A galvanoplastia de zinco e níquel é uma operação de acabamento essencial empregada em vários setores para aumentar a resistência ao desgaste, à corrosão e também para embelezamento. Há vários métodos de galvanoplastia sendo usados atualmente, mas o de desempenho mais significativo entre eles é o chamado método de galvanoplastia de zinco-níquel, que foi projetado para funcionar em ambientes extremos. Isso é feito por meio da aplicação de uma camada de zinco e níquel em uma superfície metálica, aumentando assim a durabilidade e a vida útil da superfície metálica.

Neste artigo, descobriremos o significado da galvanoplastia de zinco e níquel, qual é a sua diferença em relação à galvanoplastia de zinco normal e qual é a importância do zinco e da galvanoplastia. Veremos também como é o processo de galvanoplastia de zinco com cobre. Este guia tem o objetivo de colocar uma definição clara e completa de engenharia de superfície em sua mesa, seja você um profissional do setor de acabamento de metais ou apenas um interessado no assunto.

O que é galvanoplastia de zinco e níquel?

A galvanoplastia de zinco e níquel é uma medida de acabamento de superfície na qual uma liga de zinco e níquel é aplicada a um metal de base, normalmente aço, usando procedimentos eletroquímicos. Esse é um revestimento de liga que melhora a resistência à corrosão, especialmente em ambientes com altas exigências, como o automotivo, aeroespacial e marítimo.

Os íons de zinco e níquel precisam ser introduzidos no processo de galvanoplastia de zinco e níquel porque ambos os íons existem na solução de galvanização e, durante uma corrente elétrica controlada, são depositados conjuntamente na superfície de um determinado componente. Uma combinação média no revestimento é de aproximadamente 85 a 88% de zinco e 12 a 15% de níquel.

O acabamento resultante não é apenas uma proteção contra corrosão e resistência maiores do que a galvanoplastia de zinco normal. É uma técnica adequada no caso de alto desempenho necessário, especialmente em condições de alta umidade, exposição ao sal ou até mesmo desgaste de longo prazo.

Galvanoplastia de zinco x zinco-níquel, por que a liga é importante?

O zinco comum de galvanoplastia sem liga é depositado em sua forma pura como uma camada de sacrifício em uma peça de metal base. Embora isso seja eficiente, o revestimento de zinco puro se degrada comparativamente mais rápido quando submetido a ambientes hostis ou a condições corrosivas.

A liga com níquel aumenta muito o desempenho do revestimento. O níquel melhora:

• Resistência à corrosão (marca seu uso até 510 vezes mais resistente à corrosão em testes de névoa salina)
• A dureza e a resistência ao desgaste
• Resistência à degradação térmica e química
• Isso faz com que a galvanoplastia de zinco e níquel seja a melhor decisão quando o foco é uma vida útil longa, segurança e menos manutenção.

Propriedades proeminentes de uma galvanoplastia de zinco e níquel

• Resistência à corrosão: Não se limita ao mesmo nível de resistência dos revestimentos à base de zinco puro, tanto quanto em condições de névoa salina.
• Cobertura: Com essa tecnologia, há uma espessura de revestimento uniforme, mesmo em formas complexas.
• Aço de alta resistência: Ele minimiza a provável ocorrência da fragilização por hidrogênio.
• Compatível com o meio ambiente: Pode ser combinado com passivação trivalente para estar em conformidade com RoHS e REACH.
• Estabilidade térmica: A proteção permanece intacta em condições de alta temperatura, como em salas de máquinas.

Visão geral da galvanoplastia de zinco

Um processo mais convencional, chamado de galvanoplastia de zinco, consiste em aplicar um revestimento de zinco puro na superfície de uma peça, de modo que o revestimento funcione como um ânodo de sacrifício. A corrosão do zinco evita que o metal de base subjacente enferruje.

O amplo uso desse método se baseia em sua eficácia:

• Custo barato
• Conveniência de uso
• Adesão a superfícies de aço e ferro

Mas ele não se compara ao desempenho superior do revestimento de zinco-níquel quando se trata de áreas que lidam com umidade excessiva, aplicações de sal ou em uma situação em que as temperaturas mudam drasticamente.

• Os usos da galvanoplastia de zinco têm sido:
• Parafusos, porcas, parafusos и
• suporte e clipes
• Ferragens leves para automóveis ou construção

Embora sua aplicação seja muito boa quando usada para fins gerais, muitos setores estão atualmente adotando o uso da galvanoplastia de níquel, que é a galvanoplastia de zinco-níquel, para aumentar a proteção e a durabilidade do produto.

Galvanoplastia de zinco - um metal de revestimento seguro

O zinco é um metal prontamente disponível e é muito usado em processos de galvanoplastia devido ao seu baixo custo de uso, eficiência e utilidade. Há vantagens em usar o zinco como galvanoplastia:

• Ânodo de sacrifício: Ele evita que o dano ao metal de base seja corroído primeiro.
• Bem aderente: Tem uma forte propriedade adesiva ao aço e ao ferro, o que lhe confere boa resistência ao desgaste.
• Aplicação flexível: Ele pode ser usado sozinho ou em conjunto com níquel, ferro ou cobalto.
• Os banhos de galvanização fáceis de processar são econômicos e desenvolvidos.
• Ampla compatibilidade; O material é útil quando se trata de setores como o de eletrônicos, o de construção e assim por diante.

O zinco em combinação com o níquel é ainda mais forte, tornando-se o chamado zinco para galvanoplastia, e pode ser aplicado em peças de longa duração.

O que é níquel? 

O níquel é um elemento químico, com símbolo e nome Ni e número atômico 28. É resistente à corrosão e à oxidação, dúctil, maleável, de cor branca prateada e é um metal duro. O níquel é encontrado em ligas comuns, principalmente em aço inoxidável, baterias, chapeamento, equipamentos eletrônicos e moedas.

É um dos metais mais flexíveis da indústria moderna, fundamental para a fabricação avançada, o armazenamento de energia e os revestimentos resistentes à corrosão, como a galvanoplastia de zinco e níquel.

Propriedades físicas e químicas do níquel

Tabela 1: Propriedades físicas e químicas do níquel

Por ser mais abundante na crosta terrestre, o níquel tem ótimas propriedades mecânicas e, portanto, pode ser usado em estruturas e condições de alta temperatura.

Usos industriais do níquel

O níquel é forte, resistente à corrosão e ao calor e, portanto, pode ser aplicado em uma ampla variedade de usos:

1. Ligas metálicas

As ligas que contêm níquel são resistentes à corrosão:

• Aço inoxidável com cromo
• Inconel e Monel (usados nos setores aeroespacial, marítimo e químico)

2. Galvanoplastia

O níquel se aplica tanto a eletroplacas ornamentais quanto a eletroplacas úteis, oferecendo:

• Em seguida, um acabamento polido e limpo
• Resistência à corrosão e resistência à abrasão
• Aplicação na forma de galvanoplastia de zinco e níquel para reforçar a galvanoplastia de zinco

3. Baterias

Existem materiais importantes no níquel:

• Baterias de níquel/hidreto metálico (NiMh)
• Baterias de níquel-cádmio (NiCd)
• Catodos de níquel em baterias de íons de lítio, especialmente em veículos elétricos

4. Moedas e dinheiro

O níquel ou a liga de níquel é amplamente utilizado na cunhagem de moedas de vários países, devido às suas qualidades de longa duração e resistência a manchas.

5. Catalisadores

O níquel é aplicado como catalisador nos setores de hidrogenação e processamento químico.

Níquel em galvanoplastia.

O níquel oferece o seguinte nas aplicações de revestimento:

• Dureza e resistência
• Maior resistência à corrosão
• Acabamento da superfície: Bom e suave

Processo de galvanoplastia de zinco e níquel

O zinco galvanoplastia de níquel O processo de zincagem permite a aplicação de várias etapas controladas para aplicar um acabamento uniforme e resistente à corrosão de uma liga de zinco-níquel aos componentes metálicos. A forma simplificada do processo pode ser a seguinte:

1. Preparação e limpeza da superfície

O componente é bem limpo para se livrar de óleo, ferrugem, sujeira ou qualquer revestimento anterior. Isso pode ser feito por meio de desengorduramento alcalino, decapagem ácida ou limpeza elétrica, como precaução para garantir que o revestimento seja bem aderido.

2. Ativação

A superfície metálica geralmente é ativada por uma breve imersão em ácido, para remover qualquer óxido remanescente. Isso suaviza a superfície para uma adesão mais forte com a liga de zinco-níquel.

3. Galvanoplastia

A seção é mergulhada em um eletrólito contendo bactérias com sais de zinco e níquel dissolvidos nele. Em seguida, passa-se uma corrente contínua e os íons metálicos se depositam na superfície da peça. Sua proporção comum de liga é de 85% a 88% de zinco e de 12% a 15% de níquel.

4. Enxágue

A peça é então submetida a uma limpeza final com água após o esforço de galvanização, a fim de eliminar a solução de galvanização restante e impedir a contaminação nos procedimentos seguintes.

5. Passivação

Com a resistência à corrosão em mente, a passivação cromática mais típica é feita, e um acabamento protetor, frequentemente fungível, é incluído, por exemplo, no aço inoxidável, seja um acabamento cromático preto ou brilhante.

6. Secagem e inspeção

A superfície revestida é então seca ao ar, examinada visualmente e, em geral, a espessura do revestimento, a adesão e a resistência à corrosão são testadas antes de se aceitar que a superfície está em conformidade com a especificação.

Benefícios da galvanoplastia convencional de zinco

A zincagem, ou melhor, a galvanoplastia, é um método muito usado, mas não oferece a proteção contra corrosão de longo prazo que a liga de zinco-níquel oferece. O processo de galvanoplastia de zinco ocorre quando um zinco metálico puro é depositado na superfície de uma peça de metal e serve como um revestimento de sacrifício. Depois de algum tempo, essa camada enferruja em vez do metal por baixo.

O problema com a galvanoplastia de zinco é que esse revestimento começa a perder as propriedades de resistência efetiva à corrosão em condições de alta concentração de sal ou de produtos industriais poluentes. Por outro lado, a galvanoplastia de zinco e níquel tem uma barreira muito mais forte, devido ao níquel que adiciona dureza e resistência a elementos corrosivos.

Além disso, as peças tratadas com galvanoplastia de zinco e níquel reduziram a fragilização por hidrogênio, um aspecto importante quando se trata de aços de alta resistência. A falha prematura em peças mecânicas pode ocorrer por fragilização por hidrogênio, o que deve ser evitado sempre que possível devido a considerações de segurança e desempenho.

Vários setores consideraram uma opção melhor usar a galvanoplastia de zinco e níquel em vez da tradicional galvanoplastia de zinco, já que a primeira é durável, duradoura e duradoura. Com o tempo, a mudança pode minimizar o custo de manutenção e aumentar a confiabilidade da operação.

O papel do zinco na galvanoplastia

O armazenamento ou o uso do zinco como meio de galvanoplastia é mais ou menos uma questão universal no setor de acabamento de metais. O zinco desempenha o papel de ânodo de sacrifício, ou seja, sofre corrosão, em vez do metal de base. É devido a essa propriedade que o valor do produto, ou seja, o zinco na galvanoplastia, é muito útil na proteção de metais ferrosos contra a ferrugem.

A seguir estão alguns dos motivos pelos quais os fabricantes ainda usam o zinco, quando se referem ao uso do zinco na galvanoplastia:

• Prevenção econômica: O zinco é barato e oferece uma boa forma de proteção contra a corrosão.
• Boa adesão: O zinco é um bom adesivo; ele é altamente ligado a metais básicos, o que faz com que o revestimento tenha longa vida útil.
• Diversidade: O zinco na galvanoplastia pode ser combinado com outros metais para formar ligas que incluem zinco-níquel, zinco-ferro, zinco-cobalto, entre outros.
• Um procedimento fácil: Em comparação com outros metais, a galvanoplastia de zinco é um procedimento estabelecido e bastante fácil de aplicar.

Os efeitos do zinco como material de galvanoplastia são aumentados quando ligado ao níquel, produzindo um efeito sinérgico no qual os dois metais trabalham juntos para produzir um revestimento mais protetor/durável.

Formas de técnica na galvanoplastia de zinco e níquel

1. Revestimento alcalino de zinco e níquel

Utiliza banhos alcalinos com íons de zinco e níquel que são mais adequados para revestir aqueles que têm características complicadas. Tem boa projeção, cobertura uniforme e interior estressante. Normalmente, o acabamento é fosco a semibrilhante. A temperatura e o pH também devem ser mantidos rigorosamente.

2. Zinco e galvanoplastia de níquel

Usa um banho à base de cloreto ácido com acabamento mais brilhante e suave, o que proporciona um revestimento mais rápido. É adequado para a produção em massa de fixadores e peças decorativas. Não é tão bom em locais rebaixados e os revestimentos podem conter maior estresse interno.

3. Revestimento do barril

Maravilhoso para revestir componentes pequenos em massa, como porcas, arruelas etc. Há um revestimento rápido e consistente das peças em um cilindro giratório. Não gera desperdício e é bem-sucedido, mas não se aplica a peças delicadas ou intermediárias.

4. Chapeamento de rack

A montagem das peças nos racks é feita para realizar a galvanização de forma controlada e precisa. É adequado quando peças grandes, frágeis ou geometricamente complexas precisam ser fabricadas com espessura e qualidade de superfície uniformes. É mais trabalhoso do que a galvanização em barril.

5. Método avançado - revestimento por pulso

Deposita um revestimento mais fino e menos estressante da liga usando corrente elétrica pulsada. Personaliza melhor o comportamento mecânico e de corrosão. Os equipamentos especializados são mais caros e adequados para projetos de alto nível ou severos.

Cor e aparência de zinco-níquel

Os revestimentos de zinco-níquel podem aparecer em uma variedade de cores, o que provavelmente dependerá do processo de galvanização, do teor de níquel e do pós-tratamento (passivação). A liga base tem um acabamento naturalmente opaco ou fosco, embora os serviços disponíveis possam ser mais refinados para tornar o acabamento personalizado em termos de funcionalidade e aparência.

Aparência básica

O revestimento bruto de zinco-níquel é geralmente cinza, dependendo do nível de opacidade, a prata opaca por natureza. O tom específico pode ser de cinza fosco a prata semibrilhante, embora isso dependa de como o material de revestimento é revestido, seja em um banho alcalino ou ácido.

Após a passivação

As peças são frequentemente cromatizadas após a etapa de galvanoplastia. Isso também pode influenciar a cor final e a resistência à corrosão.

Esses acabamentos de passivação comuns são:

• Transparente/azul: Prata claro ou tom azulado: o mais comum
• Preto: Esse é um revestimento preto escuro ou carvão; é usado como contraste visual ou como especificação militar
• Azeitona/amarelo-esverdeado: Essa cor não é tão amplamente difundida, mas ainda assim é aplicada a requisitos técnicos ou estéticos específicos

Similaridade e identidade

Os depósitos de zinco-níquel tendem a ser suaves e regulares em termos de boa distribuição, principalmente quando são fornecidos por revestimento em rack ou revestimento por pulso. No revestimento em barril de alto volume, pode haver pequenas diferenças tonais, mas elas não afetam o desempenho.

Uso decorativo

O zinco-níquel pode ser atraente e preto, desde que sua finalidade principal seja funcional, embora as atividades que dependem das funções de ferragens e fixadores, bem como a seção mecânica exposta, possam incluir um acabamento metálico sutil.

Investigação do tópico, galvanoplastia de zinco com cobre

Embora não seja tão difundida quanto outras combinações, a galvanoplastia de zinco com cobre é um processo bastante específico no setor de acabamento de metais. O método envolve o depósito de zinco sobre cobre ou de cobre sobre zinco, dependendo do que se deseja. Normalmente, o zinco é revestido com cobre, que oferece melhor condutividade e adesão.

O revestimento de metal (zinco) (galvanoplastia de zinco com cobre) pode ser usado em algumas aplicações eletrônicas e em algumas decorações esteticamente finais em que é necessário um acabamento brilhante e reluzente. A camada de cobre aumenta a força de aderência do zinco, e o zinco oferece resistência à corrosão. Ela também é aplicada no caso de preparação de superfícies para receber outros tratamentos, como durante a soldagem ou a pintura.

Quando se trata de zinco, é necessário lembrar que a galvanoplastia de zinco com cobre exige o controle da química do banho e da densidade da corrente, pois, em configurações inadequadas, pode-se observar uma adesão ruim ou um revestimento irregular. Devido à diferença do potencial eletroquímico do zinco e do cobre, é importante controlar a ordem e a espessura do revestimento e evitar a corrosão galvânica.

Embora um processo de galvanoplastia seja um processo de nicho, a capacidade e a versatilidade da tecnologia de galvanoplastia são ressaltadas com a galvanoplastia de zinco com cobre. Esse também é o caso de como a mistura de vários metais pode resultar em propriedades de desempenho aprimoradas.

Usos da galvanoplastia de zinco e níquel

Galvanoplastia de zinco e níquel encontra aplicação em diversos setores em que questões de durabilidade, corrosão e confiabilidade são muito importantes. Algumas das aplicações mais comuns são:

• Setor automotivo: Aplicado nas pinças de freio, partes dos sistemas de combustível e fixadores.
• Setor aeroespacial: Adapta-se bem aos elementos que estão sujeitos a condições ambientais adversas.
• Eletrônicos: Relés, interruptores e outras uniões elétricas são protegidos contra a oxidação dos pinos e contatos elétricos.
• Construção: Eles são aplicados a parafusos, porcas e peças estruturais.
• Defesa e forças armadas: Os revestimentos são oferecidos de acordo com os padrões extremos MIL-SPEC.
• Em ambos os setores, há o uso de um termo chamado galvanoplastia de zinco e níquel, que contribui para aumentar a vida útil das peças e reduzir a necessidade de manutenção ou substituição. Seu uso está ganhando popularidade mesmo nos setores que se preocupam com os custos, devido aos produtos de longo prazo.

Considerações regulatórias e ambientais

Com a mudança dos setores para processos sustentáveis e ecologicamente corretos, os processos de galvanoplastia também têm recebido mais atenção. As técnicas convencionais de galvanoplastia de zinco ocasionalmente implicam o uso de produtos químicos tóxicos, incluindo cianetos e cromo hexavalente, que são perigosos para a saúde do trabalhador e para o meio ambiente.

Uma alternativa com maior probabilidade de ser ecologicamente correta, principalmente quando a galvanoplastia é realizada com base em sistemas de passivação trivalente, é a chamada galvanoplastia de zinco e níquel. Esses sistemas não contêm metais pesados venenosos e estão em conformidade com as leis ambientais mundiais, como a RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) e a REACH (Registro, Avaliação, Autorização e Restrição de Produtos Químicos).

Em segundo lugar, o tratamento de resíduos e a reciclagem de produtos químicos são hoje muito melhores do que eram há vários anos, o que significa que as empresas podem reduzir seu impacto no meio ambiente sem se preocupar com o desempenho das peças galvanizadas.

Tendência futura em galvanoplastia

O futuro da galvanoplastia, especialmente a denominada galvanoplastia de zinco e níquel, é muito promissor. É provável que a qualidade e a eficiência do processo sejam aprimoradas ainda mais por inovações em automação, química de banho e nanotecnologia. Outros pesquisadores também estão descobrindo como tornar o processo de galvanoplastia mais eficiente em termos de energia e ecologicamente correto, sem reduzir seu desempenho.

As tecnologias de revestimento também serão desenvolvidas devido à crescente necessidade de uma proteção de superfície mais forte nos setores de energia renovável, veículos elétricos e eletrônicos em desenvolvimento. Entre elas, a esse respeito, deve-se falar da galvanoplastia de zinco e níquel, que é o meio do caminho entre custo, desempenho e sustentabilidade.

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Conclusão

O processo alternativo de revestimento da superfície ficou conhecido como galvanoplastia de zinco e níquel e provou ser um processo melhor, pois é resistente à corrosão, dura mais tempo e segue os padrões ambientais atuais. Embora até hoje a galvanoplastia de zinco possa ser vista como uma solução eficaz em várias aplicações, os benefícios proporcionados pela liga de zinco e níquel são inequívocos e enormes.

As funções do zinco na galvanoplastia, bem como a complexidade da galvanoplastia de zinco com cobre, permitem que os fabricantes tenham uma visão da metodologia adequada de acabamento de superfície aplicável ao seu setor. Com o avanço das tecnologias e o aumento dos padrões, a prática de utilizar métodos modernos de galvanoplastia, como a chamada galvanoplastia de zinco e níquel, só se tornará mais proeminente.

Perguntas e respostas

1. O que é galvanoplastia de zinco-níquel?

A galvanoplastia de zinco e níquel consiste em um revestimento resistente à corrosão de zinco em combinação com níquel em uma proporção de força de liga específica, geralmente de 85% a 88% de zinco e 12% a 15% de níquel. Ele oferece melhor proteção do que o revestimento de zinco padrão, principalmente em condições extremas, como no uso de veículos ou embarcações.

2. Qual é a diferença entre a ZN e a galvanoplastia de zinco convencional?

Embora a galvanoplastia de zinco ofereça a proteção necessária contra a corrosão, a galvanoplastia de zinco e níquel oferece uma proteção muito melhor contra ferrugem, calor e exposição a produtos químicos. A inclusão do níquel aumenta a estabilidade e a vida útil do componente revestido.

3. Algum metal é adequado para ser revestido com zinco-níquel?

Geralmente, é aplicado em aço, ferro fundido e ligas de ferro. As superfícies devem ser preparadas adequadamente para que não haja problemas de adesão e para que o desempenho do revestimento seja bom. Dependendo do substrato, esse processo pode ser ligeiramente variado.

4. Quais setores apresentam maiores benefícios com a galvanoplastia de zinco-níquel?

Os setores automotivo, aeroespacial, militar, eletrônico e de maquinário pesado são alguns dos setores em que o zinco é usado na forma de zinco usado na galvanoplastia de fixadores, suportes, conectores e outros componentes de precisão. Ele também pode ser usado nas peças que precisam de galvanoplastia de zinco na condição de cobre como pré-tratamento ou proteção.