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Recubrimientos alternativos para el cadmio - Conacyt - | La Crónica de Hoy
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2016-08-06 - 00:00:00
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Julieta Torres González
Los recubrimientos electrolíticos de cadmio se emplean para proteger al hierro y al acero contra la corrosión. El cadmio es un material anódico y actúa como ánodo de sacrificio en la corrosión, protegiendo al metal ferroso de base ba se aún en aquellos casos en los que quede expuesto debido a la presencia de poros o picaduras en el cadmio. Tradicionalmente los recubrimientos de cadmio electrolítico se han aplicado sobre hierro o acero mediante el uso de soluciones de cianuro alcalino pero, en los últimos años, las inquietudes y reglamentos medio-ambientales han fomentado un mayor uso de soluciones soluciones de sulfato sulfato de cadmio ácido, cloruro de cadmio neutro y fluoborato de cadmi o ácido. El cadmio es altamente tóxico y la protección de la salud, la seguridad y el medioambiente están eliminando los usos que no son imprescindibles. No obstante aún quedan aplicaciones críticas, normalmente relacionadas con la industria aeroespacial, donde las propiedades únicas de los de los recubrimientos de cadmio electrolítico, como por ejemplo su resistencia a la l a corrosión, su lubricidad intrínseca, su ductilidad, su conductividad eléctrica y su baja resistencia de contacto, hacen necesario que continúe el uso de los recubrimientos de cadmio. La resistencia a la corrosión de los recubrimientos de cadmio electrolítico y su tendencia a mancharse cuando son manipulados, se pueden mejorar mediante la aplicación de capas de conversión crómica y otros tratamientos suplementarios. Los recubrimientos electrolíticos de cadmio se emplean para proteger al hierro y
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sacrificio en la corrosión, protegiendo al metal ferroso de base, aún en aquellos casos en los que quede expuesto debido a la presencia de poros o picaduras en el cadmio. Tradicionalmente los recubrimientos de cadmio electrolítico se han aplicado sobre hierro o acero mediante el uso de soluciones de cianuro alcalino pero, en los últimos años sehan empleado soluciones de sulfato de cadmio ácido, cloruro de cadmio neutro y fluoborato de cadmio ácido. El uso del cadmio ha sido prohibido por las normas internacionales, como la REACH (Regulation on Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) en Europa y la USEPA (US EnvironmentalProtection Agency), esto ha llevado a buscar tecnologías alternativas de sustitución, como baños orgánicos, baños de sales fundidas, procesos Ion Vapor Deposition de Aluminio, depósito en solución acuosa, etc. Por un lado, los depósitos a partir de solución acuosa, son atractivos debido a que son más económicos, son más fáciles de controlar y manipular, utilizando materiales de uso comercial. Dentro de este tipo de baños de solución acuosa se tienen las aleaciones base zinc, en particular las de Zn-Ni, ya que proporcionan una excelente resistencia a la corrosión, buena apariencia, adaptación a los sellos crómicos y los recubrimientos son muy uniformes. Existen diversos estudios que se han enfocado en el desarrollo de tecnologías para las aleaciones de Zn-Ni, así como diversos estudios se han enfocado en la obtención de mejorar los recubrimientos y sus propiedades para fines comerciales. La mayoría de las aleaciones se obtienen a partir de electrolitos ácidos, aunque también se utilizan procesos alcalinos. Los electrolitos ácidos producen depósitos con el contenido deseado de níquel (entre el 12-14% Ni) con alta eficiencia en corriente, pero la distribución de metal depositado es pobre. Por otro lado, los procesos alcalinos son menos eficientes pero dan recubrimientos más uniformes y los baños son no-corrosivos. El proceso de Zn-Ni se compone de varias etapas: Desengrase: para quitar las grasas adheridas a la pieza, que proviene de procesos de maquinado, puede ser una solución acuosa alcalina. Decapado: eliminación de óxidos metálicos por acción de un ácido (HCl o H2SO4) Recubrimiento de metal Protección: se usan sellos con soluciones de cromo diluidas o pasivados. Entre cada una de las etapas de inmersiones en baños concentrados, se producen lavados en una o varias tinas de agua. En este proceso hay varias operaciones que pueden originar un impacto medio ambiental importante: El cambio de baños agotados, sus lodos, las aguas de lavado contaminadas, los lodos de tratamiento de depuración de aguas, las limpiezas de “trabajo”, junto a
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accidentes, derrames, reboses y fugas y las emisiones atmosféricas. La mayor carga contaminante y el mayor volumen de residuo (debido a la alta dilución) son generados por las aguas de lavado. Los residuos más tóxicos están constituidos sin embargo por los baños agotados, debido a su alta concentración en sustancias nocivas. Algunas de estas sustancias químicas empleadas en los procesos de galvanoplastia presentan una alta toxicidad, que puede afectar al medio ambiente por vertido al efluente (principalmente de aguas de lavado y en menor proporción de tinas de enjuague concentradas), por emisión atmosférica (ácidos) o deposición (lodos metálicos). Los principales componentes tóxicos de los residuos generados en las operaciones de tratamientos superficiales son: Los metales pesados en forma iónica o compleja, como electrolitos en los baños, los cianuros, como acomplejantes de los iones metálicos, el cromo (+VI) para los recubrimientos metálicos, ácidos (HCl, H2 SO4, HNO3, sin contar adiciones como electrolitos), aditivos de los desengrases y los inhibidores del decapado, los boratos de los metalizados (Ni, Zn…,) los nitritos de los baños de fosfatado y diversos acelerantes como sulfitos, nitrofenoles, diversos ácidos orgánicos y otras sustancias orgánicas (quinonas) que también pueden causar efectos nocivos en el medio ambiente. Los residuos y emisiones, requieren procesos adecuadospara su tratamiento, como los químicos, electroquímicos y/o fisicoquímicos. Por otro lado, la técnica de IVD de aluminio permite realizar fácilmente el recubrimiento en una cámara al vacío sin emisiones al aire ni al agua, lo cual lo hace atractivo, desde el punto de vista ambiental y facilidad de aplicación. El proceso de IVD ya se trabaja en varios países, se encuentran más de 70 instalaciones en todo el mundo, incluidas las instalaciones en Japón, Europa, Australia, Canadá y los EU. Sin embargo, en México no se han encontrado instalaciones que se dediquen a realizar este tipo de recubrimientos. Estos recubrimientos se emplean tanto en la industria automotriz como aeronáutica. Existen empresas que realizan el proceso de metalizado, sin embargo para la industria aeronáutica en particular, no cumplen con los requisitos de sus especificaciones. Actualmente en CIDETEQ se está trabajando en la obtención de recubrimientos utilizando diferentes técnicas, en particular en el grupo de Procesos Industriales y Recubrimientos, se desarrollan proyectos para obtener recubrimientos tanto de la aleación Zn-Ni como por la técnica de IVD, desarrollando el proceso, caracterizando las propiedades los recubrimientos obtenidos a nivel laboratorio, para posteriormente llevarlos a nivel piloto. Estos estudios se encuentran en vías de desarrollo con la visión a mediano plazo de ofrecer una alternativa de recubrimientos.
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Es Investigadora del CIDETEQ.
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