RECUBRIMIENTO niquelado

7/27/2019 RECUBRIMIENTO niquelado

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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: 19.748.400Sección: 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 metalsolo 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 disponiéndolosen 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, metalmonel, 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 níquelno 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 deluz), 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 comocapa 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 recubrimientoposterior.

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, facilidadde 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,



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 elrecubrimiento 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 bajovoltaje. 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 amperiospor 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, excelenteresistencia 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 sualto 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]

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