Diseño de una celda electrolítica para aplicación de recubrimientos metálicos

Design of an electrolytic cell for the application of metal coatings

En esta investigación se realizó el diseño de una nueva configuración de celda de laboratorio para la aplicación de recubrimientos electrolíticos metálicos tales como: electrozincado, cromado, cobrizado,anodizado, entre otros. Para el diseño de esta celda se delimitaron variables con rangos específicos como: un volumen entre 100 y 500 ml de solución electrolítica, un tamaño de cátodo entre 0,1 y 0,33$d{m}^2$​ de área expuesta, ánodos entre 1 y 2 veces el área del cátodo, se adecuó a la celda una fuente de corriente con densidad máxima de 9 $A/d{m}^2$​, además, presenta una variación en la distancia entre ánodo y cátodo mediante guías deslizantes para optimización de los procesos de investigación. El recipiente donde se deposita la solución electrolítica, en celda está fabricado en refractario tipo Pyrex y la cubierta de la misma fue fabricada en ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) para evitar su deterioro por efectos dela corrosión debida a las soluciones electrolíticas, para el posicionamiento de los electrodos se diseñó un soporte porta electrodos (porta ánodo y porta cátodo) con características intercambiables para múltiples ánodos y cátodos según lo exija la experimentación. Para validar el adecuado comportamiento de la celda se realizó la deposición de un recubrimiento zinc sobre acero 1020 obteniendo un electrozincado homogéneo y continuo. La celda de electrorecubrimiento permite experimentar diferentes tipos de sustratos como aceros, aleaciones de aluminio ó titanio, entre otros, en aplicaciones industriales finales o en preprocesos.

INTRODUCCIÓN

La corrosión es un factor crítico en la fabricación de componentes de la industria automotriz, aeronáutica, farmacéutica y de alimentos. Este deterioro es causado principalmente por las condiciones ambientales y las características propias del material, donde, de forma natural, el material pierde sus propiedades mecánicas, dando lugar a fallas y por consiguiente accidentes muchas veces inesperados.

La industria en Colombia avanza en la fabricación de componentes automotrices y aeronáuticos [8,9], con materiales que sufren desgaste por corrosión; esta es la causa y necesidad de mejorar las características superficiales de estos materiales. El objetivo de este estudio es mejorar, proteger y alargar la vida útil de los componentes que hacen parte de aeronaves y vehículos, a través de la aplicación de recubrimientos metálicos, los cuales pueden incrementar significativamente su tiempo de vida útil. Para el logro del objetivo planteado anteriormente se diseñó y construyó una celda electrolítica para recubrir componentes con alto contenido de hierro debido a que este es un proceso económico comparado con otros procesos de aplicación de recubrimientos como, por ejemplo, la proyección térmica; además de proteger los materiales logra reducir costos de mantenimiento que representan alrededor del 30% anual del valor de una aeronave o de un vehículo.