Galvanic A

GALVANOTECNIA La   galvanotecnia   es   la   rama   tecnológica   que   agrupa   a   aquellos  procesos en los que se logra depositar una capa metálica continua  y   adherente,   sobre   la   superficie   de   un   conductor   inmerso   en   un  electrólito, con el uso de la corriente eléctrica. Al proceso de  deposición   en   particular   se   le   denomina   recubrimiento  electrólitico.   Los   recubrimientos   electrolíticos   pueden   ser   de  metales puros o de aleaciones. En otros casos, la galvanotecnia no  se utiliza para depositar una capa, si no para eliminar material y  así   modificar   la   superficie   de   una   pieza,   y   con   ello  proporcionarle   a   esta,   algunas   propiedades   deseables   como   pueden  ser;   apariencia   brillosa   o   mate,   mejor   retención   de   lubricante,  capacidad   de   absorber   y   retener   colorantes   etc.   En   esta   página  haremos   referencia   solo   a   los   procesos   de   deposición  electrólitica.

Objetivos del recubrimiento. Estos   recubrimientos   electróliticos   se   realizan   en   la   práctica  para aprovechar alguna propiedad particular inherente al material  de   la   capa   superficial   depositada,   con   respecto   a   la   misma  propiedad del material base, o para restaurar las dimensiones de  alguna pieza desgastada por el uso. Los objetivos mas comunes que  se persiguen con el recubrimiento electrolítico según el caso, son  los siguientes: 1.Aumentar   la   resistencia   a   la   corrosión;   depositando   un  material mas resistente, a la agresividad del medio en el que  se   encontrará   la   pieza   durante   el   uso.   Es   común   en   estos  casos encontrar, capas de níquel, cromo, estaño o cinc sobre  piezas de acero.  2.Aumentar   la   dureza   superficial;   depositando   una   capa   con  cualidades de alta dureza. Se pueden encontrar en la práctica  con   este   objetivo,   capas   de   cromo   duro   sobre   el   filo   de  herramientas de acero.  3.Aumentar   la   resistencia   al   desgaste;   depositando   una   capa  especialmente   elaborada   de   algún   material   con   propiedades  elevadas   de   resistencia   al   desgaste,   bajo   coeficiente   de  fricción   y   buena   retención   del   lubricante.   Este   caso  encuentra aplicación frecuente en el recubrimiento con cromo  de   la   superficie   de   rozamiento   de   los   anillos   de   pistón   de  los motores de combustión interna.   4.Dar una mejor apariencia a la pieza; depositando una capa de  apariencia   lustrosa,   mate   u   otra   deseada,   o   bien   de  determinado color o textura. Con esta aplicación tropezamos a  diario,   y   es   muy   común   su   uso   para   recubrir   con   materiales  vistosos   como   oro,   plata,   níquel,   cromo,   cadmio,   platino, 

latón etc. a piezas de material base barato.   5.Restaurar   dimensiones   desgastadas;   depositando   capas   de  hierro o cromo sobre piezas que han sufrido desgaste durante  el trabajo. Este tipo de recubrimiento se usa para restaurar  algunas piezas en los procesos de reparación de máquinas. 6.Base   para   la   adherencia   posterior   de   otros   materiales;     La  adherencia de ciertos materiales no metálicos como las gomas,  o   las   capas   de   cromo   decorativo,   a   las   piezas   de   acero   se  mejora mucho si esta se recubre previamente con una capa de  cobre.  7.Modificar   el   coeficiente   de   fricción;   Es   común   en   las  máquinas el uso de capas superficiales de materiales blandos  depositados   electrolíticamente   en   los   cojinetes   de  deslizamiento   para   facilitar   el   asentamiento   correcto   de   la  unión   árbol­cojinete   en   el   período   inicial   de   trabajo.  También ciertas texturas de capas de cromo y otros materiales  sobre   piezas   de   acero   logradas   electrolíticamente   puede  mejorar   la   resistencia   al   rozamiento   de   las   uniones  deslizantes. 8.Mejorar el contacto entre conectores eléctricos; en el mundo  de   las   máquinas   eléctricas   y   electrónicas   actualmente,   las  partes   de   los   conectores   que   realizan   el   acople   conductor  están   recubiertas   electrolíticamente   de   materiales   que  garantizan   un   buen   contacto.   Especialmente       en   aparatos  electrónicos   de   alta   fiabilidad   se   usan   frecuentemente   los  recubrimientos con oro. 9.Otros mas específicos.

Tipos de recubrimiento. En   la   tabla   1   se   muestra   algunas   particularidades   de   los  recubrimientos galvánicos mas comunes.

Nombre

Material Campo de aplicación mas común Cobre

Capa base para el cromado o la vulcanización en acero de  derivados del caucho. Recubrimiento decorativo de piezas  de   materiales   no   metálicos.   Generación   de   las   venas  conductoras de circuitos impresos.

Cromado

Cromo

Recubrimiento   anticorrosivo   y   decorativo.   Recubrimiento  resistente a la fricción en materiales ferrosos. Material  para   el   relleno   de   zonas   desgastadas   en   piezas   de  fricción. Superficie muy dura en ciertas aplicaciones.

Acerado

Hierro

Material   de   relleno   en   zonas   desgastadas   en   acero   e  hierro gris.

Niquelado Níquel

Recubrimiento anticorrosivo y decorativo. Capa base para  el   cromado.   Recubrimiento   de   contactos   eléctricos   en  conectores comunes.

Cadmiado

Para   facilitar   la   soldadura   blanda   en   componente  eléctricos.   Recubrimiento   de   contactos   eléctricos   en  conectores comunes.

Cobreado

Cadmio

Galvaniza Cinc do

Recubrimiento anticorrosivo del acero.

Estañado

Estaño

Recubrimiento   anticorrosivo   temporal   del   acero.   Para  facilitar la soldadura blanda en componentes eléctricos.

Dorado

Oro

Recubrimiento   protector   y   decorativo   de   bisutería.  Protección anticorrosiva de venas en circuitos impresos.  Recubrimiento   de   contactos     eléctricos   en   conectores  seguros. Conexiones internas de circuitos integrados.

Plateado

Plata

Recubrimiento protector y decorativo de bisutería.

Latonado

Latón

Recubrimiento   protector   y   decorativo   de   bisutería.  Recubrimiento antifricción de asentamiento en cojinetes.

Elaboración del recubrimiento. Conceptos generales. Los   metales   y   sus   aleaciones   se   consideran   conductores   de   la  corriente   de   primer   género   y   las   soluciones   acuosas   de   sales,  álcalis   y   ácidos   como   materiales   conductores   de   la   corriente   de  segundo género o electrólitos. Para la formación de las sustancias  que   nos   rodean,   los   átomos   individuales   se   enlazan   hasta   tener  una   estructura   organizativa   espacial   eléctricamente   neutra,   esto  es,   las   cargas   eléctricas   contenidas   en   los   átomos   se   compensan  mutuamente. Durante la disolución de las sales, álcalis y ácidos  en el agua, sus moléculas se separan en átomos o grupos de átomos.  Esta   separación   rompe   el   equilibrio   eléctrico,   y   los   átomos   o  grupos de átomos resultantes quedan cargados eléctricamente debido  a la carencia o exceso de los electrones que estaban anteriormente  compartidos en su estructura, y se les denomina iones. Los iones  cuando tienen carga eléctrica positiva (carencia de electrones) se  llaman   cationes,   y   cuando   esta   carga   es   negativa   (exceso   de  electrones),   aniones.   Al   proceso   se   le   llama   disociación  electrolítica y a la disolución resultante conducirá la corriente  eléctrica   y   se   denomina   electrólito.   Si   en   un   electrólito   se  introducen   dos   conductores   en   forma   de   electrodos   y   cada   uno   se  conecta a uno de los polos de una fuente de corriente directa, los  iones   cargados   positivamente   o   cationes   se   desplazan   hacia   el  electrodo negativo denominado cátodo, y los cargados negativamente  hacia   el   electrodo   positivo   denominado   ánodo.   Una   vez   que   los  iones   alcanzan   la   superficie   del   electrodo   correspondiente   y   en  dependencia de la naturaleza del electrólito, la intensidad de la  corriente   eléctrica   y   los   electrodos   utilizados,   se   produce   una  interacción electro­atómica entre el ion y el electrodo, que puede  resultar   en   la   descomposición   del   electrólito   en   sus   átomos  componentes, por ejemplo; la disociación del agua en hidrógeno y  oxígeno, o bien la disociación de la sal, álcali o ácido disuelto  con   la   formación   de   compuestos   nuevos,   o   bien   el   transporte   de  átomos desde un electrodo al otro, con la consiguiente disminución  de las dimensiones de un electrodo y el aumento de las del otro  sin   producirse   disociación   alguna.   En   algunos   casos   pueden  producirse   al   mismo   tiempo   uno,   o   todos   los     fenómenos 

relacionados,   esto   es,   la   disociación   de   los   compuestos   y   el  transporte de átomos de un electrodo al otro. A este proceso se le  conoce   como  electrólisis.  Durante  la  electrólisis  que  se   realiza  para   la   obtención   de   recubrimientos   metálicos,   se   utiliza   como  cátodo, la pieza que se recubre, y como ánodo, comúnmente, placas  o varillas metálicas. Los ánodos metálicos pueden ser solubles o  inertes,   en   el   caso   de   los   ánodos   solubles,   estos   están  constituidos   por   el   metal   de   recubrimiento,   el   que   será  transportado y depositado sobre la pieza como una capa coherente y  bien   adherida   a   la   superficie   de   la   pieza,   con   su   consiguiente  desgaste.  Los  electrodos  inertes   se  usan   para  el   caso  de   que  el  metal de recubrimiento se produce a expensas del material disuelto  en el electrólito, por ejemplo; en el cromado, en estos casos el  electrólito   se   va   paulatinamente   empobreciendo   y   resultará  necesario agregar mas material soluble de tiempo en tiempo.

Preparación de la pieza para el recubrimiento. Para   la   elaboración   de   los   recubrimientos   electrolíticos   de   las  piezas se requiere en general de alguna preparación previa, antes  de aportar la capa de metal deseada; en general esta preparación  puede ser: 1.Elaboración de las dimensiones y acabado superficial deseado;  Esto   resulta   necesario   en   algunos   casos   ya   que   la   capa  depositada copia exactamente el perfil de la superficie base,  incluso hasta los rasguños.  2.Desengrasado; El maquinado y pulido de las piezas puede dejar  capas notables de grasas en las piezas. Estas capas deben ser  eliminadas usando un disolvente adecuado. 3.Aislamiento de las partes que no serán recubiertas; En muchos  casos no toda la pieza debe recibir la capa galvánica. Estas  partes se recubren con algún componente aislante tal como el  celuloide, o varias capas alguna laca o barniz resistente al  electrólito   que   se   utilizará.   Los   agujeros   que   no   quieren  recubrirse pueden ser cerrados con tapones adecuados.  4.Desengrasado final; la presencia de películas de grasa en la  superficie de la pieza a recubrir impide la buena adherencia  del recubrimiento a la base, por tal motivo es frecuente el  uso de productos químicos tal como la sosa caústica caliente  para piezas de acero o los barros de cal para las piezas de  aluminio.  5.Decapado;   está   destinado   a   eliminar   totalmente   de   la  superficie de la pieza, las películas de óxidos (en ocasiones  invisibles)   que   pueden   estar   presentes.   En   muchas   ocasiones  el decapado se realiza en el mismo baño electrolítico donde  será   recubierta,   invirtiendo   por   algunos   segundos   (30   a   50)  la polaridad de la corriente y convirtiendo así la pieza en  ánodo,   el   consecuente   desgaste   de   la   pieza   retira  completamente el óxido de la superficie.  Una   vez   preparada   la   pieza,   podrá   comenzarse   el   proceso   de  deposición de la capa galvánica.

    Cuba galvánica. El   proceso   electrolítico   se   realiza   dentro   de   un   recipiente  adecuado, generalmente abierto, que recibe el nombre de cuba. Esta  cuba   de   construye   con   las   dimensiones   adecuadas   de   acuerdo   al  tamaño de las piezas a recubrir, y debe ser inerte químicamente al  electrólito a utilizar. Una vez llena la cuba con el electrólito  se   obtiene   lo   que   se   conoce   como   baño   galvánico.   En   este   baño  galvánico   se   sumergirán   luego   las   piezas   a   recubrir   en   soportes  adecuados para que queden colgadas en el electrólito, también debe  tener   los   soportes   adecuados   para   colgar   los   electrodos   de  trabajo,   y   en   ocasiones   debe   estar   dotada   de   sistemas   de  ventilación forzada para retirar los gases que se producen durante  el proceso electrolítico de recubrimiento.

Densidad de la corriente eléctrica. Como   la   electrólisis   puede   hacerse   mas   o   menos   intensa   en  dependencia de la magnitud de la corriente eléctrica utilizada por  unidad   de   superficie   de   la   pieza   a   recubrir   (densidad   de  corriente),   el   proceso   puede   acelerarse   o   disminuirse   manejando  esta   intensidad.   Sin   embargo   este   manejo   no   puede   hacerse   de  manera   indiscriminada,   existen   ciertos   valores   óptimos   que  resultan   decisivos   en   la   calidad   o   características   del  recubrimiento final. Una densidad de corriente muy elevada, aunque  aumenta la velocidad de deposición y con ello el grosor de la capa  depositada por unidad de tiempo, haciendo el proceso mas rápido y  productivo, la calidad del recubrimiento puede ser mala e incluso  inservible,   la   capa   puede   no   quedar   adherida   o   ser   esponjosa   y  débil. En algunos procesos electrolíticos de galvanizado, resulta  conveniente el uso de corriente alterna asimétrica, esto es, los  electrodos   se   alimentan   con   electricidad   de   polaridad   cambiante,  un tiempo corto a intensidad mas baja, en contra de la deposición,  seguido de un tiempo mas largo y mayor intensidad en el sentido de  la   deposición.   Esta   forma   de   corriente   produce   una   suerte   de  pequeño   decapado   entre   las   subsiguientes   micro­capas   generadas  cuando   la   corriente   eléctrica   fluye   en   el   sentido   de   la  deposición.

    Temperatura del baño. La   temperatura   del   electrólito   del   baño   también   puede   ser   muy  influyente en las características y calidad del recubrimiento. En  algunos   procesos   de   recubrimiento   esta   temperatura   puede  determinar si la capa queda con brillo o mate, pueda ser mas dura  o blanda y otros factores.

    Colocación   de   las   piezas   y   electrodos   en   el   baño  galvánico. Aunque de forma general, la densidad de la corriente utilizada en  un   determinado   proceso   galvánico   puede   calcularse,   dividiendo   la  intensidad de la corriente utilizada entre al área de la pieza: D = I/A Donde: I= Intensidad de la corriente en ampéres. A= Área de la pieza en Dm La   distribución   real   de   la   densidad   de   corriente   puede   ser   muy  diferente de unas zonas a otras de la pieza colocada en el baño, y  con   ello   producirse   una   capa   de   grosor   diferente   (e   incluso  defectuoso),   en   cada   una,   si   no   se   tienen   en   cuenta   ciertos  factores geométricos que garanticen la igualdad de la densidad de  corriente   en   todas   la   áreas   de   la   pieza.   Entre   esos   factores  geométricos están:  1.Similitud   entre   el   relieve   de   la   pieza   y   forma   de   los  electrodos.  2.Posición de los electrodos con respecto a la pieza. 3.Distancia entre los electrodos y la pieza.  4.Profundidad de inmersión de la pieza en el baño.  5.Modo en que se cuelgan las pieza dentro del baño.