de sulfato de cobre não são freqüentes, somente sendo necessários caso haja maior arraste do banho. Em geral, análises semanais são suficientes para a manutenção da sua concentração dentro dos parâmetros de trabalho. Cada reforço de 10 g/l de sulfato de cobre aumenta em aproximadamente 2,5 g/l o teor de cobre metal na solução. Deve ser adicionado dissolvendo-se em água quente, deixando-se esfriar e filtrando-se para o tanque de trabalho. Baixas concentrações de sulfato de cobre causarão depósitos queimados nas zonas de alta densidade de corrente, enquanto que altas concentrações de sulfato de cobre resultarão em cristalização do sulfato de cobre nos anodos e nas serpentinas de agitação, causando polarização anódica e desuniformidade na agitação, depósito fosco na região de baixa densidade de corrente Ácido Sulfúrico BT SurTec 865-B Página 2 de 8

3 Deve-se usar acido sulfúrico quimicamente puro, para a montagem e manutenção do banho. Para um perfeito funcionamento do processo SurTec 867 recomendamos manter a sua concentração dentro dos limites indicados. Para adicionar o ácido sulfúrico ao banho, deve-se diluí-lo cuidadosamente, com o dobro de seu volume em água, deixar esfriar para então adicioná-lo ao banho. Um reforço de 1 ml/l de Ácido Sulfúrico aumenta a sua concentração no banho de 1,84 g/l. A função do ácido sulfúrico é aumentar a condutividade da solução. Isto torna possível operar o banho com a densidade de corrente desejada, necessitando-se de tensão reduzida. Com a falta de ácido sulfúrico nota-se tendência de queima em área de alta densidade de corrente, e maior tensão para efetuar o ensaio, por exemplo, com 30 g/l de ácido sulfúrico obter tensão de 4,6 volts. Concentrações excessivas de acido sulfúrico podem reduzir os limites de densidade de corrente, e também a capacidade de nivelamento. Na prática produz polarização dos anodos Íon Cloreto A concentração do íon cloreto na solução deve ser mantida dentro dos limites prescritos, pois a sua concentração correta no banho é que possibilita o processo operar com precisão. Em certos casos onde o suprimento de água provoca aumento na concentração de cloretos no banho, por isso, devemos utilizar água desmineralizada, principalmente na reposição por perda por evaporação. A concentração de cloreto deve ser ajustada de acordo com os seguintes valores: 0,026 ml/l de HCl PA = 10 mg/l de Cl 0,016 g/l de NaCl PA = 10 mg/l de Cl Concentrações abaixo das indicadas provocam estriamento e depósitos irregulares nas zonas de alta densidade de corrente. Abaixo de 20 mg/l, podem resultar em depósitos com baixo nivelamento, brilho fraco, nublado em áreas de baixa densidade de corrente e em alguns casos pulverulentos e estriados. Concentrações elevadas de cloreto podem produzir depósitos com deficiência de nivelamento, com diminuição do brilho na baixa densidade de corrente e passivação dos anodos. Outra evidência de cloreto alto é a formação de filme cinza esbranquiçado na superfície dos anodos, no processo de eletrólise podendo gerar polarização anódica. Para reduzir a concentração de cloreto dos banhos de cobre ácido pode se proceder à eletrólise, com densidade de corrente normal de trabalho, usando anodo de chumbo em saco de anodo. Normalmente faz se este processo em paralelo com a produção, colocando um anodo de chumbo no barramento anódico. É conveniente usar dois sacos de anodos para evitar a entrada de insolúvel no banho Manutenção dos Aditivos pelo Consumo por Ah O consumo dos aditivos é fortemente alterado em função do arraste do banho. Como orientação, indicamos os seguintes consumos: Produto Consumo por Ah SurTec 867 M Make up 0,8 L (0,3-0,9 L) SurTec 867 I Nivelador 1,6 L (1,0-1,8 L) SurTec 867 II Abrilhantador 0,9 L (0,8-1,2 L) SurTec 867 Molhador 0,8 L (0,6-1,0 L) BT SurTec 865-B Página 3 de 8

4 2.3- Controle Analítico Os teores de cobre, ácido sulfúrico e cloreto devem ser analisados com freqüência determinada e ajustados para a faixa indicada. Coletar a amostra em um ponto em que o banho esteja o mais homogêneo possível, e se necessário deixar decantar ou filtrar a solução Cobre Metal (com EDTA) Reagentes - EDTA PA - Solução Padrão 0,1 M - Hidróxido de Amônio PA - 40% - Murexida - 1 % p/p em Cloreto de Sódio PA Procedimento 1- Pipetar 2 ml da amostra para erlenmeyer de 250mL. 2- Adicionar 50 ml de Água Destilada. 3- Adicionar 2 ml de Hidróxido de Amônio até azul escuro transparente. 4- Adicionar 1 g de indicador Murexida. 5- Titular com EDTA 0,1 M até coloração violeta. Cálculo ml gastos EDTA 0,1 M x fc x 3,1785 = g/l de Cu Cobre Metal (com Tiossulfato de Sódio) Reagentes - Tiossulfato de Sódio PA - Solução Padrão Na 2 S 2 O 3 0,1 N - Fluoreto de Sódio PA - Cristal - Ácido Acético Glacial PA - Concentrado - Iodeto de Potássio PA - Solução a 10% p/v - Amido - 1 % p/v em Água Destilada a quente Procedimento 1- Pipetar 5 ml da amostra para um erlenmeyer de 250 ml. 2- Adicionar 50 ml de Água Destilada. 3- Adicionar 0,5 g de Fluoreto de Sódio. 4- Adicionar 20 ml de Ácido Acético. 5- Adicionar 20 ml de solução de Iodeto de Potássio. 6- Titular com Tiossulfato de Sódio 0,1 N até leve clareamento do marrom formado. 7- Adicionar 5 ml de Amido a 1% e continuar a titulação até a formação de uma coloração creme. Cálculo ml gastos Na 2 S 2 O 3 0,1 N x fc x 1,272 = g/l de Cuº Ácido Sulfúrico Reagentes - Hidróxido de Sódio PA - Solução Padrão NaOH 0,1 N - Indicador Azul de Bromofenol - 0,1 % p/v dissolver em Álcool Etílico e avolumar com Água Destilada Procedimento 1- Pipetar 1 ml da amostra para erlenmeyer de 250 ml. 2- Adicionar 50 ml de Água Destilada. 3- Adicionar 4 gotas de indicador Azul de Bromofenol. 4- Titular com Hidróxido de Sódio 0,1 N até coloração azul. BT SurTec 865-B Página 4 de 8

5 Cálculo ml gastos NaOH 0,1 N x fc x 4,9 = g/l de H 2 SO Sulfato de Cobre Cálculo g/l de Cuº x 3,92 = g/l de CuSO Íon Cloreto Instrumentos - phmetro com verificação em mv - Eletrodo com anel de prata para determinação de Cloretos. Reagentes - Nitrato de Prata PA - Solução Padrão AgNO 3 0,02 N - Ácido Nítrico PA - Concentrado Procedimento 1- Pipetar 20 ml da amostra para becker de 250 ml. 2- Adicionar 50 ml de Água Destilada. 3- Adicionar 0,5 ml de Ácido Nítrico, sob agitação magnética. 4- Preparar o eletrodo de prata com o marcador na escala mv. 5- Titular com Nitrato de Prata 0,02 N, de 0,5 em 0,5 ml, anotando as leituras a cada 0,5 ml. Obs: A primeira leitura será sem adição de AgNO 3 0,02 N (zero). Cálculo: Exemplificando V (ml)------e (milivolts) , , , > = 7 2, ] E 1 = 40-7 = 33 > = 40 2, ] E 2 = = 17 > = 23 3, E 3 = = 50 > = 11 3, V 1 = 2,0 onde: (E 1 ) : Subtração da maior diferença encontrada com o valor acima. (E 2 ) : Subtração da maior diferença com o valor abaixo. (E 3 ) : Soma das diferenças. (V 1 ) : ml gastos AgNO 3 0,02 N anterior na maior diferença de milivoltagem. V eq = fc AgNO3 x [ V 1 + 0,5 x E 1 ] E 3 V eq x 35,5 = mg/l de Íons Cloreto 2.4- Informações Adicionais Temperatura de Trabalho A temperatura ideal para o funcionamento do processo SurTec 867 varia entre 20 a 35 C. BT SurTec 865-B Página 5 de 8

6 Se a temperatura exceder 35 C haverá perda da penetração de brilho nas zonas de baixa densidade de corrente e, um aumento no consumo de aditivos. Neste caso, deve-se prever um resfriamento do banho usando-se trocadores de calor titânio ou grafite, ligados em conjunto com a bomba filtro. Pode-se também usar serpentinas de titânio montadas diretamente dentro do banho para circulação de água gelada. Em dias frios, manter a temperatura do banho em 20 C, aquecendo-o com resistência de vidro Tratamento de Peças de Ferro, Aço, Zamak e Plástico Peças de ferro e aço carbono devem ter uma camada apropriada antes da cobreação ácida, que pode ser cobre a partir de eletrólito cianídrico, ou uma fina camada de níquel fosco ou strike, após rigorosa limpeza nos banhos de desengraxantes adequados. Esta pré-niquelação tem como objetivo evitar, de forma eficiente, a formação de camadas de cobre quimicamente, sem corrente, que se forma na imersão de peças ativadas de ferro em banhos de cobre ácido. O mesmo objetivo satisfaz também uma camada de cobre fina depositada de um banho de cobre cianídrico. Após limpeza e decapagem as peças de zamak devem sempre ser pré-cobreadas com uma camada de 5 µm em um banho que pode ser de cobre cianídrico ou sem cianeto. Deve ser observado que furos e áreas de recesso devem ser bem cobertas. Componentes de plástico devem ser revestidos com um filme metálico e contínuo de níquel ou cobre químico. Estes depósitos metálicos devem ter espessura suficiente para ser relativamente livre de poros. Após a cobreação brilhante e anterior à niquelação, as peças devem ser ativadas em solução de ácido sulfúrico entre 8 a 10% v/v, podendo, em alguns casos ser adicionado a esta ativação de 0,5 a 1,0% v/v de água oxigenada 130 V. Peças tanto de ferro como de zamac que caírem no banho de cobre devem ser removidas imediatamente Especificação dos Produtos Produto Aspecto Densidade (25 C) ph (25 C) SurTec 867 M Make up Líquido límpido 1,000-1,120 (g/cm³) 0,0-1,0 verde SurTec 867 I Nivelador Líquido límpido violeta 1,000-1,170 (g/cm³) 0,5-2,0 SurTec 867 II Líquido límpido 1,000-1,130 (g/cm³) 0,0-1,0 Abrilhantador azul claro SurTec 867 Molhador Líquido incolor a amarelado 0,975-1,015 (g/cm³) 6,0-8, Instalação e Equipamentos Tanques e Acessórios Tanques de polipropileno, polietileno, PVC, ebonite ou outros materiais resistentes a solução ácida, ou tanques de ferro revestidos com estes materiais são adequados. Os revestimentos devem estar sem avarias ou fissuras finas. BT SurTec 865-B Página 6 de 8

7 Já foi citado anteriormente no item Preparação do banho, porém ressaltamos que tanques novos devem ser, além de bem limpos, lixiviados com solução de ácido sulfúrico a 2 a 5 %v/v durante 24 horas e depois enxaguadas antes do uso Agitação Recomendamos o uso de vigorosa agitação a ar, pois melhores resultados são obtidos operando o banho com este sistema de agitação, no entanto, pode-se operar tanto com agitação a ar como com mecânica. O uso de um sistema de agitação a ar juntamente com agitação mecânica do barramento beneficia para que todas as peças estejam sob o efeito da agitação a ar que é mais eficiente. Quando for usada agitação mecânica, esta deve ser de 6 a 7 m/minuto, ou seja, 60 a 70 movimentos do barramento catódico por minuto, com um curso de 10 cm. Para agitação a ar deve-se utilizar um soprador de baixa pressão e isento de óleo, a fim de evitar a aspiração de poeira. A entrada de ar deste soprador deve ser provida de filtro. Para garantia de uma boa agitação, o volume de ar deve ser de 10 a 20 m³/h. Os tubos devem ser instalados em posição paralela ao barramento catódico a mm, distante do fundo do tanque. Os tubos podem ter furos de 3 mm de diâmetro, com intervalos entre eles variando de 80 a 100 mm e ângulo de 45 com o fundo do tanque. A distância entre os tubos deve ser de 150 a 250 mm feitos em PVC ou polietileno Filtração e Limpeza Recomendamos o uso de filtração continua através de cartuchos de PP, capaz de circular o volume do banho de 1 a 2 vezes por hora pelo filtro, com retenção de partículas maiores que 10 µm. A filtração continua se faz necessária para manter o banho completamente limpo, pois partículas sólidas em suspensão, tais como: poeira, resíduos de polimento, graxas, óleos, provocam aspereza e porosidade na camada de cobre. Também, depósitos manchados ou nublados, muitas vezes, são conseqüências de materiais em suspensão no banho. Quando se utilizar filtração contínua, deve-se verificar a tubulação de entrada da bomba, para evitar a aspiração do ar, o que provocará porosidade na camada de cobre Aquecimento e Refrigeração Para situações onde a temperatura ambiente pode atingir valores inferiores a 15 C recomendamos prever um sistema de aquecimento que pode ser com elementos elétricos, resistências ou trocadores de calor de grafite, titânio ou revestidos com teflon, PVC ou polietileno, equipado com termostato. Se necessário, prever um sistema de refrigeração do anho que pode ser om serpentinas de titânio com circulação de água gelada. Não conectar diretamente no suprimento principal de água Anodos e Sacos de Anodos Deve-se usar unicamente anodos de cobre fosforoso 99,9%, com secção elíptica e um conteúdo de 0,04 a 0,06% de fósforo. Usando anodo fosforoso haverá a BT SurTec 865-B Página 7 de 8

8 formação de uma camada preta aderente na superfície do anodo que se forma durante a operação, sendo esta formação normal e desejada. Outros tipos de anodos não podem ser usados, pois formam uma lama de difícil filtração, causando asperezas e incrustações no depósito. Os anodos podem ser em barras ou em pedaços de cobre acondicionados em cestas de titânio. Em ambos os casos devem ser usados sacos anódicos, sendo estes em tecido especial, resistente a ácidos, por exemplo, polipropileno, com retenção de partículas maiores que 5 µm. Para sacos de anodos novos, deixar os mesmos imersos em solução de ácido sulfúrico 5 a 10% v/v no período noturno, ou por 12 horas antes do uso. Se a concentração de cloreto no banho estiver num nível correto, os anodos terão uma aparência preta escura. Para um perfeito funcionamento do processo SurTec 867 recomendamos revisar periodicamente os anodos, substituindo os gastos, para que a densidade de corrente anódica seja mantida, no máximo em 2,5 A/dm² Manuseio e Segurança Os banhos do processo SurTec 865-B têm caráter ácido, e possuem cobre em sua composição, portanto ao operar com o processo usar EPI's adequados, tais como luvas, avental, botas de borracha e óculos de segurança, para evitar o contato direto com a solução. No caso de contato acidental, remover as roupas contaminadas com o produto, e lavar a área atingida com água em abundância. No caso de contato com os olhos lavar imediatamente com água durante 15 minutos. Se houver necessidade, procurar cuidados médicos Tratamento de Efluentes Para descarte das águas de lavagem ou do banho de cobre ácido, enviar as soluções para estação de tratamento de efluentes, e ajustar o ph com solução de soda ou barrilha para ph 8,5 a 9,5 para a precipitação do cobre. O lodo formado deve ser seco e enviado a aterros industriais. A água, pós tratamento, deve ter seu ph ajustado para valores obedecendo a legislação local Observações Os dados contidos neste boletim técnico, exprimem o melhor de nossa experiência, e servem como uma orientação para o cliente. Garantimos e asseguramos todos os produtos componentes dos processos fornecidos pela SurTec do Brasil, na sua forma original de fornecimento, desde que sejam observadas as condições de validade dos mesmos e acondicionados em suas embalagens originais. Não podemos nos responsabilizar quanto ao uso indevido dos nossos produtos, assim como pela violação de patentes de terceiros." Elaboração Revisão Aprovação Data Responsável Nº Data Responsável Data Responsável CMRS CMRS EPC BT SurTec 865-B Página 8 de 8