Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Departamento de Ingeniería Química Industrial Laboratorio de electroquímica Prácti Práctica ca ! "#EL "#ELD$ D$ %&LL %&LL' (I)*+ Pro,esor- )! en #! .lanca /amora #elis 0ec1a- )a2o de 34+5
Equipo- + #ru6 San 7uan )a2ra Isabel %ernánde6 L8pe6 Nicole )ontiel Luna 9aren :ui6 Día6 Eduardo Salinas #ru6 $lexis
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El alumno asocia la información obtenida en la prueba de Celda Hull con las propiedades físicas de los electrodepósitos metálicos ;.7E
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Armar un sistema electroquímico para efectuar los electrodepósitos Identicar las diferentes zonas de recubrimiento que presenta el cátodo ( probeta) Selecciona una zona especíca en la supercie de la probeta que represente el acabado que se desea obtener en el electrodepósitos ide la lon!itud a la que se encuentra la zona ele!ida Calcula la densidad de corriente ("C) con el #alor de la corriente que $u%e en la Celda Hull % la lon!itud seleccionada en el cátodo Empleada la "C calculada para determinación de la corriente necesaria para recubrir una supercie predeterminada&
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'a celda Hull es un tipo de celda de prueba utilizado para comprobar cualitati#amente la condición de un bao !al#ánico& Se permite la optimización para el ran!o de densidad de corriente la optimización de la concentración de aditi#o el reconocimiento de los efectos de la impureza % la indicación de la capacidad de potencia de macro* lanzamiento& 'a celda Hull replica el bao de recubrimiento en una escala de laboratorio& Se llena con una muestra de la solución de metalización un ánodo apropiado que está conectado a un recticador& El +traba,o+ esta remplazado por un panel de prueba de celda Hull que se recubre para mostrar la +salud+ del bao& IN<:;D&##I;N
Es una celda electrolítica usada com-nmente en estudios de corrientes en !al#anoplastia tambi.n conocida como electro plateado proceso en el cuál a tra#.s de la electricidad se puede depositar un metal un metal sobre un electrodo&
/ara este n se aplica una diferencia de potencial entre dos placas sumer!idas para !enerar una corriente el.ctrica que permitirá electro depositar un metal sobre el ob,eto que se 0a de !al#anizar (cátodo)& 'a celda 0ull se caracteriza por no poseer las placas electr1dicas en forma paralela como se puede obser#ar en la !ura 'a característica de no poseer los electrodos en forma paralela permite que al aplicar una diferencia de potencial& A tra#.s de un electrolito se puedan obtener distribuciones de corriente esto principalmente debido a como se tienen distintas inter electr1dicas esto pro#oca que se presenten resistencias distintas % por ende ma%ores corrientes en pequeos espacios interelectrodicos % menores corrientes en espacios interelectrodicos ma%ores 'a celda Hull es un tipo de c.lula de prueba utilizado para comprobar cualitati#amente la condición de un bao !al#ánico& Se permite la optimización para el ran!o de densidad de corriente la optimización de la concentración de aditi#o el reconocimiento de los efectos de la impureza % la indicación de la capacidad de potencia de macro*lanzamiento& 'a celda Hull replica el bao de recubrimiento en una escala de laboratorio& Se llena con una muestra de la solución de metalización un ánodo apropiado que está conectado a un recticador& El +traba,o+ está remplazado por un panel de prueba de celda Hull que se recubre para mostrar la +salud+ del bao& 'a celda Hull es un recipiente trapezoidal que contiene 234 ml de solución& Esta forma permite colocar el panel de ensa%o en un án!ulo con respecto al ánodo& Como resultado el depósito se siembra en placas a diferentes densidades de corriente que se puede medir con una re!la de c.lulas casco& El #olumen de la solución permite una optimización cuantitati#a de la concentración de aditi#o5 6 Además !ramo a 234 ml es equi#alente a 78 oz 9 !al en el tanque de re#estimiento&
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)aterial 2 equipo• • • • • • • •
6 celda 0ull 6 ánodo (Cu :i /b ;n) 2 placas de latón o de 0ierro (3&8<67cm) 6 fuente de corriente directa 2 cone=iones el.ctricas con puntas caimán >#asos de precipitados de ?77ml 6 planc0a de a!itación ma!n.tica con calentamiento 6 0o,a de li,a de a!ua del :o& 387
Sustancias 2 soluciones • • • • • •
Solución para cobrizado acido Solución para cobrizado alcalino Solución para niquelado Solución para cromado Solución para cincado Alco0ol metílico
DES$::;LL; E?PE:I)EN<$L Procedimiento para la preparaci8n 2 recubrimiento del cátodo
6&*limpiar el panel catodico utlizando primero una li,a de a!ua 0asta quitar cualquier sustancia a,ena al material del panel
2&*en,ua!ar con a!ua destilada % la#ar con deter!ente en,ua!ando repetidamente
>&*repetir el mismo procedimiento para el anodo
3&*montar el sistema electroquimico como lo indica la ! ?)% 8) #ericar la instalacion
8&*en una #ez limpios) tener cuidado de no tocarlos por la supercie) % su,etandolos por el canto
?&*tomar un #olumen de 234ml del balo % #aciarlos en la celda de 0ull& en caso de requerir el ba(o de temperaura) calentarlo 8@C )as que lo indicado
4&*aplicando las condiciones de operacion que indique cada ba(o) correr la prueba aplicando el #olta,e necesario 0asta alcanzar la I que se requiere&
A&*concluido el tiempo de e=perimentacion sacar con cuidado el catodo % en,ua!arlo cuidadosamente con a!ua destilada % posteriormente alco0ol
B&*0acer las obser#aciones correspondientes en cuanto a la apariencia que presente el panel) anotandolas % ele!ir una zona de apariencia que considere apropiada para el recubrimiento&
Procedimiento para la determinaci8n de la densidad de corriente del ba@o 6&* medir la lon!itud que ten!a el panel del punto de ma%or densidad de corriente al de menor densidad como la ! 3
2&* sustituir los datos obtenidos en la si!uiente ecuacion que representa el comportamiento de la intensidad a tra#es del catodo para conocer la densidad de corriente de traba,o
>&*utilizando un se!undopanel) denir una supercie a recbrir) % con la "C que se acaba de calcular determinar la intensidad de corriente se 0ara $uir el panel para que reproduzcas la apariencia de la zona ele!ida
3&* transcurrido el tiempo de pueba sacar el panel) en,ua!arlo) secarlo % 0acer las obser#aciones correspondientes&
8&* da el mismo tiempo de la prueba en la celda 0ull
?&* colocar los electrodos en forma paralela para que la distribucion de la corriente sea 0omo!enera a tra#es ellos % se reproduzca uniformemente el recubrimiento
Datos experimentales
'62&8dm '2?dm I6A #álculos
"C I (8&67>*(8&2> lo! ('6)) "C 6A(8&67>*(8&2> lo! (2&8)) "C>&76 A9dmD2 A (7&28dm) (7&?dm)76dmD2 I"C
&76 A9dmD2)(7&6dD2)7&>76A
ACI" "C I (8&67>*(8&2> lo! ('2)) "C6A (8&67>*(8&2> lo! (?)) "C6&B? A9dmD2 A (7&?dm)<(7&8dm)7&2dmD2 I (6&B? A9dmD2)(7&2dmD2)7&>A
$nálisis de resultados Con la realización de la práctica los #alores obtenidos de forma e=perimental concuerdan con los #alores esperados en la teoría son mu% acercados % esto nos dice que la e=perimentación fue realizada de forma correcta& Con esto comprobamos que las condiciones de traba,o fueron las correctas para traba,ar con la celda Hull % que los #alores obtenidos sean los correctos&
#onclusiones 2 ;bservaciones %ernánde6 L8pe6 Nicole
#onclusi8n'a !al#anoplastia es un m.todo electroquímico que permite la producción de recubrimientos metálicos sobre bases metálicas esto con el n de brindarle al material recubierto una protección para que su estructura no presente modicaciones químicas en las condiciones de traba,o a las que #a a ser sometido& Fn depósito o recubrimiento debe tener ciertas características que se determinan de acuerdo al material a recubrir % a las propiedades que .ste presente por e,emplo el deposito debe cumplir con la característica principal de alta ad0erencia por lo cual el material a recubrir debe estar totalmente limpio en sus supercie % si no es así e=isten di#ersos m.todos para limpiarlo& Antes de someter una supercie a un proceso de !al#anoplastia se deben realizar las pruebas de pre#ención a las soluciones electrolíticas .stas pruebas permiten e#aluar % controlar las propiedades de .stas soluciones % se lle#an a cabo en una celda Hull la cual tiene una forma trapezoidal % un án!ulo de inclinación de >@& En esta celda se pueden determinar los a!entes abrillantadores los a!entes contaminantes además de a,ustar los componentes catalizadores de las especies a reducirse& En pocas palabras la Celda Hull permite 0acer los a,ustes necesarios del bao para que se lle#e a condiciones apropiadas para recubrir las supercies requeridas % no ec0ar a
perder una !ran producción por no aplicar necesidades
un bao adecuado a las
;bservaciones•
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'a celda Hull es de forma trapezoidal % nos permite contener el electrolito para formar una celda electrolítica % 0acer pruebas necesarias para determinar la calidad del bao que se #a a emplear en la !al#anoplastia& El tipo de recubrimiento empleado fue de cobrizado ácido& El ánodo empleado fue de cobre fosfatado El cátodo empleado fue un latón
)ontiel Luna 9aren
GSEACI:ES 'a celda Hull es una JcubetaK de forma trapezoidal en la cual podemos formar un sistema electrolítico empleado en !al#anoplastia esto como m.todo de prueba % error para #ericar la concentración % todos los parámetros a emplear en !al#anoplastia con el moti#o de e#itar errores dramáticos en la industria& C:C'FSI:ES 'a celda Hull nos permite realizar pruebas pertinentes antes de realizar la !al#anoplastia con el ob,eto de e#itar errores& 'a !al#anoplastia es un m.todo de recubrimiento el cual consiste en un bao el cual debe requerir ciertas especicaciones como ad0erencia densidad de corriente concentración del aditi#o las impurezas que presentara en la realidad la !al#anoplastia& Esta celda es de !ran importancia %a que nos permite e#itar !ra#es errores en la industria es importante conocer los fenómenos electroquímicos para poder realizar buenas determinaciones en este tipo de procesos %a que son los más utilizados en la industria de recubrimientos automotriz etc& 'as aplicaciones de la electroquímica es bastante amplia en la industria la conclusión más importante 0asta es momento de culminación del laboratorio& /odemos obser#ar fenómenos de corrosión en nuestra casa traba,o en la #ida cotidiana % poder analizar las diferentes causas % como se podría solucionar tambi.n podemos #er sus aplicaciones en los recubrimientos en ,o%ería automó#iles piezas o accesorios industriales etc % saber que para realizar todo esto se necesita un estudio a detalle de la electroquímica& :ui6 Día6 Eduardo ;.SE:=$#I;NES
En la práctica de la celda Hull se obser#a cómo funciona la !al#anoplastia como es que se tiene que realizar % los cuidados % precauciones que se deben tener para que el recubrimiento que se est. realizando sea correcto % no se ten!an problemas por la falta de limpieza o !rasa o suciedad de las manos que se puedan depositar en el material al que se le realiza la !al#anoplastia&
#;N#L&SI;N 'a celda Hull un tipo de c.lula de prueba utilizado para comprobar cualitati#amente la condición de un bao !al#ánico& Se permite la optimización para el ran!o de densidad de corriente la optimización de la concentración de aditi#o el reconocimiento de los efectos de la impureza % la indicación de la capacidad de potencia de macro*lanzamientoL la celda Hull replica el bao de recubrimiento en una escala de laboratorio& Se llena con una muestra de la solución de metalización un ánodo apropiado que está conectado a un recticador& El +traba,o+ esta remplazado por un panel de prueba de celda Hull que se recubre para mostrar la +salud+ del bao& 'a celda Hull es un recipiente trapezoidal que contiene 234 ml de solución& Esta forma permite una para colocar el panel de ensa%o en un án!ulo con respecto al ánodo& Como resultado el depósito se sembró en placas a diferentes densidades de corriente que se puede medir con una re!la de c.lulas casco
Salinas #ru6 $lexis
Observaciones
En la práctica se obser#ó como la !al#anoplastia tiene que ser un proceso limpio en cuanto al metal a recubrir debido a que por mu% pequeas que sean las impurezas como !rasa de las manos o pol#o sobre la supercie del metal este tendrá un recubrimiento parcial afectando su eciencia pues el recubrimiento es desprendible fácilmente& tro aspecto que se obser#o fue la distribución de metal depositado sobre la supercie de cobre debido a que e=isten !radientes de intensidad de corriente % dependen del án!ulo al que este sumer!ida la pieza a recubrir&
#onclusiones En la práctica se identicaron las zonas de recubrimiento se!-n los !radientes de intensidad de corriente sobre la placa a recubrir midiendo % analizando las distancias a las cual se efectuó el recubrimiento % una #ez que se contemplaron estos parámetros se calculó la densidad de corriente en función de la corriente en la celda Hull % la distancia a la cual se 0izo el recubrimiento lo!rándose con .=ito la identicación de la corriente optima a la cual el recubrimiento de la pieza es satisfactorio
#ru6 San 7uan )a2ra Isabel
C:C'FSI: /ara la Celda de Hull tiene !ran funcionamiento en la industria %a que puede ser utilizado para tanques de electrodeposición al realizar la e=perimentación se entiende que la inclinación se debe a que a ma%or distancia de recubrimiento menos deposito este se debe a la corriente que atra#iesa por el los dos electrodos& 'a celda Hull es de forma trapezoidal debido a que permite contener el electrolito para formar una celda electrolítica % 0acer pruebas necesarias para determinar la calidad del bao que se #a a emplear en la !al#anoplastia&
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