RELATORIO3_GALVANOPLASTIA

Prévia do material em texto

Belo Horizonte – Junho de 2018 
 
FUMEC – Fundação Mineira de Educação e Cultura 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO III - AULA PRÁTICA DE PROCESSOS INDUSTRIAIS II: 
GALVANOPLASTIA: RECOBRIMENTO DE SUPERFÍCIES 
METÁLICAS POR ELETRODEPOSIÇÃO 
 
 
 
 
 
Relatório de Processos Industriais 
II Experimental em apresentação 
para solidificar os ensinamentos 
em laboratório da Universidade 
FUMEC. 
 
Belo Horizonte – Junho de 2018 
 
1.0 Introdução 
A corrosão é um grande problema que ocasiona enormes prejuízos em todo 
mundo, acarretando cerca de 20% da produção mundial de ferro. Por esse motivo, o 
setor industrial envolvido com a fabricação de equipamentos, estruturas, peças ou 
componentes que contem metais passiveis de corrosão estão sendo obrigadas por seus 
consumidores a utilizar melhores métodos de prevenção. Por isso, produtos 
finalizados ou até mesmo nas etapas intermediárias da produção, a utilização de 
produtos com revestimento de proteção se tornou indispensável. (MANGELS, 20-?) 
A corrosão ocasiona a falha direta dos materiais quando em serviço elevando o 
risco de rompimento por algum trabalho (CHIVERINI,1986). Gentil (1983) 
exemplifica a presença de alguns desses materiais: em estruturas metálicas enterradas 
ou até mesmo submersas, como minerodutos, oleodutos, gasodutos, adutoras, cabos 
de comunicação e de energia elétrica. Todos esses materiais representam altos 
investimentos que exigem uma alta durabilidade e resistência à corrosão para que 
justifiquem os valores e que consequentemente evitando acidentes com danos 
materiais incalculáveis ou danos pessoais devastadores (GENTIL,1983) 
 A eletrodeposição tem como finalidade o recobrimento de uma área com um 
material condutor (geralmente um metal) pela migração e fixação de partículas 
carregadas eletricamente de uma solução aquosa iônica com a ajuda de corrente 
elétrica. Este método tem finalidade de impedir o desgaste de peças devido à 
oxidação, corrosão ou ataque de bactérias. A proteção a partir do recobrimento de 
uma área metálica em uma determinada peça com o zinco é genericamente chamado 
de galvanização. (PANNONI, 20-?) 
Em meados do século XVIII, o químico francês Melouin descobriu que utilizando 
o recobrimento do aço com o zinco poderia protege-lo do desgaste provocado pela 
corrosão. Logo depois, o engenheiro Sorel patenteou a galvanização a fogo adotando 
o termo galvanização (do nome de Luigi Galvani, 1737-1798 um dos primeiros 
cientistas interessados na eletricidade) pois o que protege é a corrente galvânica. 
A galvanoplastia é portanto, um tratamento de uma área do material (superfície) 
que se resume em depositar um metal sobre um substrato, para proteção, melhor 
condutividade e aumentar a facilidade para se soldar sobre a área tratada 
 
Belo Horizonte – Junho de 2018 
 
(REALUM,2012). Nomeamos de zincagem, de acordo com Buzzoni (1991) o 
trabalho galvanostégico no qual o metal que fornece a proteção é o zinco. 
A atividade galvânica é essencial nas industrias da área metal-mecânico, em 
fabricação de peças automotivas, maquinas equipamentos e motores em geral. 
Também em setores como eletroeletrônico, calçadista entre outros e todos com o 
mesmo intuito, aumentar a durabilidade ou para melhorar o produto esteticamente. 
(TOCCHETTO, 2004) 
A produção anual de produtos com recobrimento (galvanizados) triplicou nos 
últimos 15 anos, e estudos indicam que este segmento de mercado tende a aumentar 
consideravelmente nos próximos anos, e a galvanização vem crescendo dentro das 
industrias por conter boas propriedades anticorrosivas e baixo custo em relação aos 
demais processos de proteção. (ALMEIDA) 
Segundo Rodrigues (2005), a dependência da melhoria da otimização de 
processos e produtos, reduzindo custos e tempo, potencializando o rendimento, 
produtividade e produtos com melhor qualidade e dentre outros objetivos, pode –se 
afirmar que as empresas precisam melhorar sua competitividade com um mercado 
mais concorrido. 
2.0 Objetivo 
 
Realizar o recobrimento de diferentes superfícies metálicas por deposição eletrolítica 
de zinco, cobre e prata. 
 
3.0 Materiais e Reagentes 
 
• Extrator mecânico; 
• Garrafinha de 500mL; 
• 1 béquer de 50mL; 
• 1 béquer de 100mL; 
• 3 béqueres de 250mL; 
• 1 béquer de 1000mL; 
• Balança analítica; 
• Chapa de aquecimento com agitador magnético; 
• 500ml de Suco de Limão; 
• Termômetro; 
• Pipeta de 5mL; 
 
Belo Horizonte – Junho de 2018 
 
• Pera; 
• Bureta de 25mL; 
• Suporte universal e 1 garra para bureta; 
• 3 erlenmeyers de 125Ml 
• Solução de Fenolftaleína; 
• Agua destilada; 
• Solução de NaOH; 
• Hidróxido de Cálcio PA 
• Ácido Sulfúrico; 
• Proveta; 
• Funil de Buncher com borracha; 
• 1 Kitassato; 
• Papel de Filtro; 
• Bomba de vácuo; 
• Funil para filtração; 
• Cronômetro; 
• Geladeira (refrigerar) 
 
4.0 Metodologia 
 
O procedimento foi executado em 2 fases, sendo a primeira a preparação dos 
banhos eletrolíticos e a segunda a galvanização e o cobreamento de fato. 
Para a preparação do banho de galvanização, pesou-se 2 g de ZnCl2 e 10 g de 
NH4Cl em um béquer de 100 ml. Água destilada foi adicionada, formando-se uma 
solução com aproximadamente 80 ml. 
Para a preparação do banho de cobreamento, pesou-se 25 g de CuSO4.5H20 em 
um béquer de 100 ml, adicionou-se água destilada até formar aproximadamente 80 
ml de solução e 5,3 ml de ácido sulfúrico foram acrescentados e agitados lentamente. 
Todo o conteúdo foi homogeneizado. 
Como objetos a serem revestidos, o grupo optou por utilizar uma peça de aço inox 
(com massa de 5,79 g – obtida através de balança analítica) e uma chave de aço (com 
massa inicial de 13,51 g – obtida através de balança analítica). 
Para a realização dos banhos, os eletrodos foram limpos, juntamente com as placas 
de cobre e de zinco. Duas montagens foram realizadas, com uma fonte de alimentação 
 
Belo Horizonte – Junho de 2018 
 
em cada uma e um agitador magnético, cada montagem foi utilizada para cada um 
dos banhos, previamente preparados. O polo negativo foi conectado na peça a ser 
revestida (catodo) e o outro polo foi colocado na placa de cobre ou zinco (anodo). 
Para a peça de aço inox, optou-se pelo banho de cobre. A alimentação foi regulada 
em 1,22 A e 1,3 V. A peça foi deixada no banho de cobre, previamente preparado e 
disposto conforme informado no parágrafo anterior, por 10 min. 
Para a chave, optou-se pelo banho de zinco. A alimentação foi regulada em 0,38 
A e 0,05 V. A peça foi deixada no banho de zinco, previamente preparado, por 
aproximadamente 10 min. 
Após a execução do experimento foram calculados a velocidade média do 
recobrimento (mg/min), a massa teórica a ser depositada (g), o rendimento da 
eletrodeposição e definidos os parâmetros que influenciaram o processo e as possíveis 
alterações que poderiam ser realizadas para melhorar as condições de deposição. 
5.0 Resultados e Discussão 
 
Passados os 10 minutos em cada banho, retirou-se as peças devidamente 
recobertas e as massas das mesmas foram obtidas. A peça de inox, que pesava 
inicialmente 5,79 g, após o banho de cobre, passou a pesar 6,04 g, aumentando sua 
massa em 0,25 g. 
Já a chave, que inicialmente pesou 13,51 g, após o banho de zinco, passou a pesar 
13,59 g, aumentando sua massa em 0,08 g. 
Para o cálculo da velocidade média de recobrimento, foi utilizada a equação 
abaixo: 
Velocidade = (massa depósito / tempo de deposição). 
Obteve-se os seguintes resultados: 
Tabela 1 – Dados Experimentais 
 
 
Belo Horizonte – Junho de 2018 
 
Material Massa 
Inicial 
Massa final Massa 
Depósito 
Tempo 
de 
deposição 
Velocidade 
de deposição 
Peça Inox 5,79 g 6,04 g 0,25 g 10 min 0,0025 
mg/min 
Chave 13,51 g 13,59 g 0,08 g 10 min 0,0008 
mg/min 
 
Para a determinação da massa teórica, foi utilizada a seguinte equação: 
Massa teórica = (i x t / z x f) x MM metal 
• Massa teórica do banho de cobre na peçade aço inox: 
Massa teórica = (1,22 x 600 / 2 x 96845) x 63,64 = 0,24 g 
• Massa teórica do banho de zinco na chave: 
Massa teórica = (0,38 x 600 / 2 x 96845) x 65,38 = 0,077 g 
Observou-se que em ambos os casos, as massas teóricas foram bem próximas da 
massa obtida no experimento, e em ambos os casos a massa teórica foi um pouco 
menor do que a massa obtida no experimento. Por esse motivo, o rendimento da 
eletrodeposição experimental, que pode ser obtido através da equação: R = (massa 
depósito / massa teórica) x 100; foi maior que 100% em ambos os casos, como pode 
ser observado abaixo: 
Tabela 2 – Rendimento experimental 
Material Massa depósito (g) Massa teórica (g) Rendimento (%) 
Peça Inox 0,25 0,24 104,17 
Chave 0,08 0,077 103,89 
 
 
6.0 Conclusão 
Os rendimentos da eletrodeposição foram em ambos os casos, maiores que 100%, 
porém bem próximos a esse valor, o que demonstra que não houve outra reação, a não 
ser a de redução do metal. Além disso, observou-se que o valor das massas de 
 
Belo Horizonte – Junho de 2018 
 
deposição foram muito semelhantes aos valores teóricos, evidenciando a aproximação 
do rendimento com a idealidade. Os possíveis fatores que explicam o rendimento 
maior que o ideal são o controle exato da corrente elétrica, a medição do tempo e da 
temperatura e o PH. 
É válido ressaltar que, inicialmente, tentou-se utilizar um material de estanho para 
sofrer deposição, porém o cobre reduz com muito mais facilidade, o que torna a reação 
muito rápida e aumenta a velocidade de deposição, fazendo com que o mesmo 
deposite de forma irregular. 
7.0 Referências 
AZEVEDO, M. Tratamento de superfície: apelo ecológico predomina nos novos 
produtos. Revista Química e Derivados , n. 459, mar. 2007. Disponível 
em:<http://www.quimica.com.br/revista/qd427/superficie1.htm>. Acesso em: 26 de 
março de 2018. 
 
BUZZONI, H.A. Galvanoplastia. 2° Ed. São Paulo. Editora Ícone, 1991. 
 
CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica: Processos de Fabricação e 
Tratamento. 2° Ed. São Paulo: Editora McGraw-Hill, 1986 
 
GENTIL, Vicente. Corrosão: Corrosão e Anti Corrosivos. 2° Ed. Rio de Janeiro: 
Editora Guanabara Dois S.A, 1983. 
 
MANGELS. Galvanização. Disponível em: 
<http://www.mangels.com.br/galvanizacao/g_intro.asp>. Acesso em: 26 de março de 
2018. 
 
PANNONI, F. D. A proteção frente à corrosão é realmente sempre necessária[S. l.]:Gerdau 
Açominas. Apostila. 
 
REALUM. Galvanoplastia/Tratamento de Superfície. 2012. Disponível em: Acesso 
em 26 de março 2018.