CINCADO DE PIEZAS METÁLICAS

1. OBJETIVOS

Preparar el baño zinc cianurado para el recubrimiento posterior de una pieza. Recubrir una pieza metálica en un baño de zinc mediante el proceso de electrolisis.

2. FUNDAMENTO TEORICO

Un baño de recubrimiento electrolítico consiste de un ánodo y un cátodo en un electrolito, que normalmente es una solución de la sal del metal que se pretende aplicar. En el electrolito, el metal está presente en forma de iones, el flujo de electrones es proporcionado por una fuente externa de corriente directa.La pieza a recubrir se convierte en cátodo donde se lleva a cabo la reducción de los iones a metal. El ánodo consiste en una barra del metal que se recubrirá. La oxidación se lleva a cabo en el ánodo; cuando fluye la corriente, el ánodo se disuelve. El espesor de la capa del recubrimiento depende del tiempo de permanencia en el baño electrolítico. La capa puede alcanzar un espesor de hasta 100 μm, sin embargo, son mucho más frecuentes las capas más delgadas.

Cincado Electrolítico:El cincado electrolítico es un tratamiento que aporta, por electrólisis, un depósito de zinc a las piezas de acero, con el objetivo principal de protegerlas contra la corrosión. Los espesores de capa de zinc, habitualmente, no superan las 20 micras. El cincado electrolítico que aplicamos, es alcalino y exento de cianuro. Por ser alcalino, el reparto de espesores y la resistencia a la corrosión son mejores que con un cincado electrolítico ácido.

Recubrimientos de zinc : Consiste en un proceso sencillo, el que no tiene complicación como otros proceso de protección contra la corrosión. Este proceso produce una protección catódica esto es por el hecho de que el potencial de reducción del cinc es más negativo que el del hierro, con -0.44 V y -0.76 V respectivamente.Revestimientos de zinc prevenir la corrosión del metal protegido por la formación de una barrera física, y al actuar como un ánodo de sacrificio incluso si esta barrera está dañado. Cuando se expone a la atmósfera, zinc reacciona con el oxígeno para formar óxido de zinc , que además reacciona con las moléculas de agua en el aire para formar hidróxido de zinc . A su vez, hidróxido de zinc reacciona con el dióxido de carbono en la atmósfera para producir un delgado, impermeable, tenaz y bastante insoluble capa de color gris opaco de carbonato de zinc que se adhiere muy bien al zinc subyacente, de manera que lo protege de la corrosión adicionales. Esto es similar a la protección otorgada a aluminio y aceros inoxidable por sus capas de óxido.

Figura 1. Proceso de recubrimiento de Zn mediante electrolisis.

Generalmente se calcula que basta de 100 a 200 gr. de cinc para recubrir una superficie de 1 m2, lo que corresponde a una película de 0.015 a 0.03 mm de espesor. Se aplica generalmente para protección de metales ferrosos. El pH de la solución oscila entre 3.5 y 4.5, y el contenido de ácido de los baños de cinc será de 0.1 a 0.5 % del contenido en cinc.Cuanto más alta sea la temperatura del electrolito, mayor debe aumentarse la densidad de corriente o amperaje, para dejar dando recubrimiento brillante y de buen acabado. La densidad de corriente o amperaje que generalmente se aplica, no debe ser de valores muy bajos, pues se puede obtener un cincado de estructura discontinua y de mal recubrimiento.

3. MATERIALES Y REACTIVOS

o Fuente de corriente continúa.o Cables con conectores.o Termómetro.o Electrodos y piezas metálicas a recubrir.o Vaso de precipitado.o Balanza.o Cronometroo Hornilla eléctricao NaCN.o NH4OH.o HNO3.o Cinc metálico en polvo.

4. PROCEDIMIENTO

Preparación del baño de cinc cianurado:

o Pesar 8.4 g de cinc metálico.o Diluir con agua. o Disolver el cobre con acido nítrico (65%).o Calentar hasta que la reacción termineo Neutralizar la solución con hidróxido de amonio o Añadir cianuro de sodio.o Aforar hasta un volumen de 250 ml.o Calentar el baño hasta unos 50ºC.

Cincado

Conectar el circuito de la figura 1 Aplicar una corriente continua y esperar a que la reacción transcurra. Dejar recubrir la pieza hasta que adquiera un aspecto agradable. Enjuagar la pieza en agua fría. Desconectar el circuito y comparar el antes y el después del recubrimiento.

5. RESULTADOS

mZnº = 8.52g (cinc metálico em polvo) a partir de La concentración de ZnO = 42 g/ l

0.250 l

42 gZnO1 l

∗65.4 gZn

81.4 gZnO=8.44 gZn( polvo)

Disolución Del Zn em polvo com HNO3:

Zn + 4HNO3 = Zn(NO3)2 + 2NO2(g) + 2H2O

Después de disolver el Zn se añade NH4OH para neutralizar a um pH básicoFormación del Zn(OH)2 se observa dos faces, El Zn precipita como sólidos blancos

Zn(NO3)2 + 2NH4OH = Zn(OH)2 + 2NH4NO3

Simultaneamente ocurre las siguientes reacciones:

NH4OH = NH3 + H2O Zn(OH)2 = Zn2+ + 2(OH)-

Formación del complejo amoniacal con el Zn:

Zn2+ + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+

AL adicionar NaCN, se observa El cambio de color a un cristalino opaco:

NaCN + Zn2+ =Na2Zn(CN)4

Finalmente se afora a 250 ml y se procede com La electrólisis, en El catodo ocurre La reacción de reducción:

Zn2+ + 2e- = Znº

6. CONCLUSIÓN

Se obtuvo varias piezas que fueron recubiertas por cinc con una muy buena apariencia.

El control del tiempo es fundamental en la etapa de electrolisis para no producir una capa oscura o una capa áspera y sin brillo.

Un optimo enjuague da mayores resultados en al proceso del cincado.

El estudio de los iones y de los complejos presentes en un baño, es de vital importancia puesto que nos permite determinar el rango de pH y la temperatura a la cual debemos operar dicho baño para de esta forma obtener un recubrimiento óptimo.

El estudio de las reacciones oxido-reducción implicadas en el proceso sirven de base para determinar la densidad de carga que se le debe suministrar al sistema.

Existen diversas tecnologías que se pueden aplicar, para la selección se debe tener en cuenta la eficiencia, los costos de instalación y producción, la energía requerida, la cantidad de residuos generados y las posibilidades de tratamientos deposición de los mismos, entre otros.

7. DISCUCIONESEl tiempo de inmersión de las piezas debe ser controlado ya que un sobrecapado traería como consecuencia una disminución en las propiedades del recubrimiento.El control de la temperatura de el baño de cinc debe fluctuar entre los 40 a 60ºC, no debe pasar de estos rangos, ya que si la temperatura es muy alta se producirá un revestimiento delgado. Si la temperatura es menor que darán espesores gruesos debido a la densidad del revestimiento por la Tº.La contaminación de la pieza, se trata de evitar con las etapas de enjuague que son intermedias y anteriores a el baño de cinc.Se observa que en el cincado se produce una superficie más acabada y una adherencia mejor.Si se obtienen piezas en que la superficies presenta poca adherencia esto se puede deber a un desengrase defectuoso para los dos proceso de y cincado. Densidades ampericas muy altas producen un recubrimiento muy fino en las piezas, lo contrario con amperajes bajos que darían estructuras gruesas y un mal recubrimiento.

8. BIBLIOGRAFÍA

1. N. Levine, Fisicoquímica Ed. McGraw Hill, Madrid, 2004. Capítulo 16. 2. Ing. Leonardo Coronel, Ing. Gabriel Mejía, Ing. Esperanza Díaz. Compendios de

Química General Cuarta Edición 20083. http://dsostenible.com.ar/empresas/ceads/agrocmaslim.html4. http://www.estrucplan.com.ar/Articulos/verarticulo.asp?IDArticulo=7775. http.//www.tecmaqsrl.com

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD DE INGENIERIA

CARRERA DE METALURGIA Y DE MATERIALES

ELECTROMETALURGIAMET 222

INFORME Nº 3CINCADO DE PIEZAS METÁLICAS

NOMBRE: QUISBERT PEREZ EYNAR AMERICO

DOCENTE: ING. ALBERTO ALEJO

LA PAZ – BOLIVIA2013