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• Verónica Herrera

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EXPERIMENTO N° 2 NIQUELADO MARCO TEORICO OBJETIVOS FUNDAMENTO TEORICO MATERIALES Y REACTIVOS PROCEDIMIENTOS EQUIPOS CALCULOS RESULTADOS BIBLIOGRAFIA

OBJETIVOS



Analizar el comportamiento de las probetas durante el baño con los parámetros establecidos.



Establecer la cantidad de espesor que se desea obtener durante la prueba

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Satisfacer la obtención de depósitos de níquel mas brillante y de alta nivelación, sin afectar la dureza del recubrimiento



Enunciar las propiedades obtenidas por las piezas niqueladas.

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Identificar algunas de las aplicaciones típicas del niquelado.

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Realizar una práctica de laboratorio con base a un procedimiento descrito.



Elaborar un listado de recomendaciones a partir de la evaluación de la experiencia que se realice.

I.

Fundamento teórico

Niquelado El Níquel tiene unas grandes propiedades mecánicas lo que hace que se alee con muchos materiales para mejorar sus propiedades de dureza, resistencia al desgaste, tenacidad. Es un material dúctil, por lo que tiene una prolongada zona plástica, la dureza en el níquel no es elevada ya que es rayado sin excesiva dificultad. El niquelado es un procedimiento de metalización que se lleva acabo con fines de protección superficial en las piezas, así como decorativos y de recubrimiento previo antes del cromado o de otros acabados, realizado mediante baño electrolítico o químico, que se da a los metales, para aumentar su resistencia a la oxidación, la corrosión o el desgaste. los objetos de cobre y aleaciones de cobre son niquelados directamente, mientras que objetos como zinc, plomo, estaño se deben cobrear previamente.

Tipos de niquelado  Niquelado mate El niquelado mate se realiza para dar capas gruesas de níquel sobre hierro, cobre, latón y otros metales, es un baño muy concentrado que permite trabajar con corrientes de 8-20 amperios por decímetro cuadrado, con el cual se consiguen gruesas capas de níquel en tiempos razonables.

 Niquelado brillante el niquelado brillante se realiza con un baño de composición idéntica al anterior al que se le añade un abrillantador que puede ser sacarina, por ejemplo. la temperatura optima de trabajo está entre 40° y 50 ° C 23, pero se puede trabajar bien a la temperatura ambiente

 Niquelado químico Es un procedimiento industrial en el cual se deposita una aleación de Níquel y fosforo, donde los depósitos son obtenidos por inmersión de la pieza a tratar en un baño donde no existe aporte de corriente, esta se genera por medio de una reacción química en la celda electrolítica. Es usado sobre un amplio tipo de materiales como por ejemplo aluminio, acero inoxidable, aleaciones de aceros al carbono, entre otros. El recubrimiento obtenido no será poroso, aumentará la dureza del material base y será totalmente uniforme en espesor, permitiendo de esta forma el tratamiento de piezas de cualquier dimensión de formas y complejas.

Celda electrolítica Es un dispositivo experimental por el cual se puede generar electricidad mediante una reacción química. Esta consta de dos electrodos, sumergidos en la misma solución, unidos por un puente salino y conectado por un voltímetro permitiendo el paso de los electrones.

• Ánodo: electrodo responsable de la reacción de oxidación de los elementos. Se denomina ánodo al electrodo positivo de una célula electrolítica hacia el que se dirigen los iones negativos dentro del electrolito, que por esto reciben el nombre de aniones. • Cátodo: electrodo responsable de la reacción de reducción de los elementos. se denomina cátodo al electrodo negativo de una célula electrolítica hacia el que se dirigen los iones positivos, que por esto reciben el nombre de cationes. Electroposición de níquel sobre cobre al realizar el proceso de electrodeposición se mejoran propiedades como la protección contra la corrosión, debido a que incrementa la resistencia a la corrosión del material base como capa intermedia o final. las propiedades mecánicas también mejoran, entre ellas aumento de la conductividad eléctrica, dureza y resistencia a la abrasión. otro aspecto que mejora es que le da un recubrimiento altamente decorativo, aspecto de gran brillo, nivelación y ductilidad. En el proceso de niquelado una fuente o generador crea una corriente eléctrica que pasa entre los dos electrodos. se realiza la migración de

los iones del electrolito hacia el cátodo (pieza a cubrir). lo que ocurre es que los iones metálicos en solución (Ni ++) se reducen a Ni metal en la superficie del cátodo de la celda, y van depositándose micra a micra hasta producir un depósito continuo. Como cátodos pueden utilizarse láminas de cobre sobre las cuales se realizará la deposición del níquel. El electrolito se podrá utilizar hasta que la concentración de iones Níquel sea muy baja. sin embargo, los iones níquel se pueden reponer al utilizar el ánodo de níquel metálico, en este ánodo se producirán iones níquel Ni+2 que pasan a la solución. En el sistema creado, el flujo de electrones va en sentido contrario al flujo de la corriente. 

Condiciones óptimas

se pueden usar corrientes o baños de cloruro, que cumplen con los siguientes parámetros de baño en los cuales no se produce daños a las piedras de bisutería, a una temperatura menor de 60 ° C, Ph 4-5 y tiempo menor a 20 minutos. se recomienda que después del niquelado se lave la pieza alrededor de 30 segundos. 

Materiales y sustancias: Sulfato de níquel cristalizados: se presenta bajo formas de cristales de color azul o verde esmeralda y tiene una buena solubilidad en el agua y en el alcohol etílico, el sulfato de níquel se emplea fundamentalmente en el niquelado ya que es el agente principal (agente pasivante), debido a su gran resistencia a la corrosión. Ácido bórico: tiene la función de sustancia "buffer y reduce la formación de defectos a altas densidades de corriente, generados por la acidificación de la solución debida al exceso de iones H+ Cloruro de níquel: permite mejorar la reacción de oxidación en el ánodo y aumentar la conductividad de la solución. Sacarina: aumenta la dureza de los depósitos de níquel, además de proporcionar un acabo superficial brillante.



Reacciones electroquímicas: las semi -reacciones electroquímicas ocurridas en el ánodo y en el cátodo respectivamente y que describen el proceso de niquelado son las siguientes:  Ánodo Oxidación del níquel

 Cátodo Reducción del níquel

Al igual que el hierro o el acero, también se pueden cubrir de una finísima capa de metal el plástico, la madera, el cuero, las telas, el yeso, etc. El electroniquelado es una técnica muy importante en la industria del terminado del metal. Se hace tanto en las grandes industrias como en los pequeños talleres, pues los procesos fundamentales de la industria se adaptan perfectamente a la pequeña escala de un taller tipo artesanal. Para montar un taller pequeño de electroniquelado se necesitaría poco capital, con una buena inversión en productos químicos y una fuente de energía eléctrica serían los insumos necesarios para comenzar; sin embargo, lo más importante no es la inversión sino seguir y respetar las reglas de seguridad en el manejo y la mezcla de productos químicos que son peligrosos, si no se tratan con el cuidado que exigen. Para aquellos que no tienen un conocimiento de química o de electricidad hay poco escrito en castellano sobre la galvanoplastia; sin embargo, como se verá en este manual, se trata de un oficio relativamente sencillo, en el que basta conectar bien los circuitos eléctricos, mezclar bien los productos químicos y seguir al pie de la letra las normas de seguridad.

II.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS:

Los equipos y materiales a utilizar son los siguientes: Materiales:    

Probetas (llaves) Alambre de cobre conductor para sostener las probetas Barras conductoras de cobre Guantes de plástico.

EQUIPO:

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Vaso de precipitación graduadas  Ethanol (Alcohol)  HCl (Ácido clorhídrico al 10 %)

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Cronometro

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Equipo suministrador de corriente (transformador rectificador)

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Balance electrónico

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Pipeta

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Medidor de espesores de recubrimientos

Condiciones de trabajo (Tipo Watts)    

Sulfato de niquel 300 gr/ltr. Cloruro de niquel 60 gr/ lrt. Ácido borico 45 gr / ltr Ph 4.2-4.6

III. PROCEDIMIENTO 1. En primer lugar se toma nota del espesor de los materiales a recubrir y el peso de cada uno de ellos para al finalizar saber si varía o no el baño realizado. 2. Limpiamos la pieza de las impurezas presentes con agua destilada, se deja secar y a continuación se realiza el desengrase de la probeta pero en etanol durante un determinado tiempo , por lo consiguiente se realiza el secado de cada una de las piezas este proceso ayuda a eliminar las grasas y óxidos.

FIGURA N°1: Lavado de las probetas 3. Preparamos la celda electrolítica y dentro de ella vertimos la solución de 𝐶𝑢𝑆𝑂4 se añade cada una de las piezas donde se realizara el niquelado.

1.