Efecto de diferentes parámetros sobre la calidad de las electroformas de níquel. Desarrollo y validación de dispositivo para mejorar la uniformidad de espesor

UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA Depa amen o de Ingenie ía Mecánica P og ama de doc o ado “Tecnología Indus ial” TESIS DOCTORAL E ec o de di e en es pa áme os sob e la calidad de las elec o o mas de níquel. Desa ollo y alidación de disposi i o pa a mejo a la uni o midad de espeso Tesis Doc o al p esen ada po Fe nando O ega Ga cía Di igida po el D . D. Ma io Monzón Ve ona Codi igida po la D a. Dª. Ma ía Dolo es Ma e o Alemán El Di ec o , La Codi ec o a, El Doc o ando, Las Palmas de G an Cana ia, a 23 de Julio de 2014 A mis maes os Ag adecimien os “El ag adecimien o es la memo ia del co azón” Lao-Tsé Quisie a dedica unas líneas de ag adecimien o a odas aquellas pe sonas que, di ec a o indi ec amen e, han con ibuido al desa ollo de es e abajo. En p ime luga me gus a ía mos a mi p o undo ag adecimien o a mis di ec o es, el D . Ma io Monzón Ve ona y la D a. Ma ía Dolo es Ma e o Alemán, po la con ianza que han deposi ado en mí en odo momen o, po su gene osidad a la ho a de ansmi i me sus conocimien os y po habe me guiado du an e odo el p oceso de ensayos, edacción y co ección de es e documen o. No me cabe duda de que sin su alien o y apoyo en los momen os de ince idumb e, es a Tesis di ícilmen e hab ía salido adelan e. G acias ambién a odos mis compañe os del CFI, un g upo humano del que es un hono o ma pa e. Todos han colabo ado, de una u o a mane a, en la ealización de es e abajo, así que quisie a hace les pa ícipes del mismo. En pa icula quisie a ag adece su apoyo e implicación al D . An onio Niza do Bení ez Vega, al que conside o un di ec o más de es a Tesis. Me gus a ía exp esa mi eno me ag adecimien o a Maca ena A onso Díaz, po su ines imable colabo ación en la ealización de los ensayos expe imen ales y mediciones. G acias a los compañe os del Se icio de Me ología y Calib ación y del Labo a o io de Ma e iales y Me alu gia, po pe mi i me usa sus equipos pa a e ec ua las mediciones en el es udio de ensiones in e nas y du eza. G acias a los miemb os del Labo a o y "Diagnos ics and Imaging o Indus ial P ocesses (DIPI) de la École Na ionale d'Ingénieu s de Sain -É ienne, en especial al D . Aleksey So a , po su amabilidad y colabo ación en la ase de p epa ación y obse ación al mic oscopio de las mues as pa a el análisis de es uc u a me alog á ica. No pod ía conclui es as líneas sin mos a mi inmensa g a i ud hacia mis pad es, Clemen e y Ca men, y hacia oda mi amilia. G acias a mis maes os y a odas aquellas pe sonas que han sido un ejemplo en mi ida. x Lis a de Figu as Figu a 2.1. Célula de elec odeposición de níquel.[1] ............................................................................................... 6 Figu a 2.2. Esquema de los posibles modos de deshid a ación del ad-ión en di e en es zonas de la supe icie ca ódica [3]. .................................................................................................................................... 8 Figu a 2.3. Esquema del p oceso de elec ocon o mado. .................................................................................... 15 Figu a 2.4.Molde de omoldeo y elec odo pa a elec oe osión ab icados po elec oncon o mado. (Labo a o io de ab icación In eg ada de la ULPGC) ...................................................................... 18 Figu a 2.5. E ec o cuali a i o de las condiciones ope a i as sob e las p opiedades de los elec odepósi os de níquel [9]. ................................................................................................................ 26 Figu a 2.6. Fo mas de onda es udiadas po Wong e al. [75]: (a) ec angula ; (b) ampa descenden e; (c) iangula ; (d) pico ampa descenden e en onda ec angula ; (e) pico ampa descenden e en ampa descenden e; ( ) pico ampa descenden e en onda iangula ... 36 Figu a 2.7. E ec o del posicionamien o ela i o ánodo-cá odo y el empleo de ánodos auxilia es sob e la uni o midad de espeso . ........................................................................................................... 45 Figu a 2.8. Mejo a de la uni o midad de espeso median e ánodo con o mado. ..................................... 46 Figu a 3.1. Cá odo an es y después de la elec odeposición. ............................................................................ 53 Figu a 3.2. Zona de deposición del equipo de elec ocon o mado. ................................................................ 54 Figu a 3.3. Equipo pa a la p epa ación del baño elec olí ico. ........................................................................... 55 Figu a 3.4. Ensayos p elimina es con BD (a) 20 mg/L (b) 200 mg/L (c) 500 mg/L (d) 1000 mg/L ....... 56 Figu a 3.5. Ensayos p elimina es con cuma ina (a) 20 mg/L (b) 200 mg/L (c) 500 mg/L (d) 1000 mg/L .............................................................................................................................................................................. 56 Figu a 3.6. Es uc u as columna y ib osa de depósi os de níquel [2]. ......................................................... 58 Figu a 3.7. Es uc u as de g ano ino [2] y lamina [129] de depósi os de níquel. ..................................... 58 Figu a 3.8. MO de sección ans e sal. Baño sin adi i os. .................................................................................... 60 Figu a 3.9. MO de sección ans e sal. Adi i os: NTS (2 g/L) y BD (200 g/L). .............................................. 61 x i Lis a de igu as Figu a 3.10 MO de sección ans e sal. Adi i os: p-TSA (2 g/L) y BD (200 g/L). .........................................61 Figu a 3.11. MO de sección ans e sal. Adi i os: Saca ina (0,5 g/L) y BD (200 g/L). ................................61 Figu a 3.12.MO de sección ans e sal. Adi i os: NTS (2 g/L) y Cuma ina (200 g/L). ................................62 Figu a 3.13. MO de sección ans e sal. Adi i os: p-TSA (2 g/L) y Cuma ina (200 g/L). ...........................62 Figu a 3.14. MO de sección ans e sal. Adi i os: Saca ina (0,5 g/L) y Cuma ina (200 g/L)....................63 Figu a 3.15. Dis ibución no uni o me de co ien e y espeso es sob e la supe icie del cá odo. .........65 Figu a 3.16. Supe icie y pun os de medida del espeso . .....................................................................................66 Figu a 3.17. Digi alizado de la zona cen al de la p obe a 23. ............................................................................66 Figu a 3.18. E ec o de bo de en las elec o o mas ob enidas (a) sin adi i os (b) en p esencia de 0,5 g/L de saca ina y 200 mg/L de BD. ................................................................67 Figu a 3.19. C ecimien o de bo de en unción de la concen ación de BD y cuma ina en elec oli o con 2 g/L de NTS. ..........................................................................................................................................68 Figu a 3.20. E ec o de la concen ación de ab illan ado es sob e el c ecimien o de bo de en p esencia de BD (200 mg/L). .....................................................................................................................68 Figu a 3.21. E ec o de la concen ación de ab illan ado es sob e el c ecimien o de bo de en p esencia de cuma ina (200 mg/L). ........................................................................................................69 Figu a 3.22. Uni o midad de espeso en unción de la concen ación de BD y cuma ina en elec oli o con 2 g/L de NTS. ..........................................................................................................................................69 Figu a 3.23. E ec o de la conce ación de ab illan ado es sob e la uni o midad de espeso en p esencia de BD (200 mg/L). .....................................................................................................................70 Figu a 3.24. E ec o de la conce ación de ab illan ado es sob e la uni o midad de espeso en p esencia de cuma ina (200 mg/L). ........................................................................................................70 Figu a 3.25. E ec o de la conce ación de ab illan ado es sob e el espeso en el pun o cen al en p esencia de cuma ina (200 mg/L). ........................................................................................................71 Figu a 3.26. E ec o de la concen ación del NTS sob e la mic odu eza de las elec o o mas en p esencia de 200 mg/L de BD y Cuma ina. .........................................................................................74 Figu a 3.27. E ec o de la concen ación de p-TSA sob e la mic odu eza de las elec o o mas en p esencia de 200 mg/L de BD y Cuma ina. .........................................................................................75 Figu a 3.28. E ec o de la concen ación de la Saca ina sob e la mic odu eza de las elec o o mas en p esencia de 200 mg/L de BD y Cuma ina. .........................................................................................75 Figu a 3.29. Va iación de de la la mic odu eza en unción de la concen ación de los ab illan ado es combinados con BD (200 mg/L). .............................................................................................................76 Lis a de igu as x ii Figu a 3.30. Va iación de de la la mic odu eza en unción de la concen ación de los ab illan ado es combinados con Cuma ina (200 mg/L). ............................................................................................... 77 Figu a 3.31. Compa a i a del e ec o siné gico de ab illan ado es y ni elan es sob e la mic odu eza de las elec o o mas de níquel. ................................................................................................................ 78 Figu a 3.32. (a) Tes igo pa a de e minación de ensiones in e nas (b) Disposición en el equipo de ensayos de elec ocon o ma o. ......................................................................................... 80 Figu a 3.33. E ec o de la concen ación de NTS sob e la ensiones in e nas de las elec o o mas en p esencia de 200 mg/L de BD y Cuma ina. ......................................................................................... 81 Figu a 3.34. E ec o de la concen ación de p-TSA sob e la ensiones in e nas de las elec o o mas en p esencia de 200 mg/L de BD y Cuma ina. ......................................................................................... 82 Figu a 3.35. E ec o de la concen ación de la saca ina sob e la ensiones in e nas de las elec o o mas en p esencia de 200 mg/L de BD y Cuma ina. ..................................................... 83 Figu a 3.36. Compa a i a del e ec o siné gico de ab illan ado es y ni elan es sob e las ensones in e nas de las elec o o mas de níquel. .............................................................................................. 84 Figu a 4.1. Equipo de elec ocon o mado de níquel. ............................................................................................. 91 Figu a 4.2. Dis ibución de espeso es en la elec o o ma a dis in a empe a u a (a) 45ºC (b) 55ºC . 93 Figu a 4.3. Dis ibución de espeso es en la elec o o ma a 8 A/dm2 y o ien ación 0º (a) Dis ancia 210 mm (b) Dis ancia 105 mm .......................................................................................................................... 94 Figu a 4.4. Dis ibución de espeso es en la elec o o ma a 8 A/dm2 y o ien ación 90º (a) Dis ancia 210 mm (b) Dis ancia 105 mm ................................................................................................................. 94 Figu a 4.5. E ec o de la dis ancia ánodo-cá odo a 8 A/dm2 y o ien ación 0º/90º sob e (a) Coe icien e de a iacón (b) C ecimien o de bo de ......................................................................... 95 Figu a 4.6. C ecimien o de bo de en baño de sul ama o con encional. ........................................................ 96 Figu a 4.7. C ecimien o de bo de en las elec o o mas deposi adas a: (a) 2 A/dm2 - 0º (b) 8 A/dm2 - 90º ....................................................................................................................................................................... 97 Figu a 4.8. E ec o de la o ien ación ca ódica y de nsidad de co ien e sob e la uni o midad de espeso en baño de sul ama o con encional. ................................................................................... 97 Figu a 4.9. E ec o de la o ien ación ca ódica y de nsidad de co ien e sob e el espeso ela i o en el pun o cen al en baño de sul ama o con encional. ........................................................................ 98 Figu a 4.10. C ecimien o de bo de en baño de sul ama o concen ado. ...................................................... 99 Figu a 4.11. E ec o de la o ien ación ca ódica y de nsidad de co ien e sob e la uni o midad de espeso en baño de sul ama o concen ado .................................................................................... 100 x iii Lis a de igu as Figu a 4.12. E ec o de la o ien ación ca ódica y de nsidad de co ien e sob e el espeso ela i o en el pun o cen al en baño de sul ama o concen ado. .................................................................. 100 Figu a 5.1. Diag ama de componen es del DAOC. ............................................................................................... 108 Figu a 5.2. Esquema cinemá ico del subsis ema mecánico .............................................................................. 110 Figu a 5.3. Pa es p incipales de la es uc u a mecánica del DAOC. ............................................................. 111 Figu a 5.4. In eg ación del DAOC en el equipo de elec ocon o mado....................................................... 112 Figu a 5.5. Componen es p incipales del bas ido . .............................................................................................. 112 Figu a 5.6. Despiece del cue po p incipal del bas ido . ...................................................................................... 113 Figu a 5.7. Alojamien o del cojine e de icción y de alle del apoyo. ........................................................... 113 Figu a 5.8. Vis as de los componen es del sopo e del mo o 1. ................................................................... 114 Figu a 5.9. Componen es del b azo o o . ............................................................................................................... 115 Figu a 5.10. Acoplamien o del cue po o o . .......................................................................................................... 116 Figu a 5.11. Componen es del an eb azo. .............................................................................................................. 117 Figu a 5.12. De alle de unión del cue po del an eb azo con el eje. .............................................................. 117 Figu a 5.13. Esquema de sujeción de la pieza. ....................................................................................................... 119 Figu a 5.14. Cu a pa - ecuencia del mo o Sanyo Denki 103H546-0440. ............................................... 120 Figu a 5.15. Sis ema de ansmisión del eje U........................................................................................................ 121 Figu a 5.16. Sis ema de ansmisión del eje V. ....................................................................................................... 122 Figu a 5.17. Unidad de con ol del DAOC. ............................................................................................................... 124 Figu a 5.18. Elemen os de la unidad de con ol. ................................................................................................... 125 Figu a 5.19. Funciones de la pan alla de Mandos. ................................................................................................ 127 Figu a 5.20. Pan alla del Modo secuencia. ............................................................................................................... 128 Figu a 5.21. Medición y mecanizado del cue po del bas ido . Ca casa en la máquina de FDM. ....... 129 Figu a 5.22. P o o ipo del subsis ema mecánico del DAOC. ............................................................................ 129 Figu a 5.23. Tanque de deposición de la ins alación de elec ocon o mado de níquel. ....................... 130 Figu a 5.24. Modelo empleado en los ensayos de alidación del DAOC. ................................................... 133 Figu a 5.25. Mo imien os de o ien ación du an e los ensayos de alidación del DAOC. .................... 135 Figu a 5.26. Localización de pun os de medición de espeso e: (a) Ca as planas (b) Fondo de la anu a............................................................................................................................................................... 135 Figu a 5.27. Modelo y elec o o ma de ensayos de alidación del DAOC. ................................................. 136 Lis a de igu as xix Figu a 5.28. Dis ibución de espeso es en la ca a supe io de elec o o ma ob enida con adi i os (a) Es á ico (b) T es posiciones 90 seg. ..................................................................................................... 136 Figu a 5.29. Relación en e el espeso medio de la ca a supe io y de la ca a on al. .......................... 138 Figu a 5.30. Relación en e el espeso ela i o en el pun o cen al de la ca a on al y de la ca a supe io . .......................................................................................................................................................... 139 Figu a 5.31. Coe icien e de a iación de la ca a on al. ..................................................................................... 140 Figu a 5.32. Coe icien e de a iación de la ca a supe io . .................................................................................. 140 Figu a 5.33. Compa a i a de c ecimien o en bo des y a is as. ........................................................................ 141 Figu a 5.34. Espeso ela i o en el ondo de la anu a. ....................................................................................... 142 Figu a 5.35. Dis ibución de espeso en la sección ans e sal de la anu a. ............................................. 142 xx Lis a de Tablas Tabla 1.1. Soluciones elec olí icas ípicas en elec ocon o mado de Níquel ...............................................21 Tabla 3.1. Adi i os o gánicos empleados en la in es igación. ............................................................................51 Tabla 3.2. Condiciones ope a i as de los ensayos. ..................................................................................................52 Tabla 3.3. Secuencia de pulido e ec uada en la p epa ación de las mues as. ............................................59 Tabla 3.4. Resul ados de mediciones ealizadas en la p obe a 23 po digi alizado. ..................................66 Tabla 4.1. Resumen del diseño de expe imen os. ....................................................................................................89 Tabla 4.2. Condiciones ope a i as de los ensayos. ..................................................................................................90 Tabla 4.3. Da os medios de elec o o mas ob enidas con cada ipo de baño. ............................................95 Tabla 5.1. Especi icaciones écnicas del DAOC. ..................................................................................................... 109 Tabla 5.2. Especi icaciones écnicas de los mo o es paso a paso. ................................................................. 120 Tabla 5.3. Ca ac e ís icas de la ansmisión po co eas: eje U. ....................................................................... 121 Tabla 5.4. Ca ac e ís icas de los eng anajes cónicos. .......................................................................................... 123 Tabla 5.5. Ca ac e ís icas de la ansmisión po co eas: eje V. ....................................................................... 123 Tabla 5.6. Condiciones ope a i as de los ensayos. ............................................................................................... 132 Tabla 5.7. Resumen del diseño de expe imen os. ................................................................................................. 134 1 Capí ulo 1 In oducción 1.1. Mo i ación El elec ocon o mado (del inglés elec o o ming ) es un mé odo de ab icación único cuyo undamen o es muy simple: una capa de me al es deposi ada sob e un modelo o mand il, del cual es pos e io men e sepa ada, ob eniéndose de es a o ma una cásca a me álica o elec o o ma que ep oduce con un al o g ado de p ecisión la geome ía y la ex u a del sus a o o iginal. A pesa de es a simplicidad, se a a de una écnica muy po en e que puede se u ilizada en ci cuns ancias en que o os mé odos de ab icación p esen an p oblemas ope a i os, son excesi amen e cos osos o les esul a imposible abo da el p oblema. Se a a de un p oceso de ab icación que es indispensable en la p oducción de muchos a ículos con los que enemos con ac o dia iamen e. Además es lo su icien emen e e sá il como pa a se u ilizado con éxi o en la ab icación de g andes componen es de la indus ia ae oespacial o la indus ia del au omó il y sin emba go, es capaz de eplica a la pe ección de alles supe iciales de amaño submic ónico. En es e p oceso elec olí ico, el níquel es el ma e ial de elección pa a la mayo ía de aplicaciones. La azón es que es e me al puede se deposi ado con una amplia gama de p opiedades mecánicas a pa i del con ol de las condiciones de deposición, la inco po ación de adi i os al baño elec olí ico o la aleación con o os elemen os. O os me ales como el cob e, el o o o la pla a son menos en ables y ienen aplicaciones indus iales que equie en p opiedades especí icas ales como e lec i idad, ele ada conduc i idad eléc ica o esis encia la acción, en e o as. 2 In oducción Los p oblemas más comunes encon ados en el p oceso de elec ocon o mado es án elacionados con el con ol de la dis ibución del me al sob e la supe icie ca ódica, las ensiones in e nas y la o mación de nódulos en zonas de concen ación de la densidad de co ien e. Asimismo el desa ollo y la op imización de mé odos pa a la mejo a de las p opiedades de los depósi os, especialmen e la du eza y la esis encia mecánica, siguen ocalizando la a ención de nume osos abajos de in es igación. La p esen e Tesis Doc o al su ge como una con inuación de la línea de in es igación iniciada hace algunos años po el g upo de in es igación P ocesos de Fab icación de la Uni e sidad de Las Palmas de G an Cana ia y su mo i ación p incipal es p o undiza en el conocimien o de la in luencia de di e en es a iables ope a i as sob e el p oceso de elec ocon o mado, así como el desa ollo y alidación de p opues as de ac uación que conduzcan a la mejo a de la calidad de las elec o o mas. 1.2. Obje i os El p ime obje i o plan eado en la p esen e Tesis Doc o al es el análisis de los e ec os indi idual y siné gico de la p esencia de adi i os o gánicos en el elec oli o sob e la mic oes uc u a, p opiedades mecánicas y dis ibución de espeso es de elec o o mas de níquel ob enidas en baños de sul ama o con encional. El segundo obje i o es á o ien ado al es udio del e ec o de la in e acción de di e en es pa áme os en la dis ibución de espeso es y c ecimien o nodula en elec o o mas de níquel. Los pa áme os obje o de es udio se án: la empe a u a del elec oli o, las dis ancia ánodo-cá odo, la concen ación de sul ama o de níquel en el baño, la densidad de co ien e y la o ien ación del cá odo espec o al ánodo. Po úl imo se plan ea el diseño y ab icación de un p o o ipo de un disposi i o au omá ico de o ien ación ca ódica (DAOC) y el es udio del e ec o de la aplicación de di e en es secuencias de mo imien o e ec uadas po dicho disposi i o sob e la dis ibución de espeso de níquel deposi ado sob e un modelo de e e encia. Las a iables analizadas se án: la uni o midad de espeso , el c ecimien o nodula en bo des y esquinas y el espeso en á eas c í icas como el ondo de anu as. 1.3. Es uc u a del documen o El documen o se es uc u a en seis capí ulos, siendo es e el p ime o de ellos, y es anexos. Se o ganizan de la siguien e o ma:  En el segundo capí ulo se ealiza á una in oducción a los aspec os elec oquímicos de la elec odeposición de me ales y los undamen os del elec ocon o mado. A In oducción 3 con inuación se desa olla á una e isión bibliog á ica de los es udios exis en es en la li e a u a, a endiendo a los dos aspec os cen ales de la esis: mé odos pa a la mejo a de las p opiedades mecánicas y mé odos pa a la mejo a de la uni o midad de espeso . Cada uno de los es capí ulos siguien es con iene una desc ipción de la me odología expe imen al, esul ados ob enidos y conclusiones:  En el e ce capí ulo se analiza án los e ec os de di e en es combinaciones de adi i os o gánicos sob e la mic oes uc u a y p opiedades mecánicas de las elec o o mas.  En el cua o capí ulo se expond á el es udio de la in luencia de di e en es ac o es sob e la dis ibución de espeso es y c ecimien o de bo de en elec o o mas de geome ía plana.  En el quin o capí ulo se ealiza á una desc ipción del disposi i o de o ien ación ca ódica (DAOC) diseñado. Pos e io men e se mos a án los esul ados y conclusiones de la ase de alidación expe imen al del mismo.  En el úl imo capí ulo se ecoge án las conclusiones undamen ales de la esis y se p opond án las posibles líneas de desa ollo u u o de los abajos ealizados. En los anexos se mos a án las imágenes de las mues as ob enidas en la ase de la in es igación elacionada con los adi i os o gánicos, así como los mapas de colo pa a la in e p e ación de la dis ibución de espeso es en las elec o o mas co espondien es a los es udios desa ollados en los capí ulos cua o y quin o. Finalmen e se inclui án el documen o de la pa en e de in ención del DAOC, así como los planos gene ales y de sección de conjun o. An eceden es 11 A con inuación se desc iben b e emen e cada una de las e apas indicadas: a) Sob e ensión de concen ación o de di usión : Es la p oducida po el cambio de la concen ación me álica que odea a los elec odos y es la que con ibuye en mayo medida al alo de la pola ización o al del elec odo. Dado que la disolución que se encuen a bañando el cá odo se a empob eciendo en iones me álicos a medida que anscu e la deposición, se puede a i ma que el po encial del elec odo se a haciendo cada ez más nega i o, ya que las condiciones de equilib io an desapa eciendo. Además, cuan o mayo es la densidad de co ien e aplicada meno se á la concen ación de iones me álicos ce ca del cá odo y, po an o, la pola ización se á mayo . A medida que la concen ación de es os iones se ap oxima a ce o la sob e ensión de concen ación ende á a in ini o. b) Sob e ensión de ac i ación o de ans e encia de ca ga : La sob e ensión de ac i ación es aquella que es á asociada con los p ocesos de elec odos que pa a desa olla se p ecisan un apo e de ene gía de ac i ación. Es el caso de la hid a ación o deshid a ación de los iones, la desca ga de los iones en los elec odos y la o mación de c is ales o ambién moléculas gaseosas a pa i de los á omos que se han adso bido. No obs an e, no se a a és e de un sob epo encial exclusi amen e causado po los p ocesos del cá odo, sino que ambién puede asocia se a p ocesos p opios de los ánodos, como po ejemplo: O2 + H2O + 2 e-  2 OH-. c) Sob e ensión de eacción : Es a sob e ensión es causada como consecuencia de los e ec os de pola ización adicionales debidos a la posible exis encia de películas conduc o as en la supe icie de los elec odos. Es el caso, po ejemplo, de la oxidación o educción de agen es de na u aleza o gánica que acompañan a los p ocesos de deposición de níquel. Ley gene al de la elec odeposición 2.1.3.3. Po o o lado, La ley gene al de la elec odeposición iene dada po : RI o al anódica ónPola izaci o al ca ódica ónPola izaci célula EV  (2.5) siendo V la ue za elec omo iz mínima en ol ios (V) a aplica pa a consegui una co ien e I (A) en un baño elec olí ico, Ecélula la di e encia de po encial medida en e los dos elec odos con co ien e nula (o po encial de equilib io), e I·R la caída de ensión óhmica debida a la ci culación de una co ien e I a a és de un elec oli o con esis encia eléc ica R en Ohmios (Ω). 12 An eceden es Densidad de co ien e 2.1.3.4. O o pa áme o impo an e en los p ocesos elec olí icos es la denominada densidad de co ien e que p o oca el desa ollo de las eacciones y que es decisi a en la de inición de las p opiedades del depósi o. Se designa po i y se de ine como A I i  (2.6) donde I es la in ensidad de co ien e ci culan e en ampe ios (A) y A el á ea del elec odo (dm2). Velocidad de deposición 2.1.3.5. La elocidad de deposición asociada a es as eacciones, en moles po segundo y po unidad de á ea de la supe icie del elec odo, se puede exp esa como unción de la densidad de co ien e i, en la o ma: F·z i d dn  (2.7) Donde i es la densidad de co ien e, z el núme o de ca gas, y F la cons an e de Fa aday (96.487 C/mol). El cálculo de la can idad de me al que se deposi a al inal de un iempo de e minado se calcula median e las leyes de Fa aday, cuyos enunciados son los siguien es [7]: 1. La masa de cualquie sus ancia deposi ada en un elec odo es p opo cional a la can idad de elec icidad que pasa a a és de la solución. 2. Las can idades de las di e sas sus ancias libe adas en los elec odos po el paso de la misma can idad de elec icidad son p opo cionales a los pesos equi alen es de las sus ancias. Si se deposi a en el elec odo más de una sus ancia, po ejemplo, en los casos de codeposición de hid ógeno o de elec odeposición de aleaciones me álicas, las leyes de Fa aday se deben aplica , sin especi ica p opo ciones, al núme o o al de sus ancias deposi adas. Rendimien o de co ien e ca ódica y anódica 2.1.3.6. Dado que en los p ocesos de elec odeposición de me ales, además de la deposición me álica p opiamen e dicha se pueden p oduci o as eacciones la e ales, como po ejemplo, la p oducción de hid ógeno o la o mación de hid u os, esul a que la can idad An eceden es 13 de me al deposi ada puede se in e io a la ob enida as la aplicación de las leyes de Fa aday. Es o lle a a la de inición de los denominados endimien os de co ien e. Se de ine el endimien o de co ien e ca ódico (R.C.C.), como: 100 x elec oq. equi . del pa i a calculada me al de Can idad ealmen e deposi ada me al de Can idad R.C.C.  (2.8) Además, y dado que los ánodos o uen es de iones me álicos ambién expe imen an p ocesos de disolución pa cial, se de ine el endimien o de co ien e anódico (R.C.A.), en la o ma siguien e: 100 x elec oq. equi . del pa i a calculada me al de Can idad ealmen e disuel a me al de Can idad R.C.A.  (2.9) 2.1.4. P opiedades de los elec oli os Conduc i idad eléc ica 2.1.4.1. La conduc i idad de un elec oli o debe di e encia se de la conduc i idad eléc ica en los me ales. En el p ime o la co ien e luye a a és de un medio líquido que con iene sales en disolución (elec oli o), cuya disociación gene a iones posi i os y nega i os capaces de anspo a la ene gía eléc ica si se some e el líquido a un campo eléc ico. Po su pa e, en un conduc o me álico (cue po sólido) son los elec ones lib es los que ocasionan el lujo de co ien e al se some ido el cue po a la acción de un campo eléc ico. Sales an o o gánicas como ino gánicas pueden se empleadas pa a mejo a la conduc i idad del elec oli o. La conduc i idad de un elec oli o es unción del g ado de disociación, de la mo ilidad de los iones indi iduales (g ado de ac i ación), de la empe a u a y la iscosidad, y po supues o de la composición del p opio elec oli o. La conduc i idad σ iene dada po la exp esión        T e 1 0    (2.10) donde β0 y β1 son pa áme os que dependen de la composición del elec oli o y T es la empe a u a del elec oli o en Kel in (K). Pode de deposición 2.1.4.2. El pode de deposición (del inglés h owing powe ) es la elación en e la dis ibución de co ien e en la supe icie ca ódica y la uni o midad de espeso del me al deposi ado. Además de po ac o es geomé icos (como la o ma del cá odo y su posición ela i a 14 An eceden es espec o al ánodo), la dis ibución de me al se e in luenciada po las ca ac e ís icas elec oquímicas del a solución elec olí ica: la pola ización ca ódica, la e iciencia ca ódica y la conduc i idad eléc ica [8]. La compleja elación en e dichos ac o es es lo que se denomina pode de deposición. Una solución con un al o pode de deposición implica que es capaz de deposi a un espeso de me al casi igual en las zonas p ominen es como en las zonas hundidas u ocul as del modelo. Dado que en soluciones ácidas ípicamen e empleadas en la elec odeposición de níquel la pola ización ca ódica es baja y la e iciencia de co ien e al a y ela i amen e cons an e po encima de 1 A/dm2, el pode de deposición puede mejo a se inc emen ando la conduc i idad eléc ica de la solución po medio de adi i os, ales como el clo u o de níquel. Además ambién puede mejo a se ac uando sob e las condiciones ope a i as del p oceso de elec odeposición: educiendo la densidad de co ien e, inc emen ando la dis ancia ánodo-cá odo y aumen ando el pH y la empe a u a [9]. Pode de ni elación 2.1.4.3. El pode de ni elación (o simplemen e ni elación) ha sido de inido como la capacidad de una solución pa a p oduci depósi os con endencia a ellena los mic o alles de la supe icie ca ódica, lo que da como esul ado una educción de la ugosidad del depósi o. La ni elación se consigue po medio de adi i os o gánicos que son adso bidos p e e en emen e en los mic opicos supe iciales, p o ocando un e ec o inhibido que a o ece la deposición en los mic o alles [10]. En ausencia de adi i os la densidad de co ien e en mic opicos y mic o alles es uni o me, en especial en la mayo ía de las soluciones empleadas en la elec odeposición de níquel, debido a su baja pola ización y al a e iciencia ca ódica [9]. Elec ocon o mado 2.2. 2.2.1. P incipios básicos El elec ocon o mado es un p oceso de elec odeposición po el cual una capa de me al es deposi ada sob e un modelo o mand il, del cual es pos e io men e sepa ada, ob eniéndose de es a o ma una cásca a me álica o elec o o ma que ep oduce con un al o g ado de p ecisión la geome ía y la ex u a del sus a o o iginal. La de inición es ánda según la no ma ASTM B374 [11] es: Elec ocon o mado o elec o o ming es la p oducción o ep oducción de a ículos median e elec odeposición sob e un mand il o modelo que pos e io men e es sepa ado del depósi o de me al. Los pasos básicos de los que cons a es e p oceso son los siguien es: An eceden es 15  Fab icación del mand il o sus a o con la geome ía a ep oduci .  Colocación del mand il den o de una solución que con enga el me al a deposi a en sus iones  Aplicación de una di e encia de po encial en e los elec odos: ánodo o polo posi i o ( uen e de iones me álicos) y cá odo o polo nega i o (mand il sob e el que se deposi a án los á omos de me al).  Cuando el depósi o de me al ha alcanzado el espeso deseado, se e i a la di e encia de po encial y se ex ae el elec odo del baño.  La cásca a de me al elec odeposi ada es sepa ada del mand il. Figu a 2.3. Esquema del p oceso de elec ocon o mado. En sus o ígenes el elec ocon o mado ue aplicado a la ep oducción de obje os de a e. Con el paso de los años, las ecnologías de elec ocon o mado han expe imen ado un c ecimien o cons an e, an o en impo ancia, con el desa ollo de un g an núme o de nue as aplicaciones, como en el g ado de so is icación alcanzado en el p opio p oceso. 2.2.2. Capacidades y limi aciones Las ca ac e ís icas del elec ocon o mado en compa ación con los p ocesos adicionales de con o mación de me ales dan luga a una se ie de en ajas signi ica i as, que de e minan el ipo de aplicaciones pa a las que se u iliza es a ecnología. Sus p incipales en ajas son [12],[13]:  Ele ada p ecisión dimensional: una ez se ab ica el modelo con las dimensiones eque idas, las elec o o mas eplican con g an p ecisión (has a 4 pm). Se a a pues de una ecnología adecuada pa a la mic o ab icación y la p oducción de componen es que equie en g an exac i ud de o ma, ales como moldes y ma ices. Modelo Ánodo Cá odo Depósi o de níquel Elec oli o Elec o o ma Sopo e Ánodo 16 An eceden es  Rep oducción de de alles supe iciales: el p oceso puede se ambién usado pa a log a en la ep oducción de alles supe iciales con ex emada p ecisión. Dicho ni el de ep oducción puede alcanza los 0,01 pm, co a muy di ícil de log a con o os p ocesos de p oducción.  P oducción de componen es de geome ía compleja: si el modelo es ab icado con el ma e ial y ecnología co ec os, el elec ocon o mado puede se empleado pa a p oduci piezas muy complejas en una sola ope ación.  P oducción de componen es de pa ed delgada: una en aja pa icula del elec ocon o mado es la capacidad de p oduci cilind os de pa ed delgada sin línea de unión. Los p oduc os de pa ed delgada ep esen an una p opo ción ele ada del uso come cial del p oceso.  Amplio ango de amaño de piezas: po lo gene al el amaño de pieza es á limi ado únicamen e po la capacidad del equipamien o disponible. El amaño de los p oduc os pueden i desde ni el mic oscópico a a ios me os. No hay una elación di ec a en e iempo de p oducción y el olumen o á ea de la pieza; la p incipal es icción es el amaño del anque de deposición.  Ma e iales compues os: se pueden p oduci componen es mul icapa ( ipo sándwich ) de a ios me ales o de un mismo me al con di e en es p opiedades, a iando las p opiedades inales en cada zona de la elec o o ma de una mane a con olada.  P oducción en masa: pueden se ab icadas múl iples piezas simul áneamen e en un mismo baño elec olí ico, educiendo el iempo de ciclo. Un modelo o más e que es sepa ado de la elec o o ma, puede se eu ilizado de modo que es posible ep oduci con acilidad piezas idén icas. Como cualquie o o p oceso de ab icación, el elec ocon o mado iene cie as limi aciones que pueden di icul a su uso como p oceso de p oducción iable en de e minados casos. No obs an e, a menudo es os incon enien es pueden se e i ados o educidos. Sus p incipales limi aciones son [14]:  La gos iempos de deposición: pueden e se educidos ope ando en líneas pa alelas de p oducción o aumen ando la elocidad ela i a en e el modelo y el elec oli o, lo que aumen a la densidad de co ien e y consecuen emen e, se alcanza una asa de deposición más al a.  Res icción de ma e iales: es ingido a me ales pu os como níquel, cob e, o o y pla a y cie as aleaciones. Se han desa ollado ma e iales compues os con ma iz me álica. An eceden es 17  Sepa ación modelo/elec o o ma : no malmen e se log a po medios mecánicos, químicos o é micos. Pa a que el modelo no esul e dañado du an e la sepa ación deben ene se en cuen a cie as conside aciones de diseño.  Espeso no uni o me: a pesa de que se emplean múl iples mé odos pa a consegui elec o o mas con espeso es lo más uni o me posibles, no es un p oblema esuel o comple amen e.  Tensiones in e nas: iesgo de apa ición de ensiones in e nas, an o de acción como de comp esión, en las elec o o mas si no se con olan adecuadamen e las condiciones ope a i as, composición del elec oli o, e c. Es o puede o igina de o maciones en las mismas, ac u as o sepa ación p ema u a del modelo. 2.2.3. Aplicaciones La aplicación del elec ocon o mado como p oceso de ab icación especializado es á o ien ado a la p oducción an o de piezas inales como he amien as y moldes que esul a di ícil o, en algunos casos, imposible p oduci po mé odos con encionales. El elec ocon o mado se u iliza cada ez que la pieza o he amien a a ab ica cumple con alguna de las siguien es condiciones:  La di icul ad y el cos e de p oduci la po ecnologías con encionales es inusualmen e al a.  Las ole ancias dimensionales son ex emadamen e es echas en zonas in e io es o en supe icies con con o no i egula .  Se equie e una ep oducibilidad de de alles muy ina o complejas combinaciones de acabado supe icial.  La pieza no puede se ab icada po o os mé odos. Los ma e iales más popula es en elec ocon o mado son el níquel, el cob e, el o o y la pla a. El níquel es el ma e ial más ampliamen e u ilizado, debido que p esen a la mejo elación en e p opiedades y su cos e. El cob e, el o o, o la pla a, se pueden u iliza pa a cumpli con o as especi icaciones de diseño como e lec i idad, conduc i idad eléc ica, esis encia a la acción, e c. En nume osas aplicaciones se combinan di e en es capas de ma e iales pa a op imiza las p opiedades inales del componen e ab icado. Una de las p incipales aplicaciones del elec ocon o mado de níquel es la ab icación de p oduc os de ejilla. Es e ipo de elemen os aba ca un g an núme o de usos, en e los cuales des acan las aplicaciones en la indus ia ex il como odillos o pan allas de 18 An eceden es imp esión pa a p oduci diseños complejos sob e las supe icies de elas y al omb as. O os p oduc os de ejilla ab icados po es e p oceso incluyen amices, il os y elec odos po osos pa a ba e ías [14]. El elec ocon o mado de níquel es ecuen emen e empleado pa a la ab icación de moldes pa a la mayo ía de p ocesos de ans o mación de plás icos: inyección, o omoldeo, RTM o RIM. La p oducción de moldes y ca idades pa a ob ene acabados supe iciales especiales, ipo cue o o semejan es, sob e supe icies plás icas inyec adas ( slush moulding ) y o os ma e iales moldeados ha encon ado en la écnica del elec ocon o mado su mejo opción. Es e ipo de moldes encuen an a sus mayo es clien es en la indus ia del au omó il pa a la inyección de salpicade os y paneles de ins umen os, paneles la e ales y acceso ios de pue as. O o ipo de moldes en los que la capacidad de ep oduci con g an p ecisión inos de alles cons i uye un ac o c í ico son ambién p oducidos po es a écnica. El caso más común, son los moldes empleados en la p oducción de disposi i os de almacenamien o de da os como CD, DVD y Blu-Ray. O o campo de aplicación impo an e pa a las cásca as ob enidas po elec ocon o mado de cob e es su empleo como elec odos en p ocesos de elec oe osión. Figu a 2.4.Molde de omoldeo y elec odo pa a elec oe osión ab icados po elec oncon o mado. (Labo a o io de ab icación In eg ada de la ULPGC) El elec ocon o mado es una solución pa a la ab icación de de e minados componen es que equie en ele ada p ecisión, p opiedades mecánicas especí icas o educción de peso den o de sec o es como el ae oespacial o la elec ónica, la ins umen ación y ab icación de senso es o elemen os óp icos. Ejemplos de es e ipo de componen es son guías de onda y escudos de adiación, e lec o es óp icos, muelles de p ecisión, mini con ac os eléc icos, an enas, e c. En gene al, es una ecnología que iene amplia aplicación en aquellos p ocesos donde la habilidad pa a ep oduci has a el más mínimo de alle es c í ica como las planchas pa a ep oduci imágenes holog á icas [15]. An eceden es 19 Den o del campo dela mic o y nano ab icación en la ac ualidad des aca una a ian e del elec ocon o mado denominado p oceso LIGA (ac ónimo alemán pa a li hog aphie, ga ano o mung, ab o mung ). Se a a de un ecnología de ab icación de bajo cos e pa a la p oducción de mic ocomponen es de sis emas mic oelec omecánicos ( MEMS ) [16]. Elec ocon o mado de níquel 2.3. 2.3.1. Composición del baño elec olí ico Las soluciones elec olí icas de uso más gene alizado en el elec ocon o mado de níquel son las soluciones basadas en sul a o de níquel, comúnmen e conocidas como Wa s, y las soluciones basadas en sul ama o de níquel. Soluciones Wa s 2.3.1.1. Una de las o mulaciones más u ilizadas pa a baños de elec odeposición de níquel ue es ablecido po Oli e P. Wa s en 1916 y se conoce como solución de Wa s. Es á compues a po una combinación de sul a o de níquel, clo u o de níquel y ácido bó ico y p oduce depósi os de apa iencia ma e con ensiones in e nas de acción. Es e ipo de baños son, con di e encia, los más empleados en gal anoplas ia, en especial con la adición de agen es o gánicos pa a la ob ención de depósi os semib illan es y b illan es en ecub imien os deco a i os. [17] La mayo pa e de los iones de níquel son apo ados po las sales de sul a o. Se emplea es a sal po que es la sal de níquel menos ca a con un anión es able que no es educido en el cá odo, ni se oxida en el ánodo o ola iliza. Además es al amen e soluble y ácilmen e disponible a ni el come cial [8]. Las soluciones Wa s son u ilizadas pa a cie as aplicaciones de elec ocon o mado, pe o gene almen e con la adición de agen es educ o es de ensiones [18]. Soluciones de sul ama o con encional 2.3.1.2. La posición dominan e de las soluciones Wa s ha sido desa iada de iempo a iempo po o mulaciones al e na i as, pe o solo las soluciones de sul ama o de níquel han conseguido es ablece se en la indus ia a una escala lo su icien emen e ele an e como pa a conside a las sus compe ido as. El sul ama o de níquel es simila al sul a o de níquel excep o en que uno de los g upos hid oxilo es eemplazado po un g upo amida. La ó mula de la o ma c is alizada no mal de sul ama o de níquel es Ni(SO3 NH2)2·4H2O. Debido a la g an solubilidad del mismo, son posibles mayo es concen aciones de níquel que en o os elec oli os, pe mi iendo asas de deposición más ele adas. No obs an e, 20 An eceden es cabe indica que las soluciones de sul ama o de níquel son más sensibles a los e ec os de las impu ezas que las ipo Wa s y deben se cuidadosamen e pu i icadas y después man enidas en un es ado pu o [19]. Las p ime as in es igaciones ace ca de soluciones de sul ama o pa a elec odeposición de me ales, incluido el níquel, ue on ealizadas en 1930 po R. Pion elli y L. Camb i. En 1943 ue concedida la p ime a pa en e a M. E. Cupe y sob e baños que emplean sul ama o como elec oli o pa a la elec odeposición de zinc, cadmio, níquel, cob e, plomo y hie o. En 1950, Richa d C. Ba e desc ibió una ó mula pa a gal anizado basada en sul ama o de níquel que se había u ilizado en la indus ia de la elec o ipia desde 1949. Poco iempo después apa ecie on muchas e e encias a las aplicaciones come ciales de sul ama o de níquel. Las soluciones de sul ama o de níquel son muy usadas en elec ocon o mado debido al bajo ni el de ensiones in e nas de los depósi os, a las ele adas asas de deposición que pueden alcanza se y a la mejo a del pode de deposición ( howing powe ) [18], [20]. Además los depósi os de níquel ob enidos en es e ipo de baños son menos dúc iles y p esen an una du eza lige amen e supe io (en o no a 10HV) espec o a los ob enidos con baños Wa s pa a las mismas condiciones ope a i as [19]. Las o mulaciones de las soluciones elec olí icas empleadas en el elec ocon o mado de níquel y las condiciones ope a i as ípicas se esumen en la Tabla 1.1. Soluciones de sul ama o concen ado 2.3.1.3. El p oceso de elec ocon o mado con soluciones de níquel concen ado ( Ni-Speed ) ue desa ollado po la compañía Inco Eu ope L d. [21] y pe mi en la deposición de níquel a al as densidades de co ien e y bajos ni eles de ensiones en las elec o o mas. Es pa icula men e ú il en casos en los que se equie en condiciones de ensiones in e nas nulas pa a ep oduci elec o o mas pe ec amen e planas y/o con g andes espeso es, que pueden se ob enidos de o ma más ápida que con soluciones con encionales. No p ecisan de la adición de compues os o gánicos pa a educi ensiones, po lo que no hay codeposición de azu e y se elimina el iesgo de compo amien o ágil de los elec odepósi os al se calen ados po encima de los 200ºC. La composición de la solución se mues a en la Tabla 1.1 jun o a los lími es de las condiciones ope a i as acep ables. La concen ación ípica de sul ama o de níquel es 600 g/L. T as una p ime a pu i icación con ca bón ac i o y pe mangana o pa a elimina las impu ezas o gánicas, se some e a la solución a un acondicionamien o elec olí ico p elimina en el que se usa un ánodo no ac i ado. T as ealiza el p e a amien o se ealiza An eceden es 27 Es ado de la écnica 2.4. En es a sección se p esen a una e isión del es ado ac ual y los úl imos a ances elacionados con la elec odeposición y el elec ocon o mado de níquel. De en e las e e encias consul adas se selecciona on los da os, conclusiones, esul ados, mé odos y pa en es de in e és pa a la con ex ualización del abajo de in es igación plan eado en la p esen e esis. Se o ganizan en dos apa ados p incipales inculados con los obje i os y las ases del desa ollo expe imen al p opues os en el Capí ulo 1: la mejo a de las p opiedades mecánicas de los depósi os de níquel y la mejo a de la uni o midad de espeso . 2.4.1. Mé odos pa a la mejo a de las p opiedades mecánicas Adi i os o gánicos 2.4.1.1. Es ampliamen e conocido que la adición de de e minados compues os o gánicos al baño elec olí ico en muy pequeñas can idades in luye signi ica i amen e en el mecanismo de c is alización y c ecimien o de g ano, y po consiguien e, gene a modi icaciones en la mic oes uc u a y las p opiedades de los elec odepósi os. [15], [28], [30]. Exis e una amplia a iedad en la o mulación de los compues os o gánicos o adi i os pa a baños de níquel, que son esponsables de la calidad inal del depósi o. Su uso en soluciones acuosas de gal anoplas ia es muy impo an e po el e ec o que ienen en el c ecimien o y la es uc u a de los depósi os. En e sus bene icios se pod ían des aca los siguien es: aumen o del b illo, educción del amaño de g ano, mejo a de la ni elación del depósi o [10], [31] o educción de la endencia a o ma es uc u as dend í icas o a bo escen es, aumen o del ango de abajo de densidad de co ien e, cambio de las p opiedades mecánicas y ísicas, educción de ensiones in e nas y educción del e ec o de picado. La selección idónea del adi i o o combinación de los mismos depende á del ipo de depósi o que se desee ob ene . La clasi icación de los adi i os o gánicos empleados en la elec odeposición de níquel no es á es anda izada, pe o de mane a gene al pueden es ablece se dos g upos p incipales [15], [18], [26], [32]:  Ab illan ado es (ab illan ado es clase-I): Son gene almen e compues os o gánicos a omá icos y su unción p incipal es el e inamien o de g ano y el inc emen o del b illo con espec o a los baños sin adi i os, aunque pa a p oduci depósi os con b illo espejo necesi an se combinados con o os adi i os. El ango ípico de 28 An eceden es concen aciones a desde 1 a 25 g/L, dependiendo del compues o especí ico. Los ab illan ado es son la p incipal uen e de azu e codeposi ado con el níquel, lo que p o oca la e olución de la educción de ensiones in e nas (en di ección de comp esión) de los depósi os. También se conocen como educ o es de ensiones y en soluciones de sul ama o de níquel los más comunes son los ácidos bencen sul ónicos y sus de i ados, los ácidos na alen sul ónicos y sus de i ados, p - oluensul onamida y la saca ina [32].  Ni elan es (Ab illan ado es clase-II): Ni elan la densidad de co ien e en los mic opicos y mic o alles de la supe icie, educiendo la ugosidad de los depósi os. En aplicaciones deco a i as se combinación con ab illan ado es p ima ios pa a p oduci depósi os b illan es o semib illan es. Los ni elan es aumen an las ensiones in e nas en la di ección de acción po lo que se suelen emplea en bajas concen aciones (0,005-0,02 g/L) [18]. El uso de agen es ni elan es en elec ocon o mado de níquel puede mejo a la dis ibución de me al sob e el modelo, debido a la sup esión del c ecimien o de nódulos y a la p e ención de la apa ición de zonas debili adas en esquinas in e io es [20]. Los agen es ni elan es más u ilizados en la elec odeposición de níquel son o maldehído, hid a o de clo al, o -sul o benzaldehído, ácido sul ónico alilo, cuma ina, ácido o -hid oxi-cinámico, malea o de die ilo, p -aminoazobenceno, cianhid ina de e ileno, iou ea, 2-bu ino-1,4-diol (BD) y ácido 2-bu ino-1,4-disul onico [26]. En elec ocon o mado el más usado es el BD [18], [32]. Muchos in es igado es, a ando de de e mina el ol jugado po los adi i os o gánicos en la elec odeposición de níquel, concluye on que las modi icaciones en o ien ación de los c is ales ocu idas du an e el p oceso pueden se explicadas a a és de un p oceso de adso ción-hid ogenación-deso ción. La adso ción de la molécula o gánica en la supe icie me álica bloquea cie os si ios la ed c is alina de níquel, modi icando los índices de c ecimien o de las di e en es ca as del c is al. Las asas de adso ción/deso ción de los di e en es ipos de adi i os en la in e ace níquel-elec oli o así como el po cen aje de hid ogenación del adi i o adso bido, dependen de la na u aleza de los g upos insa u ados p esen es en la molécula o gánica [30]. Además, la ac i idad de una molécula o gánica depende de la p esencia de enlaces insa u ados, de di e en es g upos químicos, de anillos a omá icos, de su es uc u a es e eoquímica, e c. De acue do con es udios publicados p e iamen e, la na u aleza de la insa u ación p esen e en los compues os o gánicos, así como su es uc u a es e eoquímica in luyen signi ica i amen e en el mecanismo de c is alización del níquel y modi ican las p opiedades de los depósi os. Así po ejemplo, Du ose en 1968 [30] descub ió que los An eceden es 29 compues os o gánicos que ienen un iple enlace en e los á omos de ca bono pueden ac ua como ab illan ado es en la elec odeposición de níquel, en con as e con los que ienen doble enlace cuya in luencia en el b illo de los depósi os es poco signi ica i a. Con el obje i o de e ela el mecanismo de acción de los adi i os o gánicos, nume osas in es igaciones se han cen ado en la de e minación de los p oduc os secunda ios o mados en la eacción ca ódica de los mismos du an e la elec odeposición, así como la inco po ación de azu e, ca bono y adi i os en los depósi os me álicos. En el caso de la elec odeposición de níquel, uno de los p ime os abajos cen ados en el es udio de las eacciones ca ódicas de los adi i os ue el ealizado po Roge s y Taylo [33] en 1966 con cuma ina, 2-bu ino-1,4-diol (BD) y alcohol p opa gílico. Mimani e al. [34] iden i ica on las eacciones elec oquímicas p incipales que ienen luga en el ánodo y el cá odo en baños Wa s e incidie on en la impo ancia de ealiza una p epa ación cuidadosa del baño si se desean ob ene depósi os con una calidad con olada, debido a la in luencia de los adi i os en dichas eacciones. Más ecien emen e, Mocku e y Be no iene [35] es udia on la in e acción con el cá odo y e ec os siné gicos de la saca ina, el BD y la alimida, ob eniendo los p incipales p oduc os de ans o mación p oducidos en las eacciones ca ódicas y e i icando su adso ción en los elec odepósi os. En 2002 Mocku e e al. [36] publican un nue o abajo en el que de e mina on, ambién en baños Wa s, el mecanismo de eacción de algunos adi i os de i ados de sul onamida benceno, en e ellos el p- olueno sul onamida, y de la saca ina. A pesa de los es ue zos de la comunidad cien í ica des inados al desa ollo de una eo ía comple a sob e el papel y el mecanismo de acción de los adi i os u ilizados como agen es de ni elación y ab illan ado es en los p ocesos de elec odeposición, la complejidad del p oceso y la g an can idad de a iables que in e ac úan en el mismo hacen que sea una a ea di ícil. Po desg acia, las eo ías exis en es explican es os mecanismos sólo pa cialmen e y o ecen explicaciones sa is ac o ias sólo pa a algunos e ec os de los adi i os [37]. Muchas de es as in es igaciones es á ecogidas en e isiones ales como la publicada po F anklin [38] y pos e io men e po Oniciu y Mu esan [37]. En esumen, el impo an e ol de los adi i os como educ o es de amaño de g ano es á basado en [39]: 1. El e ec o inhibido p oducido po el bloqueo de la supe icie debido a la educción del adi i o en compues os complejos, lo que aumen a la ecuencia de nucleación, hace dec ece la supe icie de di usión de los iones de níquel abso bidos en la supe icie del cá odo y, po consiguien e, e a da el c ecimien o de g ano [35], [38]. 2. La e olución y/o adso ción del hid ógeno [40]. 30 An eceden es 3. El cambio del sob epo encial ca ódico [41] En cuan o al mecanismo de ni elación de los depósi os, se ha descubie o que ambién es á basado en el e ec o inhibido gene ado po la adso ción en de e minadas posiciones de la supe icie ca ódica de p oduc os secunda ios p o enien es de la educción ca ódica de los adi i os, así como la inco po ación de ca bono al depósi o [42]. Además ha sido demos ado que las a iaciones sis emá icas en el espeso de la capa lími e de di usión sob e una supe icie ugosa son un ac o esencial en la p oducción de la acción de ni elación de me ales elec odeposi ados en p esencia de adi i os ni elan es [31]. Mado e y Landol [43] desa olla on un modelo pa a la ni elación ca ódica sob e la base de un mecanismo de di usión de adso ción- educción del agen e ni elan e que se puso a p ueba expe imen almen e po elec odeposición de níquel en una anu a semici cula en la p esencia de cuma ina.  Baños Wa s La mayo pa e de las e e encias encon adas en la li e a u a elacionadas con el e ec o de los adi i os o gánicos son es udios ealizados con baños Wa s, gene almen e o ien ados a la ob ención de ecub imien os b illan es o semib illan es con ines deco a i os. La p ime as e e encia da an de 1934, cuando la come cialización po pa e de Schlo e de una solución Wa s que incluía adi i os o gánicos, ales como los ácidos na alen di- y isul ónicos, pa a log a elec odepósi os de níquel b illan e, supuso un an es y un después en el desa ollo come cial del gal anizado de níquel con ines deco a i os [44]. Pos e io men e, en 1945, Du ose in odujo las soluciones pa a el ecub imien o de níquel semib illan e, empleado la cuma ina como adi i o, lo que pe mi ió el desa ollo de e es imien os de doble y iple capa con mucho mayo esis encia a la co osión [45]. En las décadas pos e io es la cuma ina y su e ec o ue el oco de es udio de nume osos au o es [10]. Roge s y Taylo , 1962 [31] cen a on sus in es igación en el es udio del pode ni elado de es e adi i o y e i ica on que su p esencia educe la e iciencia de co ien e en la elec odeposición de níquel y aumen a la e iciencia de co ien e pa a la e olución de hid ógeno. Años más a de los mismos au o es [42] comp oba on que la inhibición p oducida a pa i de una cobe u a c í ica de cie os si ios de la supe icie de la deposición p o oca un cambio de es uc u a columna a g ano ino. Además concluye on que el e ec o inhibido es simila a o os adi i os insa u ados aunque menos ma cado. An eceden es 31 En los úl imos iempos el empleo de la cuma ina como agen e ni elan e ha caído en desuso y ha sido sus i uida po o os compues os o gánicos, en especial los ace ilénicos [26]. En la ac ualidad los adi i os de mayo uso come cial de baño Wa s pa a p oduci depósi os de níquel b illan e y ni elados son la saca ina y 2-bu ino-1,4-diol (BD), los cuales son los p incipales ep esen an es de las dos clases dis in as de adi i os enume ados como ab illan ado es clase I y clase II (o ni elan es) espec i amen e [46]. El es udio de la in luencia de ambos adi i os y sus mezclas en la elec odeposición de níquel ha sido ampliamen e discu ido en la li e a u a [35]. La in es igación publicada po K ugliko e al. [47] se dis ingue po se una de las p ime as en analiza el e ec o de ab illan ado es p ima ios (p- oluenosul onamida, saca ina) y secunda ios (cuma ina, iou ea). Los au o es demos a on que ambos ipos de adi i o aumen an la pola ización ca ódica y educen la capaci ancia di e encial. Gao e al. [48] ob u ie on depósi os b illan es, ni elados y con e inamien o de g ano en baño Wa s con 2-bu ino-1,4-diol y bencen sul ona o de sodio. En e los abajos más ecien es, conc e amen e del año 2010, des aca el ealizado po Yang e al. [49], que es udia on el e ec o del polie ilenglicol (PEG) y saca ina, an o en baños de sul ama o como Wa s. En ambos casos, el amaño de g ano disminuyó po la adición de los agen es o gánicos y aumen ó la du eza del depósi o, siendo mayo la ob enida con el baño Wa s. En los úl imos años, una pa e sus ancial de la in es igación sob e los p ocesos de gal anoplas ia y elec ocon o mado ha es ado di igida a en ende el e ec o de los adi i os o gánicos sob e la mic oes uc u a, la mo ología y ex u a de la supe icie y la o ien ación de g ano. La mayo ía de los es udios publicados e alua on la mo ología de los g anos po mé odos de análisis indi ec os, ales como la di acción de ayos X (DRX) análisis o mic oscopía elec ónica de ba ido (SEM) y en meno medida mé odos di ec os, undamen almen e la mic oscopía elec ónica de ansmisión (TEM). La écnica de di acción de elec ones e odispe sados (EBSD), cuyo desa ollo es ela i amen e ecien e, ha sido sondeada en los úl imos años como una opo unidad pa a ca ac e iza la mic oes uc u a de me ales elec odeposi adas nanoes uc u ados, pe o la esolución de es a écnica es de al ededo de 10 a 40 nm. Es e pun o limi a la compa ación con o os mé odos y se necesi an in es igaciones adicionales. Weil y Paquin [50] ue on los p ime os au o es en comp oba que la p esencia de 2- bu ino-1,4-diol (BD) a o ece la p edominancia de la ex u a [211], mien as que la p esencia de la cuma ina a o ece la [100]. En 1996, casi cua o décadas después, Mache as e al. [30] encon a on que la p esencia de compues os ace ilénicos (BD y p opino-2-ol) conduce a la p edominancia de al os modos de inhibición del c ecimien o 32 An eceden es de c is ales. El p opino-2-ol se mos ó más ac i o debido a que la geome ía de su molécula a o ece la adso ción del adi i o sob e la supe icie me álica y, po lo an o, su hid ogenación es más ápida. En el caso de la cuma ina, la complejidad de su molécula hace que su adso ción sea más di ícil, lo que esul a en el desa ollo de depósi os de ex u a [100] incluso a al as concen aciones del adi i o. Finalmen e, cuando se añadie on ab illan ado es p ima ios (con con enido en azu e) como la saca ina, obse a on que la p esencia de azu e en sus moléculas in luyó en el p oceso de elec odeposición de níquel a a és de un mecanismo di e en e. Es udios más ecien es, como el publicado po Szep ycka [51] en 2001 con nume osos adi i os o gánicos: saca ina, BD, e c. mos a on que hay una elación di ec a en e el g ado de o ien ación alea o ia y el b illo. La o ien ación al aza se a ibuyó a la p edominancia de la inhibición en el plano de la ed c is alina donde no malmen e el c ecimien o es más ápido. Po o a pa e, los esul ados ob enidos po Ciszewski e al. [40] indica on que la combinación de saca ina y cie os ipos de sales de amonio elegidos dan luga a una buena calidad de níquel deposi ado y al a e iciencia de co ien e. Rashidi y Amadeh [39], año 2009, ob u ie on ecub imien os de níquel nanoc is alino en baño Wa s po co ien e con inua (CC) con obje o de es udia el e ec o de la adición de saca ina (0-10 g/L) y la empe a u a del baño (45-65°C) sob e el amaño de g ano p omedio de los depósi os median e análisis DRX. Los esul ados mos a on una disminución del amaño de g ano p omedio a medida que se aumen aba la concen ación de saca ina en el ango 0 a 3 g/L, mien as que po encima de es e lími e el aumen o de concen ación no u o un e ec o signi ica i o. En un a ículo publicado en el p esen e año, Nam e al. [52] in es iga on los e ec os de la cuma ina y el cis-2-bu eno-1,4-diol sob e la mo ología de supe icie y mic oes uc u a en depósi os de níquel ob enidos a al as densidades de co ien e. Ob u ie on depósi os de g ano ino y demos a on la sine gia de ambos adi i os en el e ec o de ni elación.  Baños de sul ama o Las e e encias encon adas en la li e a u a ocalizadas en el es udio del e ec o de los adi i os en baños de sul ama o son ela i amen e ecien es. Una de las más comple as, es la guía de Wa son [32] publicada po el NiDI (del ingés Nickel Dep elopemen Ins i u e ). En es e abajo se es udia el e ec o de la concen ación de es adi i os: ácido 1,3,6- na alen- isul ónico (NTS), saca ina y ácido me a -bencen disul ónico; sob e la du eza y ensiones in e nas de los depósi os. La saca ina se e eló como el educ o de ensiones An eceden es 33 más po en e y con mayo du eza, en o no a 520 HV. Además se demues a que la adición de 20 mg/L de BD pa a aplicaciones de elec ocon o mado educe el c ecimien o de nódulos en bo des y esquinas ex e io es y p oduce edondeos en esquinas in e io es, educiendo el iesgo de zonas débiles en dichas zonas. En el año 2001, Lim e al. [53] in es iga on ace ca de las p opiedades y mic oes uc u a de níquel elec odeposi ado de un baño de sul ama o que con iene iones amonio. En 2009 los mismos au o es publica on un a ículo [15] en el que se analizó el e ec o sob e la es uc u a y p opiedades mecánicas de los depósi os de níquel p oducidos po la adición de dos mezclas de agen es o gánicos, en e los que se encuen an el ácido p opino sul ónico, el sul ona o de sodio alilo y el BD. Se ob u ie on depósi os con meno g ado de c is alización y amaño de g ano, lo cual se adujo en una mejo a de las p opiedades mecánicas: mayo du eza (máximo 638,2 HV), lími e de luencia (máximo 1200 MPa) y esis encia al desgas e. Rasmussen e al. [54], en un a ículo del año 2002, demos a on que el uso del adi i o ácido 1,3,6-na alen- isul ónico (NTS) en un baño de sul ama o de níquel dio luga a la educción del amaño de g ano y una mayo du eza en el níquel deposi ado, pasando de 200 HV a alo es po encima de los 500 HV pa a una concen ación de 4 g/L de NTS. En el p esen e año, Zhu e al. [55] publica on un abajo ocalizado en el e ec o de la cuma ina y la saca ina en la elec odeposición lle ada a cabo en un elec oli o basado en líquido iónico hid o óbico. Se obse ó una mayo sua idad en la supe icie de los depósi os y se jus i ica on las di e encias en cuan o a mo ología gene adas po cada adi i o debido a las di e encias en e los g upos insa u ados de cada compues o.  Des en ajas El con ol de las ensiones in e nas po medio de la adición de agen es o gánicos equie e un ni el óp imo de concen ación de los adi i os, eposición egula de los mismos a medida que se consumen y il ación ecuen e (o con inuo) con ca bón ac i o pa a con ola la concen ación de los p oduc os de descomposición o mados como esul ado de la eacción de educción del adi i o en el cá odo [20]. Los ab illan ado es o educ o es de ensiones in oducen azu e en los depósi os de níquel, y es o limi a las empe a u a a la que la elec o o ma puede se usada. La codeposición de azu e a ec a a la duc ilidad y o as p opiedades mecánicas del depósi o. A pa i de un 0,035% de con enido en azu e [56], los elec odepósi os de níquel mues an compo amien o ágil cuando son calen ados a empe a u a supe io es a los 34 An eceden es 200ºC, aunque la empe a u a exac a a la que puede p oduci se la agilización depende del con enido en azu e, el iempo que pe manezca a dicha empe a u a y o os ac o es. Los agen es ni elan es, en cambio, son e ec i os a la ho a de aumen a la du eza del níquel elec odeposi ado sin in oduci azu e, pe o la p esencia de és os en el baño iende a ele a las ensiones in e nas en el sen ido de acción. Con e e encia al BD [9], los p oduc os secunda ios de su eacción pueden se eliminados po il ación con inua del elec oli o con ca bón ac i o, lo cual ayuda a con ola el ni el de ensiones in e nas. Tipos de co ien e 2.4.1.2. Du an e la úl ima década, buena pa e de la in es igación ace ca de la elec odeposición de me ales se ha cen ado en el es udio de las mejo as en el p oceso que supone el uso de co ien e pulsan e (PC, del inglés Pulse Cu en ) y co ien e pulsan e in e sa (PRC, del inglés Pulse Re e se Cu en ) en e a la co ien e con inua (CC) con encional y la búsqueda de los pa áme os idóneos pa a log a la mejo a de la calidad de los depósi os [57]. Du an e es e pe iodo la elec odeposición pulsan e ha ido ganando acep ación den o de algunos sec o es como el me alú gico, au omo iz, elec ónico y ae onáu ico, ya que median e es a écnica se pueden ob ene mejo as en la pu eza y en las p opiedades uncionales de los depósi os [58]–[61]. Las ins alaciones y equipamien os necesa ios pa a gene a pulsos de co ien e pa a la deposición elec olí ica de me ales se a an en la li e a u a [62]. En la elec odeposición pulsan e el po encial o la in ensidad son al e nados ápidamen e en e dos alo es di e en es. En el caso de la PC da como esul ado se ies de pulsos de igual ampli ud, du ación y pola idad, en el que cada pulso se compone de un iempo de impulso (TON) du an e el cual se aplica un po encial/co ien e, y un iempo de pausa (TOFF) du an e el cual se aplica co ien e ce o. Si se a a de PRC, la ase de iempo de apagado es eemplazada po una ase de co ien e con pola idad in e ida, ambién conocida como co ien e anódica [57]. Se ha descubie o que es e ipo de ondas de co ien e son un medio e icaz pa a al e a an o los enómenos de adso ción-deso ción como los de elec oc is alización que ocu en en la supe icie ca ódica, lo cual o ece la opo unidad de con ola la mic oes uc u a de los elec odepósi os. [63], [64]. El e ec o y las en ajas del uso de PC y PRC en la elec odeposición de me ales se esumen de mane a gene al en los siguien es pun os:  En el p oceso con encional con CC, la o mación de una capa de ca ga nega i a al ededo del cá odo, denominada capa de di usión, obs uye la llegada de iones has a el á ea de deposición. El uso de PC pe mi e la eposición de los iones me álicos An eceden es 35 en dicha capa du an e la ase TOFF lo cual hace que aumen e signi ica i amen e la densidad de co ien e lími e. En el caso de PRC es a eposición se p oduce de mane a con inua [65].  La elec odeposición pulsan e, a o ece el inicio de nucleación de g ano y aumen a en g an medida el núme o de g anos po unidad de á ea, lo que esul a en un depósi o de g ano más ino con mejo es p opiedades que los depósi os ob enidos median e la aplicación de co ien e con inua con encional [66]. Es posible con ola la composición, mic oes uc u a y po osidad del depósi o median e la egulación de los pa áme os de pulso [67].  Con PC se educe la can idad de adi i o eque ida en un 50-60%, mien as que PRC mejo a la es abilidad y la e iciencia del baño con un consumo de adi i os insigni ican e [57], [68].  Du an e la ase de in e sión, PRC elimina el c ecimien o excesi o en zonas de al a densidad de co ien e, log ando una conside able mejo a en la uni o midad del espeso de depósi o al educi la p oducción de c ecimien o de bo de, p o usiones o po osidades. Exis en nume osas e e encias sob e la in es igación de la elec odeposición pulsan e de níquel y sus aleaciones, la mayo ía cen adas en baños wa s y aplicaciones de gal anoplas ia. En 1996 De a aj y Seshad i [69] publica on un es udio compa a i o de la elec odeposición de níquel en baños ipo Wa s sin adi i os empleando co ien e pulsan e cuad ada y co ien e con inua en el que se demues a que empleando co ien e pulsan e con al as densidades de co ien e pico y bajas ecuencias (en e 10 y 100 Hz) se p oducen depósi os con amaño de g ano más pequeño, con aumen o en la du eza y disminución de la po osidad que los ob enidos empleando co ien e con inua. Pa a el mismo ipo de baño, El-She ik e al. [70] han e elado que ope ando con ondas pulsan es de iempos de impulso (TON) co os, se p oducen depósi os supe iciales lisos y con ausencia de po os , mien as que ope ando con TON la gos se p oduce un aumen o en el núme o y amaño de po os sob e la supe icie de los depósi os. En esa misma línea Bakonyi e al. [71] es ablecie on que pa a log a un e inamien o de g ano signi ica i o, los iempos de apagado TOFF deben se más la gos que TON. Awad e al. [72] encon a on que en un baño de sul ama o, aplicando PRC pueden p oduci se películas de depósi o ul a inas y lib es de po osidad, adecuadas pa a aplicaciones de al a esolución, abajando a densidades de 1.2 A/dm2, ciclo de abajo del 90% y 400 kHz. En el campo del elec ocon o mado de níquel, empleando baños basados en sul ama o, des acan los es udios eó icos y expe imen ales ealizados po Wong e al. [73] 36 An eceden es ace ca de los e ec os de los di e en es ipos de o ma de onda sob e el acabado de la supe icie de elec o o mas, en los que se mues a cuali a i a y cuan i a i amen e que la o ma de onda ec angula no p oduce la mejo supe icie inal en la elec odeposición pulsan e de níquel, ya que es a o ma de onda es á elacionada con una al a densidad de co ien e pico con inua, lo cual acili a el c ecimien o de nue os g anos y disminuye la elocidad de o mación de nue os núcleos sob e la supe icie del cá odo. En es udios más ecien es [74], [75], se encon ó que el empleo de ondas de co ien e en o ma de ampa con decele ación o en o ma iangula p oduce un depósi o con una es uc u a de g ano ino. El empleo de elec odeposición pulsan e pa a la ob ención de níquel nanoc is alino, con amaño de g ano in e io a 100 nm, ha despe ado un no able in e és dadas las di e sas aplicaciones indus iales de es e ma e ial en sec o es como el ae oespacial, la ab icación de sis emas mic oelec omecánicos (MEMS), supe espejos, monoc omado es de múl iples capas y ecub imien os magné icos debido a su excelen e uni o midad de composición, esis encia a la co osión y buena soldabilidad. Exis en e e encias an o con baños Wa s [76]–[78] como con baños de sul ama o. Figu a 2.6. Fo mas de onda es udiadas po Wong e al. [75]: (a) ec angula ; (b) ampa descenden e; (c) iangula ; (d) pico ampa descenden e en onda ec angula ; (e) pico ampa descenden e en ampa descenden e; ( ) pico ampa descenden e en onda iangula Den o de es e úl imo campo, cabe eseña el es udio publicado po Qu e al. [79] en el que se desa olló un nue o gene ado de pulsos que puede p oduci pulsos de du ación ul aco a, con TON de 10 µs, y abajando a ele ada densidad de co ien e de pico. Se demos ó que el amaño de g ano disminuye al inc emen a la densidad de co ien e de pico, ob eniendo un amaño de 50 nm a una densidad de 300 A/dm2. An eceden es 43 Po los mo i os an e io men e desc i os, asgos geomé icos ales como anu as de ondo plano o cu o, muescas o p o usiones con o ma de V, aguje os ciegos, ale as y ne ios pueden causa p oblemas en la dis ibución de espeso del me al a menos que las esquinas in e io es y ex e io es es én edondeadas con un adio ap opiado. Escudos o pan allas aislan es 2.4.2.2. Los escudos o pan allas se ab ican de ma e iales no conduc o es y se si úan en e el ánodo y el cá odo a in de obs ui el lujo de co ien e hacia de e minadas zonas del cá odo. Son especialmen e empleados pa a con a es a el exceso de deposición de me al en bo des y esquinas salien es. John e al. [108] desa olla on un escudo o mado po una lámina de plás ico con una se ie de aguje os dis ibuidos que eje cen de guía pa a los iones del me al du an e la elec odeposición. De es e modo se aumen a la esis encia en e ánodo y cá odo, minimizando el e ec o de concen ación de co ien e debido a la geome ía de la pieza. Po su pa e, Lee a al. [109] emplea on mé odos de análisis numé ico pa a e alua la in luencia de la o ma del escudo y de la posición en la uni o midad de espeso , y compa a on los esul ados de la simulación con los da os expe imen ales pa a la deposición de níquel en un baño de sul ama o de níquel. Po úl imo, Pei e al. [110] es udia on los e ec os de la p esencia de un escudo y o os ac o es sob e la uni o midad de espeso en el elec ocon o mado de la aleación Ni-Co En e los disposi i os pa en ados que emplean es e mé odo pueden e isa se los in en os de B oadben [111] y Ma [112]. Cá odos auxilia es o de sac i icio 2.4.2.3. La disposición adecuada de cá odos auxilia es en zonas en las que la deposición de me al es excesi a ayuda a co egi y disminui las a iaciones de espeso y e i a el c ecimien o nodula o a bo escen e. Al a a se de elemen os ac i os, los cá odos auxilia es ac úan como “lad ones” a ayendo los iones del me al y educiendo la densidad de co ien e en aquellas á eas más expues as, ales como a is as y esquinas ex e io es. Sin emba go es e p ocedimien o ep esen a un de oche de ene gía y ma e ial que se pie de, ya que no es empleado en el c ecimien o de la elec o o ma. Po es e mo i o el empleo de cá odos auxilia es es una opción a alo a sólo cuando los mé odos an e io es no son álidos. 44 An eceden es En el campo del elec ocon o mado, los au o es Yang y Kang [113] y Yang e al. [94] aplica on es e mé odo de mane a expe imen al pa a mejo a la uni o midad de espeso de moldes de níquel y NiCo/SiC espec i amen e ab icados median e ecnologías LIGA. En la li e a u a apa ecen abajos basados en modelos numé icos, como el publicado po Mehdizadeh e al. [114] en el que se analiza la impo ancia de ac o es geomé icos como el amaño y posición de un cá odo auxilia plano colocado en posición pa alela al cá odo. Oh e al. [115] po su pa e, ealizan simulaciones numé icas a pa i del modelo basado en la ecuación de Laplace en elec odeposición de cob e y se es udia el e ec o de ac o es ales como agi ación del elec oli o, p esencia de un cá odo auxilia , amaño del ánodo y dis ancia en e ánodo y cá odo sob e la uni o midad de espeso . Posicionamien o ela i o ánodo-cá odo 2.4.2.4. En el abajo publicado po Yang y Kang [113] con soluciones de sul ama o de níquel, se in es igó la in luencia debida a sepa aciones ánodo-cá odo de 2, 4, 6, 8, y 10 cm, no encon ándose mejo as en la uni o midad de espeso . Sin emba go, en la in es igación ealizada po Tan y Lim [116], se demos ó que al aumen a la dis ancia en e elec odos de 4 a 30 mm la uni o midad aumen ó signi ica i amen e. Po su pa e, Oh e al. [115] es ablecen, a pa i de una simulación numé ica basada en el mé odo de elemen os ini os, que el e ec o iene una elación con las ca ac e ís icas dimensionales del sis ema ( amaño y geome ía del depósi o, elec odos, e c.) y especialmen e de la elación de amaño ánodo/cá odo, pudiéndose ob ene pa a un sis ema dado una dis ancia óp ima que maximice la uni o midad. Es a dis ancia se á mayo a medida que dec ece la elación ánodo/cá odo mencionada. En e los disposi i os pa en ados cabe des aca el desa ollado po G eenspan [117] que p opo ciona un mo imien o de agi ación a la ces a anódica, así como un sis ema de dis ibución de la co ien e al hace la pasa a a és de una ejilla de con ol dispues a en e el ánodo y el cá odo. Dicha ejilla de con ol es á con igu ada pa a educi sus ancialmen e la a iación en el campo eléc ico a a és del cá odo. Además, Lee e al. [118] desa olla on un no edoso diseño de célula de elec odeposición ho izon al pa a gal anoplas ia que cuen a con un sopo e que es capaz de a ia la posición del modelo al desplaza lo e icalmen e a a és de un conduc o que lo aísla pa cialmen e del ánodo du an e el p oceso de me alización, consiguiendo mejo a la dis ibución de co ien e en la supe icie del sus a o. An eceden es 45 Figu a 2.7. E ec o del posicionamien o ela i o ánodo-cá odo y el empleo de ánodos auxilia es sob e la uni o midad de espeso . Ánodos auxilia es 2.4.2.5. Los ánodos auxilia es suelen coloca se en las ce canías de la supe icie ca ódica con el in de di igi la co ien e hacia á eas que equie an un aumen o en el espeso de la capa de me al deposi ado. Pueden es a conec ados al ec i icado p incipal o uno auxilia pa a con ola la in ensidad de co ien e de mane a independien e al ánodo p incipal [1]. Pa a ob ene el esul ado deseado, la posición debe se muy p ecisa. Po es e mo i o, gene almen e se emplean paque es de so wa e come ciales que pe mi en ealiza simulaciones pa a calcula la dis ibución de espeso es y de e mina la con igu ación óp ima de los ánodos y su combinación con escudos aislan es o cá odos auxilia es. También se han desa ollado mé odos p obabilís icos [119] que ue on alidados a pa i de ensayos expe imen ales. Fo ma y amaño del ánodo 2.4.2.6. Algunas de las guías consul adas hacen e e encia a la mejo a de la dis ibución de espeso en p ocesos de elec odeposición debida al empleo de ánodos o ces as anódicas con o madas, es deci , diseñadas pa a segui la o ma de la pieza o modelo. Con es e mé odo se consigue una dis ancia ánodo-cá odo cons an e, lo que con ibuye a una mejo a en la uni o midad de la dis ibución de la co ien e en la supe icie ca ódica [1], [20]. Los au o es Zhang e al. [120] p oponen un nue o mé odo pa a op imiza el diseño del pe il del ánodo, mien as que Yang y Leu [121] pa en a on un p oceso pa a la p oducción ápida de ú iles y he amien as median e elec ocon o mado en el que se incluye la ab icación de ánodos con o mados. Ánodo (+) Ánodo (+) Cá odo (-) Me al elec odeposi ado 46 An eceden es Figu a 2.8. Mejo a de la uni o midad de espeso median e ánodo con o mado. En geome ías de e olución, es posible mejo a la uni o midad de los depósi os, así como inc emen a la asa de deposición sob e el cá odo aplicando sob e és e un mo imien o de o ación. Es a o ación iene como consecuencia un eo denamien o con inuo de la dis ibución de densidad de co ien e sob e la supe icie ca ódica, lo que se aduce en unas di e encias de espeso es meno es que las que esul a ían en e zonas de al as y bajas densidades de co ien e cuando se abaja con el cá odo es á ico. La o ación del cá odo pe mi e ob ene depósi os “uni o mes” en odos aquellos pun os si uados en la misma ó bi a, pudiendo combina se con ánodos con o mados [122]. Las a iaciones de espeso es ob enidas a lo la go del eje de o ación debe án se co egidas po o os medios, ales como el pulido simul áneo p opues o po Zhu e al. [123]. Composición, empe a u a y agi ación del baño elec olí ico 2.4.2.7. Algunos de los abajos publicados en es a á ea se cen an en el es udio del e ec o de la concen ación de la solución elec olí ica. Po ejemplo, Tan y Lim [116] es ablecen que, en un baños Wa s, la uni o midad de dis ibución de espeso es mejo a al aumen a la concen ación de sul a o de níquel, al aumen a la empe a u a y con una ap opiada agi ación del baño. En e e encia al empleo de adi i os, es á demos ado que el uso de agen es ni elan es, ales como el 2 - bu ino - 1,4-diol, en elec ocon o mado de níquel puede mejo a la dis ibución de me al sob e el modelo al sup imi el c ecimien o de nódulos y p e iniendo la o mación de un plano de debilidad en esquinas in e io es [20]. Según Abdel-Hamid [95], el pode de deposición de un baño Wa s aumen a po la adición de iones de sodio, especialmen e en o ma de hipo os i o de sodio, que pueden aumen a la educción de los iones de níquel. Ánodo con o mado Cá odo/ pieza Ánodo An eceden es 47 O a in es igación eseñable es la ealizada po Lei h y Schwa z [124] pa a la deposición de la aleación Ni-Fe con baño de sul ama o de níquel/clo u o de hie o, en la que de e minan que la composición óp ima es aquella que minimiza el e ec o p oducido po la agi ación del baño. Den o del campo del elec ocon o mado, Malone y Winkelman [125] de e mina on que pa a la aleación Ni-Mn la uni o midad de deposición, que a su ez a ec a a la dis ibución de la concen ación de manganeso, es a ec ada po la esis encia de la solución y agi ación de la misma, así como po los e ec os geomé icos. La concen ación de manganeso en el depósi o debe es a en e 2.000 y 3.000 ppm pa a ob ene p opiedades ísicas óp imas. 49 Capí ulo 3 E ec o de los Adi i os O gánicos sob e las P opiedades de las Elec o o mas 3.1. In oducción El es udio de la in luencia de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de los elec odepósi os de níquel ha sido abo dado po di e sos au o es, sin emba go de la ecopilación de abajos publicados expues a en el capí ulo 2 se desp ende que la mayo pa e de las in es igaciones han es ado cen adas undamen almen e en baños Wa s pa a la ob ención de ecub imien os po gal anoplas ia, la mayo ía con unciones deco a i as, en las que el obje i o es ob ene ecub imien os b illan es, ni elados y con buenas p opiedades mecánicas, según su uncionalidad. Las e e encias basadas en baños de sul ama o es án en anca mino ía espec o a las an e io es, y en e las que se han consul ado, esul a di ícil es ablece de una mane a cla a qué combinaciones de adi i os o ecen mejo es p es aciones pa a aplicaciones ípicas de elec ocon o mado, en las que los espeso es de depósi o son sus ancialmen e mayo es que en el es o de p ocesos de elec odeposición, lo cual se con ie e en un ac o ele an e. El obje i o del es udio expe imen al p esen ado en es e capí ulo es de e mina el e ec o que gene a la inco po ación de pequeñas concen aciones de una se ie de adi i os o gánicos en baños elec olí icos de sul ama o de níquel con encional sob e las p opiedades mecánicas y la dis ibución de espeso de las elec o o mas ob enidas. Pa a ello, se ensaya on un o al de cinco compues os o gánicos de o ma indi idual y combinados, de al modo que se pudie an analiza ambién los e ec os siné gicos de los mismos. El análisis se cen ó en las siguien es p opiedades: uni o midad de espeso y c ecimien o de bo des, mic oes uc u a, mic odu eza y ensiones in e nas. 50 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas A lo la go del capí ulo se desc iben an o la me odología desa ollada en la ase de expe imen ación como los equipos y ma e iales empleados pa a la ob ención las elec o o mas, dando especial ele ancia a los compues os o gánicos y las condiciones de ope ación empleadas en la elec odeposición. Pos e io men e, se desc iben los p ocedimien os y los equipos u ilizados en la p epa ación de mues as y medición de cada una de las p opiedades obje o de es udio, se p esen an y analizan los esul ados de mayo ele ancia y se indican las conclusiones ex aídas en es a ase de la in es igación. 3.2. Desa ollo expe imen al 3.2.1. Selección de adi i os o gánicos La ase de selección de los adi i os o gánicos que iban a se obje o de in es igación comenzó con una búsqueda bibliog á ica de los compues os u ilizados en baños de sul ama o de níquel y los angos de concen aciones comunes. En e e e encias consul adas, las más des acadas en es a ase de selección ue on las publicadas po Sa anek [126], Di Ba i [9] y Wa son [32]. Se decidió inclui en el es udio expe imen al adi i os ab illan ado es (o de clase I), cuya p incipal unción es educi el amaño de g ano y aumen a el b illo, en combinación con adi i os ni elan es (o ab illan ado es de clase II), ca ac e ís icos po p oduci depósi os b illan es con buenas ca ac e ís icas de duc ilidad y ni elación. Finalmen e se escogie on un o al de cinco adi i os o gánicos, es ab illan ado es: ácido-1,3,6-na alen isul ónico (sal de sodio) (NTS), p-Toluensul onamida (p-TSA) y saca ina; y dos ni elan es: 2-bu ino-1,4-diol (BD) y cuma ina. Las es uc u as molecula es pueden consul a se en la Tabla 3.. 3.2.2. Diseño de expe imen os Se ealizó un diseño de expe imen os ac o ial de dos ac o es: adi i os ab illan ado es y ni elan es. Los es ab illan ado es an e io men e indicados se combina on a es ni eles de concen ación con los dos ni elan es a concen ación cons an e, al como se especi ica en la Tabla 3.2. Según la bibliog a ía consul ada, las concen aciones in es igadas de los ab illan ado es NTS y p-TSA en baños de sul ama o de níquel oscilan en e los 2 y 11,25 g/L. De ahí que se es ablecie an los ni eles en 2, 4 y 8 g/L. En cambio los alo es de concen ación pa a la saca ina son no ablemen e in e io es. W. H. Sa anek [22] hace e e encia al uso de saca ina en concen aciones de 0,5 a 4 g/L (ob eniendo ensiones de comp esión), mien as que S. A. Wa son [32] po su pa e señala que con adiciones supe io es a los 2 g/L de es e compues o los e ec os sob e las ensiones in e nas y mic odu eza son poco signi ica i os. Es a endencia es co obo ado po Xue ao e al. [61] y Yang e al. [127], que sin emba go es ablecen el alo lími e en 3 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 51 g/L. Teniendo en cuen a es as e e encias, se decidió emplea la saca ina en concen aciones de 0,5; 1 y 2 g/L. Además de las combinaciones desc i as, se e ec ua on es ensayos adicionales al diseño de expe imen os en las que se empleó cada uno de los adi i os ab illan ado es sin ni elan es a una concen ación ija de 2 g/L con el obje i o de ex ae esul ados adicionales que pe mi ie an e ec ua un análisis más comple o del e ec o siné gico de ambos ipos de adi i os sob e cada una de las p opiedades es udiadas. Pa a de e mina la concen ación óp ima de los ni elan es se ealizó una se ie de ensayos p elimina es que se desc iben en el apa ado 3.2.2.3. En o al, incluyendo los ensayos p elimina es, se ealiza on un o al de 48 ensayos. Tabla 3.1. Adi i os o gánicos empleados en la in es igación. Ab illan ado es (Clase I) Ni elan es (Clase II) Ácido-1,3,6-na alen isul ónico (NTS) 2-bu ino-1,4-diol (BD) Cuma ina p-Toluensul onamida (p-TSA) Saca ina 3.2.2.1. Condiciones ope a i as El baño empleado consis ió en una solución de sul ama o de níquel con encional cuya composición se mues a en la Tabla 3.2. Se escogió es e elec oli o debido a las en ajas que p esen a en e a los baños Wa s, p incipalmen e las bajas ensiones in e nas en las elec o o mas, así como una du eza mayo y al a elocidad de deposición. Además, el con ol de su composición es sencillo y pe mi e ope a con una g an can idad de 52 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas adi i os. Pa a ealiza la o mulación se pa ió de una disolución come cial de sul ama o de níquel concen ado de la ma ca come cial Ampe e sys em ibé ica (con una concen ación de níquel de 180 g/L), clo u o de níquel hexahid a ado Selnic® y ácido bó ico g anula (99,9%) ma ca E iBo ik Asi . Se e ec ua on alo aciones pe iódicas como p ocedimien o de con ol de la concen ación de los dis in os componen es del baño y su adecuación a los alo es óp imos. El in e alo común de densidades de co ien e en p ocesos de elec odeposición de níquel empleando baños de sul ama o con encional es de 1 – 10 A/dm2. Pa a es e abajo, se man u o un alo cons an e de densidad de co ien e medio de 4 A/dm2 y el iempo de deposición elegido ue de 24 ho as. El obje i o e a log a un espeso eó ico supe io a 1 mm sob e un cá odo de dimensiones 30x30mm. El pH del baño elec olí ico se man u o en un in e alo de 4 a 4,5. Se ealiza on con oles egula es an es de cada ensayo median e un pH-me o digi al Hanna , modelo HI9811-5 . Tabla 3.2. Condiciones ope a i as de los ensayos. Composición del elec oli o Ni(SO3 NH2)2· 4H2O 400 g/L NiCl2·6H2O 11 g/L H3BO3 50 g/L Ab illan ado es (Clase I) Ácido 1,3,6-na alen- isul ónico (NTS) 2; 4; 8 g/L p-Toluensul onamida (p-TSA) 2; 4; 8 g/L Saca ina 0,5; 1; 2 g/L Ni elan es (Clase II) 2-bu ino-1,4-diol (BD) 200 mg/L Cuma ina 200 mg/L Condiciones de elec odeposición pH 4,5 Tempe a u a 45ºC Densidad de co ien e 4 A/dm2 Tiempo de deposición 24 ho as 3.2.2.2. Mé odos y ma e iales  Cá odos El ma e ial de la zona ac i a de los cá odos ue una supe icie plana ace o inoxidable AISI 316 de geome ía cuad ada con dimensiones 30x30 mm. Es a elección se debe a que E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 59 ob ene una es uc u a de amaño de g ano más educido. 3.3.2. Mé odos y ma e iales El es udio de la in luencia de los adi i os o gánicos sob e la es uc u a me alog á ica se cen ó en el análisis de las imágenes de mic oscopía óp ica omadas en la sección ans e sal de los di e en es especímenes as ealiza un a aque químico. El p ocedimien o seguido en la p epa ación de las éplicas y ca ac e ización de la es uc u a me alog á ica ue el siguien e: 1. Se co a on los bo des de la elec o o mas po medio de una onzado a de disco ab asi o, de al o ma que las dimensiones de la mues a pa a el pos e io mon aje en pas illas ue a ap oximadamen e de unos 25 x 5mm. 2. Se ealizó el mon aje pas illas de esina enólica de 40mm de diáme o. El p oceso de embu ido se ejecu ó median e una p ensa au omá ica de la ma ca Buehle , modelo Simplime 1000. 3. Se some ió el conjun o a un pulido con la secuencia mos ada en la Tabla 3.3. Se empleó una pulido a au omá ica de la ma ca Buehle , modelo Phoenix 4000. Tabla 3.3. Secuencia de pulido e ec uada en la p epa ación de las mues as. Tamaño de ab asi o P320 P500 P1200 9 µm 6 µm 1 µm Lub icación Agua Agua Agua Pul e izado Pul e izado Pul e izado Tiempo (s) 30-60 30-60 30-60 180-300 120-300 60-120 Fue za (N) 20 20 20 25 25 15 Velocidad ( pm) 300/150 300/150 150/150 150/150 150/150 150/150 4. Se ealizó un a aque químico con el eac i o denominado Ma ble siguiendo la ecomendación de la no ma ASTM E407-07 Mic oe ching Me als and Alloys pa a níquel y sus aleaciones. El eac i o es una solución compues a po 50mL de agua, 50 mL de HCl y 10 g de CuSO4. El a aque se e ec uó po inme sión en cua o ases de 5 segundos cada una, ealizándose un acla ado con agua des ilada en e cada una de ellas. 5. Las mues as ue on obse adas en un mic oscopio pola izado de la ma ca Ca l Zeiss, modelo Axio Sxope.A1, que dispone de seis obje i os 5x, 10x, 20x, 50x, 100x y luz halógena de 50W. 60 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 3.3.3. Resul ados y discusión En p ime luga , se mues an las mic og a ías que co esponden a la p obe a ob enida con un baño sin adi i os (Figu a 3.8). Como puede obse a se, se a a de una es uc u a columna o mada po g anos pa alelos a la di ección de c ecimien o del depósi o; es echos, po debajo de las 20 µm de ancho; y ala gados, la longi ud de algunos ab aca el espeso o al de la elec o o ma. Los g anos columna es son ca ac e ís icos de depósi os ob enidos en soluciones ácidas [2], como es el caso del sul ama o de níquel, y coincide con la mo ología obse adas pa a densidades de co ien e simila es publicadas po Bano ic e al. [132] y Godon e al. [104], que emplea on es e ipo de baño sin adi i os. Además, cabe des aca que, de acue do a lo publicado po Rasmussen e al [29] y Nam e al. [133] con baños Wa s, el ancho de g ano a aumen ando a medida que c ece el espeso de depósi o y se aleja del sus a o. Figu a 3.8. MO de sección ans e sal. Baño sin adi i os. Como se indicó con an e io idad, el e inamien o de g ano es el esul ado de condiciones que a o ecen la o mación de nue os núcleos de c is ales du an e la elec odeposición. Según a i ma Dini [2], ales condiciones es án gene almen e elacionadas con ac o es que inc emen an la pola ización ca ódica, como es el caso de los adi i os o gánicos. Po ejemplo, las cu as de pola ización pa a baños Wa s p esen adas po Nakamu a e al. [41] indica on que la adición de 5 mM de saca ina al elec oli o aumen ó el po encial ca ódico en al ededo de 100 mV. Es e enómeno es debido al e ec o de inhibición sob e la educción de los iones de níquel p o ocado po los compues os o gánicos, cuyos enlaces insa u ados hacen que se adso ban en la supe icie ca ódica, bloqueando los luga es lib es pa a la deposición de níquel [134]. Así pues, el c ecimien o del sob epo encial iene como esul ado el aumen o de la asa de nucleación y, po consiguien e, la disminución del amaño de g ano [135]. E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 61 Figu a 3.9. MO de sección ans e sal. Adi i os: NTS (2 g/L) y BD (200 g/L). Figu a 3.10 MO de sección ans e sal. Adi i os: p-TSA (2 g/L) y BD (200 g/L). Figu a 3.11. MO de sección ans e sal. Adi i os: Saca ina (0,5 g/L) y BD (200 g/L). Las mues as deposi adas en p esencia de p-TSA y Saca ina combinados con BD (200 mg/L) p esen a on en su sección ans e sal es uc u a es a i icada o de bandas simila a la ob enida po Bano ic e al. [136] a 0,5 A/dm2 en baño de sul ama o sin adi i os. La o mación de es as bandas ha sido a ibuida a una combinación de e inamien o de g ano y codeposición de cie os iones ex años, ales como azu e y ca bono, p o enien es de los agen es adi i os [26]. Se ap ecia que la dis ibución de las bandas no es uni o me, especialmen e en el es igo deposi ado en p esencia de p-TSA, en el que se concen an en 62 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas la zona ce cana a la supe icie ex e na de la elec o o ma (la más alejada de la supe icie del modelo). Las elec o o mas ob enidas en p esencia de NTS (Figu a 3.9) mues an una es uc u a lamina más de inida en la que la sepa ación en e las bandas es cons an e. Se a a de una mo ología simila a las publicadas en la esis ealizada po Ma e o [129], en la que se jus i ica la idoneidad de es e ipo de es uc u as pa a aplicaciones de ab icación ápida de moldes de inyección. Es de espe a pues que la mic odu eza sea supe io a la ob enida con los o os dos ab illan ado es. Figu a 3.12.MO de sección ans e sal. Adi i os: NTS (2 g/L) y Cuma ina (200 g/L). Figu a 3.13. MO de sección ans e sal. Adi i os: p-TSA (2 g/L) y Cuma ina (200 g/L). Po o a pa e la combinación de los es ab illan ado es con cuma ina en concen ación de 200 mg/L da como esul ado depósi os con es uc u a de g ano ino, al como se mues a en las Figu a 3.12Figu a 3.13Figu a 3.14. Se comp ueba pues que exis e una conco dancia en e e ec o de la adición de cuma ina en baños de sul ama o y las nume osas e e encias de es e ipo de es uc u a pa a baños Wa s, algunas de ecien e publicación [133]. Las elec o o mas con es uc u a de g ano ino p esen an meno du eza que los de es uc u a lamina ob enidos con BD como ni elan e, en cambio conse an cie a duc ilidad p opia de los depósi os sin adi i os, lo cual puede esul a E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 63 in e esan e pa a cie as aplicaciones. Figu a 3.14. MO de sección ans e sal. Adi i os: Saca ina (0,5 g/L) y Cuma ina (200 g/L). Los esul ados demues an que el e ec o del adi i o ni elan e iene una impo an e in luencia sob e la es uc u a me alog á ica de los depósi os. El e inamien o de g ano es mayo en p esencia de BD que con cuma ina, lo cual iene que e con la di e encia de capacidad de adso ción del adi i o, que depende a su ez de la es uc u a molecula del compues o o gánico y del ipo de enlaces insa u ados que posea [37]. Es a eo ía es con as ada po Mache as e al. [30], que p oclaman que la geome ía de la molécula de BD a o ece la adso ción del adi i o sob e la supe icie me álica, mien as que en el caso de la cuma ina, la complejidad de su molécula hace que su adso ción más di ícil. 3.3.4. Conclusiones La obse ación y análisis po mic oscopía óp ica de la es uc u a me alog á ica en la sección ans e sal de las elec o o mas de níquel mues an que la p esencia de adi i os o gánicos iene un e ec o de e inamien o de g ano impo an e sob e la es uc u a columna ípica de los depósi os en baños de sul ama o de níquel sin adi i os. Los adi i os ni elan es ienen un e ec o más decisi o que los ab illan ado es en la ipología de es uc u a. Así lo demues a el hecho de que odas las combinaciones con cuma ina p esen an una es uc u a de g ano ino, mien as que con BD la es uc u a es de ipo lamina , lo que cons a a además que ambién en baños de sul ama o el e ec o inhibido de la cuma ina es menos ma cado que el del BD [137]. El e ec o siné gico más impo an e se gene a en la combinación de NTS con BD, ob eniéndose una es uc u a lamina más de inida y uni o me que pa a el es o de mezclas. 64 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 3.4. Uni o midad de espeso y c ecimien o de bo de 3.4.1. In oducción Tal como se mencionó en el capí ulo 2, uno de los mayo es p oblemas asociados al p oceso de elec ocon o mado es el con ol de la uni o midad del espeso de las elec o o mas ob enidas. La a iación del espeso de me al deposi ado en dis in os pun os de la elec o o ma se elaciona a la dis ibución de la co ien e eléc ica sob e la supe icie ca ódica, la cual es á de e minada undamen almen e po ac o es geomé icos ales como la o ma de la pieza, la localización ela i a de la misma espec o del ánodo, así como espec o de o as piezas en el caso de que se deposi en a ias piezas a la ez (con igu aciones en ack). La densidad de co ien e se á al a en aquellas á eas p ominen es o ce canas al ánodo, debido a la baja esis encia al lujo de co ien e con dis ancias ánodo-cá odo pequeñas. Con a iamen e la densidad de co ien e se á baja en las zonas alle y en aquellas que p esen en una dis ancia ánodo-cá odo mayo , debido al inc emen o de la esis encia impues o po el elec oli o al lujo de co ien e. Es as a iaciones en la densidad de co ien e ine i ablemen e implican que aquellas á eas o almen e en en adas y ce canas a la supe icie anódica ecibi án un espeso de depósi o mayo que aquellas á eas más alejadas del ánodo o que se encuen an en somb a espec o de la o ien ación p incipal de inida po la supe icie anódica. La no uni o midad en la dis ibución de co ien e, así como los di e en es g adien es de concen ación de los iones me álicos, puede a ec a signi ica i amen e a la composición y a la mic oes uc u a de las elec o o mas, y po lo an o, a sus p opiedades mecánicas. El enómeno explicado an e io men e, iene su máxima exp esión en los bo des y esquinas del modelo, en ángulos agudos y en gene al en las a is as co an es. Las esquinas ex e io es y bo des dan luga a una concen ación de las líneas de co ien e sob e ellas como consecuencia de la acumulación de ca gas en es as zonas (e ec o de las pun as). Así pues, la elec odeposición en es as zonas se ca ac e iza po ene luga a elocidades de deposición más al as que en el es o de la pieza, haciendo que es e e ec o sea cada ez más p onunciado que puede de i a , especialmen e en los bo des, en c ecimien os de ipo a bó eo o nodula , un de ec o que supone la pé dida de una can idad no able de me al deposi ado. En cambio, en las a is as in e io es se p oduce el e ec o con a io, dando luga a la denominada debilidad de esquina. Las soluciones con encionales pa a mejo a la uni o midad del depósi o pasan po segui la ecomendaciones de diseño adecuado del modelo y el uso de cá odos de sac i icio, pan allas y/o ánodos auxilia es [20]. E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 65 Figu a 3.15. Dis ibución no uni o me de co ien e y espeso es sob e la supe icie del cá odo. En las e e encias consul adas, cen adas mayo i a iamen e en el es udio del p oceso de elec odeposición pa a pequeños espeso es, no apa ecen es udios que alo en de una mane a cuali a i a o cuan i a i a la mejo a que puede supone el e ec o de ni elación p oducido po los adi i os sob e la dis ibución de espeso del depósi o y el c ecimien o de bo de. En elec ocon o mado, donde los espeso es de me al son no ablemen e supe io es al es o de p ocesos de elec odeposición, el es udio compa a i o del e ec o de di e en es combinaciones de adi i os sob e es as dos a iables iene un especial in e és a la ho a de educi la pé dida de ma e ial y los iempos de ab icación. 3.4.2. Mé odos y ma e iales  Uni o midad de espeso En p ime luga , el obje i o ue analiza la uni o midad del espeso en aquellos pun os si uados den o del á ea cen al de la elec o o ma, delimi ada po las líneas azules en la Figu a 3.16, pa a cada una de las elec o o mas ob enidas. No se conside ó pues en es a p ime a ase el c ecimien o de bo des, que se analiza á en la siguien e sección. El p ocedimien o consis ió en oma cinco medidas en cada una de las piezas: cua o de ellas en cada una de las esquinas y o a el cen o de la supe icie indicada (indicadas con un iángulo ojo en la Figu a 3.16), haciendo uso de un mic óme o analógico de ex e io es de con ac o es é ico con un ango de mediciones de 0 a 25 mm y una esolución de 0,01 mm. Pa a halla la posición del pun o cen al, se midie on el la go y el ancho en cada pieza po medio de un pie de ey. El indicado elegido como ep esen ación de la dis ibución de espeso es es el coe icien e de a iación, que se de ine como la elación en e la des iación es ánda y la media a i mé ica de las cinco medidas omadas. 66 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas Figu a 3.16. Supe icie y pun os de medida del espeso .  C ecimien o de bo de Po o a pa e, se e ec uó la e aluación cuan i a i a del e ec o de los adi i os sob e el c ecimien o de bo de. Es e análisis se ealizó omando como e e encia la masa del c ecimien o de bo de, ob enido po di e encia de masas en e la o al de la elec o o ma y la de la zona cen al medida con an e io idad. La masa de la zona cen al se ob u o de mane a indi ec a a pa i del espeso medio y el peso especí ico del níquel (8,9 g/cm3). El mé odo pa a calcula el espeso medio de la zona cen al a pa i de las cinco mediciones an es señaladas se desc ibe a con inuación. En p ime luga , se p ocedió a la digi alización 3D de una de las elec o o mas (en conc e o la núme o 23, elec odeposi ada en un baño sin adi i os), ob eniéndose las dimensiones mos adas en la Tabla 3.4. Figu a 3.17. Digi alizado de la zona cen al de la p obe a 23. Tabla 3.4. Resul ados de mediciones ealizadas en la p obe a 23 po digi alizado. Espeso medio (mm) Des iación ípica (mm) Ancho (mm) Al o (mm) Á ea (mm) 0,731 0,048 26,541 26,541 709,308 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 67 En base al esul ado de espeso medio de e minado en el digi alizado pa a la pieza 23 y las mediciones ealizadas con mic óme o en los cinco pun os an e io men e indicados, se es ableció un po cen aje de dis ibución de espeso en el que el 60% co espondía a las medidas omadas en las esquinas (un 15% pa a cada una) y el 40% al espeso en el pun o cen al. Se aplicó es e c i e io a in de es ima su espeso medio de odas las p obe as a pa i de las cinco mediciones ealizadas con el mic óme o. 3.4.3. Resul ados y discusión Du an e la ealización de los ensayos de elec odeposición se pudo cons a a isualmen e el e ec o de ni elación en la zona de los bo des de las elec o o mas p o ocado po la p esencia de los adi i os. Es e e ec o se aduce en una disminución y uni o midad del amaño de los nódulos a lo la go del bo de, al como puede ap ecia se cla amen e en las imágenes de la Figu a 3.18. Figu a 3.18. E ec o de bo de en las elec o o mas ob enidas (a) sin adi i os (b) en p esencia de 0,5 g/L de saca ina y 200 mg/L de BD. Seguidamen e se analizan los esul ados del e ec o de los adi i os sob e el c ecimien o de bo de, de inido como el po cen aje de la masa de los bo des espec o a la masa o al de las p obe as. En las elec o o mas deposi adas en baño sin adi i os el c ecimien o de bo de medio ue de un 44% y co esponde al p ime pun o de las g á icas mos adas a con inuación. El g á ico de la Figu a 3.19 mues a que el aumen o de la concen ación de los dos ni elan es iene una incidencia poco signi ica i a sobe el c ecimien o de bo de, al como co obo a el análisis es adís ico. El e ec o de la cuma ina es lige amen e mejo que el de BD, alcanzando un mínimo del 32% a 200 mg/L. 68 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas Figu a 3.19. C ecimien o de bo de en unción de la concen ación de BD y cuma ina en elec oli o con 2 g/L de NTS. Los e ec os de la concen ación de los ab illan ado es apa ecen en las Figu a 3.20 Figu a 3.21. En la p ime a de ellas se combina on con BD y se ap ecia que la endencia gene al es la educción del e ec o de bo de en p ime a ins ancia y una es abilización a medida que aumen an las concen aciones. El p-TSA y el NTS dan los mejo es esul ados, con una educción de has a un 14%, aunque en el caso del segundo es e mínimo no se alcanza has a los 4 g/L. Po su pa e, con la saca ina la educción del po cen aje de masa de los bo des se es abiliza en un 10%. Figu a 3.20. E ec o de la concen ación de ab illan ado es sob e el c ecimien o de bo de en p esencia de BD (200 mg/L). 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0100 200 300 400 500 C ecimien o de bo de Concen ación (mg/L) BD Cuma ina 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0 2 4 6 8 C ecimien o de bo de Concen ación (g/L) NTS p-TSA Saca ina E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 75 Figu a 3.27. E ec o de la concen ación de p-TSA sob e la mic odu eza de las elec o o mas en p esencia de 200 mg/L de BD y Cuma ina. Figu a 3.28. E ec o de la concen ación de la Saca ina sob e la mic odu eza de las elec o o mas en p esencia de 200 mg/L de BD y Cuma ina. La a iación de la mic odu eza de las elec o o mas en unción de la concen ación de saca ina es simila a la an e io men e analizada con el NTS. Tal como se ap ecia en la Figu a 3.28, en combinación con cada uno de los dos ni elan es, con la concen ación más baja (0,5 g/L) se p oduce un g an inc emen o en la du eza y pos e io men e, los cambios son menos signi ica i os. En el caso de la mezcla con cuma ina, el es udio es adís ico 200 300 400 500 600 0 2 4 6 8 Mic odu eza (HV100g) Concen ación (g/L) BD Cuma ina 200 300 400 500 600 0 0.5 1 1.5 2 Mic odu eza (HV100g) Concen ación (g/L) BD Cuma ina 76 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas demues a que no hay di e encias signi ica i as en e las du ezas medidas pa a las es concen aciones ensayadas (471-478 HV). Po su pa e, en p esencia de BD se obse a un máximo de 551 HV pa a una concen ación de saca ina de 4 g/L. Es o supone un inc emen o de un 16,2% espec o al alo cons an e indicado pa a la cuma ina. Se a a de un alo supe io al máximo publicado po Wa son [32] (530 HV) en un baño de sul ama o con saca ina, sin ni elan es y con una densidad de co ien e 10 A/dm2. En las Figu a 3.29Figu a 3.30 se p esen an los g á icos an e io men e analizados, pe o ag upando los esul ados de los es ab illan ado es combinados con un mismo adi i o ni elan e, lo que pe mi e compa a con mayo cla idad el e ec o de los ab illan ado es sob e la mic odu eza de los depósi os. La p ime a conclusión que puede ex ae se del análisis de ambos g á icos es que los alo es de du eza alcanzados en p esencia de p-TSA, con ambos ni elan es, son meno es que con NTS y saca ina. Como da o in e esan e, des aca que la du eza con p-TSA y BD es á en el mismo o den que con saca ina o NTS combinado con cuma ina, en e 475-485 HV. El máximo absolu o asciende a 551 HV con la mezcla de 0,5 g/L de saca ina y 200 mg/L de BD. Le sigue muy de ce ca el ob enido con de 8 g/L de NTS y BD (547 HV). Figu a 3.29. Va iación de de la la mic odu eza en unción de la concen ación de los ab illan ado es combinados con BD (200 mg/L). En e las nume osas e e encias consul adas solo es publican alo es de mic odu eza en elec odepósi os de níquel compa ables a és os. La p ime a es el abajo de Shao e al. [80] con co ien e pulsan e in e sa en elec oli os de sul ama o en el que se supe an lige amen e los 550 HV pa a densidades de co ien e pico posi i as po encima de 15 200 300 400 500 600 0 2 4 6 8 Mic odu eza (HV100g) Concen ación (g/L) NTS p-TSA Saca ina E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 77 A/dm2. La segunda e e encia es la in es igación ealizada po Xue ao e al. [61] en la que ambién se supe an los 550 HV en depósi os ob enidos en baño Wa s con 3 g/L de saca ina y co ien e pulsan e. Po úl imo cabe ci a el a ículo de Monzón e al. [143] en el que con un baño elec olí ico de idén ica composición al empleado en el p esen e abajo se alcanza on alo es ce canos a los 560 HV pa a la misma densidad de co ien e y usando el adi i o come cial Allb i e SLA (30 cc/L), un de i ado de oluensul onamida. Figu a 3.30. Va iación de de la la mic odu eza en unción de la concen ación de los ab illan ado es combinados con Cuma ina (200 mg/L). En la Figu a 3.31 se esume en un g á ico compa a i o el e ec o siné gico de los ab illan ado es (en concen ación cons an e de 2 g/L) y ni elan es obje o de es udio. Si se compa an p ime amen e los esul ados pa a cada ab illan ado sin ni elan es se concluye que la saca ina con 480 HV es el adi i o que da mejo esul ado en é minos de du eza. Le sigue de ce ca el NTS con 467 HV y en úl imo luga , con una di e encia no able espec o a los dos an e io es, es a ía el p-TSA (320 HV). En el caso de la saca ina se ad ie e que la adición de cuma ina no iene e ec os ele an es sob e la du eza (478 HV), mien as que al añadi BD aumen a has a los 506 HV, un inc emen o del 5,4%. En e e encia al NTS, el e ec o siné gico con la cuma ina supone un 3,6% de aumen o de la du eza y con BD un 14,3%, un alo muy des acado y que da luga al máximo absolu o de 534 HV. El e ec o siné gico más po en e se p odujo al combina p-TSA con BD, log ando un aumen o de mic odu eza del 45%, aunque en é minos absolu os los 465 HV pie den la compa a i a con el es o de ab illan ado es. 200 300 400 500 600 0 2 4 6 8 Mic odu eza (HV100g) Concen ación (g/L) NTS p-TSA Saca ina 78 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas Figu a 3.31. Compa a i a del e ec o siné gico de ab illan ado es y ni elan es sob e la mic odu eza de las elec o o mas de níquel. 3.5.4. Conclusiones La mic odu eza de las elec o o mas de níquel se e ue emen e a ec ada po la p esencia en la solución elec olí ica de odas las combinaciones de adi i os o gánicos. En e los es ni eles de concen ación pa a los adi i os ab illan ado es plan eados en la in es igación, el ni el más bajo p o oca g andes aumen os de du eza y pa a los dos siguien es se es abiliza dicha endencia, mos ando di e encias poco signi ica i as. Los alo es máximos son muy simila es pa a la saca ina y el NTS, alcanzando los 550 HV en combinación con BD, más del doble de los 254 HV ob enidos en ausencia de adi i os. El e ec o siné gico del BD es supe io al de la cuma ina pa a los es ab illan ado es y es pa icula men e ele an e en la mezcla con p-TSA, a pesa de lo cual dicho ab illan ado p esen a alo es de mic odu eza no ablemen e in e io es que la saca ina y el NTS. 3.6. Tensiones in e nas 3.6.1. In oducción El é mino ensiones in e nas hace e e encia a las ue zas c eadas en el in e io del depósi o como esul ado del p oceso de elec oc is alización, así que aspec os ales como el amaño, la dis ibución y o ien ación de los g anos iene una es echa elación con la misma [144]. O o ac o impo an e en la gene ación de ensiones in e nas es la 250 300 350 400 450 500 550 NTS 2 g/L Saca ina 2 g/L p-TSA 2 g/L Mic odu eza (HV100g) Sin ni elan e Cuma ina 200 mg/L BD 200 mg/L E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 79 codeposición de impu ezas ales como hid ógeno, azu e y o os elemen os [145]. El con ol de las ensiones in e nas, an o de acción como de comp esión, es especialmen e c í ico en el elec ocon o mado, en compa ación al es o de p ocesos de elec odeposición [9]. Ello se debe a la necesidad de consegui que la adhesión en e el modelo y el ma e ial deposi ado sea mínima, ya que deben sepa a se una ez haya concluido el p oceso de o mación. Po an o, es as ensiones deben man ene se lo más bajas posible. Ni eles mode ados de ensiones in e nas (48-69 MPa) pueden causa dis o siones geomé icas, pé dida de la idelidad de la ep oducción y gene a di icul ades añadidas en la sepa ación del modelo as el con o mado [146]. En casos más se e os los ni eles de ensiones pueden p oduci la sepa ación p ema u a del modelo y de o maciones g a es que conducen a la pé dida de la elec o o ma e incluso el modelo, y en casos ex emos pueden apa ece g ie as y ac u as en la cásca a. Las ensiones in e nas es án in luenciadas po el ipo de solución elec olí ica a emplea . De en e odas las opciones pa a la deposición de níquel, los baños de sul ama o sin clo u os son los que p esen an los depósi os con meno es ensiones in e nas. Los depósi os ob enidos a pa i de soluciones de sul ama o p esen an alo es bajos de ensiones in e nas de acción, en el ango de 0 a 55 MPa [147]. La p esencia del de clo u o de níquel hace que las ensiones se ace quen al lími e supe io de dicho in e alo. En cambio, es conocido que las ensiones in e nas de comp esión es án elacionadas con la codeposición de azu e, po lo que son ípicas en elec o o mas deposi adas en soluciones con adi i os o gánicos que con ienen dicho elemen o [32][148][39][38] , como es el caso de los ab illan ado es p ima ios es udiados en el p esen e abajo. Po su pa e las in es igaciones con ni elan es demues an que su p esencia iende a causa ensiones in e nas de acción [134], así que es de espe a que los esul ados que se p oduzcan de la combinación de ambos ipos de adi i os mues en la compensación de ambos e ec os. El obje i o de es a ase del abajo es el es udio de la in luencia de la p esencia de adi i os o gánicos y su in e acción sob e las ensiones in e nas gene adas en los depósi os du an e la elec odeposición, así como la de e minación de las combinaciones y concen aciones que gene en ensiones más p óximas a ce o. 3.6.2. Mé odos y ma e iales El mé odo seguido pa a la de e minación de las ensiones in e nas en los elec odepósi os es el de la banda elás ica (del inglés “ ben s ip” ), desa ollado po S oney [146]. Es e mé odo es uno de los más u ilizados pa a de e mina el es ado ensional en elec odepósi os debido a su simplicidad y acilidad de aplicación, que pe mi e ealiza una medición ápida, iable y ealizada en el p opio anque de ope ación 80 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas [149]. Consis e en la elec odeposición del me al sob e una ca a de una banda delgada de un me al base has a ob ene el espeso deseado medición del adio de cu a u a ob enido en la banda debido el es ue zo gene ado po a las ensiones in e nas del depósi o. El alo de la ensión se calcula a pa i del adio de cu a u a R median e de ecuación de S oney [150]: ( ) (1) donde Es y υ s son espec i amen e el módulo de Young y el módulo de Poisson del ma e ial del sus a o, mien as que s y d ep esen an el espeso del sus a o y del depósi o espec i amen e. La hipó esis de pa ida es que el espeso de depósi o es muy in e io al del sus a o y de acue do con el abajo publicado po Clyne [151] los esul ados sólo pueden conside a se con un p ecisión iable cuando la elación en e ambos espeso es es el meno del 5%. En el desa ollo expe imen al los es igos ue on bandas lexibles de ace o inoxidable con dimensiones de 120x13x0,3 mm en las que se ijaba uno de los ex emos a modo o ma de iga en oladizo. La elec odeposición se ealizó po una de las ca as, man eniéndose la o a aislada median e pin u a ac ílica. Las condiciones de elec odeposición las mismas que las indicadas en los ensayos an e io es ( e Tabla 3.2), excep o el iempo que se edujo a 4 minu os pa a log a un espeso eó ico de 3 µm (un 1% del espeso del sus a o). Se ealizó una éplica de cada ensayo. Figu a 3.32. (a) Tes igo pa a de e minación de ensiones in e nas (b) Disposición en el equipo de ensayos de elec ocon o ma o. Pues o que los es igos enían una cu a u a inicial, se calculó el di e encial de cu a u a p o ocado las ensiones a pa i de los da os de la de e minación del pe il E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 81 dimensional de los mismos an es y después de la elec odeposición. La medición se ealizó median e un p oyec o de pe iles y se oma on diez pun os a una equidis ancia de 10 mm. El alo de la cu a u a en cada caso se calculó sob e la ecuación de ajus e ob enida po eg esión cuad á ica del conjun o de pun os. Además, el espeso medio deposi ado po di e encia de masas de los especímenes medidos con una balanza elec ónica. La media a i mé ica de dicho espeso ue 5 µm, lige amen e supe io a la eó ica, pe o po debajo del 5% del espeso de sus a o es ablecido po Clyne. 3.6.3. Resul ados y discusión Las ensiones in e nas ob enidas en un baño sin p esencia de adi i os o gánicos son de acción, con un alo de 37,9 MPa, que es el que apa ece como p ime pun o en los g á icos de las Figu a 3.33Figu a 3.34 Figu a 3.35. Es e alo es á den o del in e alo ípico consul ado en la li e a u a pa a soluciones de sul ama o con encional con clo u o de níquel, aunque es lige amen e in e io a los 53 MPa publicados po Wa son [152], lo cual puede jus i ica se po la mayo concen ación de clo u o (30 g/L). Figu a 3.33. E ec o de la concen ación de NTS sob e la ensiones in e nas de las elec o o mas en p esencia de 200 mg/L de BD y Cuma ina. De una mane a gene al puede deci se que los esul ados mues an que el e ec o de la inco po ación de la concen ación más baja de odas las combinaciones de adi i os p o oca un cambio b usco en las ensiones hacia la zona de comp esión. La Figu a 3.33 mues a el g á ico que ep esen a la a iación de ensiones in e nas en e a la concen ación de NTS en combinación con 200 mg/L de BD y cuma ina espec i amen e. -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 Tensión (MPa) Concen ación (g/L) BD Cuma ina 82 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas La endencia obse ada en ambos casos es que las ensiones se hacen más comp esi as a medida que aumen a la concen ación de NTS, independien emen e del ni elan e con el que se combine, con una caída en e 2 y 8 g/L en o no al 75-79%. Sin emba go, se obse a una di e encia de endencia debida a la in e acción de ambos ni elan e. Mien as que con BD las ensiones se ienden a es abiliza se en unos -40 MPa a medida que aumen a la concen ación de NTS, en el caso de la cuma ina se es abiliza en -26 MPa al a ia de 2 a 4 g/L de NTS y al aumen a has a los 8 g/L uel e a descende has a los -46 MPa. Figu a 3.34. E ec o de la concen ación de p-TSA sob e la ensiones in e nas de las elec o o mas en p esencia de 200 mg/L de BD y Cuma ina. El e ec o siné gico sob e las ensiones in e nas de los ni elan es es udiados con el p- TSA p esen a impo an es di e encias con espec o al NTS, como puede ap ecia se en el g á ico de la Figu a 3.34. Aunque es cie o que en la combinación con BD se obse a de nue o una endencia a man ene se cons an es independien emen e de la concen ación, en es a ocasión se es abilizan en e los -55 y -60 MPa, un 34% más comp esi as que con NTS. A una concen ación de 2 g/L la in e acción con la cuma ina da como esul ado un alo de ensiones simila que el NTS (-32 MPa). En cambio desciende has a un mínimo de -49 MPa a los 4 g/L pa a ol e a subi al aumen a la concen ación. Así pues, de mane a gene al, puede deci se que las ensiones con p-TSA son más comp esi as que con NTS y que la in e acción con BD es más es able que con cuma ina. -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 0 2 4 6 8 Tensión (MPa) Concen ación (g/L) BD Cuma ina E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas 83 Figu a 3.35. E ec o de la concen ación de la saca ina sob e la ensiones in e nas de las elec o o mas en p esencia de 200 mg/L de BD y Cuma ina. Los esul ados de ensiones in e nas en unción de la concen ación de saca ina se mues an en el g á ico de la Figu a 3.35. De un análisis gene al se desp ende que las di e encias en e los dos ni elan es son mucho más no ables que cuando s e mezcla on con los o os dos ab illan ado es. Las ensiones son más comp esi as especialmen e en combinación con la cuma ina, en cuyo caso se man iene en alo es bas an e es ables en e los -90 y -101 MPa, duplicando los esul ados alcanzados con el NTS y el p-TSA. La e olución en combinación con BD es lige amen e más a iable, alcanzándose el pun o mínimo de ensiones (46 MPa) pa a un concen ación de 1 g/L, un alo simila al ob enido con NTS. A 0,5 y 2 g/L, los esul ados son casi idén icos y muy p óximos a los alcanzados con la combinación de p-TSA y BD. La Figu a 3.36 co esponde al g á ico de columnas que compa a los e ec os siné gicos de ab illan ado es y ni elan es, man eniendo cons an e la concen ación de los p ime os en 2 g/L. Se obse a cómo, de acue do con Wa son [32], en ausencia de ni elan es la saca ina es el educ o de ensiones más po en e. En el sen ido opues o, los depósi os ob enidos en p esencia de NTS ue on los que mos a on ensiones in e nas más p óximas a ce o, alcanzándose un alo mínimo de 22 MPa en combinación con BD. Tal como se espe aba, la endencia de los ni elan es a gene a ensiones de acción compensó el e ec o educ o de los ab illan ado es [153]. Es e e ec o siné gico de compensación es ema cable en la mezcla de p-TSA y cuma ina, p o ocando una educción de un 55% en las ensiones, y en las dos combinaciones del NTS, des acando la -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 0 0.5 1 1.5 2 Tensión (MPa) Concen ación (g/L) BD Cuma ina 84 E ec o de los adi i os o gánicos sob e las p opiedades de las elec o o mas educción de un 60% al añadi 200 mg/L de BD. Figu a 3.36. Compa a i a del e ec o siné gico de ab illan ado es y ni elan es sob e las ensones in e nas de las elec o o mas de níquel. 3.6.4. Conclusiones Las ensiones in e nas de acción p opias de los baños de sul ama o con clo u o de níquel pasan a se de comp esión debido a la p esencia de pequeñas concen aciones de adi i os ab illan ado es, sin emba go la combinación con ni elan es compensa es e e ec o haciendo que las ensiones se ap oximen al ni el ce o buscado en aplicaciones de elec ocon o mado. La saca ina se e eló como el educ o de ensiones más po en e, alcanzando ensiones de comp esión máximas en combinación con cuma ina en o no a los 100 MPa. Con iene acla a que an o pa a es e ab illan ado como pa a el p-TSA, los esul ados de ensiones mos a on una dispe sión no ablemen e supe io que en el caso del NTS. Además de po su es abilidad, el NTS des acó po o ece los alo es de ensiones más p óximos a ce o. Mos ó el mejo esul ado de en e odos los ensayos (22 MPa) pa a una concen ación de 2 g/L en combinación con BD (200 mg/L). 3.7. Conclusiones gene ales En es e capí ulo se han p esen ado y analizado los esul ados p oceden es del es udio expe imen al del e ec o de la p esencia de adi i os o gánicos en el baño elec olí ico sob e la es uc u a me alog á ica, dis ibución de espeso es, mic odu eza y ensiones -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 NTS (2 g/L) Saca ina (2 g/L) p-TSA (2 g/L) Tensión (MPa) Sin ni elan e Cuma ina (200 mg/L) BD (200mg/L) E ec o de di e en es pa áme os sob e la uni o midad de espeso y c ecimien o de bo de 91 anque ec angula es á ab icado en id io con unas dimensiones ú iles de 290x195x180 mm, ( e Figu a 4.) y unos 12 li os de capacidad, a empe ado po medio de un baño e mos á ico. Se emplea on ánodos come ciales de la ma ca Inco , modelo “ S-Rounds Elec oly ic Nickel ”. Se a a de piezas indi iduales edondeadas de unos 25 mm de diáme o y 6.5 mm de espeso . Se emplea on un o al de 8 unidades po ensayo lo cual supone una elación supe icie ánodo/cá odo con olada de 4:1. Los ánodos es aban con enidos en una única ces a de i anio con sección ec angula y unas dimensiones de 170x200x35 mm. La ces a es aba o ada con una bolsa de polip opileno y colgada po medio de dos ganchos a la ba a anódica. El equipo dispone de un sis ema de il ación y eci culación del elec oli o pa a man ene en odo momen o la homogeneidad del mismo y asegu a la co ec a disolución del clo u o de níquel y del ácido bó ico. La il ación se ealiza median e il o de polip opileno modelo MF120 1M – 160/20 con ca ucho de 10” y bomba de la ma ca Siebec MC10 de a as e magné ico con un caudal eó ico de 0,375 m3/h. Po úl imo, la zona de egulación y con ol iene como elemen os p incipales un ec i icado de egulación con inua po olan e con una po encia ú il de 0,8 kW, ensión de co ien e con inua de 0-30 V e in ensidad máxima de 10 A. Figu a 4.1. Equipo de elec ocon o mado de níquel. 4.3. Resul ados y discusión Como no ma gene al, en las elec o o mas ob enidas en los ensayos se ap ecia que el p incipal de ec o y ac o de dis o sión es la apa ición de c ecimien o nodula con inuo en 92 E ec o de di e en es pa áme os sob e la uni o midad de espeso y c ecimien o de bo de el con o no de la misma. Una ez ealizadas las mediciones de espeso es, se ep esen a la dis ibución de espeso es ela i os ( elación del espeso en cada pun o en e el espeso medio) en o ma de mapas de colo pa a acili a la in e p e ación y análisis de los e ec os p oducidos po los ac o es es udiados. En el Anexo I pueden consul a se los mapas de odos los ensayos ealizados en es a ase de la in es igación. En la p esen ación y análisis de esul ados que sigue, el indicado elegido pa a la dis ibución de espeso es es el coe icien e de a iación, de inido como el cocien e en e la des iación es ánda y la media a i mé ica de los 25 medidas omadas en la ca a. Po su pa e, pa a la alo ación cuan i a i a del c ecimien o de bo de se omó la elación en e la masa de dicho c ecimien o y la masa de la elec o o ma ob enida po pesaje. 4.3.1. E ec o de la empe a u a del baño elec olí ico Los ensayos p elimina es pa a alo a la in luencia de la empe a u a del baño elec olí ico sob e la dis ibución de espeso es se ealiza on con baño de sul ama o con encional. El ango de empe a u as de abajo con soluciones de sul ama o es á es ablecido en a ias e e encias en 32-60ºC [9], [20]. Se ha de ene en cuen a que el uso p olongado de es e ipo de soluciones a empe a u as po encima de 70ºC puede hid oliza el sul ama o de níquel a la o ma menos soluble de sul a o de amonio níquel y la apa ición de los iones de amonio y sul a o aumen a las ensiones in e nas de acción y la du eza de los depósi os [155]. Se ealiza on dos es s a una empe a u a de 45ºC y 55ºC, espec i amen e. Pa a a a de ob ene esul ados signi ica i os con el mínimo núme o de ensayos, se selecciona on las condiciones a p io i más des a o ables pa a la uni o midad de espeso : densidad de co ien e 8 A/dm2 y la ca a ac i a del cá odo o ien ada a 90º espec o a la ces a anódica. A pa i de la obse ación de los mapas de colo es (Figu a 4.2) pod ía conclui se que, de acue do con Tan y Lim (2003) [116], la uni o midad mejo a lige amen e al aumen a la empe a u a has a los 55ºC, dado que la zona de espeso mínimo (azul oscu o) iene un á ea más educida. Es a pequeña mejo a se e leja en la e olución del coe icien e de a iación, que pasa de un 22% a un 20%. Además, la elación en e el espeso mínimo y el espeso medio aumen a un 2,2% y el c ecimien o de bo de desciende de un 53% a un 52%. De es os da os se desp ende que, con el aumen o de la empe a u a del baño, la educción de masa de me al en los nódulos de los bo des de la elec o o ma es á di ec amen e elacionada con el aumen o de espeso en la zona cen al. E ec o de di e en es pa áme os sob e la uni o midad de espeso y c ecimien o de bo de 93 Figu a 4.2. Dis ibución de espeso es en la elec o o ma a dis in a empe a u a (a) 45ºC (b) 55ºC No obs an e, cabe des aca que las mejo as en é minos po cen uales indicadas, en é minos absolu os co esponden a di e encias de espeso es en la zona cen al den o del ango 0-10 µm, que co esponde a la esolución del apa a o de medida. Po lo an o, los esul ados mos ados necesi an de eplicación pa a se de ini i amen e con as ados. A la is a de las di e encias poco signi ica i as mos adas po los esul ados de los ensayos p elimina es se decidió no inclui la empe a u a como un ac o adicional den o del diseño de expe imen os. 4.3.2. E ec o de la dis ancia ánodo-cá odo Di e sos au o es han in es igado la in luencia de la posición ela i a ánodo-cá odo sob e la dis ibución de espeso en la elec odeposición de níquel, sin emba go, no hay una conco dancia en e las e e encias consul adas. En el abajo publicado po Yang y Kang [113] con soluciones de sul ama o, se in es igó la in luencia debida a sepa aciones de 2, 4, 6, 8, y 10 cm, no encon ándose mejo as en la uni o midad de espeso . Sin emba go, en la in es igación ealizada po Tan y Lim [116], se demos ó que al aumen a la dis ancia en e elec odos de 4 a 30 mm la uni o midad aumen ó signi ica i amen e. Po su pa e, Oh e al. [115] es ablecen, a pa i de una simulación numé ica basada en el mé odo de elemen os ini os, que el e ec o iene una elación con las ca ac e ís icas dimensionales del sis ema ( amaño y geome ía del depósi o, elec odos, e c.) y especialmen e de la elación de amaño ánodo/cá odo, pudiéndose ob ene pa a un sis ema dado una dis ancia óp ima que maximice la uni o midad. Es a dis ancia se á mayo a medida que dec ece la elación ánodo/cá odo mencionada. En el p esen e abajo, los ensayos p elimina es pa a alo a la in luencia de la empe a u a del baño elec olí ico sob e la dis ibución de espeso es se ealiza on con baño de sul ama o con encional. Se ealiza on cua o p uebas modi icando la dis ancia 94 E ec o de di e en es pa áme os sob e la uni o midad de espeso y c ecimien o de bo de ánodo-cá odo en e 105 mm y 210 mm. Pa a a a de ob ene esul ados signi ica i os con el mínimo núme o de ensayos, se selecciona on las condiciones a p io i más des a o ables pa a la uni o midad de espeso : densidad de co ien e 8 A/dm2, con la ca a ac i a del cá odo en en ada a la ces a anódica (o ien ación 0º) y pe pendicula (90º). Se escogen dos o ien aciones con el obje i o de e alua si la in e acción en e o ien ación y dis ancia iene una in luencia ele an e en la e olución de la dis ibución de me al deposi ado. Figu a 4.3. Dis ibución de espeso es en la elec o o ma a 8 A/dm2 y o ien ación 0º (a) Dis ancia 210 mm (b) Dis ancia 105 mm Figu a 4.4. Dis ibución de espeso es en la elec o o ma a 8 A/dm2 y o ien ación 90º (a) Dis ancia 210 mm (b) Dis ancia 105 mm Los mapas de colo mos ados en la Figu a 4.3 y Figu a 4.4 e elan le es di e encias en la dis ibución de espeso debidas a la modi icación de la sepa ación ánodo-cá odo, especialmen e en la zona cen al. No obs an e, no hay una conco dancia en e los e ec os pa a las dos o ien aciones ensayadas, ya que con el cá odo en en ado, el á ea de meno espeso aumen a al educi la sepa ación a 105 mm, mien as que con el cá odo a 90º sucede lo opues o. E ec o de di e en es pa áme os sob e la uni o midad de espeso y c ecimien o de bo de 95 El coe icien e de a iación (Figu a 4.5a) no se e a ec ado al modi ica la dis ancia ánodo-cá odo en e 105 mm y 210 mm (apenas un 1% a 90º de o ien ación), mien as que la e olución del c ecimien o de bo de (Figu a 4.5b) se mues a poco sensible an o a la modi icación de la dis ancia como a la o ien ación, oscilando den o de un in e alo de un 2%. Figu a 4.5. E ec o de la dis ancia ánodo-cá odo a 8 A/dm2 y o ien ación 0º/90º sob e (a) Coe icien e de a iacón (b) C ecimien o de bo de Los esul ados indican que, al menos pa a las ca ac e ís icas dimensionales del sis ema empleado en los ensayos y una elación ánodo-cá odo 4:1 , la dis ancia en e el modelo y la uen e de me al no iene e ec os ele an es sob e la dis ibución de espeso , al como es ablecen Yang y Kang [113]. A la is a del análisis expues o de los ensayos p elimina es, se decide no inclui la dis ancia ánodo-cá odo como un ac o más en el diseño de expe imen os. 4.3.3. E ec o de la o ien ación del modelo y la densidad de co ien e En la Tabla 4.3 se esumen los da os de medios de odas las mues as pa a los dos ipos de baño ensayados. Se comp ueba que, en é minos de esul ados medios, la in luencia de la concen ación de sul ama o en el baño sob e las a iables indicadas es poco signi ica i a. Tabla 4.3. Da os medios de elec o o mas ob enidas con cada ipo de baño. Tipo de elec oli o Espeso medio (mm) Espeso p o. cen al (mm) Relación Sul ama o con encional medio (mm) Sul ama o con encional 0,39 0,28 71,2% Sul ama o concen ado 0,40 0,29 73,0% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 0º 90º Coe icien e de a iación 105 mm 210 mm 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 0º 90º C ecimien o de bo de 105 mm 210 mm 96 E ec o de di e en es pa áme os sob e la uni o midad de espeso y c ecimien o de bo de 4.3.3.1. Baño de sul ama o con encional En p ime luga se p esen an los esul ados elacionados con el c ecimien o de bo de (Figu a 4.6), que indican que el po cen aje de masa deposi ada en los bo des espec o a la masa o al aumen a con la densidad de co ien e. Compa a i amen e el e ec o de la o ien ación del cá odo es poco ele an e pa a densidades de co ien e de 4 y 8 A/dm2, sin emba go, no ocu e lo mismo pa a una densidad de 2 A/dm2. En es e úl imo caso se comp ueba que el aumen o del c ecimien o de bo de es p ác icamen e lineal, pasando de un 33% con el cá odo en en ado al ánodo a un 46% posicionado a 90º. Es e hecho hace pensa que, pa a la composición de baño y dimensiones del sis ema empleados en la p esen e in es igación, a pa i de un de e minado alo de densidad de co ien e (en e 2 y 4 A/dm2), el e ec o de la o ien ación ca ódica sob e el c ecimien o de bo de es poco signi ica i o, mien as que pa a densidades in e io es el e ec o de concen ación de co ien e en los bo des más p óximos al ánodo a dicho alo hace que aumen e de o ma signi ica i a la masa de me al deposi ado en dicha zona. Figu a 4.6. C ecimien o de bo de en baño de sul ama o con encional. De los esul ados p esen ados en la Figu a 4.6 se desp ende que, de mane a in e sa a lo indicado pa a el c ecimien o de bo de, la masa de me al en el á ea ú il (plana) de las elec o o mas, y po an o el espeso medio, disminuye a medida que aumen a la densidad de co ien e. No obs an e, se desconoce la in luencia sob e la uni o midad de espeso en dicha zona. El es udio del e ec o sob e la uni o midad de espeso es se cen ó 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 015 30 45 60 75 90 C ecimien o de bo de Ángulo (º) 2 A/dm2 4 A/dm2 8 A/dm2 E ec o de di e en es pa áme os sob e la uni o midad de espeso y c ecimien o de bo de 97 en dos a iables: el coe icien e de a iación y el espeso ela i o en el pun o cen al de la elec o o ma. En las imágenes de la Figu a 4.7 se puede ap ecia la di e encia en la dis ibución del c ecimien o nodula en el bo de en dos elec o o mas deposi adas en dos condiciones diame almen e opues as. En la Figu a 4.7 (a) el c ecimien o nodula es á concen ado en las esquinas, mien as que los amos ec os del con o no la dis ibución es p ác icamen e uni o me. Al aumen a la densidad de co ien e y coloca el modelo a 90º espec o a la ces a anódica, el amaño los nódulos son más p onunciados y ienden a ag upa se en la a is a más ce cana al ánodo, delimi ada po un ma co ojo en la Figu a 4.7 (b). Figu a 4.7. C ecimien o de bo de en las elec o o mas deposi adas a: (a) 2 A/dm2 - 0º (b) 8 A/dm2 - 90º Figu a 4.8. E ec o de la o ien ación ca ódica y de nsidad de co ien e sob e la uni o midad de espeso en baño de sul ama o con encional. 0% 5% 10% 15% 20% 25% 015 30 45 60 75 90 Coe icien e de a iación Ángulo (º) 2 A/dm2 4 A/dm2 8 A/dm2 98 E ec o de di e en es pa áme os sob e la uni o midad de espeso y c ecimien o de bo de A la is a de los esul ados en la Figu a 4.8, se con i ma que el coe icien e de a iación iende a inc emen a se al modi ica la o ien ación desde 0º a 90º pa a los es ni eles de densidad de co ien e empleados en los ensayos. Sin emba go, las di e encias en e los ex emos son pequeñas, pasando del 17% al 20% en el caso de los ni eles de densidad más al os. Figu a 4.9. E ec o de la o ien ación ca ódica y de nsidad de co ien e sob e el espeso ela i o en el pun o cen al en baño de sul ama o con encional. Según lo mos ado en el g á ico de la Figu a 4.9, el empeo amien o de la uni o midad a ec a di ec amen e al espeso ela i o en el pun o cen al de la elec o o ma, en especial a la densidad más ele ada (8 A/dm2) con una di e encia de un 5% en e los dos pun os ex emos. En cualquie caso pa a es a a iable de salida, di e encias den o del ango del 0-5% no se conside an signi ica i as pues o que se comp obó que en é minos absolu os es án en o no a los 0,01 mm, que equi ale a la esolución del ins umen o de medida empleado. Así que ales di e encias pueden debe se di ec amen e a un e o de medición en dicho pun o. De lo expues o con an e io idad, se concluye que la a iación de la masa de me al en la zona ú il de las elec o o mas ensayadas debida a la modi icación de la densidad de co ien e no al e a de modo signi ica i o la uni o midad de espeso en dicha zona. Dicho de o o modo, al descende la densidad de co ien e disminuye el e ec o de concen ación de co ien e en los bo des del cá odo, lo que p o oca un aumen o del espeso medio y en el pun o cen al, sin emba go, el pa ón de dis ibución del me al en la zona plana es p ác icamen e el mismo. 40% 50% 60% 70% 80% 015 30 45 60 75 90 Espeso ela i o Ángulo (º) 2 A/dm2 4 A/dm2 8 A/dm2 E ec o de di e en es pa áme os sob e la uni o midad de espeso y c ecimien o de bo de 99 4.3.3.2. Baño de sul ama o concen ado Los esul ados elacionados con el c ecimien o de bo de (Figu a 4.10Figu a 4.6) indican que el po cen aje de masa deposi ada en los bo des aumen a con la densidad de co ien e, al como sucedía con el baño elec olí ico de sul ama o con encional. Compa a i amen e el e ec o de la o ien ación del cá odo es poco signi ica i o pa a los ni eles de densidad de co ien e de 2 y 8 A/dm2, con un alo medio de 38% y 52%, espec i amen e. Pa a un ni el de 4 A/dm2 se obse a un le e c ecimien o lineal, pasando de un 43% con el cá odo en en ado al ánodo a un 47% posicionado a 90º. Los alo es medios de c ecimien o de bo de es án muy p óximos a los ob enidos con baño de sul ama o con encional, con di e encias den o del o den de un 1-2%. Figu a 4.10. C ecimien o de bo de en baño de sul ama o concen ado. Nó ese que, al como mues a el g á ico de la Figu a 4.11, la uni o midad de espeso iende a empeo a al modi ica la o ien ación desde 0º a 90º pa a los es ni eles de densidad de co ien e empleados en los ensayos. Es e compo amien o es idén ico al comen ado pa a un baño de sul ama o con encional. Las mayo es di e encias se dan pa a el ni el de densidad de co ien e más al o, pasando del 17% al 21%. Según lo mos ado en el g á ico de la Figu a 4.12, al igual que sucedió con el baño de sul ama o con encional baño de sul ama o con encional, las di e encias en é minos de espeso ela i o en el pun o cen al de las elec o o mas es á den o del ango del 0-5%. Como se explicó con an e io idad, dichas di e encias no se conside an signi ica i as pues o que se comp obó que en é minos absolu os es án en o no a los 0,01 mm, que 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 015 30 45 60 75 90 C ecimien o de bo de Ángulo (º) 2 A/dm2 4 A/dm2 8 A/dm2 100 E ec o de di e en es pa áme os sob e la uni o midad de espeso y c ecimien o de bo de equi ale a la esolución del ins umen o de medida empleado. Así que ales di e encias pueden debe se di ec amen e a un e o de medición en dicho pun o. Figu a 4.11. E ec o de la o ien ación ca ódica y de nsidad de co ien e sob e la uni o midad de espeso en baño de sul ama o concen ado Figu a 4.12. E ec o de la o ien ación ca ódica y de nsidad de co ien e sob e el espeso ela i o en el pun o cen al en baño de sul ama o concen ado. 0% 5% 10% 15% 20% 25% 015 30 45 60 75 90 Coe icien e de a iación Ángulo (º) 2 A/dm2 4 A/dm2 8 A/dm2 40% 50% 60% 70% 80% 015 30 45 60 75 90 Espeso ela i o Ángulo (º) 2 A/dm2 4 A/dm2 8 A/dm2 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC 107 elocidad ep esen a en ajas en cuan o a la educción de po encia de los ac uado es, pe o sin que el iempo de posicionamien o se ala gue excesi amen e. Se conside ó como pun o de pa ida oma la elocidad de los ac uado es que co esponda al pa máximo.  Peso: la educción de peso del disposi i o mecánico ue un obje i o p imo dial du an e la e apa de diseño, con la inalidad de disminui es ue zos sob e la ba a ca ódica y la ca ga de abajo del mo o que acciona el mo imien o de agi ación ca ódica ho izon al ins alado en el equipo de elec ocon o mado.  Con aminación del baño: impo an e e i a el uso de acei es lub ican es, g asas u o os agen es que puedan al e a la composición química del elec oli o.  Au onomía: eniendo en cuen a que el elec ocon o mado es un p oceso ela i amen e len o que puede du a desde ho as has a a ios días, se conside ó la impo ancia de que el disposi i o pudie a abaja de o ma au ónoma du an e odo el p oceso. A pa i de es as especi icaciones se ealizó un análisis uncional y un análisis de al e na i as que desemboca on en el diseño que se desc ibe en el siguien e apa ado. 5.4. Desc ipción del disposi i o El DAOC se ha diseñado de o ma modula , y es á compues o po cua o subsis emas undamen ales:  Subsis ema mecánico: Enca gado de o ien a la pieza en el espacio. Cons i uye la es uc u a mecánica del sis ema o mando una cadena cinemá ica compues a po elemen os ígidos (eslabones) elacionados en e sí po a iculaciones.  Subsis ema ac uado o de accionamien o: Su misión es do a de mo imien o a la cadena cinemá ica según las ó denes dadas po la unidad de con ol. Los ac uado es son mo o es paso a paso, acoplados mecánicamen e a una educ o a que pe mi e educi su elocidad y aumen a su pa . También incluye los elemen os de ansmisión, enca gados de ansmi i el mo imien o desde los ac uado es has a las a iculaciones del mecanismo. 108 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC  Subsis ema de con ol: Se a a de una a qui ec u a abie a de con ol que incluye, además de los ci cui os elec ónicos que con olan los mo imien os del subsis ema mecánico, el p og ama in o má ico que ac úa de in e az de usua io. La comunicación se ealiza a a és del pue o RS232. Las a je as de con ol in eg an an o la pa e de po encia como la pa e de con ol y gene ación de secuencias de impulsos.  Subsis ema de po encia/alimen ación: Cons i uido po una uen e de alimen ación de co ien e con inua, que alimen a an o a la e apa de po encia como al ci cui o lógico de las a je as de con ol. El diag ama de la Figu a 5. mues a la in e acción de los di e en es subsis emas del DAOC : 1. El ope ado in oduce las secuencias de mo imien o a a és de la in e az ins alada en un PC. 2. Es e en ía las ó denes a las a je as de con ol de cada eje ía pue o se ie (RS232). 3. El ci cui o con olado p ocesa los comandos y modula la po encia p oceden e de la uen e de alimen ación. 4. La ene gía eléc ica es ans o mada en mo imien o po los mo o es paso a paso. 5. La cadena cinemá ica o mada po el sis ema mecánico hace llega los mo imien os al elemen o e minal (pieza elec ocon o mada). En la Tabla 5.1Tabla 5. se indican las p incipales ca ac e ís icas écnicas del disposi i o diseñado y ab icado. 5.4.1. Subsis ema mecánico Uno de los pasos decisi os en el p oceso de diseño de una máquina es la elección de los ma e iales con que a a se cons uida. Las conside aciones p e ias que se deben ene en cuen a y la impo ancia de cada una de ellas a ía según el ipo de máquina y las Figu a 5.1. Diag ama de componen es del DAOC. Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC 109 especi icaciones eque idas. En el caso conc e o que nos ocupa, el ac o más de e minan e que se ha conside ado es el ambien e de abajo. Como se comen ó an e io men e, exis e un al o iesgo de co osión p o ocado po la composición química del baño empleado en el p oceso de elec ocon o mado. Dado que pa e de la es uc u a mecánica del DAOC es á sume gida en el elec oli o, se desca a on los ma e iales que p esen an meno esis encia a la co osión, como son la mayo ía de los ma e iales me álicos ( undiciones, ace os al ca bono, aleaciones de aluminio, e c.), quedando las opciones educidas a ace os inoxidables o ma e iales plás icos. Es os úl imos p esen an una se ie de en ajas adicionales elacionadas con las especi icaciones de diseño indicadas: bajo cos e, ácil mecanizado, amplia a iedad de p ocesos de con o mación y, en especial, peso educido (el peso especí ico del Nylon 6.6 es de 1140 kg/m3 en e a los 8000 kg/m3 del AISI 316). Tabla 5.1. Especi icaciones écnicas del DAOC. Dimensiones Al u a 392,5 mm Ancho 200,0 mm P o undidad 318,0 mm Peso (ap ox.) 4 Kg. Capacidad Capacidad de ca ga máx. 1 Kg. Tamaño máximo de pieza 200 x 100 mm Mo ilidad Mo imien os 2 ejes de o ación: U / V Lími es angula es en acío* +U : 90º +U : 90º +V : 45º +V : 45º P ecisión  1º Accionamien o Ac uado es Mo o es PaP 3,15 V Con ol Tipo de con ol Con ol en lazo abie o In e az So wa e ins alado en PC Con ol de ejes 2 con ol. independien es Comunicación Unidi eccional RS 232, 9 pin sub D Alimen ación Po encia 25W Vol aje 5-12V CC 110 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC Si bien las p opiedades mecánicas del ace o inoxidable son muy supe io es a las de los políme os, los es ue zos espe ados son bajos eniendo en cuen a las hipó esis de ca ga (masa máxima de pieza 1 Kg). Además, espec o a los elemen os mecánicos que o man pa e del sis ema de ansmisión de po encia, aunque la elección de ma e iales plás icos pod ía p o oca pé dida de p ecisión del disposi i o po excesi a de o mación en á boles o ejes, se conside ó que pod ía se sol en ado con un co ec o diseño y dimensionado, eniendo en cuen a que las especi icaciones de p ecisión no son exigen es. Po los mo i os expues os con an e io idad, y as ealiza los co espondien es cálculos esis en es, se comple ó el diseño y dimensionado del subsis ema mecánico del DAOC usando ma e iales plás icos de ingenie ía, an o pa a los elemen os es uc u ales y de unión, como pa a los componen es de los sis emas de ansmisión. Los ma e iales seleccionados ue on:  Policlo u o de inilo (PVC) ígido.  Poliamida 6.6 (nylon).  Poliace al (POM).  Ac iloni ilo bu adieno es i eno (ABS ). 5.4.1.1. Desc ipción gene al El subsis ema mecánico del DAOC cons i uye la es uc u a ísica del sis ema, o mando una cadena cinemá ica compues a po elemen os ígidos con mo imien o ela i o en e sí po medio de dos a iculaciones de ipo o a i o. Po an o, se a a de un sis ema con dos g ados de libe ad y sus ejes de o ación son pe pendicula es en e sí, como se ap ecia en el esquema cinemá ico de la Figu a 5.2. q1 q2 Figu a 5.2. Esquema cinemá ico del subsis ema mecánico Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC 111 Las ca ac e ís icas más ele an es de la máquina son:  Diseño modula o mado po elemen os de geome ías sencillas.  Uniones desmon ables, en su mayo ía a o nilladas, y acilidad de mon aje.  Es á cons uido ín eg amen e en ma e iales plás icos, con buen compo amien o an e el ambien e ag esi o gene ado po la composición química del baño elec olí ico.  Además es o almen e he mé ico y es anco, po lo que no hay iesgo de pene ación del elec oli o al in e io de la pa e sume gida en el baño. Se a a pues de un disposi i o iable, económico y de cons ucción no demasiado compleja. En la Figu a 5.4 se mues a la in eg ación del DAOC en el equipo de elec ocon o mado del g upo de in es igación. Como puede ap ecia se, el bas ido del disposi i o se ija a la ba a ca ódica de mane a que se hace solida io al mo imien o de agi ación ho izon al. El o o ex emo del bas ido desliza sob e una guía si uada sob e la es uc u a anódica. Pa e del b azo o o y los elemen os e minales an sume gidos en el baño, de mane a que el modelo quede en en ado a la ces a anódica. Nº Nomb e 1 Ca casa 2 Bas ido 3 B azo o o 4 An eb azo 5 Sis ema de sujeción de la pieza 1 2 3 4 5 Figu a 5.3. Pa es p incipales de la es uc u a mecánica del DAOC. 112 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC Figu a 5.4. In eg ación del DAOC en el equipo de elec ocon o mado. 5.4.1.2. Desc ipción del bas ido El bas ido es la pa e de la máquina que se man iene es á ica y que pe mi e in eg a la en el es o del equipo de elec ocon o mado. Puede di idi se en es pa es p incipales, al como se ap ecia en la Figu a 5.5, que seguidamen e se án desc i as po sepa ado.  Cue po p incipal El cue po p incipal del bas ido es á cons i uido po dos piezas, como se ap ecia en la igu a, ab icadas en PVC y unidas en e sí po 4 o nillos M6 de nylon. La pieza A iene mecanizada una anu a en la pa e in e io , en la que se in oduce la ba a ca ódica y se ija po medio de 4 o nillos M6. Además ha sido alige ada median e el mecanizado de Nº Nomb e 1 Cue po p incipal 2 Cojine e de icción 3 Sopo e de mo o educ o 1 1 2 1 3 Figu a 5.5. Componen es p incipales del bas ido . 1 2 3 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC 113 caje as an o po la pa e supe io como po la in e io . El con o neado ci cula si e como alojamien o al cojine e de deslizamien o. Figu a 5.6. Despiece del cue po p incipal del bas ido .  Cojine e de deslizamien o El cojine e de icción o ma pa e de la a iculación que pe mi e el gi o ela i o del es o de la máquina espec o al bas ido , ya que es el elemen o sob e el que desliza el b azo o o en su mo imien o de o ación. En la Figu a 5.7 se han somb eado en colo e de las supe icies de icción. Figu a 5.7. Alojamien o del cojine e de icción y de alle del apoyo. El cojine e a alojado en e las dos piezas que componen el cue po del bas ido y apoyado en el escalón que o ma el con o neado. Se ija al bas ido po ap ie e al uni las dos piezas que o man el cue po. El ma e ial es poliace al (POM), un e moplás ico con buenas p opiedades de deslizamien o y esis encia al desgas e. El diáme o in e io iene una medida nominal de 125 mm. Ba a ca ódica Zonas alige adas Pieza B Pieza A Cojine e de icción Cojine e de icción Bas ido 114 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC  Sopo e del mo o 1 Su misión es sus en a el mo o paso a paso que acciona el mo imien o del eje U. Es á o mado po los siguien es elemen os: placa base, pi o es y placa sopo e. La placa base es á cons uida en PVC, iene o ma ec angula en plan a de dimensiones 94x92 mm. En la pa e in e io dispone de un escalón que se apoya con a la esquina an e io de la pieza A del cue po p incipal del bas ido , y se une al mismo median e 2 o nillos M5. El es o de la pieza queda en oladizo. Figu a 5.8. Vis as de los componen es del sopo e del mo o 1. Los cua o pi o es ienen la misión de ele a el mo o , pa a pe mi i el acoplamien o al eje del mismo de la polea, po la pa e in e io . Son de nylon, ienen un diáme o de 10 mm y una longi ud de 24 mm. Hay dos ipos de pi o es: dos pi o es ipo si uados en el oladizo an ijados a la placa base con 2 o nillos M5 y dos pi o es ipo que ienen mecanizado en un ex emo un macho oscado M5 que se a o nilla al cue po del bas ido a a esando la placa base. Sob e la placa sopo e se apoyan di ec amen e la educ o a y el mo o . Es á ab icada en PVC y se une a los pi o es po medio de o nillos M5. Las anu as pe mi en el deslizamien o de la placa pa a e ec ua el mon aje y ensado de la co ea que a acoplada a la salida de la educ o a. 5.4.1.3. Desc ipción del b azo o o El b azo o o es el segundo eslabón de la cadena cinemá ica. Desciende e icalmen e desde el bas ido has a el in e io del baño, dejando la a iculación del an eb azo en en ada a la ces a anódica. El deslizamien o del b azo o o sob e el cojine e de icción pe mi e el gi o ela i o co espondien e al eje U espec o al cue po del Nº Nomb e 1 Cue po p incipal 2 Cojine e de icción 3 Sopo e de mo o educ o 1 1 3 2 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC 115 bas ido . Es a pa e de la máquina con o ma la es uc u a sopo e del segundo mo o y de los elemen os de ansmisión enca gados de acciona el segundo mo imien o de o ien ación (eje V). Figu a 5.9. Componen es del b azo o o .  Polea mayo La polea mayo o ma pa e del sis ema de ansmisión del mo imien o o a i o del cue po o o . Cons uida en PVC, iene mecanizadas cua o anu as con el in de alige a su peso. La unión oscada con el cue po o o se ealiza po medio de 4 o nillos M6.  Cue po o o Es la pieza que se aloja en el cojine e de icción y desliza sob e el mismo, o mando la a iculación con el cue po del bas ido . Las zonas de con ac o con el cojine e se han somb eado en e de en la Figu a 5.7. Sob e es e elemen o se ija la polea mayo , que sob esale po encima del bas ido . En el in e io de la caje a ci cula se aloja el mo o y la educ o a que accionan el segundo mo imien o de o ien ación. Unido an o a la polea mayo como a la placa ci cula po o nillos de mé ica seis, es á ab icado en PVC y iene un diáme o ex e io de 164 mm.  Placa ci cula Es un elemen o de ansición que hace de unión en e el cue po o o y la es uc u a in e io . Tiene un diáme o de 150 mm, un espeso de 8mm y ambién es de PVC. Nº Nomb e 1 Polea mayo 2 Cue po o o 3 Placa ci cula 4 Pe il U 5 Cubie a 1 2 3 4 5 116 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC Figu a 5.10. Acoplamien o del cue po o o .  Pe iles U Los dos pe iles en U cons i uyen la es uc u a po an e que desciende has a el in e io del baño. La sepa ación en e ambos es de 110 mm y en ese espacio in e medio se disponen los elemen os del sis ema de ansmisión (ejes, cojine es, co eas,…) del mo imien o de gi o co espondien e al eje V . La unión oscada con la placa ci cula se ealiza po el ex emo ec o supe io . El ma e ial es poliace al, ienen una longi ud o al de 225 mm y un espeso máximo en los ne ios de 9 mm y de 2 mm en las zonas alige adas.  Cubie a La cubie a es el elemen o de unión en e los dos pe iles U y iene es unciones impo an es: 1. Da mayo igidez a la es uc u a. 2. P o ege a los elemen os mecánicos de ansmisión del con ac o con el baño elec olí ico. 3. Fo ma un espacio es anco en e los pe iles, con lo que se log a disminui el peso del b azo o o , aumen ando el olumen sume gido y po an o el empuje del luido. Es e elemen o ha sido diseñado pa a que se adap e al con o no de los pe iles U. Además, la es anqueidad queda asegu ada po medio de una jun a ó ica. El ma e ial es ABS y la unión con los pe iles es po medio de o nillos M3 de nylon de cabeza a ellanada. Cue po o o Cojine e de icción Bas ido Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC 123 Los eng anajes cónicos son de dien es ec os y es án compues os po ma e ial plás ico poliace al. Tabla 5.4. Ca ac e ís icas de los eng anajes cónicos. Ma e ial Del in 1:1 Relación de ansmisión Módulo 1,5 Núme o de dien es 20 Diáme o o al (mm) 32,12 Ángulo de espaciado 45º Ángulo de p esión 49º 48’ Las ca ac e ís icas de la ansmisión po co eas se especi ican en la Tabla 5.5. La elación de ansmisión o al, incluida la educ o a, es 1:90, lo que co esponde a una elocidad de o ación del eje V de 0,67 pm. Tabla 5.5. Ca ac e ís icas de la ansmisión po co eas: eje V. Gene al Relación de ansmisión 1,8:1 Dis ancia en e ejes (mm) 162,5 Polea meno Diáme o (mm) 32 Nº de dien es 20 Ma e ial Aluminio Polea mayo Diáme o (mm) 57,45 Nº de dien es 36 Ma e ial Aluminio Co ea Tipo Den ada Longi ud (mm) 480 Nº de dien es 96 Ancho 10 mm Paso 5 mm Cada eje se sopo a sob e dos cojine es ijados con o nillos a la ca a in e io de los pe iles U. Son cojine es de icción au oalineables come cializados po la casa igus. En e sus ca ac e ís icas des acan: 124 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC  Funcionamien o en seco lib e de man enimien o.  Al a igidez.  Compensación de e o es de alineación.  Resis encia a los p oduc os químicos.  Muy poco peso. Tan o la ca casa como el casquillo es án ab icados en ma e iales plás icos desa ollados po el ab ican e, ca ac e izados po una al a esis encia al desgas e y bajo coe icien e de icción. Todos son idén icos con un diáme o nominal in e io de casquillo de 12 mm. 5.4.2. Subsis ema de con ol El con ol de posición del DAOC se ejecu a a a és de un p og ama in o má ico ins alado en PC, den o de una a qui ec u a abie a de con ol. El ope ado in oduce las ins ucciones desde la in e az y los comandos son en iados, a a és del pue o se ie RS232, a dos a je as con olado as independien es, una pa a cada de eje. Los ci cui os de con ol in eg an an o la pa e de po encia como la pa e de con ol y gene ación de secuencias de impulsos. P ocesan los comandos y modulan la po encia que en ían a los mo o es paso a paso pa a cumpli con las especi icaciones de mo imien o in oducidas: ángulo de mo imien o, sen ido de gi o, elocidad, e c. 5.4.2.1. Unidad de con ol La unidad de con ol es á compues a po los elemen os indicados en la Figu a 5.18. La caja ha sido cons uida en PVC y sus dimensiones son 177x120 mm y 45 mm de al o. La apa es á ab icada en chapa de ace o inoxidable y dispone de sus co espondien es o i icios de en ilación. Va ijada a la caja po cua o o nillos ambién de ace o inoxidable. Figu a 5.17. Unidad de con ol del DAOC. Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC 125 Nº Nomb e 1 Caja. 2 Ta je as con olado as. 3 Dos conec o es hemb a DIN C091B de 6 ías. 4 Dos conec o es hemb a DIN C091B de 4 ías. 5 Dos conec o es hemb a DB 9 pines RS232. 6 Fusibles de p o ección de las a je as. Figu a 5.18. Elemen os de la unidad de con ol. La unidad de con ol del DAOC inco po a dos a je as de con ol Easy S ep 3000 Indus ial In e ace , una pa a cada mo o . De es a mane a puede con ola se cada mo imien o de o ien ación de mane a independien e. Cada con olado Easy S ep 3000 (en e sión p o con unciones de ap endizaje y epe ición) es á mon ado sob e un ci cui o con bo nes de conexión median e o nillo que pe mi e in eg a el con olado en cualquie máquina o aplicación muy ácilmen e. Inco po a en ada y salida de 5V p o egida, indicado de alimen ación co ec a y p o ección con a co oci cui os. Las ca ac e ís icas más ele an es son:  Tensión de alimen ación del ci cui o lógico: 6,5 a 30 V dc.  Con ola mo o es paso a paso de has a 35 ol ios y 3 ampe ios po ase.  Tan o en modo de 2 ases, 1 ase y medio paso. 1 2 6 1 2 3 4 5 6 126 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC  Regis o de posición ac ual +/- 100.000.000.000 de pasos.  Comandos de mo iendo absolu o y ela i o.  Conexión pa a comunicación ía pue o se ie RS232.  Regis o de posición ce o (home). El con olado iene 4 modos de uncionamien o: 1. El modo PC le pe mi e con ola un mo o paso a paso median e ó denes en iadas desde un pue o se ie RS232. Es e es el modo que se emplea en el sis ema que se desc ibe. 2. En el modo escla o el ci cui o se con ola median e las en adas de paso y di ección. Po cada impulso el ci cui o mue e el mo o un paso. 3. En el Modo Tensión el con olado se con ola con una ensión de en e 0 y 5V. Es o pe mi e con ola la posición del mo o con la ayuda de un po encióme o, de o ma pa ecida a como unciona un se o. 4. En el modo de ap endizaje, el módulo almacena una se ie de ins ucciones que se le en iadas po el pue o se ie y luego las ejecu a al pulsa un bo ón. Además cuen a con un egis o in e no de posición que almacena la posición ela i a en pasos desde un o igen de inible po el usua io y un egis o de ma ca pa a hace mo imien os secuenciales. También se le pueden p og ama la acele ación y elocidad máxima de pulsos pa a ajus a se a casi cualquie mo o paso a paso unipola del me cado. Las a je as con olado as iene la opción de que en condiciones de mo o pa ado con inúe ci culando una co ien e po los de anados adecuada pa a que el mo o man enga su posición. Sin emba go es a posibilidad queda desca ada pa a es a aplicación debido a que el iempo de pe manencia en una de e minada posición puede ala ga se y se co e el iesgo de que el calen amien o que expe imen an los de anados acabe po p o oca el allo del mo o . 5.4.2.2. So wa e de con ol El sis ema desa ollado dispone de un p og ama pa a el con ol del equipo. És e o ma pa e, a su ez, de un so wa e más amplio desa ollado especí icamen e pa a la simulación y op imización del p oceso de elec ocon o mado ( ELECFORM3DTM ). En la pan alla p incipal o “Pan alla de Mandos” (Figu a 5.19) se p esen a la posición del disposi i o en iempo eal. Pa a ejecu a un mo imien o puede selecciona se el ángulo Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC 127 ela i o y selecciona el mo imien o y su sen ido. También dispone de la opción e o no a ce o. Figu a 5.19. Funciones de la pan alla de Mandos. Nº Nomb e Función 1 Pan alla de Posición Posición angula (en g ados) ac ualizada de la pieza. 2 O igen Re o no a ce o (o igen de la máquina). 3 Bo ones de Mo imien o Ejecución de mo imien o en el modo ope a i o manual. 4 Selección de Ángulo Selección el ángulo de mo imien o siguien e en el modo ope a i o manual. Son ángulos ela i os ( espec o a la posición ac ual) 5 Pan alla de mensajes Mues a mensajes de uncionamien o y ala mas. 6 Bo a Bo a la pan alla de mensajes. 7 Cuad o de In o mación de Secuencia Se mues an in o maciones de iempo o al del p oceso, iempo pa cial en la posición ac ual y núme o de secuencia en ejecución. 8 In oducción de secuencia Pasa a la pan alla de in oducción de secuencia de mo imien os. 9 Ejecución de secuencia Ejecución de la secuencia de mo imien os de inidos en la pan alla de in oducción de secuencia. 10 Sali Se usa pa a sali de la pan alla de Mandos. Tiempo o al: 2h Tiempo pa cial: Nº Secuencia: 1 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 128 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC O a de las opciones que pueden ealiza se es in oduci una secuencia de posiciones (has a diez) y el iempo de de ención en cada una de ellas. Una ez in oducida la secuencia se uel e a la pan alla p incipal y se ejecu a. El iempo de es ancia en cada posición es con olado po un empo izado que en ía a las a je as con olado as los da os de la siguien e posición una ez se haya cumplido el iempo especi icado pa a la ac ual. En la Pan alla de Mandos puede e i ica se la posición ac ual, el iempo o al y pa cial. La pan alla del modo secuencia se mues a en la Figu a 5.20. Figu a 5.20. Pan alla del Modo secuencia. 5.4.3. Fab icación del p o o ipo Pa a la ab icación del p o o ipo se han usado di e sos mé odos de ab icación, cada uno de os cuales se desc iben a con inuación.  Con o mación po a anque de ma e ial  Modelado po deposición de ma e ia undida (FDM)  Punzonado de chapa Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC 129 El cue po del bas ido es una de los elemen os que p esen a on un p oceso de ab icación más complejo. Las dos piezas que lo componen ue on mecanizadas po sepa ado, sin emba go, el con o neado ci cula que o ma el alojamien o del cojine e de deslizamien o de del in ue ealizado con ambas piezas unidas pa a ga an iza una buena p ecisión dimensional. Po o o lado, des aca el mecanizado de caje as en la ca a supe io e in e io con el in alige a su peso. En la Figu a 5.21 ambién se mues a una imagen omada du an e la ab icación de la ca casa en la máquina de FDM. Figu a 5.21. Medición y mecanizado del cue po del bas ido . Ca casa en la máquina de FDM. En la Figu a 5.22 se mues an las imágenes del p o o ipo del subsis ema mecánico del DAOC . Figu a 5.22. P o o ipo del subsis ema mecánico del DAOC. 130 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC 5.5. Mé odos y ma e iales 5.5.1. Equipo de elec ocon o mado El equipo de elec ocon o mado empleado en los ensayos de alidación es á compues o po una zona de deposición, un sis ema de il ación del baño elec olí ico y una zona de egulación y con ol. La zona de deposición es á cons i uida básicamen e po un anque o cuba de elec ólisis con odos los acceso ios necesa ios pa a su adecuado uncionamien o y un sis ema de conexiones con el es o de las zonas de la ins alación ( e Figu a 4.). Dicho anque es á ab icado en polip opileno con unas dimensiones ú iles de 600x400x500 mm, se encuen a calo i ugado y es á equipado con una a madu a anódica-ca ódica o mada po ple ina de cob e de 20x10 mm de sección. Figu a 5.23. Tanque de deposición de la ins alación de elec ocon o mado de níquel. En e los elemen os acceso ios se encuen an es esis encias de inme sión ab icadas en e lón con una po encia indi idual de 800 W, con lo que se sa is acen las necesidades de calen amien o p e is as. Sólo dos de ellas se u ilizan en el calen amien o del baño, mien as que la e ce a es de ese a. Se emplea on ánodos come ciales de la ma ca Inco , modelo “ S-Rounds Elec oly ic Nickel ”. Se a a de piezas indi iduales edondeadas de unos 25 mm de diáme o y 6.5 mm de espeso que no p esen an las esquinas o bo des a ilados ca ac e ís icos de las piezas cuad adas, lo cual ga an iza un mejo asen amien o en las ces as y una manipulación más segu a. Además, el modelo seleccionado con iene una pequeña can idad de azu e que ele a la ac i ación elec oquímica de la eacción de disolución del ánodo. Los ánodos es aban con enidos en una única ces a de i anio Resis encias cale ac o as A madu a anódica Ple ina ca ódica Ces as anódicas Sis ema de agi ación mecánica Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC 131 con sección ec angula y unas dimensiones de 170x200x35 mm. La ces a es aba o ada con una bolsa de polip opileno y colgada po medio de dos ganchos a una de las ba as que o man la es uc u a anódica en la zona cen al del lado más la go del depósi o. Además dispone de un sis ema mecánico de agi ación que imp ime un mo imien o de oscilación a la ba a ca ódica. EL ac uado del disposi i o es un mo o educ o con elocidad de salida 25 .p.m. acoplado a un mecanismo excén ico de co ede a-mani ela. El sis ema de agi ación no ue empleado en los ensayos de alidación del DAOC con el obje o de es udia de mane a aislada el e ec o de los mo imien os de o ien ación p og amados, sin la in luencia que pod ía p o oca el mo imien o de oscilación ca ódica. El sis ema de il ación del equipo iene como obje i o elimina las pa ículas o gánicas y con aminan es p esen es en la solución de sul ama o de níquel a in de p e eni ugosidades o impe ecciones en el deposi ado del me al. La il ación se ealiza median e il o de polip opileno modelo MF120 1M – 160/20 con ca ucho de 10” y bomba de la ma ca Siebec MC15-10 ” de a as e magné ico con un caudal eó ico de 1,5 m3/h. Se abajó con eci culación con inua, lo que pa a el caudal indicado supone unas 9 eno aciones a la ho a. Po úl imo, la zona de egulación y con ol iene como elemen os p incipales un ec i icado de egulación con inua po olan e con una po encia ú il de 0,8 kW, ensión de co ien e con inua de 0-16 V e in ensidad máxima de 50 A y el disposi i o de con ol de la empe a u a que cons a de una sonda PTC ma ca AKO-155801 , unda pí ex y caja de mando con indicado isual digi al de empe a u a si uado en el cuad o gene al. 5.5.2. Condiciones ope a i as Las condiciones ope a i as e e idas a composición del baño elec olí ico, empe a u a y pH, ue on las mismas que las desc i as en el capí ulo 3 ( e apa ado 3.2.2.1) y se esumen en la Tabla 3.2. El baño elec olí ico consis ió en una solución de sul ama o de níquel con encional con la única no edad de la inco po ación de 600 cm3 de un agen e humec an e pa a elimina el iesgo de apa ición el e ec o de picado en la supe icie de las elec o o mas. Se man u o un alo cons an e de densidad de co ien e medio de 4 A/dm2 y el iempo de deposición elegido ue de 24 ho as. 132 Desa ollo y alidación expe imen al del DAOC Tabla 5.6. Condiciones ope a i as de los ensayos. Composición del elec oli o Ni(SO3 NH2)2· 4H2O 400 g/L NiCl2·6H2O 11 g/L H3BO3 50 g/L Agen e humec an e Elpely 22C 7,5 cm3/L Adi i os Ácido 1,3,6-na alen- isul ónico (NTS) 2 g/L 2-bu ino-1,4-diol (BD) 20 mg/L Condiciones de elec odeposición pH 4,5 Tempe a u a 45ºC Densidad de co ien e 4 A/dm2 Tiempo de deposición 24 ho as 5.5.3. De inición del modelo pa a ensayos de alidación En la ase de diseño y selección de ma e ial del modelo que se emplea ía en los ensayos se u ie on p esen es las siguien es especi icaciones:  Geome ía básica ca ac e ís ica de piezas eales con espeso no uni o me.  Iden i icación a p io i de las posiciones de o ien ación más a o ables.  Viabilidad de es udio del e ec o sob e la concen ación de co ien e en a is as.  P esencia de una singula idad geomé ica nega i a ( anu a).  Supe icies planas o sua es que acili a an la medición de espeso es.  Facilidad de sepa ación de la elec o o ma.  Modelo pe manen e que no esul ase dañado du an e la ase expe imen al.  Sencillez en la ab icación. La geome ía del modelo seleccionado pa a los ensayos de alidación del DAOC se mues a en la Figu a 5.24. Se a a de un cubo de 50 mm de lado en el que se ealizó la elec odeposición sob e es de sus ca as. La ca a on al (de colo ucsia en la imagen), en en ada al ánodo en la posición es á ica, y la ca a supe io ( e de) se man u ie on planas, mien as que en el cen o de la ca a la e al se mecanizó una anu a (azul) de media caña de 16 mm de ancho y 40 mm de longi ud. Además se edondea on las es a is as con un adio de 2 mm pa a e i a el excesi o c ecimien o nodula en esas zonas, siguiendo las ecomendaciones de diseño pa a elec ocon o mado [20].