INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIA INDUSTRIAS S EXTRACTIVAS LABORATORIO DE ELECTROQUÍMICA Y CORROSIÓN PRÁCTICA NO. 8
“CELDA HULL” EQUIPO 1 INTEGRANTES AGUILAR ALBA FRANCISCO JAVIER ALVARADO VILLANUEVA GUADALUPE CERVANTES MONCAYO ANGELA VIANEY ESPINOZA CRUZ JAZMIN RAMIREZ RAMIREZ REYES OSCAR OSC AR ANTONIO VAZQUEZ AYALA ELIAS ANTONIO • • • • • •
GRUPO: 3IV73 PROFESORAS
CLAUDIA ESCAMILLA MUNTAFAR MARÍA F. SNC!EZ SALMERON OBJETIVO E" #"$%&' #(')*#+# "# *&,'+%#)*-& '/0&*# 0& "# 2+$0# 0 "# )0"# $"" )'& "#( 2+'2*0#0( ,4(*)#( 0 "'( 0"0)/+'02-(*/'( %0/5"*)'(.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
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INTRODUCCIÓN La electrodeposición, o galvanoplastia, es un proceso electroquímico de chapado donde los cationes metálicos contenidos en una solución acuosa se depositan en una capa sobre un objeto conductor. El proceso utiliza una corriente eléctrica para reducir sobre la superficie del cátodo los cationes contenidos en una soluciónacuosa. l ser reducidos los cationes precipitan sobre la superficie creando un recubrimiento. El espesor dependerá de varios factores. La electrodeposición se utiliza principalmente para conferir una capa con una propiedad deseada !por ejemplo, resistencia a la abrasión " al desgaste, protección frente a la corrosión, la necesidad de lubricación, cualidades estéticas, etc.# a una superficie que de otro modo carece de esa propiedad. $tra aplicación de la electroposición es recrecer el espesor de las piezas desgastadas p.e. mediante el cromo duro. %u funcionamiento es el antagónico al de una celda galvánica, que utiliza unareacción redo& para obtener una corriente eléctrica. La pieza que se desea recubrir se sit'a en el cátodo del circuito, mientras que el ánodo es del metal con el que se desea recubrir la pieza. El metal del ánodo se va consumiendo, reponiendo el depositado. ( En otros procesos de electrodeposición donde se emplea un ánodo no consumible, como los
de plomo o grafito, los iones del metal que se deposita debe ser periódicamente repuestos en el ba)o a medida que se e&traen de la solución.
Efectos
La galvanoplastia cambia las propiedades químicas, físicas o mecánicas de la superficie de las pieza, pero no las del interior. *n ejemplo de un cambio químico es cuando niquelado mejora la resistencia a la corrosión. *n ejemplo de un cambio físico es un cambio en la apariencia e&terna. *n ejemplo de un cambio mecánico es un cambio en la resistencia a la tracción o la dureza de la superficie que es un atributo necesario en la industria de herramientas. Estos cambios son utilizados en multitud de aplicaciones. +or ejemplo la electrodeposición de cromo duro en piezas industriales comovástagos de cilindros hidráulicos.
Proceso Tecnológico El ánodo " el cátodo de la celda conectados a un suministro e&terno de corriente continua - unabatería o, más com'nmente, un rectificador . mbos estarán sumergidos en un ba)o por una solución de sales del elemento químico que utilizamos para recubrir el objeto. El cátodo, artículo a recubrir, estará conectado al terminal negativo. ientras que el ánodo, conectado al terminal positivo, estará compuesto de dicho material para ir aportando iones a la solución a medida que se o&ida sustitu"endo a los que se están consumiendo en la reacción electroquímica. /ealizando un balance general se puede considerar que cuando se enciende la fuente de alimentación e&terna, el metal del ánodo se o&ida a partir de un estado de valencia cero para formar cationes con carga positiva. Estos cationes asociar con los aniones de la solución. Los cationes se reducen en el cátodo depositándose en el estado metálico, valencia cero. +or ejemplo, en una solución ácida, el cobre se o&ida en el ánodo a 0u12 perdiendo dos electrones. El 0u 12 asociado con el anión %$ 31- en la solución forman el sulfato de cobre. En el cátodo, el 0u 12 se reduce a cobre metálico al obtener dos electrones. El resultado es la transferencia efectiva de cobre de la fuente de ánodo a una película que recubre el cátodo.
El recubrimiento más com'n es un metal puro, no una aleación. %in embargo, algunas aleaciones pueden ser electrodepositada, en particular el latón " soldadura. uchos ba)os galvánicos inclu"en cianuros de otros metales !por ejemplo, cianuro de potasio #, además de cianuros del metal a depositar. Estos cianuros libres facilitar la corrosión del ánodo, a"udan a mantener un nivel constante de iones metálicos " contribuir a la conductividad. demás, productos químicos no metálicos tales como carbonatos " fosfatos se pueden a)adir para aumentar la conductividad. En la operación ha" que tener en cuenta que una geometría compleja dará un espesor de recubrimiento irregular, aumentando este en esquinas del objeto por ejemplo. Estos contratiempos se pueden solucionar utilizando m'ltiples ánodos o un ánodo que imite la forma del objeto a procesar. 0uando no se desea el recubrimiento en ciertas áreas del sustrato, se aplican barreras para evitar que el ba)o entrar en contacto con el sustrato. 4arreras típicas son cinta, papel de aluminio, lacas " ceras. *n factor mu" importante es la corriente que utiliza el sistema para llevar a cabo la operación, será determinante para las propiedades del recubrimiento, "a que establece la adherencia de la capa tanto como su calidad " velocidad de deposición, esta 'ltima esdirectamente proporcional al voltaje. Lo más com'n es usar corriente continua en pulsos, ciclos de 5-(6 segundos activado el sistema para dejar (-7 segundos de inactividad.
Proceso físico-químico mbos componentes se sumergen en una solución llamada electrolito que contiene uno o más sales de metal disueltas, así como otros iones que permiten el flujo de electricidad. *na fuente de alimentación de corriente continua genera un potencial eléctrico en el ánodo " en el cátodo. En el cátodo, los iones metálicos disueltos en la solución electrolítica se reducen en la interfase entre la solución " el cátodo " desaparecen de la disolución. Esto crea un desiquilibrio de cationes en la disolución. Este e&ceso de cationes se combina los átomos del metal del cátodo formando la sal que se disuelve dejando el metal restante al descubierto, " por otro lado reponiendo los iones precipitados. El cátodo es un sumidero de cationes metalicos " un generador de aniones mientras que en el ánodo sucede lo contrario es un sumidero de aniones " generador de cationes. La cantidad de ambos está regulada por la constante de disociación " las le"es de equilibrio lo cual conlleva a que la velocidad a la que se disuelve el ánodo es igual a la velocidad a la que el cátodo se recubre. unque circula una corriente eléctrica esta no la constitu"en electrones que viajan entre los electrodos en los aniones, sino que un electrón, o varios, del cátodo reducirá un catión metálico que se depositará. Esto producirá un desequilibrio en la disolución por lo que hará que alguna molécula del electrólito se disocie. %i esta lejos del ánodo se volverá a recombinar, pero si esta cerca este reaccionará entregando un electrón, o varios, a este " generando una sal soluble que se desprenderá. 8iene cierta similitud con la radiación de 9a:;ing de los agujeros negros.
+or 'ltimo indicar que dicha técnica no debe confundirse con la electroforesis, esta se basa en el movimiento hacia un ánodo o cátodo de moléculas o partículas en suspensión en una disolución, no de iones como la electrodeposición.
Celda Hull La celda 9ull es un tipo de célula de prueba utilizado para comprobar cualitativamente la condición de un ba)o galvánico. %e permite la optimización para el rango de densidad de corriente, la optimización de la concentración de aditivo, el reconocimiento de los efectos de l a impureza " la indicación de la capacidad de potencia de macro-lanzamiento. La celda 9ull replica el ba)o de recubrimiento en una escala de laboratorio.%e llena con una muestra de la solución de metalización, un ánodo apropiado que está conectado a un rectificador. El ml de solución. Esta forma permite colocar el panel de ensa"o en un ángulo con respecto al ánodo. 0omo resultado, el depósito se siembra en placas a diferentes densidades de corriente que se puede medir con una regla de células casco. El volumen de la solución permite una optimización cuantitativa de la concentración de aditivo ( demás gramo a 1=> ml es e quivalente a ?,6 oz @ gal en el tanque de revestimiento.
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CONCLUSIONES AGUILAR ALBA FRANCISCO JAVIER
ALVARADO VILLANUEVA GUADALUPE
CERVANTES MONCAYO ANGELA VIANEY
ESPINOZA CRUZ JAZMIN
RAMIREZ REYES OSCAR ANTONIO
VAZQUEZ AYALA ELIAS ANTONIO
