Control de aditivo tiourea en la solución de electrodeposición de cinc por EIS

En este trabajo se analiza la influencia de la concentración de tiourea en el proceso de deposición de cinc por medio de técnicas electroquímicas. Se ha encontrado una concentración óptima del aditivo en cuanto a que los depósitos son de más calidad y resultan ser más refinados y nivelados. Como se sabe, una forma de protección contra la corrosión de los metales utilizados como sustratos, es mediante recubrimientos metálicos que le dan al sustrato o metal de base protección o más valor (en el caso de metales preciosos como el oro o la plata o el cromado decorativo) o le mejoran notoriamente sus propiedades de resistencia mecánica y / o la resistencia contra la corrosión en servicio (cincados, cromados ingenieriles). Una de las técnicas de obtención de recubrimientos es mediante la electrodeposición. Los aditivos, en general son sustancias orgánicas que se agregan a la solución de electrodeposición para modificar la calidad de los acabados metálicos. Son fórmulas bajo patente y se desconoce cual es la función del aditivo para cada proceso. El uso correcto del aditivo puede resultar en la producción de un recubrimiento nivelado, brillante y con buena resistencia contra la corrosión. En los estudios voltamétricos hemos encontrado que la reducción del Zn 2+ se acelera en presencia de tiourea. Mediante la Espectroscopia de Impedancia Electroquímica, EIS, hemos hallado la cantidad óptima de aditivo para un acabado más decorativo. Se ha encontrado que la resistencia a la corrosión disminuye en presencia detiourea. Mientras que la resistencia a la corrosión se incrementa, cuando las concentraciones de tiourea son próximas al valor óptimo.Fil:Mahmud, Z. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Procesos SuperficialesFil:Gordillo, G. Universidad de Buenos Aires (UBA). Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química FísicaFil:Gassa, L. Universidad Nacional de La Plata (UNLP). Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y AplicadasFil:Ventura D'Alkaine, C. Universidade Federal de São Carlos (UFSCar

Control of zinc plating solutions, determining the optimum concentration of thiourea additive by electrochemical techniques

In this work we have analyzed the effect of thiourea concentration in the acid zinc deposition process. For these purpose, we have used the electrochemical techniques (cathodic voltammetry and Electrochemistry Impedance Spectroscopy, EIS). It allows determining the optimal concentration thiourea additive. In this range, we have obtained better finishes, more refined and decoratives layers. We have found in voltammetric studies that the electroreduction of Zn 2+ in the presence of thiourea is accelerated. The EIS studies has shown the “electrodeposition resistance” decrease in the presence of thiourea. The addition of more thiourea in the solution, in the optimum concentration, the electrodeposition resistance to the electrodeposition process is increased. The main contribution of this research and its scientific contribution is the use of electrochemical techniques for determining the optimal concentration of thiourea additive in the zinc electroplating solution in chloride acid mediaFil:Mahmud, Z. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Procesos SuperficialesFil:Gordillo, G. Universidad de Buenos Aires (UBA). Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química FísicaFil:Gassa, L. Universidad Nacional de La Plata (UNLP). Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y AplicadasFil:Ventura D'Alkaine, C. Universidade Federal de São Carlos (UFSCar

Estudio de la protección del Material de Aleación de Zinc-Níquel + Micropartículas de CSi, cuando se aplica el recubrimiento de conversión de cromatizado a base de Cr3+ producido a escala industrial

Los recubrimientos de aleación de ZnNi, se utilizan en Alemania desde hace 50 años, por su alta resistencia contra la corrosión. Se encontró que adicionado al ZnNi micropartículas de CSi y aditivos, el material tiene mejores propiedades de protección, contenido de níquel y dureza. Producido a escala industrial, el material de aleación de ZnNi más CSi (2 a 6 micrones), ha mostrado por EIS en medio de sulfatos que el RTC tiene un valor 30 veces mayor que en el ZnNi. Pasa de tener RTC 900 Ω (ZnNi) a RTC 25000 Ω (ZnNi más partículas de CSi) en sulfato de sodio 0,1M. En medio de cloruros 3,5%, el ZnNi más CSi en el Bode IZI alcanza un valor estacionario de IZI de 200 Ω a frecuencias bajas. En el Diagrama de Bode φ, en medio de cloruros se observa que el proceso de disolución del material se adelanta respecto del inicio del proceso en medio de sulfatos 0,1M o de bórico borato pH 9,2. En el Bode φ, en medio de cloruros, se obtienen dos procesos, aparecen dos picos: uno a continuación del otro, relacionados con la Disolución a altas frecuencias y la Difusión a través de una película, a bajas frecuencias. El hecho de que aparecen uno o dos picos, significa que en cada medio (bórico borato, sulfatos o cloruros) se modifica el mecanismo de corrosión del material. En ZnNi más CSi, en medio de bórico borato a pH 9,2, el Diagrama de Bode ángulo vs frecuencias muestra un material que presenta una figura en la que en un rango muy alto de frecuencias se mantiene φ . Se sabe que el cromatizado mejora las cualidades de protección, por eso se estudió el recubrimiento más cromatizado en Cr3+ porque no daña el ambiente (como lo hace el Cr6+ ). El ZnNi más CSi más Cromatizado de Cr3+ presenta un ángulo mayor que se mantiene constante en un rango mayor de frecuencias respecto del sistema en ZnNi más CSi sin cromatizado en el que el angulo es menor y en un rango de frecuencias menor. En el ZnNi más partículas y cromatizado, la Capacidad del material C de 90 μFcm-2 obtenida por las mediciones de EIS es alta, debido a que se genera un área muy alta durante la disolución, mientras que C es de 30 μFcm-2 en el ZnNi sin cromatizado. The ZnNi alloy coatings are used in Germany for 50 years because its high resistance to corrosion. It was found that added CSi microparticles and additives to ZnNi bath, the material obtained has better protective properties, hardness and nickel content. Produced on an industrial scale, the ZnNi alloy - CSi (microparticles 2 to 6 microns), has a RTC (charge transference resistance) by EIS 30 times higher than in the ZnNi in sodium sulfates 0.1 M media. RTC goes from 900 ohm to 25000 in ZnNi in the presence of microparticles of CSi. In sodium chloride media by EIS in the material without particles there are two peaks: one after the other, related to dissolution at high frequencies and diffusion through a film at low frequencies. The fact that one or two peaks appear, in each medium (boric borate, sulfates or chlorides) means that the corrosion mechanism material is modified. In ZnNi plus CSi, studied by EIS in boric borate at pH 9.2, the Bode diagram (angle vs frequency) shows the angle remains constant in a high range of frequencies. Chromate as a top coating improves the protective qualities, so the Cr 3+ chromate coating was studied because Cr6+ is bad to the environment. In ZnNi more particles and chromated, the capacity obtained by EIS measured in the material is C 90 μFcm-2 , the value is high because a very high area is generated during the dissolution, while C is 30 μFcm-2 the ZnNi without chromate.Fil:Mahmud, Z. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Procesos SuperficialesFil:Amelotti, F. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Procesos SuperficialesFil:Serpi, C. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). MecánicaFil:Maskaric, O. Dropur S.A.Fil:Míngolo, N. Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA)Fil:Gassa, L. Universidad Nacional de La Plata (UNLP). Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y AplicadasFil:Gordillo, G. Universidad de Buenos Aires (UBA). Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Físic

Cambio de escala en la producción industrial del recubrimiento de zinc níquel con partículas y aditivos. Condiciones óptimas para un material de mayor calidad

Fil:Mahmud, Z. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Procesos SuperficialesFil:Amelotti, F. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Procesos SuperficialesFil:Serpi, C. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). MecánicaFil:Maskaric, O. Dropur S.A.Fil:Míngolo, N. Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA)Fil:Gassa, L. Universidad Nacional de La Plata (UNLP). Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y AplicadasFil:Gordillo, G. Universidad de Buenos Aires (UBA). Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Físic

Efecto de las variables de operación en la resistencia a la corrosión en recubrimientos de aleaciones de Zinc Níquel con adiciones de partículas de CSi y Al2O3 y aditivo

El recubrimiento metálico de zinc aleado con otros metales como el níquel, tiene muy buena resistencia contra la corrosión. Se encontró que las microestructuras de los recubrimientos son de granos más finos con partículas y que la morfología depende de espesores de los recubrimientos. El tipo de partículas y la cantidad de las mismas en solución modifican su incorporación a la aleación aumentando la dureza y el contenido de níquel en la aleación. Se hicieron fotomicrografías en microscopio electrónico y óptico (en muestras vistas en corte con partículas). Se realizaron los diagramas de difracción de rayos X en muestras con recubrimiento de la aleación de Zn-Ni con y sin partículas sobre acero. Los depósitos se realizaron a partir de soluciones concentradas en ambos componentes, Zn y Ni a corriente constante, y a tiempos de deposición en aumento de 5 a 30 minutos, con el agregado de partículas a la solución. Se encontró que la microestructura cambia notablemente con el agregado de CSi o de Al2O3 a la aleación de Zn-Ni. Además con el agregado de partículas al recubrimiento, aumenta el porcentaje de Ni en el Zn-Ni, lo cual está relacionado con una mayor resistencia contra la corrosión. Los diagramas de difracción muestran que con el agregado de partículas de CSi se destaca una presencia importante de orientaciones preferenciales (330) en la fase γ, los cuales se incrementan con el tiempo de deposición. Asociado al incremento de textura en orientaciones (330), se incrementan además las tensiones residuales compresivas en los depósitos de Zn-Ni. Con el agregado de partículas de alúmina predomina el desarrollo de una fuerte textura asociada con las orientaciones (110) de la fase η, las cuales son predominantes a tiempos de deposición intermedios (t aprox. 10 minutos) y disminuyen notablemente a tiempos superiores. Sin el agregado de partículas y con el agregado de partículas de CSi o de Al2O3 , las orientaciones (101) asociadas a la fase Zn no muestran un desarrollo de textura u orientación preferencial. Las texturas medidas para muestras de varios micrones de espesor tienen valores con intensidades de texturas menores que en un espesor mayor en 10 micrones. Asimismo se encontró que para ese espesor de 10 micrones el material presenta mayor resistencia a la corrosión. Se midió la resistencia de Transferencia de Carga del material RTC en ohm por Impedancia en muestras de igual espesor en el espesor óptimo de 10 micrones es RTC para muestras producidas a 8Adm-2 durante 10 minutos de electrólisis. Los valores de RTC medidos son: RTC ZnNi + Al2O3 > RTC ZnNi + CSi > RTC ZnNi sólo. Se midió RTC en función del espesor y se encontró que hay un espesor óptimo de 10 micrones a partir del cual aumenta el valor de RTC y disminuye la densidad de corriente de corrosión. En los ensayos de Niebla salina en muestras de igual espesor, se encontró que el porcentaje del área con corrosión blanca es menor para el Zn Ni con Al 2 O 3 respecto del área afectada en los otros casos. El principal aporte del trabajo está relacionado con el cambio de la microestructura y de texturas, según las partículas adicionadas al recubrimiento. Se debe tener en cuenta que en el material, en el caso de la adición de micropartículas de CSi o de Al2O3 se produce el cambio del porcentaje de níquel en la aleación, la dureza y del cambio de texturas.The metallic coating of zinc alloyed with other metals such as nickel, has very good corrosion resistance. It was found that the type and quantity of particles, increases the hardness and the nickel content in the alloy. Photomicrographs were made in electronic and optical microscope (in samples with particle, sectional views). It has investigated the dependence of the percentage of Ni in the alloy and the addition of both types of particles, the applied current density , and composition of particles in the solution (20 to 60 g/l ). It has been found that the Ni contents is between 11 to 17 %, for applied current densities between 8 and 30 Adm-2. The microhardness values in the Zn-Ni are from 200 Hv and their values are increased to 400-500 Hv (Vickers) in the presence of particles. We have measured the resistance of the material in ohm by Impedance, being the ZnNi in the presence of particles: RTC ZnNi + Al2O3 > RTC ZnNi + CSi > RTC ZnNi. The RTC value is according to the thickness coatings and we have found that there is an optimum thickness of 10 microns in which the value of RTC is increases and de corrosion current density decreases. In salt spray tests on samples with the same thickness, it was found that the area with white rust is lower for Zn Ni with Al2O3 on the affected area in other cases.Fil:Mahmud, Z. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Procesos SuperficialesFil:Pina, J. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Procesos SuperficialesFil:Gagliardi, J. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Procesos SuperficialesFil:Amelotti, F. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Procesos SuperficialesFil:Gassa, L. Universidad Nacional de La Plata (UNLP). Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y AplicadasFil:Míngolo, N. Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA)Fil:Gordillo, G. Universidad de Buenos Aires (UBA). Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Físic

Intensidad de texturas vs espesores en Aleaciones de Zinc-Níquel + Micropartículas de Alúmina. Caracterización del material (Dureza, Contenido de Níquel %, XRD, AFM, SEM, FRX, EIS)

The metallic coating of zinc alloyed with other metals such as nickel, has very good corrosion resistance. It was found that the type and quantity of particles, increases the hardness and the nickel content in the alloy at all current densities. Photomicrographs were made in electronic and optical microscope (in samples with particle, cross sectional views). We have found that there is an optimum thickness of 10 microns in which the intensity of texture in the material is increased. In this thickness in ZnNi - Al2O3, the Charge Transference Resistance, RTC in ohm, measured by Impedance was RTC ZnNi + Al2O3 > RTC ZnNi and in the Polarization Curves the corrosion current density is decreased. In salt spray tests on samples with the same thickness, it was found that the area with white rust is lower for Zn Ni with Al2O3 on the affected area that in other cases.Fil:Mahmud, Z. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI)Fil:Amelotti, F. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI)Fil:Lloret, P. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI)Fil:Gagliardi, J. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI)Fil:Túlio, P. Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)Fil:Míngolo, N. Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA)Fil:Gassa, L. Universidad Nacional de La Plata (UNLP). Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y AplicadasFil:Gordillo, G. Universidad de Buenos Aires (UBA). Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Físic

Morphological stabilization and KPZ scaling by electrochemically induced co-deposition of nanostructured NiW alloy films

We have assessed the stabilizing role that induced co-deposition has in the growth of nanostructured NiW alloy films by electrodeposition on polished steel substrates, under pulsed galvanostatic conditions. We have compared the kinetic roughening properties of NiW films with those of Ni films deposited under the same conditions, as assessed by Atomic Force Microscopy. The surface morphologies of both systems are super-rough at short times, but differ at long times: while a cauliflower-like structure dominates for Ni, the surfaces of NiW films display a nodular morphology consistent with more stable, conformal growth, whose height fluctuations are in the Kardar-ParisiZhang universality class of rough two-dimensional interfaces. These differences are explained by the mechanisms controlling surface growth in each case: mass transport through the electrolyte (Ni) and attachment of the incoming species to the growing interface (NiW). Thus, the long-time conformal growth regime is characteristic of electrochemical induced co-deposition under current conditions in which surface kinetics is hindered due to a complex reaction mechanism. These results agree with a theoretical model of surface growth in diffusion-limited systems, in which the key parameter is the relative importance of mass transport with respect to the kinetics of the attachment reaction.We acknowledge financial support from ANPCyT (PICT 2012-1808), CONICET (PIP 0671) and Universidad Nacional de La Plata (11X760) as well as from MINECO/FEDER (Spain/UE) Grants MAT2014-54231-C4-1-P, FIS2015-66020-C2-1-P and MAT2014-52405-C2-2-R, as well as by Comunidad Autónoma de Madrid (Spain) Grant NANOAVANSENS S2013/MIT-3029. M.E.V. is member of the research career of CICPB

Eliminación de sílice y reducción de alcalinidad (como carbonatos)de aguas de pozo y de rechazo de sistemas de ósmosis inversamediante proceso de electrocoagulación

La presencia de sílice y carbonatos ocasiona depósitos que afectan el rendimiento y la vida útil de cañerías y equipos en las plantas industriales, generando importantes pérdidas económicas por procesos de mantenimiento y paradas de las mismas. Es por ello que el agua extraída de pozos y empleada en los circuitos de refrigeración es comúnmente tratada mediante procesos de ósmosis inversa para aumentar sensiblemente su pureza. En este trabajo se estudió la optimización de las condiciones operativas de la técnica de electrocoagulación para: i) el tratamiento del agua de pozo, previo a la ósmosis inversa, con el objeto de aumentar la eficiencia y la vida útil de las membranas; ii) el tratamiento de agua de rechazo de la ósmosis inversa,de forma tal de poder recircular ese caudal, que actualmente se pierde, y aumentar entonces la eficiencia del circuito. El proceso de electrocoagulación implica la generación in situ de iones Al+3, por electrodisolución de un ánodo de aluminio de alta pureza bajo condiciones de corriente constante. Objetivos: Tratamiento de agua de pozo por métodos electroquímicos que sustituya la coagulación/floculación química convencional y/o el empleo de ósmosis inversa, para obtener agua de proceso para industrias que requieren alto grado de pureza en el agua con el fin de evitar deterioro e incrustaciones en cañerías y equipos. Tratamiento de agua de rechazo de ósmosis inversa (empleadas en industrias que requieren agua de alta pureza en sus procesos), para disminuir la concentración de sales (entre éstas, sílice y carbonatos) que permitan el vertido final en especificación de este efluente, o para recircularlo por el tratamiento de ósmosis inversa disminuyendo el consumo diario de agua, lo cual genera un impacto ambiental positivo así como un ahorro económico para las empresas.Sección: Instituto Malvinas.Facultad de Ingenierí

Morphological stabilization and KPZ scaling by electrochemically induced co-deposition of nanostructured NiW alloy films

We have assessed the stabilizing role that induced co-deposition has in the growth of nanostructured NiW alloy films by electrodeposition on polished steel substrates, under pulsed galvanostatic conditions. We have compared the kinetic roughening properties of NiW films with those of Ni films deposited under the same conditions, as assessed by Atomic Force Microscopy. The surface morphologies of both systems are super-rough at short times, but differ at long times: while a cauliflower-like structure dominates for Ni, the surfaces of NiW films display a nodular morphology consistent with more stable, conformal growth, whose height fluctuations are in the Kardar-Parisi- Zhang universality class of rough two-dimensional interfaces. These differences are explained by the mechanisms controlling surface growth in each case: mass transport through the electrolyte (Ni) and attachment of the incoming species to the growing interface (NiW). Thus, the long-time conformal growth regime is characteristic of electrochemical induced co-deposition under current conditions in which surface kinetics is hindered due to a complex reaction mechanism. These results agree with a theoretical model of surface growth in diffusion-limited systems, in which the key parameter is the relative importance of mass transport with respect to the kinetics of the attachment reaction.Facultad de Ciencias Exacta

Morphological stabilization and KPZ scaling by electrochemically induced co-deposition of nanostructured NiW alloy films

We have assessed the stabilizing role that induced co-deposition has in the growth of nanostructured NiW alloy films by electrodeposition on polished steel substrates, under pulsed galvanostatic conditions. We have compared the kinetic roughening properties of NiW films with those of Ni films deposited under the same conditions, as assessed by Atomic Force Microscopy. The surface morphologies of both systems are super-rough at short times, but differ at long times: while a cauliflower-like structure dominates for Ni, the surfaces of NiW films display a nodular morphology consistent with more stable, conformal growth, whose height fluctuations are in the Kardar-Parisi- Zhang universality class of rough two-dimensional interfaces. These differences are explained by the mechanisms controlling surface growth in each case: mass transport through the electrolyte (Ni) and attachment of the incoming species to the growing interface (NiW). Thus, the long-time conformal growth regime is characteristic of electrochemical induced co-deposition under current conditions in which surface kinetics is hindered due to a complex reaction mechanism. These results agree with a theoretical model of surface growth in diffusion-limited systems, in which the key parameter is the relative importance of mass transport with respect to the kinetics of the attachment reaction.Facultad de Ciencias Exacta