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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 1
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
ANAYA TAQUIRE, John
DE LA SOTA HUERE, Kenji
MALLQUI HUERTO, Elquin
NESTARES HERRERA, Kenia
NOREÑA DURAN, Watson
ROSAS SALAZAR, Jhon
TORIBIO VICENTE, Erika
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 2
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 3
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
DEDICATORIA:
Damos gracias a nuestros padres que nos dieron la vida y nos
dan ánimo en los estudios…
Por lo tanto esperamos superarnos y ser mejores que ellos…
INTRODUCCIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 4
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
La electroquímica estudia los cambios químicos que producen una
corriente eléctrica y la generación de electricidad mediante reacciones
químicas. Es por ello, que el campo de la electroquímica ha sido dividido
en dos grandes secciones.
Se denomina ordinariamente pila eléctrica a un dispositivo que genera
energía eléctrica mediante un proceso químico transitorio, tras el cual
cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes,
puesto que sus características resultan alteradas durante su
funcionamiento. Se trata por ello de un generador primario. La
electricidad producida resulta accesible mediante dos terminales que
tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo
positivo o ánodo y el otro es el polo negativo o cátodo.
Todas las reacciones químicas son fundamentalmente de naturaleza
eléctrica, puesto que hay electrones involucrados en todos los tipos de
enlaces químicos.
Las relaciones entre cambios químicos y energía eléctrica tienen
importancia teórica y práctica. Las relaciones químicas pueden utilizarse
para producir energía eléctrica (en pilas que se llaman pilas voltaicas o
galvánicas).
La energía eléctrica puede utilizarse para realizar transformaciones
químicas (en pilas electrolíticas).
Las reacciones electroquímicas tienen lugar en las llamadas celdas o
pilas electroquímicas que pueden ser de dos tipos:
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 5
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
 Pilas galvánicas o voltaicas: proporcionan energía eléctrica
a partir de energía química.
 Pilas electrolíticas: proporcionan energía química a partir de
energía eléctrica.
Por medio de este trabajo se dará a conocer el cómo funcionan e
intervienen dichas celdas, especialmente las celdas galvánica y los
distintos tipos de pilas existentes de acuerdo a diversos factores que
permiten su clasificación.
MARCO TEÓRICO
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 6
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
RECUBRIMIENTOSELECTROLITICOS
Recubrimiento o revestimiento es un material que es depositado sobre la
superficie de un objeto, por lo general denominado sustrato. En muchos
casos los recubrimientos son realizados para mejorar alguna(s)
propiedades o cualidades de la superficie del sustrato, tales como
aspecto, adhesión, características de mojado, resistencia a la corrosión,
resistencia al desgaste, y resistencia a las rayaduras entre muchas
otras. En otras ocasiones, particularmente en procesos de impresión
y fabricación de dispositivos semiconductores (en los cuales el sustrato
es un disco de material semiconductor), el recubrimiento es una parte
esencial para la funcionalidad del producto terminado.
Los recubrimientos son aplicados mediante procesos en forma
de líquidos, gases o sólidos. Los recubrimientos pueden ser medidos y
ensayados para verificar sus características y espesor de la película
utilizando tarjetas para observación visual del
color, opacidad o contraste.
GALVANOTECNIA
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 7
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
La galvanotecnia es la rama tecnológica que agrupa a aquellos procesos
en los que se logra depositar una capa metálica continua y adherente,
sobre la superficie de un conductor inmerso en un electrólito, con el uso
de la corriente eléctrica. Al proceso de deposición en particular se le
denomina recubrimiento electrolítico.
Los recubrimientos electrolíticos pueden ser de metales puros o de
aleaciones.
En otros casos, la galvanotecnia no se utiliza para depositar una capa, si
no para eliminar material y así modificar la superficie de una pieza, y con
ello proporcionarle a esta, algunas propiedades deseables como pueden
ser; apariencia brillosa o mate, mejor retención de lubricante, capacidad
de absorber y retener colorantes etc. En esta página haremos referencia
solo a los procesos de deposición electrolítica.
OBJETIVOS DEL RECUBIRMIENTO
Estos recubrimientos electrolíticos se realizan en la práctica para
aprovechar alguna propiedad particular inherente al material de la capa
superficial depositada, con respecto a la misma propiedad del material
base, o para restaurar las dimensiones de alguna pieza desgastada por
el uso.
1. Aumentar la resistencia a la corrosión; depositando un
material más resistente, a la agresividad del medio en el que se
encontrará la pieza durante el uso. Es común en estos casos
encontrar, capas de níquel, cromo, estaño o cinc sobre piezas
de acero.
2. Aumentar la dureza superficial; depositando una capa con
cualidades de alta dureza. Se pueden encontrar en la práctica
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 8
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
con este objetivo, capas de cromo duro sobre el filo de
herramientas de acero.
3. Aumentar la resistencia al desgaste; depositando una capa
especialmente elaborada de algún material con propiedades
elevadas de resistencia al desgaste, bajo coeficiente de fricción
y buena retención del lubricante. Este caso encuentra
aplicación frecuente en el recubrimiento con cromo de la
superficie de rozamiento de los anillos de pistón de los motores
de combustión interna.
4. Dar una mejor apariencia a la pieza; depositando una capa
de apariencia lustrosa, mate u otra deseada, o bien de
determinado color o textura. Con esta aplicación tropezamos a
diario, y es muy común su uso para recubrir con materiales
vistosos como oro, plata, níquel, cromo, cadmio, platino, latón
etc. a piezas de material base barato.
5. Restaurar dimensiones desgastadas; depositando capas de
hierro o cromo sobre piezas que han sufrido desgaste durante
el trabajo. Este tipo de recubrimiento se usa para restaurar
algunas piezas en los procesos de reparación de máquinas.
6. Base para la adherencia posterior de otros materiales; La
adherencia de ciertos materiales no metálicos como las gomas,
o las capas de cromo decorativo, a las piezas de acero se
mejora mucho si esta se recubre previamente con una capa de
cobre.
7. Modificar el coeficiente de fricción; Es común en las
máquinas el uso de capas superficiales de materiales blandos
depositados electrolíticamente en los cojinetes de
deslizamiento para facilitar el asentamiento correcto de la unión
árbol cojinete en el período inicial de trabajo.
8. Mejorar el contacto entre conectores eléctricos; en el
mundo de las máquinas eléctricas y electrónicas actualmente,
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
las partes de los conectores que realizan el acople conductor
están recubiertas electrolíticamente de materiales que
garantizan un buen contacto.
TIPOS DE RECUBRIMIENTO.
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 10
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
Nombre Material Campo de aplicación más común
Cobreado Cobre
Capa base para el cromado o la vulcanización en acero de
derivados del caucho.
Recubrimiento decorativo de piezas de materiales no metálicos.
Generación de las venas conductoras de circuitos impresos.
Cromado Cromo
Recubrimiento anticorrosivo y decorativo.
Recubrimiento resistente a la fricción en materiales ferrosos.
Material para el relleno de zonas desgastadas en piezas de
fricción.
Superficie muy dura en ciertas aplicaciones.
Acerado Hierro Material de relleno en zonas desgastadas en acero e hierro gris.
Niquelado Níquel
Recubrimiento anticorrosivo y decorativo.
Capa base para el cromado.
Recubrimiento de contactos eléctricos en conectores comunes.
Cadmiado Cadmio
Para facilitar la soldadura blanda en componente eléctrico.
Recubrimiento de contactos eléctricos en conectores comunes.
Galvanizado Cinc Recubrimiento anticorrosivo del acero.
Estañado Estaño
Recubrimiento anticorrosivo temporal del acero.
Para facilitar la soldadura blanda en componentes eléctricos.
Dorado Oro
Recubrimiento protector y decorativo de bisutería.
Protección anticorrosiva de venas en circuitos impresos.
Recubrimiento de contactos eléctricos en conectores seguros.
Conexiones internas de circuitos integrados.
Plateado Plata Recubrimiento protector y decorativo de bisutería.
Latonado Latón
Recubrimiento protector y decorativo de bisutería.
Recubrimiento antifricción de asentamiento en cojinetes.
ELABORACIÓN DEL RECUBRIMIENTO.
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 11
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
Los metales y sus aleaciones se consideran conductores de la corriente
de primer género y las soluciones acuosas de sales, álcalis y ácidos
como materiales conductores de la corriente de segundo género o
electrólitos.
Para la formación de las sustancias que nos rodean, los átomos
individuales se enlazan hasta tener una estructura organizativa espacial
eléctricamente neutra, esto es, las cargas eléctricas contenidas en los
átomos se compensan mutuamente. Durante la disolución de las sales,
álcalis y ácidos en el agua, sus moléculas se separan en átomos o
grupos de átomos. Esta separación rompe el equilibrio eléctrico, y los
átomos o grupos de átomos resultantes quedan cargados eléctricamente
debido a la carencia o exceso de los electrones que estaban
anteriormente compartidos en su estructura, y se les denomina iones.
Los iones cuando tienen carga eléctrica positiva (carencia de electrones)
se llaman cationes, y cuando esta carga es negativa (exceso de
electrones), aniones. Al proceso se le llama disociación electrolítica y a
la disolución resultante conducirá la corriente eléctrica y se denomina
electrólito.
Si en un electrólito se introducen dos conductores en forma de
electrodos y cada uno se conecta a uno de los polos de una fuente de
corriente directa, los iones cargados positivamente o cationes se
desplazan hacia el electrodo negativo denominado cátodo, y los
cargados negativamente hacia el electrodo positivo denominado ánodo.
Una vez que los iones alcanzan la superficie del electrodo
correspondiente y en dependencia de la naturaleza del electrólito, la
intensidad de la corriente eléctrica y los electrodos utilizados, se produce
una interacción electro-atómica entre el ion y el electrodo, que puede
resultar en la descomposición del electrólito en sus átomos
componentes, por ejemplo; la disociación del agua en hidrógeno y
oxígeno, o bien la disociación de la sal, álcali o ácido disuelto con la
formación de compuestos nuevos, o bien el transporte de átomos desde
un electrodo al otro, con la consiguiente disminución de las dimensiones
de un electrodo y el aumento de las del otro sin producirse disociación
alguna. En algunos casos pueden producirse al mismo tiempo uno, o
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
todos los fenómenos relacionados, esto es, la disociación de los
compuestos y el transporte de átomos de un electrodo al otro. A este
proceso se le conoce como electrólisis.
Durante la electrólisis que se realiza para la obtención de recubrimientos
metálicos, se utiliza como cátodo, la pieza que se recubre, y como
ánodo, comúnmente, placas o varillas metálicas. Los ánodos metálicos
pueden ser solubles o inertes, en el caso de los ánodos solubles, estos
están constituidos por el metal de recubrimiento, el que será
transportado y depositado sobre la pieza como una capa coherente y
bien adherida a la superficie de la pieza, con su consiguiente desgaste.
Los electrodos inertes se usan para el caso de que el metal de
recubrimiento se produce a expensas del material disuelto en el
electrólito, por ejemplo; en el cromado, en estos casos el electrólito se
va paulatinamente empobreciendo y resultará necesario agregar más
material soluble de tiempo en tiempo.
Imágenes de las celdas de recubrimiento electrolito
PREPARACIÓN DE LA PIEZA PARA EL RECUBRIMIENTO.
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
Para la elaboración de los recubrimientos electrolíticos de las piezas se
requiere en general de alguna preparación previa, antes de aportar la
capa de metal deseada; en general esta preparación puede ser:
1) Elaboración de las dimensiones y acabado superficial
deseado; Esto resulta necesario en algunos casos ya que la
capa depositada copia exactamente el perfil de la superficie
base, incluso hasta los rasguños.
2) Desengrasado; El maquinado y pulido de las piezas puede
dejar capas notables de grasas en las piezas. Estas capas
deben ser eliminadas usando un disolvente adecuado.
3) Aislamiento de las partes que no serán recubiertas; En
muchos casos no toda la pieza debe recibir la capa galvánica.
Estas partes se recubren con algún componente aislante tal
como el celuloide, o varias capas alguna laca o barniz
resistente al electrólito que se utilizará. Los agujeros que no
quieren recubrirse pueden ser cerrados con tapones
adecuados.
4) Desengrasado final; la presencia de películas de grasa en la
superficie de la pieza a recubrir impide la buena adherencia del
recubrimiento a la base, por tal motivo es frecuente el uso de
productos químicos tal como la sosa caustica caliente para
piezas de acero o los barros de cal para las piezas de aluminio.
5) Decapado; En muchas ocasiones el decapado se realiza en el
mismo baño electrolítico donde será recubierta, invirtiendo por
algunos segundos la polaridad de la corriente y convirtiendo así
la pieza en ánodo, el consecuente desgaste de la pieza retira
completamente el óxido de la superficie.
Una vez preparada la pieza, podrá comenzarse el proceso de
deposición de la capa galvánica.
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
GALVANOSTEGIA
Consiste en el recubrimiento de objetos con una capa metálica
depositada electrolíticamente. Generalmente se recubre con metales
más nobles y estables, otras veces no lo son tanto. El cromado y
niquelado son habituales en las piezas de acero que se exponen a la
intemperie (coches, motos, piezas de máquinas, etc.). Los
recubrimientos de oro y plata también son muy habituales en relojería y
joyería. La pieza a recubrir se coloca como cátodo de la celda
electrolítica y es muy conveniente que sea metálica, cosa que le asegura
la conductividad eléctrica, aunque, actualmente, existen procedimientos
para recubrir piezas no metálicas.
GALVANOPLASTIA
Consiste en reproducir objetos utilizando la de- posición electrolítica de
metales pero sobre moldes, bien metálicos, bien de cera, plástico, yeso,
etc. Los moldes que no sean metálicos se hacen conductores
extendiendo sobre su superficie polvos de grafito. Finalmente, el
depósito metálico se separa del molde y se rellena del material que
convenga (yeso, plástico, plomo, etc.). Es un proceso utilizado para
reproducir medallas, figuritas, etcétera.
ELECTROLISIS
Sabemos que los procesos químicos son espontáneos cuando AG< 0,
no lo son cuando AG > 0 y están en equilibrio cuando AG= 0.En el caso
de los procesos redox, esto se podía también deducir de la diferencia
entre los potenciales de ambas semireacciones. La reacción global es
espontánea, no lo es o está en equilibrio según sea E> 0, E < 0 o E= 0,
respectivamente. Pero es necesario insistir repetidamente en que un
proceso no espontáneo no significa un proceso imposible.
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
Por ejemplo, el proceso que tiene lugar en una pila Daniel
Zn (S) + CU2+ (aq) --> Zn2+ (aq) + Cu (s)
Transcurre espontáneamente en el sentido en que está escrito. Si la
reacción se produce en condiciones normales (temperatura de 25°C y
concentraciones 1 M de las especies iónicas) la pila produce una
diferencia de potencia de +0,34 - (-0,76) = 1,10 V, actuando el electrodo
de cinc como polo negativo (ánodo) y el electrodo de cobre como polo
positivo (cátodo). El proceso inverso:
Zn2+ (aq) + Cu (s) ---> Zn (s) + Cu2+ (aq)
Es un proceso no espontáneo que es posible si se aporta la energía
eléctrica adecuada a partir de un circuito exterior. En el caso concreto de
condiciones normales o estándares, será posible si se establece una
diferencia de potencial superior a 1,10 voltios entre ambos electrodos,
haciendo que actúe el electrodo de cinc de polo positivo y el electrodo de
cobre de polo negativo. De esta manera, la diferencia de potencial
externa es inversa y superior a la que se establecería entre los
electrodos si el sistema se abandonara a su comportamiento
espontáneo.
Cátodo (-) Zn2+ + 2 e Zn Reducción
Ánodo (+) CU CU2+ + 2 e- Oxidación
Está claro que las denominaciones y las semireacciones que se
producen en el polo positivo y en el negativo de una celda electrolítica
son inversas de las correspondientes a una pila galvánica.
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
Electrólisis de una sal fundida
Si en una celda electrolítica con electrodos inertes (grafito o platino) se
introduce un compuesto iónico fundido, como el cloruro sódico, NaCl, los
iones positivos se dirigirán al cátodo donde captarán electrones y se
reducirán, mientras los iones negativos se dirigirán al ánodo donde
cederán electrones oxidándose:
Cátodo (-) Na+ + e- Na Reducción
Ánodo (+) Cl- ½ Cl2+ e- Oxidación
NaCl (l) Na(s) + ½ Cl2 (g)
Este es un proceso de interés industrial tanto para la obtención de sodio
metálico como de gas cloro (muy utilizado como blanqueador y
desinfectante).
Electrólisis del agua
Otro ejemplo de electrólisis es el que se produce al aplicar una diferencia
de potencial suficiente al agua. Para aumentar la conductividad eléctrica
del agua y facilitar el proceso es conveniente que sea acidulada con un
poco de ácido sulfúrico que no es volátil. De los electrodos se
desprenden dos gases: el hidrógeno y el oxígeno.
Cátodo (-) 2 H+ + 2 e-H2 Reducción
Ánodo (+) 2 OH- ½ O2+ H2O+2 e- Oxidación
H2O (l) H2 (g) + ½ O2 (g)
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 18
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
Electrólisis de una sal en disolución
Si en una celda electrolítica se dispone una solución de NiCI2 y se hace
pasar corriente eléctrica, con la diferencia de potencial adecuada, se
observará que del ánodo se desprende un gas, cloro, mientras que el
cátodo se recubre de una película metálica brillante de níquel.
Cátodo (-) Ni2, 1, + 2 e-2 Ni Reducción
Ánodo (+) 2 Cl- Cl2+ 2 e- Oxidación
NiCl2 (aq) 2 Ni (s) + Cl2 (g)
APLICACIONES DE LOS PROCESOS ELECTROLÍTICOS
Entre las aplicaciones de la electrólisis, hay que nombrar:
 Los procesos de obtención de elementos como hidrógeno,
oxígeno, cloro y metales como el sodio o el magnesio, a partir
del agua y de las sales en estado de fusión.
 Purificación de metales, especialmente cobre, plata, oro y
aluminio. El metal a purificar es colocado como polo positivo
(ánodo). El paso de la corriente hace que el metal a purificar,
como el cobre, y las impurezas menos nobles que él (por
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 19
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
ejemplo Zn o Fe) se oxiden y pasen a la disolución como
cationes. Las impurezas constituidas por metales más nobles
(como Ag o Au) no se oxidan y se acumulan en el fondo de la
celda electrolítica. Los iones CU2+ son reducidos en el cátodo
pero no pasa así con las impurezas de los metales más
activos que quedan en disolución. El cobre se recupera, pues,
con un grado de pureza más elevado.
PARAMETROS PRINCIPALES EN LA ELECTRODEPOSICION
GALVANICA
La ingeniería electroquímica es una disciplina que incluye la síntesis de
productos químicos, la producción de energía eléctrica (baterías, células
de combustible) o el tratamiento de efluentes1. Tiene como objetivo el
desarrollo y optimización (diseño u operación) de procesos industriales
donde tiene lugar una conversión simultánea de energías química y
eléctrica.
El reactor electroquímico constituye el núcleo de estos sistemas, que
pueden caracterizarse con los siguientes parámetros:
VOLTAJE DE CELDA
Resulta de la contribución de los potenciales electródicos de equilibrio,
las sobretensiones anódica y catódica y la caída óhmica.
 Conversión.- Como en cualquier otro proceso químico, se define
como la fracción de reactivo consumido en la reacción
electroquímica.
 Selectividad.- Es la relación entre los moles de producto
formados y de reactivo consumidos, y es una medida del
rendimiento de la reacción.
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
DENSIDAD DE CORRIENTE
Se define como la relación entre la carga utilizada en la formación del
producto y la corriente total circulada en la celda:
 Consumo energético.- Representa la energía necesaria para
obtener una cantidad específica de producto.
 Rendimiento área-tiempo.- Es la producción por unidad de
tiempo y superficie electródica, para una densidad de corriente
(J, A/m2).
EFECTO DE POLARIDAD
En el electromagnetismo clásico, la polarización eléctrica (también
llamada densidad de polarización o simplemente polarización) es el
campo vectorial que expresa la densidad de los momentos eléctricos
dipolares permanentes o inducidos en un material dieléctrico. El vector
de polarización P se define como el momento dipolar por unidad de
volumen. La unidad de medida en el SI es coulomb por metro
cuadrado.
La polarización eléctrica es uno de los tres campos eléctricos
macroscópicos que describen el comportamiento de los materiales. Los
otros dos son el campo eléctrico E y el desplazamiento eléctrico D.
MEDICION GALVANICA
 INTENSIDAD
A. Magnitud de una fuerza, cualidad, efecto, etc. por
unidad de espacio o de tiempo, o comparada con otra
que sirve de unidad.
B. Intensidad del sonido o de la voz, cualidad por la cual
se les oye a mayor o menor distancia y que depende
de la mayor o menor amplitud de las vibraciones
sonoras.
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 21
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
C. Vehemencia de los afectos y operaciones del ánimo.
 DISOLUCIONES
El agua destilada, el hierro, el alcohol etílico, la sal y
el azúcar son sustancias puras. Cada una de ellas se
reconoce por sus propiedades características:
temperatura de fusión, densidad, calor específico, etc.
Si, por ejemplo, ponemos en contacto sal con agua,
observamos que la sal desaparece, pasando a formar
parte de¡ líquido. La sal se ha diluido en el agua.
En todos los casos la mezcla de sustancias da lugar a
un líquido homogéneo, donde, a simple vista, no
puede distinguirse si está formada por una o varias
sustancias. Estas mezclas homogéneas de sustancias
puras se llaman soluciones o disoluciones.
En la vida ordinaria son más frecuentes las
disoluciones que las sustancias puras. El agua de mar
filtrada es una disolución de varias sales en agua,
siendo el cloruro sódico (sal común) la más
abundante.
El aire que respiramos es una disolución de oxígeno y
otros gases disueltos en nitrógeno. Las bebidas
refrescantes son disoluciones formadas por azúcar,
dióxido de carbono, aromatizantes y otros
ingredientes en agua. La gasolina empleada en los
automóviles es una disolución reparada en la
industria, mezclando hidrocarburos compuestos de
carbono e hidrógeno con agentes antidetonantes y
otras sustancias.
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 22
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
 DENSIDAD
Como la electrólisis puede hacerse más o menos
intensa en dependencia de la magnitud de la corriente
eléctrica utilizada por unidad de superficie de la pieza
a recubrir (densidad de corriente), el proceso puede
acelerarse o disminuirse manejando esta intensidad.
Sin embargo este manejo no puede hacerse de
manera indiscriminada, existen ciertos valores
óptimos que resultan decisivos en la calidad o
características del recubrimiento final.
Una densidad de corriente muy elevada, aunque
aumenta la velocidad de deposición y con ello el
grosor de la capa depositada por unidad de tiempo,
haciendo el proceso más rápido y productivo, la
calidad del recubrimiento puede ser mala e incluso
inservible, la capa puede no quedar adherida o ser
esponjosa y débil.
En algunos procesos electrolíticos de galvanizado,
resulta conveniente el uso de corriente alterna
asimétrica, esto es, los electrodos se alimentan con
electricidad de polaridad cambiante, un tiempo corto a
intensidad más baja, en contra de la deposición,
seguido de un tiempo más largo y mayor intensidad
en el sentido de la deposición. Esta forma de
corriente produce una suerte de pequeño decapado
entre las subsiguientes micro-capas generadas
cuando la corriente eléctrica fluye en el sentido de la
deposición.
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 23
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
METODO POR PESADA Y VOLUMEN
 TEMPERATURA
La temperatura del electrólito del baño también puede ser muy
influyente en las características y calidad del recubrimiento.
En algunos procesos de recubrimiento esta temperatura puede
determinar si la capa queda con brillo o mate, pueda ser más dura o
blanda y otros factores.
 CONCENTRACION
a. Reunir en un centro o punto (lo que estaba separado): el poder en
una mano; el interés se concentra en una escena; el gobierno
concentró tropas en la capital.
b. DEP. Reunir, aislar (a un deportista o a un equipo) en un lugar antes
del encuentro.
c. QUÍM. Añadir más soluto a una disolución.
 Ph
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
CONCLUSIÓN
En síntesis se puede decir que quizás desde siglos anteriores el hombre
estuvo relacionado en cierta forma con las pilas, mediante unas vasijas.
Lo que quizá explicaría que desde ese tiempo fueron ocupadas ciertas
formas para producir una corriente eléctrica; no se manejaba el concepto
de pila como en la modernidad y estudios analíticos existentes en la
actualidad, sin embargo se puede decir que el descubrimiento de esas
vasijas y la asimilación al funcionamiento de las pilas son en cierta forma
iguales. La electro analítica abarca un grupo de métodos analíticos
cuantitativos que se basa en las propiedades eléctricas de una
disolución de analito cuando forma parte de una celda electroquímica.
Las celdas electroquímicas son dispositivos que producen electricidad
por medio de una reacción química, estas celdas las podemos clasificar
de acuerdo a las que producen energía eléctrica (celdas galvánicas) y
las que consumen energía (celdas electroquímicas). Podemos ver en
forma diaria la utilización de las celdas al ver pilas de distintos tipos, las
que empleamos para diferentes fines.
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 25
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 26
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
DEDICATORIA
DIOS Por ser guía, amigo y fortaleza en nuestro camino,
porque nada es imposible para Él.
NUESTROS PADRES Gracias, por su amor, paciencia y
apoyo incondicional desde el día en que nacimos.
USTED Apreciable amigo.
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 27
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
INTRODUCCIÓN
El zinc es un mineral blanco ligeramente azulado y brillante que puede
ser quebradizo cuando esta frío pero se vuelve maleable y dúctil entre
100 y 150°C, se funde a 420ºC y tiene su punto de ebullición a los
907ºC. De él se obtiene el metal de zinc en estado puro, por lo que es
menos vulnerable a los factores ambientales corrosivos, cuando entra en
contacto con humedad, se oxida y se cubre con una capa de óxido o
carbonato básico de color gris que lo aísla, protegiéndolo de la
corrosión.
Tiene buena resistencia mecánica por lo que puede ser empleado en la
industria de la construcción, sin embargo, su cualidad más importante es
su capacidad de protección, por lo que se usa principalmente como capa
protectora o galvanizador para otros metales.
El zincado electrolítico es un tratamiento que aporta, por electrólisis, un
depósito de zinc a las piezas de acero, con el objetivo principal de
protegerlas contra la corrosión. Los espesores de capa de zinc,
habitualmente, no superan las 20 micras.
El zincado electrolítico que aplicamos en GALDESA, es alcalino y exento
de cianuro. Por ser alcalino, el reparto de espesores y la resistencia a la
corrosión son mejores que con un zincado electrolítico ácido.
Este recubrimiento se aplica acompañado de una etapa de pasivación
y/o sellado de capa, para conferirle al material una mayor protección
anticorrosiva además de determinar el aspecto final de la pieza, ya que
puede variar en función de la protección y propiedades que deseamos
obtener, el color del pasivado puede ser azul o amarilla.
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
MARCO TEÓRICO
ZINCADO
El Zincado es el recubrimiento de una pieza de metal con un baño
de cinc para protegerla de la oxidación y de la corrosión, mejorando
además su aspecto visual.
El principio de funcionamiento se basa en que los átomos de cinc
reaccionan con las moléculas del aire (especialmente oxígeno),
oxidándose más rápido (por estar en la superficie) que el metal
componente de la pieza, retardando la corrosión interna.
El Zincado puede obtenerse por procesos electrolíticos o mecánicos.
Las partes metálicas se sumergen en un baño de cinc líquido a
temperatura de fusión de 900 a 950 grados centígrados, consiguiendo
un galvanizado. El cinc también puede adsorberse si se aplica como
polvo y se coloca en un horno adecuado (sheradización), o se pulveriza
a presión (metalización). También existe el cincado ácido y el alcalino.
La diferencia entre ambos es que en el alcalino se utilizan compuestos
con cianuro. Debido a la toxicidad de este grupo químico se ha
incrementado la utilización de la variante ácida, a pesar de requerir
mayor control de la composición y la pureza.
Según sea el tamaño de las piezas se emplean diversos métodos de
cincado. Las piezas pequeñas se tratan a granel en tambores rotativos,
mientras que para las de mayor tamaño se utiliza el cincado en bastidor,
para disminuir el rozamiento en la superficie del material. En este caso,
la pieza se limpia y se cuelga en un bastidor acorde a su forma.
Después del baño electrolítico se consigue un espesor de recubrimiento
medio de 6-12 micras.
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 29
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
ZINCADO ELECTROLÍTICO O ELECTRO GALVANIZADO
Este proceso de galvanizado se realiza en frío. Se recubren los
materiales de acero con una fina capa de zinc, electroliticamente. Esta
capa suele ser de 8 a 12 micras, pudiendo llegar a espesores de 30
micras. La diferencia con el galvanizado en caliente, está en los
espesores y en el inconveniente de que la pieza pueda deformarse por
la temperatura. El espesor de capa es proporcional a la duración en el
tiempo de los materiales, sin que aparezca corrosión roja.
Posteriormente al galvanizado electrolítico, aplicamos un acabado final,
este proceso se le conoce como pasivado. Los pasivados varian en
función del color y de la resistencia a la corrosión. Podemos galvanizar
electrolíticamente, hasta estructuras de 6 x 2 x 0.50
ZINCADO ELECTROLÍTICO CON PASIVADO BLANCO
Aplicamos un pasivado con cromo III, con un galvanizado electrolítico
medio de 10 micras conseguimos 172 horas de resistencia a corrosión
roja.
Para aplicaciones en interiores, edificios sin calefacción donde pueden
ocurrir condensaciones, por ejemplo almacenes y polideportivos.
Exteriores, atmósferas con bajos niveles de contaminación.
ZINCADO ELECTROLÍTICO CON PASIVADO AMARILLO
Aplicamos un pasivado de alta resistencia con cromo III, con un
galvanizado electrolítico medio de 10 micras conseguimos 300 horas de
resistencia a corrosión roja.
Para aplicaciones en interiores, naves de fabricación con elevada
humedad. Exteriores, atmósferas urbanas e industriales con moderada
contaminación.
ZINCADO ELECTROLÍTICO CON PASIVADO BRICOMATADO
Aplicamos un pasivado de alta resistencia, con un galvanizado
electrolítico medio de 10 micras conseguimos 400 horas de resistencia a
corrosión roja.
Para aplicaciones en interiores, naves de fabricación con elevada
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humedad. Exteriores, atmósferas urbanas e industriales con moderada
contaminación.
EL ZINCADO MECÁNICO
Se realiza, tal y como su nombre indica, mecánicamente, al impactar el
metal que se desea depositar contra la superficie del metal que se va a
recubrir, mediante bolas de vidrio de diferentes tamaños en una
campana rotatoria. Al contrario que el proceso electrolítico,
prácticamente no existen posibles fuentes de formación de hidrógeno en
el proceso y, cuando aparece, lo hace siempre en muy pequeña
cantidad concentrado en la superficie, situación que facilita su desorción
espontánea en pocas horas sin llegar a crear problemas de fragilización.
El zincado mecánico es una de las técnicas a nuestro alcance que
permite minimizar la absorción de hidrógeno y, en estos momentos, es
una alternativa al zincado electrolítico para el tratamiento de piezas
de acero de alta resistencia
como tornillería, arandelas, tuercas, flejes, muelles, etc.
PROCESO DE OBTENCION DEL CINCADO
El cincado puede obtenerse por:
1) PROCESOS ELECTROLÍTICOS: Ejemplos de procesos
electrolíticos o electroquímicos:
Anodizado; Es una técnica utilizada para modificar la
superficie de un material. Se conoce como anodizado a la
capa de protección artificial que se genera sobre el aluminio
mediante el óxido protector del aluminio, conocido como
alúmina. Esta capa se consigue por medio de procedimientos
electroquímicos, de manera que se consigue una mayor
resistencia y durabilidad del aluminio.
Con estos procedimientos se consigue la oxidación de la
superficie del aluminio, creando una capa de alúmina
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protectora para el resto de la pieza. La protección del aluminio
dependerá en gran medida del espesor de esta capa (en
micras).
Estos mosquetones tienen una superficie en aluminio
anodizado, pudiendo tener diversos colores.
El nombre del proceso deriva del hecho que la pieza a tratar
con este material hace de ánodo en el circuito eléctrico de
este proceso electrolítico.
La anodización es usada frecuentemente para proteger el
aluminio y el titanio de la abrasión, la corrosión, y para poder
ser tintado en una amplia variedad de colores.
Las técnicas de anodizado han evolucionado mucho con el
paso del tiempo y la competencia en los mercados por lo que
pasamos de una capa de óxido de aluminio con el color gris
propio de este óxido hasta la coloración posterior a la
formación de la capa hasta obtener colores tales como oro,
bronce, negro y rojo. Las últimas técnicas basadas en
procesos de interferencia óptica pueden proporcionar
acabados tales como azul, gris perla y verde.
Hay distintos métodos de coloración de las capas de óxido
formadas: coloración por sales y coloración por tintes siendo
la primera opción la más habitual y la que más calidad en
acabado y durabilidad garantiza.
Como técnica reciente se está desarrollando los acabados por
interferencia (azul, gris y verde) basados en modificaciones
posteriores del poro del óxido de aluminio formado en la etapa
propia de anodizado.
Electropulido; Es un proceso de fabricación aplicado a las
superficies de un objeto conductor de electricidad, como lo es
el acero.
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El tiempo y voltaje aplicado para contactar la pieza, debe ser
regulado, pues dependiendo de la composición química,
maleabilidad, y en sí las características de la pieza, la
corriente viaja y la encubre causando que la capa superficial
adquiera aún más constante acabado por las partículas
removidas, por lo que se puede decir que la pieza metálica se
somete a un "pulido por electricidad". Por esto, los filos y
también el trabajo detallado pueden perder sus cualidades ya
que se achatarán las orillas, si es que se deja la pieza
trabajada bajo el proceso por más del tiempo y voltaje debido.
No todos los materiales pueden ser electropulidos.
GALVANIZADO; Es el proceso electroquímico por el cual se puede
cubrir un metal con otro. Se denomina galvanización pues este proceso
se desarrolló a partir del trabajo de Luigi Galvani, quien descubrió en sus
experimentos que si se pone en contacto un metal con una pata
cercenada a una rana, ésta se contrae como si estuviese viva, luego
descubrió que cada metal presentaba un grado diferente de reacción en
la pata de rana, por lo tanto cada metal tiene una carga eléctrica
diferente.
Más tarde ordenó los metales según su carga y descubrió que puede
recubrirse un metal con otro, aprovechando esta cualidad (siempre
depositando un metal de carga mayor sobre uno de carga menor).
El galvanizado más común consiste en depositar una capa de zinc (Zn)
sobre hierro (Fe); ya que, al ser el zinc más oxidable, menos noble, que
el hierro y generar un óxido estable, protege al hierro de la oxidación al
exponerse al oxígeno del aire. Se usa de modo general en tuberías para
la conducción de agua cuya temperatura no debe rebasar los 60ºC ya
que entonces se invierte la polaridad del zinc respecto del acero del tubo
y ése se corroe en vez de estar protegido por el zinc. Para evitar la
corrosión en general es fundamental evitar el contacto entre materiales
disemínales, con distinto potencial de oxidación, que puedan provocar
problemas de corrosión galvánica por el hecho de su combinación. Uno
de los errores que se comenten con más frecuencia es el del empleo de
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tuberías de cobre combinadas con tuberías de acero galvanizado. Si las
de cobre, que es un material más noble, se sitúan aguas arriba de las de
galvanizado, los iones cobre, que necesariamente existen en el agua, se
cementarán sobre el zinc del galvanizado aguzas abajo y éste se
oxidará; pero lo más grave es que en esos puntos en los que los iones
cobre se ha depositado como cobre metálico sobre el galvanizado se ha
producido una pila local Cu/Zn; a partir de ese momento se acelerará la
corrosión del recubrimiento galvanizado en todos esos puntos hasta
perforar el tubo de acero.
Otros procesos de galvanizado muy utilizados son los que se refieren a
piezas decorativas. Se recubren estas piezas con fines principalmente
decorativos, las hebillas, botones, llaveros, artículos de escritorio y un
sinfín de productos son bañados en cobre, níquel, plata, oro, bronce,
cromo, estaño, etc. En el caso de la bisutería se utilizan baños de oro
(generalmente de 18 a 21 quilates). También se recubren joyas en
metales más escasos como platino y rodio.
En los procesos de galvanizado se utilizan los siguientes elementos:
 FUENTE DE ALIMENTACIÓN
Es un transformador que baja el voltaje de 380 V, 220 V ó 110 V a
tensiones menores (de 0,1 a 12 V). Además, estos equipos poseen
semiconductores (placas de selenio, diodos y últimamente tiristores) que
transforman la corriente alterna, en corriente continua, que es la que se
utiliza para estos procesos.
Esta fuente debe tener en lo posible un sistema de regulación de voltaje,
puesto que cada proceso tiene un rango de tensión en el que el
resultado es óptimo.
 ELECTROLITO
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Es una solución de sales metálicas, que serán las que servirán
para comenzar el proceso entregando iones metálicos, que
serán reemplazados por el ánodo.
Por ejemplo, los baños de niquelado se componen de sulfato de
níquel, cloruro de níquel y ácido bórico. Los baños de cincado
contienen cianuro de sodio, hidróxido de sodio y soda cáustica
(los alcalinos) o cloruro de cinc, cloruro de potasio y ácido bórico
(los ácidos).
 ÁNODOS
Son placas de metal muy puro, puesto que la mayoría de los
procesos no resisten las contaminaciones: níquel 99,997 %;
cobre 99,95 %; zinc 99,98 %. Cuando un ion entrega su átomo
de metal en el cátodo, inmediatamente otro lo reemplaza
desprendiéndose del ánodo y viajando hacia el cátodo. Por lo
que la principal materia prima que se consume en un proceso de
galvanizado es el ánodo.
 PASIVACIÓN
Se refiere a la formación de una película relativamente inerte,
sobre la superficie de un material (frecuentemente un metal),
que lo enmascara en contra de la acción de agentes externos.
Aunque la reacción entre el metal y el agente externo sea
termodinámicamente factible a nivel macroscópico, la capa o
película pasivante no permite que éstos puedan interactuar, de
tal manera que la reacción química o electroquímica se ve
reducida o completamente impedida.
La pasivación no debe ser confundida con la inmunidad, en la
cual el metal base es por sí mismo resistente a la acción de los
medios corrosivos, por ejemplo el oro y el platino, que no se
oxidan fácilmente y por eso se les llama metal noble.
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En muchos casos, la formación de esta película pasivante es
espontánea cuando el metal entra en contacto con el agente
externo. Para lograr la corrosión de este metal se requieren
ácidos minerales o un determinado sobre potencial electroquímico.
De esta forma queda protegido contra muchos agentes
corrosivos, encontrando amplio uso en la industria y la vida
diaria.
Por otro lado, la formación de una película pasivante no se limita
a oxidación de un metal base. También hay casos donde la
película pasivante se forma por reducción. En este caso puede
ser producto de la reducción electroquímica de algún óxido o
sulfuro. Por ejemplo, se ha intentado el electro refinación directa
de matas de cobre (Sulfuro de cobre) sin pasar por la etapa de
convertidor metalúrgico. Sin embargo la reducción del sulfuro
forma una película pasivante de azufre elemental que entorpece
el proceso por lo que esta alternativa aún se encuentra en
investigación, muestra de que no siempre es deseable la
formación de esta capa pasivante.
 PAVONADO
Consiste en la aplicación de una capa superficial de óxido
abrillantado, de composición principalmente Fe2O3 de color
azulado, negro o café, con el que se cubren las piezas de acero
para mejorar su aspecto y evitar su corrosión.
Los orígenes del pavonado son un tanto inciertos, remontándose
a cerca de tres siglos. Lo que sí se conocía es que calentando el
acero hasta alcanzar un tono azulado y sumergiéndolo en aceite,
aumentaba considerablemente su resistencia a la herrumbre.
Existen dos métodos de pavonado: el ácido y el alcalino. El
ácido es sin duda el método que proporciona mejor calidad,
durabilidad y aspecto. Pero requiere mucho tiempo para lograr el
resultado deseado. Se obtiene mediante la aplicación de ácidos
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que proporcionan una oxidación superficial de gran adherencia y
durabilidad.
Los metales (no todos) se pueden pavonar manualmente, la
manera más antigua de acabado de metales, el resultado final
es espectacular, delicado y fino.
PROCESOS MECÁNICOS
Ejemplos de Procesos mecánicos con remoción de material:
ACABADO CON LIMA
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
La lima como fuente de herramienta manual de corte consistente en una
barra de acero al carbono templado con ranuras llamadas dientes, y con
una empuñadura llamada mango, que se usa para desbastar y afinar
todo tipo de piezas metálicas, de plástico o de madera. Es una
herramienta básica en los trabajos de ajuste.
Tipos de limas según sus características:
 Limas planas: con igual anchura en toda su longitud o con la
punta ligeramente convergente: las superficies de corte pueden
ser las dos caras y los cantos, pero también las hay sin corte en
los cantos, es decir lisos, y que permiten trabajar en rincones en
los que interesa actuar tan sólo sobre un lado y respetar el otro.
 Limas de media caña: Tienen una cara plana y otra redondeada,
con una menor anchura en la parte de la punta. Son las más
utilizadas, ya que se pueden utilizar tanto para superficies planas
como para rebajar asperezas y resaltes importantes o para
trabajar en el interior de agujeros de radio relativamente grande.
 Limas redondas: son las que se usan si se trata de pulir o
ajustar agujeros redondos o espacios circulares.
 Limas triangulares: sirven para ajustar ángulos entrantes e
inferiores a 90º. Pueden sustituir a las limas planas.
 Limas cuadradas: Se utilizan para mecanizar chaveteros, o
agujeros cuadrados.
Limas para metal: éstas son de muy diversas formas y granulado.
Tamaño de las limas.
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El tamaño es la longitud que tiene la caña de corte y normalmente
vienen expresadas en pulgadas existiendo un baremo de 3 a 14
pulgadas.
ACABADOS CON MÁQUINAS DE ARRANQUE DE VIRUTA
(TORNO, FRESA O FRESADORA, ETC.)
TORNO: Se denomina torno a un conjunto de máquinas-herramienta
que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución.
Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar
(sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una
o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento
regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de
acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas.
Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno se ha convertido en
una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado.
El torno es una máquina que trabaja en el plano porque solo tiene dos
ejes de trabajo, normalmente denominados Z y X. La herramienta de
corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas guías o
rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z;
sobre este carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección
radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado
charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la
torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la
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herramienta a lo largo del eje de rotación, produce el cilindrado de la
pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular
al eje de simetría de la pieza se realiza la operación denominada
refrentado.
FRESADORA: Una fresadora
es una máquina herramienta utilizada para realizar mecanizados por
arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa
de varios filos de corte denominada fresa.
Inventado a principio del siglo XIX, las fresadoras se han convertido en
máquinas básicas en el sector del mecanizado. Gracias a la
incorporación del control numérico, son las máquinas herramientas más
polivalentes por la variedad de mecanizados que pueden realizar y la
flexibilidad que permiten en el proceso de fabricación. La diversidad de
procesos mecánicos y el aumento de la competitividad global han dado
lugar a una amplia variedad de fresadoras que, aunque tienen una base
común, se diferencian notablemente según el sector industrial en el que
se utilicen. Asimismo, los progresos técnicos de diseño y calidad que se
han realizado en las herramientas de fresar, han hecho posible el
empleo de parámetros de corte muy altos, lo que conlleva una reducción
drástica de los tiempos de mecanizado.
Debido a la variedad de mecanizados que se pueden realizar en las
fresadoras actuales, al amplio número de máquinas diferentes entre sí,
tanto en su potencia como en sus características técnicas, a la
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
diversidad de accesorios utilizados y a la necesidad de cumplir
especificaciones de calidad rigurosas, la utilización de fresadoras
requiere de personal cualificado profesionalmente, ya sea programador,
preparador o fresador.
ESMERILADO: consiste en la eliminación del material, mediante la
utilización de partículas de abrasivos fijas, que extraen virutas del
material de la muestra. El proceso de extracción de virutas con un grano
de abrasivo de aristas vivas provoca el menor grado de deformación de
la muestra, proporcionando simultáneamente la tasa más alta de
eliminación de material. El pulido utiliza básicamente el mismo
mecanismo que el esmerilado.
El esmerilado (pulido) requiere ciertas condiciones:
FUERZA DE CORTE: La presión especifica que se debe existir entre la
superficie de la muestra y los gránulos del abrasivo debe ser lo
suficientemente alta como para generar una fuerza de corte capaz de
extraer una viruta.
FIJACIÓN HORIZONTAL DEL GRANULO; El granulo del abrasivo debe
permanecer fijo en sentido horizontal mientras la muestra para sobre él,
para poder conseguir una fuerza de corte suficiente.
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
PENETRACIÓN VERTICAL; El granulo de abrasivo debe tener un
soporte en sentido vertical, para obtener el tamaño de viruta deseado.
LAPEADO: El abrasivo se aplica en una suspensión sobre una
superficie dura. Las partículas no pueden ser presionadas contra dicha
superficie, dejándolas fijadas a la misma, por lo que ruedan y se mueven
libremente en todas las direcciones. Las partículas de abrasivo arrancan
pequeñas partículas de la superficie de la muestra, provocando en ella
deformaciones profundas. Ello es debido a que la partícula de abrasivo,
que goza de libertad de un movimiento, no es capaz de extraer una
auténtica "viruta" de la superficie de la muestra. Por dicha razón, la
velocidad de eliminación de material (la cantidad de material que es
eliminado en un determinado periodo de tiempo) es muy baja durante el
lapeado, lo que hace que los tiempos de preparación sean muy largos.
En el caso de los materiales blandos, las partículas de abrasivos a
menudo son introducidas a presión en la superficie de la muestra, en la
que quedan firmemente incrustadas. Tanto las deformaciones profundas
como los gránulos incrustados son defectos extremadamente poco
deseables en la preparación de muestras materialográficas. Por las
razones expuestas anteriormente, el lapeado solo se utiliza para la
preparación de materiales quebradizos muy duros, como los materiales
cerámicos y las muestras mineralógicas.
Tres posiciones de una superficie de abrasivo, pasando sobre la
superficie de la muestra, rodando.
1: La partícula empieza a introducirse en la superficie de la
muestra.
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
2: La partícula rueda y extrae un fragmento del material de la
muestra por percusión. Debido al "efecto de martilleo" se
producen deformaciones importantes en el material de la
muestra.
3: Cuando la partícula vuelve a pasar de nuevo sobre la
muestra, es extraído un nuevo fragmento, más pequeño o más
grande, en función de la forma de la partícula.
MOLETEADO: EL Moleteado de una superficie es la terminación que se
le da a la misma para facilitar el agarre. Puede realizarse por
deformación, extrusión o por corte, este último de mayor profundidad y
mejor acabado.
La norma DIN 82 regula los diferentes tipos de mecanizado que se
pueden efectuar.
El moleteado es un proceso de conformado en frío del material mediante
unas moletas que presionan la pieza mientras da vueltas. Dicha
deformación produce un incremento del diámetro de partida de la pieza.
El moleteado se realiza en piezas que se tengan que manipular a mano,
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
que generalmente vayan roscadas para evitar su resbalamiento que
tendrían en caso de que tuviesen la superficie lisa.
El moleteado por deformación se puede ejecutar de dos maneras:
 Radialmente, cuando la longitud moleteada en la pieza coincide
con el espesor de la moleta a utilizar.
 Longitudinalmente, cuando la longitud excede al espesor de la
moleta. Para este segundo caso la moleta siempre ha de estar
biselada en sus extremos
PULIDO/BRUÑIDO:
 El pulido; como proceso, se ha descrito ya anteriormente junto
con el esmerilado. El pulido incluye los últimos pasos del proceso
de preparación. Utilizando de forma sucesiva tamaños de grano
cada vez más pequeños y paños cada vez más elásticos, el
pulido permite eliminar todas las deformaciones y rayas
provocadas por el esmerilado fino. El riesgo del pulido radica en
la aparición de relieves y en el redondeo de los bordes, como
consecuencia de la elasticidad de los paños.
 Bruñido; Un proceso de abrasión de precisión, en el cual se
remueve de una superficie una cantidad de material relativamente
pequeña por medio de piedras abrasivas. El objetivo de éste es
obtener un acabado o una tolerancia dimensional
extremadamente cercanos a lo deseado.
Generalmente utilizado en la mayoría de los casos para rectificar
diámetros interiores; este tipo de trabajo consiste en alisar,
mejorar superficie con relieves y/o surcos unidireccionales por
medio de limas bruñidoras que van montadas en un cabezal
expansible con una rotación de izquierda a derecha y un avance
con carrera vertical ascendente y descendente igual al largo del
material a bruñir. Muy utilizado en el bruñido de camisas de
motores, bielas, diámetros interiores de engranajes, etc.
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 44
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
RECTIFICADO: La rectificadora es una máquina herramienta, utilizada
para conseguir mecanizados de precisión tanto en dimensiones como en
acabado superficial, a veces a una operación de rectificado le siguen
otras de pulido y lapeado. Las piezas que se rectifican son
principalmente de acero endurecido mediante tratamiento térmico,
utilizando para ellos discos abrasivos robustos, llamados muelas. Las
partes de las piezas que se someten a rectificado han sido mecanizadas
previamente en otras máquinas herramientas antes de ser endurecidas
por tratamiento térmico y se ha dejado solamente un pequeño excedente
de material para que la rectificadora lo pueda eliminar con facilidad y
precisión. La rectificación, pulido y lapeado también se aplica en la
fabricación de cristales para lentes.
PROCESO DE SHERARDIZACIÓN
Consiste en recubrir con una capa protectora de zinc las piezas de acero
por medio del calentamiento simultáneo con polvo de zinc.
La sherardización se utiliza primordialmente para el recubrimiento de
pequeños artículos de ferretería y de piezas para equipo eléctrico. Los
recubrimientos son bastante resistentes a la acción atmosférica en la
intemperie, pero son menos resistentes que los recubrimientos
electrolíticos de zinc.
La esencia del proceso tecnológico de sherardización consiste en lo
siguiente:
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 45
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
 Las piezas con la superficie limpia de óxidos e impurezas,
junto con polvo de zinc y polvo de óxido de zinc, se cargan en
un tambor. Por cada 100 kg de piezas cargadas se introducen
de 5 a 10 kg de mezcla, compuesta por 90% de polvo de zinc
y 10% de óxido de zinc. El óxido se incluye para evitar la
sinterización de la mezcla.
 El tambor con las piezas y la mezcla, se calienta en un horno
eléctrico o de gas hasta 440°C. Bajo esta temperatura el
proceso se prolonga durante 2-4 horas. Después de ese
tiempo, el tambor se enfría hasta la temperatura normal y se
descarga.
 En el proceso de sherardización mientras más alta es la
temperatura y mayor el tiempo de permanencia más gruesa
es la capa de recubrimiento. Al recubrir piezas de serie
(tuercas, tornillos etc.) se considera como suficiente un
espesor de 0.05-0.06 mm.
Según sea el tamaño de las piezas se emplean diversos métodos de
zincado. Las piezas pequeñas se tratan a granel en tambores rotativos,
mientras que para las de mayor tamaño se utiliza el cincado en bastidor,
para disminuir el rozamiento en la superficie del material. En este caso,
la pieza se limpia y se cuelga en un bastidor acorde a su forma.
Después del baño electrolítico se consigue un espesor de recubrimiento
medio de 6-12 micras. Para una mayor protección anticorrosiva del
material, se aplica un pasivado cromatizado que le da además el
aspecto final de la pieza, pudiendo ser blanco, amarillo o verde
dependiendo de la protección y matiz que se desee obtener.
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ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
CONCLUSIONES
 Se ha logrado compilar en este trabajo, toda la información
didáctica necesaria para que el lector (alumno, docentes,
ingenieros y público en general) conozca más en detalle el
proceso de zincado (recubrimiento electrolítico de zinc).
 El zincado es el recubrimiento de una pieza de metal con un baño
de zinc para protegerla de la oxidación y de la corrosión,
mejorando además su aspecto visual.
 El zincado presenta un acabado favorable para la exportación,
con un estándar de calidad aceptable.
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 47
ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
BIBLIOGRAFIA
 ROCHIETTI, A.M. San Bartolomé de los Chaná: Arqueología
Histórica. En Actas del XII Congreso Nacional de Arqueología
Argentina, 1997, La Plata, Argentina. Tomo I, 1999. pp. 489-500.
 DE GRANDIS, N. Y ROCCHIETTI, A.M. Una aproximación al sitio
La Boca- Monje-Pcia. de Santa Fe. Actas de las Jornadas de
Antropología de la Cuenca del Plata, 1996, Rosario, Argentina.
Tomo II, Arqueología 1997. pp. 155-161.
 PIFFERETTI, A.A. La tecnología como criterio de datación de
materiales metálicos en arqueología histórica. Dos ejemplos de la
Boca del Monje (Santa Fe). M.S. En prensa en las Actas de las III
Jornadas de Arqueología e Historia de las Regiones Pampeana y
Patagónica, 2000, Luján, Bs. As., Argentina.
 http://www.monografias.com/trabajos85/tiposrecubrimientos/tiposr
ecubrimientos.shtml#zincadoa#ixzz3fd4oYgBl
 FORPEZ (2009). «Zincado Mecánico». Consultado el 16 de
septiembre de 2009.

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De la sotra electro final

  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 1 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA ANAYA TAQUIRE, John DE LA SOTA HUERE, Kenji MALLQUI HUERTO, Elquin NESTARES HERRERA, Kenia NOREÑA DURAN, Watson ROSAS SALAZAR, Jhon TORIBIO VICENTE, Erika
  • 2. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 2 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
  • 3. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 3 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA DEDICATORIA: Damos gracias a nuestros padres que nos dieron la vida y nos dan ánimo en los estudios… Por lo tanto esperamos superarnos y ser mejores que ellos… INTRODUCCIÓN
  • 4. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 4 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA La electroquímica estudia los cambios químicos que producen una corriente eléctrica y la generación de electricidad mediante reacciones químicas. Es por ello, que el campo de la electroquímica ha sido dividido en dos grandes secciones. Se denomina ordinariamente pila eléctrica a un dispositivo que genera energía eléctrica mediante un proceso químico transitorio, tras el cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus características resultan alteradas durante su funcionamiento. Se trata por ello de un generador primario. La electricidad producida resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo positivo o ánodo y el otro es el polo negativo o cátodo. Todas las reacciones químicas son fundamentalmente de naturaleza eléctrica, puesto que hay electrones involucrados en todos los tipos de enlaces químicos. Las relaciones entre cambios químicos y energía eléctrica tienen importancia teórica y práctica. Las relaciones químicas pueden utilizarse para producir energía eléctrica (en pilas que se llaman pilas voltaicas o galvánicas). La energía eléctrica puede utilizarse para realizar transformaciones químicas (en pilas electrolíticas). Las reacciones electroquímicas tienen lugar en las llamadas celdas o pilas electroquímicas que pueden ser de dos tipos:
  • 5. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 5 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA  Pilas galvánicas o voltaicas: proporcionan energía eléctrica a partir de energía química.  Pilas electrolíticas: proporcionan energía química a partir de energía eléctrica. Por medio de este trabajo se dará a conocer el cómo funcionan e intervienen dichas celdas, especialmente las celdas galvánica y los distintos tipos de pilas existentes de acuerdo a diversos factores que permiten su clasificación. MARCO TEÓRICO
  • 6. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 6 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA RECUBRIMIENTOSELECTROLITICOS Recubrimiento o revestimiento es un material que es depositado sobre la superficie de un objeto, por lo general denominado sustrato. En muchos casos los recubrimientos son realizados para mejorar alguna(s) propiedades o cualidades de la superficie del sustrato, tales como aspecto, adhesión, características de mojado, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, y resistencia a las rayaduras entre muchas otras. En otras ocasiones, particularmente en procesos de impresión y fabricación de dispositivos semiconductores (en los cuales el sustrato es un disco de material semiconductor), el recubrimiento es una parte esencial para la funcionalidad del producto terminado. Los recubrimientos son aplicados mediante procesos en forma de líquidos, gases o sólidos. Los recubrimientos pueden ser medidos y ensayados para verificar sus características y espesor de la película utilizando tarjetas para observación visual del color, opacidad o contraste. GALVANOTECNIA
  • 7. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 7 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA La galvanotecnia es la rama tecnológica que agrupa a aquellos procesos en los que se logra depositar una capa metálica continua y adherente, sobre la superficie de un conductor inmerso en un electrólito, con el uso de la corriente eléctrica. Al proceso de deposición en particular se le denomina recubrimiento electrolítico. Los recubrimientos electrolíticos pueden ser de metales puros o de aleaciones. En otros casos, la galvanotecnia no se utiliza para depositar una capa, si no para eliminar material y así modificar la superficie de una pieza, y con ello proporcionarle a esta, algunas propiedades deseables como pueden ser; apariencia brillosa o mate, mejor retención de lubricante, capacidad de absorber y retener colorantes etc. En esta página haremos referencia solo a los procesos de deposición electrolítica. OBJETIVOS DEL RECUBIRMIENTO Estos recubrimientos electrolíticos se realizan en la práctica para aprovechar alguna propiedad particular inherente al material de la capa superficial depositada, con respecto a la misma propiedad del material base, o para restaurar las dimensiones de alguna pieza desgastada por el uso. 1. Aumentar la resistencia a la corrosión; depositando un material más resistente, a la agresividad del medio en el que se encontrará la pieza durante el uso. Es común en estos casos encontrar, capas de níquel, cromo, estaño o cinc sobre piezas de acero. 2. Aumentar la dureza superficial; depositando una capa con cualidades de alta dureza. Se pueden encontrar en la práctica
  • 8. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 8 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA con este objetivo, capas de cromo duro sobre el filo de herramientas de acero. 3. Aumentar la resistencia al desgaste; depositando una capa especialmente elaborada de algún material con propiedades elevadas de resistencia al desgaste, bajo coeficiente de fricción y buena retención del lubricante. Este caso encuentra aplicación frecuente en el recubrimiento con cromo de la superficie de rozamiento de los anillos de pistón de los motores de combustión interna. 4. Dar una mejor apariencia a la pieza; depositando una capa de apariencia lustrosa, mate u otra deseada, o bien de determinado color o textura. Con esta aplicación tropezamos a diario, y es muy común su uso para recubrir con materiales vistosos como oro, plata, níquel, cromo, cadmio, platino, latón etc. a piezas de material base barato. 5. Restaurar dimensiones desgastadas; depositando capas de hierro o cromo sobre piezas que han sufrido desgaste durante el trabajo. Este tipo de recubrimiento se usa para restaurar algunas piezas en los procesos de reparación de máquinas. 6. Base para la adherencia posterior de otros materiales; La adherencia de ciertos materiales no metálicos como las gomas, o las capas de cromo decorativo, a las piezas de acero se mejora mucho si esta se recubre previamente con una capa de cobre. 7. Modificar el coeficiente de fricción; Es común en las máquinas el uso de capas superficiales de materiales blandos depositados electrolíticamente en los cojinetes de deslizamiento para facilitar el asentamiento correcto de la unión árbol cojinete en el período inicial de trabajo. 8. Mejorar el contacto entre conectores eléctricos; en el mundo de las máquinas eléctricas y electrónicas actualmente,
  • 9. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 9 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA las partes de los conectores que realizan el acople conductor están recubiertas electrolíticamente de materiales que garantizan un buen contacto. TIPOS DE RECUBRIMIENTO.
  • 10. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 10 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA Nombre Material Campo de aplicación más común Cobreado Cobre Capa base para el cromado o la vulcanización en acero de derivados del caucho. Recubrimiento decorativo de piezas de materiales no metálicos. Generación de las venas conductoras de circuitos impresos. Cromado Cromo Recubrimiento anticorrosivo y decorativo. Recubrimiento resistente a la fricción en materiales ferrosos. Material para el relleno de zonas desgastadas en piezas de fricción. Superficie muy dura en ciertas aplicaciones. Acerado Hierro Material de relleno en zonas desgastadas en acero e hierro gris. Niquelado Níquel Recubrimiento anticorrosivo y decorativo. Capa base para el cromado. Recubrimiento de contactos eléctricos en conectores comunes. Cadmiado Cadmio Para facilitar la soldadura blanda en componente eléctrico. Recubrimiento de contactos eléctricos en conectores comunes. Galvanizado Cinc Recubrimiento anticorrosivo del acero. Estañado Estaño Recubrimiento anticorrosivo temporal del acero. Para facilitar la soldadura blanda en componentes eléctricos. Dorado Oro Recubrimiento protector y decorativo de bisutería. Protección anticorrosiva de venas en circuitos impresos. Recubrimiento de contactos eléctricos en conectores seguros. Conexiones internas de circuitos integrados. Plateado Plata Recubrimiento protector y decorativo de bisutería. Latonado Latón Recubrimiento protector y decorativo de bisutería. Recubrimiento antifricción de asentamiento en cojinetes. ELABORACIÓN DEL RECUBRIMIENTO.
  • 11. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 11 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA Los metales y sus aleaciones se consideran conductores de la corriente de primer género y las soluciones acuosas de sales, álcalis y ácidos como materiales conductores de la corriente de segundo género o electrólitos. Para la formación de las sustancias que nos rodean, los átomos individuales se enlazan hasta tener una estructura organizativa espacial eléctricamente neutra, esto es, las cargas eléctricas contenidas en los átomos se compensan mutuamente. Durante la disolución de las sales, álcalis y ácidos en el agua, sus moléculas se separan en átomos o grupos de átomos. Esta separación rompe el equilibrio eléctrico, y los átomos o grupos de átomos resultantes quedan cargados eléctricamente debido a la carencia o exceso de los electrones que estaban anteriormente compartidos en su estructura, y se les denomina iones. Los iones cuando tienen carga eléctrica positiva (carencia de electrones) se llaman cationes, y cuando esta carga es negativa (exceso de electrones), aniones. Al proceso se le llama disociación electrolítica y a la disolución resultante conducirá la corriente eléctrica y se denomina electrólito. Si en un electrólito se introducen dos conductores en forma de electrodos y cada uno se conecta a uno de los polos de una fuente de corriente directa, los iones cargados positivamente o cationes se desplazan hacia el electrodo negativo denominado cátodo, y los cargados negativamente hacia el electrodo positivo denominado ánodo. Una vez que los iones alcanzan la superficie del electrodo correspondiente y en dependencia de la naturaleza del electrólito, la intensidad de la corriente eléctrica y los electrodos utilizados, se produce una interacción electro-atómica entre el ion y el electrodo, que puede resultar en la descomposición del electrólito en sus átomos componentes, por ejemplo; la disociación del agua en hidrógeno y oxígeno, o bien la disociación de la sal, álcali o ácido disuelto con la formación de compuestos nuevos, o bien el transporte de átomos desde un electrodo al otro, con la consiguiente disminución de las dimensiones de un electrodo y el aumento de las del otro sin producirse disociación alguna. En algunos casos pueden producirse al mismo tiempo uno, o
  • 12. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 12 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA todos los fenómenos relacionados, esto es, la disociación de los compuestos y el transporte de átomos de un electrodo al otro. A este proceso se le conoce como electrólisis. Durante la electrólisis que se realiza para la obtención de recubrimientos metálicos, se utiliza como cátodo, la pieza que se recubre, y como ánodo, comúnmente, placas o varillas metálicas. Los ánodos metálicos pueden ser solubles o inertes, en el caso de los ánodos solubles, estos están constituidos por el metal de recubrimiento, el que será transportado y depositado sobre la pieza como una capa coherente y bien adherida a la superficie de la pieza, con su consiguiente desgaste. Los electrodos inertes se usan para el caso de que el metal de recubrimiento se produce a expensas del material disuelto en el electrólito, por ejemplo; en el cromado, en estos casos el electrólito se va paulatinamente empobreciendo y resultará necesario agregar más material soluble de tiempo en tiempo. Imágenes de las celdas de recubrimiento electrolito PREPARACIÓN DE LA PIEZA PARA EL RECUBRIMIENTO.
  • 13. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 13 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA Para la elaboración de los recubrimientos electrolíticos de las piezas se requiere en general de alguna preparación previa, antes de aportar la capa de metal deseada; en general esta preparación puede ser: 1) Elaboración de las dimensiones y acabado superficial deseado; Esto resulta necesario en algunos casos ya que la capa depositada copia exactamente el perfil de la superficie base, incluso hasta los rasguños. 2) Desengrasado; El maquinado y pulido de las piezas puede dejar capas notables de grasas en las piezas. Estas capas deben ser eliminadas usando un disolvente adecuado. 3) Aislamiento de las partes que no serán recubiertas; En muchos casos no toda la pieza debe recibir la capa galvánica. Estas partes se recubren con algún componente aislante tal como el celuloide, o varias capas alguna laca o barniz resistente al electrólito que se utilizará. Los agujeros que no quieren recubrirse pueden ser cerrados con tapones adecuados. 4) Desengrasado final; la presencia de películas de grasa en la superficie de la pieza a recubrir impide la buena adherencia del recubrimiento a la base, por tal motivo es frecuente el uso de productos químicos tal como la sosa caustica caliente para piezas de acero o los barros de cal para las piezas de aluminio. 5) Decapado; En muchas ocasiones el decapado se realiza en el mismo baño electrolítico donde será recubierta, invirtiendo por algunos segundos la polaridad de la corriente y convirtiendo así la pieza en ánodo, el consecuente desgaste de la pieza retira completamente el óxido de la superficie. Una vez preparada la pieza, podrá comenzarse el proceso de deposición de la capa galvánica.
  • 14. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 14 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
  • 15. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 15 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA GALVANOSTEGIA Consiste en el recubrimiento de objetos con una capa metálica depositada electrolíticamente. Generalmente se recubre con metales más nobles y estables, otras veces no lo son tanto. El cromado y niquelado son habituales en las piezas de acero que se exponen a la intemperie (coches, motos, piezas de máquinas, etc.). Los recubrimientos de oro y plata también son muy habituales en relojería y joyería. La pieza a recubrir se coloca como cátodo de la celda electrolítica y es muy conveniente que sea metálica, cosa que le asegura la conductividad eléctrica, aunque, actualmente, existen procedimientos para recubrir piezas no metálicas. GALVANOPLASTIA Consiste en reproducir objetos utilizando la de- posición electrolítica de metales pero sobre moldes, bien metálicos, bien de cera, plástico, yeso, etc. Los moldes que no sean metálicos se hacen conductores extendiendo sobre su superficie polvos de grafito. Finalmente, el depósito metálico se separa del molde y se rellena del material que convenga (yeso, plástico, plomo, etc.). Es un proceso utilizado para reproducir medallas, figuritas, etcétera. ELECTROLISIS Sabemos que los procesos químicos son espontáneos cuando AG< 0, no lo son cuando AG > 0 y están en equilibrio cuando AG= 0.En el caso de los procesos redox, esto se podía también deducir de la diferencia entre los potenciales de ambas semireacciones. La reacción global es espontánea, no lo es o está en equilibrio según sea E> 0, E < 0 o E= 0, respectivamente. Pero es necesario insistir repetidamente en que un proceso no espontáneo no significa un proceso imposible.
  • 16. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 16 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA Por ejemplo, el proceso que tiene lugar en una pila Daniel Zn (S) + CU2+ (aq) --> Zn2+ (aq) + Cu (s) Transcurre espontáneamente en el sentido en que está escrito. Si la reacción se produce en condiciones normales (temperatura de 25°C y concentraciones 1 M de las especies iónicas) la pila produce una diferencia de potencia de +0,34 - (-0,76) = 1,10 V, actuando el electrodo de cinc como polo negativo (ánodo) y el electrodo de cobre como polo positivo (cátodo). El proceso inverso: Zn2+ (aq) + Cu (s) ---> Zn (s) + Cu2+ (aq) Es un proceso no espontáneo que es posible si se aporta la energía eléctrica adecuada a partir de un circuito exterior. En el caso concreto de condiciones normales o estándares, será posible si se establece una diferencia de potencial superior a 1,10 voltios entre ambos electrodos, haciendo que actúe el electrodo de cinc de polo positivo y el electrodo de cobre de polo negativo. De esta manera, la diferencia de potencial externa es inversa y superior a la que se establecería entre los electrodos si el sistema se abandonara a su comportamiento espontáneo. Cátodo (-) Zn2+ + 2 e Zn Reducción Ánodo (+) CU CU2+ + 2 e- Oxidación Está claro que las denominaciones y las semireacciones que se producen en el polo positivo y en el negativo de una celda electrolítica son inversas de las correspondientes a una pila galvánica.
  • 17. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 17 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA Electrólisis de una sal fundida Si en una celda electrolítica con electrodos inertes (grafito o platino) se introduce un compuesto iónico fundido, como el cloruro sódico, NaCl, los iones positivos se dirigirán al cátodo donde captarán electrones y se reducirán, mientras los iones negativos se dirigirán al ánodo donde cederán electrones oxidándose: Cátodo (-) Na+ + e- Na Reducción Ánodo (+) Cl- ½ Cl2+ e- Oxidación NaCl (l) Na(s) + ½ Cl2 (g) Este es un proceso de interés industrial tanto para la obtención de sodio metálico como de gas cloro (muy utilizado como blanqueador y desinfectante). Electrólisis del agua Otro ejemplo de electrólisis es el que se produce al aplicar una diferencia de potencial suficiente al agua. Para aumentar la conductividad eléctrica del agua y facilitar el proceso es conveniente que sea acidulada con un poco de ácido sulfúrico que no es volátil. De los electrodos se desprenden dos gases: el hidrógeno y el oxígeno. Cátodo (-) 2 H+ + 2 e-H2 Reducción Ánodo (+) 2 OH- ½ O2+ H2O+2 e- Oxidación H2O (l) H2 (g) + ½ O2 (g)
  • 18. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 18 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA Electrólisis de una sal en disolución Si en una celda electrolítica se dispone una solución de NiCI2 y se hace pasar corriente eléctrica, con la diferencia de potencial adecuada, se observará que del ánodo se desprende un gas, cloro, mientras que el cátodo se recubre de una película metálica brillante de níquel. Cátodo (-) Ni2, 1, + 2 e-2 Ni Reducción Ánodo (+) 2 Cl- Cl2+ 2 e- Oxidación NiCl2 (aq) 2 Ni (s) + Cl2 (g) APLICACIONES DE LOS PROCESOS ELECTROLÍTICOS Entre las aplicaciones de la electrólisis, hay que nombrar:  Los procesos de obtención de elementos como hidrógeno, oxígeno, cloro y metales como el sodio o el magnesio, a partir del agua y de las sales en estado de fusión.  Purificación de metales, especialmente cobre, plata, oro y aluminio. El metal a purificar es colocado como polo positivo (ánodo). El paso de la corriente hace que el metal a purificar, como el cobre, y las impurezas menos nobles que él (por
  • 19. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 19 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA ejemplo Zn o Fe) se oxiden y pasen a la disolución como cationes. Las impurezas constituidas por metales más nobles (como Ag o Au) no se oxidan y se acumulan en el fondo de la celda electrolítica. Los iones CU2+ son reducidos en el cátodo pero no pasa así con las impurezas de los metales más activos que quedan en disolución. El cobre se recupera, pues, con un grado de pureza más elevado. PARAMETROS PRINCIPALES EN LA ELECTRODEPOSICION GALVANICA La ingeniería electroquímica es una disciplina que incluye la síntesis de productos químicos, la producción de energía eléctrica (baterías, células de combustible) o el tratamiento de efluentes1. Tiene como objetivo el desarrollo y optimización (diseño u operación) de procesos industriales donde tiene lugar una conversión simultánea de energías química y eléctrica. El reactor electroquímico constituye el núcleo de estos sistemas, que pueden caracterizarse con los siguientes parámetros: VOLTAJE DE CELDA Resulta de la contribución de los potenciales electródicos de equilibrio, las sobretensiones anódica y catódica y la caída óhmica.  Conversión.- Como en cualquier otro proceso químico, se define como la fracción de reactivo consumido en la reacción electroquímica.  Selectividad.- Es la relación entre los moles de producto formados y de reactivo consumidos, y es una medida del rendimiento de la reacción.
  • 20. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 20 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA DENSIDAD DE CORRIENTE Se define como la relación entre la carga utilizada en la formación del producto y la corriente total circulada en la celda:  Consumo energético.- Representa la energía necesaria para obtener una cantidad específica de producto.  Rendimiento área-tiempo.- Es la producción por unidad de tiempo y superficie electródica, para una densidad de corriente (J, A/m2). EFECTO DE POLARIDAD En el electromagnetismo clásico, la polarización eléctrica (también llamada densidad de polarización o simplemente polarización) es el campo vectorial que expresa la densidad de los momentos eléctricos dipolares permanentes o inducidos en un material dieléctrico. El vector de polarización P se define como el momento dipolar por unidad de volumen. La unidad de medida en el SI es coulomb por metro cuadrado. La polarización eléctrica es uno de los tres campos eléctricos macroscópicos que describen el comportamiento de los materiales. Los otros dos son el campo eléctrico E y el desplazamiento eléctrico D. MEDICION GALVANICA  INTENSIDAD A. Magnitud de una fuerza, cualidad, efecto, etc. por unidad de espacio o de tiempo, o comparada con otra que sirve de unidad. B. Intensidad del sonido o de la voz, cualidad por la cual se les oye a mayor o menor distancia y que depende de la mayor o menor amplitud de las vibraciones sonoras.
  • 21. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 21 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA C. Vehemencia de los afectos y operaciones del ánimo.  DISOLUCIONES El agua destilada, el hierro, el alcohol etílico, la sal y el azúcar son sustancias puras. Cada una de ellas se reconoce por sus propiedades características: temperatura de fusión, densidad, calor específico, etc. Si, por ejemplo, ponemos en contacto sal con agua, observamos que la sal desaparece, pasando a formar parte de¡ líquido. La sal se ha diluido en el agua. En todos los casos la mezcla de sustancias da lugar a un líquido homogéneo, donde, a simple vista, no puede distinguirse si está formada por una o varias sustancias. Estas mezclas homogéneas de sustancias puras se llaman soluciones o disoluciones. En la vida ordinaria son más frecuentes las disoluciones que las sustancias puras. El agua de mar filtrada es una disolución de varias sales en agua, siendo el cloruro sódico (sal común) la más abundante. El aire que respiramos es una disolución de oxígeno y otros gases disueltos en nitrógeno. Las bebidas refrescantes son disoluciones formadas por azúcar, dióxido de carbono, aromatizantes y otros ingredientes en agua. La gasolina empleada en los automóviles es una disolución reparada en la industria, mezclando hidrocarburos compuestos de carbono e hidrógeno con agentes antidetonantes y otras sustancias.
  • 22. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 22 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA  DENSIDAD Como la electrólisis puede hacerse más o menos intensa en dependencia de la magnitud de la corriente eléctrica utilizada por unidad de superficie de la pieza a recubrir (densidad de corriente), el proceso puede acelerarse o disminuirse manejando esta intensidad. Sin embargo este manejo no puede hacerse de manera indiscriminada, existen ciertos valores óptimos que resultan decisivos en la calidad o características del recubrimiento final. Una densidad de corriente muy elevada, aunque aumenta la velocidad de deposición y con ello el grosor de la capa depositada por unidad de tiempo, haciendo el proceso más rápido y productivo, la calidad del recubrimiento puede ser mala e incluso inservible, la capa puede no quedar adherida o ser esponjosa y débil. En algunos procesos electrolíticos de galvanizado, resulta conveniente el uso de corriente alterna asimétrica, esto es, los electrodos se alimentan con electricidad de polaridad cambiante, un tiempo corto a intensidad más baja, en contra de la deposición, seguido de un tiempo más largo y mayor intensidad en el sentido de la deposición. Esta forma de corriente produce una suerte de pequeño decapado entre las subsiguientes micro-capas generadas cuando la corriente eléctrica fluye en el sentido de la deposición.
  • 23. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 23 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA METODO POR PESADA Y VOLUMEN  TEMPERATURA La temperatura del electrólito del baño también puede ser muy influyente en las características y calidad del recubrimiento. En algunos procesos de recubrimiento esta temperatura puede determinar si la capa queda con brillo o mate, pueda ser más dura o blanda y otros factores.  CONCENTRACION a. Reunir en un centro o punto (lo que estaba separado): el poder en una mano; el interés se concentra en una escena; el gobierno concentró tropas en la capital. b. DEP. Reunir, aislar (a un deportista o a un equipo) en un lugar antes del encuentro. c. QUÍM. Añadir más soluto a una disolución.  Ph
  • 24. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 24 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA CONCLUSIÓN En síntesis se puede decir que quizás desde siglos anteriores el hombre estuvo relacionado en cierta forma con las pilas, mediante unas vasijas. Lo que quizá explicaría que desde ese tiempo fueron ocupadas ciertas formas para producir una corriente eléctrica; no se manejaba el concepto de pila como en la modernidad y estudios analíticos existentes en la actualidad, sin embargo se puede decir que el descubrimiento de esas vasijas y la asimilación al funcionamiento de las pilas son en cierta forma iguales. La electro analítica abarca un grupo de métodos analíticos cuantitativos que se basa en las propiedades eléctricas de una disolución de analito cuando forma parte de una celda electroquímica. Las celdas electroquímicas son dispositivos que producen electricidad por medio de una reacción química, estas celdas las podemos clasificar de acuerdo a las que producen energía eléctrica (celdas galvánicas) y las que consumen energía (celdas electroquímicas). Podemos ver en forma diaria la utilización de las celdas al ver pilas de distintos tipos, las que empleamos para diferentes fines.
  • 25. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 25 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA
  • 26. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 26 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA DEDICATORIA DIOS Por ser guía, amigo y fortaleza en nuestro camino, porque nada es imposible para Él. NUESTROS PADRES Gracias, por su amor, paciencia y apoyo incondicional desde el día en que nacimos. USTED Apreciable amigo.
  • 27. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 27 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA INTRODUCCIÓN El zinc es un mineral blanco ligeramente azulado y brillante que puede ser quebradizo cuando esta frío pero se vuelve maleable y dúctil entre 100 y 150°C, se funde a 420ºC y tiene su punto de ebullición a los 907ºC. De él se obtiene el metal de zinc en estado puro, por lo que es menos vulnerable a los factores ambientales corrosivos, cuando entra en contacto con humedad, se oxida y se cubre con una capa de óxido o carbonato básico de color gris que lo aísla, protegiéndolo de la corrosión. Tiene buena resistencia mecánica por lo que puede ser empleado en la industria de la construcción, sin embargo, su cualidad más importante es su capacidad de protección, por lo que se usa principalmente como capa protectora o galvanizador para otros metales. El zincado electrolítico es un tratamiento que aporta, por electrólisis, un depósito de zinc a las piezas de acero, con el objetivo principal de protegerlas contra la corrosión. Los espesores de capa de zinc, habitualmente, no superan las 20 micras. El zincado electrolítico que aplicamos en GALDESA, es alcalino y exento de cianuro. Por ser alcalino, el reparto de espesores y la resistencia a la corrosión son mejores que con un zincado electrolítico ácido. Este recubrimiento se aplica acompañado de una etapa de pasivación y/o sellado de capa, para conferirle al material una mayor protección anticorrosiva además de determinar el aspecto final de la pieza, ya que puede variar en función de la protección y propiedades que deseamos obtener, el color del pasivado puede ser azul o amarilla.
  • 28. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 28 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA MARCO TEÓRICO ZINCADO El Zincado es el recubrimiento de una pieza de metal con un baño de cinc para protegerla de la oxidación y de la corrosión, mejorando además su aspecto visual. El principio de funcionamiento se basa en que los átomos de cinc reaccionan con las moléculas del aire (especialmente oxígeno), oxidándose más rápido (por estar en la superficie) que el metal componente de la pieza, retardando la corrosión interna. El Zincado puede obtenerse por procesos electrolíticos o mecánicos. Las partes metálicas se sumergen en un baño de cinc líquido a temperatura de fusión de 900 a 950 grados centígrados, consiguiendo un galvanizado. El cinc también puede adsorberse si se aplica como polvo y se coloca en un horno adecuado (sheradización), o se pulveriza a presión (metalización). También existe el cincado ácido y el alcalino. La diferencia entre ambos es que en el alcalino se utilizan compuestos con cianuro. Debido a la toxicidad de este grupo químico se ha incrementado la utilización de la variante ácida, a pesar de requerir mayor control de la composición y la pureza. Según sea el tamaño de las piezas se emplean diversos métodos de cincado. Las piezas pequeñas se tratan a granel en tambores rotativos, mientras que para las de mayor tamaño se utiliza el cincado en bastidor, para disminuir el rozamiento en la superficie del material. En este caso, la pieza se limpia y se cuelga en un bastidor acorde a su forma. Después del baño electrolítico se consigue un espesor de recubrimiento medio de 6-12 micras.
  • 29. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 29 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA ZINCADO ELECTROLÍTICO O ELECTRO GALVANIZADO Este proceso de galvanizado se realiza en frío. Se recubren los materiales de acero con una fina capa de zinc, electroliticamente. Esta capa suele ser de 8 a 12 micras, pudiendo llegar a espesores de 30 micras. La diferencia con el galvanizado en caliente, está en los espesores y en el inconveniente de que la pieza pueda deformarse por la temperatura. El espesor de capa es proporcional a la duración en el tiempo de los materiales, sin que aparezca corrosión roja. Posteriormente al galvanizado electrolítico, aplicamos un acabado final, este proceso se le conoce como pasivado. Los pasivados varian en función del color y de la resistencia a la corrosión. Podemos galvanizar electrolíticamente, hasta estructuras de 6 x 2 x 0.50 ZINCADO ELECTROLÍTICO CON PASIVADO BLANCO Aplicamos un pasivado con cromo III, con un galvanizado electrolítico medio de 10 micras conseguimos 172 horas de resistencia a corrosión roja. Para aplicaciones en interiores, edificios sin calefacción donde pueden ocurrir condensaciones, por ejemplo almacenes y polideportivos. Exteriores, atmósferas con bajos niveles de contaminación. ZINCADO ELECTROLÍTICO CON PASIVADO AMARILLO Aplicamos un pasivado de alta resistencia con cromo III, con un galvanizado electrolítico medio de 10 micras conseguimos 300 horas de resistencia a corrosión roja. Para aplicaciones en interiores, naves de fabricación con elevada humedad. Exteriores, atmósferas urbanas e industriales con moderada contaminación. ZINCADO ELECTROLÍTICO CON PASIVADO BRICOMATADO Aplicamos un pasivado de alta resistencia, con un galvanizado electrolítico medio de 10 micras conseguimos 400 horas de resistencia a corrosión roja. Para aplicaciones en interiores, naves de fabricación con elevada
  • 30. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 30 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA humedad. Exteriores, atmósferas urbanas e industriales con moderada contaminación. EL ZINCADO MECÁNICO Se realiza, tal y como su nombre indica, mecánicamente, al impactar el metal que se desea depositar contra la superficie del metal que se va a recubrir, mediante bolas de vidrio de diferentes tamaños en una campana rotatoria. Al contrario que el proceso electrolítico, prácticamente no existen posibles fuentes de formación de hidrógeno en el proceso y, cuando aparece, lo hace siempre en muy pequeña cantidad concentrado en la superficie, situación que facilita su desorción espontánea en pocas horas sin llegar a crear problemas de fragilización. El zincado mecánico es una de las técnicas a nuestro alcance que permite minimizar la absorción de hidrógeno y, en estos momentos, es una alternativa al zincado electrolítico para el tratamiento de piezas de acero de alta resistencia como tornillería, arandelas, tuercas, flejes, muelles, etc. PROCESO DE OBTENCION DEL CINCADO El cincado puede obtenerse por: 1) PROCESOS ELECTROLÍTICOS: Ejemplos de procesos electrolíticos o electroquímicos: Anodizado; Es una técnica utilizada para modificar la superficie de un material. Se conoce como anodizado a la capa de protección artificial que se genera sobre el aluminio mediante el óxido protector del aluminio, conocido como alúmina. Esta capa se consigue por medio de procedimientos electroquímicos, de manera que se consigue una mayor resistencia y durabilidad del aluminio. Con estos procedimientos se consigue la oxidación de la superficie del aluminio, creando una capa de alúmina
  • 31. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 31 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA protectora para el resto de la pieza. La protección del aluminio dependerá en gran medida del espesor de esta capa (en micras). Estos mosquetones tienen una superficie en aluminio anodizado, pudiendo tener diversos colores. El nombre del proceso deriva del hecho que la pieza a tratar con este material hace de ánodo en el circuito eléctrico de este proceso electrolítico. La anodización es usada frecuentemente para proteger el aluminio y el titanio de la abrasión, la corrosión, y para poder ser tintado en una amplia variedad de colores. Las técnicas de anodizado han evolucionado mucho con el paso del tiempo y la competencia en los mercados por lo que pasamos de una capa de óxido de aluminio con el color gris propio de este óxido hasta la coloración posterior a la formación de la capa hasta obtener colores tales como oro, bronce, negro y rojo. Las últimas técnicas basadas en procesos de interferencia óptica pueden proporcionar acabados tales como azul, gris perla y verde. Hay distintos métodos de coloración de las capas de óxido formadas: coloración por sales y coloración por tintes siendo la primera opción la más habitual y la que más calidad en acabado y durabilidad garantiza. Como técnica reciente se está desarrollando los acabados por interferencia (azul, gris y verde) basados en modificaciones posteriores del poro del óxido de aluminio formado en la etapa propia de anodizado. Electropulido; Es un proceso de fabricación aplicado a las superficies de un objeto conductor de electricidad, como lo es el acero.
  • 32. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 32 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA El tiempo y voltaje aplicado para contactar la pieza, debe ser regulado, pues dependiendo de la composición química, maleabilidad, y en sí las características de la pieza, la corriente viaja y la encubre causando que la capa superficial adquiera aún más constante acabado por las partículas removidas, por lo que se puede decir que la pieza metálica se somete a un "pulido por electricidad". Por esto, los filos y también el trabajo detallado pueden perder sus cualidades ya que se achatarán las orillas, si es que se deja la pieza trabajada bajo el proceso por más del tiempo y voltaje debido. No todos los materiales pueden ser electropulidos. GALVANIZADO; Es el proceso electroquímico por el cual se puede cubrir un metal con otro. Se denomina galvanización pues este proceso se desarrolló a partir del trabajo de Luigi Galvani, quien descubrió en sus experimentos que si se pone en contacto un metal con una pata cercenada a una rana, ésta se contrae como si estuviese viva, luego descubrió que cada metal presentaba un grado diferente de reacción en la pata de rana, por lo tanto cada metal tiene una carga eléctrica diferente. Más tarde ordenó los metales según su carga y descubrió que puede recubrirse un metal con otro, aprovechando esta cualidad (siempre depositando un metal de carga mayor sobre uno de carga menor). El galvanizado más común consiste en depositar una capa de zinc (Zn) sobre hierro (Fe); ya que, al ser el zinc más oxidable, menos noble, que el hierro y generar un óxido estable, protege al hierro de la oxidación al exponerse al oxígeno del aire. Se usa de modo general en tuberías para la conducción de agua cuya temperatura no debe rebasar los 60ºC ya que entonces se invierte la polaridad del zinc respecto del acero del tubo y ése se corroe en vez de estar protegido por el zinc. Para evitar la corrosión en general es fundamental evitar el contacto entre materiales disemínales, con distinto potencial de oxidación, que puedan provocar problemas de corrosión galvánica por el hecho de su combinación. Uno de los errores que se comenten con más frecuencia es el del empleo de
  • 33. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 33 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA tuberías de cobre combinadas con tuberías de acero galvanizado. Si las de cobre, que es un material más noble, se sitúan aguas arriba de las de galvanizado, los iones cobre, que necesariamente existen en el agua, se cementarán sobre el zinc del galvanizado aguzas abajo y éste se oxidará; pero lo más grave es que en esos puntos en los que los iones cobre se ha depositado como cobre metálico sobre el galvanizado se ha producido una pila local Cu/Zn; a partir de ese momento se acelerará la corrosión del recubrimiento galvanizado en todos esos puntos hasta perforar el tubo de acero. Otros procesos de galvanizado muy utilizados son los que se refieren a piezas decorativas. Se recubren estas piezas con fines principalmente decorativos, las hebillas, botones, llaveros, artículos de escritorio y un sinfín de productos son bañados en cobre, níquel, plata, oro, bronce, cromo, estaño, etc. En el caso de la bisutería se utilizan baños de oro (generalmente de 18 a 21 quilates). También se recubren joyas en metales más escasos como platino y rodio. En los procesos de galvanizado se utilizan los siguientes elementos:  FUENTE DE ALIMENTACIÓN Es un transformador que baja el voltaje de 380 V, 220 V ó 110 V a tensiones menores (de 0,1 a 12 V). Además, estos equipos poseen semiconductores (placas de selenio, diodos y últimamente tiristores) que transforman la corriente alterna, en corriente continua, que es la que se utiliza para estos procesos. Esta fuente debe tener en lo posible un sistema de regulación de voltaje, puesto que cada proceso tiene un rango de tensión en el que el resultado es óptimo.  ELECTROLITO
  • 34. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 34 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA Es una solución de sales metálicas, que serán las que servirán para comenzar el proceso entregando iones metálicos, que serán reemplazados por el ánodo. Por ejemplo, los baños de niquelado se componen de sulfato de níquel, cloruro de níquel y ácido bórico. Los baños de cincado contienen cianuro de sodio, hidróxido de sodio y soda cáustica (los alcalinos) o cloruro de cinc, cloruro de potasio y ácido bórico (los ácidos).  ÁNODOS Son placas de metal muy puro, puesto que la mayoría de los procesos no resisten las contaminaciones: níquel 99,997 %; cobre 99,95 %; zinc 99,98 %. Cuando un ion entrega su átomo de metal en el cátodo, inmediatamente otro lo reemplaza desprendiéndose del ánodo y viajando hacia el cátodo. Por lo que la principal materia prima que se consume en un proceso de galvanizado es el ánodo.  PASIVACIÓN Se refiere a la formación de una película relativamente inerte, sobre la superficie de un material (frecuentemente un metal), que lo enmascara en contra de la acción de agentes externos. Aunque la reacción entre el metal y el agente externo sea termodinámicamente factible a nivel macroscópico, la capa o película pasivante no permite que éstos puedan interactuar, de tal manera que la reacción química o electroquímica se ve reducida o completamente impedida. La pasivación no debe ser confundida con la inmunidad, en la cual el metal base es por sí mismo resistente a la acción de los medios corrosivos, por ejemplo el oro y el platino, que no se oxidan fácilmente y por eso se les llama metal noble.
  • 35. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 35 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA En muchos casos, la formación de esta película pasivante es espontánea cuando el metal entra en contacto con el agente externo. Para lograr la corrosión de este metal se requieren ácidos minerales o un determinado sobre potencial electroquímico. De esta forma queda protegido contra muchos agentes corrosivos, encontrando amplio uso en la industria y la vida diaria. Por otro lado, la formación de una película pasivante no se limita a oxidación de un metal base. También hay casos donde la película pasivante se forma por reducción. En este caso puede ser producto de la reducción electroquímica de algún óxido o sulfuro. Por ejemplo, se ha intentado el electro refinación directa de matas de cobre (Sulfuro de cobre) sin pasar por la etapa de convertidor metalúrgico. Sin embargo la reducción del sulfuro forma una película pasivante de azufre elemental que entorpece el proceso por lo que esta alternativa aún se encuentra en investigación, muestra de que no siempre es deseable la formación de esta capa pasivante.  PAVONADO Consiste en la aplicación de una capa superficial de óxido abrillantado, de composición principalmente Fe2O3 de color azulado, negro o café, con el que se cubren las piezas de acero para mejorar su aspecto y evitar su corrosión. Los orígenes del pavonado son un tanto inciertos, remontándose a cerca de tres siglos. Lo que sí se conocía es que calentando el acero hasta alcanzar un tono azulado y sumergiéndolo en aceite, aumentaba considerablemente su resistencia a la herrumbre. Existen dos métodos de pavonado: el ácido y el alcalino. El ácido es sin duda el método que proporciona mejor calidad, durabilidad y aspecto. Pero requiere mucho tiempo para lograr el resultado deseado. Se obtiene mediante la aplicación de ácidos
  • 36. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 36 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA que proporcionan una oxidación superficial de gran adherencia y durabilidad. Los metales (no todos) se pueden pavonar manualmente, la manera más antigua de acabado de metales, el resultado final es espectacular, delicado y fino. PROCESOS MECÁNICOS Ejemplos de Procesos mecánicos con remoción de material: ACABADO CON LIMA
  • 37. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 37 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA La lima como fuente de herramienta manual de corte consistente en una barra de acero al carbono templado con ranuras llamadas dientes, y con una empuñadura llamada mango, que se usa para desbastar y afinar todo tipo de piezas metálicas, de plástico o de madera. Es una herramienta básica en los trabajos de ajuste. Tipos de limas según sus características:  Limas planas: con igual anchura en toda su longitud o con la punta ligeramente convergente: las superficies de corte pueden ser las dos caras y los cantos, pero también las hay sin corte en los cantos, es decir lisos, y que permiten trabajar en rincones en los que interesa actuar tan sólo sobre un lado y respetar el otro.  Limas de media caña: Tienen una cara plana y otra redondeada, con una menor anchura en la parte de la punta. Son las más utilizadas, ya que se pueden utilizar tanto para superficies planas como para rebajar asperezas y resaltes importantes o para trabajar en el interior de agujeros de radio relativamente grande.  Limas redondas: son las que se usan si se trata de pulir o ajustar agujeros redondos o espacios circulares.  Limas triangulares: sirven para ajustar ángulos entrantes e inferiores a 90º. Pueden sustituir a las limas planas.  Limas cuadradas: Se utilizan para mecanizar chaveteros, o agujeros cuadrados. Limas para metal: éstas son de muy diversas formas y granulado. Tamaño de las limas.
  • 38. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 38 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA El tamaño es la longitud que tiene la caña de corte y normalmente vienen expresadas en pulgadas existiendo un baremo de 3 a 14 pulgadas. ACABADOS CON MÁQUINAS DE ARRANQUE DE VIRUTA (TORNO, FRESA O FRESADORA, ETC.) TORNO: Se denomina torno a un conjunto de máquinas-herramienta que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado. El torno es una máquina que trabaja en el plano porque solo tiene dos ejes de trabajo, normalmente denominados Z y X. La herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la
  • 39. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 39 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA herramienta a lo largo del eje de rotación, produce el cilindrado de la pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la operación denominada refrentado. FRESADORA: Una fresadora es una máquina herramienta utilizada para realizar mecanizados por arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte denominada fresa. Inventado a principio del siglo XIX, las fresadoras se han convertido en máquinas básicas en el sector del mecanizado. Gracias a la incorporación del control numérico, son las máquinas herramientas más polivalentes por la variedad de mecanizados que pueden realizar y la flexibilidad que permiten en el proceso de fabricación. La diversidad de procesos mecánicos y el aumento de la competitividad global han dado lugar a una amplia variedad de fresadoras que, aunque tienen una base común, se diferencian notablemente según el sector industrial en el que se utilicen. Asimismo, los progresos técnicos de diseño y calidad que se han realizado en las herramientas de fresar, han hecho posible el empleo de parámetros de corte muy altos, lo que conlleva una reducción drástica de los tiempos de mecanizado. Debido a la variedad de mecanizados que se pueden realizar en las fresadoras actuales, al amplio número de máquinas diferentes entre sí, tanto en su potencia como en sus características técnicas, a la
  • 40. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 40 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA diversidad de accesorios utilizados y a la necesidad de cumplir especificaciones de calidad rigurosas, la utilización de fresadoras requiere de personal cualificado profesionalmente, ya sea programador, preparador o fresador. ESMERILADO: consiste en la eliminación del material, mediante la utilización de partículas de abrasivos fijas, que extraen virutas del material de la muestra. El proceso de extracción de virutas con un grano de abrasivo de aristas vivas provoca el menor grado de deformación de la muestra, proporcionando simultáneamente la tasa más alta de eliminación de material. El pulido utiliza básicamente el mismo mecanismo que el esmerilado. El esmerilado (pulido) requiere ciertas condiciones: FUERZA DE CORTE: La presión especifica que se debe existir entre la superficie de la muestra y los gránulos del abrasivo debe ser lo suficientemente alta como para generar una fuerza de corte capaz de extraer una viruta. FIJACIÓN HORIZONTAL DEL GRANULO; El granulo del abrasivo debe permanecer fijo en sentido horizontal mientras la muestra para sobre él, para poder conseguir una fuerza de corte suficiente.
  • 41. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 41 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA PENETRACIÓN VERTICAL; El granulo de abrasivo debe tener un soporte en sentido vertical, para obtener el tamaño de viruta deseado. LAPEADO: El abrasivo se aplica en una suspensión sobre una superficie dura. Las partículas no pueden ser presionadas contra dicha superficie, dejándolas fijadas a la misma, por lo que ruedan y se mueven libremente en todas las direcciones. Las partículas de abrasivo arrancan pequeñas partículas de la superficie de la muestra, provocando en ella deformaciones profundas. Ello es debido a que la partícula de abrasivo, que goza de libertad de un movimiento, no es capaz de extraer una auténtica "viruta" de la superficie de la muestra. Por dicha razón, la velocidad de eliminación de material (la cantidad de material que es eliminado en un determinado periodo de tiempo) es muy baja durante el lapeado, lo que hace que los tiempos de preparación sean muy largos. En el caso de los materiales blandos, las partículas de abrasivos a menudo son introducidas a presión en la superficie de la muestra, en la que quedan firmemente incrustadas. Tanto las deformaciones profundas como los gránulos incrustados son defectos extremadamente poco deseables en la preparación de muestras materialográficas. Por las razones expuestas anteriormente, el lapeado solo se utiliza para la preparación de materiales quebradizos muy duros, como los materiales cerámicos y las muestras mineralógicas. Tres posiciones de una superficie de abrasivo, pasando sobre la superficie de la muestra, rodando. 1: La partícula empieza a introducirse en la superficie de la muestra.
  • 42. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 42 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA 2: La partícula rueda y extrae un fragmento del material de la muestra por percusión. Debido al "efecto de martilleo" se producen deformaciones importantes en el material de la muestra. 3: Cuando la partícula vuelve a pasar de nuevo sobre la muestra, es extraído un nuevo fragmento, más pequeño o más grande, en función de la forma de la partícula. MOLETEADO: EL Moleteado de una superficie es la terminación que se le da a la misma para facilitar el agarre. Puede realizarse por deformación, extrusión o por corte, este último de mayor profundidad y mejor acabado. La norma DIN 82 regula los diferentes tipos de mecanizado que se pueden efectuar. El moleteado es un proceso de conformado en frío del material mediante unas moletas que presionan la pieza mientras da vueltas. Dicha deformación produce un incremento del diámetro de partida de la pieza. El moleteado se realiza en piezas que se tengan que manipular a mano,
  • 43. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 43 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA que generalmente vayan roscadas para evitar su resbalamiento que tendrían en caso de que tuviesen la superficie lisa. El moleteado por deformación se puede ejecutar de dos maneras:  Radialmente, cuando la longitud moleteada en la pieza coincide con el espesor de la moleta a utilizar.  Longitudinalmente, cuando la longitud excede al espesor de la moleta. Para este segundo caso la moleta siempre ha de estar biselada en sus extremos PULIDO/BRUÑIDO:  El pulido; como proceso, se ha descrito ya anteriormente junto con el esmerilado. El pulido incluye los últimos pasos del proceso de preparación. Utilizando de forma sucesiva tamaños de grano cada vez más pequeños y paños cada vez más elásticos, el pulido permite eliminar todas las deformaciones y rayas provocadas por el esmerilado fino. El riesgo del pulido radica en la aparición de relieves y en el redondeo de los bordes, como consecuencia de la elasticidad de los paños.  Bruñido; Un proceso de abrasión de precisión, en el cual se remueve de una superficie una cantidad de material relativamente pequeña por medio de piedras abrasivas. El objetivo de éste es obtener un acabado o una tolerancia dimensional extremadamente cercanos a lo deseado. Generalmente utilizado en la mayoría de los casos para rectificar diámetros interiores; este tipo de trabajo consiste en alisar, mejorar superficie con relieves y/o surcos unidireccionales por medio de limas bruñidoras que van montadas en un cabezal expansible con una rotación de izquierda a derecha y un avance con carrera vertical ascendente y descendente igual al largo del material a bruñir. Muy utilizado en el bruñido de camisas de motores, bielas, diámetros interiores de engranajes, etc.
  • 44. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 44 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA RECTIFICADO: La rectificadora es una máquina herramienta, utilizada para conseguir mecanizados de precisión tanto en dimensiones como en acabado superficial, a veces a una operación de rectificado le siguen otras de pulido y lapeado. Las piezas que se rectifican son principalmente de acero endurecido mediante tratamiento térmico, utilizando para ellos discos abrasivos robustos, llamados muelas. Las partes de las piezas que se someten a rectificado han sido mecanizadas previamente en otras máquinas herramientas antes de ser endurecidas por tratamiento térmico y se ha dejado solamente un pequeño excedente de material para que la rectificadora lo pueda eliminar con facilidad y precisión. La rectificación, pulido y lapeado también se aplica en la fabricación de cristales para lentes. PROCESO DE SHERARDIZACIÓN Consiste en recubrir con una capa protectora de zinc las piezas de acero por medio del calentamiento simultáneo con polvo de zinc. La sherardización se utiliza primordialmente para el recubrimiento de pequeños artículos de ferretería y de piezas para equipo eléctrico. Los recubrimientos son bastante resistentes a la acción atmosférica en la intemperie, pero son menos resistentes que los recubrimientos electrolíticos de zinc. La esencia del proceso tecnológico de sherardización consiste en lo siguiente:
  • 45. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 45 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA  Las piezas con la superficie limpia de óxidos e impurezas, junto con polvo de zinc y polvo de óxido de zinc, se cargan en un tambor. Por cada 100 kg de piezas cargadas se introducen de 5 a 10 kg de mezcla, compuesta por 90% de polvo de zinc y 10% de óxido de zinc. El óxido se incluye para evitar la sinterización de la mezcla.  El tambor con las piezas y la mezcla, se calienta en un horno eléctrico o de gas hasta 440°C. Bajo esta temperatura el proceso se prolonga durante 2-4 horas. Después de ese tiempo, el tambor se enfría hasta la temperatura normal y se descarga.  En el proceso de sherardización mientras más alta es la temperatura y mayor el tiempo de permanencia más gruesa es la capa de recubrimiento. Al recubrir piezas de serie (tuercas, tornillos etc.) se considera como suficiente un espesor de 0.05-0.06 mm. Según sea el tamaño de las piezas se emplean diversos métodos de zincado. Las piezas pequeñas se tratan a granel en tambores rotativos, mientras que para las de mayor tamaño se utiliza el cincado en bastidor, para disminuir el rozamiento en la superficie del material. En este caso, la pieza se limpia y se cuelga en un bastidor acorde a su forma. Después del baño electrolítico se consigue un espesor de recubrimiento medio de 6-12 micras. Para una mayor protección anticorrosiva del material, se aplica un pasivado cromatizado que le da además el aspecto final de la pieza, pudiendo ser blanco, amarillo o verde dependiendo de la protección y matiz que se desee obtener.
  • 46. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 46 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA CONCLUSIONES  Se ha logrado compilar en este trabajo, toda la información didáctica necesaria para que el lector (alumno, docentes, ingenieros y público en general) conozca más en detalle el proceso de zincado (recubrimiento electrolítico de zinc).  El zincado es el recubrimiento de una pieza de metal con un baño de zinc para protegerla de la oxidación y de la corrosión, mejorando además su aspecto visual.  El zincado presenta un acabado favorable para la exportación, con un estándar de calidad aceptable.
  • 47. UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Página 47 ELECTROQUIMICA METALURGICA ING.METALURGICA BIBLIOGRAFIA  ROCHIETTI, A.M. San Bartolomé de los Chaná: Arqueología Histórica. En Actas del XII Congreso Nacional de Arqueología Argentina, 1997, La Plata, Argentina. Tomo I, 1999. pp. 489-500.  DE GRANDIS, N. Y ROCCHIETTI, A.M. Una aproximación al sitio La Boca- Monje-Pcia. de Santa Fe. Actas de las Jornadas de Antropología de la Cuenca del Plata, 1996, Rosario, Argentina. Tomo II, Arqueología 1997. pp. 155-161.  PIFFERETTI, A.A. La tecnología como criterio de datación de materiales metálicos en arqueología histórica. Dos ejemplos de la Boca del Monje (Santa Fe). M.S. En prensa en las Actas de las III Jornadas de Arqueología e Historia de las Regiones Pampeana y Patagónica, 2000, Luján, Bs. As., Argentina.  http://www.monografias.com/trabajos85/tiposrecubrimientos/tiposr ecubrimientos.shtml#zincadoa#ixzz3fd4oYgBl  FORPEZ (2009). «Zincado Mecánico». Consultado el 16 de septiembre de 2009.