Pregunta: Entre otras cosas, los tubos de aluminio (h:400 mm; d:150 mm) están cobreados y plateados por fuera en nuestro sistema de estanterías. Los tubos se cubren con laca en el interior. Tras el decapado con zincato, se niquelan químicamente y se recubren con un espesor de 200-250 µm en un electrolito de cobre con ácido sulfúrico. Antes de platearlos, lijamos la capa de cobre para dejarla plana. Recientemente, hemos observado que los tubos presentan cada vez más quemaduras. En algunos casos, la capa exterior de cobre está tan deteriorada que se está desmenuzando hasta el níquel.
El contenido de cobre se analiza y suplementa a diario. Comprobamos el contenido de ácido sulfúrico tres veces por semana. Éste es relativamente constante dentro de la carga del baño. En cambio, el contenido de cobre fluctúa bastante, aunque los ánodos se rellenan con regularidad.
El contenido de cobre se fija en 20 g/l. El contenido de ácido sulfúrico es de 100 ml/L. Los tubos de aluminio estaban cobreados a 4 A/dm2, pero ahora lo hemos reducido a la mitad.
El chamuscado aumenta enormemente el esfuerzo mecánico y el retrabajo interno. Debido a la menor densidad de corriente, la deposición de metal resulta cada vez menos rentable. ¿Qué causas y medidas pueden existir para este problema?
Respuesta: Como suele ocurrir, el problema tiene varias causas. Llama la atención que no mencione un valor importante en los análisis dados: ¡el cloruro!
Además, a una densidad de corriente de 4 A/dm2 con 20 g/L de cobre, el electrolito está trabajando en el rango límite. 2 A/dm2 es el ajuste habitual para el contenido de metal. Con esta densidad de corriente catódica, la velocidad de deposición es de aproximadamente 0,44 µm/min. Aunque hayas ajustado la densidad de corriente catódica tan alta, los problemas de deposición no deberían ser tan graves. La densidad de corriente anódica debería ser de 0,5-2,5 A/dm2.
Contenido de cloruro
El contenido de cloruro debe ser de 50-80 mg/L y normalmente se fija en 60 mg/L. El cloruro favorece el funcionamiento de los aditivos del baño de cobre y garantiza una disolución uniforme del ánodo. Si el contenido es demasiado bajo, aumenta el crecimiento de dendritas en el rango de alta densidad de corriente.
Un contenido de cloruro demasiado alto es más problemático. Como debe estar en el rango de los miligramos, aquí puede producirse rápidamente una sobredosificación. Los valores superiores a 100 mg/L son críticos en electrolitos de cobre con ácido sulfúrico. Un contenido de cloruro excesivamente alto provoca la polarización del ánodo, que es visible como una capa blanca del ánodo.
La polarización conduce a una baja solubilidad de los ánodos, lo que provoca el agotamiento del metal. Como su contenido en cobre es de 20 g/L, a 4 A/dm2 se alcanza rápidamente un rango en el que pueden producirse las quemaduras que describes. Esto no es sorprendente, ya que con un espesor medio de capa de 220 µm, se depositan unos 371 g de cobre por tubo de aluminio.
Cuando se utilizan ánodos nuevos, es de esperar un mayor consumo de cloruro durante la fase de conformación. El contenido de cloruro debe analizarse regularmente y corregirse durante esta fase.
El contenido de cloruro puede determinarse mediante un análisis potenciométrico. Añadiendo 2,5 ml de ácido clorhídrico concentrado por cada 100 litros de baño, el contenido de cloruro aumenta en 10 mg/L.
Ánodos
Se utilizan ánodos de cobre que contienen fósforo con un contenido de fósforo de 0,04-0,06 %, que deben estar encerrados en bolsas anódicas de material adecuado y resistente a los ácidos. La superficie del ánodo debe ser siempre al menos tan grande como la superficie del tejido.
Para los ánodos recién insertados y no utilizados, se recomienda trabajar el baño durante unas horas a temperatura ambiente y a una densidad de corriente de aprox. 1 A/dm², ya que los ánodos nuevos que no se han trabajado pueden tender a formar un lodo fino que también puede penetrar en las bolsas anódicas.
Si la densidad de corriente anódica es demasiado alta (> 2,5 A/dm2), también puede producirse pasividad con las consecuencias descritas anteriormente. En este caso, es necesario aumentar la superficie anódica. Lo mismo puede ocurrir si el contenido de sulfato es demasiado alto.
Incluso si el contenido de cloruro está bien o ligeramente elevado después del análisis, le recomendamos encarecidamente que compruebe los ánodos a fondo y los limpie si es necesario.
En aras de la exhaustividad, cabe señalar que también puede producirse chamuscado si faltan aditivos y la temperatura del electrolito es baja. Sin embargo, basándonos en la descripción del problema, descartamos esta posibilidad.
Cuidado y mantenimiento del baño
El contenido de cloruro debe analizarse y rellenarse siempre con la misma periodicidad que el cobre y el ácido sulfúrico. También recomendamos una revisión semanal de la célula del casco y una prueba de luz transmitida o un examen con un cátodo angular al menos cada dos semanas.
La prueba de luz transmitida se realiza en una célula de prueba de plexiglás (volumen de 1,25 litros) con inyección de aire. La densidad de corriente es de 1 A/dm2 y el tiempo de exposición es de 5 minutos.
Suelen utilizarse dos placas con un cátodo inclinado. Una a 1 A/dm2 y 5 minutos y una segunda a 2 A/dm2 y 60 minutos. Además del aspecto y la distribución del grosor de la capa, la ductilidad de la primera plancha puede comprobarse de forma excelente. La segunda lámina proporciona información sobre la estructura de la capa con un espesor de capa elevado. En este caso, el grosor medio de la capa es de unas 26 µm.
Las corrientes más altas no son útiles, ya que las condiciones de flujo y, por tanto, el posterior suministro de iones metálicos son difíciles de simular en el pequeño volumen. Se puede determinar información más precisa sobre este comportamiento de forma aproximada utilizando la lámina de la célula Hull. Para ello se utilizan placas de latón pulido. Con un volumen de baño de 250 ml, la metalización se realiza a 1,5 A durante 15 minutos. La zona de quemado es de aproximadamente 5 mm en el rango de alta densidad de corriente (localmente la densidad de corriente es de 10 A). Esto significa que el quemado es normal en esta zona. El resto de la superficie debe ser uniforme y, dependiendo de los aditivos, incluso brillante.
Recomendamos aumentar el contenido de cobre a 25 g/L para conseguir una mayor seguridad en el rango de alta densidad de corriente. Para el movimiento de aire en el electrolito, recomendamos un volumen de aire de 3-6m3/ h /m de longitud de tubo. La filtración debe ser continua, con al menos 2-3 volúmenes de baño por hora.
