ITVI20090243A1 - Metodo di alimentazione elettrica per impianti di elettrodeposizione - Google Patents

Description

Descrizione

Il presente trovato riguarda un metodo di alimentazione elettrica per impianti di elettrodeposizione.

È noto che con il termine di elettrodeposizione si intende un procedimento mediante il quale si deposita mediante elettrolisi su un supporto conduttore un metallo che è presente nella soluzione da elettrolizzare. Dal punto di vista operativo si pone il supporto su cui si deve depositare il metallo come catodo di una cella elettrolitica. Il passaggio della corrente elettrica attraverso Γ interfase catodo-elettrolito avviene grazie alla riduzione degli ioni del metallo da depositare; quest’ultimo, una volta scaricato, origina il deposito elettrolitico. Gli ioni della soluzione devono essere naturalmente ripristinati in seguito alla loro riduzione mediante opportune aggiunte di sali alla soluzione o mediante ionizzazione di un anodo.

In pratica, mediante l’elettrodeposizione si provvede alla copertura mediante cromo esavalente (che prende il nome di cromatura), nonché di rodio, oro, argento o nichel di oggetti d materia plastica, nonché realizzati in metalli e loro leghe. Ciò viene ottenuto sia per migliorare il loro aspetto estetico, che per conferire loro una notevole resistenza alla corrosione. Come esempi di prodotti trattati mediante l’elettrodeposizione possono essere citati vari componenti per automobili e motocicli, articoli per la casa ed oggetti a scopo ornamentale e per uso personale.

Lo spessore del materiale elettrodeposto è compreso generalmente in un intervallo variabile tra 1 e 100 μ. m.

Allo stato attuale della tecnica, la tensione applicala alla cella elettrolitica è di tipo continuo, con valori compresi fra 6 e IO V La corrente che circola nella soluzione assume generalmente valori compresi fra IO A e 10 K.A. In caso di alimentazione mediante raddrizzatori, per esempio di tipo esafase, si cura in modo particolare il fatto che la tensione in uscita da detti alimentatori presenti un "ripple” che risulti il più basso possibile, proprio perché in base alle attuali conoscenze si vuole evitare il più possibile la presenza di armoniche nella tensione di alimentazione.

Tale procedimento di elettrodeposizione, pur ampiamente utilizzato, non è tuttavia privo di difetti e di inconvenienti. Infatti spesso il materiale elettrodeposto presenta delle micro-fessurazioni che, a volte, rendono il prodotto inaccettabile dal punto d vista estetico o funzionale, dando luogo ad una notevole quantità di scarti di lavorazione. Il procedimento dà luogo a delle bruciature nelle zone ad alta densità di corrente (effetto punta), così come si verifica un’insufficiente deposizione di materiale nelle zone a bassa densità di corrente. In pratica si determina una scarsa uniformità del deposito, in particolare se il prodotto da trattare presenta zone concave o convesse. In pratica il procedimento dà luogo a risultati ottimali solamente su superfici sostanzialmente piane, mentre presenta delle problematicità sempre maggiori all’alimentare della complessità della superfìcie da trattare.

Scopo del presente trovato è quello di prevedere un metodo di alimentazione elettrica per gli impianti di elettrodeposizione del tipo precedentemente descritto, che sia esente dagli inconvenienti sopra citati, dando luogo, in particolare, a dei risultati migliori di detto processo di elettrodeposizione.

Ciò si ottiene, secondo il trovato, prevedendo che il circuito elettrico di elettrodeposizione sia alimentato mediante una tensione continua di base alla quale si sovrappone però un’onda quadra di tensione avente un valore inferiore a detta tensione di base.

Le prove effettuale hanno permesso di appurare che, sorprendentemente, con tale forma di alimentazione è possibile ottenere dei risultati del procedimento di elettrodeposizione molto migliori rispetto a quelli ottenibili con la normale alimentazione con tensione continua.

La cosa è tanto più sorprendente se si considera che, come già citato in precedenza, attualmente si cerca di ridurre a valori minimi il ripple di tensione che, inevitabilmente, è presente in caso di impianti di alimentazione di tipo polifasico successivo raddrizzamento.

Queste ed altre caratteristiche del trovato verranno ora qui di seguito descritte in dettaglio, facendo riferimento a alcune sue possibili forme di realizzazione, con l’aiuto dell’allegata tavola di disegno, dove, nella fig. 1, è illustrato il diagramma di un esempio di forma d’onda attuante il metodo secondo il trovato.

Osservando il diagramma illustrato nella figura si vede che, secondo il trovato, l’impianto di elettrodeposizione è alimentato con una forma d’onda in cui è prevista una tensione continua di base Vballa quale si sovrappone un’onda quadra di tensione (Vq) di valore inferiore a detta tensione di base. La tensione di base assume vantaggiosamente valori compresi tra 3 e 12 V.

Il semi-periodo T/2 dell’onda quadra assume vantaggiosamente valori variabili da 2 a 500 ms.

Infine, la tensione Vqdell’onda quadra assumerà vantaggiosamente valori variabili dal 10% al 50% rispetto a quello della tensione continua di base Vb. Sorprendentemente, con queste modalità di alimentazione il procedimento di elettrodeposizione è risultato molto più efficace rispetto ai metodi finora utilizzati.

In particolare, dal punto di vista visivo, si rileva una diminuzione sensibile della fessurazione. Π cosiddetto "effetto punta” risulta molto più ridotto rispetto a quello riscontrato nello stato dell’arte. L’efficacia del metodo secondo il trovato fa si che sia possibile ottenere un deposito di spessore predefmito su una determinata superficie, con un risparmio energetico del 30-40%, e con una diminuzione del tempo di deposito di circa il 40%.

Nel contempo sotto state effettuati anche dei test di microdurezza su un deposito di cromo. In pratica queste prove sono state effettuate in accordo alla norma ASTM E 384 per misurare la microdurezza Vickers con un carico di 300 g. In queste condizioni il valore medio misurato è risultato di 950 HV e quindi si può dire che la prova è stata superata con risultato positivo.

E stato altresì condotto un test di infragilimento da idrogeno su cinque provette in accordo con la nonna ASTM F 519. In questo caso le provette, dopo la cromatura, sono state sottoposte ad un trattamento termico di de-idrogenazione a 191 ° C per dieci ore, in accordo alla specifica ASM 2406.

Dopo il trattamento di de-idrogenazione le provette sono state sottoposte ad un test di resistenza alla trazione della durata di 200 ore, sotto un carico costante pari al 75% del carico di rottura delle provette prima della cromatura. Pertanto anche il test di infragilimento può dirsi concluso con esito senz’altro positivo. In pratica, mediante il metodo di cui al trovato gli oggetti sottoposti ad elettrodeposizione non danno luogo a problemi, né di microdurezza, né da infragilimento da idrogeno; in altre parole ai vantaggi precedentemente esposti non si contrappone nessun particolare svantaggio.

Naturalmente la forma d’onda illustrata in figura e precedentemente descritta potrà essere ottenuta mediante qualunque circuito di alimentazione, trifase o monofase. A titolo di esempio potrà essere utilizzato un ponte raddrizzatore con alimeli la/ione monofase, per potenze ridotte, o trifase, per potenze superiori. Indicativamente il ponte monofase potrà essere utilizzato per correnti fino a 150 A, mentre il ponte trifase sarà utilizzato vantaggiosamente per correnti superiori. A valle di questo ponte raddrizzatore potrà essere vantaggiosamente utilizzato un gruppo cosiddetto 1GBT, che, con modalità del lutto note, è atto a fungere da interruttore ON-OFF.

Claims (4)

1. Rivendicazioni I . METODO DI AUMENTAZIONE ELETTRICA PER IMPIANTI DI ELETTRODEPOSIZIONE, caratterizzato dal fatto di prevedere una forma d<’>onda dell’alimentazione elettrica in cui è prevista una tensione continua di base (Vi,), alla quale si sovrappone un<'>onda quadra di tensione(Vq)di valore inferiore rispetto a detta tensione di base.
2. 2. METODO, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la tensione di base (Ve,) può assumere valori compresi tra 3 e 12 V.
3. 3. METODO, secondo la rivendicazione I, caratterizzato dal fatto che l’onda quadra presenta un semiperiodo (T/2) che assume valori variabili da 2 a 500 ms.
4. 4. METODO, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la tensione (Vq) dell’onda quadra può assumere un valore variabile dal IO al 50% rispetto a quello della tensione continua di base (Vb).