Efecto del cobalto en la electrodeposición del estaño a partir de un medio ácido

Abstract

En este trabajo se presenta el estudio experimental de la electrodeposición de una aleación binaria de estaño y cobalto en base a soluciones ácidas de sulfato de estaño y sulfato de cobalto, con el objetivo de demostrar la dinámica de las propiedades físicas y químicas de dichos depósitos, buscando parámetros óptimos y resultados favorables. La metodología se basa en la electrodeposición ácida, recubriendo cátodos de cobre como sustrato, los cuales previamente son acondicionados (corte, limpieza y desengrase) para luego ser recubiertos con una solución ácida de sulfato de estaño, cobalto y ácido sulfúrico, dando como resultado un recubrimiento binario de Sn-Co. Para ello se tomaron variables independientes experimentales; densidad de corriente, tiempo de exposición al baño electrolítico y la molaridad de sulfato de cobalto en la solución. Los cátodos recubiertos fueron sometidos a distintos tipos de análisis para corroborar los resultados obtenidos, la composición másica del recubrimiento y las características de la aleación fueron ensayadas por un microscopio electrónico de barrido de efecto de campo marca Hitachi modelo SU8230 y un difractómetro de rayos X marca Bruker modelo Advance D8 respectivamente, la microdureza fue brindada por el microdurómetro Vickers, modelo HV1000 a diferentes escalas, el espesor se realizó mediante un microscopio metalográfico invertido Carls Zeiss modelo Axio Observer y la velocidad de corrosión fue estudiada con un potenciostato Gamry 600 mediante la técnica de resistencia de polarización lineal y curvas de Taffel. Así se concluye que, los recubrimientos binarios de Sn y Co tienen mayor beneficio que los recubierto con Sn puro, para las muestras tratadas durante 5 minutos, teniendo una densidad de corriente de 1 A/dm2, y trabajando con una solución Sn-Co 0.10 M, se tuvo un resultado óptimo, cuyas características son: Espesor de 2.54 micrómetro, masa depositada de 0.18 g, 68.35 HV de microdureza, y velocidad de corrosión de 13.99 x 10-3 , los cuales, comparados con los valores del estaño puro, tienen mejoras claramente considerables. Por último, en base a los ensayos de difracción de rayos X y microscopía, el cobalto se encuentra en “trazas”, lo que no se considera aleación, este proceso es denominado dopaje electrolítico.

This paper presents the experimental study of the electrodeposition of a binary alloy of tin and cobalt based on acid solutions of tin sulfate and cobalt sulphate, with the objective of demonstrating the dynamics of the physical and chemical properties of these deposits, looking for an optimum. The methodology is based on acid electrodeposition, coating copper cathodes as a substrate, which are previously conditioned (cutting, cleaning and degreasing) to then be coated with an acid solution of tin sulfate, cobalt and sulfuric acid, resulting in a Sn-Co binary coating. For this, experimental independent variables were taken; current density, time of exposure to the electrolytic bath and the molarity of cobalt sulfate in the solution. The coated cathodes were subjected to different types of analysis to corroborate the results obtained, the mass composition of the coating and the characteristics of the alloy were tested by a Hitachi brand field effect scanning electron microscope model SU8230 and a brand X-ray diffractometer Bruker model Advance D8, the microhardness was provided by the Vickers microdurometer, model HV1000 at different scales, the thickness was made by an inverted metallographic microscope Carls Zeiss model Axio Observer and the corrosion rate was studied with a Gamry 600 potentiostat by the technique of linear polarization resistance and Taffel curves. Concluding that, the binary coatings of Sn and Co have greater benefit than those coated with pure Sn, for the samples treated for 5 minutes, having a current density of 1 A / dm2, and working with a Sn-Co 0.10 M solution, an optimum was had, whose characteristics are: Thickness of 2.54 um, deposited mass of 0.18 g, 68.35 HV of microhardness, and corrosion speed of 13.99 x 10-3, which compared with the pure tin values, there are clearly considerable improvements. Finally, based on the X-ray diffraction and microscopy tests, cobalt is not perceptible in the coating, which is not considered alloy, this process is called electrolytic doping.