Industria electroqumica Problemas actuales

ElectrodeposicinLa electrodeposicin, o galvanoplastia, es un proceso electroqumico de chapado donde los cationes metlicos contenidos en una solucin acuosa se depositan en una capa sobre un objeto conductor. El proceso utiliza una corriente elctrica para reducir sobre la superficie del ctodo los cationes contenidos en una solucin acuosa. Al ser reducidos los cationes precipitan sobre la superficie creando un recubrimiento. El espesor depender de varios factores.La electrodeposicin se utiliza principalmente para conferir una capa con una propiedad deseada a una superficie que de otro modo carece de esa propiedad. Otra aplicacin de la electrodeposicin es recrecer el espesor de las piezas desgastadas p.e. mediante el cromo duro.

La galvanotecnia es una tcnica que consiste en la electrodeposicin de un recubrimiento metlico, sobre una superficie que puede ser o no metlica.El objetivo del recubrimiento es mejorar la apariencia del metal base, protegerlo de la corrosin y en algunos casos, modificar alguna propiedadEn galvanotecnia se consideran dos tipos de procesos: la galvanoplastia y la galvanostegia. 4Acabado decorativoProporcionar una superficie elctricamente conductoraEvitar desgaste o corrosin

Objetivos de la electrodeposicion5GALVANOPLASTIAFINESDECORATIVOSDE PROTECCIONProduccin o reproduccin de objetos mediante depsitos electrolticos.Es la aplicacin de una capa metlica sobre metal o plsticoProceso:Ctodo: Objeto que se va a recubrir.Corriente continua de 1 a 6 VCuba con una solucin de una sal del metal recubridornodo: Metal recubridrMolde forma para deposito6ElectrodepsitoMetalizado al vacioBombardeo inico

Mtodos de recubrimiento7DesengraseSensibilizacionActivacinNucleacinPos-nucleacionPre-metalizadoMetalizadoSolventes orgnicosEnjuagues contaminadosAcido sulfricoAcido crmicoEnjuagues a goteoAcido clorhdricoCloruro estannosoCloruro de paladioReductor, hiposulfito sodico, formaldehidoSales de cobre, niquel o plata Ac. sulfurico Ac. crmicoSales de cobre, niquel o plata Ac. sulfurico Ac. crmicoGoteoEnjuagues agotadosGoteo al pisoGoteo al pisoBaos agotadosProcedimiento de recubrimientoMateria PrimaETAPAimpacto8NiqueladoA pesar de existir muchas frmulas de baos de nquel inclusive para propsitos especficos, prcticamente todas ellas contienen sulfato de nquel, un cloruro, como el cloruro de nquel, que facilita la corrosin de los nodos y el cido brico que hace el papel de tampn oponindose a las variaciones del pH.

El pH es un factor muy importante en los baos de niquelado. Su valor ptimo depender de la composicin de electrolito, de su temperatura y de la densidad de corriente. As para cada bao existe un valor lmite del pH. La acidez debe ser verificada con frecuencia.

Las reacciones involucradas:Disociacin del sulfato de nquel y del cloruro de nquel en agua:

La reaccin de oxidacin que se lleva a cabo en el nodo es la siguiente

Y la reaccin de reduccin que se lleva a cabo en el ctodo es la siguiente

COBREADOEl cobreado electroltico es un proceso que permite aplicar un recubrimiento de cobre sobre materiales como el acero, hierro, latn. Con un espesor variable segn las necesidades, tiene como objetivo mejorar las propiedades del material base gracias a su elevada maleabilidad, ductilidad y conduccin de la electricidad.

Frecuentemente, el cobre forma la primera capa en un sistema de capas de recubrimiento, puesto que es fcil de depositar en metales y plsticos, ya que presenta una elevada conductividad, adems, la capa de cobre es muy resistente, econmica de aplicar y forma una buena base adhesiva para otros metales.

SOLUCIONES ACIDASEl cobreado cido se efecta a partir de una solucin que consiste fundamentalmente en sulfato de cobre y cido sulfrico. Este tipo de soluciones tiene un bajo costo de preparacin y los rendimientos andicos y catdicos llegan al ciento por ciento en muchos casos.

El depsito de cobre logrado con este tipo de soluciones suele ser de color mate, y si se precisa una superficie brillante, requiere un considerable trabajo de "afino".

La presencia del cido sulfrico es esencial, pues evita la formacin de precipitados de sales bsicas de cobre y tambin aumenta la ionizacin y, por consiguiente aumenta la conductibilidad de la solucin, reduce la posibilidad de que los electrodos se polaricen y ahorra el consumo de fuerza.PRODUCTOCONCENTRACINSulfato de cobre180-250 g/lcido sulfrico60-90 g/lCloruros60-120mg/lTemperatura25-30 CDensidad de corriente2-10 Amp/dm2nodosCobre fosforosoSoluciones alcalinasLos baos alcalinos de cobre cianurado operan a una temperatura elevada, de 40-60 C, y contienen el cobre en forma de complejos cianurados. Este tipo de baos generalmente contienen cianuro de cobre, hidrxido de sodio y aditivos de brillo. Normalmente, los baos no se cambian, slo se filtran peridicamente ya sea con filtro de materiales textiles o usando carbn activado para retirar los aditivos o impurezas En oposicin a lo que ocurre en los electrolitos cidos, los de cianuro depositan cobre monovalente, es decir, tericamente 2,3 por amperio-hora. Adems producen una estructura cristalina muy finaPRODUCTOCONCENTRACINCianuro de cobre15-42 g/lCianuro de sodio24-52 g/lCarbonato sdico15 g/lHidrxido sdicocontrol pHTemperatura 30-65 CDensidad de corriente 1-1,5Amp/dm2pH 10-12,6nodosCobre electroltico y aceroCromadoEn la prctica corriente de los acabados metlicos, el cromo se aplica generalmente en forma de depsito sumamente delgado (aproximadamente de 0,000025 cm. de espesor) para comunicar resistencia al deslustre a un depsito electroltico subyacente (generalmente de Ni), que sirve de principal proteccin al metal de base al que se aplica.

SOLUCIN ELECTROLTICAEl cido crmico es un cido fuerte y se suministra para dedicarlo al cromado, en forma de escamas rojo oscuras; debe estar absolutamente libre de un exceso de cido sulfrico o sulfato a causa del peligroso efecto de la concentracinNODOSLos nodos se fabrican en plomo o, mejor an, en una aleacin de plomo - antimonio. Tambin se pueden realizar en grafito. Es conveniente aunque no imprescindible que el nodo tenga al menos diez veces ms superficie que la de la pieza a recubrir. Para el recubrimiento en cromo duro, cuanto ms cerca este el nodo del ctodo ms uniforme es la distribucin del cromo.TEMPERATURADebido a la extrema dureza de los depsitos de cromo y de la natural dificultad de pulirlos, es mejor, si es posible, producir los recubrimientos brillantes directamente a partir de la solucin.En general los lmites de las condiciones del recubrimiento brillante son funcin de la temperatura, los depsitos brillantes no pueden obtenerse fcilmente a temperaturas por debajo de unos 27 C .RENDIMIENTO Y DENSIDAD DE CORRIENTELa eficacia catdica o rendimiento de una solucin de cromado, aun bajo las mejores condiciones, es muy baja. Es ms alta cuando el bao trabaja en fro, y pueden obtenerse entonces rendimientos del 35 al 40 %. No obstante, los depsitos obtenidos en estas condiciones son de aspecto garrapiado.

DEFECTOS EN EL CROMADODepsitos estriadosstos se ponen de manifiesto en forma de rayas blancas o lechosas sobre la superficie recubierta y generalmente son el resultado de efectuar el recubrimiento a densidades de corriente demasiado bajas.Depsitos matesPara eliminar este defecto debe aumentarse la temperatura del bao.Depsitos delgados o descoloridosPueden ser debidos a una excesiva temperatura del bao que disminuye la velocidad de formacin del depsito. La proporcin del sulfato puede ser tambin causa de decoloracin; una relacin baja da un depsito amarillento.Depsitos quemadosLos depsitos quemados son el resultado de una densidad de corriente excesiva, y pueden corregirse reduciendo sta o mediante el uso de pantallas en los bordes o aristas.Superficies no recubiertasstas son generalmente el resultado del desprendimiento de gas que evita la formacin del depsito en ciertas zonas. Este defecto puede corregirse prestando cuidadosa atencin a la forma de colocar los objetos en los bastidores con relacin a los agujeros y cavidades de los mismos.ELECTRO-REFINACIN 8Aplicacion a recubrimiento con cobreMediante laelectro-refinacinse transforman losnodos producidos en el proceso de fundicin a ctodos de cobre electroltico de alta pureza.Primera etapa. La electrlisis: una migracin de cationes y anionesEste proceso de electro-refinacin se basa en las caractersticas y beneficios que ofrece el fenmeno qumico de laelectrlisis, que permite refinar el cobre andico (nodo) mediante la aplicacin de la corriente elctrica, obtenindose ctodos de cobre de alta pureza (99,99%), los que son altamente valorados en el mercado del cobre.Laelectro-refinacinse realiza enceldas electrolticas, donde se colocan en forma alternada un nodo (que es una plancha de cobre obtenido de la fundicin), y un ctodo, (que es una plancha muy delgada de cobre puro), hasta completar 30 nodos y 31 ctodos en cada celda.Los otros componentes del nodo que no se disuelven, se depositan en el fondo de las celdas electrolticas, formando lo que se conoce como barro andico el cual es bombeado y almacenado para extraerle su contenido metlico (oro, plata, selenio, platino y paladio).

Segunda etapa: cosecha de ctodosEl objetivo es obtener cuidadosamente los ctodos y asegurar su calidad para el despacho.

Una vez terminado el proceso de refinacin del cobre por electrlisis, cada 10 das los ctodos son sacados de las celdas y se examinan cuidadosamente para asegurar la calidad, descartndose todos aquellos que tengan algn defecto.