Como melhorar os banhos de anodização

Escrito em Postado em Boletins Processo Industrial, Deixe um comentário.

Um dos principais desafios da execução de um processo de anodização é que ele consiste em várias etapas, cada uma das quais deve ser gerenciada e controlada para garantir a qualidade do produto finalizado. Desde o desengorduramento e a limpeza iniciais, até a etapa real de anodização e a vedação final, cada banho no processo de anodização possui uma química diferente que deve ser gerenciada para garantir resultados consistentes e de alta qualidade. Para o profissional de anodização, é crucial entender o que é preciso medir nos banhos e como medi-los para garantir um acabamento consistente, durável e de alta qualidade.

Parâmetros de Anodização: pH

Os diferentes banhos no processo de anodização consistem em diferentes misturas químicas que exigem a manutenção de certos parâmetros para garantir desempenho confiável e resultados de alta qualidade. Testes periódicos dos banhos são necessários para determinar se a composição do banho deve ser alterada ou se os compostos ativos no banho precisam ser reabastecidos. Para quase todos os banhos no processo de anodização, o pH é um parâmetro de controle extremamente importante.

O pH é uma escala logarítmica para descrever a força ácida ou básica de uma solução aquosa e é definido como pH = – log [H+]. Isso significa que uma mudança em uma unidade de pH corresponde a uma alteração de dez vezes na atividade do íon hidrogênio. Soluções abaixo de pH 7 são consideradas ácidas e soluções acima de pH 7 são consideradas básicas.

Os diferentes banhos no processo de anodização precisam ser mantidos em pHs diferentes para manter sua química funcionando corretamente. Além disso, o pH é um parâmetro regulado para as águas que são descartadas. A falha em monitorar adequadamente o pH, quando necessário, pode levar a acabamentos de baixa qualidade e multas por parte das autoridades reguladoras.

Para esse fim, é fundamental entender como medir adequadamente o pH para que se possa ter confiança em suas medições. O primeiro passo de uma medição de pH adequada é calibrar o medidor. A calibração de um medidor de pH corrige a leitura para a condição do eletrodo. Embora os testadores com caneta de baixo custo sejam fáceis de usar e possam ser úteis para verificações pontuais, para realizar medições de pH precisas, é absolutamente necessário um medidor que relate as medições em milivolts de pH e registre os parâmetros de calibração. O eletrodo de um medidor de pH é consumível e se degradará com o tempo e o uso. Após um certo ponto, o eletrodo não será mais capaz de ser suficientemente seletivo em relação aos íons hidrogênio para medir o pH. Nesse ponto, o eletrodo teria que ser substituído.

Um eletrodo de pH ideal deve exibir um potencial de 0 mV a pH 7, com a variação potencial de 59,16mV por unidade de pH a partir de zero (positivo para pH abaixo de 7 e negativo para pH acima de 7). Se um desses parâmetros variar muito de seus valores ideais, o eletrodo não funcionará mais para medir com precisão o pH.

Comece a testar o pH agora!

Desafios da medição do pH em um processo de anodização

A produção de um anodizador apresenta desafios únicos na medição de pH. Ao medir o pH com um eletrodo, a natureza altamente condutora do banho e as correntes elétricas presentes no tanque podem causar interferência na leitura do eletrodo de pH. Como o elemento sensor de um eletrodo de pH tem impedância muito alta, um loop de terra pode se formar entre o eletrodo de referência do eletrodo de pH e o próprio tanque de anodização e a corrente elétrica ambiente pode afetar o potencial de referência do eletrodo. Isso pode causar leituras imprecisas e reduzir a vida útil do eletrodo. Para evitar isso, ao testar em um banho, é necessário usar um eletrodo de pH com um pino correspondente. Um pino correspondente é uma conexão de aterramento externa que isola o eletrodo de pH de seu ambiente elétrico externo.

Verificação Pontual vs. Monitoramento Contínuo de pH 

Para melhorar o monitoramento do pH, monitores e controladores de processo podem ser instalados para monitorar continuamente o pH. Através da medição contínua, você pode ver se o pH do seu banho está flutuando antes que se torne um problema. Além disso, os controladores e monitores de pH podem ser conectados e integrados a um sistema central de controle e monitoramento através de uma saída de 4-20mA para permitir o monitoramento remoto.

Parâmetros de anodização: Composição

Enquanto outros banhos no processo de anodização, como corante, vedação e enxágue, podem ser suficientemente controlados pelo monitoramento do pH, o banho de anodização real requer uma análise mais detalhada para controlar adequadamente sua química.

Como processos de anodização comuns são baseados em substâncias químicas de ácido crômico, ácido bórico ou ácido sulfúrico, saber que a concentração de ácido em um banho de anodização é fundamental para manter a maquiagem dentro das especificações. Além disso, o nível de metais dissolvidos no banho precisa ser controlado.

Para quantificar com precisão a quantidade de ácido em um banho, é necessário testar uma amostra do banho por titulação. Como exemplo, com um banho de anodização de ácido sulfúrico, o pH sozinho não pode determinar a concentração de ácido sulfúrico. Para determinar esse valor, uma amostra do banho é titulada com hidróxido de sódio até um ponto final de laranja de metila e subsequentemente a um ponto final de fenolftaleína para determinar a concentração de alumínio.

A realização de titulações manuais pode ser entediante e difícil de executar, principalmente se a amostra for muito colorida. Diferenças na percepção de cores e na técnica analítica podem resultar em operadores diferentes obtendo resultados diferentes ao testar as mesmas amostras. Para esse fim, a automatização da titulação pode resolver esses dois problemas. As medições potenciométricas são menos ambíguas do que observar a mudança de cor de um indicador químico, levando a sistemas de titulação automatizados e de detecção de endpoints mais confiáveis que podem tipicamente dosar com mais precisão e precisão do que um operador com uma bureta manual. Como exemplo, o sistema de dosagem de alta precisão em um titulador automático da Hanna Instruments pode dosar com um incremento mínimo de 5 microlitros.

Titulação na análise de banhos de anodização

Embora o processo de medição do pH seja praticamente o mesmo, independentemente do banho, a análise da composição varia de acordo com a química do seu processo de anodização. Se você já estiver executando titulações manuais de seus banhos, os parâmetros de monitoração, como ácido, alumínio e cloreto, essas titulações podem ser realizadas potenciometricamente por um sistema de titulação automatizado. Os indicadores de pH coloridos podem ser substituídos por um eletrodo de pH.

As titulações argentométricas podem ser monitoradas com um eletrodo de íon-seletivo de prata. Ao substituir um indicador visual por uma medição potenciométrica, podem ser evitadas fontes de erro, como determinação inconsistente de pontos finais entre os operadores e dificuldade de resolver alterações de cores em amostras muito coloridas. A remoção da ambiguidade da detecção visual do ponto final leva a resultados mais consistentes e reproduzíveis de execução para execução e de operador para operador.

Além de remover a ambiguidade na detecção do ponto final, os tituladores automatizados podem dosar com mais precisão do que os meios manuais tradicionais. A bomba de bureta de 40.000 passos nos sistemas de titulação HI931 e HI932 da Hanna Instruments pode adicionar doses tão pequenas quanto 5 µL ao usar uma seringa de 10 ml ou 25 ml ou até 1 µL ao usar uma seringa de 5 mL. Isso significa que um titulador automatizado pode produzir resultados mais precisos e consistentes do que qualquer operador humano com uma bureta manual.

Comece a titular agora!

Benefícios do CQ aprimorado

Embora os custos de melhorar a análise química possam parecer intimidadores, eles podem se pagar facilmente. Uma análise química mais precisa significa um controle mais preciso dos banhos. Por isso, é possível economizar dinheiro, minimizando o uso de produtos químicos e reduzindo a sucata e o retrabalho.

Ao poder avaliar com mais precisão os níveis do banho, é possível controlar a quantidade de produto químico que deve ser usado para reabastecê-lo. Ao adicionar apenas a quantidade de químicos necessária e somente quando necessário, você pode reduzir os custos de manutenção dos banhos de anodização.

Além disso, com a maior consistência analítica permitida pela automação, a sucata e o retrabalho podem ser minimizados, garantindo que seus banhos de anodização estejam sempre nas especificações.

Siga-nos