folleto de galvanotecnia

Folleto de GalvanotecníaAutor: Ing. Carlos Fredy

Echeverría T.

Loja-Ecuador

1. RECUBRIMIENTOS METÁLICOS

GENERALIDADES: En la actualidad es imperiosa la necesidad de proteger superficies metálicas con el objeto de darles mayor duración frente a agentes físicos y atmosféricos, al mismo tiempo que se cambia el aspecto original del metal protegido por otro de mejor acabado y agradable a la vista.

La protección de superficies metálicas es realizada de diferentes maneras, utilizando procesos distintos como son: 1.1.- Procesos de protección de superficies metálicas que utilizan la corriente eléctrica : Tenemos los siguientes

Recubrimientos metálicos obtenidos por electrodeposición.- Mediante la utilización de la corriente eléctrica se logra descomponer el baño adecuadamente preparado, produciéndose la deposición del metal sobre la superficie del metal a proteger.

Recubrimiento de conversión.- En este proceso, el metal base no se recubre de otro metal, sino que gracias a reacciones electroquímicas, las últimas capas de éste se transforman en óxido. Tal es el caso de la anodización del aluminio.

1.2.- Procesos de protección de superficies metálicas que no utilizan la corriente eléctrica : Tenemos los siguientes

Recubrimientos metálicos obtenidos gracias a reacciones químicas.- Un ejemplo de este proceso es el cobreado obtenido al sumergir un metal en una solución de sulfato de cobre.

Recubrimiento de conversión.- Aquí el metal base sufre variaciones en el aspecto, resistencia eléctrica, dureza; como sucede en la fosfatación.

Recubrimientos obtenidos por adhesión directa.- Como sucede en el caso de proyección del aluminio sobre superficies de acero.

Recubrimientos inorgánicos.- Obtenidos por adhesión de materiales cerámicos con las superficies del metal base previamente preparados.

Recubrimientos orgánicos.- Obtenidos por adhesión de pinturas, barnices, esmaltes, etc...

Son estos, entre otros los recubrimientos metálicos que se pueden realizar sobre superficies metálicas, dependiendo su aplicación del espesor, la uniformidad, la composición, la densidad y la adhesión requerida del recubrimiento.

2. GALVANOTECNIALa Galvanotecnía es una técnica que consiste en la electrodeposición de un recubrimiento metálico sobre una superficie que puede ser o no metálica. Se recomienda cuando por costos o por razones estructurales, es necesario modificar las características del metal base seleccionado.El objetivo del recubrimiento es mejorar la apariencia del metal base, protegerlo de la corrosión y en algunos casos, modificar alguna propiedad superficial, como por ejemplo, mejorar sus propiedades eléctricas o mecánicas, dar mayor dureza, ejercer lubricación, etc.En Galvanotecnía se consideran dos tipos de procesos: la galvanoplastia y la galvanostegia. El primero se refiere al proceso en que los recubrimientos metálicos se hacen sobre las superficies de materiales no conductores; mientras que en el segundo, la Galvanotecnía, los recubrimientos siempre se realizan sobre elementos metálicos.

2.1 Galvanoplastia

La galvanoplastia consiste en la deposición electrolítica de capas metálicas sobre objetos no metálicos (principalmente plásticos) revestidos de capas conductoras o sobre matrices

negativas de las que se separan posteriormente las capas metálicas. El primer proceso se emplea principalmente con fines decorativos, mientras que con el segundo se obtienen piezas moldeadas como discos fonográficos, monedas y objetos de plástico, así como cilindros para impresión, instrumentos de precisión y otros; en éste los moldes de plástico, cera o parafina se hacen conductores utilizando grafito o zinc en polvo y recubriéndolos electrolíticamente con un metal.En algunos casos las partes del plástico se metalizan directamente para lograr objetos con acabado metálico, como es el caso de la bisutería, tapas de recipientes para perfumes, algunas autopartes, placas para circuitos impresos, artículos para el hogar, grifería, etc.En general, el proceso de metalizado de plásticos comprende las siguientes etapas:

2.1.1 Desengrase

Debido a la naturaleza hidrofóbica de la mayoría de los plásticos, el proceso más conveniente involucra la utilización de solventes. En este proceso se produce un ligero ablandamiento superficial debido a la solvatación parcial de las moléculas poliméricas y a una reacción parcial con el polímero.Los solventes más usados se presentan en la Tabla 2.1:

Tabla 2.1: Solventes empleados en tratamiento de plásticos

Solvente Observaciones

Hidrocarburos insaturados Se usan en combinación con emulsificantes no iónicosSolventes clorados

Dimetil formamidaMetil etil cetonaMetanol / ácido nítrico Usado con ABS y polipropilenoPeróxidos orgánicos Polipropileno

Fuente: Lowenheim, Frederick, Modem electroplating

2.1.2 Acondicionamiento

El propósito del acondicionamiento es proporcionar cierta rugosidad superficial/ eliminando así la necesidad de tratamientos mecánicos, así como suministrar puntos de enlace químico para los metales aplicados posteriormente.Para la mayoría de los plásticos, como ABS y polipropileno se realiza principalmente con ácido sulfúrico, ácido crómico y algunos aditivos como ácido fluorhídrico, en proporciones variables que oscilan entre 50 g/l para el crómico y entre 100 y 600 para el sulfúrico. Esta es una etapa que debe controlarse cuidadosamente para garantizar una buena adhesión del metal.Esta fase del proceso tiene una duración entre 1 y 5 minutos, a una temperatura que oscila entre 20 y 35°C, tiempos y temperaturas menores ocasionan que no se produzca una humectación suficiente de la pieza y se produzcan zonas sin plateo, afectando negativamente la calidad de las piezas finales.

2.1.3 Sensibilización y activación de la superficie

La sensibilización consiste fundamentalmente en la adsorción en la superficie del plástico de un material fácilmente oxidable. La oxidación del sensibilizador en la etapa de nucleación sirve para depositar una superficie catalítica en la superficie plástica, entre los activadores más empleados se utilizan sales de estaño (II) y sales de titanio (III); en el proceso más empleado se introduce el cloruro estannoso (10 g/1), en combinación con ácido clorhídrico (40 ml/l).Las soluciones se aplica a una temperatura entre 20 y 25°C, durante 1-3 minutos, para piezas complicadas se requiere agitar para mejorar los resultados.Para lograr la nucleación, la superficie sensibilizada es expuesta a una solución de cloruro de paladio u otros metales preciosos, para que a través de una reacción galvánica el paladio se deposite sobre la superficie del plástico y actúe como catalizador.Una formulación típica de nucleación contiene 0.25 g/l de cloruro de paladio y 2.5 ml/l de HCl, a una temperatura que va de 20 a 40°C, durante un tiempo de 30 a 60 segundos.

2.1-4 Pos-nucleación

Cuando la etapa de nucleación se hace inmediatamente después del acondicionamiento, es necesario usar un agente reductor para formar el catalizador de paladio. Los agentes más comunes son el formaldehído, el hipofosfito y la hidrazina.

2.1.5 Premetalizado

Se hace un metalizado previo sin uso de corriente con soluciones que contienen los iones cobre o níquel, donde se hace la superficie conductora mediante un proceso autocatalítico. El objetivo de este proceso es lograr una superficie suficientemente conductora para el posterior proceso electrolítico. Los depósitos metálicos formados tienen espesores entre 0.1 y 1.5 μm, siendo los más comunes entre 0.5 a 0.7. Las formulaciones más empleadas siguen las siguientes composiciones:

Tabla 2.2: Soluciones empleadas en premetalizado

Fuente: Modern electroplating

2.1.6 Metalizado

Una vez la superficie plástica se hace conductora el metalizado se realiza como con cualquier otro metal. Se inicia con el depósito de 15 μm de cobre, empleando un baño ácido de cobre. Luego se realiza por el recubrimiento de níquel para fines decorativos o de resistencia a la corrosión. Es muy difícil establecer un espesor óptimo de metal, pero la ASTM sugiere emplear los valore consignados en la tabla 2.3.

Tabla 2.3: Espesores de recubrimiento sugeridos por ASTM

RECUBRIMIENTO CONDICIONES DE SERVICIO- ESPESOR (μM)

1. Ligeras 2. Moderadas

3. Severas 4. Muy severas

Cobre ácido brillante

13 13 15-20 20

Níquel semibrillante - 0-8 13 15

Níquel brillante 5 5-10 5-10 5-8

Níquel compuesto - - 2.5 5

Cromo 0.25 0.25 0.25 0.25

Fuente: Modern electroplating

A continuación se presenta un esquema con las operaciones básicas en operaciones de galvanoplástia.

COBRE NÍQUEL

CuS04.5H20: 15g/lNaHCO3: 10 g/1NaKC4H406: 30 g/1HCHO: 100 ml/1

NiS04.6H20: 30 g/1Citrato sódico: 100 g/1NH4C1: 50 g/lNaH2PO2.H20: 10 g/1NH4OH: hasta pH 10.5

Figura 2.1: Diagrama de flujo del proceso de galvanoplástia

2.2 Galvanostégia

La galvanostégia se refiere a los recubrimientos hechos electrolíticamente sobre superficies metálicas; puede realizarse de dos maneras diferentes, en forma catódica o anódica, dependiendo de sí la pieza se coloca para su tratamiento en el terminal anódico o catódico del circuito. En la figura 2.2 se aprecia un diagrama de flujo de un proceso típico de cromado, por métodos electrolíticos.El tratamiento por galvanostégia catódica busca tres objetivos fundamentales:• Ejercer protección contra la corrosión• Mejorar el aspecto de las piezas tratadas• Incrementar propiedades superficiales, como dar mayor dureza, mejorar la

conductividad, ejercer lubricación, etc.La galvanostégia anódica conocida comúnmente como anodizado, implica la formación de películas de óxido del mismo metal para que aísle y proteja las piezas.

Clasificación de los servicios galvanotécnicos

En general los talleres galvanotécnicos se pueden clasificar en dos categorías:

Talleres de servicio Talleres integrados

Los talleres de pulido y brillo se encargan de convertir las superficies de las piezas metálicas rugosas en brillantes, mediante un tratamiento mecánico. La operación de un taller de pulido y brillo consta de varias etapas, en las cuales la rugosidad es eliminada paulatinamente por la acción abrasiva de discos elaborados en diferentes materiales.Todos los procedimientos realizados conllevan cierto número de operaciones en las que se utiliza gran cantidad de sustancias químicas que generan contaminación, tanto al agua como al aire y al suelo.

Figura 2.2: Ejemplo de un diagrama de flujo para cromado de piezas decorativas de Zinc

2.3 Descripción de los procesos de pulido y brillo

Los diferentes tipos de pulido son:

Pulido y brillo mecánico, el cual se realiza en varias etapas, en donde la rugosidad es eliminada de forma paulatina, mediante la acción abrasiva de discos elaborados en diferentes materiales.Pulido electrolítico, en éste la superficie pulida y brillada mecánicamente se trata anódicamente, empleando para ello un electrolito compuesto por ácido sulfúrico (40%) y glicerina (40%), en agua; las proporciones son variables y dependen fundamentalmente de la composición del metal base de la pieza. Con este procedimiento es posible lograr brillo al espejo.

Las etapas básicas realizadas en los procesos de pulido y brillo de piezas metálicas se ¡lustran en la figura 2.3.

Figura 2.3: Etapas de pulido y brillo

2.4 Descripción del proceso de acabadoLas operaciones realizadas en servicios de acabado son las siguientes:

Figura 2.4: Operaciones realizadas en acabado

2.4.1 Preparación de la superficieLa superficie pulida y brillada mecánicamente, puede ser sometida a un pulido electrolítico empleando como ánodo la pieza y como electrolito una mezcla de ácidos sulfúrico y fosfórico, glicerina y agua. Las proporciones de los componentes del baño dependen de la composición de la pieza a tratar y de las características finales que se desean obtener.

2.4.2 Desengrase

Esta operación se realiza para quitar restos de grasa, aceites o suciedades que existen en las piezas, como producto de las operaciones de corte y se efectúa electrolíticamente o por inmersión de las piezas en soluciones alcalinas o disolventes orgánicos. Estas operaciones se llevan a cabo a temperaturas superiores a 60°C. Otro método consiste en la aspersión de soluciones alcalinas calientes en las piezas. Las características del desengrasante, así como su forma de aplicación, dependen del metal base de la pieza. En la tabla 2.3 se muestran algunos ejemplos de soluciones desengrasantes electrolíticas alcalinas.

2.4.3 Enjuague

Entre cada una de las etapas se hace necesario realizar un enjuague con agua limpia, bien sea por aspersión o por inmersión, para remover las trazas de soluciones que queden adheridas a la pieza, evitando así contaminar los baños de las etapas posteriores.

Tabla 2.3: Soluciones desengrasantesMetal base

Composición (g/l)Aleaciones

ferrosas y de cobre

Zinc y sus aleaciones

Aluminio y sus aleaciones

Cianuro de sodio 40 40Hidróxido de sodio 40 20Fosfato trisódico 40Carbonato de sodio 40 50Fosfato de sodio 20Agente humectante 0.75 0.75 0.75Voltaje:(V| 6 6 6Temperatura ("C) 50 50 50Densidad de corriente (A/dm2) 12 12 10Fuente: Keneth, Graham. Manual de recubrimientos industriales

2.4.4 Decapado

Se realiza para eliminar los óxidos que puedan existir en la superficie y que impiden la buena adherencia de la película metálica; además se pretende remover a nivel casi molecular hasta una película delgada de metal reducido, con el fin de dejar activa la superficie lográndose una mejor adherencia de la película metálica. El decapado se hace por inmersión en ácidos inorgánicos, principalmente sulfúrico, nítrico o clorhídrico, generalmente inhibidos para evitar que ataquen el metal base. La concentración varía entre 5 y 20%. La remoción de los óxidos origina lodos que se acumulan en los tanques de decapado. La composición de las soluciones de decapado químico se presenta en la tabla 2.4.

Tabla 2.4: Composición de las soluciones de decapado químico (mg/l)

METAL BASE

ÁCIDOSADITIVOS

Clorhídric Sulfúrico Nítrico Crómic FluorhídricHierro y aceros no aleados

150-600 50 - 100 Glicerina

Aceros inoxidables

40-70 10-50

Cobre y sus aleaciones

3 250 360

Aluminio y sus

75 - 100 50 Acido fosfórico

Zinc y sus aleaciones

250 Sulfuro sódico

Fuente: Keneth, Graham. Manual de recubrimientos industriales

2.4.5 Neutralización

Después del decapado y a pesar del enjuague, pueden quedar restos de ácidos que dan lugar a la formación de hidrógeno naciente y a cambios en el pH de las soluciones de metalizado, para evitar tales inconvenientes se hace necesario eliminarlos mediante la inmersión de las piezas en soluciones alcalinas.

2.4.6 Electrólisis

La pieza es colocada como ánodo o como cátodo, dependiendo del tipo de proceso, conectada a un rectificador o generador de corriente y sumergida en el electrolito que contiene en solución los iones metálicos que se han depositado sobre su superficie. Como electrodo complementario se puede conectar un electrodo inerte o uno del metal que se desea depositar. La temperatura del electrolito, la densidad de corriente, la agitación, etc. dependen del metal base y del metal a depositar. La tabla 2.5 muestra la composición de distintas soluciones para baños electrolíticos.

Previo a este proceso electrolítico se efectúa el enganche de las piezas en bastidores diseñados para tal efecto. La preparación de la ganchera merece consideración por cuanto se realiza manualmente fundiendo el aislante plástico previamente calentado sobre ésta.

Tabla 2.5: Composición de baños electrolíticos

2.5 Descripción del proceso de anodizado de aluminio

Entre los procesos galvánicos, la producción de aluminio anodizado ocupa un renglón destacado por sus volúmenes, por cuanto el número de plantas oscila entre diez y quince en la ciudad de Bogotá. El material que se trabaja se destina a usos arquitectónicos (ventanería, carpintería metálica, cortinería, etc.), y consiste principalmente de tubos o perfiles con una longitud de 6 m. El proceso se realiza en tanques, con unas dimensiones promedio de 7 m de longitud, 1 m de ancho y 1 m de profundidad. Se generan elevados volúmenes de aguas residuales, pero discontinuas. Teniendo en cuenta el tipo de electrolito empleado para el anodizado, los procesos se pueden clasificar de la siguiente manera:

Tabla 2.6: Electrolitos empleados en el proceso de aluminio anodizadoELECTROLITO CARACTERÍSTICAS

Acido sulfúrico Bajo costo

Sencillez técnica

Soluciones acidas de concentración entre 100 y 150 g/1

Acido crómico Altos costos

Se emplea principalmente en piezas aeronáuticas

Acido oxálico Mayor costo que para ácido sulfúrico

Mayores temperaturas de operación

Películas delgadas de mayor dureza

Fuente: Keneth Graham, Manual de recubrimientos industrialesLas operaciones típicas realizadas para la obtención de aluminio anodizado son las siguientes:

2.5.1 Limpieza

Se utiliza para remover grasa y suciedad adherida a la superficie del metal. Puede realizarse manualmente frotando la pieza con un solvente o por inmersión en soluciones alcalinas calientes.

2.5.2 Decapado

En esta etapa se eliminan los óxidos formados sobre la superficie metálica, empleando para ello soluciones de hidróxido de sodio.

2.5.3 Abrillantado químico

Se busca obtener un mejor aspecto superficial, lo que se logra mediante inmersión en ácido fosfórico concentrado, y el empleo de los ácidos nítrico y sulfúrico.

2.5.4 AnodizadoEn esta etapa, se hace circular una comente equivalente a una densidad entre 1.1 y 1.5 A/dm2

por la pieza que se encuentra sumergida en una solución de 100 a 150 g/1 de ácido sulfúrico a una temperatura de 18 - 20°C, lográndose así la formación de una capa superficial altamente porosa de óxido de aluminio. Posteriormente se enjuaga la pieza para eliminar restos de ácido.

2.5.5 ColoreadoSe logra pigmentar la pieza simplemente por inmersión en colorantes orgánicos o inorgánicos, mediante precipitación o con coloración inorgánica fijada electroquímicamente, haciendo circular corriente alterna en el circuito que tiene como electrolito una solución de sales metálicas y un electrodo opuesto adecuado. Al igual que en etapas anteriores es necesario enjuagar al finalizar la operación.

2.5.6 Sellado

El sellado consiste en la hidratación de la alúmina producida sobre la superficie metálica, esto se logra mediante la exposición de la pieza a vapor de agua o agua caliente, también se pueden emplear soluciones de acetato de níquel a una concentración de 5g/l.

En la figura 2.5 se ¡lustran las diferentes materias primas, así como el impacto de las diferentes etapas del proceso de anodizado.

2.6 Descripción del proceso de galvanizado en caliente

Este proceso se realiza principalmente en talleres de servicio de acabado. Consiste fundamentalmente en el recubrimiento de piezas de hierro o acero con una película de zinc, pero a diferencia del proceso de zincado electrolítico, no se emplea corriente eléctrica, sino que la pieza se sumerge en una cuba llena de zinc fundido.

Las operaciones son las mismas que en cualquier proceso galvanotécnico, como se muestra en la figura 2.6.

2.6.1 DesengraseSe hace por inmersión en baños alcalinos que contienen soda, metasilicato de sodio y un agente humectante. La soda se usa para remover la grasa, el metasilicato remueve restos de pintura y el humectante mejora la disolución de suciedades del baño.2.6.2 Enjuague

Por inmersión en tanques con agua, la cual es eliminada cada cierto tiempo dada su contaminación paulatina con restos de solución alcalina, partículas en suspensión y grasas emulsionadas.

2.6.3 DecapadoSe utilizan soluciones diluidas y calientes de ácido sulfúrico o clorhídrico, a una concentración entre el 5 y 20%. Existe desprendimiento de hidrógeno, vapores ácidos y formación de grandes cantidades de lodos de sulfato o cloruro de hierro.

2.6.4 Enjuague

Se logra mediante la inmersión de las piezas en agua. Con el tiempo aumentan los niveles de acidez y sólidos suspendidos y sedimentables, haciéndose necesario su vertimiento y reposición por agua limpia en forma periódica.

2.6.5 FluxConsiste en un baño de sales que impide la oxidación del metal antes de su inmersión en el zinc, así como acondicionar su superficie para mejorar su adherencia. Se emplean el cloruro de zinc y el cloruro de amonio.

2.6.6 Secado

Esta operación se lleva a cabo en hornos, principalmente a gas.

2.6.7 Inmersión en zincLas piezas se sumergen en una cuba que contiene zinc fundido y una pequeña cantidad de aluminio, empleado como abrillantador, así como plomo en el fondo para fines de protección. Este proceso se lleva a cabo a una temperatura de 453°C, para garantizar que todo el metal se encuentra en estado líquido y presente una viscosidad apropiada; el control térmico es muy importante, pues a temperaturas mayores a 500° C se produce la sublimación del zinc.

Al realizar la inmersión de la pieza, se produce la oxidación de las sales adheridas en el flux, las cuales se alean junto con hierro y el metal fundido (plomo y zinc), formando el material conocido como mate, constituyéndose éste en el residuo de la operación.

2.6.8 Enfriamiento

Luego de la inmersión la temperatura de las piezas galvanizadas se reduce por inmersión en agua fría.

Figura 2.5: Etapas del proceso de anodizado de aluminio

Figura 2.6: Etapas del proceso de galvanizado en caliente

2.7 Tecnología empleada

La tecnología empleada por la pequeña y mediana industria de la Galvanotecnía en el Ecuador, no presenta mayores desarrollos, puesto que los procesos se efectúan de forma casi artesanal. Los desarrollos se concentran en el uso de mecanismos automáticos para el traslado de las piezas en polipastos y puentegrúas, en rectificadores y equipos para el suministro de corriente eléctrica, en materiales de construcción de cubas y en el uso de aditivos químicos para los diferentes baños.Casi todos los talleres que realizan procesos galvánicos operan de manera intermitente, por lotes de producción.Los procesos galvanotécnicos no involucran el uso de una tecnología sofisticada, los tanques o cubas que se utilizan para realizar cada una de las etapas del proceso no han cambiado sustancialmente en su diseño, pero sí en los materiales de construcción, ya que con el desarrollo de resinas y plásticos de alta resistencia química, se han reemplazado las viejas cubas de concreto, madera o enchapadas en plomo, por cubas en hierro recubiertas con resinas reforzadas con fibra de vidrio, en otros casos se emplean tanques de concreto recubiertos de resina para protegerlos del ataque químico.

Los baños de metales preciosos son de poco volumen y en este caso se emplean cubas plásticas.Algunas cubas poseen canales para recoger el goteo y los derrames. El fondo puede ser plano o con un pequeño desnivel, para facilitar la limpieza y la eliminación de los lodos acumulados.Muchos baños requieren de condiciones de temperatura y operación específicas, por lo que es necesario disponer de sistemas de calentamiento y enfriamiento. El calentamiento puede hacerse empleando vapor, agua caliente, electricidad o gas; el enfriamiento se realiza con agua fría, salmueras refrigeradas y refrigerantes. El intercambio de calor se realiza con serpentines sumergidos en los baños en intercambiadores externos y con sistemas de bombeo a las cubas o tanques encamisados.

Las gancheras, elementos que sostienen las piezas y conducen la comente, se diseñan para que puedan procesar la mayor cantidad de material posible y tengan suficiente área de contacto con el electrodo; usualmente, se fabrican en cobre. Éstas casi siempre se aíslan con recubrimientos plásticos con el fin de aislar y dirigir la corriente hacia la pieza a recubrir.Los equipos generadores de comente, tales como rectificadores, alternadores para aplicación de electrocolor, etc. han evolucionado bastante en los últimos años, contándose ahora con máquinas de mayor eficiencia energética y más seguras en su operación; estos equipos garantizan un alto grado de aprovechamiento del insumo energético, siendo éste el que más afecta los costos de producción en procesos electrolíticos.En cuanto a equipos mecánicos para el transporte de materiales, tales como puentegrúas y polipastos, éstos se han automatizado, logrando así operaciones más rápidas y menos riesgosas.Algunas de las pequeñas y medianas industrias galvanotécnicas formales existentes en Guayaquil, Quito y Cuenca, tienen un aceptable nivel de tecnología comparadas con las existentes a nivel internacional, particularmente las dedicadas al anodizado; No obstante, existe una gran cantidad de talleres de cromado, niquelado y zincado que operan de manera verdaderamente artesanal, sin ningún tipo de control en el proceso. La dispersión y la relativa facilidad con la que se establece un negocio informal en este sector constituyen uno de los grandes problemas ambientales de la pequeña industria manufacturera en el Distrito de cada ciudad o provincia.

GUÍA DE PRÁCTICAS

Práctica #1 Recubrimiento de cobre alcalino

Objetivo

Realizar un recubrimiento electrolítico de cobre por el método alcalino.

Teoría

Los recubrimientos electrolíticos de cobre son relativamente sencillos de obtener, y son empleados con mucha frecuencia como una etapa preliminar antes de recubrir con cualquier otro metal al sustrato. El cobre permite la adherencia de los recubrimientos de metales más valiosos tales como níquel, plata, cromo y algunos otros, por lo que se emplea extensamente como paso intermedio en procesos de electroplateado más complejos.

Al salir del baño galvánico, los depósitos de cobre son brillantes y de color rojo. Fácilmente se opacan al contacto con el aire, por lo que se recomienda secar las piezas en cuanto salen del baño y pulirlas con algún producto que deje una capa protectora que impida la oxidación del recubrimiento.

Se conoce un gran número de fórmulas para preparar soluciones de cobrizado electrolítico; se acostumbra nombrarlas por grupos, tales como los baños de cobre ácido(como el que se empleó en la práctica de distribución de corriente y potencial), de cobre alcalino, de cianuro, de fluoborato, de pirofosfato y otros. Cada uno de ellos puede encontrarse descrito a fondo en la bibliografía sobre el tema.

Aparatos necesarios

Un rectificador por medio del cual pueda controlarse la corriente y el voltaje, caimanes, termómetro, parrilla eléctrica y un recipiente que servirá de celda electrolítica.

Reactivos

Lámina de cobre (ánodo). Lámina de latón (cátodo).Solución de cobrizado en medio alcalino: Cu(CN)2 11.25 g KCN 21.25 g KOH 5 g

Sal de Rochelle1 11.25 gLas cantidades son para preparar 250 ml de solución.

1 Tartrato doble de sodio y potasio, llamado también sal de Seignette.

Procedimiento

Limpie la superficie de acuerdo con las instrucciones generales que se mencionan al principio de esta sección de prácticas y proceda al electrorrecubrimiento, teniendo cuidado de no tocar el metal con los dedos (utilizar pinzas).

OBTENCION DEL RECUBRIMIENTO DE COBREMonte una celda electrolítica de tamaño apropiado para contener aproximadamente

250 ml de solución. Coloque como ánodo una placa de cobre previamente preparada como se indicó, y como cátodo una placa de latón. Las condiciones recomendadas para el recubrimiento son:pH 8-10

j, A/dm2

1-3, mejor el valor inferior Agitación favorable, con aire Temperatura, °C 45-60Tiempo, min 3

Saque las placas del baño galvánico, enjuáguelas con agua, séquelas con una toalla de franela suave y si lo desea púlalas.

Reporte e investigación

Investigue que sustancias químicas se emplean como aditivos para mejorar la apariencia de los depósitos de cobre (abrillantadores, agentes tensoactivos, etc.). Si es posible, someta alguno a prueba y obtenga sus propias conclusiones sobre su efectividad. Consulte la bibliografía apropiada y reporte las fórmulas de por lo menos tres bañosde cobrizado electrolíticos distintos al que utilizó en su práctica. Si es posible, incluya también las condiciones de operación para cada baño.

Práctica #2 Recubrimiento de níquel

Objetivo

Realizar un recubrimiento electrolítico de níquel utilizando una modificación de la solución de Watts clásica.

Teoría

El níquel es un metal de brillo argentino, duro, resistente al desgaste y a la corrosión. Sus características de dureza y duración hacen que se utilice mucho para acuñar monedas, en la fabricación de acero inoxidable y para construír equipo empleado en la industria química.

Los diferentes baños de electrorrecubrimiento con níquel proporcionan distintos acabados del depósito. Por ejemplo, existen fórmulas para depositar “níquel negro”, una forma ennegrecida del metal que tiene aplicación en superficies absorbentes de luz, acabado de armas de fuego, partes de máquinas de escribir, joyería y ornamentos. Normalmente los depósitos de níquel brillante se emplean como recubrimientos decorativos y de protección contra la corrosión, así como en electroformado de piezas mecánicas donde la dureza es importante. También puede usarse como una capa previa antes de aplicar un recubrimiento de plata.

Aparatos necesarios


Reactivos

Lámina de níquel electrolítico o carbón laminado (ánodo). Lámina de latón (cátodo).Solución de niquelado:NiSO4 —6 H2O 85 g

NiCl2—6 H2O 28.3 g

H3BO3 12.7 gLas cantidades son para preparar 250 ml de solución. La solución es más fácil de preparar en caliente (50 °C).

Procedimiento

Limpie la superficie de acuerdo con las instrucciones generales que se mencionan al principio de esta sección de prácticas y proceda al electrorrecubrimiento. La limpieza de la superficie es crítica para la obtención de un buen niquelado.

OBTENCION DEL RECUBRIMIENTO DE NIQUELMonte una celda electrolítica de tamaño apropiado para contener aproximadamente

250 ml de solución. Coloque como ánodo una placa de níquel purificado electrolíticamente, o bien un trozo de carbón laminado (grafito). El cátodo será la placa de latón. Las condiciones recomendadas para el recubrimiento son:pH 2-5

j, A/dm2

1-10, mejor el valor inferior Agitación favorable, con aire Temperatura, °C 50-65Tiempo, min 2

El depósito se hace más brillante a valores bajos de pH; A valores altos de pH es conveniente disminuir la densidad de corriente. Es muy importante evitar la contaminación de la solución con iones cuprosos, ferrosos, de zinc o cromo hexavalente, por lo que deben usarse ánodos inertes o de la mayor pureza posible.


Investigue que sustancias químicas se emplean como aditivos para mejorar la apariencia de los depósitos de níquel. Si es posible, someta alguno a prueba y obtenga sus propias conclusiones sobre su efectividad. Averigüe otros usos de los depósitos de níquel e investigue fórmulas y condiciones para otros baños de níquel que no se mencionan aquí (fluoborato, de cloruros, de sulfamato, etc).

Práctica #3 Recubrimiento de cromo

Objetivo

Realizar un cromado electrolítico con solución de ácido crómico sobre un metal previamente niquelado.

Teoría

El cromo, un metal fundamental en la técnica moderna, fue descubierto en 1797 por Vauquelin. Es un metal pesado, duro, de brillo argentino, cuyos compuestos generalmente muestran coloraciones intensas y son empleados como pigmentos. Se extrae del mineral cromita y se utiliza extensamente en la fabricación de aleaciones de hierro (aceros inoxidables), para construir resistencias eléctricas de precisión y como recubrimiento.

Los recubrimientos de cromo se emplean con fines decorativos sobre cobre y níquel, pues estos últimos pueden aplicarse sobre cualquier metal base. Algunas herramientas de hierro y acero se recubren con capas de cromo con el fin de darles dureza, por ejemplo en dados, calibradores y tarrajas; como capa protectora en electrotipos, placas de grabado y otros objetos, y para mejorar la lubricación y disminuir el desgaste en pistones y cilindros de los motores de combustión.

La solución para cromar tiene una baja eficiencia, y el éxito de la operación dependerá a menudo de la manera en que se coloquen suspendidos los artículos en el baño. En algunos casos puede ser necesario disponer de varios ánodos a fin de asegurar una distribución de corriente más uniforme y con ello un depósito más satisfactorio.

Aparatos necesarios


Reactivos

Aleaciones de Pb-Sn, Pb-Sb, Pb o Sn puro (ánodo). Una lámina de latón previamente niquelada (cátodo). Solución de cromado:CrO3 47g

H2SO4 concentrado (densidad 1.84 g/cm3

) 0.21 mlLas cantidades son para preparar 250 ml de solución. La solución se prepara disolviendo el trióxido de cromo ("ácido crómico") en agua destilada caliente a 60 °C. Una vez terminada la disolución se agrega el ácido sulfúrico.

Procedimiento

El cromado se realiza sobre una placa de latón previamente niquelada de acuerdo con el procedimiento de la práctica anterior, pues no se obtienen buenos resultados directamente sobre el latón. Si se quiere aumentar la adherencia del depósito de cromo,

anodice la placa a j=10 A/dm2

en el baño de cromado durante 15-30 segundos y después invierta la corriente para obtener el recubrimiento.

OBTENCION DEL RECUBRIMIENTO DE CROMOMonte una celda electrolítica de tamaño apropiado para contener aproximadamente

250 ml de solución. Coloque como ánodo una placa de plomo, estaño o una aleación de estos metales. El cátodo será la placa de latón previamente niquelada. Las condiciones recomendadas para el recubrimiento son:pH ácido, determinado por el H2SO4

j, A/dm2

6-10Agitación no indispensableTemperatura, °C 45-50Tiempo, seg 15

La razón entre los gramos de CrO3 y los gramos de H2SO4 debe mantenerse cercana a 100, agregando trióxido de cromo cuando sea necesario. Los iones hierro, cobre y el exceso de Cr III perturban la reacción. La eficiencia es baja (menor al 15 %) y se requieren densidades de corriente altas, reportando la literatura valores entre 13 y 80

A/dm2

.


Investigue otras fórmulas que se empleen con éxito en la obtención de recubrimientos de cromo ¿ Es alta su eficiencia ?

La relación CrO3 / H2SO4 es un parámetro importante para el control de la calidad de los depósitos de cromo. Obtenga el valor de dicha relación para las fórmulas que reportó en el apartado anterior y compárelo con el valor “optimo” de 100 que se sugiere en esta práctica.

Los ánodos que se emplean en el cromado, como ya se mencionó, están formados fundamentalmente de plomo y otro metal, que suele ser antimonio o estaño. Consulte la bibliografía y averigüe en qué proporción se encuentran los metales en la aleación anódica.

Si le es posible, someta a prueba algún aditivo y observe su efecto en el recubrimiento. Haga una evaluación de la calidad del recubrimiento: reporte brillo, uniformidad, color y cualquier otra característica que considere relevante.

Práctica #4 Recubrimiento de cinc: galvanizado electrolítico

Objetivo

Llevar a cabo el galvanizado electrolítico de una lámina de latón, con el método alcalino.

Teoría

El zinc, cuyo nombre probablemente proviene de la palabra alemana “zin”, que significa estaño, fue descubierto y empleado por primera vez en el siglo VI en Persia. Es un metal gris azulado, quebradizo a temperaturas normales, relativamente blando y con un alto coeficiente de dilatación térmica. Es muy activo químicamente y tiene gran tendencia a oxidarse. El zinc de más alta calidad (99.999 %) se obtiene por refinación electrolítica del zinc bruto (97-98 %).

Cerca de la mitad de la producción mundial de Zn se consume en procesos de galvanizado de hierro. Otros usos son: obtención de latón y sus aleaciones, construcción de baterías, en pinturas, en polvo como agente reductor y como ánodo de sacrificio en instalaciones de protección catódica contra la corrosión (barcos, plataformas petroleras marinas, puentes, etc.).

Al hierro recubierto con zinc se le conoce como hierro galvanizado, de donde viene el nombre genérico que se le da a los recubrimientos de zinc sobre otros metales. El galvanizado protege al hierro de la oxidación a un costo bastante bajo. También se usa en menor medida el galvanizado brillante con fines decorativos.

Aparatos necesarios


Reactivos

Lámina de zinc, o en su defecto acero (ánodo). Lámina de latón (cátodo).Solución alcalina para galvanizado: ZnO 9.4 g NaCN 21 g NaOH 20 gLas cantidades son para preparar 250 ml de solución. La solución se prepara agregando en orden agua destilada, cianuro de sodio, hidróxido de sodio y óxido de zinc.

Procedimiento

OBTENCION DEL RECUBRIMIENTO DE CINCMonte una celda electrolítica de tamaño apropiado para contener aproximadamente

250 ml de solución. Coloque como ánodo la placa de cinc. Si utiliza acero, la concentración de zinc en el baño tendrá que controlarse con frecuentes adiciones de ZnO. El cátodo será la placa de latón. Las condiciones recomendadas para el recubrimiento son:

pH alcalino, dado por el hidróxido de sodio (pH >13)

j, A/dm2

1-5, se recomienda el valor medioAgitación favorable, mecánicaTemperatura, °C 30Tiempo, min 2

Se recomienda mantener la relación de gramos de NaCN entre gramos de ZnO

cercana a 2. La densidad de corriente puede aumentarse hasta 8 A/dm2

sin quemar la chapa, pero se reduce la eficiencia y el aumento en la velocidad de depositación no es apreciable. Carbonatos, sulfatos y cloruros merman la eficiencia del depósito.

Para producir chapado brillante puede agregarse glucosa, gelatina, melaza, beta- naftol, glicerina y muchos otros tensoactivos. Su concentración se regula por inspección periódica de las piezas.


Someta a prueba algún aditivo y evalúe el efecto obtenido en el recubrimiento. Investigue como se lleva a cabo el galvanizado no electrolítico del hierro. Estime

ventajas y limitaciones de ambos métodos.Mencione otras fórmulas de soluciones para galvanizado electrolítico (por ejemplo,

galvanizado ácido y al cianuro) incluyendo las condiciones de operación recomendadas para cada una de ellas y, si es posible, características y usos particulares del recubrimiento que se obtiene.

Práctica #5 Recubrimiento de cadmio

Objetivo

Obtener un recubrimiento electrolítico de cadmio en solución alcalina.

Teoría

El cadmio es un metal de color blanco argentino, maleable y estable en condiciones normales. Fue descubierto en 1817 por Stromeyer. Se obtiene a partir de los minerales del zinc y se purifica por electrólisis. Los vapores y las sales del metal son venenosos.

Los recubrimientos electrolíticos de cadmio se emplean sobre metales ferrosos para protegerlos de la corrosión, y en partes móviles donde los productos de la oxidación del zinc podrían ser contraproducentes, especialmente en equipo e instrumentos de comunicaciones. También tienen aplicación cuando es importante evitar la fragilidad por hidrógeno en los aceros.

El metal puro tiene usos limitados: se emplea en la preparación de aleaciones de bajo punto de fusión, para soldaduras, como fusible en sistemas eléctricos, para construir baterías recargables de Ni-Cd y en los reactores nucleares de fisión para controlar las reacciones en cadena (absorbe neutrones). Su brillante sulfuro encuentra uso como pigmento.

Aparatos necesarios


Reactivos

Cadmio metálico (ánodo). Lámina de latón (cátodo). Solución para el recubrimiento:CdO 4.5 g NaCN 32 g NaOH 3.75 gLas cantidades son para preparar 250 ml de solución. La solución se prepara agregando en orden agua destilada, cianuro de sodio, hidróxido de sodio y óxido de cadmio.

Procedimiento

OBTENCION DEL RECUBRIMIENTO DE CADMIOMonte una celda electrolítica de tamaño apropiado para contener aproximadamente

250 ml de solución. Coloque como ánodo la placa de cadmio. Lávese muy bien las manos si toca el metal; evite aspirar los vapores. El cátodo será la placa de latón. Las condiciones recomendadas para el recubrimiento son:

pH alcalino, dado por el hidróxido de sodio

j, A/dm2

1-3, mejor el valor inferiorAgitación no indispensable, puede hacerse con aireTemperatura, °C 30Tiempo, min 2

Se recomienda mantener la relación de gramos de NaCN entre gramos de CdO cercana a 7. La eficiencia catódica está entre 70-95 %. Vigilar que la temperatura se mantenga en el rango de 30 ± 2.5 °C. La absorción de CO2 del aire provoca la formación de carbonato de sodio, que disminuye la eficiencia. Para eliminarlo, se puede enfriar la solución a -1 °C o precipitarlo con sulfato de calcio.


Investigue o sugiera otros usos para los recubrimientos de cadmio. ¿Es posible emplearlos en objetos que van a estar en contacto con alimentos?

Someta a prueba algún aditivo y evalúe el efecto obtenido en el recubrimiento. Existen relativamente pocas fórmulas para baños galvánicos con cadmio. Si le es

posible encontrar una distinta a la aquí empleada, inclúyala en su reporte junto con las condiciones de operación y posibles usos.

Práctica #6 Plateado

ObjetivoLlevar a cabo un recubrimiento electrolítico de plata con una solución de cianuro.

TeoríaLa plata fue uno de los primeros metales que se logró depositar por medios

electrolíticos. La superficie blanca y brillante del metal es muy atractiva a la vista, y se pule y conserva fácilmente en buen estado excepto en atmósferas muy contaminadas, donde el ennegrecimiento de los objetos de plata por formación de una capa de sulfuro es más bien la regla que la excepción.

Los recubrimientos de plata se clasifican en dos grandes grupos: decorativos y de ingeniería. Gran cantidad de objetos de joyería se recubren con capas delgadas de plata para darles una apariencia más atractiva. Cubiertos de mesa, vajillas, teteras, baterías de cocina, adornos, candiles, relojes y otros artículos de uso cotidiano pueden llevar un recubrimiento de plata brillante. Mención especial merecen los espejos, en donde el metal se deposita sobre un soporte de vidrio pulido transparente. Generalmente en la fabricación de espejos no se emplean técnicas electrolíticas, sino pulverización del metal o bien reducción del ion plata con agentes reductores suaves, tales como la glucosa y el formaldehído. En la actualidad, el aluminio compite con la plata en la manufactura de estos artículos.

En ingeniería, la plata encuentra aplicación como recubrimiento para reducir la fricción en piezas móviles tales como baleros y chumaceras. La industria electrónica también la utiliza, por su excelente conductividad eléctrica.

Los artículos de acero o metales ferrosos que se tengan que platear deberán ser recubiertos antes con níquel o con soluciones especiales de recubrimiento previo (striking baths) con plata a fin de asegurar la adherencia del depósito, especialmente si se desea una capa gruesa del metal.

Aparatos necesariosUn rectificador por medio del cual pueda controlarse la corriente y el voltaje,

caimanes, termómetro, parrilla eléctrica y un recipiente que servirá de celda electrolítica.

ReactivosPlata 99.95 % de pureza (ánodo).Lámina de latón previamente cobrizada o niquelada (cátodo). Solución para plateado:KOH 1.88 gKCN 37.5 gK2CO3 5.62 gLas cantidades son para preparar 250 ml de solución. Los componentes se disuelven en agua destilada en el orden en que se mencionan, se agrega 1 g de carbón activado por cada litro de solución y se deja reposar durante dos horas. Posteriormente se filtra y se embotella en un frasco de color ámbar.

ProcedimientoOBTENCION DEL RECUBRIMIENTO DE PLATA

Monte una celda electrolítica de tamaño apropiado para contener aproximadamente250 ml de solución. Coloque como ánodo la lámina de plata y como cátodo la placa de latón, que debe estar previamente cobrizada o niquelada de acuerdo a los procedimientos ya conocidos. Las condiciones recomendadas para el plateado son:

pH alcalino, dado por el hidróxido de potasio y el cianuro

j, A/dm2

0.5-2.5Agitación favorable, mecánica (no por aire) Temperatura, °C 25 ± 2Tiempo, min 2

El plateado tiene una eficiencia catódica cercana al 100 %. Si la placa se limpió con algún detergente, eliminarlo completamente mediante un enjuague cuidadoso para evitar obtener un depósito opaco. Las densidades de corriente altas y la presencia de reductores enérgicos predisponen a la formación de depósitos quemados de plata negra pulverulenta, muy poco adherente.


Investigue posibles aditivos para mejorar la apariencia del recubrimiento. No se recomiendan los tensoactivos (detergente).

Incluya al menos dos fórmulas de soluciones para recubrimiento previo de metales ferrosos y sus condiciones de operación.

En el mercado existen preparados capaces de platear objetos de cobre, latón y otros metales sin necesidad de corriente eléctrica, simplemente frotando el metal con el polvo o la solución para platear. ¿De qué podría estar compuesto un polvo o líquido para platear? Puede serle de ayuda consultar un recetario industrial.

El coulombímetro de plata es un aparato que puede emplearse en algunas técnicas electroanalíticas para determinar la cantidad de corriente que pasa por un circuito. Sugiera una razón por la cual se eligió a la plata como el metal a depositar. ¿ Por qué no existen “coulombímetros de cromo”?

Práctica #7 Lápiz decorador de bisutería

ObjetivoPreparar un lápiz de decorador a partir de marcador comercial.

TeoríaUna herramienta importante en el decorado de piezas de joyería es el lapiz

decorador. El lapiz decorador consiste en un cuerpo metálico dentro del cual se encuentra un material poroso o una solución de cianuro áurico que sirve para recubrir piezas de joyería de fantasía. El decorado normalmente se hace sobre materiales recubiertos de una película de plata. En los cuales se aplica posteriormente una película de oro. El lapiz decorador es el ánodo y la pieza a dorar el cátodo.

ProcedimientoSe utliza para este fin un marcador comercial al cual se le ha agotado la tinta. Los marcadores más apropiados son aquellos que no utilizan esponjas o material de relleno. Se perfora un extremo del marcador y se introduce una solución de cianuro áurico similar a la utilizada en la práctica 28. Se coloca un alambre de oro que actúa como ánodo. La pieza a recubrir es planteada inicialmente antes de llevar a cabo el proceso de decorado.

Práctica #8 Latonado

ObjetivoDepositar electrolíticamente una aleación de cobre y zinc (latón).

TeoríaEl latón es una aleación de cobre y zinc, de color dorado y de fácil pulimento. No es muy resistente a la corrosión, pero su apariencia es agradable y puede conservarse brillante con si se pule con frecuencia. Existen muchas fórmulas para las aleaciones de latón dependiendo de las proporciones de cobre y zinc que la forman; una de las más comunes es el latón de 70 % Cu y 30 % Zn.

Las soluciones de latonado contienen cianuros de cobre y de zinc en solución. La aleación depositada tendrá ciertas variaciones de acuerdo con las condiciones del recubrimiento y la composición del ánodo. El latonado se utiliza principalmente como acabado ornamental para el acero y piezas ornamentales, por ejemplo plafones para iluminación, candiles, artesanías, etc. Puede usarse como recubrimiento previo para el niquelado del aluminio y de piezas fundidas de zinc. Pueden latonarse muchas piezas pequeñas (por ejemplo, botones) colocándolas dentro de un cilindro metálico o barril que gira dentro del baño electrolítico.

Aparatos necesariosUn rectificador por medio del cual pueda controlarse la corriente y el voltaje, caimanes, termómetro, parrilla eléctrica y un recipiente que servirá de celda electrolítica.

ReactivosLámina de latón de la misma composición que se desea depositar (ánodo). Una placa de níquel u otro metal previamente niquelado (cátodo).Solución para latonado:Cu(CN)2 6.75 g Zn(CN)2 2.25 g NaCN 13.5 g Na2CO3 7.5 gLas cantidades son para preparar 250 ml de solución.

ProcedimientoOBTENCION DEL RECUBRIMIENTO DE LATÓN

Monte una celda electrolítica de tamaño apropiado para contener aproximadamente250 ml de solución. Coloque como ánodo la lámina de latón y como cátodo la placa de níquel o de latón previamente niquelado de acuerdo a los procedimientos ya conocidos. Las condiciones recomendadas para el recubrimiento son:pH 10.5

j, A/dm2

0.5-4, parece que es mejor el límite inferiorAgitación conveniente, mecánicaTemperatura, °C 25-40Tiempo, min 3

La eficiencia se encuentra entre 35-50 %. El pH debe mantenerse en su valor óptimo para obtener uniformidad en la composición de la chapa.

Reporte e investigaciónUtilice algún aditivo para observar su efecto en el aspecto del recubrimiento. Calcule la composición probable de la aleación electrodepositada, a partir de la composición de la solución. Repórtela como porcentaje de cobre y zinc.Consiga una fórmula que permita electrodepositar latón de una composición distinta a la que aquí se ofrece.

Práctica #9 Anodizado y coloreado de aluminio

ObjetivoLlevar a cabo el anodizado de aluminio en solución ácida para obtener un recubrimiento decorativo.

TeoríaAlgunos metales, como por ejemplo el aluminio, titanio y cromo, tienen tendencia a cubrirse de películas de óxido estables en su superficie que los protegen de posterior corrosión. La formación de esta capa de óxido puede favorecerse conectando el metal al ánodo de una cuba electrolítica, donde sufrirá una reacción de oxidación. Por la razón antes expuesta, este proceso se conoce como anodizado.

En el caso del aluminio, la película superficial de óxido es continua y porosa. Protege al metal contra la corrosión y además es posible colorearla con fines decorativos. La capa porosa presenta una estructura celular hexagonal con un poro central cilíndrico. Aunque es aislante térmica y eléctrica, su porosidad permite que exista continuidad eléctrica entre el circuito externo y el electrolito.

Una vez cubierta la pieza de una capa de óxido poroso, se somete a un tratamiento con agua caliente, proceso que recibe el nombre de colmatación. La capa de óxido se vuelve menos porosa y protege más al metal. Posteriormente puede convertirse la película transparente en una coloreada por inmersión en una solución que contiene el colorante, por deposición catódica a partir de iones metálicos o por anodización autocolorante.

Aparatos necesariosUn rectificador por medio del cual pueda controlarse la corriente y el voltaje,

caimanes, termómetro, parrilla eléctrica, un recipiente de 250 ml de capacidad para realizar el teñido y otro que servirá de celda electrolítica.

ReactivosAluminio en lámina o perfiles (ánodo). Láminas o barras de plomo (cátodo). Solución de anodizado:Es una solución acuosa de H2SO4 concentrado 5-20 % volumen. Solución de teñido:Disolver 50 g de colorante para textiles o algún otro que se desee probar en 250 ml de agua destilada caliente (60-75 °C). Si es necesario, acidificar con ácido acético hasta lograr la disolución.

Procedimiento

En esta práctica el procedimiento de limpieza de la placa de aluminio es distinto; basta con limpiarla con bicarbonato y agua, enjuagar, limpiar con detergente frotando en frío, enjuagar y sumergirla en una solución diluída (10 %) de hidróxido de sodio caliente. Dependiendo de qué tan enérgica sea la disolución, se deja el aluminio por un máximo de60 segundos, se enjuaga con agua destilada y se procede al anodizado.

ANODIZADOMonte una celda electrolítica de tamaño apropiado para contener aproximadamente

250 ml de solución. Anodice el aluminio empleando un cátodo de plomo y las siguientes condiciones de operación:pH el de la solución ácida de anodizado

j, A/dm2

3-6Agitación no imprescindibleTemperatura, °C 25Tiempo, min 6

TEÑIDO DEL ALUMINIOSe pasa la placa anodizada de inmediato al baño colorante y se sumerge en el

mismo durante un tiempo de 2-3 minutos o hasta que se observe que no se adsorbe más colorante. Enjuague la placa con agua y deje secar.

Reporte e investigaciónLa literatura reporta que los colores obtenidos en el anodizado son más intensos si las soluciones de ácido son concentradas. Intente comprobar este efecto.

Utilice tantos colorantes como sea posible (para textiles, orgánicos, minerales, de distintas marcas, etc.) y evalúe la calidad de cada muestra obtenida en base a parámetros tales como firmeza del color, presencia de zonas jaspeadas o sin teñir, acabado opaco o brillante, etc. Reporte sus conclusiones sobre el mejor colorante.

Para el proceso de anodizado en ácido sulfúrico, la literatura reporta valores distintos para la densidad de corriente, el voltaje y el tiempo empleado en el anodizado dependiendo de la fuente consultada. Obtenga esta información en la bibliografía especializada y llegue a sus propias conclusiones acerca de las condiciones de operación sugeridas en esta práctica.

Además del proceso de anodización con ácido sulfúrico, se conocen los procesos del ácido crómico y del ácido oxálico. Elija uno de ellos e investigue las condiciones de operación, fórmula del baño y ventajas y desventajas de dicho proceso comparado con la anodización con ácido sulfúrico.

Práctica #10 Metalizado de plásticos

Objetivo

Realizar un recubrimiento metálico en un plástico por medio del método"electroless".

Teoría

Los recubrimientos metálicos sobre plástico son relativamente recientes, y pueden obtenerse por varios métodos. En la actualidad es común disfrutar de dulces y alimentos envueltos en bolsas de plástico aluminizado, que disminuyen el deterioro causado por la luz. Los aparatos electrodomésticos incluyen piezas plásticas metalizadas (generalmente cromadas), tales como botones, interruptores y controles. Lo mismo ocurre con artículos de escritorio y juguetes.

Dentro de las tecnologías de almacenamiento de datos, los CD-ROM, discos compactos, minidiscos y videodiscos son ejemplos de soportes en los que una película metálica de aluminio se deposita sobre un sustrato plástico que la protege del deterioro ambiental. Estas películas, sin embargo, no se depositan por métodos electroquímicos, sino por medios físicos.

Aparatos necesarios

Un rectificador por medio del cual pueda controlarse la corriente y el voltaje, caimanes, termómetro, parrilla eléctrica y varios vasos de precipitado u otros recipientes similares.

Reactivos

Una placa de plástico, por ejemplo, polietileno17. La placa deberá ser lo más lisa posible y no tener grabados complicados.Solución limpiadora:Na2CO3 20g NaOH 5g Detergente 2g Aforar con agua hasta 1000 mlSolución oxidante:K2Cr2O7 50 g

H2SO4 concentrado 50 ml

H2O 120 ml

17 Puede obtenerse como material de desecho de los envases para productos alimenticios.

Solución sensibilizadora:SnCl2 60 g

HCl concentrado 60 ml Solución activadora:PdCl2 0.1g

HCl 0.01 M 200ml Soluciones para el metalizado electroless:En el momento de usarse, se mezclan a partes iguales las soluciones A y BSolución A:CuSO4—5 H2O 14 g

NiCl2—6 H2O 4 g

Formaldehído, sln. concentrada 52ml Disolver en 1000 ml de agua destiladaSolución B:

Sal de Rochelle18 45 gNa2CO3 4 g

NaOH 11 g o hasta conseguir 11<pH<12Disolver en 1000 ml de agua destiladaSolución para el electrorrecubrimiento:Se usa la solución de cobre ácido que se empleó en la práctica de distribución de corriente y potencial, con j 0.5 A/dm2 durante 3 minutos a temperatura ambiente.

ProcedimientoPREPARACION DE LA PLACA DE PLASTICO

Limpiar la placa de la suciedad y el aceite sumergiéndola en la solución limpiadora concentrada y caliente durante 15 minutos, entre 50 y 60 °C. Enjuagar con agua destilada o corriente y pasar a la solución oxidante.

OXIDACIONDeje las placas en la solución oxidante durante 5 minutos a 70 °C. Lave con agua tibia

y después con agua corriente. Si el tratamiento fue exitoso, la película de agua debe adherirse al polietileno en forma uniforme, lo que demuestra que el plástico se ha vuelto hidrofílico. Proceda a la sensibilización.

SENSIBILIZACIONSumerja las placas en la solución sensibilizadora a temperatura ambiente por 3

minutos. Lave con agua corriente, luego con agua destilada y proceda a la activación.

ACTIVACIONSe colocan las placas en la solución ácida de cloruro de paladio por 3 minutos. Se

lavan con agua corriente, luego con agua destilada y se continúa con el depósito electroless.

18 Tartrato doble de sodio y potasio

DEPOSITO ELECTROLESSEl recubrimiento electroless se lleva a cabo por inmersión de las placas en una

mezcla a partes iguales de las soluciones A y B a temperatura ambiente durante 20 minutos. Cuando las placas tengan una capa delgada y uniforme de cobre se procede al recubrimiento galvánico.

ELECTRORRECUBRIMIENTOSe realiza un recubrimiento de cobre ácido sobre el recubrimiento electroless, para dar

mayor espesor a este último. Debe emplearse baja densidad de corriente ( j 0.5

A/dm2

) y temperatura ambiente. Posteriormente puede hacerse cualquier otro recubrimiento que se desee, por ejemplo cromado, niquelado, etc.


Investigue la función de cada uno de los pasos que se siguen en la obtención de un recubrimiento de este tipo. Mencione aplicaciones de los recubrimientos metálicos sobre plástico.

El cloruro de paladio es un producto sumamente caro. Investigue si existen caminos alternativos para evitar su uso.

Comente sobre la calidad del recubrimiento obtenido y la influencia que tuvo el sustrato (plástico) en esta variable.

folleto de galvanotecnia

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