Pinnoituskylpyjen metallipitoisuuksien spektrofotometriset analyysit

Abstract

Tämä insinöörityö tehtiin Eforit Oy:lle, joka on Suomessa toimiva metallien pintakäsittelyihin erikoistunut yritys. Yritys tarjoaa myös konsultointia teknologiateollisuudelle vaativissa pintakäsittelyissä. Työn tarkoituksena oli löytää viidelle eri metallille spektrofotometrinen analyysimenetelmä, jolla pystytään saamaan selville pinnoituskylpyjen metallipitoisuuksia. Työn tavoitteena oli saada parannettua laadunvarmistusta yrityksessä.

Kirjallisuusosassa on keskitytty kahden metallin ja kolmen metallin pintakäsittelyyn ja spektrofotometriseen analyysitekniikkaan. Työssä on tarkemmin kerrottu analyysimenetelmistä, siinä käytettävistä laitteista ja laboratoriovälineistä sekä -tekniikoista.

Työhön valittiin viisi eri metallia: kulta, kupari, koboltti, nikkeli ja rodium. Näille metalleille etsittiin kirjallisuudesta olemassa olevat spektrofotometriset analyysimenetelmät. Analyysi menetelmät toteutettiin Metropolia Ammattikorkeakoulun laboratoriossa Vantaalla. Jokaiselle metallille valmistettiin standardisuora, joilla Eforit Oy pystyy vertaamaan omista pinnoituskylvyistä saatuja arvoja ja näin määrittämään niiden konsentraation.

Tutkimustulokset osoittivat, että saadut standardisuorat ovat lineaarisia ja kelpoisia konsentraatioiden määrittämiseen 0,1 g/l tarkkuudella. Tosin suhteellinen virheprosentti oli korkea nikkelillä ja rodiumilla määritettyihin standardisuoriin. Tutkimuksen kohteena olevista metalleista kullalle ei pystytty toistamaan menetelmä kuin kerran analyysimenetelmässä vapautuvien myrkyllisten kaasujen vuoksi. Kaikille metalleille olisi hyvä suorittaa lisäkokeita ja rinnalla tehdä referenssianalyysimenetelmä esimerkiksi mikroplasma-atomiemissio spektrofotometrillä (MP-AES).

Työn tavoite saavutettiin löytämällä toimivat spektrofotometriset analyysimenetelmät ja luomalla standardisuorat, joita vasten pystytään määrittämään pinnoituskylpyjen metallipitoisuudet kyseisten metallien osalta.

This thesis was made for Eforit Oy, a finnish company which is specialized for plating metals. The company offers also consulting services to technology industry in demanding plating solutions. The purpose in this thesis was to find spectrophotometric analysis for five different noble metals. So that plating baths could be analysed to have their metal concentrations. The goal was to improve the company’s quality control.

The literature review focuses on plating metals and spectrophotometric determination technology. The practical part of the thesis provides more information about analysis techniques and equipment which are used in the laboratory.

Five different metals were selected for testing. These metals were gold, copper, cobalt, nickel and rhodium. Literature was studied to find spectrophotometric analyses which can be used for these metals. These analyses were executed in a laboratory at Metropolia university of applied sciences. For each metal a qualification standard was made. With the standards Eforit Oy can analyse their samples and determine concentrations for the plating baths.

Results have shown that qualification standards are linear and usable for determining concentrations of solutions to an accuaracy of 0.1 g/l. On the other hand, the relative error rate was quite high with rhodium and nickel qualification standards. In determination of gold the analysis method could not be repeated because the reaction between KAuCN2 and HBr releases a toxic gas. It is recommended on the basis of the results that more tests should be done on all metals and that some reference tests should be performed with the microplasma – atomic emission spectrophotometer (MP-AES).

The goal of thesis was reached by finding a working spectrophotometric analysis and creating qualification standards by means of which metal contents can be determined from plating baths.