ITBS20120096A1 - Procedimento per la realizzazione di un componente di valvolame o di rubinetteria - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un procedimento di elettrodeposizione su di un substrato metallico di un primo strato in rame e di un secondo strato in cromo direttamente applicato al primo strato, ed un componente di valvolame o di rubinetteria ottenibile con tale procedimento.
Recenti normative hanno imposto la progressiva eliminazione del nichel dai componenti di rubinetteria e valvolame destinati al contatto con l’acqua potabile soprattutto in virtù della sospetta tossicità di tale metallo. Questa imposizione à ̈ già stata recepita da alcuni Paesi, ad esempio dalla Germania, dove la vendita di valvole comprendenti nichel à ̈ attualmente vietata.
Il problema della sostituzione del nichel espone i produttori dei suddetti componenti ad un compito non semplice in quanto, tra gli altri vantaggi tecnici, tale elemento ben si prestava alla successiva deposizione del cromo.
Infatti, in alternativa al nichel, pochissimi metalli offrono rivestimenti superficiali sufficientemente duri da garantire una durata di decine di anni senza subire deterioramenti, e che siano parimenti compatibili con il cromo in modo da fornire un prodotto privo di difetti, gradito anche al pubblico come qualitativamente accettabile.
La presente invenzione si inserisce in tale contesto, proponendosi di fornire un procedimento per la realizzazione di un prodotto finale con un grado di livellamento e brillantezza almeno paragonabile ai prodotti rivestiti di nichel.
Tale obiettivo à ̈ raggiunto tramite un procedimento per la realizzazione di un componente di valvolame o di rubinetteria comprendente le fasi di:
- fornire un substrato metallico;
- elettrodeporre un primo strato di rame su almeno una porzione del substrato metallico; e
- elettrodeporre, su almeno una porzione del primo strato di rame ed in contatto diretto con quest’ultimo, un secondo strato di cromo per ottenere detto componente.
Pertanto il substrato metallico à ̈, in sostanza, un precursore del componente di valvolame o di rubinetteria che si otterrà come prodotto finale a seguito di tutte le fasi essenziali del procedimento descritto; tale procedimento prevede in particolare una prima elettrodeposizione dello strato di rame su almeno una parte del substrato metallico, ed una seconda elettrodeposizione dello strato di cromo; questa seconda fase di ricopertura dello strato di rame avviene direttamente, ovvero in assenza di ulteriori strati (metallici, non-metallici, compatibilizzanti) interposti tra il primo ed il secondo strato.
Infatti, in accordo alle modalità di esecuzione della presente invenzione, à ̈ possibile creare uno strato di rame sufficientemente omogeneo e compatto da favorire la successiva adesione dello strato di cromo per ottenere un prodotto qualitativamente ottimale. Precisamente, il secondo strato in cromo (e di conseguenza il componente) risulta perfettamente lucido e brillante, e sostanzialmente privo di imperfezioni. Il problema principale che si incontra infatti nel depositare il cromo direttamente su deposito passivo come il rame lucido consiste nella generazione di difetti superficiali.
All’interno della presente descrizione, con il termine “passività †o “deposito passivo†si intenderà l’incapacità o la resistenza di uno strato a recepire un successivo trattamento galvanico.
Spesso, la cromatura su un deposito passivo comporta una pluralità di difetti quali bruciature, variazioni di colore, generazione di aloni che compromettono l’aspetto estetico del prodotto finito.
Tradizionalmente, allo scopo di ridurre gli inconvenienti suddetti, a seguito dell’elettrodeposizione del cromo su un deposito passivo era diffuso eseguire decapaggi acidi, oppure lucidature con soluzioni alcaline in corrente anodica. Tuttavia, nessuno dei suddetti trattamenti produce risultati soddisfacenti in quanto il primo compromette ulteriormente l’aspetto estetico del prodotto finale, mentre il secondo produce una mera opacizzazione superficiale.
Al contrario, il procedimento oggetto della presente invenzione permette di eliminare la necessità di qualsivoglia trattamento di post-deposizione, ma di ottenere ciononostante un componente qualitativamente impeccabile.
Preferibilmente, il substrato metallico à ̈ in ottone. Altre forme di realizzazione contemplano l’utilizzo di ferro oppure acciaio.
Secondo una forma di realizzazione di particolare vantaggio, il substrato comprende almeno una parete interna che delimita almeno una cavità di substrato; in accordo a tale variante, la fase di elettrodeporre il primo strato comprende una fase di depositare il rame anche sulla parete interna, mentre la fase di elettrodeporre il secondo strato comprende una fase di depositare il cromo sostanzialmente solo esternamente alla cavità di substrato.
In altre parole, questa variante prevede uno sfruttamento del diverso potere o della diversa capacità di penetrazione del rame e del cromo in modo che il solo rame penetri nella cavità di substrato. Infatti, nelle zone di bassa densità di corrente il cromo giunge male, o comunque non riesce ad aderire al sottostante strato di rame.
Nel contesto di questa forma realizzativa, questa circostanza non genera tuttavia inconvenienti di sorta in quanto, in tal modo, il componente di valvolame o di rubinetteria presenta un’elevata durezza della superficie esterna per garantire alla valvola un elevatissimo numero di cicli di funzionamento, ma una cavità interna compatibile anche con le più recenti e restrittive normative ambientali e di salute pubblica. Secondo una variante preferita, la fase di elettrodeporre il primo strato à ̈ preceduta da una fase di fornire una prima soluzione galvanica in acqua comprendente acido solforico, solfato di rame e ioni alogenuro, preferibilmente ioni cloruro. Ad esempio, gli ioni alogenuro possono essere forniti sotto forma di sale alcalino o alcalino-terroso, nello specifico cloruro di sodio.
Preferibilmente, il solfato di rame à ̈ in una concentrazione superiore a 220 g/l, e vantaggiosamente inferiore a 300 g/l. Preferibilmente, tale solfato à ̈ presente in una concentrazione compresa tra 240-280 g/l, e vantaggiosamente sostanzialmente di 260 g/l.
Secondo una variante ulteriore, la prima soluzione galvanica comprende additivi organici in concentrazione inferiore a 4,0 ml/l, e preferibilmente inferiore a 3,5 ml/l. Preferibilmente, tali additivi sono presenti in concentrazione pari o superiore a 2,5 ml/l. Ad esempio, una concentrazione opportuna può essere compresa nell’intervallo 3,0-3,8 ml/l.
Secondo una variante preferita ulteriore, la fase di elettrodeporre il primo strato viene eseguita ad una temperatura pari o superiore a 30°C, ma vantaggiosamente inferiore a 50°C. Preferibilmente, tale temperatura à ̈ compresa nell’intervallo 30-40°C, oppure 30-35°C.
In accordo ad una forma di realizzazione, la fase di elettrodeporre il primo strato comprende una fase di fornire una densità di corrente al catodo di 1-6 A/dm<2>. Vantaggiosamente, tale densità à ̈ compresa nell’intervallo 4-6 A/dm<2>.
In accordo ad una variante, tra la prima e la seconda elettrodeposizione à ̈ prevista una fase di lavaggio, ad esempio in una soluzione acquosa, in modo da eliminare i residui della prima soluzione galvanica.
Il suddetto obiettivo à ̈ ulteriormente raggiunto tramite un componente di valvolame o di rubinetteria, preferibilmente una sfera per valvola a sfera, comprendente una superficie esterna almeno parzialmente rivestita da un primo strato di rame, e comprendente un secondo strato di cromo sovrapposto ed in contatto diretto con almeno una porzione del primo strato.
Come illustrato in precedenza, il componente di valvolame o di rubinetteria comprende preferibilmente un substrato metallico, sul quale vengono successivamente eseguiti i due diversi trattamenti galvanici.
Il substrato metallico comprende vantaggiosamente almeno una parete interna in modo da delimitare una cavità di substrato che, durante il funzionamento della valvola, à ̈ la porzione della sfera che viene a contatto con l’acqua potabile, e che quindi realizza un condotto per quest’ultima attraverso tale valvola.
Preferibilmente, la parete interna à ̈ rivestita dal solo primo strato in rame in quanto, sfruttando il maggiore potere di penetrazione del rame rispetto al cromo, à ̈ possibile limitare la presenza del cromo alla sola superficie esterna della sfera.
A puro titolo esemplificativo e non limitativo, qui di seguito si riporta un esempio di realizzazione del presente procedimento.
ESEMPIO.
Si fornisce inizialmente un substrato metallico che consiste in una sfera per valvola a sfera completamente costituita da ottone.
Si prepara ulteriormente una prima soluzione galvanica in acqua con 260 g/l di rame solfato pentaidrato, 120 ml/l di acido solforico, 60 g/l di ioni cloruro (ad esempio forniti sotto forma di cloruro di sodio), 0,2 ml/l del prodotto COPPER GLEAM<TM>DL900-A, 0,2 ml/l del prodotto COPPER GLEAM<TM>DL900-B e 3,0 ml/l del prodotto COPPER GLEAM<TM>DL900-MAKE UP. La linea di tali prodotti à ̈ venduta con i nomi commerciali e con le sigle indicate dall’azienda THE DOW CHEMICAL COMPANY.
Tale prima soluzione galvanica viene portata ad una temperatura di circa 30°C.
Si collega la suddetta sfera da rivestire al catodo, e la si inserisce nella suddetta soluzione applicando una densità di corrente all’elettrodo di circa 4 A/dm<2>. Opzionalmente, al fine di evitare di surriscaldare il catodo, l’elettrodeposizione può essere eseguita movimentando la sfera nella soluzione in modo oscillatorio, per agitare il bagno galvanico ed evitare surriscaldamenti.
In tal modo, si elettrodepone il primo strato in rame, sia sulla superficie esterna della sfera sia sulle pareti interne della cavità di substrato, destinata al contatto con l’acqua potabile quando la valvola à ̈ in posizione di apertura.
Successivamente il semilavorato così ottenuto, dopo essere stato sufficientemente lavato per rimuovere i residui della prima soluzione galvanica, viene sottoposto ad una cromatura tradizionale, secondo modalità e i mezzi alla portata del tecnico medio del settore, in tal modo ottenendo la sfera finita, pronta per essere montata in maniera ruotabile all’interno della valvola.
Innovativamente, il procedimento ed il componente oggetto della presente invenzione consentono di ottenere un prodotto finale con un grado di livellamento e brillantezza almeno paragonabile ai prodotti rivestiti di nichel.
Inoltre, la presente invenzione si pone come atto di rinuncia responsabile al nichel tradizionalmente impiegato per la fabbricazione di articoli di valvolame o rubinetteria.
Vantaggiosamente, tramite l’opportuna selezione dei suddetti parametri di processo, il procedimento oggetto della presente invenzione permette di ottenere depositi di rame non passivi, bensì inclini alla successiva deposizione di cromo.
Vantaggiosamente, il precedente procedimento permette di ottenere risultati eccellenti minimizzando i costi fissi e variabili di impianto.
Alle forme di realizzazione del procedimento e del substrato suddetto, un tecnico del ramo, al fine di soddisfare esigenze specifiche, potrebbe apportare varianti o sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti.
Ad esempio, benché il suddetto esempio di implementazione del procedimento sia stato illustrato sulla base di prodotti commerciali riconducibili ad uno specifico produttore, ulteriori forme di realizzazione dell’invenzione prevedono l’utilizzo di materie prime e additivi corrispondenti, ma provenienti da altri produttori.
Anche tali varianti sono contenute nell’ambito di tutela come definito dalle seguenti rivendicazioni.
Inoltre, ciascuna variante descritta come appartenente ad una possibile forma di realizzazione à ̈ realizzabile indipendentemente dalle altre varianti descritte.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la realizzazione di un componente di valvolame o di rubinetteria comprendente le fasi di: - fornire un substrato metallico; - elettrodeporre un primo strato di rame su almeno una porzione del substrato metallico; e - elettrodeporre, su almeno una porzione del primo strato di rame ed in contatto diretto con quest’ultimo, un secondo strato di cromo per ottenere detto componente.
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui il substrato comprende almeno una parete interna che delimita almeno una cavità di substrato ed in cui: - la fase di elettrodeporre il primo strato comprende una fase di depositare il rame anche sulla parete interna; e - la fase di elettrodeporre il secondo strato comprende una fase di depositare il cromo sostanzialmente solo esternamente alla cavità di substrato.
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la fase di elettrodeporre il primo strato à ̈ preceduta da una fase di fornire una prima soluzione galvanica in acqua comprendente acido solforico, solfato di rame e ioni alogenuro, ad esempio ioni cloruro.
- 4. Procedimento secondo la rivendicazione 3, in cui il solfato di rame à ̈ in una concentrazione superiore a 220 g/l.
- 5. Procedimento secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui la prima soluzione galvanica comprende additivi organici in concentrazione inferiore a 4,0 ml/l, e preferibilmente inferiore a 3,5 ml/l.
- 6. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di elettrodeporre il primo strato viene eseguita ad una temperatura pari o superiore a 30°C, ad esempio compresa nell’intervallo 30-35°C.
- 7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di elettrodeporre il primo strato comprende una fase di fornire una densità di corrente al catodo di 1-6 A/dm<2>.
- 8. Componente di valvolame o di rubinetteria, ad esempio sfera per valvola a sfera, comprendente una superficie esterna almeno parzialmente rivestita da un primo strato di rame, e comprendente un secondo strato di cromo sovrapposto ed in contatto diretto con almeno una porzione del primo strato.
- 9. Componente secondo la rivendicazione 8, comprendente un substrato metallico comprendente almeno una parete interna che delimita una cavità di substrato, detta parete interna essendo rivestita dal solo primo strato.
- 10. Componente secondo la rivendicazione 9, in cui il substrato metallico à ̈ in ottone.
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