Los objetivos principales de los baños de proceso galvánico incluyen el refinamiento de la superficie de las piezas de trabajo y el establecimiento de propiedades físicas. Para ello se añaden regularmente aditivos para el baño (p. ej. compuestos orgánicos o agentes complejantes) en diferentes cantidades, dependiendo de la carga de procesamiento. Dado que la composición del baño cambia continuamente debido a la introducción de las piezas de trabajo, es necesario un estrecho seguimiento de la concentración de los aditivos del baño para garantizar que la calidad del producto final esté al más alto nivel.

Esta nota de aplicación del proceso presenta un método para analizar con precisión agentes complejos en línea en baños galvánicos con Analizador Raman 2060 de Metrohm Process Analytics. Esto permite el control del baño en tiempo real y, por tanto, un aumento de la eficiencia de producción y la calidad del producto.

El proceso de galvanoplastia consiste en utilizar electricidad para recubrir un material (p. ej., cobre (Cu)) con una fina capa de otro material (p. ej., níquel (Ni), zinc (Zn)), normalmente por motivos. de protección.

El zinc y sus aleaciones (p. ej., Zn/Ni) son algunos de los principales materiales utilizados para la protección contra la corrosión del acero. Sin embargo, las aleaciones de Zn-Ni se utilizan principalmente porque son de cinco a seis veces más fuertes que el Zn puro para contrarrestar la corrosión.1].

Se añaden aditivos orgánicos o agentes complejos a la solución electrolítica en el baño para mejorar el proceso de deposición y, por tanto, la resistencia a la corrosión.2].

Durante el proceso de galvanoplastia, se utilizan agentes complejos para formar complejos con iones metálicos en la solución de electrolito. Estos complejos ayudan a mantener los iones metálicos en la solución, evitando su recepción prematura o reacciones secundarias no deseadas. Las aminas, por ejemplo, pueden actuar como agentes complejantes en baños alcalinos de Zn/Ni. Forman complejos estables con iones metálicos (p. ej., Zn²⁺ y ni²⁺), impidiendo que reaccionen con otros iones. Esto ayuda a controlar el potencial de deposición, mejorar la conductividad y suprimir la formación de dendritas.3].

Tradicionalmente, el control de la concentración de agentes complejos en los baños de galvanoplastia se realiza manualmente. Se trata de un proceso engorroso que implica la extracción de muestras del baño que deben transportarse a un laboratorio para su análisis.

Estas acciones no sólo no logran capturar la composición de los baños en tiempo real sino que también conllevan riesgos para la seguridad. El retraso entre la recogida de muestras y el análisis puede dar lugar a resultados sesgados, ya que pueden producirse cambios en el proceso de galvanoplastia antes de que se complete el análisis.

La utilización de la espectroscopia Raman en línea aborda estos desafíos al permitir el análisis continuo de componentes orgánicos e inorgánicos, incluidos agentes complejos, en tiempo real. A diferencia de los métodos químicos húmedos tradicionales, la espectroscopia no requiere preparación de muestras y puede integrarse perfectamente en el proceso de galvanoplastia. Esto permite conocer minuto a minuto el estado del baño y facilitar un control más preciso sobre el potencial de deposición, la conductividad y la formación de dendritas. Esto no sólo mejora la eficiencia, sino que también contribuye a la seguridad y confiabilidad de las operaciones de galvanoplastia.

Se puede conectar un analizador de procesos en línea al baño galvánico mediante fibra óptica y una celda de flujo (figura 1). Para aprovechar la capacidad de multiplexación (es decir, varios baños en alternancia), se pueden activar válvulas que aseguren el llenado de la línea de muestra y la posterior limpieza. Todo el flujo de trabajo, incluida la manipulación de líquidos, se lleva a cabo de forma completamente automática.

Metrohm Process Analytics ofrece una solución analítica para la monitorización de baños de galvanoplastia: analizadores de procesos Raman. El analizador Raman 2060 (figura 2) ofrece un análisis rápido, no destructivo y sin reactivos de agentes complejantes (aminas) en baños alcalinos de Zn/Ni.

Para el análisis automatizado durante el funcionamiento rutinario, la aplicación ha sido desarrollada previamente por Metrohm Process Analytics. Para ello, los espectros se registran con el analizador Raman 2060 (figura 2). Los espectros se correlacionan con datos de un método de análisis de referencia y se crea un modelo de calibración sólido.

El modelo de calibración se utiliza automáticamente en el proceso. El recibe los resultados de la medición de la concentración tanto en forma de tabla de usuario como en forma de gráfico de tendencias del proceso (figura 3). Los valores se pueden transferir a un sistema de control de procesos a través de una interfaz de comunicación de procesos.