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Cromado electrolítico.
El cromo es un metal muy difícil de trabajar en frío porque es muy duro y quebradizo, en caliente es igual de difícil porque se oxida con una capa de oxido de cromo dura e infusible. Por estas razones el cromo no se suele emplear como metal puro salvo en ocasiones muy raras aunque eso si, entra a formar parte de muchas aleaciones. Especialmente es aleado con el hierro porque mejora su dureza y resistencia a la corrosión. El acero inoxidable contiene entre un 8 y un 12 % de cromo, y es el principal responsable de que sea inoxidable. Muchas herramientas están fabricadas con aleaciones de hierro cromo y vanadio. El nicrom o cromoniquel se emplea para fabricar resistencias eléctricas.
Debido a las dificultades de la metalurgia de cromo cuando es necesario aplicarlo se emplean básicamente dos procedimiento, sputering y recubrimiento electrolítico. El recubrimiento electrolítico con cromo es extensivamente usado en la industria para proteger metales de la corrosión y mejorar su aspecto. También se emplea para restaurar piezas metálicas o conseguir superficies muy duraderas y con bajo coeficiente de rozamiento (cromo duro).
El llamado cromo duro son depósitos electrolíticos de espesores relativamente grandes ( 0,1 mm) que se depositan en piezas que deben soportar grandes esfuerzos de desgaste. Se realizan este tipo de depósitos especialmente en asientos de válvulas, cojinetes cigüeñales ejes de pistones hidráulicos y en general en lugares donde se requiera bastante precisión. El cromo duro se emplea especialmente en el rectificado de motores de explosión. Los cigüeñales y otras piezas fundamentales de los motores de explosión sufren desgastes que se manifiestan como holguras en sus rodamientos y que pueden comprometer su funcionamiento. Por ello antes de que exista una rotura grave se reponen las partes de metal perdidas mediante cromo electrolítico. Generalmente la capa de cromo depositada no es totalmente uniforme por lo cual se da espesor mayor del necesario y después se rectifican las piezas para conseguir las dimensiones y acabado adecuadas.
El cromo brillante o decorativo son finas capas de cromo que se depositan sobre cobre o níquel para mejorar el aspecto de algunos objetos. El famoso niquelado de paragolpes y otros embellecedores de coche suele consistir en una capa de níquel terminada con un Flash de cromo de algunas micras de espesor. El color del cromo es mas azulado y reflectante que el níquel y es mucho mas resistente a la corrosión ya que inmediatamente se forma una fina e imperceptible capa de oxido que protege al metal.
El cromo tiene poco poder cubriente, menos aun si las capas que se depositan son tan finas como una micra. Por ello las superficies a cubrir deben estar bien pulidas, brillantes y desengrasadas ya que el cromo no va a tapar ninguna imperfección. Es por esto por lo que frecuentemente las piezas que se croman con objeto decorativo se recubren con cobre y níquel antes de ser cromadas. El cromo se aplica bien sobre el cobre el níquel y el acero, pero no sobre el zinc o la fundición.
Para conseguir un baño electrolítico de cromo se disuelve ácido crómico en agua en una proporción de 300 gramos por litro y se añade 2 gramos por litro de ácido sulfúrico. Se emplea como ánodo un electrodo de plomo o grafito. El plomo sirve como ánodo porque se forma una placa de oxido de plomo que es conductor pero que impide que se siga corroyendo por oxidación anódica. Al contrario que en otros baños como los del níquel el cromo que se deposita en el cátodo procede del ácido crómico disuelto y no del ánodo, por lo que poco a poco se va empobreciendo en cromo la solución. Con el uso el cromo se va agotando y hay que reponerlo añadiendo mas ácido crómico.
El ácido crómico se descompone por la corriente eléctrica en cromo metálico que se deposita en el cátodo y oxígeno que se desprende en el ánodo. El ácido crómico (en realidad es un anhídrido soluble en agua) contiene aproximadamente un 50% en cromo metálico, esto significa que para que un litro de baño pierda solo un 10 % de concentración tienen que haberse depositado 15
gramos de cromo. Lo cual equivale a recubrir una superficie de aproximadamente dos metros cuadrado con una capa de cromo de 1 micras, mas que suficiente para efectos decorativos.
Anodos.
Los ánodos se fabrican en plomo o mejor en una aleación de plomo-antimonio. También se pueden realizar en grafito. Es conveniente aunque no imprescindible que el ánodo tenga al menos diez veces mas superficie que la de la pieza a recubrir, Para el recubrimiento en cromo duro, cuanto mas cerca este el ánodo del cátodo mas uniforme es la distribución del cromo. En ese caso se recomienda que ambos estén separados entre 2 y 3 cm. Un ánodo que este trabajando bien debe tener un color grisáceo de oxido de plomo. Si el ánodo tiene un color amarillento es que se ha formado una capa de cromato de plomo debido a que hay poca densidad de corriente. Conviene sacar los ánodos del electrolito cuando no este en operación.
Corriente.
Para la electrólisis del cromo es conveniente emplear corriente continua filtrada. No es conveniente emplear corriente rectificada de media onda sin filtrar ya que el los momentos en que la tensión es nula el ácido crómico ataca al cromo pasivandolo. Al pasivarse aumenta la resistencia eléctrica del cromo y se disminuye la adherencia de las capas subsiguientes. De igual manera no se deben dejar las piezas a cromar inmersas en el electrolito sin corriente y cuando se sumerjan por primera vez deberán llevar la corriente conectada.
Voltaje.
El voltaje esta determinado por la configuración de la cuba y los electrodos. Lo que hay que controlar es la intensidad. De cualquier manera el voltaje suele estar por debajo de los 7 voltios. El cromo duro y el cromo brillante son exactamente iguales, lo único que ocurre es que la capa de cromo duro suele ser mucho mas gruesa y se aplican mayores intensidades para que este mayor espesor se consiga antes.
Baños para cromo decorativo.
Acido crómico comercial 200 a 300 gr/ litro
Acido sulfúrico 1 a 3 gr /litro
Temperatura de trabajo de 36¡5 a 45 ºC
Densidad de corriente de 6 a 12 A/dm2
Baños para cromo duro.
Acido crómico comercial 250 a 400 gr/ litro
Acido sulfúrico 1 a 2 gr /litro
Temperatura de trabajo de 45 a 65 ºC
Densidad de corriente de 15 a 50 A/dm2
Notas.
El ácido crómico y el ácido sulfúrico pueden conseguirse en Riesgo, Calle Desengaño, Madrid.
El plomo puede conseguirse en las tiendas de fontanería. Se comercializa en forma de chapas de 1 o 2 mm. También puede comprarse un tubo u otro objeto y fundirlo en casa.
El ácido sulfúrico es muy peligroso y corrosivo y debe emplearse con especial cuidado. Jamás debe añadirse agua al ácido, si se llega a hacer esto el ácido se pondrá a hervir y salpicara con riesgo de graves quemaduras.. Para simplificar su manejo, especialmente si se compra ácido concentrado conviene diluirlo en proporción 1 a 10 añadiendo por ejemplo 10 cc de ácido a 90 cc de agua. Y emplear esta solución diluida. Una gota de ácido sulfúrico en la piel producirá una ampolla dolorosa. Si la gota cae en la ropa tendremos sin duda un hermoso agujero .
La corrosión se define como el deterioro de una superficie, evitarlo es imposible, pero llevándolo a un proceso de recubrimiento electrolítico, al menos se puede lograr con toda seguridad la inhibición del efecto corrosivo, retardando su velocidad.
La corrosión causada por los agentes corrosivos: humedad (aire húmedo), agua, rozamiento o fricciones, altas temperaturas, etc.
Cuando se va a recubrir electrolíticamente se puede tener en cuenta el tipo de material (composición física o química cuando menos) antes de ser tratado, ya que no se debe recubrir al azar porque las propiedades diferentes de los materiales exigen tratamientos relativa o totalmente diferentes, claro, si es que deseamos realizar trabajos muy serios y a la larga económicos.
El cromado se realiza con el fin de otorgarles una buena presentación o de acabados decorativos al material (o piezas) tratado, otras veces otorgarles mayor dureza y exigente acabado liso con brillo al espejo y con alta precisión
2. Materia Prima
Los insumos químicos utilizados para el proceso del cromado son:
Hidroxido de sodio (en escamas) : NaOH
Carbonato de sodio: Na2CO3
Metasilicato de sodio
Tripolifosfato de sodio
Cianuro de sodio: NaCN
Cianuro de cobre: CuCN
Bisulfito de sodio
Sulfato de niquel: NiSO4.7H2O
Cloruro de niquel: NICl2
Acido Bórico: H3BO3
Peróxidos de hidrogeno: H2O2
Nitrato de plata AgNO3
Oxido cromico (en escamas): CrO3
Acido sulfúrico : H2SO4
Los anodos (láminas o planchas):
-Aceros o hierro
-Niquel
-Plomo-estaño (7% Sn)
-Cobre
3. Procesos en los recubrimientos electroliticos
Para entenderlo mejor, estimo conveniente dividir en tres etapas fundamentales como son:
1. Tratamiento previo (preparación de superficie)
2. Recubrimiento electrolítico
3. Control de calidad
Los Materiales O Piezas: Los materiales o las piezas a recubrir pueden tener origen de fabricación ó de uso que requieren este tratamiento para un rendimiento más adecuada y mejor.
Las materias primas o materiales a tratar que generalmente representan para darle el tratamiento de cromado brillante pueden ser: muebles (silla, mesas, etc.), instrumentos de música.
Por otra parte, las materias primas o materiales a recubrir con cromo duro pueden ser: todo tipo de matrices, ejes hidráulicos, asientos de rodamientos, asientos de rodajes, gusanos extrusores, guía hilos, rodillos, cigüeñales, vástagos (de trenes de aterrizaje), pistones, árboles de levas, camisetas de motores, soportes de aparato de óptica, malla de ladrilleros (minería), etc. todos con fines de darles mejor dureza.
a. cromado decorativo
tratamiento previo o preparación de superficies
a.1.1 desengrase
a.1.2 secado
a.1.3 decapado acido
b. cromo duro
b.1 tratamiento previo o preparacion de superficies
b.1.1 desengrase
4. Fundamentos Teóricos
Galvanotecnia
a) Galvanostegia
Consiste en recubrir un metal con otro metal, generalmente de mayor valor agregado; tanto para su presentación, como para la protección, por decir niquelado, cromado, zincado, dorado o plateado, etc.
b) Galvanoplastia
Consiste en depositar una capa metálica, sobre una pieza no conductora o no metálica (no conductora de la corriente eléctrica); estos pueden ser de plásticos, cerámicos, yeso, fibra de vidrio, etc.
Electrólisis
Electrodeposición metálica
Reacciones químicas
Las principales reacciones electroquímicas que se dan lugar en cada baño.
Desengrase Electrolítico
Baño de Cobre
Baño de Níquel
Baño de Cromo
Reacciones Químicas Ordinarios
5. Electrodos
Electrodos Inertes
Llamados también electrodos inatacables, estos solo sirven para transferir electrones a la solución o recibirlos de éste, comúnmente están constituidos por un conductor de platino, acero inoxidable, etc.
Electrodos Reactivos
Conocidos también atacables, estos intervienen químicamente en el proceso. Estos están normalmente constituidos de un metal que desprende de éste en
forma de iones en la solución, o que se combina con los iones descargados procedentes de la solución.
Corriente Eléctrica
Velocidad De Reacción
Leyes De Faraday
Primera Ley.- La cantidad del cambio químico producido por una corriente eléctrica en cada electrodo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que a pasado por la celda.
q = n¦
Segunda Ley.- Las cantidades de diferentes sustancias depositadas o disueltas por una misma cantidad de electricidad, son directamente proporcional a sus respectivos pesos equivalentes.
Rendimiento De Corriente
Rendimiento de Corriente Anódica (RCA)
Descripción De Los Equipos
a) Cubas electrolíticas
b) Calentadores
c) Agitación
d) Filtración
e) Rectificadores de corriente
f) Conductores
g) Bastidores
h) Pulidores
i) Amperímetros y voltímetros
j) Instrumentos de control: peachímetros, termómetro, cronómetro, etc.
k) Ánodos
6. Cubas o tinas electroquímicas
Son depósitos que contienen las soluciones galvánicas, las cuales son preparadas en las mismas, estas tinas pueden ser de: PVC, plástico, fibra de vidrio, hierro recubierto con fibra de vidrio, hierro esmaltado, etc., dependiendo mucho de la capacidad y del tipo de solución (ácido o base a contener).
Calentadores
Agitadores
Filtración
Rectificador de corriente eléctrica
Porta Electrodos
Bastidores y Gancheras
Ánodos
Operaciones Y Procesos En La Industria Galvanica
El material para la línea de cromado y zincado llega en forma rústica o cruda donde hay que darle los siguientes tratamientos:
Operaciones Principales
En la línea de cromado:
Pulido.
Especificaciones técnicas
Diagrama de bloques
Operaciones y procesos
Desengrase químico
Lavado con detergente
Procesos en la industria galvánica
Desengrase electrolítico
Cobre alcalino
Defectos del cobre alcalino
Niquelado
Mantenimiento del Baño
Defectos del Niquelado
Cromado
El cromado depositado electrolíticamente es un metal muy duro y tiene un mate azulado característico, así como una resistencia muy elevada a deslustrarse. En la práctica corriente de los acabados metálicos, se aplica generalmente en forma de depósitos sumamente delgados (aproximadamente de 0.000025 a 0.000125 cm de espesor) para comunicar resistencia al deslustre a un depósito electrolítico subyacente (generalmente de níquel), que sirve de principal protección al metal de base al que se aplica. Este tipo de
recubrimiento se realiza con el fin de darlo un buen acabado decorativo, resistencia y protección de la corrosión.
Defectos del Cromado
Depósitos Estriados
Depósitos Mate
Depósitos Quemados
Superficie no cubiertas
La falta de penetración
Parámetros Que Influyen En El Proceso
Densidad de corriente
Temperatura
Concentración de iones metálicos
Concentraciones de iones hidrógeno (ph)
Agentes de adición
Ejemplo de baño en la línea de cromado
Balance de materia
Balance de Energía en Línea de Cromado
Consideraciones
a) Longitud:
b) Area total (AT)
Tiempo Útil de Trabajo
Cantidad de Superficie Cromada (S1)
Tiempo de Recubrimiento en cada Baño
7. Cálculo del tiempo mínimo de recubrimiento de cada baño
Datos Para Cada Baño
BAÑO ELECTROLITICO VOLTAJE (V) DENSIDAD DE CORRIENTE (Amp/dm²)
RENDIMIENTO CATÓDICO (%)
Desengrane 6 - 8 6 --
Cobreado 2 - 4 1 60
Niquelado 4 - 6 6 96
Cromado 8 - 15 12 15
Cálculo del peso del metal depositado
Recubrimiento e (cm)
1
Cobreado
Niquelado
Cromado
0,00100
0,00090
0,000025
8,93
8,90
7,10
Control de calidadControl de calidad de la materia primaControl de calidad de las piezas pulidasÇControl de calidad en la sección galvánicaEspesorAdhesiónBrilloEnsayo de corrosiónIntercambiamos temas afines
Contamos con trabajos de diferentes especialidades de Ingeniería: Patentes, EIA, Química, Contaminación Ambiental, Industria Alimentaria, Elaboración de Informes de Química, etc.
