Cálculos de Espessura em Eletrodeposição (Lei de Faraday Simplificada)

A espessura de eletrodeposição é uma das medições mais críticas no acabamento de metais, afetando custo, desempenho do material, soldabilidade, resistência à corrosão e conformidade em auditorias.

Mas a maioria das galvanoplastias ainda calcula a espessura de deposição manualmente usando planilhas, conhecimento empírico ou “regras práticas” que nem sempre são precisas.

Este guia explica exatamente como calcular a espessura usando a Lei de Faraday, quais suposições importam e como evitar erros comuns que causam refugo, retrabalho ou falhas em auditorias de clientes.

⚡ Resumo Rápido: O que a Lei de Faraday Diz

A Lei de Faraday conecta carga elétrica à massa depositada durante a eletrodeposição:

Mais corrente × mais tempo = mais metal depositado.

O material, valência e eficiência de corrente determinam quanto.

🧮 A Fórmula Principal: Lei de Faraday para Espessura de Deposição

Vamos começar com a versão completa usada em engenharia de galvanoplastia:

Espessura (polegadas) = (I × T × E.C. × PE) / (d × A × F × V × 231)

Onde:

Mas as galvanoplastias raramente usam a fórmula longa diretamente.
Em vez disso, a Lei de Faraday se simplifica em “regras práticas” muito úteis.

⚙️ Fórmula Simplificada de Espessura (Usada na Maioria das Galvanoplastias)

Para produção prática:

Espessura (micropolegadas) = k × (Ampere-Horas) / Área (ft²)

Onde k é uma constante específica do metal.

Fatores “k” Comuns (Aproximados)

Esses fatores já incluem valência, efeitos de densidade, constante de Faraday e suposições de eficiência.

🔧 Cálculo de Espessura Passo a Passo (Exemplo)

Objetivo: Depositar 0,0003" (300 micropolegadas) de Níquel

Área do painel: 1,2 ft²

Eficiência do banho: 95% (0,95)

Fator k para níquel: 280 µin/AH/ft²

1️⃣ Calcular ampere-horas necessários

Como os fatores k são tipicamente valores teóricos, aplique a eficiência de corrente explicitamente:

AH Necessários = (Espessura × Área) / (k × E.C.)

= (300 µin × 1,2 ft²) / (280 × 0,95)
= 360 / 266
= 1,35 AH

2️⃣ Escolher corrente e calcular tempo

Se você operar a 30 amperes:

Tempo (hrs) = AH / Amperes

= 1,35 / 30
= 0,045 hrs

Converter para minutos:

0,045 × 60 = 2,7 minutos

✔️ A 30 A, você alcançará 300 µin em aproximadamente 2,7 minutos.

📘 Fórmula Baseada em Faraday para Precisão Exata

Se os auditores exigirem rastreabilidade ou se você estiver depositando peças aeroespaciais/defesa, use a fórmula científica:

Espessura = (I × T × E.C. × PE) / (d × A × 96.485)

Valores de exemplo:

• Peso atômico do níquel: 58,69
• Valência: 2
• PE: 29,35
• Densidade: 8,9 g/cm³
• E.C.: 0,9–1,0

🧪 Tabela de Consulta de Espessura de Níquel (Referência Rápida)

(A TDS do seu fornecedor de química pode diferir, sempre verifique.)

💡 Nota sobre Poder de Penetração

Os cálculos de espessura baseados na Lei de Faraday assumem distribuição uniforme de corrente. Na prática, o poder de penetração e a geometria da peça influenciam onde o metal realmente se deposita. Mesmo com cálculos corretos de ampere-hora, baixo poder de penetração pode produzir depósitos finos em recessos ou áreas sombreadas.

Para análise focada em distribuição, veja nosso guia Dicas e Truques de Célula Hull.

🚩 Erros Críticos que a Maioria das Galvanoplastias Comete

❌ Erro #1 — Assumir 100% de eficiência de corrente

Níquel sulfamato é ~95–100%.
Ouro cianídrico pode ser 90%.
Deposição de cromo pode ser menos de 20%.

Isso muda drasticamente a espessura.

❌ Erro #2 — Usar área superficial incorreta

Área subestimada → espessura muito fina
Superestimada → espessura muito grossa
Peças com múltiplas superfícies precisam de estimativas de área separadas.

❌ Erro #3 — Usar amperes em vez de ampere-horas

A espessura depende da carga total, não apenas da corrente.

❌ Erro #4 — Esquecer de converter unidades

in² vs ft²
mils vs microns
Erros de ±10% aparecem instantaneamente.

❌ Erro #5 — Não monitorar deriva do retificador

Mesmo uma pequena queda na corrente causa variação de espessura.

O monitoramento de retificador do Lab Wizard rastreia:

• amperagem
• voltagem
• deriva
• picos de forma de onda

Entre em contato para mais informações sobre soluções de monitoramento de retificador.

🧰 Ferramentas para Melhorar a Precisão de Espessura

✔ Testes de Célula Hull

Diagnósticos para poder de penetração e distribuição de depósito.

✔ Rastreamento de Ampere-Minuto / Ampere-Hora

Use medidores que registram a carga cumulativa entregue. O Lab Wizard oferece soluções automatizadas de monitoramento de retificador que rastreiam ampere-horas em tempo real. Entre em contato para mais informações.

✔ Monitoramento de Forma de Onda do Retificador

Detecta ripple, desequilíbrio e falta de corrente. O Lab Wizard oferece soluções automatizadas de monitoramento de retificador que se integram diretamente ao Lab Wizard Cloud. Entre em contato para mais informações.

📦 Consideração Final

A Lei de Faraday não é complicada uma vez que você a decompõe.
Se você conhece:

1. Corrente
2. Tempo
3. Área
4. Eficiência

…você pode prever a espessura de forma confiável.

Recursos relacionados

• Como Calcular Adições Químicas e Reconstruir Banhos de Deposição
• Dicas e Truques de Célula Hull para Eletrodeposição
• CEP em Galvanoplastia 101
• Como Definir Limites de Controle em Galvanoplastias

Referências externas

• NIST CODATA Constantes Físicas Fundamentais (Constante de Faraday)
• NASF Treinamento em Eletrodeposição e Acabamento de Superfícies
• ASM Handbook Volume 5: Engenharia de Superfícies

Domine a Lei de Faraday agora, e a variação de espessura se torna previsível, não misteriosa.