Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales base hierro y latón a partir de niquelado electrolítico

Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 1 RESUMEN El presente proyecto trata de obtener capas de niquelado brillante mediante deposición electrolítica, a fin de conseguir una mejora a la corrosión según la norma “ASTM B 117” (American Society for Testing and Materials). Para ello, se prueban varios tipos de electrolitos semibrillantes (sin aditivos que no contengan azufre hidrolizable codepositado) como primer baño. Como segundo paso, se introduce un baño de niquelado con alto contenido de azufre en el depósito de níquel debido a que contiene un aditivo con azufre hidrolizable que se codeposita con el níquel ayudando al sistema a aumentar la resistencia a la corrosión, cuando se deposita sobre este níquel una capa de níquel brillante con menos cantidad de azufre hidrolizable codepositado. Este níquel brillante confiere a las piezas un acabado decorativo con alto brillo y nivelación, Este níquel contiene pequeñas cantidades de azufre, provenientes de la sacarina sódica, que se utilizan como ductilizante. Se determinan los espesores por fluorescencia de rayos X, siguiendo la metódica UNE-ISO- 3497 ASTM B-568. Se observan los depósitos de níquel mediante la técnica de caracterización microestructural SEM (Microscopia Electrónica de Barrido), utilizando probetas metalográficas. Se estudia el salto de potencial en mV según la norma ASTM B 764 – 94 “Standard Test Method for Simultaneous Thickness and Electrochemical Potential Determination of Individual Layers in Multilayer Nickel Deposit (Step Test)”, tratando de obtener un valor alto de diferencia de potencial ya que cuanto más alto es el valor, superior a 120 mV se obtienen depósitos electrolíticos con mayor resistencia a la corrosión. Se corroboran estos valores de resistencia a la corrosión mediante ensayos acelerados en cámara de niebla salina según la norma ASTM B 117 – 97 “Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus”. El resultado y conclusión de todo el proceso, es la confirmación de una mejora de la resistencia a la corrosión con los diversos electrolitos de niquelado estudiados. 2 Memoria Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 3 ÍNDICE RESUMEN 1 ÍNDICE 3 1. INTRODUCCIÓN 5 2. ESTADO DE LA TÉCNICA 7 3. PARTE EXPERIMENTAL 17 3.1 Preparación de los baños 17 3.2 Electrolisis por corriente continua 18 3.2.1 Preparación superficial del latón 18 3.2.2 Preparación superficial del acero 19 4. RESULTADOS 25 4.1 Fluorescencia de Rayos X 25 4.2 Caracterización microestructural mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) 57 4.3 Ensayo de resistencia a la corrosión. Niebla salina 79 4.4 Step test 90 5. ANÁLISIS ECONÓMICO 93 6. EVALUACIÓN MEDIOAMBIENTAL 97 CONCLUSIONES 99 AGRADECIMIENTOS 101 BIBLIOGRAFÍA 103 4 Memoria Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 5 1. INTRODUCCIÓN El níquel junto con el cromo son los metales que en la galvanotecnia se utilizan en mayor escala. Tanto para protección contra la corrosión como para fines exclusivamente decorativos, también se utiliza sobre acero, latón, cobre, aleaciones, fundición inyectada de zinc (ZAMAC), aluminio y plásticos, siguiendo un proceso específico de preparación superficial para cada tipo de material. En el níquel se puede conseguir un brillo adecuado, no únicamente mediante pulido sino también por los llamados baños de niquelado brillante, aunque el metal base no presente una superficie brillante. Como consecuencia de la buena estabilidad química del níquel, el brillo se mantiene inalterable durante largo tiempo. El objetivo del proyecto es obtener capas de niquelado brillante mediante deposición electrolítica, a fin de conseguir una mejora a la corrosión. El níquel es más noble que el Acero, por lo que los recubrimientos sobre éste, proporcionan una protección suficiente cuando tienen un buen espesor y están libres de poros. Pero en la mayor parte de los casos bajo el recubrimiento de níquel se deposita una capa intermedia de cobre que a su vez son metales más nobles, el níquel protege entonces al Acero de un modo perfecto contra la corrosión. Además la sobretensión del hidrógeno sobre el níquel es relativamente elevada (0,20V) por lo que éste, en soluciones neutras, poco alcalinas o débilmente ácidas, es prácticamente estable. También es importante la atmósfera y el ambiente que producen sobre la superficie del níquel una oxidación que forma una película invisible, pero extraordinariamente densa y sólida de gran resistencia química, que proporciona al níquel un estado pasivo a la corrosión. El níquel presenta una buena resistencia frente a los álcalis fuertes en disolución y fundidos en la mayoría de materias orgánicas. El níquel resiste mejor que el cromo la acción corrosiva. El metal resulta estable ante ácidos o al aire a elevada temperatura; por encima de 500 ºC se forman sobre su superficie películas de óxidos de color amarillento. El níquel no se empaña como la plata, tiene una gran aplicación sobre piezas de decoración. 6 Memoria Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 7 2. ESTADO DE LA TÉCNICA Actualmente los electrolitos mas usados son las formulaciones de WATTS para recubrimientos brillantes y las de níquel sulfamato para “electroforming” [2]. Figura nº 1. Diferentes piezas acabadas con níquel brillante. En los baños de niquelado brillante, la electrodeposición de níquel se lleva cabo en una disolución que contiene iones níquel y agua, al paso de una corriente continua entre el ánodo y la pieza a recubrir que hace de cátodo. Normalmente el ánodo es níquel puro que se va disolviendo en tanto en cuanto la corriente va pasando, formando iones níquel que reemplazarán a los que se han reducido en el cátodo sobre la pieza. A fin de evitar las variaciones continúas del valor del pH en los baños de niquelado brillante, se usa el ácido bórico. Los demás constituyentes de este proceso son el sulfato de níquel hexahidratado. NiSO4.6H2O y el cloruro de níquel hexahidratado: NiCl2. 6H2O La mayoría de los baños de niquelado brillante que se usan hoy día están basados en la formulación propuesta en 1916 por Watts [2]. La composición típica está indicada en la Tabla nº1. Sustancia Concentración en g/L Sulfato de níquel 6 hidratado 240 – 300 Cloruro de níquel 6 hidratado 40 – 60 Acido bórico 25 - 45 Tabla nº 1. Composición del baño de Níquel Watts. 8 Memoria Las condiciones de trabajo del niquelado brillante están indicadas en la tabla nº 2. Temperatura 30-65ºC Agitación aire, mecánica o aspersores pH 3,5-5 Corriente catódica 3 – 8 A/dm2 Velocidad de deposición 40-90 micrómetros por hora Tabla nº 2. Condiciones de trabajo de la fórmula de Watts. Las propiedades mecánicas del baño de níquel obtenido por la fórmula de Watts se muestran en la Tabla nº 3 en comparación con el níquel convencional. Dureza HV Ductilidad % elongación Tensiones MN/m2 Tensiones MN/m2 Níquel convencional Níquel Watts 90-140 130-200 47 25 460 420 - 150 Tabla nº 3. Propiedades del níquel obtenidos por vía electrolítica. Comparado con el níquel convencional. Comparados con el níquel convencional, los depósitos obtenidos por la fórmula de Watts son mas duros, tienen menos ductilidad, muestran mas tensiones, no obstante los valores expuestos en la Tabla nº 3 pueden ser mejorados cambiando las condiciones de trabajo así como limitando las impurezas metálicas. Si aumentamos la temperatura hasta 60 ºC y a un pH de 3,0 a una densidad de corriente de 3 a 7 A/dm2 se mejoran los valores expuestos en la citada Tabla nº 3. Si se modifican las condiciones de trabajo del baño de níquel obtenido con la solución Watts para obtener una dureza de aproximadamente 200 HV, la ductilidad es baja y las tensiones internas demasiado altas para que sea aceptable para el depósito. No obstante se pueden obtener depósitos de níquel con una dureza aceptable y a la vez dúctiles, pero se debe usar un electrolito diferente al Watts. Esto se consigue añadiendo al electrolito una sal de amonio y trabajando a un pH elevado. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 9 La formulación está indicada en la Tabla nº 4. Sustancia Concentración en g/L Sulfato de níquel 6 hidratado 180 Cloruro de níquel 6 hidratado 30 Cloruro de amonio 25 Acido bórico 30 Tabla nº 4. Baño de níquel para depósitos duros. Las condiciones de trabajo para esta solución son de pH 5,6. La temperatura 60 ºC, la densidad de corriente 5 A/dm2. El depósito tiene una dureza de 400 HV, tensiones internas 1100 MN/m2 y una ductilidad correspondiente a un 6% de elongación. Sin embargo, una formulación para obtener depósitos con una buen de poder de penetración está indicado en la Tabla nº 5. Sustancia Concentración en g/L Cloruro de níquel 6 hidratado 38 Sulfato de níquel 6 hidratado 30 Sulfato de sodio anhidro 180 Acido bórico 25 Tabla nº 5. Electrolito de níquel con un buen poder de penetración. Con esta disolución se obtiene un poder de penetración superior a las demás expuestas anteriormente tanto si se trabaja a bajas o a altas densidades de corriente. No obstante debido a su baja concentración de iones níquel la densidad de corriente máxima que se puede usar con este electrolito es mas baja que en los otros. Los baños de níquel de alto cloruro bajo sulfato se usan cuando el metal base a tratar es aleaciones de zinc ya que el ión cloruro aguanta mas la contaminación por dicho metal que el sulfato. 16 Memoria Los ánodos de níquel totalmente activos tienen un potencial de disolución de aproximadamente 0,3 Voltios vs S.C.E. Es por lo tanto muy negativo para tener una influencia con los iones sulfamato. En la Tabla nº 14, se pueden observar el espesor de los depósitos de sulfamato de níquel obtenidos con un baño de alto rendimiento, para conseguir un valor cero en las tensiones. Temperatura ºC 35 40 45 50 55 60 65 70 Densidad corriente A/dm2 1,1 2,7 4,3 8,1 13,5 17,8 21,6 32 Velocidad deposición en µm/h 12 31 50 94 156 206 250 375 Tabla nº 14. Valor de tensiones cero para un depósito de alto rendimiento Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 17 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1 Preparación de los baños A continuación se especifican las fórmulas empleadas en este estudio en referencia a la bibliografía de baños comerciales existentes en el mercado. Baño Níquel Brillante: Se procede a la preparación de 2 litros de baño níquel brillante. Se necesitan: - 300 g/L de Sulfato de Níquel 6·H20. - 80 g/L de Cloruro de Níquel 6·H20. - 45 g/L de Ácido Bórico. - 3 g/L Carbón activo. En un vaso de precipitados de 2 litros se introduce el ácido bórico hasta calentar a 50 0C. Añadimos el cloruro de níquel y el sulfato de níquel agitando la disolución durante 30 – 45 minutos. Después se añade el carbón activo y se deja 1 hora en agitación para después filtrar. Baño Níquel Mate (Semibrillante): En la preparación de 2 litros de baño se necesitan los mismos elementos del baño brillante pero en la proporción siguiente: - 280 g/L de Sulfato de Níquel 6·H20. - 35 g/L de Cloruro de Níquel 6·H20. - 45 g/L de Ácido Bórico. - 3 g/L Carbón activo. El procedimiento de su obtención es el mismo realizado con el baño níquel brillante. Baño Níquel Mate comercial: Se preparan 2 litros del baño idéntico al baño níquel mate descrito anteriormente con la diferencia de la adición de 10 mL/L del componente comercial Initial 7400. Se ajustará el pH a 4. 18 Memoria Baño Níquel Semi Base Sulfamato: Para la preparación de 1 litro se necesitan: - 600 mL de Sulfamato de Níquel líquido. - 20 g de Cloruro de Níquel 6·H20. - 40 g de Ácido Bórico. - 2 g/L Carbón activo. - 4 mL de Aditivo nº 1 (consta de una disolución de hexindiol y benzaldehido 2,4 disulfonato de sodio). Como agente humectante hemos utilizado 0,5 mL /L de 2 etilhexilsulfato de sodio. Se calienta hasta 500C 300 mL de agua destilada. Se añade el ácido bórico hasta total disolución (unos 10 minutos agitando). Luego se vierte el cloruro de níquel hexahidratado y el sulfamato de níquel líquido hasta volumen de 1 L sin dejar de agitar. Se procede al ajustado del pH a 4 mediante ácido sulfámico o carbonato de níquel según el resultado de la medición inicial. Se añade el carbón activo calentando 1 h entre 50 – 550C y finalmente filtrar. Una vez filtrado se añaden los 4 mL del aditivo. 3.2 Electrólisis por corriente continua. Preparación superficial del material base latón y Acero. 3.2.1 Preparación superficial del Latón. 1. Desengrase químico. Concentración: 80 g/L. Temperatura 55 – 60 ºC. Tiempo: 10 minutos. 2. Lavado 3. Desengrase electrolítico. Concentración: 100 g/L. Temperatura: 25 – 30 ºC. Tiempo: 2 minutos. Polaridad del rectificador aplicada a la pieza de latón: fase catódica. 4. Lavado. 5. Activado en ácido sulfúrico en disolución al 5% V/V. Temperatura ambiente. Tiempo: 1 minuto. 6. Lavado. 7. Proceso de niquelado. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 19 3.2.2 Preparación superficial del Acero. 1. Desengrase químico: Concentración: 80 g/L. Temperatura: 55 – 60 ºC. Tiempo: 10 minutos. 2. Lavado. 3. Desengrase electrolítico. Concentración: 100 g/L. Temperatura: 25 – 30 ºC. Tiempo: 3 minutos. Polaridad del rectificador aplicada a la pieza de latón: fase catódica a 40 segundos y anódica a 20 segundos hasta trascurrido los 3 minutos. El último paso debe ser anódico. 4. Lavado. 5. Activado en ácido sulfúrico en disolución al 5% V/V. Temperatura ambiente. Tiempo: 1 minuto. 6. Lavado. 7. Proceso de niquelado. Como material base se han utilizado células Hull de medidas 10 x 7,5 cm (Una para cada tipo de baño: brillante o semibrillante) con sus respectivos ánodos. Figura nº 4. Disposición de trabajo de la célula Hull. 20 Memoria Figura nº 5. Esquema de una célula Hull. Durante todo el proceso de trabajo, es importante tanto mantener el intervalo de temperaturas como el nivel de los baños, así como su sustitución cada 2 probetas. También, la agitación de los baños mediante entrada de aire comprimido como se puede observar en la siguiente imagen. Figura nº 6. Detalle de trabajo de la célula Hull. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 21 En las combinaciones de los diferentes baños semibrillantes destinados para el ensayo de Niebla Salina, había diferencias respecto si la placa era de acero o latón. Por ejemplo, la placa de latón se desengrasaba en un baño a la temperatura de 50 0C para después introducirla en un baño electrolítico en fase catódica-reducción a 3 A durante 2 minutos. Seguidamente, se lavaba en agua para introducirla en un baño de H2 SO4 al 5% durante 1 minuto, lavar de nuevo en agua y finalmente introducirlo en los diferentes baños a 2 A y 10 minutos sin lavado previo (siempre controlando las temperaturas). Solamente en la etapa de HiS (High Sulfur), se aumentaba el tiempo 1 minuto más y se disminuía un poco la temperatura. En el caso del acero, se trataba previamente en baño de clorhídrico al 50% para eliminar la capa de Zn (1-2 µm) y todo el proceso siguiente era igual al del latón. A continuación, se muestran en las figuras nº 7 y nº 8. la variación de potencial y su diagrama vectorial correspondiente de la célula de Hull durante el proceso aplicando intensidades de 1 A. Figura nº 7. Diagrama de variación de potencial a 1 A. 22 Memoria Figura nº 8. Diagrama vectorial de densidad de corriente a 1 A. En el caso de aplicar intensidad de 2 A, se muestran en las figuras nº 9 y nº 10 la variación de potencial y su diagrama vectorial correspondiente de la célula de Hull: Figura nº 9 . Diagrama de variación de potencial a 2 A. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 23 Figura nº 10. Diagrama vectorial de densidad de corriente a 2 A. 24 Memoria Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 25 4. RESULTADOS Solamente por el aspecto externo no puede juzgarse, naturalmente, la calidad de un depósito galvánico; es de esencial importancia su examen, en los objetos terminados, en relación con el brillo, burbujas o ampollas, existencia de poros, puntos quemados, uniformidad de la superficie, manchas…, que tanta influencia ejercen en el valor comercial de los objetos. Dado que muchas de las propiedades físicas esenciales para la posterior permanencia de los recubrimientos como la porosidad, el espesor, adherencia, resistencia a la corrosión, tensiones internas, resistencia al rozamiento y ductilidad, no pueden apreciarse a simple vista, se han introducido en la técnica numerosos procedimientos de ensayo para su determinación. La característica más importante de un recubrimiento en cuanto se refiere a la protección que ofrece, es el espesor. Este puede determinarse de diversos modos, que se dividen en dos grupos: los que dan el espesor medio y los que permiten calcular el de cada punto. Al primer grupo pertenecen los procedimientos de ensayo en los cuales todo el recubrimiento se desprende de la superficie metálica por medios químicos o electroquímicos, calculándose su espesor, bien por la diferencia de peso o por el análisis del recubrimiento disuelto en el líquido de ensayo. El último de los métodos citados se emplea raramente por ser mucho más fácil, si se elige una disolución adecuada, calcular el peso y, por tanto, el espesor del recubrimiento sin más que pesar el objeto antes y después de la disolución de aquel. 4.1 Fluorescencia Rayos X (UNE-ISO-3497.ASTM B 568). La fluorescencia de rayos X es una herramienta de gran utilidad para realizar el análisis de materiales. En el presente proyecto se ha utilizado un potente espectrómetro por dispersión de energías en la aplicación del método no destructivo de la fluorescencia de rayos X a la medición de espesores de recubrimientos. Posee un potente programa que garantiza un análisis simple, rápido y preciso de materiales desconocidos, incluso en pequeñísimas concentraciones. El espectrómetro de rayos X utiliza la fluorescencia X característica de cada elemento para su identificación. La energía del haz primario X, generado por el tubo y dirigido hacia la muestra a ensayar, es suficiente para penetrar en los orbitales atómicos 32 Memoria BAÑO DE Ni BRILLANTE 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 26,1 0,105 Tª Baño (ºC): 54 2 19,9 0,17 3 17,1 0,26 Tª Baño Cuba (ºC): 59 Baño 5A: 5,01 - 4,5 4 12,9 0,395 5 6,67 0,62 6 4,42 0,73 5 Tª Disolución (ºC): 55 Baño disolución: 2 - 5,05 7 2,74 0,82 Tabla nº 26. Placa nº 5 a Intensidad 2 A. BAÑO DE Ni BRILLANTE 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 25,5 0,1 Tª Baño (ºC): 59 2 20,6 0,16 3 16,7 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 60 Baño 5A: 5,01 - 4 4 12,9 0,39 5 6,96 0,61 6 4,66 0,725 6 Tª Disolución (ºC): 52 Baño disolución: 2,01- 5,1 7 2,8 0,82 Tabla nº 27. Placa nº 6 a Intensidad 2 A. Baño de Ni brillante 2A/15 min 0 5 10 15 20 25 30 0 2 4 6 8 10 12 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 1 Placa nº 2 Placa nº 3 Placa nº 4 Placa nº 5 Placa nº 6 Figura nº 16. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. En el caso de aplicar 2 A, se comprueba que la tendencia entre las placas es la misma, pero el resultado de las condiciones de la placa nº 3, representan un mayor espesor de capa. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 33 BAÑO DE Ni MATE (SEMI) + INITIAL 7400 (100 mL/L) 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 15,2 0,095 Tª Baño (ºC): 56 2 12,7 0,155 3 9,72 0,245 Tª Baño Cuba (ºC): 65 Baño 5A: 5 - 6 4 5,96 0,385 5 2,53 0,605 6 1,59 0,72 1 Tª Disolución (ºC): 54 Baño disolución: 1 - 3,05 7 1,25 0,82 Tabla nº 28. Placa nº 1 a Intensidad 1 A BAÑO DE Ni MATE (SEMI) + INITIAL 7400 (100 mL/L) 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 14,9 0,1 Tª Baño (ºC): 54 2 11,7 0,16 3 8,4 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 70 Baño 5A: 5,015 - 5,25 4 5,9 0,39 5 2,97 0,615 6 1,83 0,72 2 Tª Disolución (ºC): 58 Baño disolución: 1,01 - 2,95 7 1,28 0,82 Tabla nº 29: Placa nº 2 a Intensidad 1 A BAÑO DE Ni MATE (SEMI) + INITIAL 7400 (100 mL/L) 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 15,3 0,1 Tª Baño (ºC): 55 2 12,2 0,16 3 9,09 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5,01 - 5 4 6,08 0,39 5 3,13 0,61 6 1,91 0,725 3 Tª Disolución (ºC): 57 Baño disolución: 1,005 - 2,85 7 1,3 0,82 Tabla nº 30. Placa nº 3 a Intensidad 1 A BAÑO DE Ni MATE (SEMI) + INITIAL 7400 (100 mL/L) 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 14,3 0,1 Tª Baño (ºC): 53 2 10,5 0,16 3 7,84 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5,01 - 5 4 5,66 0,39 5 3,04 0,61 6 1,29 0,725 4 Tª Disolución (ºC): 52 Baño disolución: 1 - 3,1 7 0,881 0,82 Tabla nº 31. Placa nº 4 a Intensidad 1 A 34 Memoria BAÑO DE Ni MATE (SEMI) + INITIAL 7400 (100 mL/L) 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 14,9 0,1 Tª Baño (ºC): 57 2 11,7 0,16 3 8,83 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5,005 - 5,65 4 6,16 0,39 5 3,1 0,61 6 1,65 0,72 5 Tª Disolución (ºC): 55 Baño disolución: 1,01 - 2,65 7 0,881 0,82 Tabla nº 32. Placa nº 5 a Intensidad 1 A. BAÑO DE Ni MATE (SEMI) + INITIAL 7400 (100 mL/L) 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 13,4 0,1 Tª Baño (ºC): 55 2 10,5 0,165 3 7,7 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 73 Baño 5A: 5 - 5,6 4 5,37 0,39 5 2,63 0,61 6 1,67 0,72 6 Tª Disolución (ºC): 58 Baño disolución: 1 - 2,85 7 1,14 0,82 Tabla nº 33. Placa nº 6 a Intensidad 1 A Baño de Ni Mate (Semi) + Initial 1A/15min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0123456 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 1 Placa nº 2 Placa nº 3 Placa nº 4 Placa nº 5 Placa nº 6 Figura nº 17. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. En el caso del introducir en el baño el aditivo comercial “Initial” aplicando condiciones de intensidad de 1A, no se aprecian grandes diferencias de espesor con las diferentes condiciones aplicadas. La variación de espesor entre la que proporciona mayor y menor espesor es de 1,9 micrómetros. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 35 BAÑO DE Ni MATE (SEMI) + INITIAL 7400 (100 mL/L) 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 29,5 0,1 Tª Baño (ºC): 58 2 22,7 0,16 3 17,8 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 70 Baño 5A: 5,005- 6,6 4 12,1 0,39 5 5,92 0,61 6 3,6 0,715 1 Tª Disolución (ºC): 55 Baño disolución: 2,01 - 4,35 7 1,67 0,82 Tabla nº 34. Placa nº 1 a Intensidad 2 A BAÑO DE Ni MATE (SEMI) + INITIAL 7400 (100 mL/L) 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 29,2 0,095 Tª Baño (ºC): 59 2 23,3 0,16 3 18,5 0,245 Tª Baño Cuba (ºC): 65 Baño 5A: 5,01- 6,2 4 12,3 0,39 5 6,19 0,61 6 3,93 0,72 2 Tª Disolución (ºC): 54 Baño disolución: 2 - 5 7 2,31 0,82 Tabla nº 35. Placa nº 2 a Intensidad 2 A BAÑO DE Ni MATE (SEMI) + INITIAL 7400 (100 mL/L) 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 29,4 0,095 Tª Baño (ºC): 50 2 24,1 0,155 3 18,7 0,245 Tª Baño Cuba (ºC): 65 Baño 5A: 5,01- 6,2 4 12,3 0,39 5 6,22 0,61 6 3,91 0,715 3 Tª Disolución (ºC): 53 Baño disolución: 2 - 5,35 7 2,29 0,815 Tabla nº 36. Placa nº 3 a Intensidad 2 A BAÑO DE Ni MATE (SEMI) + INITIAL 7400 (100 mL/L) 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 26,2 0,1 Tª Baño (ºC): 52 2 22,9 0,15 3 16,2 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 66 Baño 5A: 5,1- 7,1 4 11,2 0,39 5 5,14 0,61 6 2,7 0,72 4 Tª Disolución (ºC): 52 Baño disolución: 2,015 - 4,25 7 1,45 0,815 Tabla nº 37. Placa nº 4 a Intensidad 2 A 36 Memoria BAÑO DE Ni MATE (SEMI) + INITIAL 7400 (100 mL/L) 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 28,7 0,1 Tª Baño (ºC): 53 2 23,7 0,16 3 18 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 66 Baño 5A: 5 - 6,9 4 12 0,39 5 5,7 0,615 6 3,31 0,72 5 Tª Disolución (ºC): 55 Baño disolución: 2,015 - 4,2 7 1,8 0,82 Tabla nº 38. Placa nº 5 a Intensidad 2 A. BAÑO DE Ni MATE (SEMI) + INITIAL 7400 (100 mL/L) 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 30 0,1 Tª Baño (ºC): 54 2 24,9 0,16 3 19,2 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 70 Baño 5A: 5 - 6,7 4 12,9 0,39 5 6,23 0,615 6 3,7 0,72 6 Tª Disolución (ºC): 56 Baño disolución: 2,015 - 4,2 7 2,13 0,82 Tabla nº 39. Placa nº 6 a Intensidad 2 A. Baño de Ni Mate (Semi) + Initial 2A/15min 0 5 10 15 20 25 30 35 0 2 4 6 8 10 12 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 1 Placa nº 2 Placa nº 3 Placa nº 4 Placa nº 5 Placa nº 6 Figura nº 18. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente A 2 A observamos las misma tendencia que para 1A, las diferencias de espesor entre las diferentes placas no es muy significativa, obteniéndose resultados comparables. La diferencia entre las condiciones con las que se obtiene mayor y menor espesor de de 3,8 micrómetros. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 37 BAÑO DE Ni MATE (SEMI) 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 15,9 0,1 Tª Baño (ºC): 57 2 12,8 0,16 3 9,66 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5,015 - 7,1 4 6,62 0,39 5 3,18 0,61 6 1,89 0,715 1 Tª Disolución (ºC): 53 Baño disolución: 1,005 - 2,9 7 1,03 0,81 Tabla nº 40. Placa nº 1 a Intensidad 1 A BAÑO DE Ni MATE (SEMI) 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 14,9 0,1 Tª Baño (ºC): 59 2 11,6 0,16 3 9 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 72 Baño 5A: 5,01 - 6,9 4 6,01 0,39 5 3 0,615 6 1,9 0,715 2 Tª Disolución (ºC): 54 Baño disolución: 1,005 - 3,05 7 1,05 0,815 Tabla nº 41. Placa nº 2 a Intensidad 1 A BAÑO DE Ni MATE (SEMI) 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 13,3 0,1 Tª Baño (ºC): 60 2 10,3 0,165 3 7,99 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 70 Baño 5A: 5,005 - 6,85 4 5,22 0,39 5 2,38 0,61 6 1,44 0,72 3 Tª Disolución (ºC): 51 Baño disolución: 1,01 - 3 7 0,769 0,82 Tabla nº 42. Placa nº 3 a Intensidad 1 A BAÑO DE Ni MATE (SEMI) 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 13,7 0,1 Tª Baño (ºC): 59 2 10,5 0,16 3 8,32 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 69 Baño 5A: 5 - 7 4 5,55 0,39 5 2,6 0,61 6 1,54 0,72 4 Tª Disolución (ºC): 57 Baño disolución: 1 - 2,95 7 0,822 0,82 Tabla nº 43. Placa nº 4 a Intensidad 1 A 38 Memoria BAÑO DE Ni MATE (SEMI) 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 14,7 0,105 Tª Baño (ºC): 52 2 11,7 0,165 3 9,06 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 70 Baño 5A: 5,005 - 8 4 6,03 0,39 5 2,93 0,61 6 1,75 0,72 5 Tª Disolución (ºC): 55 Baño disolución: 1,005 - 3,45 7 0,88 0,82 Tabla nº 44. Placa nº 5 a Intensidad 1 A BAÑO DE Ni MATE (SEMI) 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 15,4 0,1 Tª Baño (ºC): 56 2 12,3 0,16 3 9,4 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 72 Baño 5A: 5,01 - 7,1 4 6,34 0,39 5 3,18 0,61 6 1,87 0,72 6 Tª Disolución (ºC): 58 Baño disolución: 1 - 3,45 7 1,04 0,82 Tabla nº 45. Placa nº 6 a Intensidad 1 A Baño de Ni Mate (Semi) 1A/15min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 1 2 3 4 5 6 Densidad de Corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 1 Placa nº 2 Placa nº 3 Placa nº 4 Placa nº 5 Placa nº 6 Figura nº 19. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. Para el baño de Ni mate (semi) con condiciones de 1 A, se observan diferencias menos significativas de espesor conseguido que para el baño Ni brillante, ya que la diferencia entre la de mayor espesor y la de menor espesor es de 2,6 micrómetros. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 39 BAÑO DE Ni MATE (SEMI) 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 28,6 0,1 Tª Baño (ºC): 54 2 22,5 0,16 3 17,5 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 71 Baño 5A: 5,015 - 8,2 4 12,1 0,39 5 6,22 0,61 6 3,44 0,72 1 Tª Disolución (ºC): 56 Baño disolución: 2,015 - 4,7 7 1,88 0,815 Tabla nº 46. Placa nº 1 a Intensidad 2 A. BAÑO DE Ni MATE (SEMI) 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 26,1 0,1 Tª Baño (ºC): 58 2 20,7 0,16 3 15,8 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 72 Baño 5A: 5,01 - 7,6 4 10,9 0,39 5 5,8 0,61 6 3,08 0,72 2 Tª Disolución (ºC): 55 Baño disolución: 2,015 - 4,9 7 1,74 0,82 Tabla nº 47. Placa nº 2 a Intensidad 2 A BAÑO DE Ni MATE (SEMI) 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 28,6 0,1 Tª Baño (ºC): 51 2 23,2 0,16 3 18,4 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 70 Baño 5A: 5 - 7,6 4 11,9 0,39 5 6,03 0,605 6 3,9 0,715 3 Tª Disolución (ºC): 53 Baño disolución: 2,005 - 5,35 7 2,22 0,81 Tabla nº 48. Placa nº 3 a Intensidad 2 A. BAÑO DE Ni MATE (SEMI) 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 29 0,1 Tª Baño (ºC): 55 2 22,7 0,16 3 17,6 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 71 Baño 5A: 5,005 - 8,85 4 12,1 0,39 5 6,01 0,61 6 3,62 0,72 4 Tª Disolución (ºC): 57 Baño disolución: 2,015 - 4,6 7 1,9 0,82 Tabla nº 49. Placa nº 4 a Intensidad 2 A. 40 Memoria BAÑO DE Ni MATE (SEMI) 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 29,5 0,105 Tª Baño (ºC): 57 2 23,9 0,165 3 18,6 0,255 Tª Baño Cuba (ºC): 72 Baño 5A: 5,01 - 7,8 4 12 0,39 5 5,9 0,61 6 3,49 0,72 5 Tª Disolución (ºC): 54 Baño disolución: 2,015 - 4,7 7 1,95 0,82 Tabla nº 50. Placa nº 5 a Intensidad 2 A. BAÑO DE Ni MATE (SEMI) 2A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 28,5 0,09 Tª Baño (ºC): 50 2 22,7 0,16 3 17,3 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 72 Baño 5A: 5,01 - 8,1 4 12 0,385 5 5,77 0,61 6 3,6 0,72 6 Tª Disolución (ºC): 52 Baño disolución: 2,01 - 5 7 2,03 0,815 Tabla nº 51. Placa nº 6 a Intensidad 2 A. Baño de Ni mate (semi) 2A/15min 0 5 10 15 20 25 30 35 0 2 4 6 8 10 12 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 1 Placa nº 2 Placa nº 3 Placa nº 4 Placa nº 5 Placa nº 6 Figura nº 20. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. En el caso de 2 A, la diferencia de espesor entre placas nuevamente es poco significativa. Entre la de mayor y menor espesor existe una variación de 2,5 micrómetros. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 41 BAÑO DE Ni SEMI BASE SULFAMATO 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) – Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 13,5 0,1 Tª Baño (ºC): 57 2 11 0,165 3 8,11 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 65 Baño 5A: 5,01 - 10,45 4 4,47 0,39 5 1,71 0,61 6 0,931 0,72 1 Tª Disolución (ºC): 50 Baño disolución: 1,01 - 2,75 7 0,499 0,82 Tabla nº 52. Placa nº 1 a Intensidad 1 A BAÑO DE Ni SEMI BASE SULFAMATO 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 13,4 0,1 Tª Baño (ºC): 54 2 11,4 0,16 3 8,71 0,255 Tª Baño Cuba (ºC): 70 Baño 5A: 5,01 - 9,7 4 5,42 0,39 5 2,33 0,61 6 1,26 0,725 2 Tª Disolución (ºC): 54 Baño disolución: 1 - 2,65 7 0,781 0,82 Tabla nº 53. Placa nº 2 a Intensidad 1A BAÑO DE Ni SEMI BASE SULFAMATO 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) – Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 14 0,1 Tª Baño (ºC): 55 2 11,6 0,165 3 8,84 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 70 Baño 5A: 5 - 9,5 4 5,6 0,39 5 2,82 0,615 6 1,44 0,72 3 Tª Disolución (ºC): 55 Baño disolución: 1 - 3,15 7 0,693 0,82 Tabla nº 54. Placa nº 3 a Intensidad 1 A BAÑO DE Ni SEMI BASE SULFAMATO 1A t = 15 min Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 11,2 0,1 Tª Baño (ºC): 52 2 9,53 0,16 3 6,86 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5,015 - 9,55 4 3,96 0,39 5 1,49 0,61 6 0,609 0,72 4 Tª Disolución (ºC): 52 Baño disolución: 1,01 - 3,15 7 0,255 0,82 Tabla nº 55. Placa nº 4 a Intensidad 1 A. 48 Memoria BAÑO DE SEMI 7400 - BAÑO BRILLANTE 2A t = 10 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 31,6 0,1 Tª Baño (ºC): 52 2 24,3 0,16 3 20,4 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5,01 - 18,8 4 15,2 0,39 5 7,38 0,61 6 4,73 0,715 1 Tª Disolución (ºC): 55/56 Baño disolución: 2 - 5,3 Baño disolución: 2,005 - 5 7 2,44 0,82 Tabla nº 70. Placa nº 1 a Intensidad de 2 A. BAÑO DE SEMI 7400 - BAÑO BRILLANTE 2A t = 10 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 34,1 0,105 Tª Baño (ºC): 57 2 26,4 0,17 3 22 0,255 Tª Baño Cuba (ºC): 80 Baño 5A: 5 - 15,9 4 16,4 0,4 5 8,59 0,625 6 5,41 0,73 2 Tª Disolución (ºC): 57/54 Baño disolución: 2,01 - 4,8 Baño disolución: 2,01 - 5,5 7 3,15 0,825 Tabla nº 71. Placa nº 2 a Intensidad de 2 A. Baño de Semi 7400 - Baño brillante 2A/10min 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 2 4 6 8 10 12 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 1 Placa nº 2 Figura nº 26. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. De nuevo, se aprecia una diferencia poco significativa entre las placas nº 1 y nº 2, siendo ligeramente superior el espesor en el caso de las condiciones de la placa nº 2. La variación de espesor entre ellas es de aproximadamente 2,5 micrómetros en el punto de mayor densidad. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 49 BAÑO DE SEMI 7400 - BAÑO BRILLANTE 2A t = 15 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 56,2 0,1 Tª Baño (ºC): 53 2 46,9 0,16 3 39,4 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5,01 - 19,95 4 32 0,39 5 16,2 0,615 6 10,4 0,72 3 Tª Disolución (ºC): 51/57 Baño disolución: 2 - 6,7 Baño disolución: 2,01 - 6 7 5,3 0,82 Tabla nº 72. Placa nº 3 a Intensidad 2 A. BAÑO DE SEMI 7400 - BAÑO BRILLANTE 2A t = 15 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 44,9 0,1 Tª Baño (ºC): 54 2 35,8 0,165 3 29,7 0,255 Tª Baño Cuba (ºC): 80 Baño 5A: 5,01 - 19,85 4 22,7 0,39 5 11,5 0,62 6 7,16 0,725 4 Tª Disolución (ºC): 57/52 Baño disolución: 2,005 - 3,75 Baño disolución: 2,01 - 5,35 7 4,21 0,83 Tabla nº 73. Placa nº 4 a Intensidad 2 A. Baño de Semi 7400 - Baño brillante 2A/15min 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 2 4 6 8 10 12 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 3 Placa nº 4 Figura nº 27. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. Se confirma la misma situación que para el caso de 10 min. 50 Memoria BAÑO DE SEMI 7400 - BAÑO BRILLANTE 2A t = 20 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 43 0,105 Tª Baño (ºC): 50 2 41,8 0,165 3 51 0,255 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5 - 10 4 36,4 0,395 5 18,7 0,615 6 12,1 0,725 5 Tª Disolución (ºC): 58/59 Baño disolución: 2 - 5 Baño disolución: 2 - 5,8 7 6,8 0,83 Tabla nº 74. Placa nº 5 a Intensidad de 2 A. BAÑO DE SEMI 7400 - BAÑO BRILLANTE 2A t = 20 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 49,3 0,1 Tª Baño (ºC): 55 2 44,9 0,165 3 54,9 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5 - 10 4 40,9 0,39 5 22,3 0,62 6 14,9 0,73 6 Tª Disolución (ºC): 59/59 Baño disolución: 2 - 5,8 Baño disolución: 2 - 8,1 7 9,34 0,825 Tabla nº 75. Placa nº 6 a Intensidad de 2 A. Baño de Semi 7400 - Baño brillante 2A/20 min 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 12 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 5 Placa nº 6 Figura nº 28. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. En este caso, se aprecia un incremento aproximado de 6,3 micrómetros con las condiciones de la placa nº 5 respecto a la placa nº 6 con el tiempo de ensayo de 20 minutos. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 51 BAÑO SEMI CON SULFAMATO DE Ni +ADITIVO 1 - BAÑO BRILLANTE 1A t = 10 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 17,6 0,1 Tª Baño (ºC): 53 2 13,5 0,165 3 10,4 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5 - 10 4 7,55 0,39 5 3,49 0,61 6 2,23 0,72 1 Tª Disolución (ºC): 55/57 Baño disolución: 1 - 3,6 Baño disolución: 1 - 3,4 7 1,23 0,825 Tabla nº 76. Placa nº 1 a Intensidad de 1 A. BAÑO SEMI CON SULFAMATO DE Ni +ADITIVO 1 - BAÑO BRILLANTE 1A t = 10 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 19,1 0,1 Tª Baño (ºC): 55 2 15,4 0,16 3 12,1 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 80 Baño 5A: 5 - 10 4 8,65 0,39 5 4,09 0,61 6 2,71 0,72 2 Tª Disolución (ºC): 59/56 Baño disolución: 1 - 3,8 Baño disolución: 1 - 3,75 7 1,53 0,82 Tabla nº 77. Placa nº 2 a Intensidad de 1 A. Base Semi con Sulfamato de Ni + Aditivo 1 - Baño Brillante 1A/10min 0 10 20 30 40 50 60 0 1 2 3 4 5 6 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 1 Placa nº 2 Figura nº 29. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. Para el caso del estudio base Semi con sulfamato de Níquel, incluyendo el aditivo 1 y posteriormente baño brillante en el baño brillante, se observa la misma tendencia en todos los puntos, siendo la variación entre ellos de aproximadamente 1,5 micrómetros de espesor. 52 Memoria BAÑO SEMI CON SULFAMATO DE Ni +ADITIVO 1 - BAÑO BRILLANTE 1A t = 15 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 24,2 0,11 Tª Baño (ºC): 54 2 19,8 0,17 3 16,9 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5 - 10 4 12,7 0,395 5 6,75 0,615 6 4,27 0,725 3 Tª Disolución (ºC): 56/55 Baño disolución: 1 - 3,8 Baño disolución: 1 - 4,1 7 2,68 0,82 Tabla nº 78. Placa nº 3 a Intensidad de 1 A. BAÑO SEMI CON SULFAMATO DE Ni +ADITIVO 1 - BAÑO BRILLANTE 1A t = 15 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 25,5 0,1 Tª Baño (ºC): 56 2 20,8 0,16 3 16 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5 - 10 4 11,3 0,39 5 5,26 0,61 6 3,16 0,72 4 Tª Disolución (ºC): 54/57 Baño disolución: 1 - 3,9 Baño disolución: 1 - 3,2 7 1,9 0,82 Tabla nº 79. Placa nº 4 a Intensidad de 1 A Baño Semi con Sulfamato de Ni + Aditivo 1 - Baño brillante 1A/15min 0 5 10 15 20 25 0 1 2 3 4 5 6 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 3 Placa nº 4 Figura nº 30. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. La diferencia de espesor entre ambas placas es de 1,3 micrómetros, siendo esta variación poco significativa. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 53 BAÑO SEMI CON SULFAMATO DE Ni +ADITIVO 1 - BAÑO BRILLANTE 1A t = 20 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) – Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 27,2 0,1 Tª Baño (ºC): 57 2 25,5 0,165 3 20,3 0,255 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5 - 10 4 14,8 0,39 5 6,26 0,61 6 3,88 0,72 5 Tª Disolución (ºC): 53/56 Baño disolución: 1 - 4 Baño disolución: 1 - 3,2 7 2,09 0,82 Tabla nº 80. Placa nº 5 a Intensidad de 1 A. BAÑO SEMI CON SULFAMATO DE Ni +ADITIVO 1 - BAÑO BRILLANTE 1A t = 20 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 32,3 0,1 Tª Baño (ºC): 58 2 27,5 0,17 3 24 0,255 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5 - 10 4 18 0,395 5 8,38 0,62 6 5,39 0,725 6 Tª Disolución (ºC): 52/58 Baño disolución: 1 - 4 Baño disolución: 1 - 3,6 7 3,08 0,82 Tabla nº 81. Placa nº 6 a Intensidad de 1 A. Baño Semi con Sulfamato de Ni + Aditivo 1 - Baño brillante 1A/20min 0 5 10 15 20 25 30 35 0 1 2 3 4 5 6 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 5 Placa nº 6 Figura nº 31. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. A tiempos mayores, se aprecia nuevamente una variación de espesor mayor según las condiciones aplicadas. En este caso la variación entre la de mayor y menor espesor en el punto medido de mayor densidad de corriente es de 5,1 micrómetros. 54 Memoria BAÑO SEMI CON SULFAMATO DE Ni +ADITIVO 1 - BAÑO BRILLANTE 2A t = 10 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 28,3 0,1 Tª Baño (ºC): 50 2 23 0,16 3 18,7 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5 - 10 4 14 0,39 5 7,2 0,61 6 4,11 0,72 1 Tª Disolución (ºC): 56/57 Baño disolución: 2 - 5,8 Baño disolución: 2 - 5 7 2,03 0,815 Tabla nº 82. Placa nº 1 a Intensidad de 2 A. BAÑO SEMI CON SULFAMATO DE Ni +ADITIVO 1 - BAÑO BRILLANTE 2A t = 10 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 33,2 0,1 Tª Baño (ºC): 52 2 26,7 0,16 3 21,3 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 80 Baño 5A: 5 - 10 4 15,8 0,39 5 7,96 0,61 6 4,98 0,72 2 Tª Disolución (ºC): 59/55 Baño disolución: 2 - 5 Baño disolución: 2 - 5,4 7 2,95 0,82 Tabla nº 83. Placa nº 2 a Intensidad de 2 A. Baño Semi con Sulfamato de Ni + Aditivo 1 - Baño brillante 2A/10min 0 5 10 15 20 25 30 35 0 2 4 6 8 10 12 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 1 Placa nº 2 Figura nº 32. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. En este caso, se observa una diferencia mayor que en los anteriores estudios a Intensidades de 2 A y tiempos de 10 minutos. La variación de espesor en el punto de mayor densidad de corriente entre las dos placas es 4,9 micrómetros. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 55 BAÑO SEMI CON SULFAMATO DE Ni +ADITIVO 1 - BAÑO BRILLANTE 2A t = 15 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 47,7 0,1 Tª Baño (ºC): 59 2 41,1 0,16 3 34,6 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5 - 10 4 26,6 0,39 5 16,5 0,61 6 10,1 0,72 3 Tª Disolución (ºC): 55/57 Baño disolución: 2 - 6 ,2 Baño disolución: 2 - 5,4 7 5,65 0,815 Tabla nº 84. Placa nº 3 a Intensidad de 2 A. BAÑO SEMI CON SULFAMATO DE Ni +ADITIVO 1 - BAÑO BRILLANTE 2A t = 15 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 45,1 0,1 Tª Baño (ºC): 56 2 35,8 0,16 3 30,1 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5 - 10 4 29,9 0,39 5 9,67 0,61 6 5,83 0,72 4 Tª Disolución (ºC): 58/56 Baño disolución: 2 - 4,5 Baño disolución: 2 - 4,6 7 3,2 0,82 Tabla nº 85. Placa nº 4 a Intensidad de 2 A. Baño Semi con Sulfamato de Ni + Aditivo 1 - Baño brillante 2A/15min 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 12 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 3 Placa nº 4 Figura nº 33. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. En el caso de 15 minutos, estas diferencias se minimizan, siendo la variación el punto de mayor densidad de corriente de 2,6 micrómetros. 56 Memoria BAÑO SEMI CON SULFAMATO DE Ni +ADITIVO 1 - BAÑO BRILLANTE 2A t = 20 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 47,4 0,1 Tª Baño (ºC): 56 2 58 0,16 3 46,8 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5 - 10 4 36,2 0,39 5 18,9 0,61 6 11,6 0,72 5 Tª Disolución (ºC): 54/58 Baño disolución: 2 - 6,3 Baño disolución: 2 - 5,8 7 5,73 0,82 Tabla nº 86. Placa nº 5 a Intensidad de 2 A. BAÑO SEMI CON SULFAMATO DE Ni +ADITIVO 1 - BAÑO BRILLANTE 2A t = 20 min cada baño Nº Placa Temperaturas Amperios (A) - Voltios (V) Puntos Espesor (µm) DISTANCIA (dm) 1 52,7 0,1 Tª Baño (ºC): 51 2 46,8 0,16 3 37,8 0,25 Tª Baño Cuba (ºC): 75 Baño 5A: 5 - 10 4 24,4 0,39 5 12,2 0,61 6 7,87 0,72 6 Tª Disolución (ºC): 55/53 Baño disolución: 2 - 7,7 Baño disolución: 2 - 7,6 7 4,62 0,82 Tabla nº 87. Placa nº 6 a Intensidad de 2 A. Baño Semi con Sulfamato de Ni + Aditivo 1 - Baño brillante 2A/20min 0 10 20 30 40 50 60 70 0 2 4 6 8 10 12 Densidad de corriente (A/dm2) Espesor (µm) Placa nº 5 Placa nº 6 Figura nº 34. Representación gráfica del espesor en función de la densidad de corriente. Se observa que las curvas de ambas placas no llevan la misma tendencia. En los puntos iniciales la placa nº 5, presentan un espesor mayor, mientras que en el último punto se obtiene un espesor menor. Para la placa nº 6, siempre hay una tendencia ascendente, pese a que en los primeros puntos presente un menor espesor que la placa nº 5. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 57 4.2 Caracterización Microestructural Mediante Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) En el microscopio electrónico de barrido se hace incidir un haz de electrones acelerados, con energías desde unos cientos de eV hasta unas decenas de keV (50 KeV), sobre una muestra gruesa, opaca a los electrones. Este haz se focaliza sobre la superficie de la muestra de forma que realiza un rastreo de la misma siguiendo una trayectoria de líneas paralelas. De todas las formas de radiación resultantes de la interacción del haz incidente y la muestra hay dos realmente fundamentales en el microscopio de barrido para producir imágenes: los electrones secundarios y los electrones retrodispersados. Los primeros son electrones de baja energía (decenas de eV) que resultan de la emisión por parte de los átomos constituyentes de la muestra (los más cercanos a la superficie) debido a la colisión con el haz incidente. Los electrones retrodispersados sin embargo, son electrones del haz incidente que han interaccionado elásticamente con los átomos de la muestra. La intensidad de ambas emisiones varía entre otras, en función del ángulo que forma el haz incidente con la superficie del material, es decir depende de la topografía de la muestra. La intensidad de emisión de los electrones retrodispersados depende del número atómico medio de los átomos de la muestra, así los átomos más pesados producen mayor cantidad de electrones retrodispersados. Una imagen originada por los electrones retrodispersados revela diferencias en la composición química por diferencias de contraste. El espectro de radiación X emitido (EDS) puede ser utilizado para hacer un microanálisis químico semicuantitativo mediante espectrometría de dispersión de energía. Los electrones incidentes excitan los átomos de la muestra y provocan la emisión de rayos X cuya energía es característica de los elementos presentes en la muestra y cuya intensidad para una determinada longitud de onda es proporcional a la concentración relativa del elemento. Las probetas, de base latón – níquel, han sido recubiertas mediante carbón grafito. A continuación, se presentan los diferentes gráficos obtenidos por dicha técnica, siendo el resultado las diferentes composiciones químicas y sus respectivas imágenes dónde se pueden apreciar las diferentes capas obtenidas a partir de los diferentes baños electrolíticos de níquel. 64 Memoria Figura nº 47. Semi 3. Análisis por EDS En el caso de la probeta número 3, mediante el análisis por EDS observamos que ambas capas están formadas básicamente por níquel. PROBETA Nº 4 Figura nº 48. Probeta 4. Imagen del bulto hablado en las composiciones anteriores. Podemos observar la aparición de un surco sobresaliente del plano horizontal en el caso de la probeta número 4. Internamente no se observa desplazamiento del material. Esta zona no es homogénea y aparecen tensiones originando una grieta desde el exterior. La propagación de la grieta se interrumpe en la capa de la Semi, por lo que determinamos que probablemente dicha capa presenta una mayor dureza. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 65 Figura nº 49. Probeta 4 eretrodifundidos. Imagen del bulto hablado en las composiciones anteriores. Se puede apreciar como una grieta muere en la segunda capa de la probeta (capa Semi). Mediante electrones retrodifundidos no se aprecia diferencia de tonalidad en la zona del surco, por lo que nuevamente se confirma que se trata del material de las capas. Figura nº 50. Probeta 4 bse. Detalle 1 de la zona del surco. 66 Memoria Figura nº 51. Probeta 4 bse. Detalle 2 de la zona del surco. En el caso de la probeta número 4, durante el análisis de la capa a través de un rastreo con el microscopio, se observa un surco que sobresale del plano horizontal. Mediante una imagen en detalle de la zona del surco que sobresale no se aprecia ninguna diferencia respecto a la capa. Se ha analizado mediante EDS, no observándose diferencias en la composición, por lo que podemos determinar que no se trata de una impureza de material depositada. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 67 Figura nº 52. Brillo 4. Zona lejana del surco. Composición de la zona alejada del surco. Figura nº 53. Brillo 4 bis. Zona del surco. Segunda composición de la zona anterior. 68 Memoria Figura nº 54. Semi 4. Zona cercana al surco. Composición de la zona cercana del surco. Figura nº 55. Semi 4 bis. Zona lejana del surco. Segunda composición de la zona anterior. No se aprecian diferencias significativas en la composición. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 69 PROBETA Nº 5 Figura nº 56. Probeta 5. Análisis por esecundarios Figura nº 57 Probeta 5. Imagen realizada con eretrodifundidos. Visualización de diferentes tipos de grietas. En este caso, aparece nuevamente una grieta, que se propaga de la capa brillante hacia la semi, quedando anclada en el inicio de la capa semibrillante. 70 Memoria Figura nº 58. Brillo 5. Análisis por EDS Figura nº 59. Semi 5. Análisis por EDS. Tras el análisis por EDS de la probeta número 5 se confirma que el material de la capa brillante como el de la semibrillante se trata de níquel. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 71 PROBETA Nº 6 Figura nº 60. Probeta 6. Zona inferior. Las diferentes capas están orientadas contrariamente a las primeras probetas. Figura nº 61. Probeta 6 bse. Zona inferior. Observación de la grieta interna que recorre desde la capa base de Latón y muere en la capa de Semi. En este caso, podemos observar que aparece una grieta interna en la matriz, que se propaga hacia el exterior, pero que queda anclada en la fase de la capa semibrillante. 72 Memoria Figura nº 62. Brillo 6. Análisis por EDS Figura nº 63. Semi 6. Análisis por EDS. Nuevamente por EDS observamos el níquel como el material que forma la capa brillante y la semibrillante. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 73 PROBETA Nº7 Figura nº 64. Probeta 7. Imagen realizada mediante esecundarios. Figura nº 65. Probeta 7 bse. Observación de una gran grieta que se origina en la base Latón y deja de propagarse al entrar en contacto con la capa de Semi. 80 Memoria decantará o filtrará, para evitar un taponamiento de la tobera. También puede cubrirse el extremo del tubo que conduce la disolución para pulverizarla con un doble filtro de tela. Conducción de aire. El aire comprimido (0,7 - 1,7 atm) debe estar libre de suciedad de aceite, la limpieza del aire puede realizarse haciéndolo burbujear a través de agua o pasándolo por un filtro de lana. Las toberas de pulverización pueden tener un punto crítico, en el cual se presenta un anormal crecimiento de la actividad del ataque de la niebla salina. Condiciones de la cámara de niebla salina. La zona de ensayo de esta cámara debe mantenerse a una temperatura constante de 35 ºC. Pulverización y cantidad de la niebla salina. En el interior de la cámara deben disponerse por lo menos dos colectores de nieblas, de forma que ninguna gota proveniente del objeto que se ensaya o de otro punto de la cámara pueda llegar al recipiente colector. Estos deben colocarse en la proximidad de las probetas; uno tan próximo como sea posible a una tobera y el otro tan lejos como sea posible de ambas toberas. La cantidad de niebla debe ser tal que por cada 80 cm2 de superficie colectora se recojan 1-2 mL/h de disolución. Los dispositivos para recoger la disolución son embudos de cristal. La disolución recogida de cloruro de sodio debe tener una concentración de 20 ± 2% y un pH entre 6,5 y 7,2. La tobera debe estar dirigida de manera que no proyecte directamente el líquido sobre la probeta. Duración. Los ensayos pueden realizarse sin interrupción durante todo el tiempo previsto. La cámara debe permanecer cerrada y sólo abrirse durante los ensayos de las probetas. Los ensayos en niebla salina se realizan por lo regular durante 16, 24, 48, 96, 200, 500 o 720 h. Limpieza de las probetas después del ensayo. Al terminar el ensayo las probetas se lavan ligeramente o se introducen en agua pura corriente que no tenga una temperatura mayor de 380 C para separar la sal depositada. A continuación se secan y se examina su aspecto. Descripción del aparato. La cámara es de acero forrado con goma o material plástico, cristal, aluminio o metal Monel. Para la conservación de la solución salina se utilizan depósitos de acero recubiertos de goma o materia plástica. Las toberas pueden ser de cristal, metal Monel, goma vulcanizada o materia plástica. La boquilla de la tobera debe ser lisa para que la niebla pueda ser muy fina. La cámara debe permanecer cerrada para impedir pérdidas y el aire inyectado estará saturado de humedad. Con este fin el aire limpio se hace burbujear a través de agua caliente a una cierta temperatura. La humedad del aire alcanza el 84-90%. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 81 . Figura nº 76. Esquema Niebla Salina. Para el ensayo de Niebla salina, se han seleccionado además de las placas de latón, placas de acero con objeto de comparar el resultado y emplearlo como referencia, ya que es un material con resistencia a la corrosión inferior que el latón y más difícil de proteger. BAÑO DE Ni MATE (SEMI I) = NORMAL + HiS+ BAÑO DE NÍQUEL BRILLANTE Nº Placa Tª Baño desengrase químico(ºC) Baño desengrase electrolítico catódico Baño activado H2S04 AL 5% Baño Semibrillante I HiS (Baño Ni con alto contenido en S) Baño Ni Brillante 2A 2A 2A 3A - 5V 4V 3,2V 3,2V 2 min 10 min 3 min 10 min 1 500C 1 min 550C 580C 600C 2A 2A 2A 3A - 4,6V 4,4V 2,4V 3,8V 2 min 10 min 3 min 10 min 2 500C 1 min 560C 500C 560C 2A 2A 2A 3A - 5,4V 3,6V 2,9V 4,4V 2 min 10 min 3 min 10 min 3 500C 1 min 590C 500C 570C Tabla nº 88. Condiciones de las placas 1,2 y 3. 82 Memoria BAÑO DE Ni MATE (SEMI I) = NORMAL + BAÑO DE NÍQUEL BRILLANTE Nº Placa Tª Baño desengrase químico(ºC) Baño desengrase electrolítico catódico Baño activado H2S04 AL 5% Baño Semibrillante I HiS (Baño Ni con alto contenido en S) Baño Ni Brillante 2A _ 2A 3A - 5,8V 3,2V _ 3,4V 2 min 10 min _ 10 min 4 500C 1 min 580C 58ºC 2A _ 2A 3A - 5,2V 3,6V _ 4V 2 min 10 min _ 10 min 5 500C 1 min 580C 590C 2A _ 2A 3A - 5,2V 3,4V _ 4V 2 min 10 min _ 10 min 6 500C 1 min 550C 550C Tabla nº 89. Condiciones de las placas nº 4,5 y 6. BAÑO DE Ni MATE (SEMI II) = INITIAL 7400 + HiS+ BAÑO DE NÍQUEL BRILLANTE Nº Placa Tª Baño desengrase químico(ºC) Baño desengrase electrolítico catódico Baño activado H2S04 AL 5% Baño Semibrillante I HiS (Baño Ni con alto contenido en S) Baño Ni Brillante 2A 2A 2A 3A - 5V 3,4V 3,4V 4,4V 2 min 10 min 3 min 10 min A 500C 1 min 570C 480C 570C 2A 2A 2A 3A - 5,4V 4V 2,8V 4,6V 2 min 10 min 3 min 10 min B 500C 1 min 550C 450C 590C 2A 2A 2A 3A - 5V 3,4V 3,2V 4,2V 2 min 10 min 3 min 10 min C 500C 1 min 560C 450C 550C Tabla nº 90. Condiciones de las placas A, B y C Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 83 BAÑO DE Ni MATE (SEMI II) = INITIAL 7400 + BAÑO DE NÍQUEL BRILLANTE Nº Placa Tª Baño desengrase químico(ºC) Baño desengrase electrolítico catódico Baño activado H2S04 AL 5% Baño Semibrillante I HiS (Baño Ni con alto contenido en S) Baño Ni Brillante 2A _ 2A 2A - 4,4V 3,4V _ 4,8V 2 min 10 min _ 10 min D 500C 1 min 550C 590C 2A _ 2A 2A - 4,2V 4V _ 4,2V 2 min 10 min _ 10 min E 500C 1 min 570C 570C 2A _ 2A 2A - 4,4V 4,4V _ 5V 2 min 10 min _ 10 min F 500C 1 min 580C 580C Tabla nº 91. Condiciones de las placas D, E y F. BAÑO DE Ni MATE (SEMI III) = BASE SULFAMATO + HiS+ BAÑO DE NÍQUEL BRILLANTE Nº Placa Tª Baño desengrase químico(ºC) Baño desengrase electrolítico catódico Baño activado H2S04 AL 5% Baño Semibrillante I HiS (Baño Ni con alto contenido en S) Baño Ni Brillante 2A 2A 2A 3A - 4,4V 3V 4V 4,4V 2 min 10 min 3 min 10 min I 500C 1 min 550C 450C 550C 2A 2A 2A 3A - 4,8V 4,4V 4V 4,4V 2 min 10 min 3 min 10 min II 500C 1 min 550C 480C 550C 2A 2A 2A 3A - 5,8V 3,8V 4,2V 4,8V 2 min 10 min 3 min 10 min III 500C 1 min 550C 500C 550C Tabla nº 92. Condiciones de las placas I, II y III. 84 Memoria BAÑO DE Ni MATE (SEMI III) = BASE SULFAMATO + BAÑO DE NÍQUEL BRILLANTE Nº Placa Tª Baño desengrase químico(ºC) Baño desengrase electrolítico catódico Baño activado H2S04 AL 5% Baño Semibrillante I HiS (Baño Ni con alto contenido en S) Baño Ni Brillante 2A _ 2A 3A - 5,4V 3V _ 4V 2 min 10 min _ 10 min IV 500C 1 min 550C 550C 2A _ 2A 3A - 5V 4,6V _ 4,3V 2 min 10 min _ 10 min V 500C 1 min 550C 550C 2A _ 2A 3A - 5,2V 4,4V _ 5,2V 2 min 10 min _ 10 min VI 500C 1 min 550C 550C Tabla nº 93. Condiciones de las placas IV, V y VI. PLACAS DE ACERO BAÑO DE Ni MATE (SEMI I) = NORMAL + HiS+ BAÑO DE NÍQUEL BRILLANTE Nº Placa Baño Clorhídrico al 5% Baño desengrase electrolítico catódico Baño activado H2S04 AL 5% Baño Semibrillante I HiS (Baño Ni con alto contenido en S) Baño Ni Brillante 2A 2A 2A 2A - 4V 3,8V 2,8V 3,6V 2 min 10 min 3 min 10 min 1 20 s 1 min 600C 450C 570C 2A 2A 2A 2A - 4,2V 4,6V 2,4V 3,4V 2 min 10 min 3 min 10 min 2 20 s 1 min 570C 500C 560C 2A 2A 2A 2A - 5,2V 4V 4V 4,4V 2 min 10 min 3 min 10 min 3 20 s 1 min 550C 500C 550C Tabla nº 94. Condiciones de las placas 1, 2 y 3. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 85 BAÑO DE Ni MATE (SEMI I) = NORMAL + BAÑO DE NÍQUEL BRILLANTE Nº Placa Baño Clorhídrico al 5% Baño desengrase electrolítico catódico Baño activado H2S04 AL 5% Baño Semibrillante I HiS (Baño Ni con alto contenido en S) Baño Ni Brillante 2A _ 2A 2A - 4,8V 3,4V _ 4,4V 2 min 10 min _ 10 min 4 20 s 1 min 560C 550C 2A _ 2A 2A - 4,4V 3V _ 3,4V 2 min 10 min _ 10 min 5 20 s 1 min 550C 550C 2A _ 2A 2A - 4,8V 3,2V _ 5V 2 min 10 min _ 10 min 6 20 s 1 min 550C 550C Tabla nº 95. Condiciones de las placas 4, 5 y 6. BAÑO DE Ni MATE (SEMI II) = INITIAL 7400 + HiS+ BAÑO DE NÍQUEL BRILLANTE Nº Placa Baño Clorhídrico al 5% Baño desengrase electrolítico catódico Baño activado H2S04 AL 5% Baño Semibrillante I HiS (Baño Ni con alto contenido en S) Baño Ni Brillante 2A 2A 2A 2A - 5,4V 3,6V 3,2V 4,2V 2 min 10 min 3 min 10 min A 20 s 1 min 560C 480C 570C 2A 2A 2A 2A - 4,8V 4V 3V 4,4V 2 min 10 min 3 min 10 min B 20 s 1 min 560C 470C 550C 2A 2A 2A 2A - 4V 3,2V 2,4V 4,4V 2 min 10 min 3 min 10 min C 20 s 1 min 590C 490C 560C Tabla nº 96. Condiciones de las placas A, B y C. 86 Memoria BAÑO DE Ni MATE (SEMI II) = INITIAL 7400 + BAÑO DE NÍQUEL BRILLANTE Nº Placa Baño Clorhídrico al 5% Baño desengrase electrolítico catódico Baño activado H2S04 AL 5% Baño Semibrillante I HiS (Baño Ni con alto contenido en S) Baño Ni Brillante 2A _ 2A 2A - 4V 3,6V _ 4V 2 min 10 min _ 10 min D 20 s 1 min 580C 570C 2A _ 2A 2A - 4V 4,2V _ 5,2V 2 min 10 min _ 10 min E 20 s 1 min 560C 560C 2A _ 2A 2A - 4,4V 3,8V _ 4,2V 2 min 10 min _ 10 min F 20 s 1 min 550C 590C Tabla nº 97. Condiciones de las placas D, E y F. BAÑO DE Ni MATE (SEMI III) = BASE SULFAMATO + HiS+ BAÑO DE NÍQUEL BRILLANTE Nº Placa Baño Clorhídrico al 5% Baño desengrase electrolítico catódico Baño activado H2S04 AL 5% Baño Semibrillante I HiS (Baño Ni con alto contenido en S) Baño Ni Brillante 2A 2A 2A 2A - 4,6V 3,2V 4,6V 4,4V 2 min 10 min 3 min 10 min I 20 s 1 min 550C 500C 550C 2A 2A 2A 2A - 4,2V 4,2V 4,4V 4,5V 2 min 10 min 3 min 10 min II 20 s 1 min 550C 500C 550C 2A 2A 2A 2A - 4,2V 3,2V 4,8V 5V 2 min 10 min 3 min 10 min III 20 s 1 min 550C 490C 550C Tabla nº 98. Condiciones de las placas I, II y III. Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 87 BAÑO DE Ni MATE (SEMI III) = BASE SULFAMATO + BAÑO DE NÍQUEL BRILLANTE Nº Placa Baño Clorhídrico al 5% Baño desengrase electrolítico catódico Baño activado H2S04 AL 5% Baño Semibrillante I HiS (Baño Ni con alto contenido en S) Baño Ni Brillante 2A _ 2A 2A - 4,5V 3,2V _ 4,6V 2 min 10 min _ 10 min IV 20 s 1 min 550C 550C 2A _ 2A 2A - 4,2V 4,2V _ 4,8V 2 min 10 min _ 10 min V 20 s 1 min 550C 550C 2A _ 2A 2A - 4,4V 4,4V _ 4,4V 2 min 10 min _ 10 min VI 20 s 1 min 550C 560C Tabla nº 99. Condiciones de las placas IV, V y VI. En todos los casos, se observa como las probetas ya sea en base Acero como latón sin la fase “High Sulfur” presentan una corrosión generalizada muy acusada no uniforme. Como primer ejemplo, adjuntamos la figura nº 83, correspondiente al baño Semi I (Normal). Figura nº 77. Resultado células después del ensayo Niebla Salina con y sin etapa HS, correspondiente al Semi I (Normal). 88 Memoria En el siguiente ejemplo, se observa un mejor resultado respecto al anterior después del ensayo de niebla salina, siendo el baño correspondiente al Semi II (7400 Initial). Figura nº 78. Resultado células después del ensayo Niebla Salina con y sin etapa HS, correspondiente al Semi II (comercial). Por último, como ya se ha tratado anteriormente, el hecho de introducir en el proceso el baño de “High Sulfur”, produce una mejora notable de la resistencia a la corrosión en todos los casos, obteniendo resultados más óptimos en el baño de Semi III (Base Sulfamato). Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 89 A modo de ejemplo, se adjuntan las figuras nº 79 y 80, siendo la nº 79 sin HiS y la nº 80 con HiS, destacando un mejor resultado de resistencia a la corrosión tras el ensayo de niebla salina después de 240 horas de proceso. Figura nº 79. Resultado célula después del ensayo Niebla Salina sin etapa HS. Figura nº 80. Resultado célula después del ensayo Niebla Salina con etapa HS. 96 Memoria Coste del tiempo dedicado durante la realización del proyecto. A continuación se calcula el coste asociado al personal durante la elaboración de las diferentes etapas del proyecto, teniendo en cuenta que el precio/hora calculado es de aproximadamente 25€/hora. Horas empleadas por personal Coste (€/h) 1000 h 25 Tabla nº 106. Coste asociado a gastos de personal Total: 25000 € asociados a gastos de personal COSTE TOTAL: Coste material 3000 Coste relacionado con los equipos utilizados (€) 3153 Coste asociado con las técnicas de caracterización (€) 204 Coste asociado al personal (€) 25000 COSTE TOTAL (€) 31357 COSTE TOTAL (€) + IVA (16%) 36374 Tabla nº 107. Coste total del proyecto Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 97 6. EVALUACIÓN MEDIOAMBIENTAL La evaluación del impacto medioambiental del presente proyecto se basa en los diferentes compuestos utilizados para la elaboración de los diferentes baños. Así, las principales sales utilizadas son el Sulfato de Níquel (Nº CAS 7786-81-4) y el Cloruro de Níquel. Como prevención de seguridad a la hora de manipular dichas sustancias es que se debe evitar tanto la dispersión del polvo como su directo contacto con la piel. La inhalación directa puede suponer tos y dolor de garganta. Las medidas sobre posibles derrames y fugas son: Recoger con aspirador el material derramado, barrer la sustancia derramada e introducirla en un recipiente, recoger cuidadosamente el residuo y trasladarlo a continuación a un lugar seguro. (Protección personal adicional: respirador de filtro P2 contra partículas nocivas). El contacto prolongado o repetido con la piel puede producir dermatitis. El contacto prolongado o repetido puede producir sensibilización de la piel. La exposición a una inhalación prolongada o repetida puede originar asma. Los pulmones pueden resultar afectados por la exposición prolongada o repetida. La sustancia puede afectar a la cavidad nasal, dando lugar a inflamaciones y ulceraciones. El envasado y etiquetado de los residuos corresponde a los códigos: Símbolo Xn ; símbolo N; R: 22-40-42/43-50/53 y S: (2-)22-36/37-60-61. Existen compañías que se dedican al reciclado de los diferentes baños para extraer el níquel y volverlo a utilizar en la fabricación de aceros inoxidables. 98 Memoria Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 99 CONCLUSIONES En el caso del baño brillante se aprecia una gran influencia en las condiciones de ensayo respecto al espesor de la capa obtenida. Estas diferencias se minimizan notablemente en el caso de baño semibrillante con aditivo Initial e incluso con el baño de niquel semibrillante. En el caso de baño de Niquel semibrillante con sulfamato, aumenta ligeramente la diferencia de espesor según las condiciones aplicadas, pero no es tan acentuado como para el caso del baño brillante. En rasgos generales, se aprecia en el caso de aplicar en primer lugar el baño semi y posteriormente el baño brillante las diferencias de espesor según las condiciones aplicadas para tiempos menores son casi inexistentes, en cambio a tiempos mayores (20 minutos) empiezan a aparecer. Al aplicar una mayor intensidad de corriente (2 Amperios) se consigue un mayor espesor de capa. A través del microscopio electrónico, se ha podido comprobar como la capa de níquel brillante es más frágil que la capa del níquel semibrillante, ya que en el caso de aparecer una grita, ésta quedaba anclada al encontrarse con la capa del níquel semibrillante. Se confirma que las placas que presentan mejor resistencia a la corrosión son las realizadas en el baño con alto contenido en azufre (“high sulfur”). A valores superiores de diferencia de potencial, a partir de 120 mV se confirma una mejor resistencia a la corrosión. Como aplicación de este estudio, a modo de ejemplo, podemos indicar que en la industria del automóvil debe reciclar todos sus componentes. En el caso actual, las piezas de plástico cromados, se elimina la capa metálica de cobre-níquel-cromo por técnicas criogénicas separándose así las dos capas, metal y plástico. Se pueden volver a recuperar ambas partes, siendo la proporción metálica de cobre perjudicial para las fundiciones. Dichas capas de cobre podrían ser sustituidas por níquel. Se trata de un depósito más dúctil, aunque el coste sería más elevado. La capa de níquel “Semi brillante” es más noble que la capa de níquel “Brillante”. 100 Memoria Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 101 AGRADECIMIENTOS Por último y no menos importante, me gustaría dar las gracias y citar a todas aquellas personas que me han ayudado durante la realización del Proyecto Fin de Carrera. Quiero agradecer en primer lugar, al Dr. Pere Molera y a la Dra. Núria Llorca la oportunidad brindada de otorgarme dicho proyecto. En segundo lugar, la colaboración permanente con el Dr. José Antonio Ortega, de quien he aprendido gran cantidad de referencias tanto del mundo de la química como de la industria e ingeniería. Agradecerle la ayuda del Dr. Antonio Molina y cómo no, el apoyo incondicional de mis padres (Antonio y Luisa), hermanas (Leonor y Rafaela), cuñados (José y Wasef), sobrinos (Fawaz y Eulàlia) y amigos (José Antonio y Alberto). Por último, dedicarle este proyecto a Sole y agradecerle su ayuda constante. 102 Memoria Mejora de la resistencia a la corrosión de materiales a partir de niquelado electrolítico 103 BIBLIOGRAFÍA Libros: 1. Herbert H. Uhlig. “Corrosión y control de corrosión” Ediciones Urmo s.a. Espartero, 10. Bilbao – 9 (España). 2. Alexandre J. Maurin. “Manual de anticorrosión”. Ediciones Urmo s.a. Espartero, 10. Bilbao – 9 (España). 3. Champion. “Ensayos de Corrosión”. Ediciones Urmo s.a. Espartero,10. Bilbao – 9 (España). 4. Willi Machu. “Galvanotecnia Moderna”.. Aguilar S.A. Ediciones. Artículos / Referencias: 5. “Specialty chemicals for the electroplating suply industry”. Basf Specialty Chemicals. 6. Dettner/Elze, “Handbücher der Galvanotechnik“ 1969. 7. „Güte – und Prüfbestimmungen RAL – RG 600“(Galvanisierte – Produkte – Gütesicherung). 8. T. W. Jelinek, „Galvanisches Verzinken“, 1982. 9. „Funktionellere Oberflächen durch galvanisches Verzinken (AGG)“, Arbeitsgemeinschaft der Deutschen Galvanotechnik. 10. “Standard Test Method for Simultaneous Thickness and Electrochemical Potential Determination of Individual Layers in Multilayer Nickel Deposit (STEP Test)”. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS 100 Barr Harbor Dr., West Conshohocken, PA 19428 Reprinted from the Annual Book of ASTM Standards. Copyright ASTM. 11. “Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog)” Apparatus1 12. R. J. Clauss, R. W. Klein, “Corrosion Protection Studies with Copper—Multiple Nickel—Micro-Porous Chromium Plate”, Interfinish ’68, Hanover (May 1968). 13. R. J. Clauss, R. Tremmel, R. E. Fischer, E. Hoover, A Five-Year Warranty,”Products Finishing” (March, 1983). 14. Volkswagen Standard: “TL 528” (1993). 15. E. P. 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