Online analysis of copper, tin, and zinc in white bronze baths by XRF

Význam tématu

Elektrolytické pokovování bílou bronzí zajišťuje odolné a dekorativní povrchy s vynikající elektrickou vodivostí a odolností proti korozi a opotřebení. Přesná kontrola koncentrace mědi, cínu a zinku v lázni je zásadní pro konzistentní kvalitu pokovování a minimalizaci výrobních nákladů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie je představit online analytickou metodu založenou na rentgenové fluorescenční (XRF) analýze pro kontinuální monitoring složení mědno-cínovo-zinkových (CTZ) galvanických lázní. Studie porovnává tradiční laboratorní postupy s rychlým a nedestruktivním měřením v reálném čase pomocí 2060 XRF Process Analyzeru od Metrohm Process Analytics.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu se využívá energodisperzní rentgenová fluorescence (EDXRF) s wolframovou anodou pro detekci charakteristických zářivých linií cínu, mědi a zinku. Online měření provádí 2060 XRF Process Analyzer, který umožňuje nepřetržité sledování až dvaceti odběrových bodů. Doporučuje se doplnit metodu voltametrií a titrací pro sledování volných iontů, pH a koncentrace kyanidů.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza spektra odhalila výrazné píky pro kα a kβ linie cínu (≈25–28 keV) a mědi a zinku (≈9 keV). Přesnost měření se pohybovala v následujících hodnotách:

• Cín: rozsah 21–40 g/l, směrodatná odchylka 0,351 g/l, relativní odchylka 0,87 %
• Měď: rozsah 6–15 g/l, směrodatná odchylka 0,025 g/l, relativní odchylka 0,33 %
• Zinek: rozsah 0,6–2,5 g/l, směrodatná odchylka 0,004 g/l, relativní odchylka 0,58 %

Výsledky potvrzují schopnost rychle a spolehlivě sledovat klíčové složky galvanické lázně a umožňují včasné úpravy receptury.

Přínosy a praktické využití metody

• Okamžitá zpětná vazba pro přesné dávkování chemikálií
• Snížení prostojů a nákladů díky eliminaci časově náročných laboratorních analýz
• Minimalizace odpadu a optimální využití reagentů
• Vyšší bezpečnost obsluhy díky snížené manipulaci s kyanidy

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace XRF s dalšími online technikami, jako je fotometrie či titrace
• Rozšíření aplikace na jiné typy galvanických a chemických procesů
• Využití voltametrie pro rozlišení oxidačních stavů kovových iontů

Závěr

Online XRF analýza poskytuje rychlý, spolehlivý a nedestruktivní nástroj pro řízení složení bílobronzových galvanických lázní. Implementace této technologie vede ke zvýšení efektivity procesu, snížení výrobních nákladů a zajištění konstantní kvality povlaků.

Reference

1. White Bronze, Copper-Tin-Zinc Tri-metal: Expanding Applications and New Developments in a Changing Landscape. Products Finishing, 2025.
2. Replacing Nickel with Tri-Metal in Electronics Plating. Products Finishing, 2025.
3. White Bronze Decorative Electroplating Chemistry. Technic Inc., 2025.
4. Zanella C., Xing S., Deflorian F. Effect of Electrodeposition Parameters on Chemical and Morphological Characteristics of Cu–Sn Coatings from a Methanesulfonic Acid Electrolyte. Surface and Coatings Technology, 2013, 236, 394–399.
5. National Research Council (US) Subcommittee on Guidance for Military Field Drinking Water. Guidelines for Cyanide. National Academies Press, 1995.