galvanostegìa
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Definizione
Sf. [sec. XIX; da galvano-+il tema del greco stégein, ricoprire]. Tecnica di ricoprimento di una superficie metallica con un deposito di un altro metallo o di una lega mediante passaggio di una corrente elettrica continua in una cella galvanica contenente una soluzione elettrolitica (formata, tra l'altro, dai sali del materiale metallico da depositare) e nella quale il pezzo da rivestire funziona da catodo. È praticamente sinonimo di elettrodeposizione.
Rivestimento in metallo: modalità di formazione
Il rivestimento galvanico viene eseguito a scopi decorativi, di resistenza alla corrosione e all'usura, e di ridimensionamento di pezzi usurati o sottodimensionati; quelli più comunemente eseguiti sono di rame, nichel, cobalto, cromo, zinco, cadmio, stagno e piombo, argento e oro, platino e loro leghe (bronzi, ottoni, leghe a base di stagno, ecc.). In molti processi galvanici, per esempio nella nichelatura, nella ramatura e nell'argentatura, l'anodo è costituito da lastre dello stesso metallo del rivestimento che si applica: al passaggio della corrente elettrica il metallo dell'anodo si discioglie progressivamente sotto forma di sale, rimpiazzando così nel bagno elettrolitico quello che si deposita sul catodo. In altri processi galvanici, l'anodo è invece formato da un materiale che, nelle condizioni in cui si effettua l'elettrolisi, non viene attaccato, per esempio nella cromatura in cui solitamente si usano come anodo delle barre di piombo. In questo caso il bagno galvanico si impoverisce gradualmente in sale metallico e questo deve venire di tempo in tempo reintegrato aggiungendone nuove quantità.
Rivestimento in metallo: fattori influenzanti la qualità
La qualità del rivestimento dipende dalla composizione del bagno, dall'opportuna scelta delle condizioni di elettrolisi, dall'adeguata preparazione della superficie da rivestire e dalla natura del sale metallico contenuto nel bagno. La soluzione deve essere inoltre perfettamente limpida, cosa questa che nei grossi impianti si ottiene mediante dispositivi di filtrazione continua: le particelle di impurezze sospese nel bagno possono infatti aderire alla superficie del catodo e, impedendo in quel punto la deposizione del metallo, provocare la formazione di un rivestimento butterato da microscopici crateri. Grande influenza sulla qualità dei rivestimenti ottenuti ha anche la velocità con la quale essi vengono formati, che dipende dalla densità di corrente, e cioè dall'intensità della corrente utilizzata in relazione alla superficie da rivestire. Un'alta densità di corrente consente una migliore utilizzazione degli impianti: tuttavia, un'elettrolisi molto rapida richiede l'uso di bagni concentrati, riscaldati e mantenuti in agitazione, allo scopo di evitare che lo straterello di liquido aderente ai catodi si impoverisca eccessivamente di sale metallico. La superficie da rivestire deve essere il più possibile compatta e priva di strati di ossidi o di veli di grasso, che impedirebbero una buona aderenza del deposito galvanico: perciò, prima dell'applicazione di questo, gli oggetti metallici vengono sottoposti a una pulitura mediante mole e paste abrasive e poi sgrassati, per esempio con calce o con solventi.
Rivestimento in metallo: proprietà
Le proprietà dei diversi rivestimenti galvanici dipendono dalla loro natura e anche da quella del metallo sul quale vengono applicati. Così le comuni cromature hanno funzione soprattutto decorativa, perché gli strati di cromo deposti sono sottilissimi, con spessori dell'ordine di 0,005 mm, e sempre alquanto porosi; inoltre, la loro aderenza sul ferro è scadente, per cui la loro applicazione è sempre preceduta da quella di una nichelatura più consistente, cui è essenzialmente affidata la protezione del ferro contro l'attacco atmosferico, sulla quale il cromo aderisce assai meglio. L'aderenza della nichelatura sul ferro, già di per sé buona, migliora se il ferro viene preventivamente sottoposto a una ramatura; una cromatura di ottima qualità risulta quindi costituita da una ramatura, da una nichelatura e infine dalla cromatura vera e propria.
Rivestimento in metallo: operazioni di finitura
Ciascun deposito galvanico dopo essere stato applicato viene sottoposto a una pulitura con paste abrasive, spesso necessaria per assicurare una buona aderenza dei depositi successivamente applicati: all'uscita dai diversi bagni galvanici i rivestimenti presentano, infatti, una lucentezza scarsa e lattiginosa dovuta alla non perfetta regolarità dello strato metallico. Per evitare le costose operazioni di pulitura, in molti bagni si introducono piccole quantità di agenti cosiddetti brillantanti, in genere costituiti da composti organici che provocano direttamente la formazione di depositi lucidi, anche se quasi sempre assai più fragili.
Rivestimento in leghe
Per quanto riguarda la deposizione galvanica di leghe diverse, mentre le nichelature presentano una lucentezza leggermente gialla, i rivestimenti in lega nichel-cobalto con il 10% ca. di cobalto presentano dei riflessi azzurrognoli esteticamente più gradevoli: in casi particolari si applicano anche rivestimenti galvanici di ottone. Per ottenere rivestimenti di leghe il bagno elettrolitico deve contenere ambedue i metalli che formano la lega, in un rapporto quantitativo opportunamente prescelto e diverso da quello della lega che viene deposta, a causa della loro differente tendenza a scaricarsi al catodo. Nel corso di un rivestimento galvanico si possono accuratamente controllare e variare lo spessore del deposito (da frazioni di micron a frazioni di millimetro), le sue caratteristiche strutturali, fisiche e meccaniche (dimensione del grano, lucentezza, porosità, durezza, resistenza meccanica, duttilità, stato interno di sollecitazione, ecc.), agendo sul tempo e sulla densità di corrente di elettrolisi, sulla composizione chimica qualitativa e quantitativa, sulla temperatura e sulle condizioni di agitazione del bagno. Ne risulta che i bagni galvanici sono bagni elettrolitici piuttosto complessi, perché contengono, oltre ai sali del metallo da depositare, sostanze capaci di conferire ai depositi proprietà conformi alle necessità di impiego dei pezzi rivestiti, cioè sostanze capaci di accrescere la conducibilità delle soluzioni (per esempio, sali di metalli alcalini o alcalino-terrosi); sostanze funzionanti da tampone, capaci così di prevenire rapidi cambiamenti del pH del bagno a seguito del suo funzionamento (per esempio, acidi deboli come quelli borico, acetico, citrico, ecc.); additivi, che, attraverso un effetto di brillantaggio e di levigatura, portano a un miglioramento della struttura e dell'aspetto dei depositi (composti alifatici e aromatici diversi); sostanze bagnanti che, evitando la permanenza di bolle di gas (spesso idrogeno) sulla superficie del deposito, eliminano la spugnosità e la puntinatura dei depositi; sostanze attivanti o depassivanti rispetto al processo anodico (per esempio, anionicloridrici nei bagni di nichel); specie chimiche catalizzatrici del processo catodico di elettrodeposizione. Una proprietà significativa dei bagni galvanici è il cosiddetto potere penetrante, ovvero la tendenza dei bagni stessi a dare depositi uniformemente distribuiti anche su superfici catodiche di forma irregolare e complessa. Tale potere penetrante è cattivo nei bagni acidi, abbastanza buono in quelli alcalini. Mediante galvanostegia è possibile legare fra loro due metalli, per esempio cobalto-nichel e ferro-nichel, ottenendo leghe utilizzate nei nastri magnetici e nelle memorie dei calcolatori.