UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA “INFLUENCIA DEL TIEMPO DE RECUBRIMIENTO RECUBRIMIENTO Y DE LA DENSIDAD DE
CORRIENTE ELÉCTRICA EN LA CALIDAD DEL PLATEADO ELECTROLÍTICO DE COBRE”
PLAN DE TESIS PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO QUÍMICO PRESENTADO POR:
ARANDA BRUNO, Jhon Abimael HUANCAYO – PERÚ 2011
1
ASESOR:
Mg. SALAZAR MAURICIO, Demetrio Alipio
2
ASESOR:
Mg. SALAZAR MAURICIO, Demetrio Alipio
2
DEDICATORIA: Este presente trabajo está dedicado a mi madre quien con tanto cariño me ha apoyado en mis estudios y en la
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vida, también quiero dedicar a todos mis amigos con quienes compartí momentos felices.
AGRADECIMIENTO: Mis más sinceros agradecimientos van dirigidos a todos los Maestros que tuve en las aulas de la facultad de INGENIERIA QUIMICAS donde me forme para servir a las sociedad y con quienes también pase muchas 4
experiencias y anécdotas que seguro me servirán en el futuro.
INTRODUCCION Procedimiento de recubrir por electrolisis la superficie de un objeto, generalmente metálico, de una capa de otro metal. La preparación del objeto comprende el desengrasado, lavado y limpieza del mismo, antes de introducirlo en el baño electrolítico. La corriente empleada en esta operación debe ser continua. Con esto se consigue darle un aspecto más bello, mayor resistencia mecánica y protección contra la corrosión atmosférica o de determinadas sustancias. La
Galvanostegia
comprende
el
DORADO,
PLATEADO,
NIQUELADO,
COBREADO, CROMADO, ETC. En la siguiente tesis se realizaremos influencia del tiempo de recubrimiento y de la densidad de corriente eléctrica en la calidad del plateado electrolítico de cobre, con un objetivo de evaluar la influencia y determinar el valor óptimo de
la
densidad de corriente eléctrica y el tiempo de recubrimiento en la calidad del plateado electrolítico de cobre en el Laboratorio de Electroquímica de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Centro del Perú. También Evaluar la influencia de los efectos de la variación de la densidad de corriente eléctrica
en
la
calidad
del
dorado
electrolítico
de
metales;
Evaluar la influencia de los efectos de la variación del tiempo de recubrimiento en la calidad del dorado electrolítico de metales; Determinar el valor óptimo de la densidad de corriente eléctrica en la validad de dorado electrolítico de metales y Determinar el valor óptimo del tiempo de recubrimiento en la calidad de dorado electrolítico de metales.
5
RESUMEN La galvanostegia es el procedimiento de recubrir por electrólisis la superficie de un objeto, generalmente metálico, valiéndose de la corriente eléctrica en una cuba electrolítica. La corriente debe ser continua. Los dos electrodos son una plancha o lamina de metal (ANODO), y el cuerpo que se quiere recubrir (CATODO), convenientemente preparado para que sea conductora su superficie. El electrolito es una sal soluble del metal que se quiere depositar. Dentro de la galvanostegia comprende el dorado, plateado, niquelado, cobreado, cromado, etc. En este trabajo de tesis se aplicará la galvanostegia a la electrodeposición de oro o dorado. El dorado es un procedimiento para recubrir diversos metales mediante su inmersión en un baño de plata (AgCN). Con esto se consigue darle un aspecto más bello, mayor resistencia mecánica y protección contra la corrosión atmosférica o de determinadas sustancias. En este procedimiento de plateado se utilizará una cuba electrolítica de 2 L, donde el metal a recubrir se pondrá en contacto con una fuente de corriente continua y con un electrodo que cumplirá la función de ánodo (plata), cediendo electrones para que los iones metálicos en solución del metal recubridor (AgCN), se reduzcan y se depositen sobre el metal, que cumple la función de cátodo. De esta manera se obtiene el recubrimiento de oro en el metal. Para obtener un recubrimiento óptimo, es necesario evaluar las siguientes variables: Tiempo, agitación, temperatura e intensidad de corriente. En este trabajo de tesis se realizara el estudio de la influencia del tiempo y la intensidad de corriente en la calidad del recubrimiento de dorado. 6
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL Evaluar la influencia y determinar el valor óptimo de la densidad de corriente eléctrica y el tiempo de recubrimiento en la calidad del plateado electrolítico de cobre en el Laboratorio de Electroquímica de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Centro del Perú.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Evaluar la influencia de los efectos de la variación de la densidad de corriente eléctrica en la calidad del dorado electrolítico de metales.
Evaluar la influencia de los efectos de la variación del tiempo de recubrimiento en la calidad del dorado electrolítico de metales.
Determinar el valor óptimo de la densidad de corriente eléctrica en la validad de dorado electrolítico de metales.
Determinar el valor óptimo del tiempo de recubrimiento en la calidad de dorado electrolítico de metales.
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NOMENCLATURA
V
: Voltios
I
: Intensidad de corriente
D
: Densidad
J
g
ppm R
: Joule por gramo : Partes por millón : Resistencia que ofrece el electrolito
SST
: Sólidos en suspensión totales
S
: Micro siemens
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INDICE INTRODUCCION
5
RESUMEN
6
OBJETIVOS
7
NOMENCLATURA
8
CAPÍTULO I ASPECTOS GENERALES 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.1. FORMULACION DEL PROBLEMA 1.2 JUSTIFICACIÓN
11 11 11
CAPITULO II MARCO TEORICO 2.1 ANTECEDENTES
13 9
2.2 MARCO DE CONCEPTUAL 2.2.1 GALVANOSTEGIA Y GALVANOPLASTIA 2.2.2 PRINCIPIO DE ELECTRICIDAD Y DE ELECTROQUIMICA
13 13 14
2.2.2.1 DEPOSICIÓN IÓNICA
14
2.2.2.2 ELECTROLISIS
14
2.2.2.3 ELECTROLITO
15
2.2.2.6 CARGA ELÉCTRICA ELEMENTAL
16
2.2.3 LEYES DE FARADAY
17
2.2.4 PRINCIPIO DE LA DEPOSICIÓN ELECTROLÍTICA
17
2.2.5 ESPONTANEIDAD DE LA REACCIÓN
18
2.2.5.1 REACCIÓN DE LA PLATA
19
2.2.2.2 ELECTROLISIS
19
2.2.2.3 ELECTROLITO
19
2.2.2.4 ELECTRODO
20
2.2.2.5 IONES
19
2.2.2.6 CARGA ELÉCTRICA ELEMENTAL
19
2.2.3 LEYES DE FARADAY
19
2.2.4 PRINCIPIO DE LA DEPOSICIÓN ELECTROLÍTICA
19
2.2.5 ESPONTANEIDAD DE LA REACCIÓN
19
2.2.5.1 REACCION DE LA PLATA
20
2.2.5.2 REACCION DEL HIDROGENO 20 2.2.6 FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS APLICACIONES ELECTRO 2.2.6.1 DENSIDAD DE CORRIENTE
20
2.2.6.2 DETERMINACION DE LA DENSIDAD DCORRIENTE
21
2.2.6.3 DIFERENCIA DE POTENCIAL
21
2.2.7 FACTORES QUE TAMBIEN INFLUYEN EN LA CALIDAD DE REC.22 2.2.8 PLATA
23
2.2.8.1 PROPIEDADES
23
2.2.8.2 APLICACIONES
23
2.2.9 PLATEADO 2.2.9.1 SECUENCIAS DEL PROCESO 2.2.9.1.1 PRIMERA LIMPIEZA MECANICA
24 24 24 10
2.2.9.1.2 ABRILLANTADO MECANICO
24
2.2.9.1.3 DESENGRASE TOTAL
25
CAPITULO III TRABAJOS EXPERIMENTALES 3.1
PREPARACION
Y
ACONDICIONAMIENTO
DE
LA
ELECTROLITICA.
SOLUCIÓN 26
3.1.1 EQUIPOS Y MATERIALES
26
3.1.2 ACONDICIONAMIENTO DEL EQUIPO Y MATERIALES
26
3.1.3 PREPARACION DE LA SOLUCION DE PRE-PLATEADO
26
3.1.4 PREPARACION DE LA SOLUCION DE PLATEADO
27
3.2 SECUENCIA DEL PROCESO
27
3.3 INSUMOS PARA PLATEADO
28
3.4 CARACTERISTICAS Y RANGOS DE TRABAJO
28
CAPITULO I ASPECTOS GENERALES 1.1.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En el proceso del recubrimiento electrolítico de plata un problema principal es el que se presenta en la calidad del plateado teniendo como referencia las características de recubrimiento. Para obtener depósitos de plata (Ag) uniformes es necesario determinar una densidad de corriente optima y que esta sea constante al momento de la aplicación, ya que cuando la densidad de corriente excede el valor limite de trabajo se presenta una tendencia a obtener depósitos rugosos, frágiles y con una mala adherencia.
11
El tiempo de inmersión también determina la calidad y apariencia del dorado, ya que un tiempo innecesario puede cambiar las características del recubrimiento en su color, forma, rugosidad.
1.1.1.- FORMULACION DEL PROBLEMA ¿Cómo influyen y cuál es el valor optimo de la Densidad de Corriente Eléctrica y el Tiempo de Recubrimiento
en la Calidad del plateado
Electrolítico de Cu?
2.- JUSTIFICACIÓN El recubrimiento metálico sobre superficies, especialmente el recubrimiento de plata es un proceso muy rentable y lucrativo que brinda muchos beneficios ya que se puede usar en la mayor parte de los metales para darles resistencia permanente a las influencias destructivas, debidas al desgaste, descomposición electrolítica y contacto con atmósferas corrosivas e incluso permite reciclar piezas viejas y convertirlas en nuevas, con lo cual recuperan el valor que tenían dichas piezas antes de envejecer. Pero también es un proceso poco conocido en nuestra región, pues los artesanos que lo aplican no tiene el conocimiento suficiente del proceso, de las leyes que lo rigen y de las condiciones de trabajo adecuadas como la densidad de corriente que se debe suministrar, el tiempo óptimo de recubrimiento, la temperatura de los baños, el tipo de agitación del cátodo etc.; ni tampoco cuentan con los equipos necesarios para realizar correctamente este proceso pues esto es fundamental para el buen desenvolvimiento
del trabajo , por ende también causan una mala
utilización de los reactivos por una mala dosificación y control, lo que genera grandes pérdidas económicas pues la gran mayoría de los reactivos y soluciones a utilizar son muy costosos, sumado a este problema el manejo inadecuado de los reactivos , la poca información y la falta de medidas de seguridad
podría generar problemas de intoxicación del 12
personal y contaminación de áreas aledañas por un mal manejo de los efluentes
de salida de proceso
ya que algunos de los reactivos son
tóxicos. Es por esta razón que proponemos realizar un estudio de los parámetros óptimos de trabajo (Densidad de Corriente y Tiempo de Recubrimiento) del proceso de plateado para lograr un proceso económicamente rentable y un producto de calidad. Con procedimientos muy sencillos podemos aprovechar materiales fáciles de conseguir y hacer dinero.
CAPITULO II MARCO TEORICO 2.1 ANTECEDENTES La práctica de revestir un metal con otro metal o de un no metal con un metal data de tiempos muy remotos, pudiéndose afirmar que la cerámica antigua fue el primer caso en que un revestimiento metálico se depositó sobre un material inerte, no metálico. Estos recubrimientos metálicos eran, al comienzo, de carácter utilitario, pero más adelante los hallamos en el área de las monedas de trueque, revestidas de un metal precioso. Se trataba
de
discos
de
cobre
−raramente
de
hierro−
recubiertos
completamente (incluso en los bordes) por una fina película de plata aplicada por chapado.
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2.2 MARCO DE CONCEPTUAL 2.2.1 GALVANOSTEGIA Y GALVANOPLASTIA Básicamente la diferencia consiste que en la galvanostegia se realizan recubrimientos metálicos electrolíticos sobre otro metal distinto tales como plateados, cromados niquelados; con el fin de evitar la corrosión. En cambio, mediante la galvanoplastia se obtienen piezas metálicas mediante procesos electrolíticos sobre moldes vaciados de cera o plástico que se hacen conductores mediante polvo de grafito y se sitúan de cátodo de la cuba.
Galvanostegia. Es el proceso de protección de la corrosión para la fabricación de artículos metálicos. Los recubrimientos electrolíticos pueden ser de metales puros o de aleaciones. Galvanoplastia o “Electro formado”
Es la reproducción de objetos metálicos por deposición ejemplo: tuberías o tubos.
2.2.2 PRINCIPIO DE ELECTRICIDAD Y DE ELECTROQUIMICA 2.2.2.1 DEPOSICIÓN IÓNICA Recubrimiento metálico de un cuerpo sólido a consecuencia de la descomposición electrolítica de la sustancia básica empleada. 2.2.2.2 ELECTROLISIS Es un proceso que tiene lugar cuando se aplica una diferencia de potencial entre dos electrodos y se realiza una reacción redox. La diferencia de potencial aplicada a los electrodos depende del electrolito y del material que constituye los electrodos. Las pilas que producen corriente eléctrica se 14
denominan pilas voltaicas mientras que las pilas que consumen corriente eléctrica se denominan pilas electrolíticas. En algunas electrólisis, si el valor de la diferencia de potencial aplicada es tan sólo ligeramente mayor que el calculado teóricamente, la reacción es lenta o no se produce, por lo que resulta necesario aumentar el potencial aplicado. Este fenómeno se da cuando en alguno de los electrodos se produce algún desprendimiento de gas. El potencial añadido en exceso se denomina potencial de sobretensión. La cantidad de producto que se forma durante una electrólisis depende de: a) La cantidad de electricidad que circula a través de la pila electrolítica. b) De la masa equivalente de la sustancia que forma el electrolito. La cantidad de electricidad que circula por una celda electrolítica puede determinarse hallando el producto de la intensidad de la corriente, expresada en amperios por el tiempo transcurrido, expresado en segundos. Es decir:
Q (culombios) = I*t. 2.2.2.3 ELECTROLITO Compuesto químico soluble, disuelto en agua destilada, que hace posible el paso de la Corriente eléctrica y la descomposición del mismo en iones. Durante la disolución de las sales, álcalis y ácidos en el agua, sus moléculas se disocian en átomos o grupos de átomos cargados eléctricamente llamados iones. Estos iones pueden tener carga eléctrica positiva (cationes) o negativa (aniones). La 15
disolución resultante conduce la electricidad y recibe el nombre de electrolito.
2.2.2.4 ELECTRODO Componente de un circuito eléctrico que conecta el cableado convencional del circuito a un medio conductor como un electrolito o un gas. El electrodo de carga positiva se denomina ánodo y el de carga negativa cátodo.
Electrodos Inertes Llamados también electrodos inatacables, estos solo sirven para transferir electrones a la solución o recibirlos de éste, comúnmente están constituidos por un conductor de platino, acero
inoxidable, etc.
Electrodos Reactivos Conocidos también atacables, estos intervienen químicamente en el proceso. Estos están normalmente constituidos de un metal que desprende de éste en forma de iones en la solución, o que se combina con los iones descargados procedentes de la solución.
2.2.2.5 IONES Átomo o grupo de átomos que han perdido o adquirido uno o más electrones y cuya carga eléctrica es atraída hacia el electrodo contrario.
Catión
Es un ión (sea átomo o molécula) con carga eléctrica positiva, esto es, con defecto de electrones. Los cationes se describen con un estado de oxidación positivo.
Anión 16
Es un ión (sea átomo o molécula) con carga eléctrica negativa, esto es, con exceso de electrones. Los aniones se describen con un estado de oxidación negativo.
2.2.2.6 CARGA ELÉCTRICA ELEMENTAL Unidad fundamental de carga eléctrica, coincidente con la carga del electrón y con la del protón. Considerada la materia en su conjunto
como
eléctricamente
neutra,
debido
a
la
compensación entre las cargas positivas y las negativas, se considera que un cuerpo está cargado o que posee carga eléctrica cuando existe un desequilibrio o desigual reparto de cargas, que se manifiesta por una serie de hechos cuyo fundamento estudia la electrostática. La carga eléctrica constituye una magnitud fundamental que, en los fenómenos eléctricos, desempeña un papel semejante al de la masa en los fenómenos mecánicos. La unidad de medida de carga eléctrica es el franklin en el sistema CGS, y el culombio en el sistema internacional (SI).
2.2.3 LEYES DE FARADAY Tras efectuar múltiples determinaciones, Faraday enunció las dos leyes que rigen la electrólisis y que son:
Primera Ley de Faraday: La masa depositada por electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha circulado. Segunda Ley de Faraday: Si varias celdas electrolíticas conectadas en serie y provistas de electrodos inertes son atravesadas por la misma cantidad de corriente eléctrica, las cantidades de sustancia depositadas en cada electrodo son 17
proporcionales a los equivalentes-gramo de las sustancias depositadas. Se denomina equivalente electroquímico de una sustancia a la masa en gramos de dicha sustancia depositada por el paso de un culombio. De acuerdo con esta definición podemos escribir:
m=P I t /(96500 n) Donde: m: masa en gramos que se han depositado P: peso atómico del elemento n: número de electrones intercambiados I: intensidad de la corriente en amperios t: tiempo en segundos 6500 es el factor de equivalencia entre el Faraday y el Culombio. 1 F= 96500 C
2.2.4 PRINCIPIO DE LA DEPOSICIÓN ELECTROLÍTICA 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 la disolución resultante conducirá la corriente eléctrica y se denomina electrólito. Y si endicho 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 18
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 electro-atómica entre el ion y el electrodo.
Figura 1. Principio de la deposición electrolítica
2.2.5 ESPONTANEIDAD DE LA REACCIÓN 2.2.5.1 Reacción de la Plata
Ag+ + e - = Ag Determinación de la energía libre de Gibbs,
Datos:
n = 1 mol e F = 96500 J /V.mol eE = +0,799 V Luego: 19
G (1mole 96500 J / Vmole G 77103
0.799 V )
.5 J
Entonces la reacción es ESPONTANEA.
2.2.5.2 Reacción del Hidrogeno
2H+ + 2e = H2 Determinación de la energía libre de Gibbs
Datos:
n = 2 mol e F = 96500 J /V.mol eE = 0.000 V Luego: G ( 2mole G
96500 J / Vmole
0.000V )
0.000 J
Entonces la reacción esta en EQUILIBRIO.
2.2.6 FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS APLICACIONES ELECTROLITICAS 2.2.6.1 DENSIDAD DE CORRIENTE 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
20
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 más 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 micro-capas generadas cuando la corriente eléctrica fluye en el sentido de la deposición.
2.2.6.2 DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE CORRIENTE 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 Amper. A = Área de la pieza en D m
21
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.
2.2.6.3 DIFERENCIA DE POTENCIAL La diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico, o dos puntos del espacio en el cual hay un campo eléctrico, es el trabajo o energía necesario para llevar a la carga unidad de un punto al otro sin aceleración. Todo conductor tiene una resistencia eléctrica, que tiende a impedir el paso de la corriente y a disipar la energía eléctrica en calor. A mayor diferencia de potencial aplicada entre los extremos de un conductor, mayor intensidad eléctrica circula. Al aplicar una diferencia de potencial (o voltaje) V entre los extremos de un conductor de resistencia R circula una intensidad I que viene dada por la ley de ohm:
2.2.6.4 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. 2.2.6.5 CORRIENTE ELÉCTRICA Desplazamiento de cargas eléctricas en un conductor. Fundamentalmente se distingue entre corriente eléctrica 22
alterna, que es aquella cuya intensidad cambia de magnitud y sentido según una ley sinusoidal, y corriente eléctrica continua, o sea, aquella cuya intensidad se mantiene constante a lo largo del tiempo. La intensidad de una corriente eléctrica es la carga que atraviesa una sección de conductor por unidad de tiempo. La corriente eléctrica más generalizada consiste en el transporte de cargas negativas (electrones) a través de un conductor metálico y sin que se produzca ninguna alteración de éste, que actúa únicamente como sostén de los electrones. A veces, sin embargo, el conductor puede ser de naturaleza distinta (una disolución electrolítica, un gas ionizado o un semiconductor), en cuyo caso las cargas eléctricas que constituyen la corriente pueden ser negativas o positivas y alterar o no la naturaleza física y química del elemento conductor. Un circuito eléctrico por el que, debido a una diferencia de potencial V, circula una corriente de intensidad I, ofrece una resistencia R al paso de dicha corriente, estando estas magnitudes relacionadas entre sí por la ley de Ohm, según la fórmula: V = R . I.
2.2.7 FACTORES QUE TAMBIEN INFLUYEN EN LA CALIDAD DE RECUBRIMIENTO
Similitud entre el relieve de la pieza y forma de los electrodos.
Posición de los electrodos con respecto a la pieza.
Distancia entre los electrodos y la pieza.
Profundidad de inmersión de la pieza en el baño.
Modo en que se cuelgan las piezas dentro del baño.
2.2.8 PLATA
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Símbolo Ag, es un elemento metálico blanco y brillante que conduce el calor y la electricidad mejor que ningún otro metal. Es uno de los elementos de transición del sistema periódico.
2.2.8.1 PROPIEDADES Exceptuando el oro, la plata es el metal más maleable y dúctil. Su número atómico es 47. Su dureza varía entre 2,5 y 2,7; es más dura que el oro, pero más blanda que el cobre. Tiene un punto de fusión de 962°C, un punto de ebullición de 2.212 C y una densidad relativa de 10,5. Su masa atómica es 107,868. Desde el punto de vista químico, la plata no es muy activa. Es insoluble en ácidos y álcalis diluidos, pero se disuelve en ácido nítrico o sulfúrico concentrado, y no reacciona con oxígeno o agua a temperaturas ordinarias. El azufre y los sulfuros atacan la plata, y el deslustre o pérdida de brillo se produce por la formación de sulfuro de plata negro sobre la superficie del metal. Los huevos, que contienen una considerable cantidad de azufre como componente de sus proteínas, deslustran la plata rápidamente. 2.2.8.2 APLICACIONES El uso de la plata en joyería, servicios de mesa y acuñación de monedas es muy conocido. Normalmente se alea el metal con pequeñas cantidades de otros metales para hacerlo más duro y resistente. La plata fina para las cuberterías y otros objetos contiene un 92,5% de plata y un 7,5% de cobre. La plata se usa para recubrir las superficies de vidrio de los espejos, por medio de la vaporización del metal o la precipitación de una disolución. 2.2.9 PLATEADO 2.2.9.1 SECUENCIAS DEL PROCESO: 24
Pulimento mecánico de las piezas a recubrir.
Abrillantado mecánico con las muelas y la pasta.
Desengrase total, físico y químico.
Preparación y acondicionamiento de la solución electrolítica.
Recubrimiento galvánico.
limpieza final o acondicionamiento de las piezas recubiertas.
Comprobación del brillo.
2.2.9.1.1 PRIMERA LIMPIEZA MECANICA Antes de proceder al recubrimiento galvánico es necesario de que la superficie a cubrir esté totalmente limpia y pareja. Puede esmerilarse, limarse o raer mecánicamente y luego, pulir con chorro de arena o muelas engrasadas con grafito según las conveniencias. También es posible que lijemos con muelas de lija (Hojas de lija engastadas en ruedas de madera). Sobre todo después del esmerilado. Las muelas de tela, se pasan con el grafito jabonoso y se pule a alta velocidad. 2.2.9.1.2 ABRILLANTADO MECANICO Luego del pulimento con las muelas duras (Esmeril y lija), se procede al afinamiento y brillo con las muelas de tela y pasta jabonosa de grafito. Cuanto más brillante y pulido queda la superficie que vamos a recubrir, mejor será el aspecto final del trabajo. Las muelas de tela son de diferentes tamaños y grosores. Así mismo la pasta de grafito viene en diferentes números y grosores.
25
2.2.9.1.3 DESENGRASE TOTAL. La operación más importante de todo el proceso, es la limpieza química de toda la superficie a recubrir. Para retirar la grasa de los objetos a recubrir galvánicamente, estos se sumergen en una solución acuosa concentrada y bien calientes de POTASA CAUSTICA (Potasa ½ kg. agua 4 L) durante unos 4 a 5 minutos. A continuación se introduce rápidamente en un baño acidulado de ácido sulfúrico o clorhídrico al 10%. Los objetos bajo este tratamiento, no se tocan con las manos y tampoco se dejen expuestos al aire. Inmediatamente se introduce en el baño electrolítico, se conecta la CE y empieza el movimiento para evitar las burbujas.
CAPITULO III TRABAJOS EXPERIMENTALES
26
3.1 PREPARACION ELECTROLITICA.
Y
ACONDICIONAMIENTO
DE
LA
SOLUCIÓN
3.1.1 EQUIPOS Y MATERIALES 1.- NO3Ag (nitrato de plata) 2.- OHNa (hidróxido de sodio) 3.- CNK o CNNa (cianuro de potasio o de sodio) 4.- H2O dest. (agua destilada) 5.- Vasos de precipitados de 200 ml 6.- Varillas de vidrio 7.- Probetas de 100ml y de 10 ml 8.- Frasco de color oscuro 3.1.2 ACONDICIONAMIENTO DEL EQUIPO Y MATERIALES Se prepara para 10 litros de solución.
Todos los equipos deberán ser previamente lavados antes de usarlos
Los equipos nuevos deberán permanecer por varias horas con una solución de cianuro de potasio al 2% (10 a 20 g/l).
Llenar el tanque con agua destilada, adicionar 150 gr de cianuro de potasio, para la celda de plateado y también para la celda de pre-plateado.
3.1.3 PREPARACION DE LA SOLUCION DE PRE-PLATEADO
Llenar el tanque con agua destilada hasta un 80% del volumen final a preparar.
Adicionar 1.216 kg de cianuro de potasio al 80.5%.
Disolver.
Adicionar 33.5 gramos de cianuro de plata para el plateado
Disolver.
Completar con agua hasta el nivel de trabajo. 27
Mezclar bien
3.1.4 PREPARACION DE LA SOLUCION DE PLATEADO
Llenar el tanque con agua destilada hasta un 80% del volumen final a preparar.
Adicionar 1.73 kg de cianuro de potasio al 80.5%.
Disolver.
Adicionar 376 gramos de cianuro de plata para el plateado
Disolver.
Agregar 200 ml de Aditivo de Base ELFIT y luego adicionar 0.5 ml de Abrillantador ELFIT.
Completar con agua hasta el nivel de trabajo.
Mezclar bien
Dado que se esta trabajando con soluciones de cianuro que son altamente tóxicos se recomienda el uso de todas las medidas de seguridad utilizando los equipos correspondientes.
3.2 SECUENCIA DEL PROCESO
Desengrase
Enjuague
Neutralizado
Enjuague
Pre-plateado
Plateado
Recuperación
Enjuague
Secado
3.3 INSUMOS PARA PLATEADO
28
Cianuro de Plata al 80.5%
0,5 kg
Cianuro de Potasio
3 kg
Abrillantador ELFIT 73
1kg
Aditivo Base ELFIT 73
1kg
3.4 CARACTERISTICAS Y RANGOS DE TRABAJO: Tanque PVC. Ánodos Plata Voltaje ½a2V Amperaje ½ a 1,5 A. Temperatura Ambiente Tiempo 5-10-15-30 min. Objetos Grandes 20’ a 120’ Objetos Pequeños 5’’ a 15’’
IV BIBLIOGRAFÍA
[1]
B. B. Damaskín y O. A. Petri “Fundamentos de la Electroquímica Teórica”.
Publicado por Editorial MIR Moscú.
[2] Alejandro Morales “ELECTROMETALURGIA Apunte s para alumnos de Ingeniería Metalúrgica”.
29
