SurTec 843 Processo de Níquel-Ferro 1- DESCRIÇÃO O SurTec 843 é um processo de níquel-ferro que apresenta o mesmo brilho, nivelamento, ductilidade e qualidades dos processos de níquel brilhante operando com concentrações diferenciadas, com menor teor metálico, diminuindo a perda por arraste e custos de manutenção. O SurTec 843 consiste também em uma excelente base para depósitos subseqüentes como: cromo, ouro, prata ou latão, etc. Depósitos dúcteis e de baixo stress também podem ser obtidos a partir do processo SurTec 843, o que permitem recravamento e dobras das camadas caso se façam necessárias. 2- CONDIÇÕES GERAIS 2.1- Instruções Operacionais Faixa Ideal Sulfato de Níquel 100-150 g/l 120 g/l Cloreto de Níquel 90-130 g/l 120 g/l Acido Bórico 43-50 g/l 45 g/l Sulfato Ferroso Heptahidratado Ver 2.1.1 Ver 2.1.1 SurTec 843 Carrier 25-50 ml/l 40 ml/l SurTec 843 Abrilhantador 1-1,5 ml/l 1 ml/l SurTec 843 Complexante 5-15 g/l 10 g/l SurTec NP-A ou Surtec NP-M 2-5 ml/l 3 ml/l SurTec 843 Index 20-30 ml/l 25 ml/l Temperatura 60-68 o C 65 o C ph 3,5-4,2 3,8 Densidade de Corrente Catódica 2-10 A/dm 2 3 A/dm 2 Relação de Anodo (Ni:Fe) 7:1-2:1 5:1 Agitação mecânica 1,5-7,5 m/min 4,5 m/min Agitação a ar. Ver 2.1.2 Filtração Ar filtrado a baixa pressão (1lb/pol² para 46 cm de altura de banho). É recomendada filtração contínua BT SurTec 843 Página 1 de 7
2.1.1- Adição de Sulfato Ferroso A concentração de sulfato ferroso no banho aumenta gradativamente, proveniente dos anodos, até alcançar o equilíbrio; por isso, não recomendamos a sua adição inicial. 2.1.2- Agitação a Ar X Parada no Banho Quando o banho de níquel-ferro não tiver em operação a agitação a ar deve ser interrompida completamente, para evitar a oxidação do ferro. 2.1.3- Conversão para SurTec 843 Qualquer processo convencional de níquel pode ser convertido para o processo SurTec 843, para tal, deve ser enviada uma amostra de 5 litros do banho para o laboratório da SurTec para que sejam feitos os devidos ensaios de transformação, e que possam ser determinadas as condições ideais para cada caso específico. 2.2- Manutenção Os dados sugeridos a seguir para adições de manutenção estão sujeitos à alteração de cliente para cliente, de acordo com as condições operacionais, arraste do banho, grau de brilho desejado, teor de ferro designado. 2.2.1- Níquel A concentração de níquel no banho não afeta apenas a densidade de corrente máxima obtida, mas também a quantidade de ferro que será co-depositada com o níquel quando considerada em conjunto com o teor de ferro existente no banho. 2.2.2- Ferro A porcentagem de ferro no depósito depende principalmente da relação entre a concentração de níquel metal e ferro existente no banho. Todavia, outros fatores tais como: ph, agitação, e densidade de corrente catódica também podem influir nessa porcentagem. Em geral, para uma concentração de ferro de 4,5 g/l pode ser usada uma relação entre níquel e ferro de 8 a 20 para 1. O teor de ferro no banho pode ser regulado pela porcentagem de anodos de ferro. Podem ser usados até 33 % de anodos de ferro, entretanto, isto depende da distribuição da corrente nos anodos. 2.2.3- Sulfato de Níquel É a principal fonte de íons de níquel no banho. Pode ser mantido por verificação da densidade em Bé do banho, porém esta indicação, embora facilite a prática do processo, é sujeita a erro. Em geral, análises semanais são suficientes para a manutenção da sua concentração dentro dos parâmetros de trabalho. O Sulfato de Níquel Solução purificado poderá ser adicionado diretamente ao banho. 2.2.4- Cloreto de Níquel O cloreto de níquel e responsável pela corrosão anódica e pela condutibilidade do banho. Deve ser mantido um mínimo de 90 g/l e um máximo de 130 g/l, a menos que o laboratório da SurTec determine outras condições por exigência de condições especiais de ductilidade e tensões internas. A manutenção do cloreto de níquel pode ser feita através de Cloreto de Níquel Solução, de acordo com as determinações analíticas. BT SurTec 843 Página 2 de 7
2.2.5- Ácido Bórico Para o nivelamento máximo e ductilidade, o teor de ácido bórico deve ser periodicamente analisado e mantido de acordo com o especificado no item 2.1, no caso, aproximadamente 45 g/l. Quando mantido dentro dos parâmetros contribui para evitar problemas de queima nas áreas de alta densidade de corrente, descascamento, depósito casca de laranja, e pitting. 2.2.6- SurTec 843 Carrier Este aditivo é o produto que contém o abrilhantador primário, responsável pela ductilidade, controle das tensões internas, refino de grãos, receptividade do cromo e uniformidade de brilho e nivelamento. Uma análise química periódica, juntamente com adições regulares do mesmo na base de 1 a 3 L/10.000 Ah, deverá ser suficiente para manter o agente de adição dentro dos parâmetros estabelecidos. A filtração continua com carvão remove quantidades pequenas de SurTec 843 Carrier. Exemplificando, cerca de 5,0 g/l de carvão ativo no banho removem aproximadamente 15-20% do SurTec 843 Carrier, que deve ser reposto após o tratamento. 2.2.7- SurTec 843 Abrilhantador Contém o abrilhantador secundário, responsável pelo alto brilho. O SurTec 843 Abrilhantador é cuidadosamente formulado a fim de promover excelente performance e estabilidade em toda a faixa de densidade de corrente. Como referência, sugerimos adições de manutenção de 1 a 3 L/10.000 Ah de SurTec 843 Abrilhantador em períodos de intervalos de trabalho. O uso de filtração contínua através de carvão ativo, pouco ou em nada afeta o brilho do depósito. 2.2.8- SurTec 843 Complexante Este componente é usado para manter o ferro em solução. Teor muito baixo causa a precipitação do ferro no banho, com todas as suas conseqüências como aspereza, pitting, etc. Por outro lado, concentrações muito elevadas de SurTec 843 Complexante causam uma sensível perda de nivelamento. Grandes adições causam queda do ph requerendo um reajuste subseqüente. Como referência, sugerimos adições de manutenção de 200 a 300 gramas/10.000 Ah de SurTec 843 Complexante em períodos de intervalos de trabalho. 2.2.9- SurTec 843 Index O SurTec 843 Index tem função de abrilhantador extra, proporcionando camadas com altíssimo brilho sem prejuízo da ductilidade. Contribui também para melhor nivelamento. O SurTec 843 Index pode ser analisado e sua concentração deve ser mantida em 25 ml/l. Como referência, sugerimos adições de manutenção de SurTec 843 Index na proporção de 1 a 2 L/10.000 Ah. 2.2.10- SurTec NP-A ou SurTec NP-M O SurTec NP-A e SurTec NP-M são agentes molhadores para banhos de níquel. A falta destes molhadores nos banhos de níquel é evidenciada pela presença de pitting no depósito. O SurTec NP-A é o agente molhador para banhos agitados a ar. Ele deve ser mantido a um mínimo de 2,0 ml/l, especialmente quando o teor de ferro no banho exceder a 5 g/l. BT SurTec 843 Página 3 de 7
Pode ocorrer a formação de um depósito escuro, preto na média e baixa densidade de corrente, caso o molhador caia abaixo do mínimo. O SurTec NP-A é praticamente removido pela filtração com carvão ativo. O SurTec NP-M é o agente molhador destinado a banhos que sejam agitados mecanicamente. Devem ser tomadas as mesmas precauções que no caso anterior. A concentração destes agentes molhadores é facilmente controlada por análise da Tensão Superficial, utilizando-se o stalagmômetro. 2.3- Controle Analítico O sulfato de níquel, cloreto de níquel e o acido bórico devem ser analisados com freqüência determinada e ajustados para a faixa indicada. 2.3.1- Níquel Metal 1- Pipetar 2 ml do banho para Erlenmeyer de 250 ml. 2- Adicionar 50 ml de água Destilada. 3- Adicionar 10 ml de Hidróxido de Amônio PA. 4- Adicionar 1 g de Murexida. 5- Titular com EDTA 0,1 M até coloração violeta. Cálculo: ml gastos EDTA 0,1 M x fc x 2,9345 = g/l de Ni 2.3.2- Cloreto de Níquel 1- Pipetar 2 ml do banho para erlenmeyer de 250 ml. 2- Adicionar 50 ml de Água Destilada. 3- Adicionar 10 ml de Cromato de Sódio a 10%. 4- Titular com Nitrato de Prata 0,1 N considerando a primeira viragem do amarelo para ligeiramente alaranjado. Cálculo: ml gastos AgNO 3 0,1 N x fc x 5,943 = g/l de NiCl 2. 6 H 2 O 2.3.3- Ácido Bórico 1- Pipetar 2 ml do banho para erlenmeyer de 250 ml. 2- Adicionar 5 gotas de Púrpura de Bromocresol. 3- Acertar o ph com a adição de Hidróxido de Sódio 0,1N até cor azul. 4- Adicionar 10 ml de Sorbitol a 70 %. 5- Titular com Hidróxido de Sódio 0,1 N até a coloração azul. Cálculo: ml gastos NaOH 0,1 N x fc x 3,092 = g/l de H 3 BO 3 2.3.4- Sulfato de Níquel Cálculo: [g/l Ni - (0,247 x g/l NiCl 2 )] x 4,79 = g/l de NiSO 4. 7 H 2 O 2.4- Informações Adicionais 2.4.1- Controle de ph O ph deve ser mantido dentro dos limites recomendados. Um ph muito baixo provoca uma dissolução química dos anodos de ferro, causando um aumento em sua concentração. O ph muito alto causa tensões internas no depósito e pode provocar precipitação do ferro. 2.4.2- Temperatura Temperaturas inferiores a 55 C podem causar queimas nas áreas de alta densidade de corrente e uma redução no poder de penetração do banho. Temperaturas superiores a 68 C podem causar decomposição do abrilhantador e depósito nublado. BT SurTec 843 Página 4 de 7
2.4.3- Filtração A filtração continua com carvão ativo, é essencial para assegurar boa qualidade nos depósitos de níquel. Recomendamos filtração contínua através de pasta com leve quantidade de carvão ativo ou papel impregnado com carvão ativo. O filtro deve circular o volume do tanque de 1 a 3 vezes por dia. 2.4.4- Comentários Gerais Para reduzir o custo operacional, devem ser evitadas todas as possibilidades de oxidação no banho. Entre elas temos: 1) Polarização anódica 2) Entrada de ar através do filtro 3) Vazamento na bomba filtro 4) Cloreto de Níquel abaixo de 45 g/l 5) Cestas anódicas não completamente cheias 6) Agitação a ar aberta durante o período de repouso Em conseqüência, nunca devem ser feitos tratamentos com peróxido de hidrogênio nem com permanganato de potássio ou qualquer outro oxidante no banho. As impurezas metálicas podem ser removidas pelos métodos normais, como chapas seletivas, Renovate Br, ou SurTec 850 Purificador. Isto se aplica para a remoção de zinco, cobre e chumbo. 2.5- Especificação do Produto Produto Aspecto Concentração Densidade (g/cm³) ph Sulfato de Níquel Solução Líquido verde 598-602,8 g/l NiSO 4. 7H 2 O 1,320-1,500 3,5-4,5 Cloreto de Níquel Solução Líquido límpido verde 797,5-801,5 g/l NiCl 2. 6H 2 O 1,380-1,400 3,5-4,5 Produto Aspecto Densidade (g/cm³) ph SurTec 843 Carrier Líquido incolor 1,080-1,130 5,0-6,5 SurTec 843 Abrilhantador Líquido incolor a amarelado 1,070-1,100 3,5-5,0 SurTec 843 Index Líquido incolor 1,070-1,120 NA SurTec 843 Complexante Sólido branco NA NA SurTec NP-A Líquido incolor 1,000-1,015 3,0-4,0 SurTec NP-M Líquido incolor 1,000-1,015 6,0-8,5 2.6- Instalação e Equipamentos 2.6.1- Tanques As soluções de SurTec 843 podem ser contidas em tanques de ferro revestidos de PVC, polipropileno ou borracha técnica previamente aprovadas, como ebonite. Tanques revestidos com chumbo não são recomendados para o processo. Quando um tanque novo é instalado, os procedimentos de limpeza e pré-tratamento recomendados devem ser estendidos ao tanque de estocagem. BT SurTec 843 Página 5 de 7
Os tanques de eletrodeposição devem ser bem aterrados ao chão para que toda e qualquer possível fonte de corrente ou carga elétrica, devido ao uso de tubos de isolamento inadequados, linhas de aquecimento, linhas de alimentação, etc., sejam evitadas. 2.6.2- Sistema de Aquecimento Serpentinas de aquecimento podem ser construídas de grafite, titânio ou quartzo. Não recomendamos o uso de chumbo ou aço inox como material de construção em qualquer equipamento que venha entrar em contato com o banho de SurTec 843. 2.6.3- Sistema de Agitação Recomendamos para sistema de agitação a ar um soprador de baixa pressão. Esse deve ser instalado com filtro de ar adequado e uma válvula reguladora, de preferência passando através de água antes de adentrar ao banho. Não devem ser usados sopradores de ar comprimido ou ar de linhas de fábrica no processo SurTec 843. O tamanho exato do soprador depende especificamente da instalação, contudo damos aqui alguns parâmetros que podem ser úteis: - Para cada 45 cm de altura de solução, são requeridos 1 lb/pol 2 de pressão de soprador. - Para uma capacidade de agitação ideal, cada metro linear de tubulação requer uma vazão aproximada de 4,0 m 3 de ar por minuto. 2.6.4- Anodos A fim de evitar a polarização dos anodos, devem ser usados somente anodos de níquel SD ou S. Devem ser usados chips de ferro de boa qualidade, sendo ferro não ligado, puro, ou chips a 99,9%. Podem ser usadas aparas de ferro, porém nunca ferro-liga com manganês, cromo, vanádio, tungstênio e outros. É conveniente consultar o departamento técnico da SurTec referente à especificação do mesmo. Chips de níquel e de ferro nunca devem ser misturados na mesma cesta. A relação de cestas de níquel para ferro deve estar entre 3 a 5 : 1. 2.6.5- Sacos de Anodos Podem ser usados sacos anódicos duplos de polipropileno ou de dynel flanelados ou não. Os mesmos devem ser, pelo menos, 5 a 10 cm mais compridos do que as cestas de titânio, para conter as borras residuais. Para anodos de níquel tipo SD recomendamos duplo saco consistindo de um interno de flanela e outro externo de dynel ou polipropileno. Devem ser tomadas as precauções normais na remoção de gomas, lubrificantes de costura e materiais encorpantes da fabricação dos sacos, lavando-se os mesmos, antes do uso, com solução de barrilha leve a 15 g/l. 2.6.6- Gancheiras O engancheiramento adequado é essencial em uma linha de níquel cromo, ou seja, devem ser usadas no processo gancheiras com contatos firmes e de alta qualidade. Uma das maiores fontes de contaminação dos banhos são peças que caem de gancheiras que foram mal construídas. Molas ou outros recursos de contatos devem ser empregados BT SurTec 843 Página 6 de 7
para minimizar este problema. Gancheiras recobertas com plastisol, recomendadas para banhos comuns de níquel, são adequadas para o processo SurTec 843. 2.7- Manuseio e Segurança Os sais de níquel ou soluções que o contém, podem ser irritantes aos olhos e pele. O manuseio de qualquer um deles sem equipamento de proteção individual pode resultar em dermatite. A aspiração de poeira de níquel deve ser evitada. A ingestão de sais de níquel solúveis pode causar náusea, vômitos e diarréia, 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 durante pelo menos 15 minutos. Se houver necessidade, procurar cuidados médicos. Os agentes de adição usados neste processo podem também ser irritantes a pele e os olhos, e o procedimento descrito acima deve ser seguido. Já que não existem dados disponíveis sobre a toxicidade destes aditivos, recomenda-se assumir que exista algum efeito tóxico. Portanto, se ingerido, induzir ao vômito enfiando o dedo na garganta ou então dando-se água salgada concentrada para beber. Repetir o procedimento até que o vômito esteja claro. Procurar cuidados médicos. 2.8- Tratamento de Efluentes Para descarte das águas de lavagem ou do banho de níquel-ferro, enviar as soluções para a estação de tratamento de efluentes, elevar o ph com adições de soda ou barrilha para precipitação do níquel e do ferro. O lodo formado deve ser filtrado, seco e enviado a aterros industriais. A água, pós-tratamento, deve ter seu ph ajustado para valores obedecendo à legislação local. 2.9- 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 28.06.2006 CMRS 01 09.01.2007 CMRS 09.01.2007 CBP BOLETIM DISPONIBILIZADO PELA INTERNET. CÓPIA NÃO CONTROLADA. BT SurTec 843 Página 7 de 7