Resumen

Este proyecto se basa en la duda que tenía de cómo se “pintan” los metales, cómo se decoran o por qué unos son más brillantes que otros…mi papá que es ingeniero químico me enseñó algunos de los procesos que él utiliza con los metales, y en realidad es mas complejo que lo que uno cree, tienen que haber muchas especificaciones para que puedan funcionar según su área, tienen que soportar la corrosión, en fin…

En este proyecto nos enfocamos en cómo recuperar metales en mal estado y por medio de un proceso electroquímico dejarlos como nuevos, es un proceso como dije en un principio algo complejo, pero dentro de todo es muy noble ya que trabajaremos con Zinc y este metal es en gran manera abundante en el planeta. Vamos a conocer cómo es el proceso para evitar que los metales se llenen de corrosión, ya que en ciertas áreas: como la construcción o la automotriz no se puede permitir.

Vamos a aprender que en el mundo de los metales hay una gran variedad de conocimiento, y a la vez los vemos en todas y cada una de las áreas de nuestra vida.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Todos los metales necesitan un recubrimiento por funcionalidad, resistencia a la corrosión y por estética.

Antecedentes

GALVANOPLASTÍA: es la aplicación tecnológica de la deposición mediante electricidad, o electrodeposición. El proceso se basa en el traslado de iones metálicos desde un ánodo a un cátodo, donde se depositan, en un medio líquido acuoso, compuesto fundamentalmente por sales metálicas y ligeramente acidulado. Etimológicamente, proviene de galvano, proceso eléctrico, en honra a Galvani, y -plastia, del  griego πλαστός (plastós): ‘figura’, ‘tallado’, es decir, “dar una figura mediante la electricidad”.

• La aplicación original a gran escala de la galvanoplastia era reproducir por medios electroquímicos objetos de detalles muy finos y en muy diversos metales. El primer empleo práctico fueron las planchas de imprentahacia el 1839. En este caso, el sustrato se desprende. Como se describe en un tratado de 1890, la galvanoplastia produce “un facsímil exacto de cualquier objeto que tiene una superficie irregular, ya se trate de un grabado en acero o placas de cobre, un trozo de madera,…., que se utilizará para la impresión, o una medalla, medallón, estatua, busto, o incluso un objeto natural, con fines artísticos”
• El electroformado es un método para reproducir piezas de metal mediante deposición eléctrica. Es un proceso muy parecido a la aplicación original. La diferencia es su ámbito de utilización, centrándose más en la mecánica de precisión y no en las artes plásticas. Se deposita una capa de metal sobre un sustrato que posteriormente se hará desaparecer quedando sólo el metal depositado.
• El proceso más utilizado a partir de la década de 1970 es la electrodeposición, o chapado electrolítico, de un metal sobre una superficie para mejorar las características de esta. Inicialmente se utilizó por cuestiones estéticas, pero posteriormente se usó para conseguir mejorar las propiedades mecánicas de los objetos tratados: su dureza, o su resistencia, etc. Debe señalarse que existen métodos para conseguir el mismo recubrimiento sin emplear electricidad, como en el caso del niquelado. En este caso, el sustrato se mantiene, y lo que se intenta es mejorar alguna característica de la superficie. Pero existe una variación de la galvanoplastia, empleada en escultura, en la que el metal se adhiere al sustrato.
• La electroquímica moderna fue inventada por el químico italianoLuigi V. Brugnatelli en 1805. Brugnatelli utilizó el invento que cinco años antes realizó su colega Alessandro Volta, la pila voltaica, para realizar la primera electrodeposición. Las invenciones de Brugnatelli fueron ignoradas por la Academia Francesa de Ciencias, y no se utilizaron en la industria durante los treinta años siguientes.
• En 1839, científicos de Gran Bretaña y Rusia, idearon de forma independiente procesos de deposición de cobre electrolítico para las planchas de imprenta similares al método de Brugnatelli.
• En la actualidad, la mayoría de las fuentes acreditan a Moritz Hermann Jacobi con inventor de la “galvanoplastia” o electrotipia en 1838.
• A medida que la ciencia de la electroquímica se desarrolló, el proceso de electrodeposición llegó a conocerse en profundidad, y se desarrollaron otros procesos de electrodeposición de metales no decorativos. La galvanoplastia comercial de níquel, latón, estaño y zinc se desarrolló sobre la década de 1850. Baños galvánicos y equipos basados en las patentes de los Elkington se ampliaron para dar cabida a las planchas de numerosos objetos a gran escala, para la fabricación de piezas específicas y para aplicaciones de ingeniería.
• Varias importantes esculturas de “bronce” creadas en el siglo XIX son en realidad de cobre electrolítico y no de bronce. Se siguieron realizando esculturas mediante galvanoplastia por lo menos hasta la década de 1930.
• Hacia 1930 uno de los principales empleos de la galvanoplastia, la creación de esculturas, cayó en desuso.
• Las dos guerras mundiales y el auge creciente de la industria de la aviación, dieron un nuevo impulso a sucesivos avances y mejoras, incluyendo procesos tales como el cromado duro, bronce, chapa de aleación, niquelado sulfamato… junto con numerosos otros procesos de deposición. Los equipos de revestimiento fueron evolucionando desde procesos manuales mediante moldes de madera forrados de alquitrán en tanques electrolíticos, hasta llegar a los equipos automáticos, capaces de procesar miles de kilogramos de piezas por hora.
• Uno de los primeros proyectos del físico estadounidense Richard Feynman fue el desarrollo de la tecnología para la galvanoplastia de metal sobre plástico.

Objetivo

Conocer y compartir, cuándo un metal empieza su proceso de corrosión y cómo poder evitarlo, de manera sencilla  y a bajo costo, utilizando procesos electroquímicos.

Justificación

Se eligió el tema de “protección y recuperación de metales” porque en nuestra vida diaria estamos en contacto con metales recubiertos, por ejemplo: cocina, autos, joyería, baños, ropa, anteojos, clavos y tornillos, etc. regularmente se utilizan aceros por su abundancia y bajo costo, por lo tanto se le tiene que dar un recubrimiento por funcionalidad, resistencia a la corrosión y estética. eso es lo que en esta investigación vamos a aprender.

Hipótesis

Si conocemos más acerca del recubrimiento metálico, podemos evitar la corrosión en ellos, para de esa manera ahorrar en el hogar y demás lugares donde nos desempeñemos tal como lo hace la industria

Método (materiales y procedimiento)

MATERIALES

1.- Rectificador de corriente

2.- Tanques de proceso

3.- Extensión eléctrica

4.- Ánodos (son los que van aportar el metal)

5.-  Cátodos (piezas a procesar)

6.- Desengrase

7.- Ácido clorhídrico (25%)

8.- Electrolito (solución de Zinc)

9.- Agua

10.- Cromato trivalente

11.-Ácido nítrico (0.03%)

12.- Sosa cáustica (5%)

13.- Secadora para cabello

PROCEDIMIENTO

1.-Seleccionar las partes a procesar

2.- Meter a desengrase por inmersión (macro limpieza superficial)

3.- Meter a desengrase electrolítico (micro limpieza estructural)

4.- Doble enjuague con agua corriente

5.- Activación ácida o decapado (ácido clorhídrico)

6.- Doble enjuague con agua corriente

7.-  Neutralizado y/o activación alcalina (sosa cáustica)

8.- Proceso de Zinc: Se le da el recubrimiento a las piezas

9.- Doble enjuague con agua corriente

10.- Activación (ácido nítrico 0.03%)

11.-Cromato trivalente: Se pueden hacer recubrimientos en los metales en color negro, verde, azul, plata. Dependiendo las necesidades.

12.- Doble enjuague con agua corriente

13.- Secado, con la secadora de cabello

Galería Método

Resultados

RESULTADOS

Obtuvimos piezas de metal de uso cotidiano  recubiertas con un acabado estético y resistente a la corrosión. Se aprendió un proceso nuevo enfocado a la electroquímica y se vio el antes y después de unas piezas de metal comunes.

En as siguientes imágenes se pueden ver los resultados, el antes y el después de las piezas, primero muy grises y expuestas a la corrosión, después del proceso se ven con un acabado tornasol y con resistencia a la corrosión.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

CONCLUSIÓN

En este caso específico, se recubrieron las piezas con Zinc para incrementar su resistencia a la corrosión.

Cabe mencionar que es un proceso económico. Ya que este metal es abundante en nuestra corteza terrestre.

Bibliografía

BIBLIOGRAFÍA

LIBRO ANUAL: METAL FINISHING

http://www.sciencedirect.com/science/journal/00260576

http://metalfinishing.epubxp.com/t/12238-metal-finishing-guide-boo

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography