Metodo coulometrico
Misurazione dello spessore del rivestimento mediante coulometria.
Il metodo coulometrico è uno dei metodi più semplici e antichi per la determinazione dello spessore del rivestimento e fa parte dei metodi di analisi elettrochimica. La coulometria utilizza la legge di Faraday per determinare lo spessore del rivestimento. È adatta a molti rivestimenti metallici su qualsiasi materiale di base. Soprattutto per i sistemi multistrato, il metodo coulometrico rappresenta spesso un'alternativa economica alla fluorescenza a raggi-X.
Ecco come funziona il metodo coulometrico.
La coulometria è l'inverso del processo di galvanizzazione. Nella misurazione coulometrica dello spessore del rivestimento, lo strato metallico viene dissolto da una corrente elettrica costante.
La misura viene effettuata utilizzando una cella di misura riempita con un elettrolita. Questo bagno in miniatura viene posizionato sul rivestimento con la cella che si posiziona su di un'area definita. Grazie all'azione dell'elettrolita e della corrente continua, gli atomi di metallo del rivestimento entrano nella soluzione come cationi e migrano verso il catodo della cella di misura.
Quando l'intero rivestimento si stacca e l'elettrolita raggiunge il materiale sottostante (materiale di base o un altro strato), si verifica un aumento della resistenza elettrica e quindi un salto di tensione misurabile, che porta alla fine automatica della misurazione.
Dal tempo trascorso dal processo di dissoluzione, è possibile calcolare lo spessore del rivestimento mediante la legge di Faraday.
Controllo completo con STEP - determinazione simultanea dello spessore e della differenza di potenziale
I rivestimenti complessi con diversi strati di nichel sovrapposti sono spesso utilizzati nella costruzione di automobili. Questi sistemi di rivestimento sono destinati, da un lato, a fornire l'elevata brillantezza necessaria per gli elementi decorativi e, dall'altro, ad aumentare la resistenza alla corrosione.
Il metodo di prova STEP è da tempo standardizzato in conformità alle norme ASTM B764 e DIN EN 16866 come metodo di misura per il controllo dei singoli strati di questo sistema di rivestimento in nichel.
A differenza del metodo coulometrico convenzionale, l'andamento del potenziale dell'elettrodo viene registrato con un elettrodo d'argento aggiuntivo. Questo elettrodo è abbastanza sensibile da rilevare le piccole differenze di potenziale tra i singoli strati di nichel. In questo caso, lo spessore dello strato e le differenze di potenziale vengono determinate manualmente dall'andamento del potenziale dell'elettrodo (curve tensione-spessore dello strato). Lo strumento non si spegne dopo un salto di potenziale per consentire la misurazione di più strati in un'unica esecuzione.
Dove viene utilizzato questo processo?
- Rivestimenti metallici (alluminio, rame, nichel, oro, argento) su diversi materiali di base
- Rivestimenti galvanici
- Sistemi multistrato come Cr/Ni/Cu su ferro o substrati plastici (ABS)
- Rivestimenti multipli di nichel (poroso/luminoso/semiluminoso) tramite step test
Quali fattori possono influenzare la misura?
Come per tutti i metodi, anche nella coulometria esistono fattori che possono influenzare la misura.
Composizione elettrolitica
Da un lato, la composizione dell'elettrolita deve corrispondere al materiale di base e al rivestimento da sciogliere. In secondo luogo, l'elettrolita può essere consumato nel caso di rivestimenti molto spessi o durante misurazioni ripetute.
Punto di misura
Per ridurre al minimo la possibilità di errore, è necessario evitare la contaminazione del punto di misura. È buona norma incidere leggermente il sito prima della misura per rimuovere eventuali strati di ossido. Se il punto di misura è troppo vicino al bordo del campione, gli effetti del bordo possono falsare i risultati. Dopo la misura, occorre sempre verificare se lo strato si è staccato in modo netto.
Il punto di misura deve anche essere controllato per verificare l'assenza di perdite. Se il punto di misura non è piatto o se la cella di misura viene utilizzata in prossimità di curve, l'elettrolita potrebbe fuoriuscire (anche solo alcune gocce), dando luogo a un'area di dissoluzione più ampia e quindi a risultati errati.
Le variazioni del punto di misura dovute all'usura della guarnizione, alle variazioni della pressione di contatto e ad altre influenze sul punto di misura possono causare errori di misura.
Quale norma viene applicata in questo caso?
Metodo coulometrico secondo DIN EN ISO 2177
