&anchez yquipa Cesar lonso 14160059
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PROCESO DE RECUBRIMIENTO DE COBRE
El cobreado electrolítico es un proceso que permite aplicar un recubrimiento de cobre sobre mater materia iales les como como el acero acero,, hierr hierro, o, lató latón n y zamak zamak.. Con Con un espe espeso sorr vari variabl able e segú según n las las necesidades, tiene como objetivo mejorar las propiedades del material base gracias a su elevada maleabilidad, ductilidad y conducción de la electricidad. recuentemente, el cobre !orma la primera capa en un sistema de capas de recubrimiento, puesto que es !"cil de depositar en metales y pl"sticos, ya que presenta una elevada conductividad# adem"s, la capa de cobre es muy resistente, económica de aplicar y !orma una buena base adhesiva para otros metales. El cobrizado puede aplicarse a partir de ba$os alcalinos cianurados y ba$os "cidos con "cido sul!úrico. El cobrizado "cido con sul!atos, generalmente requiere un control m"s estricto del ba$o a !in de mantener los par"metros en el rango óptimo, sin embargo, se evita el uso de cianuro. El ba$o "cido, tambi%n puede utilizarse como primer revestimiento metalizado en pl"sticos, por su gran ductilidad. En un ba$o "cido, el sul!ato de cobre Cu&'( representa la !uente de iones de cobre que se deposita en la super!icie a recubrir. )ara este proceso se recomienda sul!ato de cobre químicamente puro. El ba$o de cobre típico contiene sul!ato de cobre, "cido sul!úrico, iones de cloruro y aditivos de brillo. &ólo dos son los tipos de solución que se utilizan en gran escala, esto es, las soluciones de cianuro y las soluciones "cidas. El primer tipo consiste esencialmente en una solución de cianuro cuproso en un cianuro de metal alcalino, con o sin varios agentes de adición. *as soluciones de cianuro tienen un e+celente poder de penetración# no obstante, en general, son inapropiadas para la obtención de depósitos de un espesor apreciable, pero tienen la ventaja de poder ser aplicadas directamente a los metales !errosos. *as soluciones "cidas consisten en una solución de sul!ato de cobre y "cido sul!úrico, y se utilizan principalmente para recubrir aquellos metales que no son atacados químicamente por la solución, y especialmente cuando se requiere un espesor apreciable, como en galvanoplastia.
SOLUCIONES ACIDAS.
El cobreado "cido se e!ectúa a partir de una solución que consiste !undamentalmente en sul!ato de cobre y "cido sul!úrico. Este tipo de soluciones tiene un bajo costo de preparación y los rendimientos anódicos y catódicos llegan al ciento por ciento en muchos casos. El depósito de cobre logrado con este tipo de soluciones suele ser de color mate, y si se precisa una super!icie brillante, requiere un considerable trabajo de 7a!ino7. Es preciso limpiar mucho m"s cuidadosamente el metal de base antes de proceder al cobreado en ba$o "cido de lo que precisan las soluciones de cianuro, pues, a di!erencia de estas últimas, la solución de sul!ato no posee propiedades detergentes. *a presencia del "cido sul!úrico es esencial, pues evita la !ormación de precipitados de sales b"sicas de cobre y tambi%n aumenta la ionización y, por consiguiente aumenta la conductibilidad de la solución, reduce la posibilidad de que los electrodos se polaricen y ahorra el consumo de !uerza. /educiendo la concentración de iones cobre de la solución, el "cido tiene tambi%n el e!ecto de producir depósitos lisos de peque$o tama$o de grano. Comúnmente, se utilizan densidades de corriente de 8 a 9,: amperios por dm8 . *as soluciones de cobre trabajan usualmente a temperatura ambiente, aunque a veces se utilizan temperaturas hasta de :; , o por impurezas met"licas =sales con impurezas, cubas met"licas con recubrimiento de!ectuoso, etc.>. En ambos casos, las características del depósito se ven alteradas. En el caso de las impurezas org"nicas, se debe tratar con carbón activado. En casos de contaminaciones severas, se debe tratar con agua o+igenada, o con permanganato de potasio. na vez descompuestos los contaminantes org"nicos, se debe tratar !inalmente con carbón activado.
continuación se presentan los dos ba$os basados en soluciones "cidas m"s utilizados junto con sus características particulares1 Baños de cobre al sulfato conenc!onales.
Estos ba$os resultan económicos de preparar, de operar y de neutralizar =tratamiento de aguas residuales>. *os componentes químicos b"sicos de una solución de cobre "cido son el sul!ato de cobre y el "cido sul!úrico. Estas sales son altamente conductoras de electricidad y se disocian con !acilidad, pudiendo así trabajar con densidades de corriente su!icientemente elevadas. *as piezas de hierro, deben ser cubiertas con una película previa de cobre alcalino o de un depósito de níquel 7&trike7, para evitar desprendimientos de las películas depositadas por o+idación del metal de base. *os ba$os normalmente se operan a temperatura ambiente. En las soluciones semibrillantes y brillantes, el agente de adición utilizado para lograr este !in es la thiourea, que debe ser adicionada en cantidades e+actas, ya que el e+ceso de este producto, !avorecer" la polarización anódica, disminuyendo el rendimiento por el menor pasaje de corriente el%ctrica y por la caída en el r%gimen de disolución anódica. &e aconseja el tratamiento de las soluciones de cobre "cido que contengan este tipo de aditivo, ya que el mismo tiende a descomponerse con o sin el uso del electrolito. *a !orma m"s conveniente de evitar esto es realizar un tratamiento preventivo de la solución con carbón activado en !orma total y periódica. )or lo general, para realizar ba$os de cobre "cido sobre material !erroso, se aconseja un ba$o previo de cobre alcalino =!lash o strike>. &e puede realizar un buen depósito de cobre "cido directamente sobre hierro, siempre y cuando el mismo haya sido inmerso un breve tiempo en una solución diluida de "cido arsenioso, que puede ser sustituida tambi%n por una sal de plomo o de antimonio.
Baños de cobre ac!do "UBAC"#Ud$l!te Br!%t Ac!d Coo&er'.
El empleo del proceso 7?C7 produce depósitos de cobre de alto brillo, con e+celente ductilidad y gran poder de nivelación.
*as propiedades atribuidas a este proceso, pueden ser resumidas en los seis puntos siguientes1 @. *os depósitos obtenidos poseen e+celentes características de nivelación. 8. El depósito resulta de brillo especular trabajando en el rango de densidades de corriente normalmente empleadas. )uede ser niquelado y cromado directamente sin necesidad de repulido. A. *as películas de cobre obtenidas mediante este proceso pueden ser repulidas !"cilmente. (. *os depósitos poseen ductilidad e+cepcional. :. 0o se originan productos nocivos de descomposición durante la electrólisis, y el agente de adición no se deteriora con el tiempo. 9. *a solución es muy !"cil de controlar, ya que posee un solo agente de adición.
El aspecto m"s importante en el !uncionamiento de este proceso consiste en la selección del tipo de "nodos. Es indispensable que los "nodos posean una determinada concentración de !ós!oro para poder obtener resultados óptimos con el proceso 7?C7. El empleo de "nodos de material inadecuado dar" lugar a la !ormación de grandes cantidades de iodo, que origina asperezas y picados. Es esencial una vigorosa agitación por aire, ya que la !alta de ella daría lugar a la !ormación de depósitos 7quemados7 en las zonas de alta densidad de corriente, y poco uni!ormes en las de baja densidad. En caso de que se desee obtener depósitos realmente lisos, es esencial e!ectuar una buena !iltración. )ara ello se requiere normalmente el empleo de papeles de !iltro y un caudal mínimo por hora equivalente al del volumen del ba$o. Estos ba$os de cobre, al igual que los procesos de cobre "cido convencionales, presentan un e+celente poder de cobertura o micro penetración. En las piezas de !undición, no se han evidenciado di!icultades para ser cobreadas con este tipo de soluciones. 'tra ventaja del 7?C7 con relación a las piezas de !undición es que posee muy buena nivelación comparada con la nivelación negativa característica de la mayoría de los procedimientos de cobre alcalino cianurado. dem"s, posee gran tolerancia a la contaminación con cinc. Be hecho, este proceso
llega a trabajar satis!actoriamente con iguales concentraciones de cinc en solución que de cobre. 'tra interesante aplicación de este a$o es que, según est" comprobado, una delgada capa de cobre 7?C7, aumenta la e+celente resistencia a la corrosión en un depósito triple compuesto por 0íquel brillante, 70íquel5&eal7 y Cromo. El "cido sul!úrico sirve para aumentar la conductividad de la solución y para !acilitar en cierta medida la o+idación del "nodo de cobre, El "nodo proporciona los iones de cobre que se incorporan a la solución. El proceso de cobre "cido se realiza a una temperatura entre 8; y A; < C. *os electrólitos cúpricos de "cido sul!úrico contienen generalmente altas concentraciones de sustancias org"nicas au+iliares, pues requieren un mayor control de los par"metros de operación del ba$o a !in de obtener ciertas características como dureza, nivelación y brillo.
*os ba$os alcalinos de cobre cianurado operan a una temperatura elevada, de (;59; y enjuagues contaminados por los arrastres de los ba$os durante el transporte de las piezas de un tanque a otro.
En la siguiente tabla se menciona las concentraciones que debe de tener un ba$o para cobre "cido y cobre alcalino.
•
/ecomendaciones de adición para ba$os de cobre 1
?a$o cido ?a$o lcalino Compuesto Composición Compuesto Composición Cu&'( 8:; g* CuC0 9; g* D8&'( @;; g* 0a'D 8; g* 5 Cl 2enor @ g* ditivos @; g* ditivos 9 g* *as reacciones involucradas en este tipo de recubrimiento para el cobre acido son b"sicamente de ó+ido5reducción y se muestran a continuación, pero primero el sul!ato de cobre se disocia en el ba$o1
CuSO4 → Cu
2+
2−
+ SO4
"og K = −2.31
En la siguiente !igura se muestran los tipos de complejos que se pueden !ormar en los ba$os de Cobre acido, adem"s se observa que la concentración de iones Cu 8 va disminuyendo con!orme aumenta el pD# es por ello que este tipo de ba$os se opera a pD de (.: en donde la concentración de iones Cu8 es casi constante. *os otros tipos de complejos !ormados, que se pueden a!ectar en cierta medida el recubrimiento, se hacen reaccionar en algunos casos con los compuesto que constituyen los aditivos para lograr de esta !orma darle brillo y uni!ormidad al recubrimiento.
[C u2+]T O T =
[ S O 4 2 −] T O T =
1 .5 7
2.0!
1 C u S O 4:5H 2 O ( c ) SO 42− CuSO4
H SO 4− -1
. c n o C g o L
H+ C u2+
H 2SO 4
-3
-5 CuOH +
-7
-9 1
2
3 pH
4
Complejos !ormados a pD menor de (.:
*a o+idación de Cu< a Cu 8 en el "nodo
Cu ° → Cu
2+
+ 2e
E ° = −0.153V
)osteriormente los iones Cu 8 se desplazan en la solución para !inalmente llegar al c"todo donde se reducen en la super!icie catódica en Cu< met"lico.
Cu
2+
+ 2e → Cu °
E ° =
0.153V
Este proceso se lleva a cabo a un pD de (.: y con una corriente de @5F mp dm8
'tro aspecto importante a considerar es que los aditivos para cobre, que generalmente pueden estar constituidos de poli etilenglicol =)EG>, "cido mercaptopropano sul!onico =2)&> y disul!opropil disul!uro =&)&>, pueden !acilitar el recubrimiento de cobre debido a que pueden interaccionar con los iones de Cu 8 para agilizar su reducción a Cu<. dem"s, los aditivos reaccionan con algunos complejos que aunque se encuentran en proporciones peque$as pueden a!ectar en gran medida el recubrimiento.
•
*as reacciones implicadas son las siguientes1
Cu
2+
+ Cl + e
−
−
Cu
2+
+ MPS + e
↔ CuCl −
↔ Cu[ S (CH 2 ) 3 SO3 H ] + H
Cu[ S (CH 2 ) 3 SO3 H ] + H SPS + 2 H
+
+
2e −
+
+e
−
+
↔ Cu ° + MPS
↔ 2 MPS
*a !unción del )EG es de inhibir !ormación de complejos.
B3G/2 BE *H'
?3?*3'G/I •
http1JJJ.prtr5 es.esdataimagesGuKCAKBaK8;-ecnolKCAK?Agica K8;-ratamientoK8;electrolKCAKBticoK8;oK8;quKCAKBmicoK8;de K8;super!iciesK8;=general>5E6B;89@A?6C;4.pd!
•
https1es.scribd.comdoc::8464@8Cobreado5Electrolitico
