8/10/2019 Obtencin de recubrimientos electrolticos

1/8

PRCTICA. OBTENCIN DE RECUBRIMIENTOS ELECTROLTICOS DE

Zn SOBRE ACERO.

1. Introduccin.

2. Desengrase y decapado.

3. Electrodeposicin.

4. Pasivado.

5. Informe e interpretacin de los resultados.

8/10/2019 Obtencin de recubrimientos electrolticos

2/8

1/7

PRCTICA. OBTENCIN DE RECUBRIMIENTOS ELECTROLTICOS DE

Zn SOBRE ACERO.

Objetivo de la prctica: Ejercitar al alumno con la obtencin de recubrimientos

mediante procedimientos electrolticos de Zn sobre acero

(galvanizado). El alumno estudiar el efecto de los distintos

factores que intervienen en el proceso, y recoger la mayor

informacin posible para plasmar el trabajo realizado en un

informe tcnico.

1. Introduccin.

Entre los distintos mtodos de obtencin de recubrimientos metlicos, la

electrodeposicin es quiz el mtodo ms verstil, ya que se pueden electrodepositar

prcticamente todos los metales a partir de un electrolito especfico sobre un sustrato

(metal base). Con los recubrimientos se protege al sustrato de la corrosin y se mejorasu aspecto esttico. El proceso de la electrodeposicin de metales consiste en la

adherencia de un metal sobre un electrodo (ctodo) que est en contacto con una

solucin (electrolito) de base acuosa que contiene iones de ese metal, al paso de una

corriente elctrica. El nodo generalmente es una placa de metal puro que aporta al bao

el consumo de metal depositado.

En esta prctica, el alumno electrodepositar sobre un acero de bajo carbono unacapa de zinc mediante el proceso de zincado cianurado. Este proceso, que permite

industrialmente unos costes operativos bajos, ser seguido de un pasivado iridiscente

con cromo.

El ciclo operativo a realizar es el siguiente:

1) Desengrase con disolvente orgnico.

2) Lavado en agua corriente.3) Desengrase electroltico.

8/10/2019 Obtencin de recubrimientos electrolticos

3/8

2/7

4) Lavado en agua corriente.

5) Neutralizacin y decapado en H2SO41 3%.

6) Lavado en agua corriente.

7) Deposicin electroltica

8) Enjuague.

9) Inmersin en cido ntrico al 0,2% (opcional).

10) Pasivado.

11) Enjuague doble, con agua fra y agua caliente (mx. 65C).

12) Secado (mx. 65C).

2. Desengrase y decapado.

El metal base, en este caso un acero de bajo contenido en carbono F-1110, debe

estar libre de xidos y aceites antes de su electrodeposicin. Para ello, se realizarn las

operaciones de desengrase y decapado necesarias.

El objetivo del desengrase es separar de la superficie del metal cualquier

partcula de suciedad, grasa, material abrasivo, etc. que haya quedado adherida, o que el

propio acero incorpora para su proteccin (aceites anticorrosin, films para mejorar la

embuticin, etc). En la prctica se realizar un primer desengrase mediante acetona.

En una siguiente fase se proceder al desengrase electroltico, que completa en

profundidad esta operacin. El desengrasante es un producto fuertemente alcalino de

gran poder detergente, que elimina toda pelcula de suciedad que pudiese quedar en las

piezas, dejndolas limpias, brillantes y sin manchas. Las condiciones habituales de

trabajo se sitan en el rango:

- Concentracin: 60 100 g/l.

- Temperatura: 35 60C (ptimo 40C).

- Densidad de corriente: 5 12 A/dm2.

- Tiempo de desengrase catdico: 1 3 min (ptimo 2 min).

- Tiempo de desengrase andico: 1 min.- Voltaje: 6 9 V.

8/10/2019 Obtencin de recubrimientos electrolticos

4/8

3/7

- Electrodos: acero.

El objetivo del decapado es separar de la superficie del metal cualquier producto

de corrosin formado por el propio metal base. Como los medios corrosivos atacan

preferentemente a los xidos del acero base que al mismo acero, se emplean soluciones

diluidas de cidos para la operacin de decapado; en este caso se realizar mediante una

solucin diluida de cido sulfrico.

Condiciones de trabajo en el desengrase y en el decapado:

- Desengrase con acetona.

- Desengrase electroltico: 80 g/l; 25C; 5 A/dm

2

; tiempo catdico 2 min; tiempoandico 1 min; 9 V.

- Decapado: inmersin en H2SO4al 2% durante 30 s.

3. Electrodeposicin.

La cantidad de metal depositado se puede predecir y controlar gracias a la ley deFaraday, que establece:

a) La cantidad de cualquier elemento depositado en un electrodo es proporcional

a la cantidad de electricidad que ha pasado.

b) Las cantidades de los diferentes iones descargados, para una cantidad dada de

electricidad, son proporcionales a los equivalentes electroqumicos de tales

elementos.

Y puesto que:

a) La cantidad de electricidad se mide en culombios (C), y 1 C = 1 A x 1 s.

b) El equivalente electroqumico de un elemento es su peso atmico dividido por

su valencia.

c) 96500 C (o 1 Faraday) depositan 1 equivalente gramo de cualquier elemento

(supuesto 100% de eficiencia de electrodo).

Resulta para la ley de Faraday:

8/10/2019 Obtencin de recubrimientos electrolticos

5/8

4/7

M =I t

96500EE CEd m m

donde I es la corriente que circula (A), t el tiempo (s), EEm el equivalente

electroqumico del metal, y CEmel coeficiente de eficiencia catdica del bao.

Como se indic previamente, se va a emplear un proceso electroltico de zincado

cianurado. La composicin aproximada de la solucin es:

Zn metal ........................ 33,5 g/l.

NaCN total .................... 95 g/l.

Sosa custica ................. 80 g/l.

Relacin NaCN / Zn ...... 2,75.

La eficacia de las soluciones cianuradas de cinc aumenta cuando se incrementa el

contenido en metal, siempre que permanezcan las dems condiciones constantes. Sin

embargo, hay que resaltar que el empleo de contenidos elevados de metal implica que se

deban emplear densidades de corriente elevadas para obtener un brillo adecuado.

Aunque el electrolito empleado no presente la caracterstica tpica de directa

proporcionalidad entre velocidad de deposicin y densidad de corriente, es conveniente

utilizar densidades de corriente elevadas, debido a su gran velocidad de zincado y su

poder de recubrimiento. Por ejemplo, para tener un espesor de 7,5 m se requieren 26,3

minutos a 1 A/dm2y 10,7 minutos a 3 A/dm2.

Otra ventaja de este electrolito cianurado es que la temperatura no es un factor

decisivo para obtener depsitos de Zn de alta calidad. As, se puede trabajar a 40C de

forma continua.

Para obtener unos resultados uniformes, es necesario mantener la relacin NaCN

total a Zn en el valor indicado, con una variacin de 10%, lo que proporciona una

buena conductividad del bao. Asimismo, la concentracin ms adecuada de sosa

custica es 2,3 veces la del Zn metal, lo que asegura una buena nivelacin del depsito.

Concentraciones de sosa inferiores a 50 g/l proporcionan depsitos arenosos, y

contenidos superiores a 120 g/l, si bien aumentan el rendimiento de la corriente y el

8/10/2019 Obtencin de recubrimientos electrolticos

6/8

5/7

poder de penetracin, producen crecimientos excesivos y heterogeneidades de espesor

de Zn.

Suponiendo una eficiencia catdica del 100%, y dado que la densidad del Zn es

7.14 g/cm3, el peso atmico del Zn es 65.38, la valencia del Zn es 2, y las muestras a

electrodepositar tienen una superficie de 50 cm2, se puede calcular la masa depositada y

el espesor de la capa de recubrimiento:

P (g) =I t

96500

65.37

2= 3,38 x 10 I(A) t(s)Zn

-4

P (g) = V = S e = 50 (cm ) 10 e ( m) 7.14 g / cm = 0.037 e ( m)Zn2 -4 3

Se determinar la influencia de la densidad de corriente y de la distancia nodo-

ctodo en la eficiencia catdica, supuesto un tiempo de electrodeposicin de 8 minutos.

N muestra J, A/dm2 I, A Distancia

nodo-ctodo,

cm

Espesor real del

recubrimiento,

m

Peso Zn

real,

g/cm2

Peso Zn

terico,

g/cm2

Eficiencia, %

Peso Zn real

Peso Zn ter.

1

2

3

4

5

6

4

8

16

8

8

8

6

6

6

3

9

6

Con estos resultados se obtendrn las correlaciones distancia nodo-ctodo /

eficiencia catdica, as como densidad de corriente ctodo / eficiencia catdica.

8/10/2019 Obtencin de recubrimientos electrolticos

7/8

6/7

4. Pasivado.

El pasivado iridiscente (con solucin de cromo hexavalente) permite cromar

superficies zincadas para producir acabados con alta resistencia a la corrosin y muy

adherentes en hmedo. Las condiciones de trabajo en este caso son: pH de 1,3 1,8 (1,5

ptimo), una temperatura de 20 40C, un tiempo de inmersin de 20 60 s (ptimo

35 s) y una concentracin de agente pasivador de 30 ml/ l. Este pasivado se produce por

inmersin y no mediante electrolisis.

La temperatura favorece la obtencin de capas gruesas. Si los tiempos de

inmersin son inferiores a 25 s, se deben emplear temperaturas mayores. El pH se ajusta

con NaOH o HNO3.

Condiciones de pasivado:

-Tiempo de inmersin: 1 minuto a 20C.

d, cmJ, A/dm2

EficienciaEficiencia

8/10/2019 Obtencin de recubrimientos electrolticos

8/8

7/7

5. Informe e interpretacin de los resultados.

Se trata de exponer y comentar los aspectos ms significativos de la prctica,

tales como:

- Procesos de preparacin para electrodeposicin.

- Condiciones de electrodeposicin.

- Eficicencia catdica.

- Aspecto de los depsitos.

- Procesos de acabado sobre el depsito.