La galvanoplastia o electrodeposición es una aplicación práctica de la electroquímica. Se trata de una técnica basada en los principios electroquímicos, en donde se aplica una o varias capas de un metal seleccionado sobre un objeto receptor, por lo general, también metálico. La galvanoplastia o electrodeposición permite aplicar a un objeto metálico una capa fina, no mayor a 20 μm, para dar características anti corrosivas o simplemente para hacer más resistente el objeto a proteger.
Para ello, se requiere de un medio electrolítico que contenga iones del metal que se colocará sobre el objeto. Generalmente, se disuelven sales ricas en el metal deseado en agua y se hace pasar una corriente eléctrica controlada para lograr la ejecución de la galvanoplastia o la electrodeposición.
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| Planta de galvanoplastia. Imagen de ist |
En este artículo definiremos la galvanoplastia, su importancia y principales usos, y describiremos el proceso de la galvanoplastia a nivel industrial.
Tabla de contenidos
- ✔¿Qué es la galvanoplastia o electrodeposición?
- ✔Importancia de la galvanoplastia o electrodeposición
- ✔Ejemplos de la galvanoplastia o electrodeposición
- ✔Principales aplicaciones y usos de la galvanoplastia o electrodeposición
- ✔Proceso de galvanoplastia o electrodeposición
¿Qué es la galvanoplastia o electrodeposición?
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| Diagrama explicativo de la galvanoplastia. Imagen de ultranode |
La galvanoplastia o electrodeposición es un proceso, en el cual, mediante el uso de electricidad se logra un recubrimiento de un metal específico sobre otro, utilizando para ello, una solución rica en sales del metal con el que se desea recubrir a la pieza metálica (electrólisis).
También, podemos definir a la galvanoplastia como aquel proceso en el cual podemos recubrir una superficie metálica con iones metálicos que salen de un ánodo, pasan a través de una solución salina conductora de electricidad y llegan al cátodo donde se asientan.
Los procesos de galvanoplastia o electrodeposición se dividen en dos: Electroformación de láminas para moldes y revestimientos de protección. En el primer caso, suelen utilizarse metales como el estaño y el cromo. Mientras que en el segundo caso, se utiliza frecuentemente níquel, cobre y plata.
Importancia de la galvanoplastia o electrodeposición
El objetivo principal de la galvanoplastia o electrodeposición es modificar las propiedades de una superficie metálica, de modo, que se pueda proteger a la superficie de la corrosión, aumentar su resistencia a golpes y ralladuras, así como, elevar su resistencia a ciertas sustancias químicas. La galvanoplastia es muy importante, ya que permite modificar las propiedades del metal base sin tener que rehacer una pieza, solo utilizando un simple concepto de electroquímica.
Además de proteger a la superficie de la pieza metálica de la corrosión y de efectos erosivos del ambiente, la galvanoplastia permite elevar la durabilidad de los materiales, así como, cambiar las características de la superficie de los metales, para hacerlos más conductores o resistentes al fuego, etc. Asimismo, es una técnica bastante económica, ya que permite revestir metales con costos relativamente bajos, ahorrando en aleaciones metálicas, algo de gran importancia para la industria.
Principales aplicaciones y usos de la galvanoplastia o electrodeposición
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| Piezas metálicas con revestimientos fijados mediante galvanoplastia. Imagen de bussinesslive |
Actualmente, la galvanoplastia o electrodeposición cuenta con múltiples usos industriales, entre los cuales podemos destacar:
- El recubrimiento de placas de impresión.
- Recubrimientos de protección de piezas de diferentes industrias, como: automotriz, fontanería, electrodomésticos, joyería, etc.
- Usos odontológicos y médicos de relleno de piezas y de creación de prótesis.
- Creación de piezas de relojería y de equipos electrónicos.
- Creación de monedas y sellos.
La galvanoplastia es ampliamente utilizada en diferentes industrias, ya que permite modificar rápidamente las propiedades y características de la superficie de una pieza metálica.
Ejemplos de galvanoplastia o electrodeposición
Seguidamente, describiremos algunos ejemplos comunes de aplicaciones de galvanoplastia en la industria:
- Bronceado o latonado: Como su nombre lo indica, consiste en aplicar una o varias capas de bronce o latón a una superficie, generalmente, para modificar su apariencia.
- Cobreado: Su objetivo principal es depositar una capa de cobre sobre una superficie. Puede ser de naturaleza electrolítica (monovalente o bivalente) o de naturaleza química. Usualmente, se utiliza para elevar la conductividad eléctrica.
- Estañado: Aplicar capas de estaño a un metal es particularmente útil para proteger de la corrosión a piezas de hierro utilizadas para guardar alimentos, ya que el estaño también protege a los alimentos (guardados en las piezas metálicas) de contaminación generada por una exposición al metal.
- Plateado: Al igual que el cobreado, es comúnmente utilizado para añadir capas de plata que permitan elevar la conductividad eléctrica de una superficie.
- Zincado: Aplicar electrolíticamente capas de zinc a una superficie permite protegerla de la corrosión, sobre todo, al hierro, así como, mejorar la apariencia de la superficie.
- Plásticos metálicos: Consiste en aplicar una capa de plástico con propiedades conductoras sobre una superficie metálica y luego revestirlos de un metal, el cual se adhiere a la superficie del polímero como si fuese papel aluminio.
Cómo se realiza la galvanoplastia o electrodeposición y sus reacciones involucradas
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| Ejecución industrial de la galvanoplastia. Imagen de productfishing |
La galvanoplastia es una reacción de óxido-reducción o Redox. Teniendo esto en cuenta, debe haber una especie que experimente reducción y otra que experimente oxidación.
Tomemos como ejemplo el cobreado. Para realizarlo, necesitaremos de un ánodo de cobre y un cátodo que será la pieza de metal que deseamos recubrir. También, requeriremos de un circuito eléctrico externo donde el polo negativo se conecta al ánodo, el positivo al cátodo, y estos a una fuente de electricidad (batería).
Una vez cerrado el circuito eléctrico, el cátodo comienza a cargarse negativamente y el ánodo positivamente, esto fomenta a los electrones de cobre a salir del ánodo y viajar a través de la solución salina hasta el cátodo, efectuando una reacción de reducción:
Para mantener la neutralidad del medio acuoso (electrolítico), se ejecuta simultáneamente gracias al uso de la fuente de electricidad, una reacción de oxidación en el ánodo:
Así, los electrones que son liberados regresan eventualmente a la fuente eléctrica y de allí, se movilizan hacia el cátodo, de modo, que la galvanoplastia o electrodeposición se siga realizando. Durante este proceso el ánodo de cobre va perdiendo masa, mientras que el cátodo se reviste de una fina capa de cobre que le otorgará nuevas propiedades a su superficie.
Proceso de galvanoplastia o electrodeposición
A continuación, describiremos el proceso de galvanoplastia o electrodeposición y todo lo que se requiere para llevarlo a cabo. Las etapas de un proceso industrial de galvanoplastia o electrodeposición son las siguientes:
- Recepción de la materia prima
- Desengrase o limpieza química de las piezas a tratar
- Lavado de desengrase
- Decapado o desoxidación de las piezas
- Lavado de decapado
- Preparación mecánica de las piezas
- Limpieza física de las piezas
- Electrólisis (cobreado, cromado, niquelado, etc)
- Lavado en caliente
- Secado
- Aceitado
- Almacenado
Seguidamente, describiremos cada una de estas etapas:
Recepción de materia prima
Se reciben las piezas metálicas que van a ser utilizadas como ánodo en la galvanoplastia. Se revisa las placas de propiedades emitidas por el fabricante y se almacenan en bodegas acondicionadas para su resguardo. Asimismo, se reciben las piezas a proteger, las cuales son almacenadas en lugares inertes libres de humedad y de condiciones que las puedan deteriorar, desechando aquellas piezas que no sean aptas para el proceso de galvanoplastia.
También se recepcionan los insumos requeridos como solventes: tricolertfileno, percloretileno y tertracloruro de carbono, así como también, las bases a utilizar: soda caústica, carbonato sódico, carbonato potásico, fosfato trisódico, ortosilicatos y metasilicatos alcalinos, vidrio soluble, bicarbonato de sodio, etc. De igual manera, deben recibirse y almacenarse las sales a utilizar, así como, el trisulfonato naftaleno sódico y el formaldeído.
Desengrase o limpieza química
En esta etapa, eliminaremos toda la grasa y aceite que pueda encontrarse en la superficie de las piezas metálicas a tratar. Por lo general, se utilizan tres tipos de desengrasantes considerando el tipo de grasa adherida:
- Desengrase alcalino mediante rocío o inmersión: Se utilizan bases fuertes para eliminar la grasa superficial, ya sea sumergiendo las piezas en un recipiente contentivo de la base, o mediante rociadores sobre la superficie de las piezas.
- Desengrase mediante solventes orgánicos: Por lo general, se utilizan hidrocarburos clorados no inflamables. Tienen la ventaja de eliminar las grasas y aceites de la superficie sin atacar ni alterar químicamente al metal, quedando las piezas secas y desengrasadas. Para recuperar los solventes se utiliza destilación.
- Desengrase alcalino electrolítico: Es el procedimiento más efectivo. Se utiliza un electrolito alcalino y mediante el uso de una corriente eléctrica se procede a retirar las grasas por medio de un proceso de electrólisis.
Lavado de desengrase
Una vez desengrasadas, las piezas deben ser lavadas con agua para eliminar restos de solventes. De esta manera, evitaremos manchas en la superficie del metal y lograremos recubrimientos más regulares.
Decapado o desoxidación
Las piezas limpias son sometidas a un proceso de decapado, que elimina capas de óxido que pudiesen haberse formado en la superficie de las piezas. Para ello, se pueden utilizar soluciones ácidas o alcalinas que permitan la remoción del óxido. Las piezas deben ser sumergidas en estas soluciones, que pueden ser:
- Alcalinas: Hidróxidos, carbonatos, aditivos orgánicos e inorgánicos y surfactantes.
- Ácidas: Ácido sulfúrico, ácido clorhídrico y ácido fluorhídrico.
Lavado de decapado
Una vez realizado el decapado, las piezas deben ser lavadas para eliminar restos de las sustancias utilizados y del óxido. Para ello, se utiliza agua, saliendo la pieza limpia para la siguiente etapa del proceso.
Preparación mecánica de la pieza
Esta etapa está pensada para dejar la pieza tan lisa, brillante y homogénea como sea posible, de modo, que la galvanoplastia se realice de la mejor manera. Se utilizan esmeriles y pulidoras, para dejar la superficie lo más lisa posible.
Estos tratamientos mecánicos son realizados por discos de grano o cerámicos que permiten realizar la función deseada. Las piezas pueden pulirse mediante métodos mecánicos o electroquímicos (utilizando sales metálicas que dejan la superficie brillante).
Limpieza física de las piezas
Luego de salir de la preparación mecánica, las piezas deben ser lavadas para eliminar restos de metal que pueden dificultar la galvanoplastia. Para lograrlo, se utilizan cepillos de fibra para eliminar las partículas metálicas que pudiesen haber quedado adheridas a las piezas. Luego de la cepillada, las piezas son lavadas con agua a temperatura ambiente.
Electrólisis
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| Piezas expuestas a la electrolisis. Imagen de altaherchemicals |
En esta etapa se realiza el recubrimiento. Se toma en cuenta la conservación de la masa, es decir, siempre debe haber material que se oxide y material que se reduzca. Se pueden realizar las reacciones de oxidación y reducción en recipientes separados unidos por conductores metálicos para que los electrones viajen libremente.
Al ocurrir la electrólisis, la solución conductora (electrolito) fomenta el viaje de los electrones del ánodo al cátodo, mediante la aplicación de una corriente eléctrica. Para lograr una galvanoplastia o electrodeposición efectiva, también suelen utilizarse materiales metálicos de recubrimiento, como sulfatos, cloruros, entre otros, hasta lograr las condiciones deseadas de la película de recubrimiento.
Lavado en caliente
Finalizada la electrólisis y el proceso de óxido-reducción que permite la adición del recubrimiento, las piezas deben ser sometidas a un baño de agua caliente para remover el exceso de electrolito en ellas. Otra forma de hacerlo, es hacer pasar a las piezas por máquinas rociadoras de agua tibia y soluciones diluidas de ácido clorhídrico.
Secado
El secado es importante, ya que evita la aparición de manchas sobre la pieza. Para llevarlo a cabo, se colocan las piezas en mesas de secado que son introducidas en hornos o son sometidas a rocío con agua caliente. Por lo general, las piezas son puestas sobre mesas de madera dentro de hornos de secado y se utiliza aserrín como agente secante, con una temperatura del aire que va entre los 80 y 90 grados Celsius.
Aceitado
Esta etapa del proceso permite adicionar una película protectora contra la humedad del aire, a fin de lograr una manipulación más cómoda de la pieza. Para ello, las piezas pasan por un aceitador electroestático, lo que permite la aplicación de una película homogénea de aceite que logre un acabado brilloso.
Almacenado
Una vez listas las piezas, son almacenadas en bodegas y empaquetadas para facilitar su despacho.
Como punto adicional, comentaremos que el proceso de galvanoplastia o electrodeposición requiere la implementación de un par de servicios adicionales, los cuales son:
- Tratamiento de aguas residuales: Las aguas residuales del proceso de galvanoplastia deben ser sometidas a un tratamiento previo antes de ser descargadas al exterior de la planta, ya que hay que reducir la cantidad de metales disueltos en el agua según la normativa ambiental vigente.
- Mantenimiento mecánico e industrial: Se deben mantener los equipos de preparación mecánica de las piezas en buen estado, para ello, se requiere un plan de mantenimiento regular y efectivo.
¿Qué es la galvanoplastia? by Ing. Bulmaro Noguera is licensed under a Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional License
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