Recubrimientos electrolíticos de aleación estaño-níquel

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NTE INEN 1066 (1981) (Spanish):
Recubrimientos electrolíticos de aleación
estaño-níquel sobre acero, cobre, zinc,
aleaciones de cobre y de zinc. Requisitos
CDU: 669.65.24.058
Norma Técnica
Ecuatoriana
MT 05.01-412
RECUBRIMIENTOS ELECTROLITICOS DE ALEACIÓN
ESTAÑO-NIQUEL SOBRE ACERO, COBRE, ZINC,
ALEACIONES DE COBRE Y DE ZINC. REQUISITOS
INEN 1 066
1986-09
Instituto Ecuatoriano de Normalización, INEN – Casilla 17-01-3999 – Baquerizo Moreno E8-29 y Almagro – Quito-Ecuador – Prohibida la reproducción
1. OBJETO
1.1 Esta norma establece los requisitos generales que deben cumplir los recubrimientos efectuados
con aleación de estaño-níquel sobre base metálica de acero, cobre, zinc o aleaciones de cobre o zinc,
aplicados por vía electrolítica para protección contra corrosión o con fines decorativos.
2. ALCANCE
2.1 Esta norma se aplica a toda clase de productos fabricados en uno de los metales base
mencionados en 1.1, excepto en los casos siguientes:
a) recubrimientos sobre roscas (ver nota 1),
b) recubrimientos sobre láminas, flejes o alambre en sus formas no elaboradas, así como resortes
espirales.
2.2 Esta norma no especifica la condición superficial del metal base antes de la electrodeposición; el
grado de rugosidad aceptable deberá determinarse por acuerdo de las partes interesadas, excepto en
los casos en que existan normas específicas de producto.
3. TERMINOLOGIA
3.1 Superficie significativa. Es la parte de la superficie de la pieza que es esencial para la apariencia
o utilidad de la misma, que debe recubrirse, o sobre la que se aplica el recubrimiento. En caso de
necesidad, la superficie significativa debe indicarse en dibujos, planos, o mediante la provisión de
muestras debidamente marcadas.
4. SIMBOLOGIA
4.1 En esta norma se utilizan los siguientes símbolos:
s espesor de recubrimiento (µm),
s espesor promedio de recubrimiento (µm).
5. CLASIFICACION
5.1 De acuerdo al índice de servicio, los recubrimientos de aleación estaño-níquel pueden ser de los
tipos 1 - 2 y 3 (ver numeral 6.2).
____________
NOTA 1. Para el caso de roscas con recubrimientos, véase la Norma INEN 1 052.
(Continúa)
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6. REQUISITOS
6.1 Apariencia
6.1.1 El área que corresponde a la superficie significativa del artículo recubierto debe estar libre de
defectos visibles, como ampolladuras, rugosidades, rajaduras o discontinuidades en el recubrimiento.
La magnitud de las ampolladuras fuera del área significativa, que se considera todavía corno
aceptable, debe establecerse por mutuo acuerdo entre las partes interesadas. En las piezas en las
que es inevitable una marca de contacto, la posición de la misma debe también ser de acuerdo entre
las partes. La pieza debe estar limpia y sin daños. El comprador deberá especificar la condición de
brillo expresamente, por ejemplo, brillante, lustroso o mate. En caso necesario, el comprador proveerá
al fabricante de una muestra con el acabado requerido.
6.2 Espesor
6.2.1 Los espesores de recubrimiento de aleación estaño-níquel sobre los diversos metales cubiertos
por esta norma se establecen en la Tabla 1. La Tabla 1 indica además la abreviatura correspondiente
y el índice de servicio (ver Norma INEN 951) aplicable a cada espesor de recubrimiento.
TABLA 1. Espesores de recubrimiento de aleación estaño – níquel ( µm)
1
Abreviatura/recubrimiento
Fe/el SnNi8
Fe/el SnNi15
Fe/el SnNi25
Cu/el SnNi8
Cu/el SnNi15
Cu/el SnNi25
Zn/el SnNi8
Zn/el SnNi15
Zn/el SnNi25
2
Espesor mínimo SnNi
Sobre acero
8
15
25
Sobre cobre o aleaciones de cobre
8
15
25
Sobre zinc o aleaciones de zinc
8
15
25
3
Índice de servicio
1
2
3
1
2
3
1
2
3
(Continua)
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6.2.2 Los recubrimientos sobre base de acero o de zinc y sus aleaciones recibirán de preferencia un
baño primario de cobre de espesor 8 µm. Por común acuerdo de las partes interesadas, se puede
aplicar en lugar de este baño primario de cobre, un baño de bronce, níquel o estaño del mismo
espesor.
6.2.3 Los espesores mínimos (s) establecidos en la Tabla 1 para cada tipo de recubrimiento, tienen
validez para la superficie significativa que debe satisfacer determinado índice de servicio. El espesor
se determinará por el método microscópico, de acuerdo a la Norma INEN 601, en los puntos
acordados entre las partes interesadas, o en cualquier lugar de la superficie significativa que pueda
ser tocada por una esfera de 20 mm de diámetro.
2,
6.2.4 Para piezas de superficie significativa inferior a 100 mm los espesores mínimos según la Tabla
1 deben considerarse como valores mínimos para el espesor promedio ( s ) determinado según la
Norma INEN 601 o por cualquiera de los métodos normalizados, previo acuerdo entre las partes
interesadas.
6.3 Abreviatura
6.3.1 La abreviatura para designar los recubrimientos de esta norma, consta de los siguientes
símbolos:
a)
b)
c)
d)
e)
Fe; Cu; Zn, o el nombre de la aleación, para designar el metal base,
la abreviación (el) por "electrolítico",
Sn Ni aleación estaño níquel,
el valor del espesor de recubrimiento mínimo de Sn Ni según la Tabla 1.
indicaciones adicionales según la Norma INEN 951.
6.12 Ejemplo
Es el caso de recubrimiento con baño primario de cobre, bronce níquel o estaño, puede además
indicarse el metal del baño primario y su espesor:
(Continua)
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6.3.3 Cuando sea posible, se pueden eliminar las abreviaciones innecesarias.
6.4 Tratamientos térmicos
6.4.1 Se aplicarán tratamientos térmicos siempre que se trate de acero de base, según las siguientes
indicaciones:
6.4.1.1 Acero de base. Cuando sea requerido por el comprador o por el requisito específico del
producto establecido en la Norma respectiva, se deberá someter las piezas de ciertos aceros a
tratamiento térmico, para reducir el riesgo de daños provenientes de fragilidad por hidrógeno. Los
2
aceros cuya resistencia a la tracción sea mayor a 1500 N/mm (o cuya dureza equivalente sea de 45
HRC;440 HV;415 HB), no deberán cubrirse electrolíticamente con estaño + níquel por los métodos
2
convencionales. Deberá también tomarse en cuenta que acero con Re1 000 N/mm (o dureza mayor
que 30 HRC; 295 Hv; 280 HB) requieren necesariamente de tratamiento para reducir el riesgo de
fragilitamiento por hidrógeno.
6.4.2 Alivio de tensiones antes de la electrodeposición. Las piezas obtenidas por fuerte deformación
2
en frío, fabricadas de acero con Re1 000 N/mm (o de dureza correspondiente), que han sido
además rectificadas o sometidas a severo maquinado después del templado, deben someterse a
alivio de tensiones. Deberán mantenerse de preferencia a la más alta temperatura de revenido
durante 30 minutos o, en su defecto, deberán mantenerse entre 190°C y 210°C por lo menos una
hora. En todo caso, deberán tenerse muy en cuenta las propiedades específicas del tipo de acero que
constituye el metal base de recubrimiento, para elegir el tratamiento previo más adecuado. Un
procedimiento apropiado y recomendable para reducir al mínimo la fragilidad por hidrógeno se da en
GP-9 (ver Apéndice Z). En el Anexo B se dan recomendaciones para la correcta ejecución del
electrodepóstio.
6.4.3 Tratamiento térmico después de la electrodeposición.
6.4.3.1 Las piezas sometidas a esfuerzos de fatiga o cargas permanentes durante el servicio y
2
fabricadas por fuerte deformación en frío, o de acero de Re1 000 N/mm
(o de dureza
correspondiente), deberán tratarse térmicamente después de ser recubiertas. La Tabla 3 siguiente
establece los períodos que deberán alcanzar- se tomando en cuenta el espesor de la pieza.
TABLA 2. Tratamiento térmico después de la electrodeposición.
Re
Espesor máximo de la pieza
2
N/mm
1 000 a 1 150
mm
Menos de 12
De 12 a 25
Mas de 25
Periodo mínimo a 190°C
a 210°C
Horas
2
4
8
(Continua)
-4-
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TABLA 2. Tratamiento térmico después de la electrodeposición
(Continuación)
Re
N/mm2
1 150 a 1 400
Espesor máximo de la pieza
mm
Menos de 12
De 12 a 25
Más de 25
Sobre 40
Período mínimo a 190°C
a 210°C
Horas
4
12
24 (ver nota 2)
A determinarse
experimentalmente
6.4.3.2 En los casos en los que las temperaturas establecidas pueden resultar debilitantes, como por
ejemplo en piezas endurecidas superficialmente, puede ser necesaria la aplicación de temperaturas
más bajas por más tiempo.
6.5 Adherencia
6.5.1 El recubrimiento de aleación estaño-níquel deberá estar firmemente adherido al metal base. La
adhesión se ensayará de acuerdo a la Norma INEN 950, mediante los ensayos de bruñido y de
enfriamiento brusco. No deberá presentarse ningún signo de separación de las capas
electrodepositadas.
6.1 Porosidad
6.6.1 Los recubrimientos que tengan espesores de 25 µm y más deberán sujetarse al ensayo descrito
en el Anexo A, y los resultados evaluarse de acuerdo a la Norma INEN 1 176. De existir acuerdo entre
las partes interesadas, los recubrimientos con espesor menor a 25 µm podrán también someterse al
ensayo de porosidad, durante 24 horas.
6.7 Metal de depósito
6.7.1 La aleación de electrodepósito de estaño-níquel es un compuesto estable de fase simple que
corresponde aproximadamente a la fórmula Sn Ni. El compuesto es estable a temperatura ambiente,
pero recristaliza a temperaturas elevadas y la composición corresponde aproximadamente a Sn 4 Ni3
a 795°C. La temperatura más estable máxima es de 30 0°C. La fusión empieza aproximadamente a
los 1 200°C. El revestimiento es duro (dureza Vicke rs 700HV), pero característicamente algo
quebradizo (frágil), por lo cual no se recomienda utilizarlo, si las piezas deben someterse después del
recubrimiento a deformaciones en frío. La aleación estaño-níquel se puede depositar directamente
sobre acero, cobre o aleaciones a base de cobre. En el caso del acero se recomienda un baño
primario de cobre para mejorar la adhesión. Sobre zinc y aleaciones de zinc, es siempre necesario
realizar un bario primario de cobre.
_______________________
NOTA 2. El calentamiento se iniciará dentro de las 16 h después del electrodepósito.
(Continua)
-5-
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6.7.2 La figura 1 muestra el diagrama de fases para la aleación estaño-níquel. La zona marcada
corresponde a la aplicable para recubrimientos según esta norma. El porcentaje de Sn es
aproximadamente de 65 partes en peso (65 ± 2%) y el resto es estaño.
7. DISPOSICIONES GENERALES
7.1 Toma de muestras y plan de muestreo
7.1.1 El método para la toma de muestras se especificará en las normas relativas a cada producto en
particular o de acuerdo entre las partes interesadas.
7.1.2 El plan de muestreo con fines de aceptación o rechazo deberá especificarse en la norma de
cada producto, o se determinará por acuerdo entre las partes, debiendo en todo caso estar de
acuerdo con la Norma INEN 255.
7.2 Modo de especificar pedidos
7.2.1 Al pedir artículos recubiertos de aleación estaño níquel, el comprador deberá especificar, a más
del número de esta norma, el índice de servicio requerido o la abreviatura completa del recubrimiento.
Cuando sea necesario se especificarán los tratamientos posteriores requeridos.
(Continua)
-6-
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FIGURA 1. Diagrama para la aleación estaño-níquel
(Continua)
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ANEXO A
DETERMINACION DE LA POROSIDAD DE RECUBRIMIENTOS DE ALEACION
DE ESTAÑO -NIQUEL 65/35
A.1 Principio
A.1.1 La exposición de la aleación estaño-níquel a una atmósfera húmeda, conteniendo una baja
concentración de dióxido de azufre, no produce corrosión, pero causa la aparición de manchas y
puntos de corrosión en los lugares donde existe discontinuidad del recubrimiento. Si la concentración
de dióxido de azufre en la atmósfera es muy alto, el producto de corrosión que se forma es demasiado
fluido para permitir una observación correcta de las porosidades de donde proviene. El método que se
describe, que depende de la producción de dióxido de azufre a partir de la reacción entre tiosulfato de
sodio y ácido sulfúrico dentro de una cámara, asegura condiciones apropiadas para producción de
corrosión en las discontinuidades, con inmovilidad de los productos resultantes.
A.2 Instrumental
A.2.1 Cámara de ensayos. Que consiste en un gabinete cerrado construido de vidrio, plástico u otro
material inerte y transparente, provisto de puerta lateral. El tamaño debe ser suficiente para acomodar
a las probetas, de modo que la parte inferior de las mismas queden por lo menos a 75 mm sobre el
nivel de la solución que se coloca en la parte inferior de la cámara. La solución ocupará por lo menos
un quinto del volumen total de la cámara. El cierre de la cámara debe ser hermético a presión
ambiental. La sección transversal de la cámara debe ser uniforme, y la solución debe ocupar todo el
fondo de la misma.
A.2.2 Soporte. De vidrio o plástico, para sujetar las probetas dentro del gabinete. La superficie
significativa puede inclinarse a cualquier ángulo, pero será preferible tener igual inclinación para
artículos de un mismo tipo.
A.3 Reactivos
A.3.1 Solución de ensayo. Que constituye el medio corrosivo conjuntamente con el aire. La solución
se prepara añadiendo una parte en volumen de ácido sulfúrico 0,1 N a cuatro partes de una solución
que con- tenga 10 g de tiosulfato de sodio en cristales, en un litro de agua.
A.4 Procedimiento
A.4.1 Realizar el ensayo a temperatura de 20 ± 5°C, tomando precauciones para evitar fluctuacion es
rápidas de temperatura. Límpiese las probetas con un solvente orgánico, como triclorotriflouroetano,
secarlas con un paño que no deje pelusas y dejarlas reposar hasta que tengan temperatura ambiente.
Introducir dentro de la cámara de ensayos una cantidad de solución acuosa de tiosulfato de sodio (10
g/l), igual a un quinto del volumen de la cámara. Suspender las probetas sobre esta solución, con las
superficies adyacentes se paradas 25 mm una de otra, y 25 mm mínimo, de las paredes de la cámara,
y 75 mm mínimo, sobre el nivel de la solución.
(Continua)
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Añadir a la solución de tiosulfato de sodio un volumen de ácido sulfúrico 0,1 N equivalente a un 25%
del volumen de solución. Cerrar herméticamente el gabinete. Se puede añadir el ácido sulfúrico antes
de colocar en su sitio a las probetas, pero, en este caso, el tiempo máximo después de colocar el
ácido, para cerrar la cámara, no debe ser mayor de 5 minutos. Dejar los especímenes en la cámara
cerrada durante 24 horas; luego, extraerlos de la cámara, dejar secar al aire, sin frotar o forzar el
secado. Después de remover las probetas de la cámara, se pueden suspender durante unos pocos
minutos sobre una atmósfera de amoníaco, lo cual causa la solidificación de los productos de la
corrosión todavía húmedos, y facilita la distinción de los productos de corrosión provenientes de la
base de acero o de la capa primaria de cobre. Antes de la ex- posición a gases de amoníaco, los
productos de corrosión del acero y del cobre son de color verduzco café. Al secarse en amoníaco, los
provenientes del acero toman coloración café obscuro y los del cobre, coloración azulada.
A.5 Resultados
A.5.1 Examinar cada probeta para constatar la presencia de rajaduras, poros y otras discontinuidades
2
en las cuales ha penetrado el recubrimiento. Si se presentan áreas penetradas mayores a 2,5 mm
para cada mancha rajadura, la probeta debería rechazarse. Evaluar los resultados del ensayo de
acuerdo a la Norma INEN 1 176 y determinar el índice de corrosión.
(Continua)
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ANEXO B
RECOMENDACIONES PARA LA ELECTRODEPOSICION DE RECUBRIMIENTOS
DE ALEACION DE ESTAÑO - NIQUEL
B.1 Cumplimiento de requisitos
B.1.1 Para garantizar el cumplimiento de los requisitos de la norma, se aconseja al fabricante:
a) Mantener control periódico de todas las soluciones y hacer inspecciones regulares de todos los
equipos, poniendo atención especial en los contactos eléctricos y en la exactitud de los
instrumentos.
b) Mantener un departamento de ensayos y laboratorio para la ejecución de los ensayos
normalizados, y para la determinación inmediata de posibles irregularidades. Para plantas en las
cuales el trabajo es continuo por períodos largos, la calidad de los recubrimientos de SnNi
deberá comprobarse por lo menos dos veces por cada turno de 8 horas, hasta que todas las
dificultades iniciales hayan desaparecido.
c) Mantener los requisitos internos de fabricación entre un 5 a 10% sobre los normalizados aquí.
B.2 Tiempo requerido para el electrodepósito
B.2.1 Cualquier espesor de recubrimiento puede ser producido en forma constante, solamente si la
densidad de corriente y el tiempo de electrodeposición son estrictamente controlados. La regulación
del voltaje no presenta ventaja alguna, a menos que signifique variaciones de la densidad de corriente
para determinada instalación. El espesor promedio de electrodepósito que se requiere para garantizar
un espesor mínimo local, depende de la forma del artículo, su forma y de la posición de los ánodos,
así como del poder de penetración de la solución. Para formas complicadas, se requerirán períodos
más largos. Cuando se someten a electrodepósito grandes cantidades de piezas pequeñas (por
ejemplo, en tratamientos en tambor), el tiempo del electrodepósito debe incrementarse para asegurar
el espesor normalizado en aquellos artículos que reciben menos que la densidad de corriente
promedio.
(Continua)
-10-
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APENDICE Z
Z.1 NORMAS A CONSULTAR
INEN 255
INEN 601
INEN 950
INEN 951
INEN 1 176
INEN 1 052
GP-9
Control de calidad. Procedimiento de muestreo y tablas para inspección por atributos.
Recubrimientos metálicos y no orgánicos. Determinación del espesar de recubrimiento
por el método microscópico.
Recubrimientos metálicos. Determinación de la adherencia. Métodos de ensayo.
Recubrimientos metálicos. Requisitos generales, espesores y abreviaturas
Recubrimientos metálicos. Determinación de la resistencia a la corrosión. Evaluación
de resultados para ensayos de corrosión acelerada.
Tornillería. Tornillos y tuercas con recubrimientos electrolíticos
Guía de práctica para la limpieza y preparación de superficies metálicas para
electrodepósito
Z .2 BASES DE ESTUDIO
M. Hansen. Constitution of binary alloys. McGraw-Hill. NuevaYork 1958.
BS 3597 Electroplated coatings of 65/35 tin-nickel alloy. British Standards Institution. London 1963.
ISO 2179 Electroplated coatings of tin-nicket alloy. International organization for standardization. Ginebra 1972.
-11-
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
INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA
Documento:
NTE INEN 1 066
TITULO: RECUBRIMIENTOS ELECTROLÍTICOS DE
Código:
ALEACIÓN ESTAÑO-NIQUEL SOBRE ACERO, COBRE, ZINC, MT 05.01-412
ALEACIONES DE COBRE Y DE ZINC. REQUISITOS.
ORIGINAL:
REVISIÓN:
Fecha de iniciación del estudio: 1977-08-04
Fecha de aprobación anterior por Consejo Directivo
Oficialización con el Carácter de
por Acuerdo No.
publicado en el Registro Oficial No.
Fecha de iniciación del estudio:
Fechas de consulta pública: de 1981-03-16
al
1981-04-30
La Dirección General, considerando la necesidad de regular las características de los recubrimientos metálicos
dispuso la elaboración de esta norma.
En sesión de 1985-07-05, el Consejo Directivo dispuso que esta norma vuelva a ser estudiada por el Subcomité
Técnico, el que realizó el nuevo estudio y aprobó la norma con fecha 1986-03-20
Subcomité Técnico:
Fecha de iniciación:
Fecha de aprobación: 1982-10-19
Integrantes del Subcomité Técnico:
NOMBRES:
INSTITUCIÓN REPRESENTADA:
Ing. José Herrera
Ing. Patricio Estupiñán
Ing. Freddie Orbe
Ing. César Andrade
Ing. Higinio León
Ing. Raúl Borja
Ing. Fausto Ramos
Ing. Héctor Fierro
Ing. César Alvarado
Dra. Cecilia Lascano
Ing. Diego Utreras
Ing. Marcelo Castillo
Lcdo. Diego Chiriboga
Ing. Jorge Andrade
Ing. Rubén Cueva
Ing. Jorge Medina
Ing. Efrén Trujillo
Ing. José Ossa
Ing. Byron Buitrón
Ing. Marco Reyes
Ing. Galo López
Sr. Hugo Herrera
Ing. Sixto Cadena
INECEL
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
UNIVERSIDAD CENTRAL
INECEL
INECEL
AYMESA
IDEAL ALAMBREC S. A.
UNIVERSIDAD CENTRAL
AWT
AWT
CEGALSA
QUIMICAMP
QUIMICAMP
DINE
FABRICA DE CLAVOS GUAYAS S. A.
ELECTROMETALICA
SQUARE "D" ANDINA
ECUACOBRE
ECASA
FABRICA SANTA BARBARA
FABRICA SANTA BARBARA
INEN
Otros trámites: 6 Esta norma sin ningún cambio en su contenido fue DESREGULARIZADA, pasando de
OBLIGATORIA a VOLUNTARIA, según Resolución de Consejo Directivo de 1998-01-08 y oficializada
mediante Acuerdo Ministerial No. 03 612 de 2003-12-22, publicado en el Registro Oficial No. 248 del 2004-0109
El Consejo Directivo del INEN aprobó este proyecto de norma en sesión de 1986-09-22
Oficializada como: Obligatoria
Registro Oficial No. 602 de 1987-01-13
Por Acuerdo Ministerial No. 691 de 1986-12-02
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