INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE ELECTROQUMICA Y CORROSIN
PRCTICA NO. 8CELDA HULL
EQUIPO 1INTEGRANTES AGUILAR ALBA FRANCISCO JAVIER ALVARADO VILLANUEVA GUADALUPE CERVANTES MONCAYO ANGELA VIANEY ESPINOZA CRUZ JAZMIN RAMIREZ REYES OSCAR ANTONIO VAZQUEZ AYALA ELIAS ANTONIO
GRUPO: 3IV73
PROFESORAS
CLAUDIA ESCAMILLA MUNTAFARMARA F. SNCHEZ SALMERON OBJETIVOEl alumno asociara la informacin obtenida en la prueba de la celda hull con las propiedades fsicas de los electrodepsitos metlicos. OBJETIVOS ESPECFICOS Armar un sistema electroqumico para efectuar los electrodepsitos. Identificar las diferentes zonas de recobrimiento que presenta el ctodo. Seleccione una zona especfica en la zona especfica de la probeta que presente el acabado que se desea obtener en el electrodepsito. Mide la longitud a la que se encuentra la zona elegida. Calcular la densidad de corriente con el valor de la corriente que fluye en la celda hull y la longitud seleccionada en el catodo. Emplear la DC calculada para la determinacin de la corriente necesaria para recubrir una superficie predeterminada.
INTRODUCCINLaelectrodeposicin, o galvanoplastia, es un proceso electroqumico de chapado donde loscationesmetlicos contenidos en unasolucinacuosa se depositan en una capa sobre un objeto conductor. El proceso utiliza unacorriente elctricapara reducir sobre la superficie delctodolos cationes contenidos en unasolucinacuosa. Al ser reducidos los cationes precipitan sobre la superficie creando un recubrimiento. El espesor depender de varios factores.La electrodeposicin se utiliza principalmente para conferir una capa con una propiedad deseada (por ejemplo, resistencia a la abrasin y al desgaste, proteccin frente a la corrosin, la necesidad de lubricacin, cualidades estticas, etc.) a una superficie que de otro modo carece de esa propiedad. Otra aplicacin de la electroposicin es recrecer el espesor de las piezas desgastadas p.e. mediante el cromo duro.Su funcionamiento es el antagnico al de unacelda galvnica, que utiliza unareaccin redoxpara obtener una corriente elctrica. La pieza que se desea recubrir se sita en el ctodo del circuito, mientras que el nodo es del metal con el que se desea recubrir la pieza. El metal del nodo se va consumiendo, reponiendo el depositado.1En otros procesos de electrodeposicin donde se emplea un nodo no consumible, como los deplomoografito, los iones del metal que se deposita debe ser peridicamente repuestos en el bao a medida que se extraen de la solucin.
Efectos
La galvanoplastia cambia las propiedades qumicas, fsicas o mecnicas de la superficie de las pieza, pero no las del interior. Un ejemplo de un cambio qumico es cuando niquelado mejora la resistencia a la corrosin. Un ejemplo de un cambio fsico es un cambio en la apariencia externa. Un ejemplo de un cambio mecnico es un cambio en la resistencia a la traccin o ladurezade la superficie que es un atributo necesario en la industria de herramientas. Estos cambios son utilizados en multitud de aplicaciones. Por ejemplo: la electrodeposicin decromoduro en piezas industriales comovstagosdecilindroshidrulicos.Proceso TecnolgicoEl nodo y el ctodo de la celda conectados a un suministro externo de corriente continua - unabaterao, ms comnmente, unrectificador. Ambos estarn sumergidos en un bao por una solucin desalesdelelemento qumicoque utilizamos para recubrir el objeto. El ctodo, artculo a recubrir, estar conectado al terminal negativo. Mientras que el nodo, conectado al terminal positivo, estar compuesto de dicho material para ir aportandoionesa la solucin a medida que seoxidasustituyendo a los que se estn consumiendo en la reaccin electroqumica.Realizando un balance general se puede considerar que cuando se enciende la fuente de alimentacin externa, el metal del nodo se oxida a partir de un estado de valencia cero para formar cationes con carga positiva. Estos cationes asociar con los aniones de la solucin. Los cationes se reducen en el ctodo depositndose en el estado metlico, valencia cero. Por ejemplo, en una solucin cida, el cobre se oxida en el nodo a Cu2+perdiendo dos electrones. El Cu2+asociado con el anin SO42-en la solucin forman el sulfato de cobre. En el ctodo, el Cu2+se reduce a cobre metlico al obtener dos electrones. El resultado es la transferencia efectiva de cobre de la fuente de nodo a una pelcula que recubre el ctodo.El recubrimiento ms comn es un metal puro, no unaaleacin. Sin embargo, algunas aleaciones pueden ser electrodepositada, en particular ellatny soldadura.Muchos baos galvnicos incluyen cianuros de otros metales (por ejemplo, cianuro de potasio ), adems de cianuros del metal a depositar. Estos cianuros libres facilitar la corrosin del nodo, ayudan a mantener un nivel constante de iones metlicos y contribuir a la conductividad. Adems, productos qumicos no metlicos tales como carbonatos y fosfatos se pueden aadir para aumentar la conductividad.En la operacin hay que tener en cuenta que una geometra compleja dar un espesor de recubrimiento irregular, aumentando este en esquinas del objeto por ejemplo. Estos contratiempos se pueden solucionar utilizando mltiples nodos o un nodo que imite la forma del objeto a procesar.Cuando no se desea el recubrimiento en ciertas reas del sustrato, se aplican barreras para evitar que el bao entrar en contacto con el sustrato. Barreras tpicas son cinta, papel de aluminio,lacasyceras. Un factor muy importante es la corriente que utiliza el sistema para llevar a cabo la operacin, ser determinante para las propiedades del recubrimiento, ya que establece la adherencia de la capa tanto como su calidad y velocidad de deposicin, esta ltima esdirectamente proporcionalalvoltaje. Lo ms comn es usarcorriente continuaenpulsos,ciclosde 8-15 segundos activado el sistema para dejar 1-3 segundos de inactividad.Proceso fsico-qumicoAmbos componentes se sumergen en una solucin llamadaelectrolitoque contiene uno o ms sales de metal disueltas, as como otros iones que permiten el flujo de electricidad. Una fuente de alimentacin de corriente continua genera un potencial elctrico en elnodoy en elctodo. En el ctodo, los iones metlicos disueltos en la solucin electroltica se reducen en la interfase entre la solucin y el ctodo y desaparecen de la disolucin. Esto crea un desiquilibrio de cationes en la disolucin. Este exceso de cationes se combina los tomos del metal del ctodo formando la sal que se disuelve dejando el metal restante al descubierto, y por otro lado reponiendo los iones precipitados. El ctodo es un sumidero de cationes metalicos y un generador de aniones mientras que en el nodo sucede lo contrario es un sumidero de aniones y generador de cationes. La cantidad de ambos est regulada por laconstante de disociaciny las leyes de equilibrio lo cual conlleva a que la velocidad a la que se disuelve el nodo es igual a la velocidad a la que el ctodo se recubre. Aunque circula una corriente elctrica esta no la constituyen electrones que viajan entre los electrodos en los aniones, sino que un electrn, o varios, del ctodo reducir un catin metlico que se depositar. Esto producir un desequilibrio en la disolucin por lo que har que algunamolculadel electrlito se disocie. Si esta lejos del nodo se volver a recombinar, pero si esta cerca este reaccionar entregando un electrn, o varios, a este y generando una sal soluble que se desprender. Tiene cierta similitud con laradiacin de Hawkingde losagujeros negros.Por ltimo indicar que dicha tcnica no debe confundirse con laelectroforesis, esta se basa en el movimiento hacia un nodo o ctodo de molculas o partculas en suspensin en una disolucin, no de iones como la electrodeposicin.Celda HullLa celda Hull es un tipo de clula de prueba utilizado para comprobar cualitativamente la condicin de un bao galvnico. Se permite la optimizacin para el rango de densidad de corriente, la optimizacin de la concentracin de aditivo, el reconocimiento de los efectos de la impureza y la indicacin de la capacidad de potencia de macro-lanzamiento.La celda Hull replica el bao de recubrimiento en una escala de laboratorio.Se llena con una muestra de la solucin de metalizacin, un nodo apropiado que est conectado a un rectificador. El "trabajo" est remplazado por un panel de prueba de celda Hull que se recubre para mostrar la "salud" del bao.La celda Hull es un recipiente trapezoidal que contiene 267 ml de solucin. Esta forma permite colocar el panel de ensayo en un ngulo con respecto al nodo. Como resultado, el depsito se siembra en placas a diferentes densidades de corriente que se puede medir con una regla de clulas casco. El volumen de la solucin permite una optimizacin cuantitativa de la concentracin de aditivo: 1 Adems gramo a 267 ml es equivalente a 0,5 oz / gal en el tanque de revestimiento.DIAGRAMA DE BLOQUESA) Preparacin y recubrimiento del ctodo.Limpiar el panel catdico con una lija.Enjuagar con agua destilada y lavar con detergente.Repite el mismo procedimiento para el nodo.Tomar un volumen de 267 ml del bao y vaciarlos en la celda.En caso de requerir bao de temperatura, calentarlo 5 grados ms que lo indicadoUna vez limpios, colocar los electrodos en la celda.Montar el equipo como en la figura nmero 5.Correr la prueba aplicando el voltaje necesario hasta alcanzar la intensidad de corriente que se recomiende.Concluido el experimento sacar los electrodos y enjuagarlos.Hace las observaciones correspondientes.
B) Determinacin de la densidad de corriente del bao.Medir la longitud que tenga el panel del punto de mayor densidad de corriente al de menor.Sustituir los datos obtenidos en la siguiente ecuacin que representa el comportamiento o distribucin de la densidad de corriente a travs del ctodo para conocer la DC de trabajo.DC= I (5.103-5.238*log(L))Utilizando un segundo panel para definir la superficie a recubrir, y con la DC que se acaba de calcular, determinar que densidad de corriente se har fluir al panel para que reproduzca la apariencia de la zona elegida.DC=I/AColocar los cuatro electrodos en forma paralela.
CLCULOSa) Cobrizado cidoComponentes del baoConcentracin g/L
CuSO4100
H2SO415
I=2 At =3 minT=ambientenodo=Cobre fosfatadoCtodo= latn o hierro
b) Cobrizado alcalino
Componentes del baoConcentracin g/L
CuCN22.5
NaCN20
NaOH15
I=2 At =3 minT=ambientenodo=CobreelectroliticoCtodo= latn o hierro
c) Niquelado
Componentes del baoConcentracin g/L
NiSO4 7H2O210
NiCl2 6H2O60
H3BO330
I=2 At =3 minT=30-45Cnodo=NiquelCtodo= latn o hierroAgitacin catdica y aired) Cromado
Componentes del baoConcentracin g/L
CrO3250
H2SO40.5
I=2 At =3 minT=45Cnodo=plomoCtodo= latn o hierro
e) Zinc o galvanizadoComponentes del baoConcentracin g/L
ZnO150
NaCN52.5
NaOH30
I=2 At =3 minT=ambientenodo=zinc electroliticoCtodo= latn o hierro
CONCLUSIONES
AGUILAR ALBA FRANCISCO JAVIER
ALVARADO VILLANUEVA GUADALUPE
CERVANTES MONCAYO ANGELA VIANEY
ESPINOZA CRUZ JAZMIN
RAMIREZ REYES OSCAR ANTONIO
VAZQUEZ AYALA ELIAS ANTONIO
