Efecto de los aditivos en el desempeño de los recubrimientos de Zinc-Níquel
Ing. Zulema Ángela Mahmud; Lic. Irene Alanis. Procesos Superficiales. INTI 1
zulema@inti.gob.ar
1- Resumen Las aleaciones de zinc-níquel como recubrimiento protector brindan muy buena protección del acero, mejor aún que el cincado sólo. Estas aleaciones se usan fundamentalmente para la industria automotriz, de la construcción y de electrodomésticos. La resistencia a la corrosión de las aleaciones de zinc-níquel aumenta con el contenido de níquel, hasta un máximo que varía entre 8 % y 15 % según distintos autores. Los aditivos en el baño de electrodeposición mejoran el aspecto de la superficie, que pasa a ser más brillante, nivelada y con mejor desempeño. Asimismo, modifican el porcentaje de níquel en el depósito. En este trabajo, se evalúa el efecto de diferentes aditivos en el contenido de níquel y en la microestructura de los depósitos de zinc-níquel y se compara la resistencia a la corrosión de recubrimientos de zinc, zinc-níquel y zinc cromatizado sobre acero.
2- Detalles experimentales
Se indican en la tabla Nº 1, las condiciones en que han sido preparadas las muestras de zinc, zinc-níquel y de zinc cromatizadas. Las muestras de zinc y de zinc-níquel se prepararon en Celda de Hull. La solución utilizada de sulfato de níquel (NiSO4) 1,36 M y de sulfato de zinc (ZnSO4) 0,84 M (drogas de calidad p.a) a pH 3,5, temperatura ambiente y utilizando agua deionizada. Las muestras con recubrimiento de zinc se prepararon con un electrolito de sulfato de zinc de 400 g/l, utilizando igual densidad de corriente de electrólisis e igual tiempo, pH y fuerza iónica que la solución de zinc-níquel. Las muestras de zinc cromatizado se prepararon utilizando un baño de comercial que básicamente consiste en cromatos de sodio y potasio. Se eligió una densidad de corriente de electrólisis de 8 Adm-2 porque en ese valor, se obtenían mejores eficiencias de deposición. El depósito se prolongó durante 15 minutos. El espesor de recubrimiento fue medido con un el equipo de fluorescencia de rayos X. Las chapas con zinc cromatizado y zinc-níquel fueron ensayadas en cámara de humedad a 40º C para comparar su resistencia a la aparición de corrosión blanca. Se seleccionó la cámara de humedad para los ensayos de desempeño, con vistas a la utilización de acero protegido con estos recubrimientos para la elaboración de electrodomésticos. Todos los ensayos fueron hechos por duplicado.
1 La mayor parte del presente trabajo fue elaborado en el marco del PICT 1997 “Electrodeposición de aleaciones industriales” bajo la dirección del Dr. Carlos Moina.
-1-
3- Resultados
3.1 Influencia de los aditivos en el contenido de níquel en la aleación de Zn-Ni depositada
Se efectuó la electrólisis en una celda de Hull. Se observa en todo el estudio que pequeños agregados del aditivo en cada electrólisis, modifica el contenido de níquel en el depósito, figura 1, figura 2 y figura 3. Asimismo, hay un valor óptimo de concentración del aditivo adicionado al baño, más allá del cual disminuye el porcentaje de níquel en la aleación.
% de Níquel en el depósito
16
14
12
10
8
T io u re a
6
0 - sin aditivo
1 * 10-5 M
2,5 * 10-5 M
4
5 * 10-5 M
7,5 * 10-5 M
2
1 * 10-4 M
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
D ensidad de corriente j / Adm -2
Figura 1. Influencia del aditivo tiourea agregado al baño de NiSO4 + ZnSO4
-2-
% de Níquel en el depósito
14 12 10
8 6 4 2 0
0
B u tin o d io l 0 - S in A d itiv o 1 *1 0 -6 M 1 *1 0 -5 M 1 *1 0 -4 M
1
2
3
4
5
6
D e n s id a d d e C o rrie n te j / A d m -2
Figura 2. Influencia del aditivo Butinodiol agregado al baño de NiSO4+ ZnSO4
16 14 12 10
8 6 4 2 0
0
S ac a rina 0 - S in A ditiv o 1 *1 0 -6 M 1 *1 0 -5 M 1 *1 0 -4 M
2
4
6
8
D e n sid a d d e C o rrie n te j / A d m -2
Figura 3. Influencia del agregado de aditivo sacarina al baño de NiSO4 + ZnSO4
% de Níquel en el depósito
-3-
% de Níquel en el depósito
14 12 10
8 6 4 2 0
0
Tiourea 1*10-4 molar + Butinodiol +0 + 1 * 10-6 M + 1 * 10-5 M + 2,5 * 10-5 M + 1 * 10-4 M
2
4
6
8
10
12
Densidad de Corriente j / Adm-2
Figura 4. Influencia de la adición de aditivos tiourea+butinodiol al baño de NiSO4 + ZnSO4.
3.2 Influencia de los aditivos en la morfología del depósito
En la figura Nº 5a – 5d, se muestra la microestructura de los depósitos de aleación Zinc / Níquel obtenidos a 8 Adm-2 durante 15 minutos. Se puede observar un depósito muy compacto con refinamiento del grano con la adición de los tres aditivos.
a)
b)
Figura 5. a) Sin aditivo
Figura5. b) Con tiourea 1*10-4 M
-4-
c)
d)
Figura 5. c) Con Sacarina 1*10-4 M Figura 5. d) Butinodiol 1*10-4 M
3.3 Desempeño de las muestras en Cámara de Humedad
En la Tabla Nº 1 se indican las características de las muestras ensayadas y el tiempo de exposición hasta la aparición de corrosión blanca.
Tabla Nº 1
Espesores
promedio en micrometros
Características
10
11 11.6 Zn-Ni 11.4
Recubrimiento con aditivo sacarina 3x10-5 M
9.7
9.8
Recubrimiento sin
8.96
aditivo
8.63
3.9(5´)–4 (5)
Zn 2.8
Recubrimiento sin
2.6
aditivo
Probeta Nº
1 1´ 2 2´ 3 3´ 4 4´ 5´ 6 6´
10,3 Zn 10,5
10,2
7
Cromatizado
7´
8
Horas hasta corrosión blanca
455 406 406 455 336 264 264 264 168 264 264
455 480 No presentó
4. Conclusiones
Las muestras de zinc - níquel con aditivo han resistido casi el doble de tiempo en cámara de humedad que las de zinc.
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Las muestras con zinc - níquel con aditivo (muestras 1 y 2) duraron por lo menos 100 hs más hasta la corrosión blanca, que las muestras en ausencia de aditivo (muestras 3 y 4). Se han preparado muestras zincadas cromatizadas que fueron ensayadas en iguales condiciones y se ha encontrado que tienen un desempeño similar a las de zinc-níquel. En ese caso, debe tenerse en cuenta la ventaja que tiene este recubrimiento que dura igual y no tiene Cr(VI) que no debe utilizarse porqué daña al ambiente. Los aditivos influyen en el contenido de níquel en los depósitos. Además cambian la microestructura y la morfología de los mismos, promoviendo el refinamiento de grano, y la obtención de recubrimientos más brillantes.
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medio ambiente.- - “ Revista Industria y Química ” – 2001. Nº 343.
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Ver+/-
