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Electropulido de Metales
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Electropulido de Metales

Electropulido de Metales

 

 

Electropulido de Metales

 

 

Fuente: www.inoxidable.com/electropulido.htm

 

 

El electropulido es un tratamiento superficial mediante el cual el metal a ser pulido actúa como ánodo en una celda electrolítica, disolviéndose. Con la aplicación de corriente, se forma un film polarizado en la superficie metálica bajo tratamiento, permitiendo a los iones metálicos difundir a través de dicho film. Las micro y macro proyecciones, o puntos altos de la superficie rugosa, lo mismo que zonas con rebabas, son áreas de mayor densidad de corriente que el resto de la superficie, y se disuelven a mayor velocidad, dando lugar a una superficie más lisa, nivelada y/o rebabada.

 

Simultáneamente, y bajo condiciones controladas de intensidad de corriente y temperatura, tiene lugar un abrillantamiento de la superficie.

 

En aleaciones, como el acero inoxidable, se tiene además la ventaja adicional que, al ser el hierro un metal que se disuelve fácilmente, se incrementa el contenido de cromo y níquel en la superficie, aumentando así la resistencia a la corrosión.

En una escala macroscópica, el contorno de una superficie maquinada se puede considerar como una serie de picos y valles. La profundidad de los mismos y la distancia entre los picos dependen de los métodos utilizados para producir la superficie.

En una escala microscópica, la superficie es aún más compleja, con pequeñas irregularidades sobrepuestas a los picos y valles.

Con el fin de producir una superficie verdaderamente lisa, ambos tipos de irregularidades (macroscópicas y microscópicas) deben ser eliminadas.

Así, las funciones de un proceso de pulido ideal se pueden distinguir como:

a) Alisado: eliminación de las irregularidades a gran escala (tamaño superior a 1 micrón).


b) Abrillantado: remoción de pequeñas irregularidades de un tamaño inferior a centésimas de micrón.

 

 

COMPARACIÓN ENTRE PULIDO MECÁNICO Y ELECTROLÍTICO

I ) PULIDO MECÁNICO 

La preparación mecánica de las superficies se puede dividir convenientemente en dos etapas:

1) Esmerilado; usando técnicas abrasivas para producir una superficie razonablemente lisa y plana.


2) Pulido; usando abrasivos finos sobre poleas para dar una superficie lisa y brillante. 

Se han realizado considerables esfuerzos para investigar la estructura de las superficies metálicas preparadas por estos métodos, y se ha establecido perfectamente que conducen a obtener una zona severamente deformada cercana a la superficie. Esta zona tiene propiedades diferentes a las del metal de base y se produce fundamentalmente por un proceso de fluencia; esto es; bajo la intensa acción mecánica del pulido, el material de los picos es obligado a fluir para rellenar los valles. Esta capa superficial recibe usualmente el nombre de "capa de Bielby", en honor a su descubridor, y tiene un espesor de varios micrones, espesor que se incrementa con la intensidad del pulido. La estructura resultante es prácticamente amorfa y contiene inclusiones de óxidos del metal de base y compuestos utilizados en las pastas de pulir.

Se comprende entonces que las propiedades físico-químicas de la capa superficial obtenida por pulido mecánico son distintas a las del metal subyacente, originando tensiones mecánicas que, en determinadas condiciones, pueden dar lugar a procesos de corrosión.

 

 

II ) ELECTROPULIDO 

El electropulido (o pulido electroquímico, o pulido electrolítico) funciona básicamente debido que, al disolverse el metal bajo la circulación de corriente, se forma una capa viscosa de productos de la disolución, la cual se va difundiendo lentamente en el baño electrolítico.

El espesor de esta capa no es constante, siendo mayor en los valles; y como su resistencia eléctrica es superior a la de la solución de electropulido, conduce a una disolución preferencial de los picos, y a una nivelación de la superficie.

En la Fig. nº 1 (a) se puede apreciar el esquema de un corte transversal (a escala microscópica) de la superficie al comienzo del procedimiento, y en la (b) cómo después de un tiempo de tratamiento la superficie se ha disuelto y comienza a "nivelarse".

 

 

 

Electropulido de Metales

 

 


En este proceso no se forma una capa superficial como en el caso del pulido mecánico, ya que lo que se disuelve es el metal de base.

El espesor de material disuelto varía entre 10 y 25 micrones, de acuerdo con la intensidad de corriente utilizada y el tiempo de exposición.

En la Fig. nº 2 se puede apreciar una microfotografía de una superficie tratada con esmeril 180, aumentada 50 veces. En la Fig.. nº 3, la misma superficie, después de electropulida. Se ve claramente la acción niveladora descripta en el esquema de la Fig. nº 1

 

 

 

Electropulido de Metales

 

 

La Fig. nº 4 es una microfotografía, con un aumento de 50 veces, de una superficie especular obtenida mediante un tratamiento mecánico con cepillo y pasta de pulir. Se aprecian claramente las pequeñas cavidades y rayas con bordes agudos, que dificultarán posteriormente las acciones de limpieza. En cambio, en la Fig. nº 5, la misma superficie electropulida muestra la ausencia de huecos con bordes definidos. En este tipo de terminación no podrán alojarse materiales extraños.

Por lo tanto, una superficie plana electropulida, aunque brillante, no tendrá el aspecto especular del pulido mecánico. Sin embargo, a nivel microscópico y sanitario, es mejor, y el usuario deberá comprender que una superficie similar a la de un espejo, no necesariamente implica que a nivel microscópico esté libre de imperfecciones que pueden alojar colonias de microorganismos y/o iniciar procesos de corrosión localizada.

 

 

ALGUNAS VENTAJAS DEL ELECTROPULIDO 

Enfocado al acero inoxidable, el uso de este proceso permite obtener superficies lisas y brillantes, de condiciones sanitarias, debido a la ausencia de ralladuras que impiden el acceso a los productos de limpieza y se convierten en focos de contaminación por microorganismos.

Desde el punto de vista técnico y económico, el pulido electroquímico permite:

- Tratar piezas de forma irregular y de gran tamaño, en un tiempo corto y con gran ahorro de mano de obra.


- Aumentar la resistencia a la corrosión ya que el proceso permite eliminar las capas superficiales formadas por labores de laminación y pulido, dejando sobre la superficie terminada una capa de óxidos de cromo y níquel extremadamente delgada y transparente que le confiere una excelente pasividad en relación con numerosos reactivos químicos.

- eliminar la coloración debida a procesos de soldadura o calentamiento, ahorrándose el proceso manual de su eliminación. Cabe señalar, sin embargo, que si se desea una terminación uniforme, se debe realizar un decapado previo con el desoxidante - pasivador que provee nuestra Empresa.

- Disminuir la tendencia en los líquidos y sólidos a adherirse a la superficie, mejorando los aspectos de limpieza y escurrido de las mismas, aspectos muy importantes en intercambiadores de calor, evaporadores, etc.

- Pulir piezas de formas intrincadas, en las que el pulido mecánico resulta inaccesible. Esto es posible lograrlo en un solo tratamiento, proporcionando un aspecto uniforme en toda la superficie, lo cual sería difícil de lograr mediante métodos convencionales.

- Disminuir el tiempo y costo del pulido, debido a la posibilidad de automatización del proceso, ahorro en insumos y mano de obra.

 

 

APLICACIONES 

De acuerdo con las características del proceso de electropulido explicado anteriormente, algunos de los posibles usuarios son:

- Industria alimenticia en general, fundamentalmente láctea, cervecera, vitivinícola y frigorífica.


- Industrias químicas, del plástico, mecánicas, fotográfica, textil y del cuero.

- Fabricantes de instrumental quirúrgico y odontológico.

- Fabricantes de máquinas y elementos para la industria papelera.

- Fabricantes de elementos ópticos, prótesis médicas, máquinas envasadoras, accesorios marinos, herramientas de corte, etc.

En nuestra Empresa hemos pulido satisfactoriamente diversos elementos, de los que se pueden dar como ejemplo y orientación: placas de intercambiadores de calor, accesorios para tuberías, rejillas para plataformas, liras para tinas de quesería, tubos (interior y exterior) desde 19 mm hasta 101 mm de diámetro y longitudes (dependiendo del diámetro) de hasta 12.000 mm, cuerpos de bombas centrífugas, serpentinas e intercambiadores para enfriadores de leche, válvulas, etc.

Nuestra infraestructura nos permite tratar piezas de hasta 500 mm de diámetro y 1500 mm de largo. A pedido del cliente se podría adecuar para el tratamiento de elementos de hasta 4 m 2 de superficie.

En esta fotografía se puede apreciar acabadamente la diferencia entre un intercambiador de calor utilizado en la industria lechera; sin pulir (izquierda), y luego del proceso de electropulido (derecha). Este elemento fue pulido en una sola operación, tanto en su exterior (que es el que se ve en la fotografía), como en su interior. El tiempo de exposición no supera los 20 minutos.

Este tratamiento permitió a nuestro cliente el ahorro de costosas y tediosas operaciones de pulido mecánico, con la consiguiente disminución de sus costos. Además, dispone de su personal para tareas más productivas, y puede contar con el intercambiador el mismo día que lo entrega para ser procesado.

Experiencias realizadas con cañerías fabricadas a partir de chapa con acabado superficial 2B, luego de ser electropulidas interiormente, permitieron determinar una rugosidad superficial de 0,15 m RMS.-

 

 

CONCLUSIONES 

El desarrollo del electropulido como un método industrial de acabado de superficies se debe a ventajas técnicas y económicas. Por ejemplo, se reducen las operaciones manuales necesarias para pulir objetos de formas complejas, especialmente cuando se trata de acero inoxidable, el cual es un material difícil de pulir mecánicamente.

Con el fin de producir los mejores resultados, el metal debe ser homogéneo y libre de defectos superficiales. Los defectos, que normalmente se ocultan mediante el pulido mecánico, se revelan; y aún más; se exageran por el electropulido (p. Ej. inclusiones, defectos de fundición, rayas, etc.).

El tamaño de grano también influencia la calidad del pulido. P. Ej., con un material de grano grande, se obtiene una superficie irregular. Los mejores resultados se obtienen con materiales de grano fino producidos por laminado en frío.

El tipo de acabado producido por el electropulido es totalmente diferente del que se produce por el pulido mecánico, el cual produce una superficie especular debido a que "obliga" al material a presentar un plano uniforme y refleja la luz en una sola dirección. En el electropulido, la superficie es diferente, ya que si bien está libre de ralladuras y tensiones, presenta una estructura tridimensional que refleja la luz en todas direcciones, lo cual le da un aspecto satinado.

 


 

 

 

Recetas para electropulido de metales

 

 

Fuente: www.cientificosaficionados.com

 

 

En todas las siguientes fórmulas el objeto a pulir se coloca en el ánodo. En general se puede emplear un cátodo de acero inoxidable, que debe ser al menos del doble de superficie de la pieza a pulir o mayor. Se trabajo con intensidades medias o altas, de 10 amperios cm2 o superiores, y los voltajes necesarios para conseguirla.

La mayor parte de los componentes empleados en el electropulido son agentes corrosivos muy fuertes como el ácido fluorhídrico, nítrico y sulfúrico, venenosos como el metanol o incluso explosivos como el ácido perclórico, por ello deberán extremarse las medidas de seguridad, disponiendo de guantes de goma, campanas de extracción de gases y otras medidas de seguridad. 

 

 

Aluminio.
Solución compuesta por un 20-25 % de ácido nítrico, el resto metanol. 

 

Se debe enfriar el líquido con nitrógeno líquido hasta que el electrolito comience a congelarse.



Cobalto y aleaciones de cobalto y níquel.
20% ácido perclórico, 80% ácido acético. Se trabaja a la temperatura ambiente.
25% ácido perclórico, 75% ácido acético. Se trabaja a 25 ºC.
10% ácido perclórico, 90% ácido acético. Se trabaja a 80 ºC.


Cobre y aleaciones.
30 % ácido fosfórico, 70 % agua destilada. 

Se debe emplear el voltaje justamente inferior al necesario para que las piezas comiencen a burbujear. 

 


Hierro.
50% ácido crómico, 50% ácido acético. Se trabaja a 27 ºC.

 


Acero y aleaciones de hierro.
10% ácido perclórico, 90 % ácido acético. 

Esta solución también debería servir con el hierro. Se emplean voltajes del orden de 25 voltios durante un par de minutos. 


Acero inoxidable.
40 % ácido sulfúrico, 60 % ácido fosforito.
15 % ácido perclórico, 85 % etanol.


Molibdeno.
20% ácido fluorhídrico, 80% ácido sulfúrico.


Niobio y aleaciones.
8% ácido fluorhídrico, 15 % ácido sulfúrico, 77 % metanol.


Titanio.
30 cc ácido perclórico, 295 cc metanol, 175 cc alcohol butílico.
300 cc metanol, 10 cc ácido clorhídrico, 10 cc ácido sulfúrico.


Wolframio.
solución de hidróxido sódico al 2 %. Emplear sin agitación y con corrientes bajas.

 

Electropulido de Metales

 


 

 

 

Electropulido de joyería de oro

 

 

Tip enviado por: Salvador Muñoz
Sevilla, Espña

 

 

Baño electrolítico para el pulido de piezas de oro.

MATERIALES: 
Olla esmaltada o de acero inoxidable
5 litros de agua destilada
160 gramos de cianuro potásico
80 gramos de ferrocianuro (prusiato amarillo).

PROCEDIMIENTO:
Verter los polvos en el agua y calentar hasta llevar a ebullición, cuando hierva quitar del fuego y aplicar la corriente electrolítica a un voltaje de 12 voltios (sirve incluso un simple cargador de baterías pues yo así lo uso) poniendo en el polo positivo una chapa pequeña de acero inoxidable y en el polo negativo la pieza a pulir.

 

 

Electropulido de Metales

 

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