ES2201759T3 - Baño alcalino de zinc y niquel. - Google Patents

Abstract

Baño de galvanización alcalina (1) para aplicar revestimientos de cinc-níquel con un ánodo (2), un cátodo (3) y un catolito alcalino (4) en el que se emplean aminas como formadores de complejos para los iones níquel, caracterizado porque el ánodo está separado del catolito alcalino por una membrana de intercambio de iones (6).

Description

Baño alcalino de zinc y níquel.

La presente invención se refiere a un baño de galvanización para aplicar revestimientos de cinc-níquel con un ánodo, un cátodo y un electrólito alcalino.

Se conoce la forma de revestir materiales conductores eléctricos con aleaciones de cinc-níquel para mejorar su resistencia a la corrosión. Para ello, del modo tradicional se emplea un baño electrolítico ácido, por ejemplo con electrólitos de sulfato, cloruro, fluoropromato o sulfamato. En este procedimiento, por razones de regulación técnica resulta muy costoso lograr un espesor uniforme en el revestimiento de cinc-níquel sobre el material a revestir, y en la práctica resulta imposible la mayoría de las veces.

Por esta razón, recientemente se emplean los baños de galvanización alcalina de cinc-níquel dados a conocer en la memoria de patente alemana 37 12 511 que, por ejemplo, presentan la siguiente composición:

11,3	g/l de ZnO
4,1	g/l de NiSO_{4}*6H_{2}O
120	g/l de NaOH
5,1	g/l de polietilenimina

Las aminas contenidas en el baño de galvanización sirven como formadores de complejos para los iones níquel, que de lo contrario son insolubles en el medio alcalino. La composición de los baños varía según el fabricante.

Los baños de galvanización se explotan habitualmente con ánodos de níquel insolubles. La concentración de cinc se mantiene constante mediante la adición de cinc y la concentración de níquel mediante la adición de una solución de níquel, por ejemplo una solución de sulfato de níquel.

Sin embargo, al cabo de algunas horas de funcionamiento, estos baños presentan una modificación del color, del azul-violeta original hacia el pardo. Al cabo de varios días o semanas se intensifica esta tonalidad y se constata la separación del baño en dos fases, siendo la fase superior de color pardo oscuro. Esta fase produce considerables perturbaciones en el revestimiento de las piezas, como por ejemplo espesores de capas irregulares o formación de burbujas. Por eso, resulta inevitable una limpieza continua del baño, es decir un agotamiento continuo de esta capa.

Por lo demás, al cabo de algunas semanas de utilización se puede detectar cianuro en los baños. La carga de cianuro exige una renovación periódica del baño y un tratamiento especial de las aguas residuales, que repercute considerablemente en los costes de explotación del baño. Esto es tanto más cierto, cuanto que las aguas residuales presentan una concentración muy elevada de materia orgánica y, con un valor CSB de aproximadamente 15.000 hasta 20.000 mg/l, dificultan la depuración del cianuro. El cumplimiento de los índices de aguas residuales establecidos por el legislador (níquel 0,5 ppm y cinc 2 ppm) sólo resulta entonces posible con una amplia adición de productos químicos.

La formación de la segunda fase se ha de atribuir a una reacción de las aminas que en solución alcalina reaccionan en los ánodos de níquel convirtiéndose en nitrilos (entre otros también en cianuro). Además, debido a la descomposición de las aminas, al baño hay que añadirle continuamente nuevos formadores de complejos, lo que aumenta los costes del proceso.

No se pueden emplear otros ánodos que no sean de níquel, porque se disolverían en los electrólitos alcalinos, lo que también implica repercusiones negativas en la calidad del revestimiento.

Con este trasfondo, la invención se basa en el problema de crear un baño de galvanización alcalina de cinc-níquel que proporcione revestimientos de cinc-níquel de alta calidad a bajo coste.

Para solucionar este problema, la invención propone separar el ánodo del electrólito alcalino por medio de una membrana de intercambio de iones.

Con esta separación se evita la reacción de las aminas en el ánodo de níquel, lo que tiene como consecuencia que no se produce ninguna reacción secundaria indeseada que plantee problemas de eliminación de residuos o que conduzca a una segunda fase en los productos de reacción que se decanten en el baño e influyan negativamente en la calidad del revestimiento de cinc-níquel. Con la invención se evita el agotamiento de esta capa y la renovación del baño. Además se reseña una considerable mejora en la calidad del revestimiento.

Especialmente ventajoso ha resultado el empleo de una membrana de intercambio de cationes de un polímero perfluorado, ya que estas membranas tienen una resistencia eléctrica despreciable, pero una alta resistencia química y mecánica.

Por lo demás, se evita la contaminación por cianuro de las aguas residuales, con lo que se simplifica considerablemente todo el tratamiento de aguas residuales. Además se evita el rellenado del electrólito con formadores de complejos, pues éste ya no se descompone y su concentración en el baño permanece aproximadamente constante. Así, el proceso se abarata considerablemente.

El baño de cinc-níquel actúa en la solución según la invención como catolito. Como anolito se puede utilizar, por ejemplo, ácido sulfúrico o fosfórico. Como material de ánodo se pueden emplear en la célula galvánica según la invención ánodos corrientes, como por ejemplo ánodos de titanio platinados, pues éstos no se exponen ya al baño básico de cinc-níquel.

La presente invención se explica con más detalle en el ejemplo de ejecución representado en el dibujo. En el de dibujo se muestra:

Fig. 1 La estructura en esquema de un baño de galvanización según la invención.

En la Fig. 1 se representa una célula galvánica 1 que dispone de un ánodo 2 y de un cátodo 3, el cual se trata de la pieza a revestir. El catolito 4 que rodea el cátodo es alcalino y está formado por un compuesto de por sí conocido para baño de galvanización de cinc-níquel, en el que como formador de complejos para los iones de níquel se pueden utilizar aminas. El anolito 5 que rodea el ánodo 2 puede estar constituido por ejemplo por ácido sulfúrico o fosfórico. El anolito 5 y el catolito 4 están separados entre sí por una membrana perfluorada de intercambio de cationes 6. Esta membrana 6 permite un flujo sin obstáculos de la corriente por el baño, pero impide que el catolito 4, sobre todo las aminas contenidas en él, entre en contacto con el ánodo 2, con lo que se evitan las reacciones descritas con detalle en la introducción descriptiva, incluidas sus repercusiones negativas.

Claims (4)

1.Baño de galvanización alcalina (1) para aplicar revestimientos de cinc-níquel con un ánodo (2), un cátodo (3) y un catolito alcalino (4) en el que se emplean aminas como formadores de complejos para los iones níquel, caracterizado porque el ánodo está separado del catolito alcalino por una membrana de intercambio de iones (6).

2. Baño de galvanización de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el ánodo (2) está separado del catolito (4) alcalino por una membrana perfluorada de intercambio de cationes (6).

3. Baño de galvanización de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el empleo de ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido metanosulfónico, ácido amidosulfónico y/o ácido fosfónico como anolito (5).

4. Baño de galvanización según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por un ánodo de titanio platinado.