MTLIZÇÃO D UPFÍCI NÃO CONDUTO: B Leonardo odrigues Maria Inês maral Maria Inês esende Maria Inês ocha Maria João Vilela ofia ira-velha 201306124 201303841 201305573 201305829 201305832 201306014 quipa 2 - Mestrado Integrado em ngenharia Química 2013/2014
Temas a abordar 2 Processos de metalização - tapas de pré-tratamento - tapas de deposição metálica nálise dos diversos processos squema para um dos processos escolhidos nálise de custos plicações
Introdução 3 umento do uso de materiais plásticos devido à sua ampla faixa de utilização; Metalização dos plásticos Confere propriedades que o material não possuía anteriormente.
O que é a metalização? 4 Consiste em revestir uma determinada peça ou apenas parte dela, com um metal, ou uma sandwich de metais (vários estratos sucessivos metálicos). Objectivos - Propriedades químicas: corrosão - Propriedades mecânicas: desgaste. - Fins decorativos: aparência metálica - Fins técnicos
Processos de metalização 5 letrodeposição : célula eletroquímica. lectroless : deposição sem corrente, célula de ação local recorrendo a um redutor. Imersão a quente : fenómenos de difusão.
Processos de metalização 6 Projeção à pistola (vulgarmente dita na prática de metalização à pistola): metal fundido projetado por um fluxo de gás inerte. Fluxagem: metal disperso num meio, sendo depois fundido por aquecimento.
Metalização em superfícies não condutoras 7 Necessidade de tornar condutora a superfície Criação de uma estrutura cavernosa para promover aderência do metal Desenvolvimento de nanopartículas catalíticas Deposição metálica via electroless letrodeposição de vários estratos metálicos
O que é o B? 8 O crilonitrilobutadieno-estireno (B) é um copolímero composto por três monómeros: acrilonitrilo, butadieno e estireno. Principais características: resistência mecânica, tenacidade, rigidez, boa aparência e leve.
O que é o B? 9 Monómeros crilonitrilo Butadieno stireno Concentração (%) 20 a 30 20 a 30 20 a 60 Funcionalidade esistência térmica e química esistência ao impacto e alongamento Brilho, maleabilidade e rigidez
Tratamento de superfície do B 10 É composto por: Preparação da superfície Deposição metálica
11 Preparação da superfície Desengorduramento Decapagem Proteções temporárias
Desengorduramento 12 emoção de gorduras, óleos, matéria orgânica, e sujidade das peças. Utilização ou soluções aquosas com sais alcalinos, ou orgânicas compatíveis com o copolímero.
13 B (crilonitrilo-butadieno-stireno) Vista da ecção Transversal Ideal stireno-crilonitrilo Matriz do Copolímero Moléculas de Butadieno Material Moldado por Injeção
14 DCPGM Oxidação Química Baixa orientação da superfície Ácido Crómico Oxidação do Butadieno À uperfície -Ácido Crómico -Ácido ulfúrico -Temperatura levada Cr 6+ + Butadieno Cr 3+ + ubprodutos
15 DCPGM Oxidação Química uperfície ltamente Orientada Ácido Crómico Oxidação do Butadieno À uperfície -Ácido Crómico -Ácido sulfúrico -Temperatura levada Cr 6+ + Butadieno Cr 3+ + ubprodutos
B Decapado 16 BY T-45 uperfície Decapada @ 2,000 X MV (Microscopia letrónica de Varrimento) Material Moldado
17 NUTLIZÇÃO edução do Crómio Hexavalente (ção de lavagem)) e - s Cr 6+ Cr 6+ Cr 6+ Cr 6+ + 3e - Cr 3+ C 2 O 4 2-2CO 2 + 2e - redutor ácido oxálico
18 TIVÇÃO stanho(n 2+ ) e Paládio (Pd) Coloidal dsorção sobre a uperfície n 2+ n 4+ + 2e - Pd 2+ + 2e - Pd n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+ n 2+
Nanopartículas catalíticas 19 strutura da micela de stanho/paládio Micela Diâmetro: Médio: 2-10 nm Máximo: 100 nm
20 CLDO emoção de stanho Usando ácidos Inorgânicos (HCl) ou Orgânicos ítios tivos do Catalisador
DPOIÇÃO QUÍMIC 21 COB ou NÍQUL 12 1 Cu 2+ + 2e - Ni 2+ + 2e - Cu o Ni o 9 Min. 6 3 Formação de Ilhas de Cobre
22 DPOIÇÃO QUÍMIC COB ou NÍQUL 12 Cu 2+ + 2e - Ni 2+ + 2e - Cu o Ni o 9 Min. 6 4 3 ncoragem das Ilhas
23 DPOIÇÃO QUÍMIC COB ou NÍQUL 12 Cu 2+ + 2e - Ni 2+ + 2e - Cu o Ni o 9 8 Min. 6 3 spessura do cobre depositado
24 DÃO LIGÇÃO MCÂNIC (ncoragem por aliências e Cavidades) Metal Depositado
evestimento deposição química (1ª camada) spessura 0.35 µm 25 Ç Ã O T N V L ubstrato Plástico DPOIÇÃO QUÍMIC
26 LTODPOIÇÃO D COB e - e - Barramento Catódico Cátodo e - e - e - e - GDO D CONT CONTÍNU evestimento material  N O D O P T P T P T P T P T P T  N O D O eação Catódica edução Cu +2 + 2e - Cu o Ião Metal eação nódica Oxidação Cu o - 2e - Cu 2+ Metal lerões da corrente letrões da corrente Ião
27 LTODPOIÇÃO D COB Ânodos inseridos em sacos de polipropileno
28 OPÇÕ D LVGM ntre as diversas operações para eliminar resíduos istema dupla cascata istema chuveiro
COB FLH : banho alcalino de pirofosfato (2ª camada) spessura 1.0 µm 29 C Ç Ã O T N V L ubstrato Plástico FLH DPOIÇÃO QUÍMIC
BNHO ÁCIDO D COB (3ª camada) spessura 20 µm 30 C Ç Ã O T N V L ubstrato Plástico COB ÁCIDO FLH DPOIÇÃO QUÍMIC
NÍQUL MI-BILHNT (4ª camada) spessura 15 µm 31 C Ç Ã O NÍQUL MI-BILHNT T N V L ubstrato Plástico COB ÁCIDO FLH DPOIÇÃO QUÍMIC
NÍQUL COM LTO TO D NXOF (5ª camada) spessura 1.0 µm 32 C Ç Ã O T N V L NÍQUL COM LTO TO D NXOF NÍQUL MI-BILHNT COB ÁCIDO FLH DPOIÇÃO QUÍMIC ubstrato Plástico
NÍQUL BILHNT (6ª camada) spessura 10 µm 33 C Ç Ã O T N V L NÍQUL BILHNT NÍQUL COM LTO TO D NXOF NÍQUL MI-BILHNT COB ÁCIDO FLH DPOIÇÃO QUÍMIC ubstrato Plástico
NÍQUL POOO (7ª camada) spessura 2.0 µm NÍQUL POOO 34 C Ç Ã O NÍQUL BILHNT NÍQUL COM LTO TO D NXOF NÍQUL MI-BILHNT T N V L ubstrato Plástico COB ÁCIDO FLH DPOIÇÃO QUÍMIC
35 C Ç Ã O LTODPOIÇÃO D CÓMIO (8ª camada) spessura 0.25 µm CÓMIO NÍQUL POOO NÍQUL BILHNT NÍQUL COM LTO TO D NXOF NÍQUL MI-BILHNT T N V L ubstrato Plástico COB ÁCIDO FLH DPOIÇÃO QUÍMIC
36 PLICÇÕ D MTLIZÇÃO DO B
nálise de Custos 37 spectos a considerar na análise de custos na Metalização: Material do substrato; Mão-de-obra; quipamento usado; evestimento: metal ou metais a depositar; Consumo de água; istemas auxiliares da unidade: energia, água, etc.
MTII 38 Material do substrato: dependente do copolímero ou polímero, formas e processo de fabrico. evestimento metálico depende de: Área a metalizar. Difícil de calcular devido às formas que a peça pode tomar; por vezes faz-se uma aproximação a formas conhecidas. spessura do revestimento De acordo com as especificações, função do metal e utilização do material.
39 VTIMNTO MTÁLICO: custos (μm)
40 VTIMNTO MTÁLICO xemplos de custos em função do metal e espessura Material Massa específica 1 [g/cm 3 ] spessura variação 2 [µm] spessura 3 típica [µm] Preço 4 [DKK/Kg] Preço [euros/kg] Latão 8,4 2-10 3 20 2,68 Bronze 8,7 10-20 15 30 4,02 Crómio 7,2 10-1000 (duro); 0,25-1 (macio) 100/ 0,5 8 1,07 Cobre 8,9 5-50 25 25 3,35 Ouro 19,3 0,1-3 1,5 100000 13406,1 Níquel 8,9 20-50 30 80 10,72 Platina 21,5 - - 103000 13808,2 Paládio 11,9 - - 30000 402,182 Prata 10,5 2,5-25 12,5 1400 187,685 stanho 7,3 1-13 7 65 8,71 Zinco 7,1 5-15 10 10 1,34
Conclusão 41 Face à necessidade de preservar as matériasprimas naturais, neste caso os metais, há que desenvolver tecnologias que reduzam o seu consumo. desenvolver novos materiais, mais leves e mais baratos B melhorar a tecnologia de deposição metálica de superfícies não condutoras.
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