Aktualności i przegląd rynku

Z praktyki galwanizera – miedziowanie

Jako procesy galwanotechniczne rozumiemy szereg procedur związanych z nakładaniem metali techniką elektrolityczną i chemiczną na różnych podłożach, metalicznych i niemetalicznych. Jednym z podstawowych procesów stosowanych w galwanizerniach jest miedziowanie. Praktycznie stosuje się dwa rodzaje miedziowania elektrolitycznego: miedziowanie zasadowe i miedziowanie kwaśne.

W zakresie miedziowania zasadowego mamy kąpiele bazujące na cyjankach oraz bezcyjankowe. Kąpiele cyjankowe są to stare sprawdzone technologie, uzyskuje się bardzo dobrą przyczepność miedzi do podłoża, np. na wyrobach stalowych. Po nałożeniu miedzi cyjankowej, często detale są poddawane procesowi miedziowania w kąpieli kwaśnej. Kąpiele cyjankowe mają bardzo wiele zalet, ale jedną zasadniczą wadę. Do zrobienia kąpieli niezbędne są związki cyjanku. To jest przyczyna, dla której zakłady poszukują innych metod miedziowania w kąpielach zasadowych. My w swojej praktyce wypróbowaliśmy kąpiele fosforanowe, które bazują na pirofosforanie miedzi. Pirofosforany są to związki chemiczne jednego z kwasów fosforowych o wzorze H4P2O7 (kwas ortodifosforowy). W tym związku fosfor łączy się między sobą za pomocą tlenu. Kąpiel ta pracowała w podwyższonej temperaturze ok. 60oC. Ważne jest by stosunek stężeń P2O7:Cu wynosił 7, odczyn kąpieli wynosił pH 8,5.

Fot. 1. Żeliwo świecznik.

Kąpiel posiadała dosyć dobrą wgłębność, struktura powłoki miedzianej była równa, drobnokrystaliczna. Z uwagi na to, że kąpiel miała odczyn zasadowy, można było w niej poddawać obróbce ZnAl, również dobrze dawała się miedziować stal i żeliwo. Jednak ten typ kąpieli miał swoje wady. Podczas eksploatacji kąpieli pirofosforanowej następuje rozpad pirofosforanu, w kąpieli pojawiały się jony kwasu ortofosforowego PO4-3. Powodowało to konieczność ciągłej korekcji pH, ponadto powstałego kwasu fosforowego nie dało się wytrącić z kąpieli. Jego obecność powodowała, że następował brak przyczepności miedzi do podłoża. Zasięgaliśmy porady na portalu galwanicznym www.finishing.com i tam potwierdzono nam, że jedynym ratunkiem będzie rozcieńczanie kąpieli i ponowna korekcja stężeń składników. Dodatkowym problemem występującym podczas stosowania tej kąpieli jest fakt, że pirofosforany są dobrą pożywką dla rozwoju mikroorganizmów. Pozostawienie kąpieli przez kilka tygodni w spokoju powodowało to, iż na powierzchni cieczy powstawała warstwa przypominająca galaretę. W efekcie uciążliwość w prowadzeniu tej kąpieli była przyczyną rezygnacji z tego sposobu miedziowania. Ostatnio pojawiły się odmiany kąpieli do miedziowania bezcyjankowego. Kąpiele są rozprowadzane jako koncentraty. Sporządzenie kąpieli do miedziowania polega tylko na rozcieńczeniu dostarczonych koncentratów. Pracują one przy pH 9 i podwyższonej temperaturze, bardzo dobrze trzymają pH, podczas przestoju nie wydzielają się żadne „glony” itp. Mało tego, podczas stygnięcia kąpieli nie następuje krystalizacja odczynników, tak jak miało to miejsce w przypadku pirofosoranów, co było kolejną uciążliwością i przyczynkiem do rezygnacji z tej kąpieli. Póki kąpiel działała, to spisywała się doskonale, miedziowaliśmy w niej dużo detali z żeliwa, z dobrym skutkiem. Będąc przy żeliwie, chciałbym krótko opisać jak wyglądał proces miedziowania. Takim przykładem może być żeliwny odlew stojaka na świece a właściwie podstawka pod świeczkę (fot. 1). Cały detal jest wykonany jako odlew. Na niego została nałożona warstwa miedzi. Jak wiadomo, żeliwo jest to zasadniczo stop żelaza z dużą zawartością węgla - ok. 4%. O ile stop żelaza z węglem, gdzie jest do 2% węgla, nazywany stalą, łatwo poddaje się dalszej obróbce galwanicznej, o tyle podwyższenie zawartości węgla do ok. 4% (żeliwo) jest przyczyną trudności podczas dalszej obróbki galwanicznej. Dla łatwego zobrazowania struktury żeliwa oraz sposobu jego obróbki galwanicznej zobaczmy rys. 1.