Solucion de Problemas en Lineas de Zinc

En cuanto a los procesos de electrodepositado de zinc tenemos básicamente 2 tipos diferente:

Cianurado, alcalino no cianurado, acido base bórico y acido base amonio, para cada uno las condiciones de trabajo son diferentes, las aplicaciones inclusive también son diferentes y por lo tanto también la manera en la que la contaminación afecta a cada proceso variara.

El presente es solamente una pequeña guía que puede servir a encontrar los problemas más comunes y sus posibles soluciones.

ZINC CIANURADO

Problema	Causa	Solución
Falta de Brillo	Falta de aditivo para brillo	Adicionar aditivo según ficha técnica
	Falta de balance entre el cianuro de zinc y los cianuros totales	Realizar análisis de las soluciones de zinc
Opacidad en zona de baja densidad de corriente	Falta de Brillo	Realizar hull cell y adicionar cierta cantidad de brillo según ficha técnica
	Falta de balance entre zinc, cianuros e hidróxido de sodio	Analizar las concentraciones de la solución
	Contaminación Metálica	Realizar una electrolisis en el baño 0.5 volts
Opacidad o rayas en la zona de media densidad de corriente	Exceso de brillo “quemado” en la solución	Adicionar agentes oxidantes y filtrar con carbón activado a una relación de 100 gr / 1000 litros de solución.
Baja distribución de espesor	Falta de balance entre el cianuro de zinc y los cianuros totales	Realizar análisis de las soluciones de zinc
Baja eficiencia de depositado	Baja temperatura de baño	Corregir y ajustar
	Alta concentración de carbonatos más de 80 gr/lt	Realizar un corte en el baño o congelar para remover los carbonatos
	Baja concentración de zinc	Ajustar concentración de zinc
	Concentración de aditivos alta	Permanganato de potasio en una relación de 0.5 gr/lt y posteriormente realizar filtración con carbón activado
	Contaminación en el baño
Falta de adhesión o blister	Falta de limpieza	Revisar pre-tratamiento en el baño
	Concentración demasiado alta de brillos	Permanganato de potasio en una relación de 0.5 gr/lt y posteriormente realizar filtración con carbón activado
	Sustrato no compatible	Realizar investigación de compatibilidad

Zinc Alcalino No Cianurado

Problema	Causa	Posible Solución
Ampolladura o falta de adhesión	Falta de Limpieza	Revisar pre-tratamiento
	Aceite o suciedad en acido de activado	Cambiar el ácido de activado
	Alta concentración de orgánicos incluyendo aditivos	Utilizar agente oxidante recomendado por nuestro proveedor de químicos, la mayoría de las veces se requerirá usar filtración con carbón activado a una relación de 50gr/1000 litros de solucion
	Baja temperatura	Incrementar temperatura
	Alta concentración de carbonatos	Cortar el baño o realizar un congelamiento de los carbonatos y removerlos, esta operación no suele ser común en climas templados
	Contaminación con cromo	Realzar una electrolisis a una corriente de 0.5 volts por 3 horas usando cátodos de lámina acanalada.
Quemaduras u opacidad en Alta densidad de corriente	Baja concentración de Brillo	Ajustar mediante hull cell la cantidad de brillo en el baños
	Baja temperatura	Ajustar temperatura
	Bajo contenido de Zinc	Incrementar la cantidad de zinc metálico en la solución
	Alta densidad de correinen	Ajustar el voltaje de entrada al baño, recomendado siempre entre 8 a 12 V
Quemaduras en baja densidad de corriente	Baja concentración de brillo	Ajustar la concentración de brillo mediante celda hull
	Temperatura de baño demasiado alta	Ajustar temperatura de baño
	Baja concentración de hidróxido de sodio	El contenido de hidróxido de sodio de estar en el rango de 90 a 200 gr/lt según el rango operativo recomendado por su proveedor de productos químicos.
	Contaminación orgánica	Tratamiento con permanganato de potasio, y posteriormente usar filtración con carbón activado a una relación de 50 gr/1000 litros de solución
Deposito con manchas blancas	Baja concentración de brillo	Ajustar la concentración de brillo mediante celda hull
	Contenido de zinc alto	Diluir el baño
	Contaminación por fierro	Realzar una electrolisis a una corriente de 0.5 volts por 3 horas usando cátodos de lámina acanalada.
Concentración de zinc baja demasiado rápido	Área anódica muy baja	Incrementar la área anódica
	Concentración de sosa muy baja	El contenido de hidróxido de sodio de estar en el rango de 90 a 200 gr/lt según el rango operativo recomendado por su proveedor de productos químicos.
	Ánodos polarizados	Incrementar área anódica
Contenido de zinc se incrementa rápido	Área anódica demasiado grande	Reducir área anódica
Deposito rugoso	Partículas suspendidas en el baño	Incrementar la filtración del baño
Consumo excesivo de brillo	Contenido metálico alto	Analizar y reducir según instrucciones de proveedor de químicos
	Temperatura de baño alta	Ajustar temperatura de baño
	Contaminación orgánica	El contenido de hidróxido de sodio de estar en el rango de 90 a 200 gr/lt según el rango operativo recomendado por su proveedor de productos químicos.

Zinc Acido

Problema	Causa	Posible Solución
Deposito con bajo brillo	Falta de aditivo de brillo	Realizar celda hull y ajustar según recomendaciones de nuestro proveedor de químicos
	Temperatura de baño alta	Reducir temperatura de baño
	Punto de enturbiamiento alto	Tratamiento con carbón activado a una relación de 100 gr/ 1000 litros de solución.
	pH incorrecto	Ajustar pH con sosa diluida o ácido clorhídrico diluido
Opacidad en baja densidad de corriente	Falta de aditivo de brillo	Realizar celda hull y ajustar según recomendaciones de nuestro proveedor de químicos
	Temperatura de baño alta	Reducir temperatura de baño
	Contaminación de baño	Tratamiento con carbón activado a una relación de 100 gr/ 1000 litros de solución y de ser necesario peróxido de hidrogeno o permanganato de potasio
	pH incorrecto	Ajustar pH con sosa diluida o ácido clorhídrico diluido
	Relación de cloruros / zinc incorrecta	Verificar y ajustar los cloruros y zinc metal según la recomendación de nuestro proveedor de productos químicos.
Bajo poder de penetración	Relación de cloruros / zinc incorrecta	Verificar y ajustar los cloruros y zinc metal según la recomendación de nuestro proveedor de productos químicos.
	Baja temperatura de baño	Ajustar temperatura de baño de preferencia entre los 25°C a 35°C
	Densidad de corriente muy alta	Mantener el voltaje del proceso entre 8 a 12 Volts
Impresión (orificios) en sistema de barril	Voltaje alto	Mantener y ajustar
	Contaminación de fierro en la solución	Adicionar pequeñas cantidades de peróxido de hidrogeno para convertir el fierro en oxido de fierro, este precipitara en la solución y será fácil de remover mediante filtración
Poca adhesión del Pasivado	Alta concentración de aditivos	Controlar la adición de aditivos en el baño
	Pasivación de la pieza (causa mas común)	Revisar previo al activado como se ve la pieza con la finalidad de asegurar una adherencia de zinc correcta.
Quemadura en alta densidad de corriente	Baja concentración de zinc	Revisar concentraciones de zinc en el baño
	Baja temperatura de baño	Ajustar temperatura de baño
	Alta densidad de corriente	Revisar densidad de corriente adecuada y mantener voltaje correcto.
	pH alto	Reducir pH con adiciones pequeñas de sosa caustica diluida
Ampolladura o deposito tenso	Baja concentración de carrier o agente humectante	Revisar concentración del mismo y adicionar vía prueba con celda hull
	Mal pre tratamiento	Revisar concentración de desengrases y activado
	Espesor demasiado alto	Revisar tiempo de inmersión en el baño
Disolución de canastillas de ánodos	Voltaje alto	Mantener voltaje siempre debajo de 10 volts
Deposito rugoso	Solidos suspendidos	Mantener filtración constante en el baño

Electrodepositado de Zinc

Se puede decir que los procesos de recubrimiento de zinc, no son estéticos, son más bien recubrimientos de sacrificio, si esto en realidad es para todos los procesos una realidad, en el zinc se acentúa ya que lo importante no es la apariencia final que se obtiene del proceso, es más bien la resistencia que se tenga por parte del recubrimiento a la corrosión, esto así por ejemplo no funciona para el cromo o niquel, en donde buscamos una apariencia especifica en nuestro acabado final.

Por todo esto el zinc es considerado un comodities, aunque yo no lo veo así, creo que es más bien el proceso más solicitado por lo cual se ha vuelto muy competitivo en el mercado, dentro de las empresas que regularmente recurren a este procesos son las automotrices (principalmente), marítima, militares y similares.

Los procesos de zinc se pueden dividir en 3 grandes categorías Zinc Cianurado, Zinc Alcalino no Cianurado y 

Zinc Acido Clorado, esto en cuanto a la composición química del baño de electrodepositado y además se tiene la opción de trabajarlos en rack (colgado) o barril. Pero vamos a platicar de cada uno de ellos y vemos más detalles concretos.

Zinc Cianurado (ZC)

Estos a su vez se pueden dividir en cuatro clasificaciones

·         Regulares

·         Medios cianurados

·         Bajos en cianuro

·         Micro-cianurado

La siguiente tabla muestra rápidamente cuales son los componentes de cada uno de estos tipos de baños, (unidades en gr/L).    

Componente	Regular	Medio	Bajos	Micro
Zn(CN)2	60	30	10	7.5
NaCN	40	20	8	1
NaOH	80	75	65	75
Na2CO3	15	15	15	---
Na2S	2	2	---	---
Aditivos de Brillo	1-4	1-4	1-4	1-5

Los rangos de temperatura de trabajo suelen ser 20 y 40 °C. En un proceso de barril se busca trabajar en un rango de amperaje de 0.6 A/dm2 con 12-25 V, en procesos de colgado la densidad de corriente es de 2 a 5 A/dm2 con 3-6V.

En un resumen corto considerando los baños regulares a bajos en cianuros, se pueden considerar como procesos continuos sin muchos cambios en su comportamiento. Y en cada caso la eficiencia cae desde alrededor de 90% a 1 A/dm2, a menos de 60% a 6 A/dm2. Con esto se consigue muy buen poder de penetración y cobertura. Los baños micro-cianurados, representan básicamente una regresión de los baños alcalinos no cianurados, el cianuro actúa como un aditivo que puede ser remplazado por uno orgánico.

Los aditivos de brillo son por lo general mezclas propietarias de compuestos orgánicos, que ayudan a distribuir la penetración y la cobertura principalmente en los picos de alta y baja densidad, además de refinar los granos de zinc para dar un mejor acabado.

Zinc Alcalino No Cianurado (ZANC)

Este tipo de baños nacen como un esfuerzo para evitar el uso de baños cianurados por el riesgo y grado de contaminación que representan. La gran ventaja de este tipo de baños, es que su composición es muy sencilla y se puede dividir en 2 tipos, concentrados y no concentrados, la siguiente tabla, detalla cada uno de estos (gr/L).

Componente	Concentración Alta	Concentración Baja
Zn	6-9	13.5-22.5
NaOH	75-105	120-150
Aditivos	Según se defina por el proveedor

Los rangos de operación varían entre 15 y 45°C. Para un proceso de barril, el rango de densidad de corriente es de 2-4 A/dm2 con 12-18V, para proceso de colgado la densidad de corriente es de 0.6 A/dm2 a 3-6V.

En comparación con los sistemas cianurados, tiene un rango de concentración de zinc óptimo más estrecho. Por este hecho, si el contenido de metal zinc en la solución es de alrededor de 7.5 gr/L a 3 A/dm2, se obtiene un deposito brillante con un 80% de eficiencia en la corriente. Y de todas maneras a 5.3 g/L de zinc a la misma densidad de corriente, la eficiencia de la corriente es mas baja del 60%. Si seguimos incrementando la concentración de zinc por encima de 17 g/L obtendremos depósitos opacos. Incrementando las concentraciones de sosa se incrementa la eficiencia de corriente, pero esto causara acumulación de metal en los bordes de la figura. De aquí que en cualquiera de los dos casos (concentración baja o alta) las concentraciones de sosa y zinc siempre se incrementan en proporción.

Los aditivos orgánicos se diferencian en dos conductores (carriers) y abrillantadores (brighteners), en su mayoría componentes aromáticos. Estos funcionan para dar conducción a la corriente, refinar grano y obtener un depósito más uniforme, por lo general son productos propietarios y se deben de seguir las instrucciones que del proveedor de los mismos.

Zinc Acido Clorado (ZAC)

Este tipo de baños revoluciono la industria en 1970, ofreciendo un proceso altamente eficiente. La siguiente tabla muestra los tipos de baño que se utilizan comercialmente y sus concentraciones, estos dependerán del método por el cual se obtiene los cloros totales, los cuales son necesarios para poder llevar a cabo el intercambio de energía

La tabla muestra las concentraciones en gr/L    

Compuesto	Cloruro de Amonio	Cloruro de Amono (Bajo)/ Cloruro de Potasio	Cloruro de Amono (Bajo)/Cloruro de Sodio	Cloruro Potasio (libre de amonio)
Zn	15-30	15-30	15-30	22-38
NH4Cl	120-180	30-45	30-45	-
KCl	-	120-150	-	185-225
NaCl	-	-	120
H3BO3	-	-	-	22-38
Carrier	4% Vol	4% Vol	4% Vol	4% Vol
Brihtner	0.25%	0.25%	0.25%	0.25%

Este tipo de procesos tiene muchas ventas intrínsecas como:

• ·         El agua de desecho se minimiza y se facilita, pues solamente se tiene que neutralizar el pH
• ·         Las densidades de corriente son muy efectivas, inclusive en las altas densidades de corriente
• ·         En presencia de aditivos se puede obtener un acabado mucho más brillante
• ·         Se pueden procesar cualquier tipo de pieza Zamak o Die Cast, las cuales serían prácticamente imposible de procesar en zinc alcalino cianurado o sin cianuro
• ·         Se tiene ahorro de energías al ser un baño más conductivo
• ·         La liberación de hidrogeno es reducida