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República Bolivariana de Venezuela Ministerio del poder popular para la educación superior Universidad Nacional Experimental “Rafael María Baralt” PIT-GAS

Integrantes Daniela Guerra C.I: 21.555.681 Lewis Martínez C.I: 19.748.400 Sección: 01

Recubrimientos metálicos El fin más frecuente e importante de los recubrimientos metálicos es el de proteger a otros metales de la corrosión. Otros usos son: lograr un conjunto de propiedades diferentes que no están reunidas en un metal solo o fines decorativos. La mayoría de los metales, expuestos a la acción del ambiente, sufren transformaciones fisicoquímicas que los degradan, reducen su utilidad y llegan a destruirlos. Los fenómenos que originan estos cambios se agrupan en el concepto de corrosión, o, con mayor amplitud, en el de deterioro de materiales. Para comprender mejor la importancia y la actuación de los recubrimientos metálicos conviene clasificar los metales disponiéndolos en orden decreciente de su tendencia a disolverse, es decir, de su potencial negativo, obteniéndose así la llamada serie de fuerzas electromotrices. Al potencial del hidrógeno se le asigna, arbitrariamente, el valor cero, y los demás potenciales se obtienen partiendo de este electrodo tipo. Cualquier metal de esta serie que tenga un potencial negativo mayor (ánodo) está expuesto a corroerse, si se le une a otro con potencial negativo menor (cátodo). Esta serie puede sufrir alteraciones en su ordenación al variar los electrólitos o condiciones ambientes, o por formarse sobre los metales o aleaciones tenaces películas (pasivación) de óxidos u otros compuestos que interrumpen la corrosión. En la mayor parte de los casos, la aplicación de un recubrimiento metálico tiene por finalidad proteger de la corrosión a otro metal más barato. Para ello, lo más eficaz es elegir como protector a otro situado en la serie de fuerzas electromotrices por encima del que se va a proteger. En el caso particular del hierro, p. ej., son el aluminio, el zinc y, en la mayoría de las condiciones, el cadmio los que mejor lo protegen. Se dice en estos casos que el metal que forma el recubrimiento se sacrifica en beneficio del hierro, y tiene poca importancia que queden sin recubrimientos pequeñas zonas: poros, rayas, bordes de chapas finas. Puede ocurrir, sin embargo, que por exigencias de dureza, de resistencia al desgaste mecánico, de aspecto decorativo o de conductividad eléctrica, se prefiera un metal (níquel, estaño, cobre, plata, oro) o aleación (acero inoxidable, metal monel, etc.), que aun estando por debajo del hierro en la serie de fuerzas

electromotrices presente, por su tendencia a la pasivación, mayor resistencia a la corrosión. Entonces es importante que el recubrimiento no presente poros ni otros defectos que dejen el hierro al descubierto, pues, al comportarse éste anódicamente con respecto al que forma el recubrimiento, la corrosión en dichas zonas sería más intensa que si no estuviera recubierto. En el valor protector influyen, por consiguiente, el método de aplicación y el espesor de la película protectora.

El niquelado Consiste en la aplicación en la superficie de un objeto una capa de níquel. La finalidad, generalmente, es mejorar la resistencia a la corrosión, o por cuestiones decorativas o como base para otros revestimientos galvanoplásticos. Debido a su características especiales el níquel está particularmente bien adaptado para muchas aplicaciones como metal de revestimiento. El níquel es resistente al aire, el agua, los ácidos y álcalis diluidos. El níquel no es resistente al ácido nítrico, ni al ácido clorhídrico o al amoniaco concentrados. Las superficies de níquel no son resistentes a la oxidación, es decir, puede causar la decoloración oscura con el tiempo. El níquel es de un color plateado, pero difiere de las superficies de cromo con un característico color amarillento pálido. Los recubrimientos de níquel se caracterizan por su aspecto ligeramente inferior de recubrimientos de cromo (peor brillo, posibilidad de puntos de luz), una menor resistencia a la corrosión y menor resistencia mecánica, pero que son más baratos. El níquel se suele emplear más a menudo con objetos de acero. Un recubrimiento duradero se consigue mediante un primer revestimiento con una gruesa capa de cobre, como capa intermedia para mejorar adherencia del acero y el níquel. A continuación, una capa más delgada de níquel. En los recubrimientos de más alta calidad tal sistema sirve como capa base para una capa de cromo.

Existen dos métodos para aplicar la capa de níquel:  Electrolítico, se emplea electricidad para la transferencia del níquel, generalmente puro.  Químico o no electrolítico, se emplea reacciones químicas para formar la película de níquel, generalmente aleado.

Recubrimientos por electrolisis

El proceso de recubrimiento superficial por el método electrolítico se efectúa aplicando corriente eléctrica al metal dentro de una solución. Se usa para proporcionar protección contra la corrosión, minimizar el desgaste y mejorar la presentación de los metales.

Procedimiento Se utilizan dos electrodos, donde uno de ellos es el material el cual se va a recubrir superficialmente, y el otro electrodo suele estar hecho del material con que se va a efectuar el recubrimiento, aunque en ocasiones, por el costo del material con que se va a recubrir se utilizan electrodos de algún otro material cualesquiera, por lo general de plomo, mientras que el material de aporte se encuentra disuelto en la solución; el electrodo el cual es la pieza que va a recibir el recubrimiento se conecta al polo negativo de una fuente de corriente directa, mientras que el electrodo del material de aporte debe ser conectado al polo positivo. Ambos electrodos se conectan en una tina que contiene electrolito el cual sirve como medio de transporte de la corriente eléctrica entre ambos electrodos, así mismo remueve el material maquinado de la región de corte y mueve el calor generado de la operación.

Cualidades de los materiales para electrodos Alta dureza. Baja resistividad. Alta resistencia a la acción química del electrolito. Facilidad de maquinado. Buena conductividad térmica.

Materiales para recubrimientos por electrolisis

 Cobre: No se emplea para fines decorativos, puesto que se empaña. Los recubrimientos de cobre se emplean por su soldabilidad y más que nada por sus propiedades conductoras. Depósitos gruesos con cobre son usados como capa preventiva en la nitruración y la cementación. Es importante el recubrimiento de cobre en piezas no metálicas a las cuales se les requiere realizar un recubrimiento posterior.

 Níquel: Los depósitos gruesos de níquel son usados esencialmente en aplicaciones de ingeniería, restauración de piezas y un campo particular es el de los productos químicos, en las industrias de alimentación para ciertos líquidos corrosivos. También es utilizado el recubrimiento de níquel en aquellos procesos en que se lleve a cabo como operación final un cromado, puesto que así se evitan capas gruesas de cromo, y por ende, se reduce el costo.

 Cromo: Debido a que el cromo es un metal caro, en el cromado con fines decorativos se utilizan baños concentrados, mientras que para cubrir piezas, para protegerlas contra el desgaste o restaurarlas por

el mismo, se utilizan baños diluidos obteniéndose depósitos duros y gruesos.

 Estaño: Las piezas metálicas que han de estañarse deben someterse primeramente a una limpieza, mediante un decapado, esto consiste en sumergir las piezas en un baño de ácido sulfúrico, o bien, ácido clorhídrico diluido. Posteriormente son sumergidos en el metal líquido que además contiene fundentes diluidos en el baño. Las aplicaciones de este tipo de recubrimientos se encuentran en: Conservas, alimentos, leche en polvo; esto debido a que el estaño tiene propiedades no toxicas, es resistente a la corrosión, facilidad de soldabilidad, gran plasticidad, pero sin embargo si por algún motivo presenta ruptura en la capa de estaño, el acero se corroe fácilmente.

 Aluminio: El proceso por medio del cual se proporciona una capa de óxido de aluminio se le conoce como anodizado. Esta capa de óxido brinda mayor protección contra la acción posterior, sirve como aislante eléctrico en los conductores, da la apariencia de una capa de pintura y además facilita el pintado de las piezas con tintes orgánicos.

Factores que intervienen en los recubrimientos electrolíticos  Un término importante en los recubrimientos electrolíticos es el rendimiento electrolítico, este es definido como el peso de metal efectivamente depositado sobre el cátodo en relación al peso teórico que resulta por aplicación de la ley Faraday.  Densidad de corriente: La densidad de corriente expresada en amperios por dm 2 , regula evidentemente el espesor de la capa electrolítica siempre que ello sea posible. Por otra parte, la densidad de corriente influye sobre el grano del metal depositado,

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de modo general, el aumento de la densidad afina el grano hasta cierto límite. Concentración del electrolito: El aumento de sales en solución que constituye el electrolito, permite elevar la densidad de corriente, especialmente si este aumento se combina con una elevación de la temperatura y con la agitación. Composición del electrolito: Un electrolito no comprende tan solo la sal del metal que se desea depositar, también incluye otros diversos compuestos en mayor o menor cantidad, la adición de estos tiene como fin aportar mejoras, tales como aumentar la conductividad de la solución, afinar el grano del metal depositado, facilitar la corrosión de ácidos. Acidez: La cantidad de iones hidrógeno activos en una solución ácida es muy importante, ya que un ácido puede hallarse más o menos disociado. Un exceso de iones hidrógeno da malos resultados en diversas aplicaciones electrolíticas como las del níquel y las del zinc, y en estos el ph debe ser vigilado. Temperatura: Una elevación de la temperatura eleva la conductividad del electoralito y la solubilidad de las sales que intervienen en la composición del misma, de dónde se desprende la posibilidad de concentración más elevada, y por consiguiente, de intensidades de corriente mayores. Agitación: La agitación impide el empobrecimiento en iones metálicos de la zona catódica, también impide en diferente medida, la adherencia de burbujas gaseosas sobre el cátodo provocando "picaduras en su superficie”. La agitación pone sin embargo, en suspensión las impurezas del baño, las cuales hacen que el recubrimiento resulte rugoso e incluso picado. Poder de penetración: Consiste en la facultad que tiene el electrolito para repartir con regularidad la capa metálica depositada sobre un objeto de formas complejas sobre las partes complejas de este objeto u en sus aristas, las cuales reciben siempre más densidad de corriente que las partes cóncavas.

Equipo necesario Equipo eléctrico: Para la realización de los recubrimientos electrolíticos es necesario disponer corriente continua, para ello lo más conveniente es, transformar la tensión alterna de 110, 220 o 440 volts, a continua de bajo voltaje. Para esta transformación se emplean grupos convertidores o rectificadores. Las líneas de distribución que unen al generador (rectificador) con los baños de electrolisis son generalmente de cobre. La forma de las barreras es perfectamente plana; es conveniente emplear el mínimo posible de longitud para reducir las pérdidas de carga. Para medir las diferencias de potencial entre dos puntos de un conductor se usa un voltímetro. Con un amperímetro se puede medir la corriente que pasa en un momento dado por el circuito. Estos instrumentos son indispensables en toda cuba electrolítica. El voltímetro se conecta en paralelo y el amperímetro en serie. Los aparatos que actúan conjuntamente con el amperímetro y el voltímetro son los reóstatos, estos sirven para regular la corriente deseada para cada baño. Están conectados en serie o en paralelo. Cubas electrolíticas: Se constituyen de diferentes materiales, según los usos. De madera: Poco usuales, son adecuadas para las soluciones débilmente ácidas o alcalinas y para las soluciones de niquelado. Se revisten a menudo con láminas de plomo (3 - 4 mm ) para las soluciones ácidas de cobreado, para los vanos sulfúricos y para los baños de niquelado. De acero: Son esmaltados con resinas epóxicas o recubiertas con fibras de vidrio. Son convenientes para los ácidos o los álcalis. De vidrio: Resisten bien las soluciones ácidas y alcalinas, pero son muy frágiles, Las cubas son muy empleadas generalmente para la inmersión a colgada de piezas por unidades a agrupadas sobre bastidor.

Equipo de calentamiento: La calefacción de los baños se efectúa generalmente por medio de serpentines situados en el fondo de las cubas y atravesados con vapor de agua, se emplea también el procedimiento eléctrico por medio de calentadores sumergibles constituid0s por una resistencia eléctrica. La agitación es por medio de aire comprimido, suministrado por tubos situados en el fondo de las cubas. Este sistema es muy práctico y da buenos resultados. También se utilizan medios mecánicos. Equipo de filtración: La eliminación de las impurezas de un baño pueden efectuarse mediante filtros a presión, para este fin se emplean bombas que aspiran el líquido de las cubas y lo llevan a un filtro. El filtro y la bomba deben estar constituidos en materiales que resisten bien la corrosión.

Fases para la preparación de piezas La preparación de las piezas en un recubrimiento electrolítico presenta varias fases: Esmerilado: Tiene por objeto aislar las superficies ásperas de las piezas prensadas, forjadas o fundidas, la eliminación de rebabas, escamas de fundición, etc.; y puede prolongarse hasta conseguir que la superficie quede completamente lisa. Pulido: Tiene como fin hacer que las huellas del esmerilado desaparezcan antes del recubrimiento superficial, esto lo logra mediante un previo pulido, un pulido de acabado y finalmente un abrillantado. Desengrasado: Los procedimientos varían según el tipo de grasa. Los más usados son: a) Limpieza con álcalis por inmersión o rociado. b) Desengrasado electrolítico con álcalis. c) Desengrasado con disolventes orgánicos.

Hay varios tipos de niquelado: El niquelado mate se realiza para dar capas gruesas de níquel sobre hierro, cobre, latón y otros metales (el aluminio es un caso aparte) 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. Los componentes que se utilizan en el niquelado electrolítico son: Sulfato de níquel, cloruro de níquel, ácido bórico y humectante 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. Para obtener la calidad espejo la placa base tiene que estar pulida con esa calidad. La temperatura óptima de trabajo está entre 40 y 50 ºC, pero se puede trabajar bien a la temperatura ambiente. En los baños de niquelado electrolítico se emplea un ánodo de níquel que se va disolviendo conforme se va depositando níquel en el cátodo. Por esto la concentración de sales en el baño en teoría no debe variar y esos baños pueden estar mucho tiempo en activo sin necesidad de añadirles sales. Si en vez de emplear un ánodo de níquel se emplea un ánodo que no se disuelva en el baño (platino, plomo...) las sales de níquel se convertirán por efecto de la electrólisis paulatinamente en sus ácidos libres, sulfúrico y clorhídrico, con lo que se producirán dos fenómenos, una diminución del pH (aumento de la acidez) y una disminución de la concentración de sales, esto llevara a la progresiva pérdida de eficiencia del baño. Por esto los baños con ánodo inactivo no pueden aprovechar todo el níquel que llevan en disolución y cuando han consumido aproximadamente el 50% del níquel en sales disueltas se tornan ineficientes y sus depósitos no son buenos. El niquelado químico (NiP) deposita, por vía química, un níquel aleado con fósforo sobre un amplio espectro de materiales aluminio, acero inoxidable, aleaciones de aceros al carbono, cobre, latón, etc... El recubrimiento obtenido no es poroso y aumenta la dureza de material

base. Las características del depósito variarán dependiendo del porcentaje en fósforo. Hay varios tipos de Níquel químico según su porcentaje de fósforo o teflón en el baño, se pueden clasificar de la siguiente manera: Níquel teflón (NI-PTFE). Muy bajo coeficiente de fricción, excelente resistencia al desgaste. Medio contenido en fósforo: 6-8 %. Para aleaciones no férricas, elevada dureza hasta 1000 HV. Alto contenido en fósforo: 10-14 %. Máxima resistencia a la corrosión, dureza de 500-600 HV. El tratamiento de níquel teflón (NiPTFE), es un recubrimiento que une a su alto contenido en fósforo (9-11 %P) partículas de teflón (8- 9% en peso), que dan al recubrimiento un índice de fricción excepcionalmente bajo (entre 0,05 y 0,1) y una excelente resistencia al desgaste. El níquel químico es un proceso adecuado para muchos sectores (industria química, farmacéutica, impresión gráfica, aeroespacial, automoción, moldeados y matrizados, etc...) ya que deposita una capa muy uniforme aún en partes interiores de la pieza (ángulos, agujeros, etc.). Esto ahorra posibles rectificados posteriores al tratamiento. 1]