Galvanica: definizione, funzionamento e principali applicazioni

Cos’è la galvanica?

La galvanica è un processo elettrochimico che permette di ricoprire un oggetto metallico con uno strato sottile di un altro metallo. Questo rivestimento migliora l’aspetto estetico del pezzo, la sua resistenza alla corrosione, la durata e, quando necessario, anche alcune proprietà funzionali come la durezza o la conducibilità elettrica.

Il funzionamento è semplice: l’articolo viene immerso in una vasca galvanica, che contiene una soluzione acquosa specifica e due elementi chiave, l’anodo e il catodo. Applicando corrente elettrica, gli ioni metallici presenti nel bagno si trasformano in metallo solido e si depositano sulla superficie del pezzo. In pratica, la galvanica è un metodo controllato per modificare e migliorare la superficie di un materiale in modo preciso e ripetibile.

È ampiamente utilizzata in molti settori industriali: moda, accessori, minuteria metallica, rubinetteria, automotive, elettronica, medicale e molto altro.

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Come funziona la galvanica

Anche se alla base c’è l’elettrochimica, il processo può essere spiegato con pochi concetti semplici.

Catodo, anodo e corrente elettrica

Durante la galvanizzazione:

• il pezzo da trattare è collegato al polo negativo (catodo),
• un altro elemento metallico è collegato al polo positivo (anodo).
• una corrente elettrica scorre nella vasca.

Quando il pezzo entra in soluzione, il circuito si chiude.

Gli ioni metallici positivi presenti nel bagno vengono attratti dal catodo, acquistano elettroni e si trasformano in atomi di metallo che ricoprono il pezzo. Allo stesso tempo, all’anodo avvengono reazioni di ossidazione e rilascio di altre specie in soluzione.

Perché la corrente è fondamentale

Ogni bagno galvanico funziona in un intervallo preciso di densità di corrente. Rispettarlo è essenziale per ottenere un deposito uniforme e privo di difetti.

• Geometrie complesse (spigoli, cavità) ricevono quantità di metallo diverse.
• Se la corrente è troppo alta, compaiono bruciature e depositi irregolari.
• Se è troppo bassa, il metallo risulta opaco e poco livellato.
  

I fondamenti chimici della galvanica

Sebbene ogni processo abbia specifiche proprie, gli elementi chimici chiave sono comuni.

Cosa contiene un bagno galvanico

Ogni bagno è formato da una miscela di elementi che lavorano insieme:

• acqua
• sali metallici
• additivi organici, che regolano brillantezza e livellatura
• agenti complessanti, che stabilizzano il metallo in soluzione
• regolatori di pH
• tensioattivi, che migliorano la bagnabilità e riducono difetti.

Il corretto equilibrio tra questi componenti è ciò che determina qualità e stabilità del processo.

Crescita del deposito e principali difetti

Il deposito metallico cresce a partire da piccoli nuclei che si espandono fino a creare uno strato continuo.

Se bagno e parametri sono stabili, il risultato è brillante, uniforme e aderente.
Se invece il processo non è in equilibrio, possono comparire difetti tipici:

• bruciature nelle zone ad alta densità di corrente,
• inclusioni e rugosità dovute a particelle o contaminanti,
• scarso livellamento quando gli additivi non sono bilanciati,
• scarsa adesione in caso di pretrattamento insufficiente,
• opalescenza quando organici o additivi sono sbilanciati.

Molti difetti non dipendono dal bagno ma dal pezzo grezzo: ossidi, residui di lavorazione o materiali non idonei.

L’importanza dei pretrattamenti

Essere conduttivo non basta: la superficie deve essere perfettamente pulita e attivata prima della galvanizzazione.
Per questo i pretrattamenti sono una fase decisiva per la qualità finale.

Le operazioni più comuni includono:

Lavaggio a ultrasuoni

Rimuove grassi, paste abrasive e impurità grazie all’azione combinata del detergente e della cavitazione.

Sgrassatura elettrolitica

Pulisce a fondo e attiva la superficie. Gli articoli sono collegati al catodo e la produzione di idrogeno aiuta a rimuovere ossidi e residui.

Neutralizzazione

Serve per eliminare tracce alcaline lasciate dalla fase precedente.

Decapaggio

Rimuove ossidi resistenti e prepara il substrato alla deposizione.

Senza un pretrattamento corretto, il deposito può non aderire, risultare macchiato o presentare difetti visibili.

Controllo analitico dei bagni galvanici

Ogni bagno cambia nel tempo: gli additivi si consumano, il metallo si arricchisce o si impoverisce, possono entrare contaminanti.
Per questo servono controlli programmati, che possono essere giornalieri, settimanali o mensili.

Le analisi principali includono:

• misura della concentrazione del metallo,
• controllo degli additivi tramite CVS o tecniche simili,
• verifica di pH, conducibilità e densità,
• analisi di contaminanti metallici e organici.

Un programma analitico ben strutturato permette di prevenire la maggior parte dei difetti.

Un bagno fuori equilibrio genera problemi difficili da correggere.
Il monitoraggio garantisce qualità costante, riduzione degli scarti e maggiore durata del bagno.

Tipologie di impianti galvanici

Gli impianti si differenziano per livello di automazione e tipologia di articoli trattati.

Impianti manuali

Perfetti per piccoli lotti, prototipi, lavorazioni speciali e pezzi complessi che richiedono controllo visivo costante.
Vedi l’impianto galvanica manuale di LEM.

Impianti a rotobarile

Ideali per minuteria metallica, bulloneria, piccole componenti da trattare in grandi volumi.
Vedi l’impianto galvanico a rotobarile di LEM.

Linee automatiche

Ideali per volumi elevati e cicli ripetitivi. Consentono il controllo preciso di tutti i parametri e una tracciabilità continua del processo.
Vedi gli impianti automatici di LEM.

Vantaggi, limiti e applicazioni

La galvanica offre numerosi vantaggi

• elevata resistenza alla corrosione e all’usura,
• grande varietà di finiture estetiche e colori,
• miglioramento delle proprietà meccaniche superficiali,
• possibilità di depositare metalli e leghe specifiche.

I principali limiti sono:

• necessità di controlli costanti del bagno,
• pretrattamenti rigorosi,
• gestione ambientale precisa.

Le applicazioni sono vastissime: rubinetteria, accessori moda, elettronica, automotive, ferramenta, arredamento, medicale e molto altro.
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FAQ sulla galvanica

Quali parametri vanno controllati in un bagno galvanico?

Concentrazione del metallo, pH, temperatura, conducibilità, livello degli additivi e presenza di contaminanti.

Come si mantiene stabile un bagno?

Con analisi periodiche, reintegri controllati, filtrazione continua e controllo della temperatura.

Perché i pretrattamenti sono decisivi?

Perché l’adesione del deposito dipende dalla pulizia e dall’attivazione iniziale della superficie.

Come si valuta la qualità del deposito galvanico?

Con misure non distruttive dello spessore, test di adesione, valutazioni estetiche e analisi dei difetti.

Fonti primarie

• G. Di Bari – Electrodeposition of Nickel, ASM International
• D.A. Jones – Principles and Prevention of Corrosion, Prentice Hall
• A.J. Bard, L.R. Faulkner – Electrochemical Methods, Wiley
• ASTM B456 – Standard Specification for Electrodeposited Coatings
• ISO 2080 – Electroplating and related processes – Vocabulary