Recubrimiento de cobre alcalino

ObjetivoRealizar un recubrimiento electrolítico de cobre por el método alcalino.

TeoríaLos recubrimientos electrolíticos de cobre son relativamente sencillos de obtener, yson empleados con mucha frecuencia como una etapa preliminar antes de recubrir concualquier otro metal al sustrato. El cobre permite la adherencia de los recubrimientos demetales más valiosos tales como níquel, plata, cromo y algunos otros, por lo que seemplea extensamente como paso intermedio en procesos de electroplateado máscomplejos.

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 encuanto salen del baño y pulirlas con algún producto que deje una capa protectora queimpida la oxidación del recubrimiento.

Se conoce un gran número de fórmulas para preparar soluciones de cobrizadoelectrolítico; 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 cobrealcalino, de cianuro, de fluoborato, de pirofosfato y otros. Cada uno de ellos puedeencontrarse descrito a fondo en la bibliografía sobre el tema.

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 cobre (ánodo).Lámina de latón (cátodo).Solución de cobrizado en medio alcalino:Cu(CN)2 11.25 gKCN 21.25 gKOH 5 gSal de Rochelle16 11.25 g

Las cantidades son para preparar 250 ml de solución.

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

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

OBTENCION DEL RECUBRIMIENTO DE COBRE

Monte una celda electrolítica de tamaño apropiado para contener aproximadamente250 ml de solución. Coloque como ánodo una placa de cobre previamente preparadacomo se indicó, y como cátodo una placa de latón. Las condiciones recomendadas para elrecubrimiento son:

pH 8-10j, A/dm2 1-3, mejor el valor inferiorAgitación favorable, con aireTemperatura, °C 45-60Tiempo, min _ 3

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

Reporte e investigaciónInvestigue que sustancias químicas se emplean como aditivos para mejorar laapariencia de los depósitos de cobre (abrillantadores, agentes tensoactivos, etc.). Si esposible, 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, incluyatambién las condiciones de operación para cada baño.

Recubrimiento de níquel

ObjetivoRealizar un recubrimiento electrolítico de níquel utilizando una modificación de lasolución de Watts clásica.

TeoríaEl níquel es un metal de brillo argentino, duro, resistente al desgaste y a lacorrosión. Sus características de dureza y duración hacen que se utilice mucho paraacuñar monedas, en la fabricación de acero inoxidable y para construír equipo empleadoen la industria química.Los diferentes baños de electrorrecubrimiento con níquel proporcionan distintosacabados del depósito. Por ejemplo, existen fórmulas para depositar “níquel negro”, unaforma 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 recubrimientosdecorativos y de protección contra la corrosión, así como en electroformado de piezasmecánicas donde la dureza es importante. También puede usarse como una capa previaantes de aplicar un recubrimiento de plata.

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 níquel electrolítico o carbón laminado (ánodo).Lámina de latón (cátodo).Solución de niquelado:NiSO4 —6 H2O 85 gNiCl2—6 H2O 28.3 gH3BO3 12.7 gLas cantidades son para preparar 250 ml de solución. La solución es más fácil de prepararen caliente (50 °C).

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

OBTENCION DEL RECUBRIMIENTO DE NIQUELMonte una celda electrolítica de tamaño apropiado para contener aproximadamente250 ml de solución. Coloque como ánodo una placa de níquel purificadoelectrolíticamente, o bien un trozo de carbón laminado (grafito). El cátodo será la placade latón. Las condiciones recomendadas para el recubrimiento son:

pH 2-5j, A/dm2 1-10, mejor el valor inferiorAgitación favorable, con aireTemperatura, °C 50-65Tiempo, min _ 2

El depósito se hace más brillante a valores bajos de pH; A valores altos de pH esconveniente disminuir la densidad de corriente. Es muy importante evitar lacontaminación 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.

Reporte e investigaciónInvestigue que sustancias químicas se emplean como aditivos para mejorar laapariencia de los depósitos de níquel. Si es posible, someta alguno a prueba y obtenga suspropias conclusiones sobre su efectividad. Averigüe otros usos de los depósitos deníquel e investigue fórmulas y condiciones para otros baños de níquel que no semencionan aquí (fluoborato, de cloruros, de sulfamato, etc).

Recubrimiento de cromo

ObjetivoRealizar un cromado electrolítico con solución de ácido crómico sobre un metalpreviamente niquelado.

TeoríaEl cromo, un metal fundamental en la técnica moderna, fue descubierto en 1797 porVauquelin. Es un metal pesado, duro, de brillo argentino, cuyos compuestosgeneralmente muestran coloraciones intensas y son empleados como pigmentos. Seextrae del mineral cromita y se utiliza extensamente en la fabricación de aleaciones dehierro (aceros inoxidables), para construir resistencias eléctricas de precisión y comorecubrimiento.Los recubrimientos de cromo se emplean con fines decorativos sobre cobre yníquel, pues estos últimos pueden aplicarse sobre cualquier metal base. Algunasherramientas de hierro y acero se recubren con capas de cromo con el fin de darlesdureza, por ejemplo en dados, calibradores y tarrajas; como capa protectora enelectrotipos, placas de grabado y otros objetos, y para mejorar la lubricación y disminuirel desgaste en pistones y cilindros de los motores de combustión.La solución para cromar tiene una baja eficiencia, y el éxito de la operacióndependerá a menudo de la manera en que se coloquen suspendidos los artículos en elbaño. En algunos casos puede ser necesario disponer de varios ánodos a fin de aseguraruna distribución de corriente más uniforme y con ello un depósito más satisfactorio.

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.

ReactivosAleaciones de Pb-Sn, Pb-Sb, Pb o Sn puro (ánodo).Una lámina de latón previamente niquelada (cátodo).Solución de cromado:CrO3 47 gH2SO4 concentrado (densidad _1.84 g/cm 3) 0.21 ml

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

ProcedimientoEl cromado se realiza sobre una placa de latón previamente niquelada de acuerdocon el procedimiento de la práctica anterior, pues no se obtienen buenos resultadosdirectamente 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 despuésinvierta la corriente para obtener el recubrimiento.

OBTENCION DEL RECUBRIMIENTO DE CROMO

Monte una celda electrolítica de tamaño apropiado para contener aproximadamente250 ml de solución. Coloque como ánodo una placa de plomo, estaño o una aleación deestos metales. El cátodo será la placa de latón previamente niquelada. Las condicionesrecomendadas para el recubrimiento son:

pH ácido, determinado por el H2SO4j, A/dm2 6-10Agitación no indispensableTemperatura, °C 45-50Tiempo, seg _ 15

La razón entre los gramos de CrO3 y los gramos de H2SO4 debe mantenersecercana a 100, agregando trióxido de cromo cuando sea necesario. Los iones hierro, cobrey el exceso de Cr III perturban la reacción. La eficiencia es baja (menor al 15 %) y serequieren densidades de corriente altas, reportando la literatura valores entre 13 y 80A/dm2.

Reporte e investigación

Investigue otras fórmulas que se empleen con éxito en la obtención derecubrimientos de cromo ¿ Es alta su eficiencia ?La relación CrO3 / H2SO4 es un parámetro importante para el control de la calidadde los depósitos de cromo. Obtenga el valor de dicha relación para las fórmulas quereportó en el apartado anterior y compárelo con el valor “optimo” de 100 que se sugiereen esta práctica.Los ánodos que se emplean en el cromado, como ya se mencionó, están formadosfundamentalmente de plomo y otro metal, que suele ser antimonio o estaño. Consulte labibliografía y averigüe en qué proporción se encuentran los metales en la aleaciónanódica.Si le es posible, someta a prueba algún aditivo y observe su efecto en elrecubrimiento. Haga una evaluación de la calidad del recubrimiento: reporte brillo,uniformidad, color y cualquier otra característica que considere relevante.