Laboratorio 04 Zincado Electrolítico

ZINCADO ELECTROLITICO

LABORATORIO N° 04 “ZINCADO ELECTROLÍTICO” ELECTROLÍTICO” CARRERA

: Tecnología Mecánica Eléctrica

CICLO

: II

SECCIÓN

: “F”

DOCENTE

: Vizconde, Hebert

CURSO

: Tecnología de Materiales Avanzados

ALUMNOS

: - Ruiz Crespo Jordyn Axel - Ruiz Lopez Wimper - Tume Huamán Wilinton Esgar - Vílchez Silva Julio César

FECHA DE ENTREGA: 06-06-2017 2017 - I


“ZINCADO ELECTROLÍTICO”


1. OBJETIVOS: ✓

Aprender a ensamblar el circuito para el zincado electrolítico con reactivos adecuados.

✓

Realizar el zincado electrolítico en la superficie de la arandela de acero A - 36.

✓

Determinar el espesor de la capa de zinc depositada en la l a superficie de la arandela.

✓

Aprender los beneficios que traen los recubrimientos electrolíticos. electrolíticos.

✓

Aprender a diferenciar los tipos de recubrimientos electrolíticos.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO: Los procesos de recubrimientos electrolíticos o químicos consisten en depositar por vía electroquímica finas capas de metal sobre la superficie de una pieza sumergida en una solución de iones metálicos o electrolito. En este proceso se usan productos químicos relativamente puros, sales y metales, de forma que durante la operación se depositan completamente los metales empleados sobre las piezas. p iezas. Los recubrimientos son aplicados con distinta dis tinta finalidad, así tenemos: Para decoración, protección, o modificación física de las superficies. 2.1. ZINCADO ELECTROLÍTICO: El zincado es el método de recubrimiento superficial para mejorar la resistencia a la corrosión del acero y de las aleaciones de hierro. También se dice que el zincado es el recubrimiento de una pieza de metal con un baño de zinc para protegerla de la oxidación y de la corrosión, mejorando además su aspecto visual. El principio de funcionamiento se basa en que los átomos de zinc reaccionan con las moléculas del aire (especialmente oxigeno), oxidándose más rápido (por estar en la superficie) que el metal componente de la pieza, retardando la corrosión interna. El zincado puede obtenerse por: Procesos electrolíticos ✓ Ejemplos de procesos electrolíticos: ✓ Anodizado ✓ Electropulido ✓ Galvanizado ✓ Iridizado ✓ Pasivación ✓ Pavonado ✓ Tropicalizado Procesos mecánicos Ejemplos de procesos mecánicos ✓ Acabado con lima ✓ Acabados con máquinas de arranque de viruta (torno, fresadora) ✓ Desbaste abrasivo ✓ Esmerilado ✓ Lapeado ✓ Moleteado ✓ Pulido ✓ Rebateo ✓ Rectificad


Las partes metálicas se sumergen sume rgen en un baño de zinc líquido a temperatura tem peratura de fusión, consiguiendo un galvanizado. El zinc también puede absolverse si se aplica como polvo y se coloca en un horno adecuado o se pulveriza a presión

Fig. 01: Zincado 01: Zincado Electrolítico Existe diferencia en la aplicación de los términos Galvanizado y Zincado, el galvanizado permite el recubrimiento de piezas de acero ac ero o de hierro fundido mediante su inmersión en un baño de zinc fundido a 450° C aproximadamente, a esta temperatura tiene lugar un proceso de difusión del zinc en el acero que da lugar a la formación de aleaciones de zinc-hierro sobre la superficie de la pieza. Mientras que el zincado consiste en recubrir las superficies mediante vía electrolítica de sales de zinc en disolución acuosa a cuosa con ayuda de corriente continua, el espesor de este sistema de protección es sensiblemente inferior a la galvanización, por lo que no suele ser adecuada para exposición a la intemperie o en aplicaciones que exija una cierta duración en servicio, a no ser que se protejan adicionalmente con pintura para prolongar su vida vida útil. Su adherencia al acero es buena y su aspecto superficial es liso y brillante.

Figura. 02: Representación 02: Representación gráfica del zincado electrolítico


2.2. PROCESOS QUIMICOS

DE

RECUBRIMIENTOS

ELECTROLITICOS

O

Los procesos de recubrimientos electrolíticos consisten en depositar por vía electroquímica finas capas de metal sobre la superficie de una pieza sumergida en una solución de iones metálicos o electrolítico. En este proceso se usan productos químicos relativamente puros, sales y metales, de forma, de forma que durante la operación se depositan completamente los metales empleados sobre las piezas. Los recubrimientos son aplicados con distinta finalidad, así tenemos: para decoración, protección, o modificación física de las superficies.

Figura. 03: Recubrimiento 03: Recubrimiento Electrolítico 2.3. VENTAJ VENTAJAS AS DEL ZINCA ZINCADO DO ELECTRO ELECTROLÍTICO LÍTICO El uso del zincado electrolítico frente a galvanizado por inmersión en zinc, pinturas etc. tiene varias razones: Una de las mejores opciones para proteger sus materiales contra la corrosión. El espesor de la capa protectora de zinc suele ser de 10 micras y no superior a las 30 micras, consiguiendo que no se aumente el volumen de la pieza. En algunos casos esto se hace imprescindible. La capa protectora se adhiere electrolíticamente a la pieza. Esta capa pasa a formar parte de la pieza, con lo que se podrá doblar, plegar y modificar la pieza sin pérdida de capa protectora. El precio del Zincado electrolítico es más económico que otras opciones de recubrimiento. Versatilidad Versatilidad en acabados, distintos pasivados. El zincado electrolítico es un acabado fino, brillante. 2.4. ZINCADO ELECTROLÍTICO O ELECTRO GALVANIZA GALVANIZADO DO Este proceso de galvanizado se realiza en frío. Se recubren los materiales de acero con una fina capa de zinc, electrolíticamente. Esta capa suele ser de 8 a 12 micras, pudiendo llegar a espesores de 30 micras. La diferenciacon el galvanizado en caliente, está en los espesores y en el inconveniente de que la pieza pueda deformarse por la temperatura. El espesor de capa es proporcional a la duración en el tiempo de los materiales, sin que aparezca corrosión roja. Posteriormente al galvanizado electrolítico, aplicamos un acabado final, este proceso se le conoce como pasivado. Los pasivados varían en función del color y de la resistencia a la corrosión. Podemos galvanizar electrolíticamente, hasta estructuras de 6 x 2 x 0.50.


2.4.1. ZINCADO ELECTROLÍTICO CON PASIVADO BLANCO

Aplicamos un pasivado con cromo III, con un galvanizado electrolítico medio de 10 micras conseguimos 172 horas de resistencia a corrosión roja. Para aplicaciones en interiores, edificios sin calefacción donde pueden ocurrir condensaciones, por ejemplo, almacenes y polideportivos. Exteriores, atmósferas con bajos niveles de contaminación. áreas rurales en su mayor parte.

Fig. 04: Zincado con pasivado Blanco

2.4.2.

ZINCADO ELECTROLÍTICO CON PASIVADO AMARILLO

Aplicamos un pasivado de alta resistencia con cromo III, con un galvanizado electrolítico medio de 10 micras conseguimos 300 horas de resistencia a corrosión roja. Para aplicaciones en interiores, naves de fabricación fabrica ción con elevada humedad. Exteriores, atmósferas urbanas e industriales con moderada contaminación.

Fig. 05 Zincado con pasivado amarillo

2.4.3. ZINCADO ELECTROLÍTICO CON PASIVADO BRICOMATADO BRICOMATADO Aplicamos un pasivado pa sivado de alta resistencia, con un galvanizado ga lvanizado electrolítico medio de 10 micras conseguimos 400 horas de resistencia a la corrosión roja. Para aplicaciones aplicaciones en interiores, naves de fabricación con elevada humedad. Exteriores, atmósferas urbanas e industriales con moderada contaminación.

Fig. 06: Zincado con pasivado bricomatado


2.

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS Tabla 01. Características de equipos, herramientas y materiales usados en el laboratorio. N°

EQUIPOS, HERRAMIENTAS Y MATERIALES

CANTIDA D

PILA

CARACTERÍSTICA

S

MARCA: Panasonic 01

1

Balanza 2

01

Medidor de espesores 3

Elcometer 01

Cables + cocodrilos

4

04

Vernier 5

Arandela 01

Diámetro aprox. ¾” a 1”

6


Placa de Zinc 01

1 ½” x 2 ½” x 1/16”

7

Alambre de Cu 1/8 de diámetro 8

Vaso de precipitación

01

250 ml

9

Pirex de vidrio

18 x 20 x 7 cm

Bandejas plásticas

10 x 10 x 7 cm

Lija de agua

#120

10

11

12


Cepillo de dientes

01

Detergente

01

Pinzas

01

13

Paquete

14

Sujetador de goma

15

Tabla 02. Químicos y reactivos requeridos para el zincado electrolítico. 1

Soda caustica

70

2

Sal de mantenimiento de zinc

60 gr

Baño alcalino zincado en 2/3 litro agua destilada (Para 1 litro de solución)

ZINCADO ELECTROLITICO 3

4

5

6

7

8

xido de zinc

Abrillantador Zincbrite

Hidróxido de sodio

cido nítrico

25 gr

2 mL

1 gr

0.5 gr

Agua de caño

1 litro

Thinner acrílico

1 litro

Al 1%

Al 0.5 %

Comercial


cido muriático

9

1 litro

Comercial

3. PROCEDIMIENTOS: En primer lugar, desbastamos y pulimos la arandela a zincar con las lijas de agua. •

•

•

Después hemos realizado la limpieza correspondiente a dicha arandela. Hemos sumergido la probeta en ácido clorhídrico (Decapado) eliminando los óxidos remanentes remane ntes de la arandela.

Fig. 08

Proceso de decapado de la arandela.

ZINCADO ELECTROLITICO •

Luego de ser introducido la arandela en el ácido clorhídrico, hemos llevado a enjuagarlo la arandela con agua de chorro. chorro.

Fig. 09 •

Enjuagado de la arandela.

Una vez enjuagado la arandela, procedimos a secar la arandela con aire frio.

Fig. 10 •

Secado de la arandela

Pasamos a pesar la probeta en la balanza, así como también medir sus dimensiones (diámetro interior, inte rior, diámetro exterior) con ayuda del vernier vernier..

Fig. 11 •

Pesado y mediciones de la arandela.

Realizamos la limpieza de los óxidos de dicha arandela y el


desengrase en agua con detergente. Fig. 12 Limpieza de los óxidos de la arandela con detergente. •

Hemos retirado la arandela de dicho deposito donde fue limpiado y hemos enguajado.

Retiro de la arandela. arandela.

Fig. 15

•

Neutralizado de la arandela.

Medir el voltaje que ayudará a que se produzca pro duzca el zincado sobre la arandela. Para medir el potencial de corriente (voltaje) se colocó el cocodrilo rojo (positivo) en el Zn y el cocodrilo negro (negativo) en la arandela, obteniéndose de esta manera el potencial.

•

•

Enjuagado de la

Sumergir la arandela en Hidróxido Hi dróxido de Sodio (NaOH) al 1% (Neutralizado). (Neutralizado).

Fig. 17 •

Fig. 16

Fig. 18

Recubrimiento de la arandela.

Luego añadir la solución de baño alcalino sobre la cubeta de vidrio y luego sumergir la arandela por un periodo de 20 minutos. Para después enjuagarla en agua limpia.


Fig. 20 •

Después de enjuagarla dicha arandela, nuevamente hemos pesado la arandela y hemos medido su espesor con el llamado medidor de espesores.

Fig. 20 •

Enjuagado de la arandela.

Pesado de la arandela.

Fig. 21

Medición del espesor de la arandela.

Luego de terminar con la experiencia realizada, pasamos a ordenar nuestros lugares y a guardas las herramientas que fueron utilizadas.

3. RESULTADOS: Tabla 03. Espesor de la arandela antes y después del recubrimiento de zinc. PROBETA 1 It.

1 Nota:

ESPESOR INICIAL, ei ESPESOR FINAL, ef (µm) (µm)

2220

2260

El máximo valor y el mínimo valor de espesores, no deben formar parte del espesor promedio, por tanto, sólo se considerarán 8 mediciones.

Tabla 04. Determinación del espesor de la capa de zinc por medición directa (ultrasonido). Nº

ei PROM

ef PROM

e CAPA DE ZINC

PROBETA

(µm)

(µm)

(µm)

POTENCIAL DE ZINCADO

2220

2260

8

1.5 V


Tabla 05. Determinación del espesor de la capa de zinc por Diferencia de Masa. Nº

MASA INICIAL

MASA FINAL

ÁREA

(g)

ΔM (g)

12.70

12.72

0.02

2635.81

PROBETA 1

(g)

ρZINC (g/µm2)

(µm2)

e CAPA DE ZINC (µm)

7,15 gr/cm 2 1.061 x 10-6

4. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS En nuestro caso utilizamos para el recubrimiento un tiempo específico de 2 minutos y también un voltaje de 1.5 V, con lo cual obtuvimos una capa de zincado más gruesa obteniendo una diferencia de 0.02 g entre la masa final y la inicial. Pero en comparación con los resultados de los otros grupos que utilizaron el mismo voltaje, voltaj e, pero un tiempo mayor de 3 minutos, obtuvieron una diferencia de masa mayor a nuestros resultados por la cual reconocimos que al pasar la arandela un tiempo mayor en el recubrimiento vamos a obtener una capa más gruesa. En el proceso de pasivado la pieza solo debe pasar unos pocos segundos como fue para el nuestro de 5 segundos. Por lo contrario, si dejamos la pieza a mayor tiempo en este proceso vamos a obtener un resultado no mucho conveniente para la arandela. 5. RECOMENDACIONES •

Se recomienda recomienda utilizar los equipos equipos de seguridad, ya que nosotros nosotros trabajaremos con maquias maquias que tienen muchas posibilidades de generar daños leves y graves como (cortaduras, chancaduras, daños de perdida de vida, etc.).

•

Las herramientas deben estar correctamente ordenadas y en su debido lugar para para que los otros grupos siguientes tengan mayor facilidad de encontrarlos.

•

Antes de realizar cualquier trabajo deben dase o llevarse a cabo charlas de 5minutos (el grupo deberá informarse y reflexionar ante la información brindada.

•

Seguir las instrucciones instrucc iones del docente y así no tener inconvenientes durante la realización de la práctica.

•

Trabajar en grupo de forma ordenada para así obtener buenos resultados resultad os y todos quedemos conformes con el trabajo realizado


6. CONCLUSIONES: •

•

•

En conclusión, hemos logrado comprender y y determinar el proceso que debe de llevar una arandela o cualquier otra pieza para ser zincado electrolíticamente. Además, logramos obtener conocimientos previos sobre las características y usos de una pieza después de haber sido zincado electrolíticamente y las propiedades que de estas se deben lograr. Logramos aprender formulas y aplicarlas para determinar el espesor de la capa del zinc depositado en la pieza zincada.

7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: Recubrimientos. Introducción a su tecnología. 1. Carbonel, Jordi Calvo. Pinturas y Recubrimientos.

Madrid : Díaz de Santos, 2009. 2. Corrosión y Protección de Metales. Cárdenas, Donato. 45, Trujillo : 2º Edición, 1999. 3. Machu, Willi. Recubrimientos electrolíticos brillantes. Barcelona : Salvado, 1995.


1. ANEXOS: 1. ANEXOS: 1.1. FOTOGRAFÍAS:


TEST DE EVALUACIÓN a. En la experiencia, luego de sumergir la probeta en el baño de zinc, notamos inmediatamente el zincado por su cambio de color, característico del zinc, entonces ¿Por qué debo realizar el pasivado como siguiente paso? Debo realizar el pavisado en ácido nítrico para aumentar la adherencia del zincado, transformando el ion metálico de zinc en óxido de zinc, por el cual también gana una apariencia más brillante y al aumentar la adherencia ganaría durabilidad

b. ¿Por qué una pieza zincada pierde su color c olor y brillo inicial al pasar el tiempo? Explicar. Con el correr del tiempo se pierde el brillo porque el zinc reacciona con la atmósfera formando capa capa superficial opaca o patina de hidróxidos y carbonatos de zinc, muy adherente y compacta que reduce la velocidad de corrosión.

c. ¿Qué consideraciones se debe tener en cuenta para la fabricación fabrica ción de piezas que requieren zincar posteriormente? Citar. Citar. o

Las consideraciones consideraci ones que debo tener son las siguientes:

Por su forma, tratar de que no tengan formas complejas, evitar las hendiduras Yen piezas huecas, con uniones soldadas, tratar de que las piezas tengan un sistema de drenaje, porque podría filtrar por una soldadura mal hecha y este líquido atrapado en el interior podría resultar oxidante.

d. ¿Si una pieza se corta y se suelda, perderá su protección? Explicar. Sí, pero sólo en el área tratada. Para evitar la oxidación, se aplica una pintura rica en polvos de zinc

e. ¿Se puede realizar el tratamiento de zincado a una u na pieza corroída? corroída? Sí. Con el proceso de decapado, decapado, previo a la galvanización, galvanización, se eliminan eliminan los restos de óx id o.

f. ¿Es recomendable pintar una un a pieza zincada? Sí. Se puede pintar con pinturas de base fosfatizada, para lograr una correcta adherencia. adherencia.

g. ¿Sólo se pueden realizar el recubrimiento electrolítico a los metales? Fundamente su respuesta. Si, ya que es el más utilizado en el mundo y satisface la mayor parte de las demandas de las principales industrias en términos de calidad técnica y económica para determinados usos. h.

Realizar un IPER para la realización de la práctica de laboratorio. l aboratorio. (Tomar el formato siguiente de la matriz IPER)


Matriz de evaluación de riesgos CONSECUENCIAS NIVEL D A D I L I B A B O R P

NIVEL DE RIESGOS

1

2

3

4

5

Insignificante 11

Menor 16

Mayor 23

Catastrófico 25

21 18 14 10

24 22 19 15

A

Casi seguro

B C

Probable Moderado

7 4

12 8

Moderado 20 17 13

D

Improbable

2

5

9

E

Raro

1

3

6

TRABAJOS A REALIZAR:

FIRMA

NOMBRE

CORRECIÓN

ALTO

Riesgo intolerable, requiere controles inmediatos. Si no se puede controlar el PELIGRO se paraliza los trabajos operacionales.

0 - 24 HORAS

MEDIO

Iniciar medidas para eliminar o reducir el riesgo. Evaluar si la acción se puede ejecutar de manera inmediata.

0 - 72 HORAS

BAJO

Este riesgo puede ser tolerable.

1 MES

“ZINCADO ELECTROL TICO”

DATOS DE LOS COLABORADORES: NOMBRE Jordy Ruiz Crespo Wilinton Tume Huaman Julio Cesar Vilchez Silva

PLAZO DE

DESCRIPCIÓN

Taller de prácticas

ÁREA DE TRABAJO:

TEC-IPER-2016 T-01 03-03-2016

Código: Versión: Fecha:

IDENTIFICACIÓN DE PELIGROS, EVALUACIÓN Y MEDIDAS DE CONTROL DE RIESGOS

FECHA:

06/05/17

HORA:

7:10 a.m. NOMBRE

FIRMA

MEDIDAS DE CONTROL A IMPLEMENTAR

RIESGO RESIDUAL A M B

FIRMA

Emerson Ruiz Lopez IDENTIFICACIÓN DE PELIGROS Y EVALUACIÓN DE RIESGOS (IPER)

DESCRIPCIÓN DEL PELIGRO

RIESGO

EVALUACIÓN IPER A M B

Trabajo con lija

Raspado de dedos.

Trabaj Tra bajo o endes desord orden en

Sufr ir acci dent dentes es

X X

X

Utilizar guantes Trabajar ordenadamente en el espacio donde nos ubicamos

X

SECUENCIA PARA CONTROLAR EL PELIGRO Y REDUCIR EL RIESGO: 1. 2. 3. 4. DATOS DE LOS SUPERVISORES: FECHA

NOMBRE DE SUPERVISOR

MEDIDA CORRECTIVA

FIRMA

49


TECNOLOGÍA MECÁNICA ELÉCTRICA Rúbrica

c. Conducen pruebas, analizan e interpretan sus resultados, para evaluar y mejorar sistemas

Resultado: Criterio de desempeño :

electromecánicos. c1. Realizan pruebas con instrumentos y equipos en sistemas de diversa tecnología, utilizando procedimientos y normas establecidas. c2. Analizan c2. Analizan e interpretan resultados resultados de diversos sistemas emitiendo un diagnóstico diagnóstico para la mejora del proceso.

Curso:

TECNOLOGÍA DE MATERIALES AVANZADOS

Ciclo:

Actividad:

Laboratorio N° 04: Zincado Electrolítico

Semana:

Nombre y apellido del alumno: Observaciones

La tarea se realiza en grupos de 4 o 5 estudiantes

Sección:

Docente:

Periodo:

Fecha:

Documento de Evaluación Informe Técnico

X

Formato IPER

Test de evaluación

X

Planos

Caso

X

Otros: EVALUACIÓN CRITERIOS DE EVALUACIÓN A. Capacidades tecnológicas

PUNTAJES DE EVALUACIÓN Excelente

Bueno

Requiere Mejora

No aceptable

Puntaje Logrado


TECNOLOGÍA MECÁNICA ELÉCTRICA Rúbrica Resultado: Criterio de desempeño :

c. Conducen pruebas, analizan e interpretan sus resultados, para evaluar y mejorar sistemas electromecánicos. c1. Realizan pruebas con instrumentos y equipos en sistemas de diversa tecnología, utilizando procedimientos y normas establecidas. c2. Analizan c2. Analizan e interpretan resultados resultados de diversos sistemas emitiendo un diagnóstico diagnóstico para la mejora del proceso.

Curso:

TECNOLOGÍA DE MATERIALES AVANZADOS

Ciclo:

Actividad:

Laboratorio N° 04: Zincado Electrolítico

Semana:

Nombre y apellido del alumno: Observaciones

La tarea se realiza en grupos de 4 o 5 estudiantes

Sección:

Docente:

Periodo:

Fecha:

Documento de Evaluación Informe Técnico

X

Formato IPER

Test de evaluación

X

Planos

Caso

X

Otros: EVALUACIÓN CRITERIOS DE EVALUACIÓN

PUNTAJES DE EVALUACIÓN

A. Capacidades tecnológicas

Excelente

Bueno

Requiere Mejora

No aceptable

Realiza y valora el ensamblando del circuito para zincado electrolítico según indicaciones. Mide los espesores y establece el potencial de zincado con los equipos de medición disponibles. Determina mediante cálculos el espesor de la capa de zinc depositado sobre el metal. Aplica el conocimiento experimental experimental a situaciones reales para el desarrollo del Test de Evaluación.

4

3

2

0

4

3

2

0

4

3

2

0

2

1.5

1

0

Puntaje alcanzado A: Requiere No Mejora aceptable

B. Procedimientos y actitudes

Excelente

Bueno

Puntualidad, uso de indumentaria y EPP, orden y limpieza, cumple las normas de seguridad en el taller. Informe: Redacción, Resultados, Discusiones, Recomendaciones y Conclusiones.

2

1.5

1

0

4

3

2

0

Puntaje Logrado

Puntaje Logrado

Puntaje alcanzado B: PUNTAJE TOTAL (A + B): Comentarios al o los alumnos: Puntaje

Descripción

Excelente

4

Bueno

3

Requiere Mejora

2

No aceptable

0

Completo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo todos los requerimientos. Entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo la mayoría de requerimientos. Bajo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo pocos de los requerimientos. No demuestra entendimiento del problema o de la actividad.

Laboratorio 04 Zincado Electrolítico

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