Background Image

Depositi di oro bianco esenti da nichel e cobalto


Depositi di oro bianco esenti da nichel e cobalto

M. Gajo, G. Gajo
Elsy Research s.n.c., V. Mons. Zoppas, 20 - 31020 Scomigo di Conegliano (Treviso). 
A. Zingales, G. Quartarone, T.Bellomi
Università di Venezia - Dipartimento di Chimica 
G. Paolucci
Università di Padova - Dipartimento di Ingegneria Meccanica


PREMESSA

Come già citato in precedenti pubblicazioni (“Cancerogeneita' di Nichel e Cobalto: possibili alternative nella galvanica decorativa”)  il Nichel metallo e i suoi composti sono stati classificati dalla Comunità Europea come “sospetti cancerogeni”. Sono stati elencati in dettaglio i composti con l'esatta classificazione e si è tentato di fare una previsione di quello che potrebbero essere le conseguenze per il settore galvanico. Nonostante i numerosi scritti sull'argomento, nel settore continua a regnare molta confusione: è dunque opportuno ritornare brevemente sull'argomento per cercare di dare una giusta dimensione al problema.

Innanzitutto è importante ricordare che non è mai stata messa in discussione la sicurezza in galvanica: è ovvio che se si riesce a cromare in sicurezza, a maggior ragione si potrà nichelare senza rischi per gli operatori.

I trattamenti galvanici nell'occhio del ciclone sono sicuramente quelli effettuati su oggetti destinati ad essere a diretto e prolungato contatto con la pelle: in questo ambito, si effettuerà un'analisi delle possibili conseguenze di carattere legale e commerciale. 

Non è possibile quantificare quali siano gli effettivi rischi per la salute derivanti da un diretto e prolungato contatto con oggetti contenenti Nichel, in quanto un'analisi di tale entità deve essere effettuata da un'équipe qualificata di medici. 

Il problema di carattere legale deriva dall'atteggiamento della Comunità Europea nei confronti del Nichel:  la direttiva 94/27/CE stabilisce il massimo rilascio consentito (0.5 mg/cm2/settimana). Questo limite potrebbe essere rivisto in funzione del fatto che il problema non è più il rilascio sull'epidermide di una sostanza allergica che coinvolge una minoranza della popolazione, ma il contatto diretto e prolungato con oggetti che contengono e rilasciano sulla pelle sostanze classificate come sospette cancerogene. Oggetti di questo genere sono di uso quotidiano: si può dunque affermare che la quasi interezza della popolazione viene interessata dal problema.

Il problema di carattere commerciale è molto semplice. In funzione di questo nuovo scenario (Nichel sospetto cancerogeno), molte aziende si stanno attivando per eliminare il Nichel dalla galvanica per evitare di detenere in magazzino sostanze sospette cancerogene (cloruro e solfato di Nichel). Queste aziende usciranno a breve sul mercato con oggetti esenti da Nichel e con tutta probabilità, verrà fatta una campagna pubblicitaria rumorosa. Chi non si adegua rischia di rimanere indietro.


INTRODUZIONE

In questi anni, l'obiettivo del nostro gruppo di ricerca è stato eliminare il Nichel da tutti i bagni galvanici. In alcuni casi sono state sufficienti delle modifiche a bagni esistenti, in altri casi è stato necessario creare nuovi cicli di trattamento galvanico.
Per portare a compimento il lavoro mancavano solo i trattamenti di colore grigio antracite, effettuati finora solo con trattamenti a base di Nichel o Cromo e sostituiti con il bagno di Rutenio Elsy “canna di fucile” e i trattamenti per il bianco, dove si effettuano con successo diversi trattamenti quali la rodiatura, l'argentatura o la palladiatura, ma non la doratura senza Nichel.
Pur essendoci per il bianco diverse possibilità, l'Oro continua ad essere  uno dei metalli più ambiti e richiesti dal mercato; da qui lo stimolo ad effettuare una ricerca in questa direzione.

Le ricerche sono state condotte esaminando diverse possibili leghe, quali Oro/Stagno, Oro/Stagno/Zinco, etc. In questi casi si doveva creare un bagno “ex novo”, con conseguenti lunghi tempi di messa a punto.
Pur non essendo state abbandonate queste strade, si è pensato di abbreviare i tempi modificando un bagno esistente sul commercio da molti anni, cioè il bagno di Oro/Palladio.
Questo trattamento nasce come bagno contenente Oro, Palladio, Rame ed Arsenico, tramite il quale è possibile ottenere depositi di colore giallo tendente al rosa.
E' stato successivamente modificato eliminando il Rame e l'Arsenico, ottenendo lo stesso colore ma senza componenti nocivi (Arsenico).
Sostituendo alcuni componenti e modificando alcuni parametri di lavoro, si è riusciti ad mettere a punto un bagno che deposita leghe di Oro/Palladio ad alta caratura d'Oro, stabile e dal colore bianco e brillante.


BAGNO DI ORO/PALLADIO

Il bagno prima delle modifiche era costituito da una soluzione a pH leggermente alcalino, senza cianuri. Il risultato era un deposito a spessore di Oro 22k esente da Arsenico e  Selenio.
Le condizioni operative sono qui di seguito descritte:


CONDIZIONI OPERATIVE
             

Oro g/l 5
Palladio g/l 1
Sali stabilizzatori g/l 50
pH (a 20°C) 8
Temperatura °C 55 - 60
Densità di corrente A/dm² 0,3- 0,7
Rapporto anodo catodo
4  :  1
Rendimento mg/A.min 80 -100
Agitazione m/min 7
Velocità di deposizione
1 micron in 4' to 0,5 A/dm²
Filtri
continua con filtri in polipropilene 1 / 5 microns
Anodi
Titanio platinato


Inizialmente si è proceduto a modificare i parametri di lavoro, procedura semplice e di immediata risposta. In particolare si è lavorato su:


•      Densità di corrente

•       Temperatura di lavoro

•       pH

•       Agitazione


I risultati ottenuti erano interessanti, ma non completamente soddisfacenti, in quanto il colore ottenuto tendeva ancora al giallo e non era particolarmente brillante.

Si è reso dunque necessario operare delle variazioni nella formulazione del bagno nel modo seguente:


•       Rapporto Oro/Palladio: si è abbassata la concentrazione do Oro nel bagno per favorire la deposizione di Palladio.

•       Sale stabilizzatore: si è cambiata sia la concentrazione sia il tipo di sale. Il nuovo composto è affine al precedente, ma tests condotti dimostrano che questa variazione consente di ottenere il bianco molto più facilmente.

•       Brillantante: uno dei componenti organici nel bagno è stato sostituito. Questa rappresenta la modifica più importante effettuata sul bagno.


Queste modifiche, non essendo radicali, hanno consentito di ottenere il risultato auspicato senza snaturare il bagno. Si è mantenuta dunque l'affidabilità del trattamento. Alla fine si è giunti ad avere le seguenti condizioni operative:

CONDIZIONI OPERATIVE                                    




ORO GIALLO ORO BIANCO
Oro g/l 5 2.5
Palladio g/l 1 1
Sali stabilizzatori g/l 50 40
pH (a 20°C) 8 7,5
Temperatura °C 55 - 60 50-55
Densità di corrente A/dm² 0,3- 0,7 0,3- 0,7
Rapporto anodo catodo
4  :  1 4  :  1
Rendimento mg/A.min 80 -100 80 -100
Agitazione m/min 7 7
Velocità di deposizione
1 micron in 4' to 0,5 A/dm² 1 micron in 4' to 0,5 A/dm²
Filtri
continua con filtri in polipropilene 1 / 5 microns continua con filtri in polipropilene 1 / 5 microns
Anodi
Titanio platinato Titanio platinato



CONCLUSIONI

Il bagno, dopo un'opportuna messa a punto, ha dimostrato di essere abbastanza facile da gestire senza particolari problemi, come il suo predecessore. Le modifiche effettuate non hanno portato complicazioni, anzi semmai sono state positive: ad esempio, l'abbassamento della temperatura consente una più facile gestione del pH, corretto con ammoniaca che ad alte temperature di esercizio evapora rapidamente.
Il colore che si ottiene è bianco e brillante. Si possono ottenere tonalità vicine al Palladio, ma anche più bianche, anche se il carattere del Palladio si intravede sempre. 
L'Oro bianco senza Nichel rappresenta un nuovo traguardo raggiunto nell'eliminazione di metalli nocivi e cancerogeni dai trattamenti galvanici. Le ricerche non sono terminate, ma si può affermare che oggi la galvanica nickel-free si può fare a livello industriale con facilità di gestione comparabile ai cicli precedenti.