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Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional La Plata

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ELECTRODEPOSICIÓN: PROCESOS CATÓDICOS

RECUBRIMIENTOS METÁLICOS

Carlos A. Giudice y Andrea M. Pereyra

MICROGEOMETRÍA DE SUPERFICIES

Hasta ahora supusimos al electrodo como un plano ideal. Por más pulida que esté esa superficie, llegando a un espejo especular, el orden será de 200 Å de rugosidad de la superficie.

Å = 10-8 cm

Ahora la estructura de la superficie la debemos encarar, ya que estamos haciendo una electrocristalización.

Pulimos al principio con un papel esmeril al H2O de 280, 320, 400, 600 nº de mallas/ pulg2 (El grano del abrasivo debe pasar por esas mallas), empezamos con 280 y H2O y terminamos en el 600 mesh (nunca en seco).

nº de mallas = mesR pulg2


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Pero igual tendrá imperfecciones. Hay discos rotativos que al girar pulen, en la superficie se puede colocar esmeril, kerosene para lubricar, etc. Hay métodos que colocamos polvo de diamante para pulir.

Las rugosidades llegan entonces al orden de 50-100 Å. Las tensiones que se crean en la superficie con el roce hacen cambiar totalmente las características del depósito.

La pureza de la alúmina (Al2O3) se puede a simple vista comparar por la frío de su superficie. A mayor frío mayor pureza (mayor disipación de calor).

La deposición de un ion metálico es muy distinta sobre un policristal que sobre un monocristal. A su vez dentro de un monocristal el depósito cambia sobre sus caras cristalográficas aún dentro de un cristal ideal existen vacancias que crearán discontinuidades, de ahí del distinto comportamiento según la orientación cristalográfica.

¿Cómo se hace un monocristal? Existen técnicas llamadas de FUSIÓN ZONAL

en donde a un estado policristalino lo puede llevar a monocristal (se pone la pieza en un horno a fusión incipiente y se lo va enfriando con un gradiente de temperatura constante dado: recocido).

Templado: calentar y enfriamiento rápido: frágil y muy duro. El recocido da

mayor ductibilidad, maleabilidad. Luego del recocido veremos de qué tipo de monocristal se trata mediante rayos X.

Las impurezas, caras cristalográficas, deficiencias hacen variar notablemente las características del depósito o disolución.

Si tenemos:

Vemos que tienen distinta G. Esto nos sirve para hablar de sitios activos. A es un sitio activo del metal M con distinta energía que el B del mismo metal M.

� = energía libre electroquímica


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G = químico

Z F ØA = trabajo eléctrico

ØA = potencial eléctrico

A� = AGA + ZF ØA = AGB + ZF ØA Pero si AGA > AGB ØA < ØB ØA más negativo que ØB o sea menos noble o sea más activo.

O sea que el átomo A se va a disolver más fácil que el B. Esto se ve claramente en el diagrama comparando Energías de activación. Es decir que hay sitios con distintas energías superficiales que harán variar el comportamiento tanto en la deposición como en la disolución del metal o ion metálico.

En casos de sitios activos, en donde tanto la disolución o deposición metálica, va a ser distinta en cada uno de ellos, se originan por vacancias, defectos en la red cristalina (dislocaciones planares), en forma de hélice, uniones de grano, segregaciones, etc.).

O aún en un cristal o empaquetamiento perfecto se presentan lugares que se llaman vacancias; suponiendo a los átomos como esferas perfectas y considerando una intersección esquemática de un plano superficial y planos inclinados tendré en la superficie de este metal átomos que están con menor nº de vecinos, que tendrán una energía superficial distinta, siendo su comportamiento distinto de los que se encuentran en el interior de la red.

Las dislocaciones son imperfecciones. El átomo puede estar colocado en 1, 2 o

3.

Es una dislocación con un escalón.

En un empaquetamiento normal se puede decir que el 1 está rodeado por 7 átomos vecinos; el 2 por 9 y el 3 por 12 átomos.


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Pueden además existir esquinas en donde la energía del átomo de la esquina va ser distinta de la que tiene el átomo en el plano o en el interior 3 del cristal.

Puede haber imperfecciones en forma de huecos.


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Pueden existir zonas entrantes.

Nosotros hablaremos sólo de electrocristalización y no de electrodisolución.

Supongamos la interfase suponiendo un empaquetamiento de esta forma:

El ion libre Cl3 descarga (ya deshidrató, difundió, captó Z electrones, etc) por ejemplo en 1, luego puede pasar a 2. Sea por ejemplo que se quedó en 1, allí entonces tendrá el estado de mínima energía.

El otro átomo puede acomodarse en 3. Hay que ver en que forma se produce el crecimiento; en general se hace en forma epitelial siguiendo la forma original del sustrato o metal base, es decir se van a ir desarrollando nuevos planos superficiales que seguirán la microgeometría con las imperfecciones originales en el sustrato: si la densidad de corriente es baja (el � es bajo) el crecimiento será no uniforme desarrollándose núcleos de crecimiento según la orientación cristalográfica original y es así como existen cristales aislados separados unos de otros como es el caso de la formación de pirámides, es decir se van desarrollando centros de crecimiento


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preferenciales, creciendo aisladamente en ciertas zonas que originalmente tendrían un defecto en su microgeometría.

Para tener depósitos uniformes hay que tratar de evitar esas formaciones preferenciales. En general, se prefiere un depósito uniforme, continuo, adherente, brillante, etc. Se tiene entonces que llegar a una coherente deposición al azar.

Para lograrlo se emplean sustancias llamadas abrillantadores, o a veces,

inhibidores. Desde hace siglos se emplean agentes de naturaleza coloidal que tienen la

particularidad de adsorberse en ciertos sitios activos de la superficie y cuanto mayor es el peso molecular del coloide mayor es su capacidad de adsorción: la regla de Traube.

Estos coloides: péptidos, aminoácidos (gelatina), polipéptidos, proteínas como por ejemplo gomas, polisacáridos, azúcares; son sustancias que se incorporan a los baños electrolíticos como agentes abrillantadores ya que por su distinta capacidad de adsorción lo harán en sitios o lugares preferenciales generando una barrera de energía o sea aumentando el � para que finalmente los átomos del metal depositado se ubiquen al azar evitando así la nucleación preferencial.

Hasta hace pocos años en los baños de galvanostegra y galvanoplastía (el 1er depósito sobre superficies metálicas; el segundo sobre no metálicas) contenían sustancias coloidales que eran secretas y que muchas veces resultaban por casualidad muy efectivos.

Por cada tonelada de Cu que se deposite, por ejemplo, se necesita 0,500 kg de gelatina, es decir son cantidades muy pequeñas.

Estos coloides son protectores y su acción dependerá del pH de la solución. Así la gelatina tiene un punto isoeléctrico de aproximadamente 4,3 = pH (a pv < 4,3 la miscela tiene cargas positivas y a mayores pH cargas negativas).

Ensayos físicos demuestran que la gelatina está asociada al depósito de Cu.

Hay un ensayo llamado número de Zsigmoudy que sirve para valorar el carácter protector de un coloide. Se usa una solución de Au coloidal (llamado Aerosol), es una solución diáfana, de color púrpura.

El nº ise es: Nº Zsigmondy = mg coloide protector para adicionar a los 1 ml de aerosol para

evitar que el color púrpura desaparezca por floculación cuando le adicionó 1 ml de ClNa al 10 %.

Para la gelatina el valor es 0,06 Para la polisácarido es 1,5

Cuanto menor el es número de Zsigmondy más efectivo es el coloide y posee

mayor peso molecular.


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PROCESOS CATÓDICOS. ELECTROCRISTALIZACIÓN

La deposición de metales solubilizados en H2O consiste en la ganancia de

electrones de ese ion Me+ para pasar al átomo metálico Meº, que va a tener que encontrar, en la superficie del metal donde se deposita, un lugar en el retículo cristalino para seguir creciendo en forma de monocapas y obtener el depósito metálico deseado:

Mez+ (H2O)x + Ze � Meº + H2O

Como generalmente el solvente es H20 es importante recordar que con el metal se puede liberar también H2, los cuales pueden provenir de H+ ó (H3O)+ del medio.

H2O � H+ + HO-

Desde el punto de vista metalográfico es desfavorable que junto con el depósito del metal se deposite ocluido H2, ya que varía las propiedades fisicomecanicas del metal. Todo depende de las condiciones de operación.

Así, por ejemplo, si queremos eliminar la posible formación de H2, debemos trabajar en solventes no acuosos o medios fundidos (veremos el caso típico de la producción de aluminio en medios fundidos, ya que con agua como solvente es difícil de obtener, el Alº es muy activo con H2O, desprendiendo H2 ) . El Alº forma un óxido muy estable, por ese motivo es utilizado en la construcción.

Los medios fundidos serán eutécticos de distinta composición. Uno muy usado es el NO3Na-NO3K-NO3Li (funde a 118ºC). Otros son ClK, ClNa o de Cl Li.

Otros medios no acuosos muy utilizados son: HCN (licuado); SO2 (licuado); NH3 (licuado); acetonitrilo; dimetil sulfóxido, dimetil formamida, alcohol. Todos


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ellos deben tener una alta corriente dieléctrica para disolver a las sales y formar los iones.

La solubilidad de las sales en solventes no acuosos, (interesante con respecto a su solubilidad en H2O):

ClO4k poco soluble en H2O; muy soluble en formanmida

ClO4Na muy soluble en H2O; muy poco soluble en no acuosos

En general, si es posible, se trata de usar H2O como solvente y si es factible la deposición de H2 en ese medio se debe tratar de que las condiciones de operación sean adecuadas, como ser pH, tipo de estrato (material de electrodo), densidad de corriente, temperatura, etc.

En piezas de autos la dureza se las da con Crº por electrodeposición de H3CrO3; estos baños son de cromo crudo; la eficiencia de la corriente es de un 80 % para eliminar H2 y 20 % para el Crº (a pesar de la baja eficiencia corriente se hace así para obtener el cromado deseado).

Con respecto a los potenciales de descarga, hay 3 casos: � Donde el metal a depositar es más noble que el H (el valor del potencial

Standard es mayor, según convención Europea).

A partir de B tendré la desposición de H2, si sigo polarizando tengo la corriente límite de H.

Si solo hubiese H+ en el medio la curva sería negativa, si quiero evitar la deposición conjunta del metal y el H2 no debo pasarme del punto B.

� Otro caso sería que las curvas sean:


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El hidrógeno es más activo que el metal, menos noble (mas positivo según convención europea). A partir de soluciones acuosas se puede obtener Na eligiendo el electrodo correspondiente. Las celdas Cl-SoCla son el caso típico: por electrólisis de la salmuera si tiene Cl2 en el ánodo e NaOH en el cátodo y si el cátodo es de Hg se obtiene en él Na porque éste forma una amalgama con el Hg. No se desprende H2 pues el � necesario para depositar H2 en Hg en 1,8 volts y como la cantidad del Na es tal que hace falta menos Wolf para depositarlo que el necesario para el H2.

Cuando en los casos 1) y 2) los puntos A y B están separados podemos separar

el metal del H2 o viceversa; pero cuando los potenciales de descarga son similares: Tendré curvas de polarización de este tipo:


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Si trabajo a C volts tendré una velocidad de deposición a para el H2 y b para el metal.

La eficiencia o rendimiento será para el H2:

R = a . 100

a + b Para el metal:

R´= b .100 a + b

Inversamente si las curvas son las opuestas, también los rendimientos son los

opuestos. A un potencial intermedio entre A y B se deposita solo metal.

� Se puede llegar al caso:

Que por los mecanismos cinéticos se obtienen estas curvas. En c hay la misma eficiencia para ambos, la misma velocidad.


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A potenciales mayores que c la velocidad que tengo para la descarga del Me es menor para el H2. A potenciales menores que C es a la inversa.

SOBREPOTENCIAL DE REACIÓN: � de reacción

� reacción = muchos lo confunden y lo incluyen dentro del � difusional (de concentración). Para la descarga del H2 vimos que el H+[(H3O)+] desde el seno de la solución tiene que difundir hacia el electrodo (primero difunde, va a la zona reacción, pierde H2O de solvatación, gana electrones y pasa a cero de valencia). Así el ion Mez+ debe considerarse solvatado con x moléculas de entes ligantes: Mz+(H2O)x, las moléculas pueden no ser de H2O, sino iones complejos, como ser [Co(CN)4]e; [Ag(CN)3]= ó [Cu(NH2-CH2-CH2-NH3)3].

Los iones complejos están formándose en el medio continuamente: [Co(CN)4] � [Co(CN)]= + CN-

El ion complejo que se descarga es el 1 (formado por la disociación). Significa

que si en el medio tenemos el tetra cianuro tendrá que existir previo a la reacción de descarga una reacción química de disociación, la cual controlará la velocidad de descarga del ion complejo y por ende el sobrepotencial. Este es el que llamamos � reacción.

Si la constante de disociación es baja juega el � reacción. Sobrepotenciales de descarga de iones metálicas Los � necesarios para descargar a los iones metálicos varían de acuerdo no solo

a la calidad del ion, sino también a la composición del ligante, que será una función también del pH de la solución, de la temperatura.

Así por ejemplo, sea una solución de (CH3-COO)2 Pb frente a una de (NO3)2Pb (en ambos casos tengo iones Pb++ en el medio), para iguales actividades del Pb++ el �TOTAL dependerá del anión que acompaña al metal.

También va a ser muy importante considerar la morfología del depósito (entra la adherencia, porosidad, poder cubriente, etc.). No es igual que haga un depósito de plata a partir de una solución de [Ag(CN)2)- que a partir de una solución de NO3Ag. Los � van a ser distintos en cada caso. Para las descargas de iones metálicos correspondientes a los del grupo de transición: Fe, Ni, Co los � de deposición de Pb, Cd, Ag son muy pequeños.

Por lo que menos en descarga H+ (catión) podemos asociar como que el ion metálico se encuentra en medio acuoso complejado. Al hablar de complejado podemos interpretar que los ligandos pueden ser:

Complejados: H20

ligandos (CN, moléculas orgánicas o inorgánicas)

Si representamos energía libre G vs distancia:


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G complejo: Variación de energía libre del complejo. G H20: variación del acuo complejo (química). G complejo – G H20 = Variación G estabilidad. La estructura más estable es la del complejo Sea: [Cu(CN)4] � Cu+1 + 4 CN-

Ke = [Cu+] [CN-]4 [Cu(CN)4]

Ke constante de inestabilidad (si su valor es bajo, poco disociado) Ke es el de la reacción inmersa la constante de estabilidad, o sea 1/Ke de la anterior.

Esto nos hace pensar que si el ion está complejado con distintos ligandos o con H2O y si:


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El sustrato puede ser cualquier metal, no metal, es decir no necesariamente igual a lo que vamos a depositar.

El ion va hacia la doble capa eléctrica (Transferencia de cargas). Antes de reaccionar deberá descomplejarse para dar el ion disminuido. El ion desnudo se descarga en la interfase ganando Z electrones, originado el átomo metálico. Este podrá reacomodarse a un lugar dentro del retículo cristalino para poseer el número de energía. Esta similitud recuerda lo visto para hidrógeno.

¿Pero será necesario siempre que el ion tenga que deshidratarse y luego ganar electrones para pasar a Mº? El hecho de que se haya comprobado que el [Ag(CN)3]= o [Ag(CN)2] ó AgCN en solución se puedan depositar como tales para generar Agº ha generado una teoría postulada por Lyons (1954) en donde demuestra que los iones complejados no necesitan disociarse al catión para que éste finalmente se deposite sobre el electrodo.

Dice: que en base a Nernst por medidas de fem se calcula la concentración o actividad de los iones metálicos libres que se encuentran en un complejo con relación siempre a la fem que origina una solución de los mismos iones sin complejar, resulta una actividad o concentración de iones en la solución del complejo de unos pocos por litro (1 ó 2 libres). Si es el ion sin acomplejar el que se descarga el potencial variará mucho cosa que en la práctica no se observa (el salto se produce cuando después de descargarse los pocos iones libres el potencial debe elevarse para descargar el complejo). Entonces el ion Cu+ no se descarga, sino el mismísimo complejo de

Cu(CN)4

-3 � Cu+ + 4CN- Pueden considerarse tres casos:

� Sea un acuo complejo en donde el equilibrio entre el complejo acuoso con el

ion metal y H2O sea en forma tal que siempre el ion es el que se descarga, existe una velocidad de disolución química grande, tal que la concentración del ion sea la misma en la interfase como en el seno.

Mz+ (H20)x � Mz+ + XH20

Mz+ + Ze � Mº

Cuando se descarga el ion nuevas cantidades del acuo complejo reponen para

mantener constante la concentración. Aquí Késtoh complejo es chica.

� El ion complejado con x ligandos también se encuentre en equilibrio en todo momento con el ion libre y entonces no tendremos ninguna variación de cinc del ion, ya que siempre estaría en equilibrio. Aquí Kestah será chica.

Mz+ (ligandos)z � Mz+ + x ligandos

� El complejo es el que se descarga; sea [Cd(CN)4]-3 , que es el que se

encuentra en el seno de la solución, nos debe generar un complejo de menor


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número de coordinación. Si la constante de estabilidad del complejo de mayor coordinación es grande hay un � de reacción más alto.

[Cd(CN4)]-3 � [Cd(CN)3]= + CN-

[Cd(CN4)]-3: Seno solución [Cd(CN)3]=: Complejo que se descarga electroquímicamente

[Cd(CN)3]- + e- � Cdº + 3CN - Si la reacción de disolución es lenta, se produce un agotamiento de la especie en

la superficie del electrodo y por ende se origina un � de reacción química. En clases pasadas dijimos que una cosa es depositar Pb de (NO3)2Pb o (CH3–

C=OO)2 Pb. Las características del Pbº sobre el electrodo que van a ser diferentes como diferentes seas los iones NO3- o CH3 COO- que tenga en la solución. Para (CH3-COO)2Pb el � es mayor que para el (NO3)2 Pb.

La calidad del metal a depositar (calidad desde el punto de vista de su estructura) origina � de descarga muy variados, así dijimos que el Fe, Pd, Cr, Rn, Co, Ni , Pt, tenían � de descarga muy altos. Estos elementos de transición por su naturaleza en sus orbitales tipo d forman complejos internos de tipo covalente muy asociados, ya que el tipo de unión metálica (según Pauling) es de naturaleza covalente, con longitudes de unión muy pequeñas, de allí que los complejos sean muy estables (difíciles de romper, disociar, por eso los � son altos). Todos los subgrupos 4, 5, 6 de los elementos de transición presentan problemas de depósito.

Con los metales similares a la estructura de los gases nobles las uniones son electrovalentes las distancias iónicas grandes por lo tanto muy inestables; los � son bajos para la descarga del hidrógeno sobre los metales, es decir que la descarga del ion nos da idea del comportamiento frente a la descarga del ion. Surge una clasificación, gracias a Piontelli (1954):

Inerte: Fe, Ni, Co, Rh, Cr, Pd, etc. � altos (complejo estable).

Intermedios: Ag, Cn, Sn, Sb, As, etc.

Normales: Pb, Tl, Cd, Zn, Hg, etc � bajos (no estables). No debemos olvidar que las energías superficiales que presenten los distintos

metales dada su configuración electrónica ofrecerán una mayor o menor capacidad de adsorción de ciertos entes que pueden bloquear la superficie del metal (formación de dipolos permanentes, fuerzas de Van der Walls o sea covalente o por adsorción específica de iones). La presencia de estos entes en la superficie del metal originará sitios activos con distintas energía superficiales que otros no activos en la superficie del metal.

Piontelli se basa en la estructura electroquímica del metal, considerando el tipo de unión entre átomo y átomo del metal. Así en los inertes (metales transición) el tipo de unión es covalente con distancia pequeña (volúmenes atómicos chicos). Estos metales de transición, con orbitales d, tienen una alta capacidad de adsorción, de ahí su naturaleza catalítica. Mientras que los normales presentan distancias de unión largas (electrovalente), se asemejan a los gases nobles, sus volúmenes atómicos son grandes, su capacidad de adsorción es pequeña y no son buenos catalizadores.


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A mayor capacidad del trabajo mayor capacidad de adsorción. Respecto al potencial de descarga de los metales se invierte el potencial de descarga del H2 sobre dichos metales o sea para descargar H2 sobre el Pt se necesitan 10 mV por ejemplo y para descargar Pt+, Fe++ se necesitan 100-200 mV.

Como los normales tienen un poder catalítico bajo, el H2 necesita un potencial alto para descargas sobre ellos, en cambio sus iones se descargan fácilmente.

Cuando hablamos de adsorción estamos hablando de fenómenos superficiales donde existen tipos de uniones electrovalentes, covalentes o por fuerzas de Van der Walls. Los dos últimos, según lo visto forman, lo conocido por adsorción específica.

Pueden existir moléculas orgánicas o macromoléculas que van a estar adsorbidas sobre la superficie del metal y este fenómeno de adsorción será más marcado cuanto mayor sea el carácter inerte o noble del metal según Piontelli. Entran a jugar � (sobrepotenciales) no solo del tipo difusional, de concentración y reacción química sino que juegan ahora � del tipo de activación y cristalización.

Al mencionar � cristalización recordamos que será el � necesario para nuclear y reacomodar el átomo metálico descargado en un lugar de la red cristalina para llegar a una posición de mínima energía.

ELECTRODEPOSICIÓN DE ALEACIONES

Se vió que en un sistema donde existen hidrogeniones junto con la descarga del ion metálico se desprende o se codeposita el H2. Si se trata de dos o más iones metálicos, componentes de un baño electrolítico, podrá ser factible su codeposición para poder formar una aleación. Esta técnica electroquímica tiene sus ventajas con respecto a los métodos térmicos metalúrgicos en la preparación de ciertas aleaciones, ya que el control de la deposición, como la ausencia de tensiones mecánicas que siempre se producen en el proceso térmico, como así la obtención de aleaciones que por esta vía no se pueden obtener, la ventaja del método electroquímico por no tener pérdidas por formación de óxidos que se originan por temperaturas altas y la uniformidad de las aleaciones binarias, tri y cuaternarias tienen un futuro promisorio con respecto a la técnica por fusión.

Hay aleaciones

Latón: � 70 % de Cu, 30 % Zn � 60 % de Cu, 40 % Zn

Bronces: Cu-Sn Metal Monel: Ni-Cu Aleaciones de Au-Cu; Ag-Cu; Pb-Sn: metal rosado Pb-Tl que factibles de

realizar con técnicas electroquímicas. Metal rosado: para cojinetes

Ag-Cu: para el vidriado de reactores (por ejemplo en reactores Pflander). Este vidrio pirex se debe hacer sobre esta aleación, la cual permite una buena adherencia.

La aleación está libre de tensiones mecánicas que en muchos casos son perniciosas, pues existe corrosión bajo tensión mecánica. Si tenemos un � latón (70 % Cu- 30 % Zn) en un medio corrosivo (por ejemplo con NH3), los latones sufrirán la corrosión en presencia del NH3. Si ese mismo � latón está tensionado, por


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ejemplo en forma de un alambre fino que soporta un peso y lo mojo con CuS04-NH4 0H, a los pocos segundos se rompe o sea que la corrosión ha sido ayudada por la tensión mecánica.

En la electrodeposición de aleaciones las tensiones no existen o son muy pequeñas.

RECUBRIMIENTOS METÁLICOS La interposición de una fase metálica entre el medio agresivo y el metal de base

tiene como fin proteger al metal estructural del medio al que está expuesto, en el cual perdería rápidamente – por corrosión- su utilidad.

La interposición de una fase metálica entre el medio agresivo y el metal de base tiene como fin proteger al metal estructural del medio al que está expuesto, en el cual perdería rápidamente – por corrosión- su utilidad.

A. Sustancias aplicadas mecánicamente, como láminas sobre la base: La lámina

de metal aplicado retiene sus propias características, tanto fisicoquímicas como metalúrgicas (por ejemplo emplomado o forrado homogéneo como plomo).

B. Generadas desde medios electrolíticos por pasaje de corriente, dando lugar a la deposición de un metal o de una aleación sobre el sustrato (cincado, coreado, estañado u hojalata, cadmiado, niquelado).

C. Por proyección de metal fundido ( cinc, plomo, estaño, aluminio): Proceso en el cual el metal aplica – en forma de polvo o alambre- es fundido dentro de la pistola por medio de una corriente de gas caliente y expelido en forma de spray hacia la superficie del metal a proteger.

D. Formación de una capa protectora por inmersión en metales fundidos (galvanizado, aluminizado, estañado, cadmiado) con generación o no de capas de aleación del metal base con el metal de recubrimiento, o por incorporación del metal desde fase vapor, conformando aleaciones superficiales (cromo, silicio) con el metal base.


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Puede admitirse en forma general que los recubrimientos del tipo A confieren una terminación más homogénea y menos porosa que cualquiera de los restantes.

Los recubrimientos del tipo B, C y D pueden dividirse en:

� Nobles. � De sacrificio.

En tanto que los del tipo C pueden asimilarse a las protecciones del tipo A con la

suposición de que se genere una capa continua y uniforme de aleación superficial.

Debido a su valor como material estructural, los tipos de recubrimientos mencionados son aplicables, fundamentalmente, a las aleaciones de base hierro, que generalmente resultan más económicas que materiales más nobles que pudieran ser elegidos por su resistencia a la corrosión. Sin embargo debe ponerse en manifiesto, que deberán considerarse – para seleccionar un recubrimiento- las condiciones de operación o uso del elemento a recubrir, medio en el cual estará inmerso, tipo de solicitaciones a que se verá sometido y diseño de la pieza o del conjunto en el cual estará incorporada; que, junto al costo de mantenimiento o de reposición, permitirán finalmente seleccionar la protección más adecuada.

Procesos de recubrimiento

La eficiencia con la cual un recubrimiento cumplirá con las expectativas depositadas en él, será altamente dependiente de cómo se cumplan las diferentes etapas del proceso.

Preparación superficial

Cualquiera sea el tipo de recubrimiento que se seleccione, debe tenerse en cuenta que la acción de la física, la reacción o la difusión y reacción con el metal de base, serán dependientes de la limpieza que ofrezca la superficie del metal base para con el agente de recubrimiento. Es por ello necesario cumplir, previo a la aplicación del recubrimiento, las etapas de preparación superficial: desengrase, decapado, ordenamiento metalúrgico (tratamiento térmico), piquelado (generación de rugosidad), etc.

1. Desengrase: la eliminación de la grasa permite un más facil y rápido proceso de decapado, eliminando el ataque más profundo de material de base.

2. Decapado: por este proceso se eliminan los óxidos que pudieran recubrir al

metal base. En el caso particular del hierro, además, las cascarillas de laminación (calamina).

3. Tratamiento térmico: la calidad metalográfica del metal a recubrir es de

importancia decisiva para la magnitud de la corrosión. No solo debe estar exento de macrofallas, poros, grietas, inclusiones, etc. sino que debe también


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asegurarse la ausencia de microfallas, entre las cuales debe incluirse aquellas provenientes de la perturbación de la estructura cristalina – provocada por ataque intergranular, trabajo mecánico, etc.- ya que esos puntos activos presentan baja resistencia a los procesos de corrosión.

Se bebe convenir que si se realizan recubrimientos por láminas (A) o por

protección de metal fundido (C), la rugosidad superficial favorece una mejor adherencia; en estos casos los espesores resultantes de recubrimiento son gruesos, pasando a tener importancia secundaria lo expresado anteriormente.

Si nos referimos en cambio a los recubrimientos galvanoplásticos, éstos – normalmente de espesores delgados- copiarán la estructura del metal de base haciendo peligroso su empleo, aunque hayan sido correctamente seleccionados. Puede establecerse como criterio de superficie de metal base apta para estos recubrimientos, que la relación entre el área real y el área geométrica sea del orden de 2,5. Con respecto a los recubrimientos por inmersión, los inconvenientes se presentan durante el proceso de generación de capas protectoras, dando espesores mayores y acarreando inconvenientes en el baño del metal fundido.

Si bien el tratamiento térmico, como se ve, favorece la conformación de recubrimiento y por lo tanto su resistencia al medio al que estará expuesto, se debe tener en cuenta cómo puede llegar a afectar las propiedades mecánicas del metal base ( por ejemplo fluencia).

Procesos de aplicación de recubrimientos

Aunque sucintamente, se tratarán debido a su importancia en nuestro medio, la generación de recubrimientos B electrolíticos y D por inmersión en metal fundido.

1. Recubrimientos electrolíticos.

La deposición electrolítica de un metal desde un medio fluido (acuoso, no acuoso, fundido) es la cristalización del mismo sobre lugares activos del metal de base por acción de la corriente eléctrica. En general, por este medio se procura obtener recubrimientos de buena calidad con ahorro del metal de protección.

Un proceso de cristalización homogénea, de una adherencia, ausencia de poros, superficie lisa y buenas propiedades mecánicas será dependiente de la forma en que el metal se deposita. Las variables fundamentales a considerar son: densidad de corriente, composición adecuada del baño, agitación, temperatura, distribución de ánodos, etc.

� Densidad de corriente: se procura trabajar a altas densidades de corriente, para lo cual se hace necesario la agitación del baño por medios mecánicos o por ultrasonido, elevación de la temperatura y regulación máxima de metal en el baño. El aumento de la densidad de corriente lleva a la generación de depósitos con pequeño tamaño de grano. Esta situación puede ocasionar crecimientos poco lisos, por lo que se recurre a inversiones de la polaridad de la corriente en forma periódica durante el proceso (acción de electropulimentado).


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� Agitación del baño: ya se ha mencionado cómo el efecto de agitación favorece el empleo de mayores densidades de corriente. La forma de agitación del baño es de importancia, siendo inconveniente la agitación mecánica por gases y resultando muy apropiada la de reciclo del baño con filtración, particularmente en algunos tipos de baños.

� Temperatura del baño: siempre está limitada por razones técnicas (medio). Como se mencionó, una elevación de la temperatura favorece la velocidad del proceso (mayor densidad de corriente). Al mismo tiempo, una mayor temperatura provoca un mayor crecimiento de los cristales lo que provoca un recubrimiento mas blando y que a veces tiene valor práctico.

� Composición del baño: se procura que en el baño se tenga una concentración potencial muy alta del ión metálico que debe reducirse, por lo que se emplean sales de ácidos inorgánicos o sales complejas. Estas últimas favorecen la disminución de concentración activa del ión metálico, con lo que se aumenta la polarización. Con el fin de aumentar la conductividad y posibilitar la formación de sales dobles o complejas se agregan electrolitos soportes, generalmente del mismo anión que la sal metálica base del baño. La adición de depolarizadores anódicos facilita la disolución del ánodo eliminando la posibilidad de formación de compuestos que actúen como capa barrera frente a la tensión necesaria en la cuba.

� Agentes humectantes y abrillantadores: su función es modificar la tensión superficial de la disolución. Se los emplea normalmente a los efectos de lograr unmejor mojado del metal a recubrir o para que actúen sobre el acabado del recubrimiento con el objeto de evitar un proceso posterior de pulido.

En todo lo expresado no se ha considerado el efecto de generación catódica de

hidrógeno. Este efecto reduce la eficiencia del proceso y puede provocar fragilización como consecuencia de la difusión del hidrógeno en el metal de base o en el depositado.

2. Recubrimientos de metales específicos.

Recubrimiento de níquel. Los recubrimientos de níquel se preparan por lo general por deposición

electrolítica o galvanostegia. El metal se deposita directamente sobre el acero o a veces sobre un recubrimiento intermedio de Cu. La capa intermedia de Cu se emplea facilitar el acondicionamiento de la superficie sobre la cual se deposita el Ni, ya que el Cu es mas blando que el acero, y también para reducir el espesor requerido de Ni ( que es mas caro que el Cu ) para obtener un recubrimiento de la mínima porosidad. En atmósferas industriales un recubrimiento de Ni demasiado delgado puede corroerse con mayor rapidez cuando esta depositado sobre Cu que cuando esta sobre acero, probablemente debido a que los productos de la corrosión del Cu que salen por los poros del recubrimiento del Ni aceleran el ataque de éste. Este caso no se da necesariamente en otros tipos de atmósferas.


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En atmósferas industriales un recubrimiento de Ni demasiado delgado puede corroerse con mayor rapidez cuando esta depositado sobre Cu que cuando esta sobre acero, probablemente debido a que los productos de la corrosión del Cu que salen por los poros del recubrimiento del Ni aceleran el ataque de éste. Para exposiciones interiores se considera adecuado para muchas aplicaciones un espesor de 0,008 a 0,0013 mm. Expuesto al aire libre se debe especificar un recubrimiento de 0,0013 a 0,014 mm. Para lugares próximos a la costa o a medios ambientes industriales, es conveniente emplear recubrimientos del espesor máximo de los indicados (o todavía más gruesos), por ejemplo en parachoques de automóviles; pero en atmósferas secas o no contaminadas son adecuados, en general, recubrimientos más delgados. En la industria química se utilizan por lo común recubrimientos de Ni dentro de la gama de 0,025 a 0,25 mm. De espesor.

El Ni es sensible al ataque sobre todo por atmósferas industriales. Los recubrimientos tienden a perder su flexibilidad especular, fenómeno conocido como “empañado”, debido a la formación de una película de sulfato de níquel básico que disminuye el brillo superficial. Para eliminar el empañado se electrodeposita sobre el Ni un recubrimiento de Cr muy delgado (0,0003 a 0,0008mm.). Esta delgada sobrecapa de Cr ha conducido al término de “cromado”, aunque en realidad estos recubrimientos están formados en su mayor parte por Ni.

El niquelado sin electrodos se emplea mucho para la industria química. Las sales de Ni se reducen a metal por soluciones de hipofosfito sódico a temperaturas de ebullición o próximas.

El contenido normal de fósforo en los recubrimientos de esta clase, oscila entre el 7 y 9 %. Diversas superficies metálicas, incluido el Ni, actúan como catalizadores de esta reacción de manera que se pueden formar depósitos de espesores relativamente grandes. A la solución comercial se hacen adicciones especificas con objeto de aumentar la velocidad de deposición de Ni y también para formar recubrimientos sobre plástico o vidrio. Sobre algunos metales no se forma depósito, en los que se cuenta al Pb, la soldadura de Sn, el Cd, Bi y Sb. El contenido de fósforo hace posible endurecer apreciablemente el recubrimiento mediante tratamiento térmico a baja temperatura, por ejemplo a 400 ºC. Se ha establecido que la resistencia a la corrosión de la aleación Ni-P es comparable, en muchos medios agresivos, a la del Ni electrolítico.

Recubrimiento de plomo. Los recubrimientos de Pb sobre el acero se forman por lo general por inmersión

en caliente o por electrodeposición. En la inmersión caliente se suele añadir una pocas unidades por ciento de estaño para mejorar la adherencia del recubrimiento con el acero. Cuando se añade Sn en cantidades considerables (por ejemplo 25%) el recubrimiento que se obtiene se denomina “capa terne”. Los recubrimientos de Pb o aleaciones de Pb-Sn, tienen una buena resistencia al ataque atmosférico, tendiendo a llenarse los poros con herrumbrelo que suprime la reacción posterior. Los recubrimientos de Pb no son muy protectores en el suelo. Entre las aplicaciones se cuenta la construcción de tejados y la protección interior de depósitos de gasolina de automóvil contra la corrosión que origina el agua retenida. Los recubrimientos de Pb no deben emplearse en contacto con agua potable ni productos alimenticios por la naturaleza venenosa de las sales del Pb.

Recubrimiento de cinc.


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Los recubrimientos de Zn obtenidos por inmersión en caliente o por electrolisis,

se denominan galvanizados. Los obtenidos por electrolisis son más dúctiles que los conseguidos por inmersión en caliente, formando estos últimos en la cara interna del recubrimiento (capa de aleación), compuestos intermetálicos, frágiles, de Zn y Fe. La velocidad de corrosión de estos dos tipos de recubrimientos son comparables, con la excepción de que los recubrimientos por inmersión en caliente tienen menos tendencia a picarse en agua caliente y fría así como en los suelos que el Zn laminado y, probablemente, también que es Zn electrodepositado. Esta diferencia indica que los potenciales específicos de los compuestos intermetalicos favorecen una corrosión uniforme, o que el contenido incidental de Fe del Zn en baño caliente es beneficioso. Con relación a esto, se ha asegurado que el Zn aleado con 5 y 8 % de Fe se pica menos, expuesto al agua, que el Zn puro.

Los recubrimientos de Zn son de resistencia relativa a las atmósferas rurales, y también a las marinas, siempre que el agua de mar no tenga contacto directo por salpicaduras, etc. con la superficie galvanizada. Los ensayos efectuados en Estados Unidos han demostrado que un recubrimiento delgado, de 0,025 mm. De espesor dura en zonas suburbanas o rurales unos 11 años o mas y en localidades marinas unos 8 años. Por otra parte, la vida media en atmósferas industriales fue solo de 4 años, lo cual indica la sensibilidad del Zn al ataque por el acido sulfúrico de las atmósferas contaminadas.

En medios acuosos a temperatura ambiente la corrosión total, según ensayos de corta duración, es mas baja dentro de la zona de Ph de 7 a 12. En medios ácidos o muy alcalinos, el ataque principal tiene lugar por desprendimiento de H2. Por encima de pH 12,5 el Zn reacciona con rapidez formando sindicatos solubles.

En agua de mar, los recubrimientos de Zn tienen resistencia efectiva en la protección del acero contra la herrumbre, siendo cada 0,025 mm. de Zn igual a un año de vida. Así un recubrimiento de 0,13 mm. protegerá el acero contra la aparición de óxidos durante 5 años.

En muchas aguas calientes y aireadas tienen lugar una inversión de polaridad entre el Zn y el Fe, que se produce a temperatura próxima a 60 ºC y superiores. Esto hace que el Zn adquiera características de un recubrimiento noble en lugar de las de un recubrimiento de sacrificio y de aquí que estas circunstancias el recubrimiento por galvanizado favorezca el picado del acero base.

Un ensayo de una tubería mantenida en servicio durante 15 años en Baltimore, por la cual circulaba agua a temperatura media de 46 ºC y máxima de 80 ºC, confirmo que la picadura del tubo galvanizado fueron de 1,2 a 2 veces mas profundas que en una tubería de hierro negro (no galvanizado) del mismo tipo, lo cual corresponde a la vida mas corta del tubo galvanizado. Sin embargo, en agua fría, las picaduras del tubo galvanizado fueron de una profundidad de solo 0,4 a 0,7 veces de las desarrolladas en el tubo de hierro negro; lo que indica en este caso un efecto beneficioso del galvanizado. Se ha encontrado que las aguas de elevado contenido de carbonatos y nitratos favorecen la inversión de polaridad, mientras que las de elevado contenido de cloruro y sulfatos decrecen dicha tendencia.

El origen de esto se relaciona, al parecer con la formación de Zn(OH)2 poroso o sales básicas de Zn, que son aislantes, en aquellas condiciones en que el Zn es anódico con respecto del Fe, pero, en condiciones en las que tiene lugar la inversión de polaridad el origen esta relacionado con la formación de ZnO. Este último compuesto es un conductor electrónico, esto es, un semiconductor. Por lo tanto, puede actuar en aguas aireadas como un electrodo de O2 cuyo potencial, al igual que


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la cascarilla de laminación sobre acero, es noble con respecto del Zn y del Fe. En consecuencia, en aguas desaireada, frías o caliente, en las que un electrodo de O2 no puede funcionar por la ausencia de O2, el Zn es siempre anódico con relación al F, pero esto no es necesariamente cierto en aguas aireadas. Al parecer la presencia de HCO3

- Y NO3- , con la ayuda de temperaturas elevadas, estimula la formación de

ZnO, mientras que el Cl- y SO4 favorecen la formación de productos de reacción hidratados.

En agua o ClNa diluido, a temperatura ambiente, la salida de la corriente de Zn como ánodo disminuye gradualmente debido a los productos de corrosión aislante que se forman en su superficie. En una serie de ensayos se registro que la corriente entre par Zn-Fe disminuyo a cero después de 60 a 80 días, encontrando una ligera inversión de polaridad. Esta tendencia es menos acusada con Zn de altas purezas, sobre el cual hay menos tendencia a formarse recubrimientos aislantes.

Recubrimiento de cadmio. Los recubrimientos de Cd se obtienen casi exclusivamente por electrolisis. La

diferencia de potencial entre Cd y el Fe no es tan grande como entre Zn y el Fe, de aquí que la protección catódica del acero que le proporciona la sobrecapa de Cd disminuya con mayor rapidez en función del tamaño de los defectos del recubrimiento. El Cd es más caro que el Zn pero mantiene durante más tiempo el aspecto metálico brillante y en consecuencia se emplea a menudo para los equipos electrónicos. Además, es más resistente al ataque por los condensadores atmosféricos y a la niebla salina. Por otra parte, sin embargo, los recubrimientos de Cd expuestos a la atmósfera, no son tan resistentes como los recubrimientos de Zn de igual espesor.

En medios acuosos el Cd, a diferencia del Zn, resiste el ataque de los álcalis fuertes. Al igual que el Zn, se corroe en ácidos diluidos y en amoníaco acuoso. Las sales de Cd son tóxicas y por esta razón los recubrimientos de Cd no deben ponerse en contacto con productos alimenticios. Las sales de Zn son menos tóxicas tanto así que admiten el galvanizado para el agua potable, pero tampoco se recomienda para estar en contacto con alimentos.

Recubrimientos de estaño Cada año se producen millones de toneladas de hojalata de las que la mayor

parte se emplean para fabricar billones de envases para alimentos. Puesto que el estaño electrolítico es más uniforme que el obtenido por inmersión en caliente y se pueden obtener recubrimientos más delgados, la mayor parte de la chapa ahora disponibles es de la llamada hojalata electrolítica. La naturaleza no tóxica de las sales de Sn hace a la hojalata ideal para envases de bebidas y alimentos.

El espesor de los recubrimientos de estaño se expresa en libras por caja base, 1 libra/caja base es igual a un recubrimiento de 0,0015 mm de espesor. La capa de estaño por inmersión en caliente oscila de 1 a 2,5 libras/ caja base. El espesor habitual de los recubrimientos electrolíticos para envases de alimentos es de ½ libra/caja base, aunque para envasar alimentos corrosivos se suele llagar a un espesor de 1 libra/caja base o más. Los recubrimientos de estaño tan delgados son muy pocos porosos, por lo cual es esencial que el estaño actúe como recubrimiento de sacrificio con objeto de evitar la perforación por picadura de la delgada chapa de acero sobre la cual se aplica el estaño. Este es el caso general.


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Por la cara exterior de un recipiente estañado es estaño es catódico con relación al acero, de acuerdo con el potencial normal del estaño igual a -0,136 V en comparación de -0,440 V del hierro. Sin embargo, en el interior, es estaño es casi siempre anódico con relación al hierro y por esto el estaño protege catódicamente al acero base. Esta afortunada inversión de potencial tiene lugar debido a que los iones estannoso, Sn+2 , son complejados por muchos productos alimenticios lo cual reduce fuertemente la actividad de los iones Sn+2 , resultando un cambio de potencial del estaño en sentido activo.

Los alimentos contienen, por lo general, además de ácidos o álcalis como componentes naturales o incidentales, diversas sustancias orgánicas algunas de las cuales son formadores de complejos, como se ha mencionado en el párrafo anterior, y otras actúan como inhibidores de corrosión o despolarizadores catódicos. Los alimentos que contienen poca cantidad de sustancias inhibidoras y elevada cantidad de sustancias despolarizadoras, pueden causar la corrosió0n de los envases más rápidamente que, por ejemplo, los alimentos muy ácidos. Debido a la presencia de despolarizadores orgánicos, la corrosión en el recubrimiento interior de Sn en los envases de alimentos tiene lugar por lo común con poco o nada de desprendimiento de H2. Sin embargo, cuando el recubrimiento de estaño se ha corroído por completo, se observa que la corrosión subsiguiente se produce con desprendimiento de H2. No se ha establecido con seguridad la razón de este comportamiento, pero puede que esté relacionado con el hecho de que los iones Sn+2, de los cuales es conocida su propiedad inhibidora en la corrosión del Fe por ácidos, aumentan la sobretensión de hidrógeno favoreciendo la reducción de sustancias orgánicas en el cátodo de Fe. Durante la corrosión de la capa de Sn se forman continuamente iones estannosos sobre la superficie del Fe, pero una vez que el Sn se ha disueltono alcanzan suficiente concentración. También es posible que la diferencia de potencial del par Fe-Sn favorezca la adsorción y reducción sobre el cátodo de despolarizadores orgánicos mientras que estos procesos no se realizan con diferencias de potencial más bajas. Un fallo posible de los envases es el denominado “hinchamiento por hidrógeno”, que se debe a una presión apreciable de H2 desarrollado dentro del bote de conserva, lo cual hace sospechar del contenido, en vista de que la descomposición de los alimentos por bacterias también produce acumulación de gas.

La cantidad de H2 que se puede acumula durante la vida de un recipiente viene determinada no sólo por el espesor del recubrimiento de estaño, la temperatura y la naturaleza química de los alimentos en contacto, sino, con mayor frecuencia, por la composición y estructura del acero base. La velocidad del desprendimiento de H2 aumenta por la deformación del acero en frío, que es un procedimiento normal para aumentar la resistencia de las paredes de los envases. El posterior tratamiento térmico a baja temperatura, incidental o intencionado, puede aumentar o disminuir esta velocidad. También el elevado contenido de P o S pueden servir para disminuir la corrosión. Sin embargo, no siempre se puede predecir el efecto de Cu, debido a la presencia en ciertos alimentos de inhibidores y despolarizadores orgánicos, algunos de los cuales quizás sólo funcionen en presenci9a de Cu aleado con el acero base.

Propiedades del estaño El estaño es un metal anfótero que reacciona tanto con ácidos como álcalis, pero

que es relativamente resistente en medios neutros o casi neutros. No se corroe en aguas blandas y se emplea desde hace muchos años en cañerías de aguas destilada.


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Sólo la escasez y el elevado precio del Sn han hecho que se empleen otros materiales para las tuberías de aguas destiladas, por ejemplo Al.

La corrosión en ácidos diluidos no oxidantes, por ejemplo HCl y H2SO4, está determinada principalmente por la concentración del O2 disuelto en el ácido. La sobretensión de H2 de Sn es tan elevada que la corrosión acompañada por desprendimiento de H2 es limitada. Por ejemplo, el ácido acético desaireado corroe al estaño con lentitud, sea en caliente o en frío. El NH4 OH y Na2CO3 tienen poco efecto, pero en solución de NaOH concentrada la velocidad de ataque es rápida con formación de estannato sódico. Como en los ácidos, la velocidad aumenta con la aireación. En jugos de frutas a temperatura ambiente, las velocidades de ataque son sólo de 1 a 25 mdd, pero en ebullición alcanzan valores de 10 veces superiores, indicando que el ataque se incrementa de manera apreciable con la temperatura.

RECUBRIMIENTOS POR INMERSIÓN EN METAL FUNDIDO

1- Método discontinuo (galvanizado). Generalmente, después del decapado, se lavan las piezas en agua y se las

sumerge en un baño de flujo con el objeto de evitar la reoxidación del metal antes de su ingreso al baño de fundido.

Casi todos los aceros pueden ser sometidos al proceso de galvanización. Aleantes comunes en los aceros, tales como silicio, carbono, manganeso, fósforo y azufre, producen inconvenientes. El que ocasiona un efecto más pernicioso es el silicio, seguido por el carbono y el manganeso.

Calidad del cinc: Se emplea normalmente cinc de pureza 98,5 %. Aunque la pureza del cinc no es especial, determinadas impurezas influyen en el espesor y estructura de los recubrimientos formados. Tales elementos son: el hierro, cuyo contenido no debe exceder el 0,05% en el lingote porque origina matas de aleación hierro-cinc que impurifican el baño; el plomo, cuya concentración debe ser generalmente menor al 1 % y el aluminio, con un máximo de 0,005 %.

Temperatura del baño: generalmente se regula entre 445 °C y 460 °C , la temperatura a la cual se puede realizar fácilmente el escurrido del cinc y la velocidad de formación de matas de aleación con el metal de la cuba es aún controlable. A temperaturas superiores a 480 °C las capas de aleación son altamente cristalinas y se cuartean en forma no adherente, disminuyendo su período de vida útil en la cuba.

Tiempo de inmersión: El crecimiento de la capa de aleación sigue normalmente una ley del tipo P=P(T). (P: peso del recubrimiento por unidad de superficie, T: tiempo de inmersión), o sea que el crecimiento es rápido al principio y luego disminuye hasta hacerse inapreciable. El espesor del material y la temperatura con la que ingresa al baño influyen en el tiempo de permanencia en cuba, ya que hasta que no se alcanzan los 440 °C la velocidad de crecimiento de capa es muy lenta.

Velocidad de extracción: La velocidad de extracción es la que determina la capa de cinc sin alear. Varía según el procedimiento empleado, pero debe ser tal que favorezca el escurrido del cinc en exceso.

2- Método continuo


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Para ingresar directamente al baño del metal fundido (cinc o aluminio), se emplea actualmente en nuestro país el procedimiento de decapado en atmósfera reductora. Lo expresado para el baño en método discontinuo es válido en el presente método de obtención de acero galvanizado.

ENSAYOS DE RECUBRIMIENTOS Nos ocuparemos de las condiciones que debe cumplir un recubrimiento para que

pueda tener no sólo la acción protectora que de él se espera, sino también características mecánicas adecuadas.

En general y para cada situación particular, existen normas específicas de ensayo de los distintos tipos de recubrimientos obtenidos por los diferentes métodos.

Basándonos en una correcta selección, consideraremos algunos tipos de ensayos que permitirán calificar al recubrimiento obtenido en su aptitud para ser empleado en el medio al cual se lo destina y con los requerimientos mecánicos a los que estará sometido.

1. Porosidad del recubrimiento: Debe considerarse el tipo de pila que puede

generarse entre el metal de base y el recubrimiento, frente al medio en el que estarán inmersos. Recubrimientos mas nobles que la base permitirán que ésta inicie un proceso de corrosión que, al desarrollarse en la interfase metal base/ recubrimiento con una alta velocidad de ataque debido a la relación de áreas anódicas (disolución) a catódicas, provocará la rápida destrucción localizada de la base.

En el caso de recubrimientos menos nobles, el proceso se desarrolla desde los bordes de los poros hacia la masa de recubrimiento, siendo dependiente del tipo de electrolito en el cual el material protegido esté inmerso en el momento en que se iniciara el proceso de corrosión del metal base.

Suponiendo en ambos casos que las porosidades no son atribuibles a una deficiente preparación del metal base, deberá mejorarse el método de aplicación del recubrimiento y/ o aumentar el espesor del mismo, siempre que esta última alternativa resulte económica. Puede optarse también por recubrimientos sucesivos, generando fases metálicas de menor diferencia de potencial entre sí, pero que aseguren un recubrimiento total protector de la base sobre la que se aplican. En algunos casos se opta por este criterio cuando el acabado debe cumplir no solo con funciones de protección sino con ciertas condiciones mecánicas.

2. Adherencia al recubrimiento: La falta de adherencia localizada o por

maclas, descalifica naturalmente al recubrimiento, dado que cualquier efecto de tipo mecánico provocará el saltado de la protección y la iniciación del proceso de corrosión.

La falta de adherencia puede atribuirse a deficiente preparación de la base o a un inconveniente método de obtención del recubrimiento.

3. Dureza del recubrimiento: La dureza del recubrimiento fundamentalmente

asociada al acabado superficial, depende esencialmente de las condiciones de trabajo empleadas en el método de generación del recubrimiento; en los electrolitos, por ejemplo, del pH, de la densidad de corriente y de las propiedades del metal base.


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4. Uniformidad del recubrimiento: solo se obtendrá una protección adecuada en caso que la distribución del recubrimiento no presente zonas mas delgadas, las cuales resultarán naturalmente débiles a los agentes exteriores.

En los métodos continuos o más automatizados, es menos dificultoso conseguir una distribución homogénea de espesores que en los métodos manuales donde se depende fundamentalmente de la habilidad del operario.

Las situaciones mas complicadas suelen presentarse en la electrodeposición de piezas de difícil geometría, donde los espesores de recubrimiento sobre las partes salientes y las aristas resultarán superiores a las partes más planas.

SELECCIÓN DE RECUBRIMIENTOS METÁLICOS Una primera estimación del tipo y calidad de recubrimiento que deba emplearse

puede surgir de los datos que nos provee la bibliografía, pero solo en algunos casos podrán ser aplicables en forma directa dado que es muy difícil que puedan llegar a conseguirse idénticas condiciones de agresividad del medio y calidad de los materiales de base. Solo podrán entonces hacerse correlaciones de tipo aproximado. Para seleccionar correctamente la protección, será imprescindible en cada caso realizar entonces un estudio del comportamiento del material base y el o los posibles recubrimientos frente a los distintos medios a los que deba ser sometido.

Esto quiere decir entonces, que los resultados obtenidos a través de la investigación como hecho cultural deben ser evaluados y aprovechados prácticamente de forma tal que redunde en un beneficio de tipo económico.

La protección con recubrimientos es uno de los caminos por los cuales pueden limitarse los valores que por efecto de la corrosión se pierden anualmente. En los Estados Unidos de Norteamérica, de acuerdo con el informe Batelle para el año 1975, las pérdidas directas oscilaron en el 4,5 % del producto bruto interno de ese país. En la Argentina, donde los sistemas de protección de materiales están tan descuidados, de contarse con cifras, éstas naturalmente nos inducirían a aplicar los métodos más adecuados para reducirlas.

electrodeposiciÓn: procesos catÓdicos … · universidad tecnológica nacional. facultad regional...

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