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8/4/2019 INTRODUCCION AL GALVANIZADO
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Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ingeniera
Escuela de Ingeniera Mecnica
GUA PARA LA IMPLEMENTACIN DEL PROCESO DE
GALVANOPLASTIA, EN EL LABORATORIO DE METALURGIA Y
METALOGRAFA DE LA FACULTAD DE INGENIERA, USAC
Eddy Reynaldo Garca Oliva
Asesorado por el Ing. Mecnico Hugo Leonel Ramrez Ortiz
Guatemala, septiembre de 2009
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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERA
GUA PARA LA IMPLEMENTACIN DEL PROCESO DE
GALVANOPLASTIA, EN EL LABORATORIO DE METALURGIA Y
METALOGRAFA DE LA FACULTAD DE INGENIERA, USAC
TRABAJO DE GRADUACIN
PRESENTADO A JUNDA DIRECTIVA DE LA
FACULTAD DE INGENIERA
POR:
EDDY REYNALDO GARCA OLIVA
ASESORADO POR EL ING. MECNICO HUGO LEONEL RAMREZ ORTZ
AL CONFERRSELE EL TTULO DE
INGENIERO MECNICO
GUATEMALA, SEPTIEMBRE DE 2009
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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERA
NMINA DE JUNTA DIRECTIVA
DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
VOCAL I Inga. Glenda Patricia Garca Soria
VOCAL II Inga. Alba Maritza Guerrero de Lpez
VOCAL III Ing. Miguel Angel Dvila Caldern
VOCAL IV Br. Jos Milton De Len Bran
VOCAL V Br. Isaac Sultn Meja
SECRETARIA Inga. Marcia Ivnne Vliz Vargas
TRIBUNAL QUE PRACTIC EL EXMEN GENERAL PRIVADO
DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
EXAMINADOR Ing. Willy Alfredo Contreras Morales
EXAMINADOR Ing. Edwin Estuardo Sarceo Zepeda
EXAMINADOR Ing. Jos Ismael Vliz Padilla
SECRETARIA Inga. Marcia Ivnne Vliz Vargas
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DEDICATORIA Y AGRADECIMIENTOS A:
DIOS Por ser gua, amigo y fortaleza en mi camino,
porque nada es imposible para l.
MIS PADRES Juan Jos Garca Gonzlez y Berta Oliva de
Garca, por su amor, paciencia y apoyo
incondicional desde el da en que nac.
MIS HERMANOS Hctor y Mario, gracias por sus consejos y sus
palabras de aliento en los momentos difciles.
A MIS FAMILIARES Gracias por estar a mi lado.
MI ASESOR Y AMIGO Ing. Hugo Leonel Ramrez Ortiz, por sus
consejos y orientacin en este trabajo de
graduacin.
MIS AMIGOS Grupo Kahu, Walter, Omar, Otto, Alex,
Andrea, Luis, Elmer, Csar, Delmi, Alejandro,
Jos Luis, Wendy, Karin, Raquel.
USTED Apreciable amigo.
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I
NDICE GENERAL
NDICE DE ILUSTRACIONES V
LISTA DE SMBOLOS VII
GLOSARIO IX
RESUMEN XIII
OBJETIVOS XV
INSTRODUCCIN XVII
1. GENERALIDADES
1.1. Desgaste de los metales 1
1.1.1. Mecanismo de desgaste 2
1.1.2. Factores que influyen en el desgaste 4
1.1.3. Proteccin contra el desgaste 6
1.2. Corrosin de los metales 7
1.2.1. Principios electroqumicos 8
1.2.2. Factores que influyen en la corrosin 10
1.2.3. Mtodos para combatir la corrosin 11
1.2.3.1. Utilizacin de metales de alto grado de pureza 11
1.2.3.2. Empleo de adiciones de aleacin 11
1.2.3.3. Utilizacin de tratamientos trmicos especiales 12
1.2.3.4. Diseo adecuado 12
1.2.3.5. Proteccin catdica 12
1.2.3.6. Empleo de inhibidores 13
1.2.3.7. Revestimientos superficiales 13
1.3. Electrlisis 13
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II
2. TEORA DE ELECTRODEPOSICIN O GALVANOPLASTIA
2.1. Equipos y materiales 15
2.1.1. Cubas electrolticas 15
2.1.2. Calefactores elctricos 18
2.1.3. Sistema de agua corriente para enjuague 19
2.1.4. nodos: tipos y caractersticas 20
2.1.5. Fuentes de corriente continua 22
2.1.6. Equipo de proteccin personal 24
2.1.7. Otros equipos y materiales 27
2.2. Tratamientos previos a la electrodeposicin de metales 302.2.1. Decapado 30
2.2.1.1. cidos usados 31
2.2.1.2. Formacin de lodo 33
2.2.1.3. Agentes humectantes en el decapado 34
2.2.1.4. Lavado despus del decapado 34
2.2.1.5. Instalaciones de decapado y su funcionamiento 36
2.2.1.6. Recubrimientos de proteccin 38
2.2.1.7. Sistemas de aspiracin 38
2.2.1.8. Agitacin de la solucin 40
2.2.2. Desengrase 41
2.2.2.1. Desengrasado por disolventes 43
2.2.2.2. Desengrasado en caliente 44
2.2.2.3. Desengrasado electroltico 45
2.3. Tratamientos posteriores a la electrodeposicin de metales 47
2.3.1. Pulido 47
3. PRCTICAS DE LABORATORIO
3.1. Prctica nm. 1: cobreado electroltico 51
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III
3.1.1. Solucin electroltica 52
3.1.2. nodos 53
3.1.3. Temperatura 53
3.1.4. Rendimiento y densidad de corriente 54
3.1.5. Defectos en el cobreado 54
3.2. Prctica nm. 2: niquelado electroltico 57
3.2.1. Solucin electroltica 57
3.2.2. nodos 59
3.2.3. Temperatura 60
3.2.4. Rendimiento y densidad de corriente 603.2.5. Defectos en el niquelado 60
3.3. Prctica nm. 3: cromado electroltico 64
3.3.1. Solucin electroltica 64
3.3.2. nodos 65
3.3.3. Temperatura 65
3.3.4. Rendimiento y densidad de corriente 65
3.3.5. Defectos en el cromado 66
CONCLUSIONES 71
RECOMENDACIONES 73
BIBLIOGRAFA 75
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IV
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V
NDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURAS
1 Desgaste adhesivo
2 Desgaste abrasivo
3 Corrosin en una tubera de vapor
4 Cuba electroltica con agitacin horizontal
5 Calefactores elctricos por inmersin6 Ubicacin ideal de los nodos en el proceso de galvanoplastia
7 Fuente de CC para industria de galvanoplastia
8 Distintos diseos de ganchos para suspender piezas
9 Sistema de agitacin por oscilacin vertical
10 Proceso de decapado en barriles tipo retorno automtico
11 Sistema de aspiracin de vapores
12 Agitacin por medio de inyeccin de aire
13 Instalacin para un proceso de desengrase en lnea recta
14 Diagrama de flujo para el proceso de cobreado
15 Diagrama de flujo para el proceso de niquelado
16 Diagrama de flujo para el proceso de cromado
TABLAS
I Condiciones para el cobreado en bao cido tipo UBAC
II Composicin de la solucin electroltica para el cobreado
III Condiciones para el niquelado mate en bao tipo Watts
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VI
IV Composicin de la solucin electroltica para el niquelado mate
V Condiciones para el niquelado brillante
VI Composicin de la solucin electroltica para el niquelado brillante
VII Condiciones para el cromado decorativo
VIII Composicin de la solucin electroltica para el cromado decorativo
IX Condiciones para el cromado duro
X Composicin de la solucin electroltica para el cromado duro
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VII
LISTA DE SMBOLOS
OH- In hidroxilo negativamente cargado
H+ In hidrgeno positivamente cargado
F Grados Fahrenheit
PVC Cloruro de polivinilo
mm Milmetro
C Grados Celsius o grados centgrados
CC Corriente continuaFe203 xido frrico
Fe304 xido ferroso frrico
FeO xido ferroso
H2SO4 cido sulfrico
HCl cido clorhdrico
CFM Pies cbicos por minuto
NaOH Soda custica
KOH Potasa custica
A Amperio
dm2 Decmetro cuadrado
pH Potencial de hidrgeno
CuSO4 Sulfato de cobre
H2O2 Perxido de hidrgeno
KMnO4 Permanganato de potasio
cm Centmetro
g Gramo
lt Litro
NiSO4 Sulfato de nquel
NiCl Cloruro de nquel
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VIII
H3BO3 cido brico
SLS Lauril sulfato sdico
cm3 centmetro cbico
NiCO3 Carbonato de nquel
CrO3 Acido crmico
PbCrO4 Cromato de plomo
Pb Plomo
Sb Estao
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IX
GLOSARIO
Abrasin Accin mecnica de rozamiento y desgaste.
Adhesin Propiedad de la materia por la cual se unen dos
superficies de sustancias iguales o diferentes cuando
entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas
intermoleculares.
Anin In negativo.
nodo Electrodo positivo de una clula electroltica hacia el
que se dirigen los iones negativos dentro del
electrolito.
Catin In positivo.
Ctodo Electrodo negativo de una clula electroltica hacia el
que se dirigen los iones positivos.
Cianuro El cianuro es un anin monovalente de
representacin CN-. El mismo contiene el grupo
cianuro (CN), que consiste en un tomo de carbono
con un enlace triple con un tomo de nitrgeno.
Decapado Es un proceso mediante el cual se limpian las
superficies de un elemento, previo a la aplicacin de
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X
una pintura o cualquier recubrimiento incluidos los
generados por un proceso galvnico.
Electrodeposicin Es un proceso electroqumico en el que se usa una
corriente elctrica para reducir cationes en una
solucin acuosa que los contiene para propiciar la
precipitacin de estos, que suelen ser metales, sobre
un objeto conductivo que ser el ctodo de la celda,
creando un fino recubrimiento alrededor de este con
el material reducido.
Electrlisis Mtodo de separacin de los elementos que forman
un compuesto aplicando electricidad.
Emulsin Formacin de una mezcla de lquidos que no se
separan en capas al reposar.
Erosin Proceso de sustraccin de material o desgaste de
una pieza por accin de procesos exgenos como las
corrientes superficiales de agua, el viento, los
cambios de temperatura o la accin de los seres
vivos.
In Es un tomo o una molcula cargada elctricamente.
Paladiado Proceso de electrodeposicin de paladio sobre un
metal.
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XI
Peptizacin Reduccin de partculas slidas de suciedad en una
forma finamente dividida.
Saponificacin Formacin de jabn.
Soldabilidad Es la propiedad de unin de dos metales hasta
constituir una sola unidad.
Tea Especie de pino cuya madera es muy resinosa, de
color rojizo, compacta y dura. Se usa para suelos,puertas, balcones y obras semejantes.
Tenacidad Es la energa total que absorbe un material antes de
alcanzar la rotura, por acumulacin de dislocaciones.
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XII
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XIII
RESUMEN
El contenido terico y prctico de esta gua ofrece los conocimientos
generales del proceso de galvanoplastia a un nivel didctico y demostrativo con
la finalidad de incluir dicho proceso como una prctica ms en el laboratorio de
metalurgia y metalografa de la Facultad de Ingeniera.
El desarrollo de este trabajo de graduacin inicia con un corto anlisis
sobre el desgaste y corrosin de los metales, puntos tratados en el captulo 1, ycomplementados con una breve explicacin sobre la electrlisis.
El captulo 2 abarca la teora de electrodeposicin o galvanoplastia,
concepto medular en el desarrollo de esta gua. Es en este captulo donde se
describen y ejemplifican los equipos y materiales utilizados en los distintos
procesos de electrodeposicin metlica, las tareas previas a someter un metal a
electrodeposicin (decapado y desengrase) y los tratamientos posteriores que
recibe una pieza que ha sido trabajada.
Por ltimo, en el captulo 3 se enumeran las prcticas de laboratorio de
los procesos en los que se ha centrado esta gua: cobreado, niquelado y
cromado. Cada uno de estos procesos industriales, citados individualmente,
presenta los conceptos tericos sobre soluciones electrolticas, nodos,
temperatura y posibles defectos, a la vez que incluyen las tablas que muestran
las proporciones de las variables involucradas en cada uno de ellos.
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XIV
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XV
OBJETIVOS
General:
Implementar una gua para el proceso de galvanoplastia en el laboratorio de
metalurgia y metalografa de la Facultad de Ingeniera.
Especficos:
1. Conocer las causas del desgaste y corrosin de los metales, sus
consecuencias y las formas de evitar su propagacin.
2. Definir los procesos y condiciones de aplicacin de depsitos
catdicos en diferentes tipos de metales.
3. Comprender las variables involucradas en cada uno de los diferentes
tipos de electrochapado, cmo manejarlas y cmo adecuarlas para
obtener los mejores resultados en nuestras prcticas de
galvanoplastia.
4. Elaborar los diagramas de flujo bsicos y concisos de los procesos de
cobreado, niquelado y cromado de metales.
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XVI
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XVII
INTRODUCCIN
El desgaste de los metales, particularmente debido a la corrosin, es la
causa de millonarias prdidas econmicas en la industria mundial. Un estudio
efectuado por el National Bureau of Standards de los Estados Unidos seala
que, tomando como base el ao 1975, los costos totales de la corrosin
metlica pueden estimarse en el orden de los 70 billones de dlares; el estudio
seala que aproximadamente un 15%, es decir, 10.5 billones de dlares, pudo
haberse evitado.
Los problemas generados por la corrosin se dejan sentir en tres reas
principales:
1. econmica (prdidas directas e indirectas)
2. conservacin de los recursos (agotamiento de las reservas naturales)
3. seguridad humana (fallos fatales en medios de transporte, por
ejemplo)
Pero se preguntar el lector de este trabajo de graduacin: qu papel
juega la industria galvanoplstica en la reduccin de costos por corrosin de
metales?
Para obtener una respuesta a esta interrogante bastar con llevar a
nuestra mente imgenes de objetos metlicos que comnmente utilizamos y
que han sido elaborados bajo procesos galvanoplsticos: la estantera metlica
de nuestros libros, el grifo del lavatrastos, las patas de la silla que est en la
oficina, la engrapadora, las llaves de nuestro auto, la cadena de oro que
llevamos al cuello, muchas de las piezas de la motocicleta o del auto, en fin,
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XVIII
nunca nos imaginamos lo relacionados que estamos con este proceso poco
conocido en nuestra regin.
Es ms fcil ubicar los procesos galvanoplsticos por separado, as, el
cromado, niquelado, zincado, paladiado, cobreado, etc. son trminos ms
amigables y conocidos.
A diferencia de otros procesos de proteccin de metales contra la
corrosin, como la galvanizacin por inmersin, la galvanoplastia ofrece un
valor agregado a la proteccin en s, y es la esttica del acabado final. Desdepiezas muy pequeas como dispositivos electrnicos, hasta estructuras grandes
como torres o estanteras, pasando por muebles, adornos, accesorios y
prendas de vestir, la industria galvanoplstica coadyuva a la reduccin de
costos por efectos de la corrosin de los metales siendo, hasta hace muy pocos
aos, una tcnica o proceso desarrollado artesanalmente.
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1
1. GENERALIDADES
1.1 Desgaste de los metales
La calidad de la mayora de los productos de metal depende de la
condicin de sus superficies y del deterioro de la superficie debido al uso. Este
deterioro es importante tambin en la prctica de la Ingeniera; suele ser el
factor principal que limita la vida y el desempeo de las componentes de una
mquina. El desgaste se puede definir como el deterioro no intencional
resultante del empleo o del ambiente; puede considerarse esencialmente comoun fenmeno de superficie. El desgaste es una de las influencias ms
destructivas a que estn expuestos los metales, y la importancia de la
resistencia al desgaste no necesita ampliarse.
El desplazamiento y la separacin de las partculas mecnicas de una
superficie mecnica puede producirse por contacto con: a) otro metal (desgaste
adhesivo metlico), b) un abrasivo metlico o uno no metlico (abrasin), o c)
lquidos o gases en movimiento (erosin). La erosin se acompaa
generalmente por alguna forma de corrosin. Los tipos de desgaste
mencionados pueden subdividirse en desgaste por friccin rodante o por
friccin deslizante y, adems, de cuerdo a si puede utilizarse o no la lubricacin.
El desgaste que implica un solo tipo es raro, y en la mayora de los casos
ocurren el desgaste abrasivo y el adhesivo. Cada forma de desgaste est
afectada por una variedad de condiciones, incluyendo ambiente, tipo de carga
aplicada, velocidades relativas de las piezas que se acoplan, lubricante,
temperatura, dureza, terminado de la superficie, presencia de partculas
extraas, y su composicin y compatibilidad de las piezas de acoplamiento
implicadas. Como en la mayora de las aplicaciones mecnicas, el desgaste
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2
rara vez puede evitarse por completo an con la mejor lubricacin; es prctica
comn utilizar un metal duro y uno relativamente blando en forma conjunta. El
material ms suave se emplea (como en un cojinete) para la pieza ms
econmica de reemplazar.
1.1.1 Mecanismo de desgaste
En el desgaste adhesivo, tambin llamado rayado, erosin, prendimiento
y ludimiento de las superficies, pequesimas salientes producen friccin por
interferencia mecnica, con movimiento relativo de las superficies en contactoque incrementan la resistencia para movimiento ulterior. Como puede verse en
la figura 1, si la fuerza de impulso es suficiente para mantener el movimiento,
las partculas interlazadas se deforman. Si son de un material frgil, pueden
arrancarse de lo cual se llega a la conclusin de que la resistencia al desgaste
se mejorar evitando el contacto metal - metal e incrementando la dureza para
resistir el mellado inicial, aumentando la tenacidad para resistir la separacin
violenta de las partculas metlicas, e incrementando la uniformidad de la
superficie para eliminar las salientes.
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3
Figura 1. Desgaste adhesivo
Fuente: www.austenit.com/mecanismodefallo.htm, junio 2009
En la figura 2 observamos que el desgaste abrasivo ocurre cuando
partculas duras se deslizan o ruedan bajo presin a travs de una superficie, o
cuando una superficie dura se frota a travs de otra. Las partculas
desgastadas por rozamiento del objeto ms duro tienden a rasguar o acanalar
al material ms suave. Estas partculas duras tambin pueden penetrar al
metal ms suave y producir la violenta separacin de las partculas metlicas.
La facilidad con que el metal deformado puede arrancarse violentamente
depende de la tenacidad; por tanto, la dureza y la tenacidad, las mismas
propiedades que influyen en el desgaste adhesivo, tambin determinan el
desgaste abrasivo. De estos dos factores, la dureza es probablemente el msimportante.
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4
Figura 2. Desgaste abrasivo
Fuente: www.austenit.com/mecanismodefallo.htm, junio 2009
1.1.2 Factores que influyen en el desgaste
La lubricacin es un factor de contribucin importante para la resistencia
al desgaste, sobre todo en desgaste adhesivo. En lubricacin de pelcula
gruesa, una pelcula de lubricacin suficientemente gruesa elimina por
completo el contacto metlico, y el desgaste metlico se reduce a una cantidad
despreciable; sin embargo, esta es la condicin ideal y se da con ms
frecuencia la lubricacin lmite. Esta es la condicin de contacto metlico
intermitente que ocurre cuando la pelcula de aceite no puede mantenersecontinuamente. En condiciones lmite, la cantidad de desgaste depende de la
velocidad, de la presin, de la naturaleza de las superficies de apareamiento y
de la eficacia de la pelcula residual de aceite; empero, en muchos casos, la
lubricacin no es prctica, o no se necesita, como en el sistema de frenos.
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5
Aunque la fusin (derretimiento) verdadera del metal ocurre slo en
casos raros, el efecto del calor producido por desgaste seco puede reducir la
resistencia al desgaste en diversas formas. Puede revenir estructuras
endurecidas, producir cambios de fase que incrementan la dureza y la fragilidad
y disminuir las propiedades mecnicas, y acelerar las reacciones de corrosin.
El factor dominante producido por friccin en los materiales no metlicos
se cree que sea la soldadura. Los tomos de metales iguales o
cristalogrficamente similares tienen fuerzas de cohesin muy intensas.
Cuando dos superficies limpias del mismo metal se tocan efectivamente entres, se soldarn debido a la atraccin atmica. Si, por friccin, se aplica
suficiente presin para romper a travs de cualquier material residual de
separacin, tal como aceite, polvo o humedad absorbida, y las superficies estn
en contacto suficiente para que tenga lugar una deformacin elstica o plstica,
tiene lugar el aferramiento o la soldadura. El suavizamiento de metales por
altas temperaturas incrementa la facilidad de deformacin plstica u facilita la
soldadura. La adhesin puede causar que el movimiento se detenga por
completo o, si no se evita el movimiento relativo, pueden arrancarse algunos
pedazos de la cara opuesta. La protuberancia resultante puede producir
rasguado, daado y excesivo desgaste local.
Muchos mtodos pueden utilizarse para minimizar el peligro de adhesin.
Uno es emplear capas delgadas de material duro de revestimiento. La
utilizacin de por lo menos un metal que forme alguna clase de pelcula de
lubricacin o un revestimiento delgado, de xido, sulfuro o fosfuro
estrechamente adherible suele ser til. El xido de aluminio es muy efectivo
para evitar la soldadura. Para piezas que funcionan bajo presiones tan altas
que la deformacin elstica permite contacto ntimo, el mejor mtodo preventivo
es un lubricante que se combine con la superficie del metal a fin de formar un
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producto de corrosin de suficiente resistencia para mantener las superficies
separadas. El uso de materiales de lmite elstico alto minimizar la adherencia
debido al contacto ntimo producido por deformacin plstica.
El impacto es un factor en el desgaste, ya que la carga aplicada
repentinamente puede producir flujo plstico y un cambio en forma. Un diseo
adecuado debe proporcionar una resistencia a la cadencia compresiva en la
superficie, superior al esfuerzo compresivo producido por las cargas aplicadas
con impacto y suficiente soporte, de manera que no ocurra flujo subsuperficial.
La falla por fatiga se incluye en un estudio de desgaste, ya que es una
deterioracin gradual debida al uso. Un diseo adecuado para eliminar las
concentraciones de esfuerzos en muescas y ngulos agudos incrementar la
resistencia a la fatiga. Como las fallas por fatiga se deben siempre a esfuerzos
tensiles, un esfuerzo residual compresivo en la superficie proporcionar
proteccin adicional. Esto puede llevarse a cabo por endurecimiento superficial
como carburizacin y por picamiento con un chorro de perdigones.
1.1.3 Proteccin contra el desgaste
Hay disponibles muchos materiales y mtodos para proteger contra el
desgaste. La seleccin de un material y proceso especficos requiere un
anlisis concienzudo de las condiciones reales de servicio, un conocimiento de
la aplicabilidad y limitaciones del material y proceso particulares, y datos
referentes al costo implicado. La falta de datos de ingeniera disponibles para
comparaciones impone la necesidad de que el ingeniero o el tcnico que
selecciona los materiales para soportar el desgaste tenga un buen juicio.
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1.2 Corrosin de los metales
En sentido amplio, la corrosin puede definirse como la destruccin de
un material por interaccin qumica, electroqumica o metalrgica entre el medio
y el material. Generalmente es lenta, pero de carcter persistente. En algunos
ejemplos, los productos de la corrosin existen como una pelcula delgada
adherente que solo mancha o empaa el metal y puede actual como un
retardador para ulterior accin corrosiva. En otros casos, los productos de la
corrosin son de carcter voluminoso y poroso, sin ofrecer ninguna proteccin.
La principal causa de la corrosin es la inestabilidad de los metales en
sus formas refinadas; los mismos tienden a volver a sus estados originales a
travs de los procesos de corrosin.
En la figura 3 podemos observar un ejemplo de corrosin originada en el
interior de una tubera de vapor y, debido a falta de mantenimiento, se
exterioriz, causando con ello una degradacin mucho ms acelerada de la
tubera.
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Figura 3. Corrosin en una tubera de vapor
Fuente: www.materialsengineer.com/CA-corrosion.htm, junio 2009
1.2.1 Principios electroqumicos
La corrosin es esencialmente un proceso electroqumico que origina
parte o el total del metal que est transformndose del estado metlico al
inico. La corrosin requiere un flujo de electricidad entre ciertas reas de la
superficie de un metal a travs de un electrolito, el cual es cualquier solucin
que contiene iones. Los iones son tomos o grupos de tomos elctricamente
cargados; por ejemplo, el agua pura contiene iones hidrgeno positivamente
cargados (H+) y iones hidrxilo negativamente cargados (OH-) en cantidades
iguales. Por tanto, el electrolito puede ser agua pura, agua salada, o soluciones
cidas o alcalinas de cualquier concentracin. Para completar el circuito
elctrico, debe haber dos electrodos, un nodo y un ctodo, mismos que deben
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9
conectarse. Los electrodos pueden ser dos diferentes clases de metales o
distintas reas sobre la misma pieza de metal. La conexin entre el nodo y el
ctodo puede ser mediante un puente metlico, pero en la corrosin se lleva a
cabo simplemente por contacto. Para que fluya la electricidad, debe haber una
diferencia de potencial entre los electrodos.
Si una pieza de hierro comn se coloca en una solucin de cido
hidroclrico, se observar un vigoroso burbujeo de gas hidrgeno. Sobre la
superficie del metal hay numerosas y pequesimas reas ctodo y nodo
producidas por las inclusiones en el metal, las imperfecciones superficiales, losesfuerzos localizados, la orientacin de los granos o quiz las variaciones en el
medio. En el nodo, los tomos de hierro positivamente cargados se separan
por s mismos de la superficie slida y entran a la solucin como iones
positivos, mientras que las cargas negativas, en la forma de electrones, se
dejan atrs en el metal. En el ctodo, los electrones chocan y neutralizan
algunos iones hidrgeno positivamente cargados, los cuales han llegado a la
superficie a travs del electrolito. Al perder su carga, los iones positivos llegan
a ser tomos neutrales nuevamente y se combinan para formar gas hidrgeno.
As, conforme este proceso avanza, la oxidacin y la corrosin del hierro se
presentan en los nodos, y el desvestimiento de hidrgeno ocurre en los
ctodos. La cantidad de metal que se disuelve es proporcional al nmero de
electrones que fluyen, lo cual a su vez depende del potencial y de la resistencia
del metal.
Para que la corrosin prosiga, es necesario eliminar los productos de
corrosin del nodo y del ctodo. En algunos casos, la evolucin del gas
hidrgeno en el ctodo es muy lenta, y la acumulacin de una capa de
hidrgenos sobre el metal retarda la reaccin, lo cual se conoce como
polarizacin catdica; sin embargo, el oxgeno disuelto en el electrolito puede
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reaccionar con hidrgeno acumulado para formar agua, permitiendo de este
modo que la corrosin avance. Para hierro y agua, la rapidez de eliminacin de
la pelcula depende de la concentracin efectiva de oxgeno disuelto en agua
adyacente al ctodo. Esta concentracin efectiva depende, a su vez del grado
de aceleracin, de la cantidad de movimiento, de la temperatura, de la
presencia de sales disueltas y de otros factores.
Los productos de los procesos del nodo y del ctodo frecuentemente
chocan y entran en reacciones ulteriores que dan muchos de los comunes y
visibles productos de corrosin; por ejemplo, con hierro en agua, los ioneshidrxilo formados por la reaccin catdica, en su migracin a travs del
electrolito hacia el nodo, encuentran iones ferrosos que se mueven en la
direccin opuesta, y se combinan para formar hidrxido frrico, el cual se
precipita como en forma de herrumbre de hierro. Dependiendo de la
alcalinidad, del contenido de oxgeno y de la agitacin de la solucin, esta
herrumbre se puede formar ya sea lejos de la superficie de hierro o muy
prxima a ella, donde puede ejercer ms influencia sobre el ulterior progreso de
corrosin.
1.2.2 Factores que influyen en la corrosin
Uno de los factores ms importantes que influyen en la corrosin es la
diferencia en potencial elctrico de metales no similares cuando estn
acoplados conjuntamente y sumergidos en un electrolito. Este potencial se
debe a las naturalezas qumicas de las regiones andica y catdica.
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1.2.3 Mtodos para combatir la corrosin
Muchos mtodos se emplean industrialmente para evitar la corrosin
mediante la seleccin de la aleacin y estructura propias o por medio de
proteccin de la superficie de un material dado. Los mtodos ms importantes
son:
1.2.3.1 Utilizacin de metales de alto grado de pureza
En la mayora de los casos, la utilizacin de metales con alto grado depureza tiende a reducir la corrosin por agujeros en la superficie, minimizando
las inhomogeneidades, con lo cual se mejora la resistencia a la corrosin.
1.2.3.2 Empleo de adiciones de aleacin
Las adiciones de aleacin pueden reducir la corrosin mediante diversos
mtodos; por ejemplo, los aceros austenticos inoxidables, cuando se enfran a
travs de un intervalo de temperatura desde unos 900 hasta 1,400 F,
precipitan carburos de cromo en las fronteras del grano, precipitacin que agota
el cromo en las fronteras y las hace susceptibles a corrosin intergranular. Este
tipo de corrosin puede evitarse ya sea reduciendo el contenido de carbono a
un valor bajo (inferior a 0.03%) o convirtiendo el carburo a una forma ms
estable. El ltimo mtodo se utiliza ms ampliamente e incluye la adicin de
titanio o columbio. Estos elementos tienen gran afinidad por el carbono,
produciendo carburos muy estables que no son solubles en austenita a alta
temperatura. Esto deja muy poco carbono disponible para combinarlo con el
cromo y da como resultado lo que se conoce como acero inoxidable
estabilizado. Algunas adiciones de aleacin mejoran la resistencia a la
corrosin formando pelculas de xido superficial no porosas y adherentes o
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ayudando a su formacin. Esto es particularmente cierto en adiciones de
manganeso y aluminio a aleaciones al cobre, en adiciones de molibdeno a
aceros inoxidables, y en adiciones de magnesio a aluminio.
1.2.3.3 Utilizacin de tratamientos trmicos especiales
El tratamiento trmico que origina la homogenizacin de soluciones
slidas, especialmente en aleaciones fundidas que estn sujetas a una
composicin variable de cristales individuales a travs de la pieza fundida,
tiende a mejorar la resistencia a la corrosin. Los tratamientos para suprimir lastensiones ocasionadas por el trabajo en fro se aplican mucho para mejorar la
resistencia de las aleaciones susceptibles a corrosin por esfuerzo.
1.2.3.4 Diseo adecuado
El diseo adecuado debe mantener contacto con el agente de corrosin
a un mnimo. Las uniones deben disearse adecuadamente para reducir la
tendencia a que los lquidos entren y sean retenidos. El contacto entre
materiales alejados en la serie electromotriz debe evitarse; en caso contrario,
deben separarse por hule o plstico para reducir la posibilidad de corrosin
galvnica.
1.2.3.5 Proteccin catdica
La proteccin catdica se obtiene colocando el metal, que normalmente
sera corrodo, en contacto elctrico con uno que est encima de l en la serie
galvnica o, en otras palabras, uno ms electronegativo. De este modo, el
metal ms activo llega a ser el nodo, lo cual es esencialmente una batera
galvnica en la que el metal corroble se hace para funcionar como el ctodo.
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Los metales utilizados generalmente para proporcionar este tipo de proteccin
son el zinc y el magnesio.
1.2.3.6 Empleo de inhibidores
Los inhibidores son agentes qumicos que cuando se aaden a la
solucin corrosiva, reducen o eliminan su efecto corrosivo. En la mayora de los
casos, el inhibidor formar una capa protectora sobre la superficie del metal.
Los inhibidores se agregan a las mezclas anticongelantes utilizadas en los
radiadores de los automviles. Cuando se agrega a la solucin corrosiva, losagentes de oxidacin producirn pelculas de xido sobre aluminio, cromo y
manganeso.
1.2.3.7 Revestimientos superficiales
Los revestimientos de las superficies abarcan pinturas, pelculas de xido
y de sal y revestimientos metlicos.
1.3 Electrlisis
La electrlisis es un mtodo de separacin de los elementos que forman
un compuesto aplicando electricidad: se produce en primer lugar la
descomposicin en iones, seguido de diversos efectos o reacciones
secundarios segn los casos concretos.
Electrlisis procede de dos radicales: electro, que hace referencia a
electricidad, y lisis, que quiere decir rotura.
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El proceso electroltico consiste en lo siguiente: se disuelve una
sustancia en un determinado disolvente, con el fin de que los iones que
constituyen dicha sustancia estn presentes en la disolucin. Posteriormente se
aplica una corriente elctrica a un par de electrodos conductores colocados en
la disolucin. El electrodo cargado negativamente se conoce como ctodo, y el
cargado positivamente como nodo. Cada electrodo atrae a los iones de carga
opuesta. As, los iones positivos, o cationes, son atrados al ctodo, mientras
que los iones negativos, o aniones, se desplazan hacia el nodo. La energa
necesaria para separar a los iones e incrementar su concentracin en los
electrodos, proviene de una fuente de potencia elctrica que mantiene ladiferencia de potencial en los electrodos.
En los electrodos, los electrones son absorbidos o emitidos por los iones,
formando concentraciones de los elementos o compuestos deseados. Por
ejemplo, en la electrlisis del agua, se forma hidrgeno en el ctodo, y oxgeno
en el nodo. Esto fue descubierto en 1820 por el fsico y qumico ingls Michael
Faraday.
La electrlisis no depende de la transferencia de calor, aunque ste
puede ser producido en un proceso electroltico, por tanto, la eficiencia del
proceso puede ser cercana al 100%.
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2. TEORA DE ELECTRODEPOSICIN O GALVANOPLASTIA
La galvanoplastia es el proceso basado en el traslado de iones metlicos
desde un nodo a un ctodo en un medio lquido, compuesto
fundamentalmente por sales metlicas y ligeramente acidulado.
Desde el punto de vista de la fsica, es la electrodeposicin de un metal
sobre una superficie para mejorar sus caractersticas. Con ello se consigue
proporcionar dureza, duracin, o ambas.
2.1 Equipos y materiales
2.1.1 Cubas electrolticas
Las cubas o bateas, deben reunir ciertas condiciones que son
fundamentales: deben resistir el ataque de los cidos, no contaminar el
electrolito, no ser conductoras de la corriente elctrica y, adems, debern
quedar separadas del piso para no sufrir los efectos corrosivos de los lquidos
derramados.
En general son utilizadas cubas confeccionadas de chapa de hierro
revestidas interiormente con ebonita, o cubas de polietileno o polipropileno, o de
resina polister o epxi con fibra de vidrio. Tambin suelen utilizarse, con
buenos resultados en funcin de su aplicacin, las cubas de hierro recubiertas
con PVC o con pinturas anticidas.
Actualmente, se utiliza en muchos casos la cuba metlica, construida con
chapa de hierro, soldada o plegada. En su parte superior lleva un labio de
refuerzo, el cual se utiliza, aislado, como soporte de barras andicas y
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catdicas. Estas cubas van siempre recubiertas interiormente. Los forros
metlicos estn formados generalmente por plomo en plancha, soldadas las
uniones con soldadura autgena pero empleando plomo sin estao como
material de unin.
En general las dimensiones de las cubas (largo, ancho y altura),
obedecen a razones de orden prctico, ya que deben tenerse en cuenta todos
los implementos que debern ir necesariamente sumergidos, como
calentadores, nodos, intercambiadores de calor, nodos auxiliares, etctera.
Tambin se debe considerar el tamao de las piezas a procesar, como astambin la produccin que se desea obtener. Es un dato a tener muy en cuenta
en el diseo, el hecho de prever una zona libre en el fondo de la batea, para
que se asienten los posibles residuos del electrolito.
Los revestimientos de goma vulcanizada, han sido usados en cubas para
electrlisis. Este proceso de engomado es conocido normalmente como
ebonitado. Si bien es cierto que su preparacin exige mano de obra
especializada, la larga duracin de los baos protegidos con goma, compensa
el elevado costo relativo de los mismos. Su uso no es general, y por eso se
recomienda informarse antes de encarar la construccin de una cuba para su
posterior ebonitado.
La precaucin que se debe tener con los recubrimientos de ebonita, es la
de efectuar un correcto curado superficial antes de su utilizacin. Esto se realiza
llenando el interior de la batea con una solucin diluida al 5 o 10 % de cido
sulfrico o clorhdrico, y dejndolo reaccionar durante 12 a 24 horas. Esta
accin le produce un curado a nivel superficial, retirndole a la misma, restos de
impurezas orgnicas y/o metlicas, que podran llegar a provocar
contaminaciones, especialmente cuando se use con baos de nquel.
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2.1.2 Calefactores elctricos
La calefaccin elctrica es el sistema que fue ampliamente adoptado
como mtodo ms prctico, an sin ser el ms econmico.
La gran ventaja de este sistema es la precisin en alcanzar una
temperatura predeterminada, con un margen de tolerancia muy reducido, del
orden de 3C, mediante un simple sistema termost tico mecnico o
electrnico.
Los calefactores elctricos son resistencias, construidas en vainas
metlicas, de cuarzo o vidrio trmico. Su uso se ha generalizado por ser fcil su
montaje en cualquier zona de la batea, como tambin por su relacin costo-
beneficio relativamente baja.
Es muy importante para los baos que funcionan a temperatura
ambiente, que la misma no sea inferior a 17C, ya q ue en algunos baos
alcalinos, se producen efectos de cristalizacin y, por ende, disminucin de la
densidad. Para solucionar este inconveniente, se puede calentar una porcin
del electrolito retirndola de la cuba, para elevar as, la temperatura de todo el
conjunto, o bien disponer de un calentador elctrico auxiliar, para compensar en
forma rpida un enfriamiento anormal de los baos.
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Figura 5. Calefactores elctricos por inmersin
Fuente: Metal Finishing, guidebook and directory 08/09, p. 571
2.1.3 Sistema de agua corriente para enjuague
El taller debe contar con una instalacin completa de agua corriente, para
enjuague de piezas y limpieza en general.
Es muy importante estudiar la ubicacin de los baos siguiendo el orden
operativo del trabajo. Se deben disponer los distintos tipos de cubas
(desengrase, decapado, enjuague, secado, etctera) de tal forma que no
impliquen un trastorno operativo.
Cerca de cada bao, electroltico o no, se deber colocar un recipiente
de enjuague, normalmente denominado enjuague de recuperacin, ya que en l
se concentrarn los restos de la solucin de la cual provienen las piezas, y se
puede utilizar esta para suplir el electrolito evaporado del correspondiente bao.
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Adems de los enjuagues mencionados, se deber disponer de cubas de
enjuague con agua circulante o corriente, la cual deber renovarse
continuamente para evitar posibles contaminaciones por transporte de residuos
de distintos electrolitos o soluciones.
Este sistema podr ser ideado con un mtodo de desborde o cascada de
tres cubas, las que se montarn a distinta altura, formando una escalera. La
cuba superior, ser alimentada por agua corriente, y las inferiores, recogern el
desborde de la primera. Los enjuagues se realizarn partiendo de la cuba
inferior hasta llegar a la ms alta, la que contendr agua totalmente limpia ylibre de residuos.
2.1.4 nodos: tipos y caractersticas
En todos los procesos electrolticos se deben utilizar nodos, los cuales
pueden ser segn la aplicacin, solubles, insolubles inertes o insolubles
catalizables. En la gran mayora de los baos, el metal depositado proviene de
nodos solubles, que aportan a la solucin, el material necesario para que las
sales disociadas en la misma se vuelvan a formar luego de haberse adherido
sobre el ctodo sus iones metlicos. El rendimiento catdico ptimo es del
100%, lo que quiere decir que por una cantidad determinada de metal
depositado, la misma cantidad ser disuelta de los nodos. Generalmente, el
rendimiento andico no es el ptimo, sino que posee valores inferiores,
dependiendo esto de las condiciones de trabajo, del electrolito y de la agitacin
catdica y de la solucin.
En el caso de nodos insolubles, estos cumplen la funcin de cerrar el
circuito elctrico a travs de la solucin con el ctodo, pero al no disolverse, no
aportan metal al electrolito, provocando una merma de dicho contenido en el
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bao a medida que se incrementa el espesor del depsito. Esto genera,
adems, problemas adicionales respecto a la concentracin y degradacin de
sales que el mismo contenga.
En los baos electrolticos, los nodos deben estar recubiertos con
fundas de tela resistente a los distintos productos qumicos utilizados en
galvanoplastia. La razn es evitar en la solucin partculas metlicas en
suspensin, producto del ataque de los nodos. De esta forma, estos slidos
quedan retenidos en las fundas, sin perjuicio de la solucin ni de su depsito.
En casos muy especficos, es necesario recurrir al uso de nodos
auxiliares, los que son muy tiles para realizar recubrimientos electrolticos en
interiores, para la obtencin de una buena distribucin del depsito,
incrementando las caractersticas de penetracin del bao utilizado.
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Figura 6. Ubicacin ideal de los nodos en el proceso de galvanoplastia
nodo Pieza nodo
Fuente: Metal Finishing, guidebook and directory 08/09, p. 214
2.1.5 Fuentes de corriente continua
Se denominan comnmente rectificadores a las fuentes de corriente
continua encargadas de proveer la energa elctrica necesaria para realizar los
diversos procesos galvnicos.
Los equipos rectificadores estn constituidos bsicamente por un
transformador y un puente rectificador, tal y como vemos en la figura 7. El
transformador cumple la funcin de separar la lnea de entrada de la salida de
baja tensin. El puente rectificador, convierte la corriente alterna en corriente
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continua. Dependiendo del tipo de puente rectificador, la corriente continua ser
de mayor o menor calidad. La variacin que pueda quedar sobre la corriente
continua as obtenida se denomina ripple. A mayor valor de ripple, la calidad de
corriente continua desmejora. Para determinados electrolitos como por ejemplo
el cromo, estas variaciones deben ser reducidas al mnimo posible. La corriente
continua obtenida de un equipo trifsico es mucho ms pura que la de uno
monofsico.
Figura 7. Fuente de CC para industria de galvanoplastia
Fuente: Metal Finishing, guidebook and directory 08/09, p. 511
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2.1.6 Equipo de proteccin personal
En toda empresa existen situaciones inquebrantables de peligro y, ante
esta ineludible situacin, los empresarios, tcnicos, gerentes y dems personal
tcnico y obrero, han diseado estrategias a objeto de evitar el constante ndice
de accidentes laborales en la industria en general; sin embargo, a pesar de que
se recomienda buscar el epicentro del problema para atacar y solucionar el
mismo de raz, esto no siempre es posible. Es por tal motivo que los
dispositivos de proteccin personal juegan un rol fundamental en la higiene y
seguridad del operario, ya que los mismos se encargan de evitar el contactodirecto con superficies, ambiente, y cualquier otro ente que pueda afectar
negativamente su existencia, aparte de crear comodidad en el sitio de trabajo.
El equipo de proteccin personal que se mencionar a continuacin tiene
como propsito principal prevenir los accidentes que pudieran alterar la salud
de los estudiantes en el desarrollo de las prcticas de galvanoplastia en el
laboratorio de metalurgia y metalografa.
Este equipo se utilizar en reas donde los riesgos a los que se est
expuesto no pueden evitarse de otra forma. Sin embargo, es muy importante
tener en cuenta que este equipo de seguridad no va a desaparecer los riesgos
presentes, sino que junto con actitudes responsables (como el tener la
informacin necesaria para el manejo de materiales peligrosos y manejo de
equipos) y buenas instalaciones, se asegurar la seguridad y salud de los
usuarios.
Los riesgos a los que se puede estar expuesto en las reas de trabajo
pueden ser:
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Riesgos fsicos, como temperaturas extremas, material
punzocortante o abrasivo, etctera.
Riesgos qumicos que implica el manejo de productos qumicos
peligrosos como cidos, bases, productos inflamables,
explosivos y txicos, entre otros.
El equipo de seguridad personal a usarse en el rea de trabajo debe
seleccionarse en base a los siguientes puntos:
Identificar los riesgos en el rea de trabajo y determinar si parastos se requiere del uso de cierto tipo de equipo de proteccin.
Debe considerarse que un riesgo puede traer consigo otros, por
lo que este punto debe analizarse con cuidado.
Elegir el equipo de seguridad en base a la informacin
proporcionada por el proveedor con sus limitaciones, ya que el
equipo seleccionado debe proporcionar un grado de proteccin
mayor que el requerido. Un ejemplo a este respecto es laeleccin de guantes para un trabajo constante con cido
sulfrico concentrado, deben elegirse aquellos elaborados con
neopreno, nitrilo o tyvek, entre otros, pero no usar guantes de
cirujano o de hule natural en general, ya que este material no es
resistente al cido. De aqu la importancia de tener en cuenta
que los materiales utilizados en la elaboracin del equipo de
seguridad tienen especificaciones muy especiales. Otro factor
importante en la eleccin podra ser el costo de los diferentes
materiales.
El equipo debe ser lo ms confortable posible, una talla
inadecuada o falta de visibilidad podra causar accidentes serios
o no dar la proteccin adecuada.
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El mantener este equipo limpio y en buenas condiciones es un punto muy
importante que debe tenerse en cuenta, pues si esto no se cumple, pueden
tenerse problemas que agudicen los riesgos inherentes en el trabajo diario. As,
por ejemplo, una limpieza pobre en los lentes de seguridad puede generar
infecciones o alergias en los ojos o reas alrededor de ellos. Si no se revisan
constantemente las condiciones en que se encuentran los guantes utilizados al
manejar productos qumicos, estos pueden penetrar poco o poco y generar, a la
larga, lesiones graves en las manos. Como estos casos pueden citarse varios
ejemplos con cada uno de los diferentes tipos de equipo de seguridad personal,pero estos pueden ser suficientes para resaltar la importancia de este punto.
De manera general
Usar bata y lentes de seguridad siempre que se realicen
prcticas de galvanoplastia.
Usar las campanas de extraccin de gases siempre que setrabaje con productos que desprendan vapores inflamables,
txicos o de olor desagradable.
Usar zapatos cerrados evitando que sean de tela; nunca
zapatos abiertos.
Usar el equipo de seguridad proporcionado, revisndolo antes
de que sea usado, para asegurarse que se encuentra en
buenas condiciones.
Cuidar el equipo de proteccin que se proporciona y mantenerlo
limpio.
Utilizar el equipo de proteccin cuidadosamente de manera que
no se contamine uno mismo con l.
Lavarse las manos antes de salir del laboratorio.
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No comer, beber ni almacenar alimentos en las reas de
trabajo.
No utilizar el equipo de laboratorio para contener alimentos.
Evitar el uso de lentes de contacto.
Mantener limpia y ordenada el rea de trabajo.
Mantener despejadas las salidas de las reas de trabajo y las
instalaciones de emergencia como extintores, regaderas y
lavaojos.
No tirar residuos de productos peligrosos al drenaje. Para
algunos de ellos ser necesario un tratamiento previo, otros
debern de confinarse.
Conocer los peligros potenciales que se tienen en las reas de
trabajo y del equipo de proteccin con que se cuenta. Adems
de lo que debe hacerse en caso de emergencia.
2.1.7 Otros equipos y materiales: ganchos, bastidores, etctera.
Estos sistemas se utilizan con frecuencia para sujetar y mantener las
piezas dentro del electrolito. Son usualmente utilizados cuando se deben
procesar grandes lotes de piezas con el mismo formato.
Existen diferencias de diseo y construccin (ver figura 8), las cuales
debern ajustarse al formato y tamao de las piezas, y a la produccin que se
deba obtener de ellas.
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Figura 8. Distintos diseos de ganchos para suspender piezas
Fuente: Metal Finishing, guidebook and directory 08/09, p. 529
Es importante tener en cuenta en el momento del diseo, que se debe
respetar la distancia entre las piezas y los electrodos, y se deben contemplar
tambin los sistemas de agitacin catdica, los cuales reducen el largo til total
de la barra. Un ejemplo de agitacin catdica es el sistema de agitacin por
oscilacin vertical, visible en la figura 9.
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Figura 9. Sistema de agitacin por oscilacin vertical
Fuente: Metal Finishing, guidebook and directory 08/09, p. 568
Bsicamente, las gancheras estn confeccionadas en diversos metales,
los que se recubren con una pintura aislante y resistente a los productos
qumicos utilizados en las soluciones galvnicas. Por lo general, los bastidores
son utilizados en procesos andicos o catdicos indistintamente.
En los procesos andicos, se prefiere la utilizacin de soportes de titanio,
ya que si bien es ms costoso que cualquier otro material, resulta inatacable
con los productos qumicos. Adems, pueden utilizarse como ganchos para
nodos, ya que este material, si bien no posee gran conductividad, no se ataca
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con los productos qumicos accionando electrolticamente, o si lo hace, es en
forma mnima e imperceptible.
Los bastidores utilizados para electrodeposicin, suelen acumular metal
sobre los contactos, por lo que es necesario en forma peridica, realizar una
operacin de desplaque electroltico para eliminar dicha capa metlica.
2.2 Tratamientos previos a la electrodeposicin de metales
2.2.1 Decapado
En el decapado de los metales ferrosos se considera, en general, que el
xido formado al calentar el hierro est constituido por tres capas distintas:
a) La capa ms externa, que es relativamente delgada y que contiene la
mayor proporcin de oxgeno y consiste en xido frrico (Fe203).
b) Una capa intermedia, que es ms bien gruesa y est compuesta de
xido ferroso - frrico (Fe304).
c) Una capa relativamente compacta en la proximidad del hierro
inalterado que contiene la mayor proporcin de este elemento, y su
composicin corresponde aproximadamente a la frmula FeO. Es
probable que esta capa no consista en el compuesto FeO, sino que sea
una solucin slida denominada wustitaque se descompone por debajo
de 570C en un eutectoide de hierro y xido ferros o - frrico. En el caso
de la herrumbre formada por debajo de esta temperatura de transicin, la
capa ms interna de la misma contiene Fe203 o Fe304, o una mezcla de
ambos.
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2.2.1.1 cidos usados
La eliminacin de la herrumbre de los metales ferrosos se lleva a cabo
decapandolos en una solucin de cido sulfrico (H2SO4) o clorhdrico (HCl).
La eliminacin de la herrumbre se produce como resultado de:
a) La disolucin qumica de la capa de herrumbre.
b) El desprendimiento del gas originado al reaccionar el cido con elmetal base.
Durante el decapado, el cido penetra hasta la capa de FeO a travs de
los poros y fisuras de la herrumbre, y de esta manera la disolucin del FeO en
el cido da por resultado el desprendimiento de las capas superficiales de
herrumbre.
En el decapado, la cantidad de herrumbre eliminada por desprendimiento
es, en comparacin con la cantidad eliminada por disolucin qumica, mayor en
el caso del cido sulfrico que en el caso del cido clorhdrico. ste es un factor
que tiende a provocar una mayor economa de cido cuando se emplea el
primero de los citados. El contacto entre la herrumbre y el metal desempea
tambin un importante papel en el proceso del decapado, a causa de la
diferencia de potencial existente entre el metal y el xido, que facilita, a causa
de las clulas electroqumicas formadas en presencia del cido, la accin
disolvente del mismo.
En el caso del cido sulfrico, una elevacin de temperatura para
incrementar la velocidad de disolucin del metal y del xido es menos eficaz
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que en el caso del cido clorhdrico. El hierro metlico es mucho ms soluble en
este ltimo que el xido, y esta diferencia se acenta al emplear cido sulfrico.
cido sulfrico (H2SO4)
El mejor cido sulfrico comercial tiene una concentracin del 95 %; su
accin sobre el hierro y el acero es pequea. Empezando con una baja
concentracin de cido, se observa que al aumentar la misma, disminuye el
tiempo de decapado, hasta que alcanza un mximo cuando la concentracin
est prxima al 25 %; despus, la velocidad del decapado disminuyerpidamente. El decapado con cido sulfrico deber llevarse a cabo con cido
caliente; as podr lograrse un mayor rendimiento.
La velocidad del decapado disminuye a medida que aumenta en la
solucin el contenido en sulfato ferroso.
El efecto retardador de las sales ferrosas es menor a elevadas que a
bajas temperaturas, tanto en el caso del cido sulfrico como en el del cido
clorhdrico, y es debido a la mayor solubilidad de las sales a alta temperatura.
Con bajas concentraciones de cido sulfrico el efecto es menos marcado que
con las elevadas. Las sales frricas aceleran la velocidad de decapado.
Aunque en el caso del cido clorhdrico la presencia del hierro puede
acelerar la velocidad de decapado, dentro de ciertos lmites de temperatura y
concentracin del cido, una concentracin excesiva de sales de hierro en toda
clase de soluciones cidas reduce muy considerablemente la velocidad de
decapado
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cido clorhdrico (HCl)
El cido clorhdrico comercial consiste en una solucin acuosa al 30 - 35
% de cido clorhdrico gaseoso. La volatilidad del cido hace impracticable su
empleo a elevadas temperaturas; a temperaturas superiores a 40 C, la
velocidad de volatilizacin del cido es realmente muy rpida. En la prctica
actual, la velocidad de decapado se incrementa ms con elevadas
concentraciones de cido que con una elevacin de la temperatura.
Las concentraciones tienen poca influencia, y el principal mtodo paraincrementar las velocidades de decapado consiste en una elevacin de la
temperatura. La escasa volatilidad del cido sulfrico y su bajo precio hacen de
l el cido ms empleado para el decapado. A veces se practica la adicin de
cido clorhdrico al cido sulfrico. Con tales adiciones se acelera el decapado,
y la mayor solubilidad del cloruro ferroso hace posible usar la solucin mucho
ms tiempo.
2.2.1.2 Formacin de lodo
Despus del decapado, queda sobre la superficie del metal una capa de
lodo adherente; mucho de este lodo se acumula tambin en la parte superior
del depsito. En el decapado con cido sulfrico, el depsito contiene hasta un
0,6 % del hierro disuelto en el cido; con cido clorhdrico, la cantidad de lodo
producida es menor. Este lodo contiene tambin una alta proporcin de los
metales nobles contenidos como trazas en el metal que se decapa, los cuales
se precipitan sobre la superficie del acero.
El uso del cido clorhdrico tiende, de esta manera, a dar una superficie
ms blanca y pulida que la producida por el cido sulfrico y es por ello
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preferido en algunas operaciones de estaado a pesar de su elevado costo y de
su accin ms lenta.
Es importante el lavado cuidadoso del metal decapado para quitar estos
depsitos.
2.2.1.3 Agentes humectantes en el decapado
Hay una gran cantidad de materiales capaces de provocar una
considerable reduccin de la tensin superficial de las soluciones acuosas, auncuando se aadan a stas en cantidades muy pequeas.
Los agentes humectantes para decapado deben ser estables en medio
cido y no deben resultar excesivamente espumantes. Disminuyendo la tensin
superficial del cido de decapado se consigue una mejor penetracin de ste en
la capa de herrumbre, y las burbujas de hidrgeno se desprenden ms
fcilmente; con ello se consigue que el cido alcance la superficie del metal de
un modo ms rpido y uniforme y, por otra parte, se reduce la tendencia de los
barros a adherirse. Finalmente, se pierde menos cido por arrastre, con lo que
se logra una reduccin en el consumo total de cido.
2.2.1.4 Lavado despus del decapado
Es esencial un lavado cuidadoso despus del decapado, pues cuando se
retira el metal de la solucin, se adhieren al mismo considerables cantidades de
sales de hierro conteniendo cido interpuesto. Si se efecta un lavado
imperfecto, estas sales provocan la corrosin, y contaminan los depsitos con
substancias perjudiciales para los tratamientos siguientes. Las sales residuales
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pueden acumularse tambin en los poros del metal y exudar despus,
perjudicando a cualquier recubrimiento que se aplique posteriormente.
El metal decapado deber lavarse primero en una corriente de agua fra,
preferentemente en chorros pulverizados a alta presin. Deber lavarse luego
en otro depsito de agua corriente; este segundo depsito se mantendr
prcticamente aislado de la llegada de residuos cidos. El metal ser despus
sumergido en agua muy caliente para disolver las sales residuales,
permaneciendo en el depsito el tiempo suficiente para que adquiera la
temperatura del agua. Esto tiene por efecto quitar de los poros del metal lamayor parte del cido. El metal retendr tambin suficiente calor para secarse
espontneamente cuando se le saque del bao, a menos que tenga muy
escasa seccin.
Al sacarlo del agua, el acero decapado est expuesto a oxidarse muy
fcilmente; generalmente se reduce esta tendencia adicionando cal al agua
caliente del lavado final. Incluso se puede obtener una mayor proteccin
temporal adicionando cerca de un 1 % de cido fosfrico al agua, lo que da por
resultado la formacin de una delgada capa de fosfato sobre la superficie del
acero.
El cido fosfrico puede usarse solo como cido de decapado para el
acero; en este caso se emplea con una concentracin aproximada del 15 % y a
una temperatura cercana a los 71C, pero el elevad o coste del mismo se opone
a la generalizacin de su empleo. Tiene la ventaja de que cualquier traza de
cido que pueda quedar en el material no provocar, en general, la corrosin,
dada la insolubilidad y falta de higroscopicidad de los fosfatos de los metales
pesados.
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2.2.1.5 Instalaciones de decapado y su funcionamiento
Las primeras instalaciones consistan en depsitos de madera de pino
tea, unida y ajustada mediante refuerzos de metal. Los depsitos de decapado
se han construido tambin de pizarra, piedra, o incluso hormign cubierto con
betunes o productos asflticos. stos tuvieron cierto xito, pero haba siempre
el inconveniente de las juntas. Las composiciones para juntas resistentes a los
cidos existentes en el mercado, raras veces son capaces de sufrir las
contracciones y dilataciones de los depsitos citados y de resistir la penetracin
del cido, especialmente cuando se usa cido sulfrico caliente.
Cuando se utiliza el cido sulfrico como medio de decapado, los
depsitos de madera se recubren con plomo para asegurar la impermeabilidad
respecto al cido; los depsitos recubiertos de plomo no son apropiados para el
cido clorhdrico, aunque pueden ser usados con los decapantes a base de
cido fluorhdrico. El interior de los depsitos se cubre generalmente con tablas
de madera aplicadas sobre el plomo para prevenir de deterioros mecnicos al
recubrimiento metlico blando. Los depsitos de acero se recubren, de una
manera similar, de plomo, pero, as como la perforacin del recubrimiento de
plomo de un depsito de madera produce escasos perjuicios al depsito
propiamente dicho y puede ser reparado con facilidad cuando la filtracin del
cido es patente, un depsito de acero puede ser seriamente perjudicado por
una filtracin de cido a travs del recubrimiento.
Frecuentemente, se construyen los nuevos tipos de tanques de
decapado con ladrillos resistentes a los cidos, impermeables al lquido y
unidos mediante un cemento especial. Tales ladrillos y composiciones se
emplean tambin para los suelos de las salas de decapado y para las
instalaciones de drenaje.
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Un posterior perfeccionamiento consiste en el empleo de tanques de
decapado de materiales no metlicos, construidos con varias clases de
materiales fibrosos laminados e impregnados de resinas sintticas,
generalmente termoplsticas, del tipo fenol-formaldehdo. stas son inatacables
por los cidos de decapado (excepto por los cidos fuertemente oxidantes) y
pueden soportar las temperaturas empleadas en los procesos de decapado.
Estos materiales se emplean tambin con xito en la construccin de los cestos
de decapado y bastidores para transportar los objetos que deben ser
decapados.
Figura 10. Proceso de decapado en barriles tipo retorno automtico
Fuente: Metal Finishing, guidebook and directory 08/09, p. 476
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2.2.1.6 Recubrimientos de proteccin
Una importante mejora de las instalaciones de decapado ha sido la
introduccin de los recubrimientos de caucho y de ebonita. stos se aplican
generalmente al acero, depositndolos homogneamente sobre el metal; dichos
depsitos son de una gran resistencia y tenacidad. Se emplean varios
cementos, tales como derivados sulfonados del caucho obtenidos amasando,
con los molinos de rodillos propios de la industria del caucho, cido sulfrico y
goma.
En el recubrimiento de tanques, otro perfeccionamiento importante ha
sido el empleo, en vez de goma, de plsticos apropiados (como el Vinilite, un
vinlico-polmero), en forma de hojas. Estos plsticos tienen sobre el caucho la
ventaja de no ser alterados por los cidos oxidantes en la mayor parte de las
condiciones habituales a estas operaciones.
2.2.1.7 Sistemas de aspiracin
Es esencial poder disponer de un sistema realmente efectivo para la
eliminacin de los humos de los tanques. Las modernas instalaciones, como la
mostrada en la figura 11, usan una aspiracin cruzada (es decir tangencial) a
travs de un estrecho conducto situado a un lado del tanque, o, si ste es
ancho, los hay en ambos lados. El conducto puede construirse de madera
recubierta de plomo, de acero recubierto de caucho, etctera. Para efectos
demostrativos, la capacidad de extraccin del sistema ilustrado en la figura 11
es de 5,000 cfm.
Se han usado tambin conductos de asbesto, pero tienen la desventaja
de ser quebradizos. Los aspiradores deben tener una potencia adecuada y
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aspas de plstico laminadas o de acero protegido por un recubrimiento
resistente a los cidos, que puede ser de resina o de caucho. Los conductos de
humos se construyen con preferencia de acero recubierto de caucho; este tipo
de construccin da gran flexibilidad al conjunto y facilita la instalacin de un
sistema de extraccin de humos que asegure un trabajo libre de perturbaciones
durante un muy largo perodo de tiempo.
Figura 11. Sistema de aspiracin de vapores
Fuente: Metal Finishing, guidebook and directory 08/09, p. 592
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2.2.1.8 Agitacin de la solucin
Es conveniente disponer de alguna forma de agitacin del bao de
decapado, puesto que ello ayuda a eliminar el hidrgeno de la superficie del
metal y favorece que nuevas cantidades de cido alcancen constantemente
dicha superficie.
Las soluciones fras de cido clorhdrico son propensas a estratificarse, a
menos que se recurra a alguna forma de agitacin: sta es recomendable,
incluso tratndose de soluciones calientes. Una de las razones del mejorcomportamiento prctico de las soluciones de cido sulfrico caliente,
comparadas con las de cido clorhdrico a baja temperatura, se relaciona
probablemente con el mejor grado de circulacin del cido como resultado del
calentamiento.
El movimiento de la solucin puede obtenerse por un mtodo mecnico
apropiado, balanceando los cestos de decapado en una direccin vertical,
mediante el empleo de roscas o paletas movidas elctricamente en la solucin,
o por aire comprimido (ver figura 12). El primer mtodo es el ms
corrientemente usado, pero muchas de las instalaciones pequeas trabajan sin
estos mecanismos.
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Figura 12. Agitacin por medio de inyeccin de aire
Fuente: Metal Finishing, guidebook and directory 08/09, p. 565
2.2.2 Desengrase
De la eficacia de los procesos de desengrase depende la adherencia del
depsito metlico. La eliminacin de todo rastro de grasa es vital si los artculosestn destinados a recibir un depsito electroltico.
La eliminacin defectuosa de la grasa superficial del artculo a procesar,
conduce a la formacin de ampollas y/o depsitos poco adherentes que se
desprenden o pelan. El proceso de desengrase previo consiste en quitar la
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grasa y aceite, ya sea del estampado, trefilado, embutido o pulido de la
superficie de la pieza. Se puede realizar de diferentes mtodos. Manualmente,
se puede realizar mediante el cepillado con cal viva dolomtica. Tambin se
puede usar un cepillo de bronce y cepillar mojando la pieza en una solucin
jabonosa. Se suelen utilizar solventes para realizar la limpieza previa, pero
resultan txicos y voltiles.
Los mtodos mencionados actan de tres maneras diferentes: emulsin,
peptizacin y saponificacin.
1) Por emulsin se entiende la formacin de una mezcla de lquidos que
no se separan en capas al reposar. La leche es el ejemplo ms corriente de una
emulsin. En el caso del desengrase de metales, la emulsin se compone de
pequeos glbulos de aceite en suspensin en la solucin empleada.
2) Peptizacin es el trmino dado a la reduccin de partculas slidas de
suciedad en una forma finamente dividida, con lo cual se eliminan fcilmente.
Esto significa que cada molcula de tierra de pulir, grasa, restos de aceite de
maquinado, etctera, queda mojada y completamente rodeada de una capa de
solucin.
3) Saponificacin es el nombre cientfico para la formacin de jabn, que
resulta de la accin qumica del lcali con grasas y aceites animales y
vegetales. Los jabones as formados son solubles en agua, por lo cual, el
artculo queda perfectamente limpio con un buen enjuague en agua.
Son los disolventes clorados los que desde hace treinta aos vienen
conquistando el mercado. El tetracloruro de carbono, el cloroformo y el
pentacloroetano son excesivamente txicos para su uso generalizado. En
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ciertos casos se utilizan como potenciadores de otros disolventes menos
activos.
2.2.2.1 Desengrasado por disolventes
El desengrase ms simple es el que usa disolventes. Los films de grasa
que han sido adsorbidos se disuelven, pero hay otras sustancias que no pueden
ser eliminadas por ellos, e incluso con las grasas tienen una limitacin
cuantitativa.
Los disolventes actan por reacciones moleculares y para juzgar de las
ventajas e inconvenientes han de considerarse unos principios bsicos de su
actuacin:
1. Con el uso se incrementa la contaminacin del disolvente que ha
de ser regenerado por destilacin.
2. Al retirar las piezas metlicas queda sobre su superficie una
pelcula de disolvente y una fraccin de grasa disuelta que no
evapora con el disolvente.
Cuando se trata de procesar piezas por cantidad, la opcin elegida es el
desengrase por inmersin en una solucin alcalina caliente compuesta por 50 a
100 gr/L de soda custica (NaOH) a una temperatura de 60C.
En el proceso de desengrase por emulsin, es de uso convencional
utilizar hidrocarburos o productos derivados clorados disueltos en agua.
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2.2.2.2 Desengrasado en caliente
Por lo general, el desengrase en caliente es el mtodo ms difundido y
comn de los normalmente utilizados, especialmente en la primera eliminacin
de gruesas capas de aceite mineral.
En ciertos casos se adoptan mtodos adicionales de acuerdo con el
metal de base del que se trate.
Todava se practica, proveniente de la ms vieja escuela de plateros, eluso de la potasa custica (KOH) como desengrasante general. Sus
propiedades detersivas son excelentes, pero debe emplearse con habilidad y
cautela, ya que para algunos materiales puede resultar muy agresiva.
El estao, el plomo, el metal ingls y el peltre tienden a disolverse en la
solucin de potasa, y el latn es manchado por ella si se deja en contacto
demasiado tiempo.
Tambin es muy frecuente trabajar las soluciones desengrasantes con
temperatura y con electricidad, aumentando de esta forma considerablemente
su eficiencia. Debe tenerse en cuenta que cada metal debe trabajarse con
distinta concentracin y en distintas condiciones, ya que los procesos que
funcionan bien para ciertos metales, no lo hacen con otros.
Para la preparacin de las soluciones de desengrase, deben usarse
siempre aguas blandas (desmineralizadas), ya que las aguas duras poseen
hexametafosfato de sodio, cuya sal incorporada a las formulas detalladas har
que el comportamiento cambie desfavorablemente.
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La solucin desengrasante se puede usar caliente o fra, segn el caso,
en un tanque de hierro soldado, que deber tener algn tipo de recubrimiento
interno de ebonita, el cual no deber ser atacado por los productos qumicos de
la formulacin elegida. El calentamiento puede realizarse mediante bao Mara,
con calentadores de inmersin elctricos, con serpentinas de vapor o bien con
intercambiadores de calor.
Los artculos se cuelgan en la barra catdica o andica, segn el tipo de
tratamiento. Con una tensin de 6 voltios a una temperatura de 82 a 93C, se
obtendr una densidad de corriente catdica de 2 a 5 A/dm2
En estas condiciones se produce un burbujeo de la pieza en forma
continua.
Normalmente, para realizar un correcto desengrase, son necesarios 2 a 3
minutos de inmersin. Para evitar problemas con las soluciones
desengrasantes, se recomienda retirar la materia grasa en suspensin, ya que
de no hacerlo, puede volver a adherirse a nivel superficial sobre las piezas al
retirarlas del mismo.
2.2.2.3 Desengrasado electroltico
Resulta ms conveniente que los artculos de latn, cobre y alpaca,
despus del desengrasante caliente usual sean tratados en un bao de
desengrase electroltico en fro.
Se emplea una tensin de 4 a 12 voltios y una densidad de corriente,
segn la formulacin elegida, de 1 a 43 A/dm2. Los artculos quedarn
desengrasados con un proceso de 2 a 3 minutos de duracin. Luego del
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desengrase, se enjuagan bien en agua corriente, limpia y fra, agitando
enrgicamente. Debe tenerse especial cuidado con piezas huecas, ya que
suelen llenarse de lquido, habiendo transporte de solucin y pudiendo causar
ello la contaminacin de los baos subsiguientes.
Despus de realizado el enjuague, se sumergen en agua cida, la cual
se prepara diluyendo cido sulfrico al 10%, se enjuaga otra vez en agua
corriente, y entonces, la pieza quedar preparada para continuar el proceso. La
inmersin en cido sulfrico diluido, tiene la finalidad de evitar transporte de
residuos alcalinos a otros baos, y es imprescindible su realizacin paraobtener un neutralizado perfecto. Esta operacin, adems, acta como proceso
superficial de activacin, especialmente cuando debe depositarse algn metal
sobre una base de nquel o niquelada, aunque posee las mismas propiedades
sobre la gran mayora de los metales de base.
Si los artculos deben recibir algn tratamiento en un bao cianurado o
de pH superior a 7 (cobre al cianuro, latn, cadmio alcalino, etctera), entonces,
es muy aconsejable una inmersin en alguna solucin alcalina (tales como
cianuro, hidrxido, carbonato, etctera) inmediatamente despus del enjuague
en agua y antes de sumergirlos en el bao galvnico. La funcin de este
enjuague alcalino previo es eliminar restos posibles del enjuague cido anterior.
Se debe ser cuidadoso de no transportar restos de cido a los baos alcalinos,
ya que estos se estropearn irreversiblemente, debido a la formacin de sales
como sulfocianuros.
Los artculos a desengrasar se cuelgan de la barra catdica o andica,
segn el tipo de tratamiento especificado (ver figura 13).
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Debe tenerse en cuenta si el proceso es andico o catdico, ya que de
aplicar la polaridad inadecuada, la pieza se estropear irreversiblemente.
Figura 13. Instalacin para un proceso de desengrase en lnea recta
Fuente: Metal Finishing, guidebook and directory 08/09, p. 474
2.3 Tratamientos posteriores a la electrodeposicin de metales
2.3.1 Pulido
Cuando se requiere un buen acabado, es necesario pulir los artculos mediante
un abrasivo apropiado. Los discos de pulir o las muelas deben montarse en un
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torno apropiado. El torno moderno para pulido a mano tiene generalmente dos
muelas, que son movidas por un solo motor; por lo general, se acopla el motor
directamente al eje, el cual suele tener un soporte extra en un cojinete colocado
al final de la cubierta. La muela pulidora propiamente dicha se une al eje, ya sea
por medio de un plato mordaza que pasa sobre su extremo roscado, o, mejor,
mediante un final de eje cnico roscado sobre el que se fija directamente la
muela. Este ltimo dispositivo es muy rpido en su empleo y no necesita una
posterior fijacin, puesto que la velocidad de rotacin del eje tiende a sujetar la
muela sobre l. El cambio de muela se efecta muy rpidamente.
Actualmente, una gran parte del trabajo de pulido de metales se efecta
en mquinas automticas, proyectadas a menudo para el pulido de la
produccin en masa de determinados artculos, tales como parachoques de
automvil, tapacubos, tubos, chapas de metal, etctera.
Los discos para pulir se construyen de diversos materiales, tales como
tejido, fieltro, cuero, etctera. Los discos de tejido se construyen con piezas de
lona, percal o indiana, etctera, amordazadas y cosidas juntas. El arte de pulir
los metales exige el empleo cuidadoso de una apropiada tcnica de pulido
cruzado, por medio del cual cualquiera de los araazos dejados por los medios
de pulido grosero se eliminan a cada nuevo paso.
La inmediata operacin se efecta con un tipo de discos sin cabeza
formada, sobre las cuales se aplica el abrasivo pulidor sosteniendo una barra
de una composicin de pulir apropiada contra el disco mientras gira ste
rpidamente. Finalmente, para conseguir el ms alto grado de pulido, se realiza
una operacin de acabado empleando discos blandos con composiciones finas,
tales como rojo de pulir, cal, etctera.
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Los siguientes tipos de discos de pulir se encuentran entre los mejores
que se emplean en la industria:
a) Discos comprimidos: Estos discos se construyen con piezas de
lona, cuero, fieltro, etctera, montados en la periferia de una
rueda, que puede ser de acero o de madera. Son sumamente
duraderos y conservan su consistencia y forma original durante
largos perodos de tiempo.
b) Discos de fieltro: Estos discos se emplean con los abrasivos degrano ms fino, y son extremadamente flexibles. Se emplean
cuando se requiere un alto grado de pulido. Sostienen bien el
abrasivo y pueden hacerse de formas especiales para tratar
piezas de formas intrincadas.
c) Discos recubiertos: Estos discos consisten en una parte central de
madera alrededor de la cual se coloca una capa de piel o de
fieltro. La madera suministra una base slida que hace a este tipo
de discos especialmente apropiados para pulir artculos planos.
Las pieles gruesas, como son las pieles de morsa, cuero de la piel
del cuello de toro y otros tipos especialmente seleccionados y
curtidos son los que, a causa de su flexibilidad, se prefieren para
tales ruedas.
d) Discos para abrillantar: Los discos para abrillantar no utilizan
cabezas pegadas; la composicin abrasiva se les aplica estando el
disco en rotacin y apretando sta contra ellos en forma de barra.
Los discos para abrillantar se construyen de un cierto nmero de
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discos de algodn, cuero, etctera, mantenidos juntos para dar un
disco de pulir ms slido.
Los discos de trozos cosidos se elaboran con retales de material, en
lugar de hacerlos de discos completos de tela. Son considerablemente ms
baratos que los discos completos de pulir.
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3. PRCTICAS DE LABORATORIO
El mdulo de prctica del proceso de galvanoplastia fue creado con fines
demostrativos y didcticos, con el propsito fundamental de que los estudiantes
del curso de Metalurgia y Metalografa lleven a la prctica los conceptos sobre
proteccin de metales por medio de la electrodeposicin de otros metales.
Consta de elementos y equipo que reproduce, a escala menor, los
procesos industriales de cromado, niquelado, zincado y cobreado que podemos
observar en las plantas industriales que se dedican en lleno a estos procesos.
Objetivos:
Al finalizar cada una de las siguientes prcticas el estudiante ser capaz
de:
Identificar los diferentes equipos, instrumentos, materiales y solucionesutilizadas en el proceso elegido.
Establecer las diferencias fsicas de un objeto antes y despus de haber
sido protegido por un metal electrodepositado.
Distinguir los posibles errores que podran reducir la calidad de un objeto
que ha sido protegido por el proceso de galvanoplastia.
Comprobar las condiciones fsicas, qumicas y elctricas que rigen los
procesos de galvanoplastia.
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3.1 Prctica 1: cobreado electroltico
El cobreado es un proceso electroltico que se emplea como
recubrimiento final y tambin como etapa intermedia del niquelado. Se aplica
sobre todo tipo de piezas metlicas, para dar apariencia de cobre, y sus
terminaciones pueden ser cobre brillante, satinado o envejecido.
Slo dos son los tipos de solucin que se utilizan en gran escala para
cobrear piezas: las soluciones de cianuro y las soluciones cidas. El primer tipo
consiste esencialmente en una solucin de cianuro cuproso en un cianuro demetal alcalino, con o sin varios agentes de adicin. Las soluciones de cianuro
tienen un excelente poder de penetracin; no obstante, en general, son
inapropiadas para la obtencin de depsitos de un espesor apreciable, pero
tienen la ventaja de poder ser aplicadas directamente a los metales ferrosos.
Las soluciones cidas consisten en una solucin de sulfato de cobre y cido
sulfrico, y se utilizan principalmente para recubrir aquellos metales que no son
atacados qumicamente por la solucin, y especialmente cuando se requiere un
espesor apreciable; es este tipo de soluciones en las que se enfocar esta
prctica, utilizando el mtodo UBAC (Udylite Bright Acid Cooper).
3.1.1 Solucin electroltica
El cobreado cido se efecta a partir de una solucin que consiste
fundamentalmente en sulfato de cobre (CuSO4) y cido sulfrico (H2SO4). Este
tipo de soluciones tiene un bajo costo de preparacin.
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.
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Es preciso limpiar mucho ms cuidadosamente el metal de base antes de
proceder al cobreado en bao cido de lo que precisan las soluciones de
cianuro, pues, a diferencia de estas ltimas, la solucin de sulfato no posee
propiedades detergentes.
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. Reduciendo la
concentracin de iones cobre de la solucin, el cido tiene tambin el efecto deproducir depsitos lisos de pequeo tamao de grano.
3.1.2 nodos
Para realizar esta prctica se emplea un nodo de cobre que, para
efectos de estudio en laboratorio, ser una seccin de alambre, lmina o tubo
de cobre que se va disolviendo conforme se va depositando en el ctodo. Es