ES2277624T3 - Baño de cinc-niquel alcalino. - Google Patents
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Abstract
Baño de galvanización alcalina (1) para aplicar revestimientos de cinc-níquel con un ánodo (2), un cátodo (3), caracterizado porque el ánodo está separado del electrolito alcalino por una membrana de intercambio de iones (6).
Description
Baño de cinc-níquel
alcalino.
La presente invención se refiere a un baño de
galvanización para aplicar revestimientos de
cinc-níquel con un ánodo, un cátodo y un electrolito
alcalino.
Se conoce la forma de revestir materiales
conductores eléctricos con aleaciones de
cinc-níquel para mejorar su resistencia a la
corrosión. Para ello, del modo tradicional se emplea un baño
electrolítico ácido, por ejemplo con electrólitos de sulfato,
cloruro, fluoropromato o sulfamato. En este procedimiento, por
razones de regulación técnica resulta muy costoso lograr un espesor
uniforme en el revestimiento de cinc-níquel sobre el
material a revestir, y en la práctica resulta imposible la mayoría
de las veces.
Por esta razón, recientemente se emplean los
baños de galvanización alcalina de cinc-níquel
dados a conocer en la memoria de patente alemana 37 12 511 que, por
ejemplo, presentan la siguiente composición:
Las aminas contenidas en el baño de
galvanización sirven como formadores de complejos para los iones
níquel, que de lo contrario son insolubles en el medio alcalino. La
composición de los baños varía según el fabricante.
Los baños de galvanización se explotan
habitualmente con ánodos de níquel insolubles. La concentración de
cinc se mantiene constante mediante la adición de cinc y la
concentración de níquel mediante la adición de una solución de
níquel, por ejemplo una solución de sulfato de níquel.
Sin embargo, al cabo de algunas horas de
funcionamiento, estos baños presentan una modificación del color,
del azul-violeta original hacia el pardo. Al cabo de
varios días o semanas se intensifica esta tonalidad y se constata
la separación del baño en dos fases, siendo la fase superior de
color pardo oscuro. Esta fase produce considerables perturbaciones
en el revestimiento de las piezas, como por ejemplo espesores de
capas irregulares o formación de burbujas. Por eso, resulta
inevitable una limpieza continua del baño, es decir un agotamiento
continuo de esta capa.
Por lo demás, al cabo de algunas semanas de
utilización se puede detectar cianuro en los baños. La carga de
cianuro exige una renovación periódica del baño y un tratamiento
especial de las aguas residuales, que repercute considerablemente en
los costes de explotación del baño. Esto es tanto más cierto, cuanto
que las aguas residuales presentan una concentración muy elevada de
materia orgánica y, con un valor CSB de aproximadamente 15.000
hasta 20.000 mg/l, dificultan la depuración del cianuro. El
cumplimiento de los índices de aguas residuales establecidos por el
legislador (níquel 0,5 ppm y cinc 2 ppm) sólo resulta entonces
posible con una amplia adición de productos químicos.
La formación de la segunda fase se ha de
atribuir a una reacción de las aminas que en solución alcalina
reaccionan en los ánodos de níquel convirtiéndose en nitrilos
(entre otros también en cianuro). Además, debido a la descomposición
de las aminas, al baño hay que añadirle continuamente nuevos
formadores de complejos, lo que aumenta los costes del proceso.
No se pueden emplear otros ánodos que no sean de
níquel, porque se disolverían en los electrólitos alcalinos, lo que
también implica repercusiones negativas en la calidad del
revestimiento.
Con este trasfondo, la invención se basa en el
problema de crear un baño de galvanización alcalina de
cinc-níquel que proporcione revestimientos de
cinc-níquel de alta calidad a bajo coste.
Para solucionar este problema, la invención
propone separar el ánodo del electrolito alcalino por medio de una
membrana de intercambio de iones.
Con esta separación se evita la reacción de las
aminas en el ánodo de níquel, lo que tiene como consecuencia que no
se produce ninguna reacción secundaria indeseada que plantee
problemas de eliminación de residuos o que conduzca a una segunda
fase en los productos de reacción que se decanten en el baño e
influyan negativamente en la calidad del revestimiento de
cinc-níquel. Con la invención se evita el
agotamiento de esta capa y la renovación del baño. Además se reseña
una considerable mejora en la calidad del revestimiento.
Especialmente ventajoso ha resultado el empleo
de una membrana de intercambio de cationes de un polímero
perfluorado, ya que estas membranas tienen una resistencia
eléctrica despreciable, pero una alta resistencia química y
mecánica.
Por lo demás, se evita la contaminación por
cianuro de las aguas residuales, con lo que se simplifica
considerablemente todo el tratamiento de aguas residuales. Además
se evita el rellenado del electrolito con formadores de complejos,
pues éste ya no se descompone y su concentración en el baño
permanece aproximadamente constante. Así, el proceso se abarata
considerablemente.
El baño de cinc-níquel actúa en
la solución según la invención como catolito. Como anolito se puede
utilizar, por ejemplo, ácido sulfúrico o fosfórico. Como material
de ánodo se pueden emplear en la célula galvánica según la invención
ánodos corrientes, como por ejemplo ánodos de titanio platinados,
pues éstos no se exponen ya al baño básico de
cinc-níquel.
La presente invención se explica con más detalle
en el ejemplo de ejecución representado en el dibujo. En el de
dibujo se muestra:
Fig.
1
En la Fig. 1 se representa una célula galvánica
1 que dispone de un ánodo 2 y de un cátodo 3, el cual se trata de
la pieza a revestir. El catolito 4 que rodea el cátodo es alcalino
y está formado por un compuesto de por sí conocido para baño de
galvanización de cinc-níquel, en el que como
formador de complejos para los iones de níquel se pueden utilizar
aminas. El anolito 5 que rodea el ánodo 2 puede estar constituido
por ejemplo por ácido sulfúrico o fosfórico. El anolito 5 y el
catolito 4 están separados entre sí por una membrana perfluorada de
intercambio de cationes 6. Esta membrana 6 permite un flujo sin
obstáculos de la corriente por el baño, pero impide que el catolito
4, sobre todo las aminas contenidas en él, entre en contacto con el
ánodo 2, con lo que se evitan las reacciones descritas con detalle
en la introducción descriptiva, incluidas sus repercusiones
negativas.
Claims (4)
1. Baño de galvanización alcalina (1) para
aplicar revestimientos de cinc-níquel con un ánodo
(2), un cátodo (3), caracterizado porque el ánodo está
separado del electrolito alcalino por una membrana de intercambio de
iones (6).
2. Baño de galvanización de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el ánodo (2) está
separado del electrolito (4) alcalino por una membrana perfluorada
de intercambio de cationes (6).
3. Baño de galvanización de acuerdo con las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por el empleo de ácido
sulfúrico, ácido fosfórico, ácido metanosulfónico, ácido
amidosulfónico y/o ácido fosfónico como anolito (5).
4. Baño de galvanización según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por un ánodo de
titanio platinado.
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