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GALVANOSPLASTIA
INTRODUCCIÓN
La técnica de la galvanización comprende el conjunto de operaciones necesarias para poder recubrir la superficie de una pieza con una sustancia, generalmente metálica, con fines de protección, conservación o adorno. Se aprovecha para ello la acción de la corriente eléctrica que al atravesar una solución química adecuada, logra hacer desprender de estas últimas partículas metálicas que se fijan a la piezas a galvanizar. Esta operación es conocida desde hace muchos años, iniciándose su uso con fines puramente ornamentales. La idea del recubrimiento metálico fue utilizada para combatir la corrosión, empleando metales nobles que protegen a los atacables, así surgió la galvanostegia. La evolución de la galvanización siguió los pasos de la industria y con la creación de nuevas fuentes de energía eléctrica fue posible ampliar los métodos de trabajo, llegándose primeramente al desengrasado, luego al decapado, a la coloración y recuperación de metales y finalmente al cromado duro y al poroso. A fines de 1930 se observó una marcada tendencia al desarrollo científico del galvanizado y la segunda guerra mundial aceleró la tendencia, para lograr una producción de calidad de galvanizados de espesores y características definidas. Actualmente la industria moderna ha encontrado múltiples empleos de la galvanización sea con fines útiles o decorativos.
NOCIONES GENERALES
El galvanizado se realiza en el interior de un recipiente lleno de una solución salina llamada electrolito. La corriente eléctrica atraviesa esta última por medio de dos láminas sumergidas parcialmente en el líquido, denominadas electrodos. La pieza a galvanizar, suspendida por barras, va dentro de la solución salina y entre los electrodos, de modo que está en el camino de la corriente que circula entre ellos. Se descompone el electrolito por efecto de la corriente eléctrica, separándose del mismo las partículas metálicas que se desean fijar sobre la pieza a galvanizar. La galvanización es un efecto electro químico provocado por la acción de una corriente eléctrica en un líquido conductor, produciendo la fijación sobre una pieza de partículas proveniente de dicho líquido. Conceptos físicos químicos: Para demostrar que las soluciones acuosas de los electrolitos conducen la corriente continua, se utiliza una cuba de vidrio con agua, en este caso para ver la ubicación de las chapas metálicas, los electrodos que pueden ser de hierro o de cobre, se designan como ánodo (+ ) el contacto del polo positivo y cátodo ( - ) al polo negativo, colocando un cable en las distintas chapas y haciendo pasar corriente por las mismas veremos cómo se enciende la lamparilla intercalada y con una llave interruptora dejaremos pasar corriente cuando lo deseemos. No ocurre lo mismo si colocamos agua destilada en la cuba, ahora si le colocamos una solución acuosa de cloruro de sodio y cerramos el circuito comprobaremos que la lámpara se enciende, en este caso la corriente eléctrica atraviesa el electrolito y podrá funcionar como cuba. Si colocamos un acido puro tampoco funciona la cuba, esto demuestra que los extremos el agua destilada y el acido puro no son conductores de electricidad. Existen un grupo de sustancias que en solución acuosa no conducen corriente eléctrica y se los denomina no electrolitos. Por el contrario, son electrolitos las soluciones acuosas de ácidos, bases y sales inorgánicas en general, ej: cloruro de sodio, sulfato de potasio y otros. Mezcla , Solución, Cristalización, Dispersiones, Combinación, Descomposición Mezcla La mezcla es cuando podemos separar con facilidad los elementos mezclados, a esto llamaremos un sistema heterogéneo, Ej.: arena y aserrín. Solución Es la unión hogénea de dos o más sustancias, Ej.: azúcar y agua, una vez mezclados no se diferencia uno del otro. Las composiciones de las soluciones no se pueden varias arbitrariamente. A medida que se le agrega sal a un baño se dice que la solución aumenta su concentración, cuando el líquido no puede disolver más sal, se dice que está saturado.
Elemento Cuando una sustancia simple está formada por un solo constituyente, se lo llama elemento y compuesto cuando está formada por dos o más. Símbolos Los elementos químicos se representan por símbolos, que son las primera letras del nombre que se eligió para designarlos, Ej.: O oxígeno, H hidrógeno, Na sodio (natrium ), Au oro ( aurum), Ag plata ( argentum ), P platino, etc. Metales, No metales, Hidrógeno, Gases nobles Metales Los metales son casi todos sólidos a excepción del mercurio, poseen brillo particular, son buenos conductores del calor y de la electricidad. Se pueden dividir en pesados (oro, plata, platino, hierro, etc.), livianos (sodio, potasio, aluminio, etc.) y nobles resistentes a la oxidación al aire (oro, plata, platino). No metales Los no metales no poseen brillo metálico, son malos conductores del calor y la electricidad. Cloro, bromo, iodo, nitrógeno, oxígeno, azufre, fósforo, carbono, etc. Hidrógeno No puede ser ubicado sin ambigüedad en ninguno de los dos. Gases nobles Los gases nobles se hallan en pequeñas cantidades en el aire atmosférico y no se combina con los demás elementos. Óxidos Básicos, Soluciones alcalinas, Hidróxidos, Óxidos de no metales, Neutralización, Basicidad de los ácidos. Los metales típicos como sodio, potasio, calcio, etc., presentan particularidades de que sus óxidos tratados por el agua dan origen a soluciones alcalinas o básicas. Se reconoce el carácter alcalino de una solución introduciendo en ella un papel de tornasol, que es un papel embebido en un colorante vegetal, este tiene de tomar color azul en contacto con las soluciones alcalinas y color rojo con las ácidas. Según los que nos marque el tornasol pueden ser soluciones alcalinas o ácidas a esto se le llaman indicadores. El sodio con el oxígeno produce óxido de sodio si se le adiciona agua obtenemos una solución alcalina. Si la evaporamos a sequedad obtendremos hidróxido de sodio. Los hidróxidos son responsables de las propiedades alcalinas.
Algunos metales al reaccionar con el oxigeno producen óxidos cuya solución acuosa tienen la propiedad de ser ácidas. Mezclando convenientemente una solución acida con una solución alcalina puede resultar una solución neutra. Electrólisis Es el proceso para separar un compuesto en los elementos que la componen usando para ello la electricidad. La técnica de la galvanización Está dividida en tres partes : (1) galvanostegia (recubrimiento), (2) galvanoplastia (formación electrolítica) y (3) procedimientos especiales (anodizado, metalocromía, etc.). Cada una de estas partes exige una técnica especial según el objetivo que el galvanizador pretenda alcanzar y la sustancia que se utilice. El recubrimiento metálico no se puede realizar con éxito si no se tiene en cuenta ciertas normas, se debe seguir el siguiente tres ciclos: preparación del objeto, aplicación del proceso fundamental y terminado. La preparación se entiende la limpieza (desengrasado, pulido etc.), proceso fundamental (electrodeposición previa, recubrimiento metálico, anodizado, etc.), terminado (lavado meticuloso, desecado, barnizado, etc.). Revestimiento metálico La experiencia demuestra que la predilección que un metal tiene para ser recubierto por otro se debe a la estructura reticular y a las propiedades físico químicas de ambos y el más conveniente es el cobre como metal base. Calculo del espesor Esta dado por la cantidad de exposición de la pieza en el baño y la intensidad del amperaje. Existen dos métodos para recubrir sin corriente eléctrica: por inmersión o por contacto. Por contacto las películas depositadas son irregulares y por eso solo se usa para recubrimientos intermedios o cuando se exige una gran economía. El recubrimiento por inmersión es rápido, debiéndose enjuagar la pieza con abúndate agua y secar en seguida. (Lo aconsejable es que esté cobreado anteriormente y el baño si lo requiere debe estar caliente) La instalación siempre tiene que estar en un ambiente especial, donde se debe mantener la limpieza y el orden para no contaminar los baños, los electrodos siempre tienen que estar limpios de óxidos propios del baño. Nunca deben incidir los rayos solares directamente sobre los baños e instalaciones de trabajo, debiéndose pintar los vidrios de las ventanas en forma
Preparación Desengrase previo por medio de soda caustica, luego de esta operación se debe lavar muy bien con abundante agua. Desengrase químico por medio de solventes, luego de esta operación lavar con abundante agua. Decapado tiene por objeto eliminar de la superficie de una pieza los óxidos o restos de oxidación, puede ser por electrólisis, y por vía química sea acida o alcalina, debiéndose neutralizar luego, sumergiendo por espacio de 3 a 5 segundos en un baño de soda caustica o acido sulfúrico según el caso. Finalmente debe procederse a un prolijo enjuague y secado en viruta de madera. Preparación mecánica de la superficie Rectificado, pulido mecánico, arenado, pulido electrolítico, limpieza. El rectificado es la función que se debe realizar antes de cualquier operación antes del terminado, ello consiste en retirar abolladuras, rallas, etc. El pulido mecánico elimina excedente de metal de la superficie que no alcanzó a quitar el rectificado con piedra esmeril. Este se utiliza para dar acabados brillantes a las superficies antes de entrar a los baños. El pulido electrolítico es el método que consiste en tratar anódicamente una pieza sumergida en una solución adecuada durante cierto tiempo con elevada densidad ampérica. Como se ha dicho anteriormente luego de todo proceso las piezas a galvanizar deben estar despojadas de toda suciedad, grasa, tierra, etc., ya que esto perjudicará a los baños y a la mercadería a tratar. Las piezas a galvanizar, siempre se debe tener la precaución que no se toque entre ellas, ya que esto podría ser perjudicial, debido a que el electrolito no la baña por completo y aparecerían manchas que con posterioridad estaría perjudicando a la pieza. COBREADO El cobreado es una película bese para cualquier pieza a galvanizar. En general no ofrece dificultades cobrear una superficie metálica, pero no siempre tiene una prolongación prolongada frente a los agentes atmosféricos. Para la galvanoplastia del cobre se pueden usar baños ácidos o baños de cianuro: los baños ácidos se los usa para cubrir el latón o reforzar un cobreado, en cambio para cobrear los otros metales se emplea electrolitos a base de cianuro. Un baño para reforzar anteriores depósitos de cobre puede tener la siguiente composición Sulfato de cobre (cristalizado libre de hierro)……………………..20 Kg Acido sulfúrico de 66º Be (libre de arsénico)……………………..2-8 Kg
Agua …………………………………………………………………………………...100 lts. Un electrolito muy bueno por sus ventajas es el siguiente Sulfato de cobre………………………………………………………………….185 - 260 g/l Acido sulfúrico……………………………………………………………………. 45 - 80 g/l Temperatura……………………………………………………………………… 20 – 50 Cº Densidad ampérica……………………………………………………………. 2 – 7 amp/dm La composición de los baños ácidos pueden variar ampliamente sin que su efecto altere. Con el uso aumenta el contenido de cobre y disminuye el ácido lo que obliga a eliminar parte del electrolítico y agregar ácido sulfúrico. Los ánodos serán hechos exclusivamente de cobre. Baños de cianuro En oposición a lo que ocurre con los electrolitos ácidos, los de cianuro depositan cobre monovalente. Además produce una estructura cristalina muy fina. Algunas formulas: Carbonato de sodio cristalizado…………………………………………….2,5 kg Sulfito ácido de sodio…………………………………………………………….2 kg Acetato de cobre…………………………………………………………………..2 kg Cianuro de potasio (98-100%)……………………………………………….2,25 kg O cianuro de sodio………………………………………………………………..1,9 kg Agua………………………………………………………………………………………100 lts La tención para operar es más o menos de 3 a 3,5 voltios. Otra fórmula es: Sulfito de sodio neutro…………………………………………………………..2.5 kg Carbonato de sodio cristalizado……………………………………………..1,7 kg Cianuro de potasio (98 – 100%)……………………………………………..2 kg O cianuro de sodio disuelto en agua……………………………………..1,7 kg Acetato de cobre cristalizado………………………………………………..2 kg Ambas soluciones se mezclan, agitándolas y se diluyen en 100 litros de agua. Modernos baños de cobre de recubrimiento brillante
12 a 15 gramos de cianuro de potasio libre o de 9 a 12 gramos de cianuro de sodio libre. Baños brillantes de plata Yoduro de potasio………………………………………………………………………………..500 g/l Yoduro de plata (recién Precipitado)…………………………………………………… 50 g/l Acido iohídrico (o Cl H, peso específico 1,19)………………………………………..20 g/l Gelatina……………………………………………………………………………………………….. 2,5-5 g/l Baños de plateado rápido y baños continuos En los últimos tiempos se ha intensificado el uso de los baños de plateado rápido y los baños continuos que permiten acortar sensiblemente la duración de los mismos, pues se pueden utilizar muy altas densidades ampérica. Es condición previa elevar el contenido de metal hasta 30g/l y más. Cianuro de plata………………………………………………………………………………….. 104-105 g/l Cianuro de potasio………………………………………………………………………………. 110-125 g/l Carbonato de potasio ………………………………………………………………………….. 15- 75 g/l Hidróxido de potasio…………………………………………………………………………… 0- 30 g/l Abrillantador……………………………………………………………………………………….. ------- Temperatura (ºC)……………………………………………………………………………….. 35- 50 Densidad ampérica amp/dm2……………………………………………………………… 7,5- 10 Como abrillantador se usa tiosulfato de amonio o sodio en pequeñas cantidades. El agitado es enérgico para permitir una buena circulación del electrolito. Desnudación y recuperación de la plata de los baños viejos Para recuperar la plata depositada en la grampa de suspensión de las piezas o para eliminar la plata de un depósito defectuoso, se debe sacar primero el barniz con alcohol o trementina o bien colocando la pieza en una solución concentrada de acido sulfúrico. Se cuelgan entonces esas piezas como ánodos en una solución de una parte en peso de cianuro de potasio y 20 partes de agua, como cátodo se utilizan láminas de plata o de acero aceitadas. Plateado sin corriente Para el plateado por contacto se puede utilizar este compuesto. Nitrato de plata ……………………………………………………………………………………. 15 g/l Cianuro de potasio (98 hasta 100%)……………………………………………………. 25 g/l Las piezas que han de ser plateadas se rodean de alambre de zinc. El baño trabaja más
velozmente si se eleva la temperatura. Los baños de plateado por temperatura emplean una solución más rica en cianuro de potasio, que se calienta a 80º - 90º C y tiene la siguiente composición Nitrato de plata …………………………………………………………………………………… 10 g/l Cianuro de potasio (98 hasta 100%) ………………………………………………….. 30 -35 g/l Dorado Para el dorado se debe tener la misma precaución que para los demás baños, a este baño se lo ha utilizado des hace 100 años cuando se descubrió el cianuro doble de de oro y potasio. Se aplica sobre la mayoría de los metales. El color amarillo, es más blando que la plata, por eso es conveniente dar una base de plateado, cobreado, niquelado, etc.. A temperaturas normales es muy resistente a la oxidación, con el tiempo los dorados suaves son absorbidos por el metal base si este es cobre, latón, u otra aleación de cobre. Por eso no debe pensarse en lograr un dorado de larga duración. Como ánodo utilizaremos un alambre de oro fino, y como cátodo tendremos un alambre de cobre o acero inoxidable del sostendremos la pieza a dorar. Electrolitos: Dorado amarillo oro 24K. Cianuro de potasio y oro (67,5%)……………………………………………………….3, 75 g/l Cianuro de potasio…………………………………………………………………………….. 15 g/l Temperatura…………………………………………………………………………………….. 60-70ºC Densidad ampérica……………………………………………………………………………. 2-3 amp/dm Voltaje………………………………………………………………………………………………. 3 voltios Agua destilada …………………………………………………………………………………… 1 l Agitar el electrolito y mover la pieza de arriba hacia abajo, durante 5 a 20 segundos, producirá un recubrimiento de color brillante uniforme. Dorado industrial. Cianuro de potasio y oro (67,5%)…………………………………………………….. 10-15 g/l Cianuro de potasio………………………………………………………………………….. 15-19 g/l Temperatura…………………………………………………………………………………… 60-70ºC Densidad ampérica………………………………………………………………………... 0,2-1 amp/dm
Ánodos, son de platino en lámina de 0,1 mm de espesor. Electrolitos Acido sulfúrico concentrado ……………………………………………. 35g/l Rodio metálico…………………………………………………………………. 2g/l Temperatura…………………………………………………………………… 40-50ºC Voltaje…………………………………………………………………………….. 2,5-5 voltios Densidad ampérica………………………………………………………….. 1-8 amp/dm Practica operatoria: Primeramente se efectúa un desengrase meticuloso y el decapado electrolítico con solución de carbonato de potasio. Datos sacados del libro GALVANOTECNIA TEORÍA Y PRACTICA de Hector Bos , de la librería y
editorial Alsina.
