Estañado de Envases de Hojalata
Estañado de Envases de Hojalata
Estañado de Envases de Hojalata
LIMA PERÚ
2017
II
Dedicatoria
Agradecimientos
Índice
Introducción …………………………………………………………………….……. 1
Generalidades …………………………………………………………………….……. 2
Capítulo I ……………………………………………………………………..…… 3
1.1 Principios electroquímicos de la corrosión …………………………... 4
1.2 Potenciales de semipila estándar de los electrodos …………………... 6
1.3 Tipos de corrosión ………………………………………………….. 9
Capítulo II …………………………………………………………………….…… 17
2.1 Modificación del diseño …………………………………………………. 18
2.2 Modificación del medio corrosivo …………………………….......... 19
2.3 Selección de materiales …………………………………………………. 20
2.4 Protección anódica …………………………………………………. 21
2.5 Protección catódica …………………………………………………. 22
2.6 Protección mediante recubrimientos …………………………………... 22
Capítulo III …………………………………………………………………………. 24
3.1 Estañado …………………………………………………………………. 24
3.2 Preparación de la Superficie .………………………………………...... 26
3.3 Flujograma del proceso de Estañado ………………………………….. 34
Capítulo IV …………………………………………………………………………. 35
4.1 Proceso de recubrimiento de estaño de envases hojalata ………………… 35
Capítulo V ………………………………………………………………………… 38
5.1 Costos de equipos y herramientas ………...………………………………. 38
1
INTRODUCCIÓN
Ya desde tiempos muy antiguos, hace más de 5000 años, se sabía de la utilidad del Estaño,
y que al mezclar este con el cobre, se formaba una aleación muy valiosa, el Bronce, mucho
más dura y durable que si trabajaban por separado. Con esto la humanidad empezaba a
dejar sus armas de piedra y se llevó a cabo la primera gran revolución tecnológica del
hombre, la edad de Bronce.
Aunque su producción mundial es pequeña, comparada con otros metales como Cu, Pb o
Zn, debido a la comparativamente poca abundancia en el planeta, ya que su
proporcionalidad es de 2ppm, contra, por ejemplo, 50 ppm de cobre.
Es debido a esto, a sus modestas propiedades mecánicas (metal blando), y su alto precio,
que el estaño se utiliza bajo la forma de aleaciones principalmente, y también para
soldadura y protección contra la corrosión (recubrimientos electrolíticos).
2
GENERALIDADES
No solo existe el recubrimiento con estaño, también existe el recubrimiento con otros
metales, y no solo por protección, sino también por estética.
Niquelado:
Aureado:
El oro es de gran demanda ya que es dúctil y maleable y fácil de usar y alear con otros
metales, tiene gran uso en joyería por su resistencia a la oxidación.
Plateado:
Cobreado:
Corriente impresa:
En este sistema de protección catódica se utiliza la corriente suministrada por una fuente
continua para imprimir la corriente necesaria para la protección de una estructura.
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS DE LA CORROSIÓN
Otro tipo de degradación de los metales que sucede por reacción química con el medio,
es lo que se conoce como "corrosión seca", que constituye en ocasiones una degradación
importante de los metales especialmente cuando va acompañado de altas temperaturas.
mantenimiento, diseñar con menor costo para un tiempo definido de servicio, o, cuando
no, impedir accidentes que pueden provenir de fracturas súbitas, consecuencias del
proceso corrosivo.
Citemos el experimento de laboratorio que reúne los sucesos básicos que aparecen en un
proceso corrosivo. Un recipiente conteniendo una solución acuosa, figura 1.1,
denominada electrolito, que baña dos electrodos de metales diferentes, por ejemplo, Mg
y Cu, que se encuentran unidos por un conductor eléctrico en el que se intercala un
voltímetro. Un flujo de electrones circula por el conductor desde el Mg al Cu, lo que
significa una corriente eléctrica desde el Cu al Mg según la convención de signos de éstas.
El voltímetro indicará este paso de corriente. Este es el principio de la pila galvánica, de
Luigi Galvani, que convierte la energía química en eléctrica. El Mg se corroe pasando a
hidróxido magnésico según la reacción:
La tendencia a la reacción,
Viene dada por el valor negativo de la variación de energía libre en la reacción, GMg.
El magnesio, en este caso, constituye el ánodo; pues es donde se ubica la degradación del
metal.
Me Me+++ n e- (1.3)
El cobre constituye el cátodo; pues la energía libre de formación del hidróxido es menor.
En efecto,
Cu + H2O (l) + 1/2 O2 (g) Cu(OH)2 (s) GCu = -28600 cal. (1.4)
En este sentido se definen los metales nobles como aquellos en que la energía libre en la
reacción de formación de sus óxidos es positiva, como el caso del oro.
Au + 3/2 H2O (l) + 3/4 O2 (g) Au(OH)3 (s); G = + 15700 cal. (1.5)
1.1.1. Reacción de oxidación. La reacción de oxidación por la cual los metales forman
iones que pasan a solución acuosa recibe el nombre de reacción anódica, y las regiones
locales en la superficie de los metales donde la reacción de oxidación tiene lugar reciben
el nombre de ánodos locales. En la reacción anódica, se producen electrones, los cuales
permanecen en el metal, y los átomos del metal forman cationes (ecuación 1.3).
Cada metal tiene una tendencia diferente a la corrosión en un medio determinado. Por
ejemplo, el cinc es químicamente atacado y corroído por ácido clorhídrico diluido
mientras que el oro, en estas condiciones, no lo es. Un método para comparar la tendencia
a formar iones en disolución acuosa, es comparar sus potenciales de semipila de reducción
o de oxidación respecto a un potencial estándar de semipila ión hidrógeno-hidrógeno,
empleando un dispositivo experimental como el de la figura 1.2. Para determinar el
potencial de semipila estándar de un electrodo determinado se utilizan dos vasos de
precipitados que contienen disoluciones acuosas separadas por un puente salino para
evitar la mezcla de las disoluciones. En uno de los vasos de precipitados se sumerge un
electrodo del metal cuyo potencial estándar queremos determinar en una disolución 1 M
de sus iones a 25ºC. En otro vaso de precipitados un electrodo de platino se sumerge en
una disolución 1M de iones H+, donde se barbotea gas hidrógeno. Un cable en serie con
voltímetro y un interruptor conecta los dos electrodos. Cuando el interruptor se cierra, se
mide el voltaje entre las dos semipilas.
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La tabla 1.2 muestra los potenciales de semipila de determinados metales. A los metales
que son más reactivos que el hidrógeno se les asigna un potencial negativo y se dice que
son anódicos con respecto al hidrógeno. Las reacciones de proceso son:
A los metales que son menos reactivos que el hidrógeno se les asignan potenciales
positivos y se dice que son catódicos con respecto al hidrógeno. Los iones del metal cuyo
potencial está siendo determinado, son reducidos al estado metal (y pueden depositarse
sobre el electrodo), y el hidrógeno gas es oxidado a iones hidrógeno. Las ecuaciones para
las reacciones del proceso son:
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Corrosión erosiva
Corrosión intergranular
Corrosión seca
(2) Inhibidores
1.3.2. Corrosión galvánica o entre dos metales. Debe tenerse cuidado al unir metales
distintos porque la diferencia en sus potenciales electroquímicos puede conducir a su
corrosión.
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Figura 1.3.2. Comportamiento anódico-catódico del acero con capas de cinc y estaño
expuestas a la atmosfera. a) se corroe el cinc. b) Se corroe el acero.
Otro ejemplo del uso de dos metales diferentes en un producto industrial es la lámina de
estaño utilizada en las "latas". La mayoría de las láminas de estaño se producen por
electrodeposición de una fina capa de estaño sobre el acero. La naturaleza no tóxica de
las sales de estaño, hace a la lámina de estaño útil como material contenedor de alimentos.
El estaño (f.e.m estándar de - 0.136 V) y el hierro (f.e.m estándar de -0,441 V) poseen un
comportamiento electroquímico muy similar. Ligeros cambios en la disponibilidad del
oxígeno y en las concentraciones de los iones que se forman en la superficie provocarán
cambios en sus polaridades relativas. Bajo condiciones de exposiciones atmosféricas, el
estaño es normalmente catódico para el acero. Por eso, si el exterior de un trozo de una
lámina de estaño perforada se expone a la atmósfera, se corroerá el acero y no el estaño
(figura 1.3.2 b). Sin embargo, en ausencia del oxígeno del aire, el estaño es anódico para
el acero lo que lo convierte en un material útil para contenedores de comida y bebida.
1.3.3. Corrosión por picadura. La picadura es una forma de ataque corrosivo localizado
que produce hoyos pequeños agujeros en un metal. Este tipo de corrosión es muy
destructivo para las estructuras de ingeniería si provoca perforación del metal. Sin
embargo, si no existe perforación, a veces se acepta una mínima picada en los equipos de
ingeniería. Frecuentemente la picadura es difícil de detectar debido a que los pequeños
agujeros pueden ser tapados por los productos de la corrosión.
La picadura puede requerir meses o años para perforar una sección metálica. La picadura
requiere un periodo de iniciación, pero una vez comenzada, los agujeros crecen a gran
velocidad. La mayoría de estas se desarrollan y crecen en la dirección de la gravedad y
sobre las superficies más bajas de los equipos de ingeniería.
Los agujeros empiezan en aquellos lugares donde se produce un aumento local de las
velocidades de corrosión. Inclusiones, otras heterogeneidades estructurales y
heterogeneidades en la composición sobre la superficie del metal son lugares comunes
donde se inicia el agujero. Las diferencias entre las concentraciones de iones y oxigeno
crean celdas de concentración que también pueden ser el origen de las perforaciones. Se
cree que la propagación de un agujero trae consigo la disolución del metal en el agujero
mientras se mantiene un alto grado de acidez en el fondo del hoyo. Este proceso de
propagación en un medio salino oxigenado ha sido ilustrado en la figura 1.3.3 para un
metal ferroso.
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1.3.4. Corrosión por grietas. La corrosión por grietas es una forma de corrosión
electroquímicamente localizada que puede presentarse en hendiduras y bajo superficies
protegidas, donde pueden existir soluciones estancadas.
La corrosión por grietas tiene una reconocida importancia en ingeniería toda vez que su
presencia es frecuente bajo juntas, remaches, pernos y tornillos, entre válvulas y sus
asientos, bajo depósitos porosos y en muchos lugares similares. La corrosión por grietas
se produce en muchos sistemas de aleaciones como el acero inoxidable y aleaciones de
titanio, aluminio y cobre.
Para que ocurra este tipo de corrosión, la grieta ha de ser lo suficientemente ancha para
permitir que se introduzca líquido, pero a la vez lo bastante estrecha para mantener
estancado el líquido. Por consiguiente, este tipo de corrosión se producirá más
frecuentemente en aberturas de unos pocos micrómetros o menos de anchura. Las juntas
fibrosas, que pueden actuar como mechas para absorber una solución electrolítica y a la
vez mantenerla en contacto con la superficie metálica, son localizaciones ideales para la
corrosión por grieta. Un mecanismo propuesto, figura 1.3.4, considera que, inicialmente,
las reacciones anódica y catódica en las superficies de las grietas son:
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Esta producción de ácido disgrega la película pasiva y origina un deterioro por corrosión
que es auto catalítico, como en el caso anteriormente discutido para corrosión por
picadura. Para el tipo 304 (18% Cr y 8% Ni) de acero inoxidable, se sabe que la
acidificación dentro de la grieta se debe con una gran probabilidad a la hidrólisis de los
iones Cr+3 de acuerdo con la reacción:
Uno de los más importantes ejemplos de corrosión intergranular es la que tiene lugar en
algunos aceros inoxidables austeníticos (18% Cr-8% Ni) cuando son calentados o
enfriados lentamente a través del rango de temperaturas de 500 a 800ºC. En este rango de
temperaturas, sensibilizado, los carburos de cromo (Cr23C6) pueden precipitar en las
interfaces del límite de grano, como se muestra en la figura 1.3.5.
1.3.6. Corrosión bajo tensión. La rotura por corrosión por esfuerzo o bajo tensión
(stress-corrosion craking SCC) de metales se refiere a la rotura originada por la
combinación de efectos de tensiones intensas y corrosión especifica que actúa en el
entorno del metal. Durante la SCC el ataque que recibe la superficie del metal es
generalmente muy pequeño mientras que las grietas aparecen claramente localizada y se
propagan a lo largo de la sección del metal.
1.3.7. Corrosión erosiva. La corrosión erosiva puede ser definida como la aceleración
en la velocidad de ataque corrosivo al metal debida al movimiento relativo de un fluido
corrosivo y una superficie del metal. Cuando el movimiento relativo del fluido corrosivo
es rápido, los efectos del desgaste mecánico y abrasión pueden ser severos. La corrosión
erosiva está caracterizada por la aparición en la superficie del metal de surcos, valles,
hoyos, agujeros redondeados y otras configuraciones dañinas de la superficie del metal,
las cuales generalmente se presentan en la dirección de avance del fluido corrosivo.
1.3.8. Daño por cavitación. Este tipo de corrosión es causado por la formación e
implosión de burbujas de aire o cavidades llenas de vapor, en un líquido que se encuentra
cerca de la superficie metálica. La cavitación ocurre en la superficie de un metal donde el
líquido fluye a gran velocidad y existen cambios de presión, como por ejemplo en
impulsores de bomba y propulsores de barco. Cuando suceden numerosas implosiones
puede hacerse un daño considerable a la superficie del metal. Separando las películas
superficiales y arrancando partículas de metal de la superficie, la cavitación puede
incrementar la velocidad de corrosión y originar desgastes superficiales.
1.3.9. Corrosión por desgaste (frotamiento). Este tipo de corrosión tiene lugar en las
interfaces entre materiales bajo carga, es decir en servicio, sometidos a vibración y
deslizamiento. La corrosión por desgaste aparece como surcos u hoyos rodeados de
productos de corrosión.
En el caso de la corrosión por desgaste de metales, se observa que los fragmentos de metal
entre las superficies rozadas están oxidados y algunas capas de óxido se encuentran
disgregadas por la acción del desgaste. Como resultado, se produce una acumulación de
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partículas de óxido que actúan como un abrasivo entre superficies con un ajuste forzado,
tales como las que se encuentran entre ejes y cojinetes o mangas.
1.3.11. Corrosión seca. Corrosión a altas temperaturas. Hasta ahora hemos estado
hablando de oxidación de metales en medio acuoso, sin embargo, estos materiales
también reaccionan con el aire para formar óxidos externos. La alta temperatura de
oxidación de los metales es particularmente importante en el diseño de algunos
componentes como turbinas de gas, motores y equipamiento de petroquímicas.
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CAPÍTULO II
FUNDAMENTOS DE LA PROTECCIÓN
Existen tres etapas muy significativas para la definición del tiempo de vida de un
componente: el diseño, la construcción y el uso. La información conseguida a través del
comportamiento del componente debe aportar la experiencia que permita conseguir el
tiempo de servicio planificado.
En situaciones prácticas la corrosión no puede ser eliminada como tampoco las tensiones.
Desde el punto de vista tensional es conveniente reducir en lo posible su nivel de las
tensiones axiales, lo que se consigue:
Desde el punto de vista de corrosión los métodos genéricos para su prevención están en
las líneas de:
3 - Selección de materiales.
4 - Protecciones anódicas.
5 - Protecciones catódicas.
La corrosión puede ser controlada o prevenida por métodos muy diferentes. Desde un
punto de vista industrial, los aspectos económicos de la situación son normalmente los
decisivos respecto al método a elegir. Por ejemplo, un ingeniero debe determinar si es
más económico reemplazar periódicamente determinado equipamiento o fabricarlo con
materiales que sean altamente resistentes a la corrosión pero más caros, de tal forma que
duren más. Algunos de los métodos más comunes de control o prevención de la corrosión
se muestran en la figura 2.
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2. Son preferibles los recipientes soldados que los remachados para reducir la corrosión
por grieta. Si se usan remaches, hay que elegir aquellos que, sean catódicos a los
materiales que se combinan.
5. Se deben evitar recodos agudos en sistemas de tuberías por donde circulan líquidos. En
las áreas donde cambia la dirección del fluido bruscamente, se potencia la corrosión por
erosión.
7. Se deben diseñar sistemas que faciliten el traslado y sustitución de aquellas piezas que
se espera queden inservibles en poco tiempo. Por ejemplo, las bombas en las plantas
químicas deberían ser fácilmente trasladables.
En resumen, es preciso diseñar sistemas en condiciones tan uniformes como sea posible
y evitar la heterogeneidad.
El medio puede ser básicamente gaseoso, líquido o sólido. La modificación del medio es
importante para deducir las tasas de corrosividad.
- Humedad relativa.
- Componentes volátiles del proceso.
- Contaminantes volátiles.
- Temperatura.
Algunos de los métodos más importantes para reducir la corrosión por cambios
ambientales son: bajar las temperaturas, disminuir la velocidad de los líquidos, eliminar
el oxígeno de los líquidos y reducir las concentraciones de iones.
3. Eliminar el oxígeno de las disoluciones acuosas es, algunas veces, provechoso para
reducir la corrosión; por ejemplo, las calderas de agua suelen ser desoxigenadas para
reducir la corrosión. Sin embargo, para sistemas que dependen del oxígeno para pasivarse,
la desaireación es indeseable.
Un medio primario para disminuir los procesos corrosivos es la selección del material
más adecuado para aquel medio. Debe seleccionarse en función del binomio medio-
aleación.
Sin embargo no es fácil esta selección por lo restringido del campo de selección, ya que
no se conoce una aleación óptima para todos los medios posibles. Para cualquier aleación
existe el medio que produce fuerte corrosión.
Tampoco es fácil la selección pues además hay que realizarlo atendiendo a los procesos
de unión, soldadura, tratamientos, etc., que añaden parámetros que sensibilizan el
material.
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Existen, sin embargo, algunas reglas generales que son bastante aceptadas y que pueden
ser aplicadas cuando se seleccionan metales y aleaciones resistentes a la corrosión para
aplicaciones de ingeniería. Estos son:
Los electrolitos que pueden proteger a cada metal o aleación son seleccionados, de
acuerdo con la tabla de iones que los pasivan formando una película pasiva protectora en
la superficie. Así el acero puede protegerse anódicamente por los iones sulfúrico,
fosfórico o álcalis; pero no con los iones cloro. Sin embargo el titanio puede protegerse
por los iones cloro.
La protección anódica se aplica a aleaciones que se pasivan con rapidez para pequeñas
densidades de corriente.
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Es la que se consigue con una fuerte polarización catódica por medio de una fuente que
suministra corriente eléctrica a través de un ánodo auxiliar. La figura 2.5a muestra el
montaje básico y la figura 2.5b el diagrama con la polarización del cátodo.
La corriente abandona el ánodo auxiliar y entra en el metal a proteger a través de sus áreas
anódicas y catódicas que constituyen su microestructura. Cuando las áreas catódicas se
polarizan por una corriente externa I aplicada no existe diferencia de potencial con las
áreas anódicas, lo que inhibe totalmente el proceso de corrosión en éstas.
2.6.1. Recubrimientos con películas orgánicas. Las pinturas son un método universal
para proteger contra la corrosión, además de sus efectos decorativos. El principio está
basado en crear una barrera de protección que impida el contacto directo del metal con el
electrolito. Para ello se requieren la aplicación de capas de imprimación, con la misión de
procurar una adherencia óptima con la superficie del metal, y sucesivas capas de pinturas
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Una capa de pintura tiene una textura continua pero con microporos, figura 2.6.1. La
aplicación de sucesivas capas favorece el aislamiento de la capa metálica.
Figura 2.6.2. Protección: a) con metal ánodo de sacrificio, y b) con metal noble.
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CAPÍTULO III
ESTAÑADO
El estaño es un metal muy blando, de color blanco plateado, con un hermoso brillo. Se
presenta en tres formas. El punto de transformación de la variedad gris a la blanca es de
18.6 °C. Para temperaturas inferiores a 18.6 °C la variedad gris es la estable, y el estaño
blanco normal está en estado metaestable. La aparición de la tonalidad gris se denomina
“peste del estaño”, pero se presenta muy raramente.
El estaño se presenta como un metal protector contra la corrosión porque bajo la acción
de un ambiente atmosférico o de soluciones acuosas de sales, este tiene la propiedad de
formar en su superficie películas insolubles de óxido muy compactas. Esta característica
se ve favorecida por la hidrólisis de las combinaciones tetravalentes del estaño, ácido
metaéstanico o hidróxido de estaño, insoluble. Además la sobretensión del hidrogeno en
el estaño es muy alta, la resistencia del estaño a los agentes atmosféricos, al agua y a
muchas soluciones salinas acuosas o a los ácidos débiles es apropiada bajo ciertas
condiciones.
El estaño presenta una mínima estabilidad frente a los halógenos hidrácidos y sus sales,
así como frente al ácido nítrico. En el caso de los ácidos tales como el sulfúrico, fosfórico,
y una gran cantidad de ácidos orgánicos como: tartárico, málico, oxálico, sólo lo atacan
en presencia de un oxidante o del oxígeno del aire. Esta propiedad esencial permite
emplear el estaño en envases de alimentos, los cuales se conservan en ausencia del aire.
Por otra parte, el estaño no es venenoso. Por estas razones el estaño tiene su principal
aplicación en la industria de conservas como recubrimiento protector de envases
metálicos.
Baños ácidos. Es posible depositar estaño de una larga variedad de baños ácidos
estannosos, incluyendo cloruro, fluoruro y sulfato. La cantidad de metal depositada a las
mismas condiciones de corriente es el doble que en las soluciones alcalinas. Sin embargo,
el inconveniente es su pequeño poder penetrante y la necesidad de usar recipientes
protegidos con goma, plomo o vidrio.
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Es notable la influencia de la preparación de las piezas sobre una de las propiedades más
importantes de los recubrimientos de estaño: su porosidad; una larga duración del
decapado o un sobredecapado conducen a un visible empeoramiento de los
recubrimientos de estaño.
El baño de estaño debe funcionar en condiciones tales, que la densidad de corriente este
muy poco por debajo de la que forma la película amarillenta pasivadora y mantenerlo
constantemente en este valor para evitar el empobrecimiento rápido del baño en iones de
estaño, ya que todo el metal depositado en el cátodo será absorbido por el mismo baño
por falta de disolución del ánodo.
El poder de penetrante del baño de estannato es mejor que el del sulfato estannato,
especialmente con concentraciones de estaño elevadas. Se tienen dificultades debido a
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que los depósitos resultan grises o esponjosos debido a las impurezas del baño tales como
el plomo, arsénico o antimonio que llegan a él por los ánodos de estaño no puro o por las
sales del baño.
PREPARACION DE LA SUPERFICIE
TRATAMIENTO MECÁNICO
En esta etapa se eliminarán las asperezas o defectos de las superficies y otras
imperfecciones físicas que puedan influir en el buen recubrimiento de la
pieza. Para ello la pieza se somete al proceso de pulido por medio de equipos
como vibradoras, sistemas de bandas abrasivas, etc., las cuales pulen la
superficie de la pieza. Algunos tipos de pulido son:
• Pulido mecánico
• Pulido electrolítico
• Pulido químico
• Pulido en bombo
• Rectificación mecánica
DESENGRASE
Esta operación se realiza para quitar restos de grasa, aceites o suciedades que
existen en las piezas, como producto de las operaciones de corte y se efectúa
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ENJUAGUE
Entre cada una de las etapas se hace necesario realizar un enjuague con agua
limpia, bien sea por aspersión o por inmersión, para remover las trazas de
soluciones que queden adheridas a la pieza, evitando así contaminar los
baños de las etapas posteriores.
DECAPADO
Se realiza para eliminar los óxidos que puedan existir en la superficie y que
impiden la buena adherencia de la película metálica; además se pretende
remover a nivel casi molecular hasta una película delgada de metal reducido,
con el fin de dejar activa la superficie lográndose una mejor adherencia de la
película metálica. El decapado se hace por inmersión en ácidos inorgánicos,
principalmente el sulfúrico, nítrico o clorhídrico, generalmente inhibidos para
evitar que ataquen el metal base. La concentración varía entre 5 y 20%. La
remoción de los óxidos origina lodos que se acumulan en los tanques de decapado.
Al ir aumentando la concentración de impurezas en el baño, la eficacia del
decapado decrece. Para mantener la concentración del baño dentro de los
límites adecuados para su uso, éste tiene que ser realimentado mediante
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DENSIDAD DE CORRIENTE
Lo más adecuado es lograr usar las más altas densidades de corriente para lograr así, una
alta tasa de producción de una unidad dada. Cuando la densidad de corriente excede del
valor límite para un baño dado y para una temperatura definida hay una marcada
tendencia en la producción de depósitos rugosos y arborescentes. Un incremento posterior
en la densidad de corriente proporcionaría inclusive depósitos esponjosos o quemados los
cuales contienen hidróxidos o sales básicas ocluidas. Este fenómeno se presenta
especialmente en bordes y esquinas en cuyos lugares, domina la mayor densidad de
corriente.
AGITACIÓN
La agitación mejora en el transporte iónico. Las corrientes de convección disminuyen el
espesor de la capa de difusión y aumentan la velocidad límite de difusión. Favorece la
eliminación de burbujas de gas, evitando el fenómeno de fragilización por hidrógeno.
Además, permite trabajar a mayores densidades de corriente para una misma diferencia
de potencial aplicada. El movimiento del baño se logra de diversas maneras: por
agitación de la solución mediante un agitador, una bomba o un chorro de aire, o por
ondas ultrasónicas.
Es necesario advertir que la agitación rápida puede provocar el desprendimiento de
partículas del ánodo y el movimiento de los lodos del fondo de la celda ocasionará
depósitos porosos y rugosos. Con la agitación se igualan las diferencias de
concentración del baño y también se mantienen en la inmediación del cátodo la mayor
concentración posible de iones metálicos.
El inconveniente que se presenta con la agitación son los remolinos que se levantan del
baño o la translación del lodo del ánodo al cátodo, así como la disminución de la
polarización y con ella el poder difusor del baño.
TEMPERATURA
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EFECTO DEL pH
Todas las soluciones acuosas contienen algo de iones hidrógeno. El agua perfectamente
pura se disocia ligeramente formando los iones respectivos:
𝐻2 𝑂 ↔ 𝐻 + + 𝑂𝐻 −
Si se añade un ácido, la concentración de los iones hidrógeno aumenta; en tanto que si se
añaden una base, la que se aumenta es la concentración de iones oxhídrilo. Puesto que los
iones hidrógeno están cargados positivamente, en la electrólisis emigrarán hacia el cátodo
en donde se descargarán formando gas hidrógeno. La eficiencia catódica depende
principalmente de que las proporciones de la corriente se utilicen respectivamente
depositando metal e hidrógeno. Una eficiencia catódica del 100 %, para depósitos
metálicos, significa que no se descarga hidrógeno, en tanto que una eficiencia cero quiere
decir que solamente se descarga hidrógeno. Un pH bajo en el baño permite utilizar
corrientes de densidad más elevada para producir un depósito firme a una eficiencia
relativamente alta. En general los baños presentan pH inferiores al logrado por la película
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catódica, esto conducirá a disminuir la eficiencia catódica y a una tendencia más baja para
que materiales básicos se incluyan en el depósito, lo cual
tendrá una tendencia para hacerse más blando.
Cuanto más bajo sea el pH de un baño, mayor es la concentración de iones hidrógeno en
la capa límite del cátodo. En disoluciones fuertemente ácidas la tendencia a formar
combinaciones básicas oxidantes en la película catódica disminuye notablemente, por lo
que los depósitos obtenidos son puros y presentan pocas inclusiones de óxidos que los
endurezcan.
Concentración del compuesto metálico. Como los metales pueden depositarse solo a
partir de soluciones que tienen disueltos compuestos de esos metales, lo más aconsejable
es lograr concentraciones lo más altas posibles de cada sal dada, es decir, trabajar con
soluciones saturadas. Entre las ventajas del uso de estas soluciones saturadas se tienen
una mayor conductividad, alta densidad de corriente y una eficiencia catódica más
elevada.
Las desventajas son el costo elevado en la preparación del baño, una tendencia de
cristalización sobre las paredes del tanque y de los electrodos debido a la evaporación o
a descensos de la temperatura, por último, un descenso en la eficiencia anódica. Un
incremento en la concentración del metal bajo condiciones dadas, disminuye la
polarización catódica e incrementa el tamaño de los cristales. Tal como con un
incremento de temperatura, la densidad de corriente elevada que puede utilizarse
consoluciones más concentradas, puede efectivamente contrarrestar el efecto de la
concentración sobre el tamaño de los cristales.
Concentración del ion metálico. La concentración del ión metálico es más importante
que la de los compuestos metálicos de los que se deriva, debido a que el depósito de los
metales es el resultado de la descarga de iones metálicos. Un descenso en la
concentración de los iones metálicos aumenta la polarización catódica, disminuye el
tamaño de los cristales y mejora la potencia de depósito. Si se obtienen las
concentraciones bajas de iones metálicos simplemente por dilución de una sal metálica,
el suministro de metal al cátodo se agotará muy rápidamente y la densidad límite de
corriente será tan baja, que no será práctica. Esta dificultad es superada utilizando
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soluciones que tengan una alta concentración de compuestos metálicos pero una baja
concentración de iones metálicos. El compuesto metálico sirve, así como un recipiente
que les reaprovisiona iones a medida que se van descargando. Para reducir la
concentración de iones metálicos existen dos maneras principales:
• Agregar un compuesto que tenga un ion común. Por este procedimiento es posible
reducir la concentración efectiva del ion metálico en un 10% de la presente en la
concentración de la sal metálica sola.
En tanto que los efectos sobre la polarización y el tamaño de los cristales son apreciables,
son menores que los que se pueden obtener por la formación de compuestos complejos.
• Formar compuestos complejos, entre los más importantes usados en galvanoplastia, son
los cianuros dobles de sodio o de potasio con metales tales como el cobre, la plata, el oro,
el cinc o el cadmio.
Resistividad eléctrica. Para que un metal se pueda depositar de una solución mediante
el paso de corriente eléctrica, es necesario que la solución conduzca la electricidad.
Suponiendo que otras condiciones permanecen constantes, el voltaje del baño que se
necesita, debe ser inversamente proporcional a la conductividad de la solución, o bien
directamente proporcional a su resistividad. La solución mejor conductora es la que debe
usarse.
Hay ciertos límites prácticos en la conductividad de muchos baños. Aumentando la
concentración de la sal metálica se ocasiona, generalmente, el que la conductividad se
aproxime a un máximo, o sea que no hay un incremento proporcional importante en la
conductividad. Así pues, no existe una gran ventaja desde el punto de vista de la
conductividad en aumentar considerablemente la concentración salina.
Entre las sales comunes de los metales pesados, los cloruros son mejores que conductores
que los sulfatos. En virtud de que las soluciones de la mayor parte de las sales de metales
pesados, no son buenos conductores, es conveniente añadir mejores sustancias
conductoras al baño. Cuando se utilizan soluciones muy ácidas, es aconsejable añadir un
ácido fuerte como, por ejemplo, el ácido sulfúrico.
Sin embargo, las mismas condiciones que provocan un incremento en la conductividad,
cambian generalmente, otras propiedades. Por ejemplo, la adición de un ácido fuerte
disminuye el pH y puede disminuir por ende la concentración de iones metálicos. Un
incremento en la conductividad del baño no aumenta forzosamente la potencia de
depósito a menos de que haya también una polarización catódica amplia.
Resistividad de la solución. Una solución de casi cualquier sal, muestra una alta
viscosidad, o sea, que menos fácilmente que el agua pura, y la viscosidad de la mayor
parte de las soluciones, aumenta proporcionalmente a la concentración. El efecto más
evidente que se deduce de una viscosidad elevada, es la de que aumenta la expulsión de
la solución en virtud de que, para un periodo de escurrimiento dado, la solución no fluye
completamente. Esto puede representar una pérdida económica considerable.
Otro efecto más profundo de la viscosidad es acerca de la composición y del
comportamiento de la película catódica. La tasa con la cual ésta sube sobre el cátodo, se
ve retardada al incrementar la viscosidad, y por ende la película catódica se hace más
agotada y la polarización aumenta. La viscosidad también ejerce influencia sobre la tasa
de difusión de las sales o iones de la película catódica, pero no afecta generalmente la
tasa de migración. Con la amplitud con que puede desearse un incremento de
33
polarización, sea para mejorar la potencia de depósito o para producir cristales más finos,
un incremento de la viscosidad puede ser siempre de desear. Sin embargo, es difícil
predecir los efectos exactos que un cambio de viscosidad puede producir mediante la
adición de sales de un compuesto orgánico o mediante un cambio de temperatura, puesto
que cada uno de estos cambios puede predecir efectos aditivos o compensados.
Tensión superficial. Sobre todas las superficies principalmente la de los líquidos, existen
ciertas fuerzas de atracción que se traducen en una tensión en la superficie. La magnitud
de estas fuerzas se conoce como tensión superficial para un líquido dado influenciado por
el comportamiento de este cuando se encuentra en contacto con gases, líquidos o sólidos.
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CAPÍTULO IV
PROCESO DE RECUBRIMIENTO DE ESTAÑADO DE ENVASES DE
HOJALATA
PROCESO DE PRODUCCIÓN
LIMPIEZA: Con el fin de retirar el aceite orgánico que protege la lámina de la humedad
del aire durante el transporte y almacenamiento, la lámina se somete a una limpieza con
una solución alcalina caliente (soda cáustica, agente secuestrante y humectante activador
de superficie) y en esta misma solución la lámina se pasa por entre dos placas de polaridad
diferente, lo cual genera un sistema electrolítico de limpieza hecho por la lámina y la
placa generando hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). El sistema se complementa con un
enjuague.
DECAPADO: La lámina se pasa por una solución diluida de ácido sulfúrico (H2SO4)
caliente con el fin de eliminar cualquier cantidad de óxido de hierro que se haya formado
y que podría impedir un buen estañado posterior. El proceso permite una activación de la
superficie para la recepción del estaño. El sistema de decapado también se complementa
con un enjuague.
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LAVADO EN CALIENTE: la lámina se pasa por una solución caliente diluida de ácido
clorhídrico (HCI), con el propósito de producir con el estaño un fundente que permita la
formación de la capa de aleación hierro- estaño en la etapa de fundición de ésta
(abrillantado).
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CAPÍTULO V
COSTOS DE EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
5.2 Herramientas
sub TOTAL
1 555
2 8836
3 7708
4 7500
TOTAL 24599
Utilidad 2459.9
(10%)
Gastos 2459.9
Generales
(10%)
Precio final 29518.8
Coeficientes
a 0.31813623
b 0.26112172
c 0.25407536
d 0.166666666
BIBLIOGRAFÍA