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4.c Recubrimientos metálicos
Tipos de protección para recubrimiento metálico
El recubrimiento metálico, desde el punto de vista de protección contra la
corrosión puede ser: Directa o de Sacrificio.
En la protección directa el metal de recubrimiento debe de constituir una capa
ininterrumpida, pues si esta se rompe el metal base entra en contacto con el
electrolito; por ella la calidad de este revestimiento es de vital importancia. En
la protección metálica de tipo sacrificio, en cambio, en caso de interrupción o
desgaste de la película protectora, esta es la que se convierte en el ánodo del
sistema electrolítico y será el que sufrirá las consecuencias de la corrosión. Sin
embargo, lo que se persigue con ambos recubrimientos es brindar una
protección directa con el metal base.
Métodos para recubrimientos
Para la aplicación de recubrimientos metálicos existen varios métodos que
dependen del tipo de metal a recubrir, de las características deseadas en el
recubrimiento, del espesor, sin embargo, dentro de los mas usuales están el
proceso electrolítico de la galvanoplastia y de los revestimientos por inmersión
en caliente. Por ejemplo, el estañado y el galvanizado es muy común usarlos
por el segundo método; en cambio el cromado duro, niquelado, plateado,
dorado; comúnmente se realizan por medio de la galvanoplastia.
Metales más usados en los recubrimientos
Los metales usados para el recubrimiento se pueden dividir en dos grupos:
1. Los metales que presentan un potencial positivo respecto al hierro, por
ejemplo: Cu, Ni, Sn, Ag, Cr.
2. Los metales que presentan un potencial negativo, por ejemplo Zn, Al.
A continuación se describen los metales mas usados en los recubrimientos en
la industria (Cu, Ni, Cr):
Cobre

No se utiliza para fines decorativos.

Aumenta la conductividad.

Para evitar la corrosión por rozamiento.
Níquel

Revestimiento para instalación de productos químicos.

Resistencia a la oxidación.

Resistente a la temperatura.
Cromo

Depósitos gruesos (moldes para inyectar plastico, troqueles, plantillas,
etc.).

Baños concentrados para acabados decorativos (escudos, molduras,
muebles tubulares).
Recubrimientos por inmersión
Galvanizado
Consiste en recubrir las piezas metálicas como las de acero, con una capa
delgada de zinc, las piezas a galvanizar deben someterse a una limpieza que
incluye el decapado, el cual consiste en sumergir las piezas en un baño de
ácido sulfúrico diluido; a continuación las piezas se lavan para eliminar los
residuos de ácido sulfúrico y las sales de hierro que se hayan originado en su
superficie durante el decapado. Las piezas perfectamente limpias se sumergen
en el baño fundamentalmente constituido por una solución de cloruro doble de
zinc y amoniaco, con lo cual quedan protegidas de la oxidación atmosférica.
Estas piezas húmedas por el fundente se secan en el horno. El grosor de la
capa de zinc depende de la temperatura del baño metálico y del tiempo que
permanecen las piezas en el.
El galvanizado se emplea en la protección contra la corrosión de productos de
acero como lamina, marcos de ventana, cubetas, utensilios domésticos, tubos
para agua, tanques para agua, partes de refrigeradores, accesorios marinos,
alambre de púas, malla de alambre, herrajes para cercas con malla de
alambre, equipo agrícola, laminas corrugadas para techos.
Estaño por inmersión
Las piezas metálicas que han de estañarse deben someterse primero a una
limpieza que incluya el decapado, que consiste en sumergir las piezas en un
baño de ácido sulfúrico o clorhídrico diluido. A continuación las piezas limpias
se sumergen en el metal líquido que contiene, además, fundente diluido en el
baño metálico. En el caso de laminas de acero, después de su limpieza son
conducidas a la maquina de estañado que consta de un recipiente controlado
termostaticamente, el cual contiene el líquido; después se impregna con aceite
de palma, luego pasa a través del claro entre dos rodillos que controlan el
espesor final de la capa de estaño.
Muchos productos como envases para conservar alimentos, leche en polvo,
son estañados por inmersión en caliente. Esto es debido a que el estaño tiene
propiedades no toxicas, es resistente a la corrosión; los artículos estañados se
sueldan con relativa facilidad, tienen una alta plasticidad; sin embargo, en el
caso de ruptura de la capa de estaño, el acero se corroe fácilmente.
Proceso galvanizado
Características: Material: Zinc, aplicación por atomizador o galvanoplastía.
Ventajas: Bajo costo, protege el deterioro atmosférico.
Desventajas: Necesidad de eliminar espejos.
Usos: Postes de luz y torres de transmisión.
Proceso recubrimiento de estaño
Características: Porosidad mayor que en los recubrimientos electrolíticos.
Ventajas: Resistente a la oxidación.
Desventajas: Quebradizo.
Usos: laminas de acero usadas para alimentos, tuberías.
El tratamiento superficial, electrolítico consiste en una oxidación artificial para
reforzar las capas de óxidos naturales de las aleaciones de aluminio. Los
defectos de la planicidad, grietas y arañazos son visibles después del
tratamiento. La capa de protección es sólida y no se desprende.
Cromado por inmersión
Utilizado para dar resistencia al desgaste y a la abrasión. El metal mas utilizado
en el recubrimiento de las superficies, es el cromo. La medida de la dureza o
de la resistencia a la abrasión es, hasta cierto punto una función del metal
sobre el cual se deposita, así como del depósito mismo del cromo. Los
espesores son mayores 0.05 mm., de espesor pudiendo ser considerablemente
mas gruesos.
Plateada por terne
El acero es sumergido en una aleación de plomo y 25% de estaño. Es más
barato que el plateado por estaño y tiene mejor resistencia a la corrosión; se
usa para proteger las cajas para baterías de automóvil y conexiones de
radiador.
Recubrimientos por electrolisis
El proceso de recubrimiento superficial por el método electrolítico se efectúa
aplicando corriente eléctrica al metal dentro de una solución. Se usa para
proporcionar protección contra la corrosión, minimizar el desgaste y mejorar la
presentación de los metales.
Procedimiento
Se utilizan dos electrodos, donde uno de ellos es el material el cual se va a
recubrir superficialmente, y el otro electrodo suele estar hecho del material con
que se va a efectuar el recubrimiento, aunque en ocasiones, por el costo del
material con que se va a recubrir se utilizan electrodos de algún otro material
cualesquiera, por lo general de plomo, mientras que el material de aporte se
encuentra disuelto en la solución; el electrodo el cual es la pieza que va a
recibir el recubrimiento se conecta al polo negativo de una fuente de corriente
directa, mientras que el electrodo del material de aporte debe ser conectado al
polo positivo.
Ambos electrodos se conectan en una tina que contiene electrolito el cual sirve
como medio de transporte de la corriente eléctrica entre ambos electrodos, así
mismo remueve el material maquinado de la región de corte y mueve el calor
generado de la operación.
Ver Figura>> 6.3
Cualidades de los materiales para electrodos





Alta dureza.
Baja resistividad.
Alta resistencia a la acción química del electrolito.
Facilidad de maquinado.
Buena conductividad térmica.
Materiales para recubrimientos por electrolisis
Cobre: No se emplea para fines decorativos, puesto que se empaña. Los
recubrimientos de cobre se emplean por su soldabilidad y más que nada por
sus propiedades conductoras. Depósitos gruesos con cobre son usados como
capa preventiva en la nitruración y la cementación. Es importante el
recubrimiento de cobre en piezas no metálicas a las cuales se les requiere
realizar un recubrimiento posterior.
Níquel: Los depósitos gruesos de níquel son usados esencialmente en
aplicaciones de ingeniería, restauración de piezas y un campo particular es el
de los productos químicos, en las industrias de alimentación para ciertos
líquidos corrosivos. También es utilizado el recubrimiento de níquel en aquellos
procesos en que se lleve acabo como operación final un cromado, puesto que
así se evitan capas gruesas de cromo, y por ende, se reduce el costo.
Cromo: Debido a que el cromo es un metal caro, en el cromado con fines
decorativos se utilizan baños concentrados, mientras que para cubrir piezas,
para protegerlas contra el desgaste o restaurarlas por el mismo, se utilizan
baños diluidos obteniéndose depósitos duros y gruesos.
Estaño: Las piezas metálicas que han de estañarse deben someterse
primeramente a una limpieza, mediante un decapado, esto consiste en
sumergir las piezas en un baño de ácido sulfúrico, o bien, ácido clorhídrico
diluido. Posteriormente son sumergidos en el metal líquido que además
contiene fundentes diluidos en el baño. Las aplicaciones de este tipo de
recubrimientos se encuentran en: Conservas, alimentos, leche en polvo; esto
debido a que el estaño tiene propiedades no toxicas, es resistente a la
corrosión, facilidad de soldabilidad, gran plasticidad, pero sin embargo si por
algún motivo presenta ruptura en la capa de estaño, el acero se corroe
fácilmente.
Aluminio: El proceso por medio del cual se proporciona una capa de óxido de
aluminio se le conoce como anodizado. Esta capa de óxido brinda mayor
protección contra la acción posterior, sirve como aislante eléctrico en los
conductores, da la apariencia de una capa de pintura y además facilita el
pintado de las piezas con tintes orgánicos.
Ver Figura>> 6.4
Factores que intervienen en los recubrimientos electrolíticos
Un término importante en los recubrimientos electrolíticos es el rendimiento
electrolítico, este es definido como el peso de metal efectivamente depositado
sobre el cátodo en relación al peso teórico que resulta por aplicación de la ley
Faraday.
Densidad de corriente: La densidad de corriente expresada en amperios por
dm2, regula evidentemente el espesor de la capa electrolítica siempre que ello
sea posible. Por otra porte, la densidad de corriente influye sobre el grano del
metal depositado, de modo general, el aumento de la densidad afina el grano
hasta cierto límite.
Concentración del electrolito: El aumento de sales en solución que constituye el
electrolito, permite elevar la densidad de corriente, especialmente si este
aumento se combina con una elevación de la temperatura y con la agitación.
Composición del electrolito: Un electrolito no comprende tan solo la sal del
metal que se desea depositar, también incluye otros diversos compuestos en
mayor o menor cantidad, la adición de estos tiene como fin aportar mejoras,
tales como aumentar la conductividad de la solución, afinar el grano del metal
depositado, facilitar la corrosión de ácidos.
Acidez: La cantidad de iones hidrógeno activos en una solución ácida es muy
importante, ya que un ácido puede hallarse mas o menos disociado. Un exceso
de iones hidrógeno da malos resultados en diversas aplicaciones electrolíticas
como las del níquel y las del zinc, y en estos el ph debe ser vigilado.
Temperatura: Una elevación de la temperatura eleva la conductividad del
electoralito y la solubilidad de las sales que intervienen en la composición del
misma, de dónde se desprende la posibilidad de concentración mas elevada, y
por consiguiente, de intensidades de corriente mayores.
Agitación: La agitación impide el empobrecimiento en iones metálicos de la
zona catódica, también impide en diferente medida, la adherencia de burbujas
gaseosas sobre el cátodo provocando "picaduras en su superficie”. La agitación
pone sin embargo, en suspensión las impurezas del baño, las cuales hacen
que el recubrimiento resulte rugoso e incluso picado.
Poder de penetración: Consiste en la facultad que tiene el electrolito para
repartir con regularidad la capa metálica depositada sobre un objeto de formas
complejas sobre las partes complejas de este objeto u en sus aristas, las
cuales reciben siempre mas densidad de corriente que las partes cóncavas. .
Equipo necesario
Equipo eléctrico: Para la realización de los recubrimientos electrolíticos es
necesario disponer corriente continua, para ello lo mas conveniente es,
transformar la tensión alterna de 110, 220 o 440 volts, a continua de bajo
voltaje. Para esta transformación se emplean grupos convertidores o
rectificadores.
Las líneas de distribución que unen al generador (rectificador) con los baños de
electrolisis son generalmente de cobre. La forma de las barreras es
perfectamente plana; es conveniente emplear el mínimo posible de longitud
para reducir las perdidas de carga.
Para medir las diferencias de potencial entre dos puntos de un conductor se
usa un voltímetro. Con un amperímetro se puede medir la corriente que pasa
en un momento dado por el circuito. Estos instrumentos son indispensables en
toda cuba electrolítica. El voltímetro se conecta en paralelo y el amperímetro en
serie.
Los aparatos que actúan conjuntamente con el amperímetro y el voltímetro son
los reóstatos, estos sirven para regular la corriente deseada para cada baño.
Están conectados en serie o en paralelo.
Cubas electrolíticas: Se constituyen de diferentes materiales, según los usos.

De madera: Poco usuales, son adecuadas para las soluciones
débilmente ácidas o alcalinas y para las soluciones de niquelado. Se
revisten a menudo con laminas de plomo (3 - 4 mm) para las soluciones
ácidas de cobreado, para los vanos sulfúricos y para los baños de
niquelado.

De acero: Son esmaltados con resinas epóxicas o recubiertas con fibras
de vidrio. Son convenientes para los ácidos o los álcalis.

De vidrio: Resisten bien las soluciones ácidas y alcalinas, pero son muy
frágiles,
Las cubas son muy empleadas generalmente para la inmersión a colgada de
piezas por unidades a agrupadas sobre bastidor.
Ver Figura>> 6.5
Equipo de calentamiento: La calefacción de los baños se efectúa generalmente
por medio de serpentines situados en el fondo de las cubas y atravesados con
vapor de agua, se emplea también el procedimiento eléctrico por medio de
calentadores sumergibles constituid0s por una resistencia eléctrica. La
agitación es por medio de aire comprimido, suministrado por tubos situados en
el fondo de las cubas. Este sistema es muy práctico y da buenos resultados.
También se utilizan medios mecánicos.
Equipo de filtración: La eliminación de las impurezas de un baño pueden
efectuarse mediante filtros a presión, para este fin se emplean bombas que
aspiran el líquido de las cubas y lo llevan a un filtro. El filtro y la bomba deben
estar constituidos en materiales que resisten bien la corrosión.
Fases para la preparación de piezas
La preparación de las piezas en un recubrimiento electrolítico presenta varias
fases:
Esmerilado: Tiene por objeto aislar las superficies ásperas de las piezas
prensadas, forjadas o fundidas, la eliminación de rebabas, escamas de
fundición, etc.; y puede prolongarse hasta conseguir que la superficie quede
completamente lisa.
Pulido: Tiene como fin hacer que las huellas del esmerilado desaparezcan
antes del recubrimiento superficial, esto lo logra mediante un previo pulido, un
pulido de acabado y finalmente un abrillantado.
Desengrasado: Los procedimientos varían según el tipo de grasa. Los mas
usados son:
a) Limpieza con álcalis por inmersión o rociado.
b) Desengrasado electrolítico con álcalis.
c) Desengrasado con disolventes orgánicos.
Otros métodos
Revestimiento metálico
Electroformación: Es un proceso para depositar una capa de metal sobre un
mandril preformado, que después se separa de la pieza terminada. Se basa en
los mismos principios que la electrodeposición y se emplea el mismo equipo
básico. Las piezas electroformadas son diferentes de las que tienen baño
electrodepositado, por el espesor de la capa y el uso del mandril. Con la
electroformación pueden obtenerse piezas difíciles o costosas de hacer con
otros procesos, piezas de propiedades exclusivas o con tolerancias muy
exactas o piezas con paredes muy delgadas, que requieren detalles muy finos
en la superficie.
Reducción química o plateado sin electricidad: Se precipita metal de una
solución química para formar películas brillantes para un posterior
electroplateado.
Metalización al vació: Es el proceso para depositar una superficie metálica, en
una cámara de vació, en objetos metálicos y no metálicos. Las piezas de
materiales no metálicos han sustituido en forma gradual a troquelados y
fundiciones de metal con los que se logran ventajas de costo, peso y una
enorme variedad de productos. En este proceso las piezas se cubren con
pintura, laca o barnices conductores mezclados con pigmentos; después del
tratamiento para hacerlas conductoras se colocan en una cámara de vació.
También se pone en la cámara una cantidad determinada de material para
metalizar, sobre unos filamentos de tungsteno. Se evacua la cámara y se
calientan los filamentos de tungsteno hasta que se evapora el metal y se
difunde por toda la cámara; el vapor metalizado se condensa sobre las piezas y
forma una capa brillante, a la cual se aplica una capa adicional protectora.
Aspersión del metal: La aspersión o mentalización es con una pistola en la cual
se calienta el metal con una flama oxiacetilénica y se lanza contra la superficie
de trabajo en forma de gotitas, las cuales se adhieren por acción mecánica y
forman un revestimiento metálico. La aspersión suele ser para protección;
aunque pueden usarse muchos metales, los más comunes son el zinc y el
aluminio.
Revestimientos vítreos
El esmalte vítreo (porcelana a cerámica) es un revestimiento inorgánico, duro y
parecido al vidrio, fusionado al metal. Se aplica a hierro esmaltado y funde a
Cu, AI, Br, etc.
Los revestimientos vítreos son lisos, duros, lustrosos y resisten a altas
temperaturas, pero están sujetos al descarapelado y al agrietamiento.
Normalmente se aplican bajos voltajes (6 a 10 volts de C.D.) y altas corrientes
de 15 a 5,000 amperes. Ejemplos: Carbonizado, niquelado, cromado, plateado,
dorado, estañado, etc.