Estudo sobre Concentração de Abrilhantadores

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I n s t i t u to P o l i t é c n i c o N a c i o n a l
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas
E s t u d i o s o b r e l a c o n c e n t r a c i ó n 
d e a b r i l l a n t a d o r e s s e c u n d a r i o s 
p a r a m e j o r a r l a n i v e l a c i ó n e n 
b a ñ o s d e n í q u e l b r i l l a n t e .
T e s i s P r o f e s i o n a l
Q u e p a r a o b t e n e r e l t i t u l o d e
I n g e n i e r o Q u ím ic o I n d u s t r ia l
P r e s e n t a n
A r t u r o C e r v a n te s S o u to 
C a r lo s G o d o y H e r n á n d e z
M É X I C O , D. F. 1 9 9 1
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL T..162
E S C U E L A S U P E R I O R D E INGE NI ER IA Q U I M I C A E I N D U S T R I A S E X T R A C T I V A S 
D I V I S I O N D E S IS T E M A S D E T I T U L A C I O N
SECRETARIA
OE
EDUCACION PUSUCA México, D. F., a 16 de A g o s to d e 1990
Al(los) C. Pasante(s): Carrera: Generación:
ARTURO CERVANTES SOUTO I . Q . I . 1982-1987
CARLOS GODOY HERNANDEZ. I . Q . I . 1980-1984
P r e s e n te .
Mediante ía presente se hace de su conocimiento que esta División acepta que el
C. Ing. . . LILIA .PALACJOS LAZCANO........................................................................ orientador
en el Tema de Tesis que propone(n) usted(es) desarrollar como prueba escrita en la opción
TESIS Y EXAMEN ORAL. CQLECTJVA. I .PASANTES............................................................. bajo el
título y contenido siguientes:
""ESTUDIO SOBRE LA CONCENTRACION DE ABRILLANTADORES SECUNDARIOS PARA - - 
MEJORAR LA NIVELACION EN BAÑOS DE NIQUEL BRILLANTE."
RESUMEN.
INTRODUCCION.
I . - GENERALIDADES.
I I . - DESARROLLO EXPERIMENTAL.
I I I . - RESULTADOS Y DISCUSION.
I V .- CONSIDERACIONES ECONOMICAS.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 
BIBLIOGRAFIA.
Se concede plazo máximo de un año para presentarlo a revisión, fior el Jurado. 
/O
ING. .L I
<G. HORTENSIA A. PULIDO ALFAROl .
E l J E F E D E L A D IV IS IO N D E S IS TE M A S 
D E T IT U L A C IO N
IO S LAZCANO,.
O R IE N T A D O R
ING,-HECTOR VALDES PEREZ.
EL S U B D IR E C T O R T E C N IC O
I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A L
E s c u e l a S u p e r io r d b I n g e n i e r í a Q u ím i c a b I n d u s t r ia * E x t r a c t iv a s
SECRETARIA
DC
EDUCACION PUW.ICA mexico, D. f., 25 de ju L L o de 799 !.
C . ARTURO CERVANTES SOUTO CARLOS GOVOV HERNANDEZ 
P a s a n t e d e I n g e n i e r o QUÍMICO IN D U S TR IA L .
Presente :
L o s s u s c r i t o s t e n e m o s e l a g r a d o d e i n f o r m a r a u s t e d q u e , h a b i e n d o p r o c e d i d o a r e v i s a r e l b o r r a d o r
d e l a m o d a l i d a d d e t i t u l a c i ó n c o r r e s p o n d i e n t e , d e n o m i n a d o ESTUV10 SOBRE LA CONCENTRACION VE - - 
ABRILLANTADORES SECUNDARIOS PARA MEJORAR LA N IV ELA C IO N EN BAÑOS V E Ñ i 'O j l É L 'W l " - -
LLANTE .....................................................................................................................................................
e n c o n t r a m o s q u e e l c i t a d o t r a b a j o y / o p r o y e c t o d e te s i s , r e ú n e lo s r e q u i s i t o s p a r a a u t o r i z a r e l E x a m e n P r o ­
f e s i o n a l y p r o c e d e r a s u im p r e s i ó n s e g ú n e l c a s o , d e b ie n d o t o m a r e n c o n s i d e r a c i ó n l a s i n d i c a c i o n e s y c o r r e c ­
c io n e s q u e a l r e s p e c to s e le h i c i e r o n .
A t e n t a m e n t e
J U R A D O
C O N T E N I D O
pag-
I.-lntroducción. 6
II,-Generalidades. 8
11.1.-Baños d e níquel, 9
II. 1.¡.-H istoria del n íquel d ep ositado. 9
11.1.11.-Diferentes tipos d e baños d e níquel. 10
11.1.111.-Principios de l n iquelado m od ern o . 12
11.2.-Abr¡llantadores. 17
11.2.1.-Níquel brillante. 17
11.2.n.-Abrillantadores d e prim era clase. 18
11.2.111.-Abrillantadores d e segunda clase. 19
II.2 .iv .-A gentes de n ivelación . 20
11.2.v.-Agentes hum ectantes. 23
11.3.-Celda hull. 23
11.3.1.-Fundamentos. 25
IL3.u .-C ahbración d e la celda H ull. 28
11.3.111.-Empleo de la celd a Hull. 31
II.3 .iv-Interpretación de d ep ósitos en celda H ull. 32
11.4.-Microscopio Electrónico. 34
11.4.1.-M icroscopio e lectrón ico d e barrido. 36
11.4.11.~Microscopio e lectrón ico d e transm isión. 37
Resumen
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III.- Experimentación 38
III. 1 .-Objetivos y b a se s d e la experimentación. 38
lll.2.-Desarrollo experimental. 39
III.2 .i.-E studio en ce ld a H ull. 39
III.2 .ii.-O bservación d e espesores al M icroscop io . 43
IV.-Resultados. 49
IV. 1-Celda Hull. 49
IV.2 -Medición d e Espesores. 49
IV.3 .-Observación d e espesores en ei MEB. 54
V.-Consideraciones Económicas. 59
VI.-Conclusiones. 60 
Bibliografía.
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R E S U M E N
La electrodeposición del níquel nace de la necesidad de proteger a otros metales contra la 
corrosión y con mayor importancia al ser la parte medular del sistema cobre-níquel-cromo 
En 1843, se inicia el desarrollo de la tecnología moderna para la electrodeposición del níquel, la 
cual se fundamenta en la formulación del baño Watts que fue el primer baño de deposito de alta 
velocidad.
Los baños de níquel son sin lugar a duda, los más sensibles a la acción de aditivos en los 
electrolitos, por lo que, las características del deposito pueden ser controladas en un amplio 
rango de operación.
Los baños modernos de niquelado son el resultado de modificaciones realizadas al baño Watts 
Las principales modificaciones que se han hecho a la formulación original de este baño hap 
sido:
- Cambios en las concentraciones de los componentes base.
- Adición de substancias orgánicas y
- Cambios en las condiciones de operación.
La adición de substancias orgánicas ha tenido la finalidad de obtener un depósito de níquel 
con un brillo tai que haga innecesario pulir el depósito; estos aditivos han sido clasificados en 
abrillantadores de primera clase, abrillantadores de segunda clase, agentes humectantes y 
agentes de nivelación. Con la adición de estos componentes se busca tener com o 
características un buen brillo, buena penetración y excelente nivelación. A este baño de níquel 
con aditivos se le ha llamado Baño de Níquel Brillante
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El presente estudio se enfoca a las concentraciones de los diferentes aditivos especialmente de 
aquéllos que influyen o modifican la característica del depósito denominada nivelación 
El presente estudio se aux'i'a con Id experimentación de tres com puestos definidos com o 
niveladores a una densidad de corriente definida, los cuales se estudiaron a diferentes 
concentraciones sobre un baño Watts Por medio de depósitos obtenidos en una celda Hull y 
con ayuda de un microscopio electrónico de barrido se analizaran tales depósitos teniendo 
com o principal objetivo determinar las variaciones de la nivelación en cada uno de los casos
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/ . - I n t r o d u c c i ó n .
La electrodeposición del níquel nació de la necesidad de proteger a otros metales de la 
corrosión, así el baño de níquel de mayor éxito comercial fue el baño ‘Watts’ , el terminado que 
se obtendría de este baño era mate, es decir, sin brillo; lo cual hacía necesaria ia operación de 
pulido mecánico para abrillantar el depósito y darle un mejor terminado1 
Se han desarrollado infinidad de baños de níquel2 hasta llegar a los baños de Níquel brillante, 
dando paso al niquelado "Moderno’ . Las ventajas que los baños de Níquel Moderno tienen 
sobre el baño "Watts" radican en que el terminado brillante hace innecesario el pulido del 
depósito, además estos baños tienen la característica de llenar las pequeñas cavidades e 
imperfecciones del substrato a lo cual se le ha llamado' Nivelación".
Las características de los baños de níquel moderno son proporcionadas por aditivos orgánicos. 
Tales aditivos proporcionan brillantez y nivelación principalmente,ademásde mejorar la 
ductilidad y los esfuerzos internos del depósito.Estos aditivos están clasificados com o agentes 
humectantes, abrillantadores de primera clase, abrillantadores d e segunda clase y agentes de 
nivelación1'2'3'4. Algunos de estos com puestos pueden servir para varios propósitos. Así, un 
aditivo puede ser utilizado tanto com o abrillantador y com o agente nivelante.
Se han desarrollado comercialmente baños con mezclas d e aditivos, que proporcionan 
depósitos con caractéristicas específicas, dependiendo del uso que s e le quiera dar al depósito. 
El presente estudio tiene por objeto establecer las concentraciones óptimas de abrillantadores 
de segunda clase que además de brillo especular proporcionan la mejor nivelación en las 
diferentes zonas de densidad de corriente. Para esto se utilizaran tres aditivos orgánicos, uno 
para cada zona de densidad de corriente, utilizando para tal efecto la celda Hull y realizando el
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control analítico de la 'nivelación' con el Microscopio Electrónico de Barrido, midiendo la 
uniformidad de los espesores en el depósito obtenido. Teniendo así una base comparativa de 
la posible formulación de un abrillantador con características nivelantes excepcionales.
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I I . - G e n e r a l i d a d e s
11.1 .-Baños de níquel.
II .l.i.-H iston a de i n íquel d ep ositad o .
II .l.ii.-T ip os d e b a ñ o d e níquel.
II.l.iii.-P rincip ios de l n iqu elado m o d e m o :"B a ñ o W atts" 
-Constituyentes principales 
-Variables controlables.
II2 -Abrillantadores.
11.2.1.-Níquel brillante.
11.2.11.-Abrillantadores d e prim era clase.
11.2.111.-Abrillantadores d e segunda clase.
II.2 .iv.-A gentes d e nivelación .
11.2.v.Agentes hum ectantes.
11.3.-Ceida hull.
11.3.1.Fundamentos.
11.3.11.Calibración d e la ce ld a H ull.
11.3.111.Empleo d e la celd a H ull.
II.3.iv.Interpretación d e los resultados obten idos.
II.4 -Microscopio Electrónico.
11.4.1.M icroscopio e le ctrón ico d e barrido .
11.4.11.Microscopio e lectrón ico d e transmisión.
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11.1.-Baños d e níquel.
II.l.i.-H istoria d e l n íquel depositado.
La historia de los depósitos de níquel se inicia en 1843 2cuando R. Bottger describe el primer 
niquelado, que obtuvo utilizando un baño con níquel y sulfato de amonio Posteriormente 
Adams en 1869 2utilizó (con bases verdaderamente comerciales) un baño de níquel con sales 
dobles que incluían sulfatos y cloruros, fue posiblemente el primer investigador que reconoció 
la importancia de las impurezas en los baños de niquelado y el empleo de ánodos solubles que 
contenían silicio, carbón y fierro. Posteriormente fue Remington2 el primero en comercializar el 
niquelado; él consideró que el níquel no debería ser fundido en ánodos, y patentó una canastilla 
de platino para sujetar los cubos de níquel que se encontraban disponibles en el mercado. Otra 
afirmación de su patente involucró ánodos electroformados.
Un desarrollo de gran trascendencia, es el baño con ácido bórico de Weston2, Brancroft2 
utilizó cloruros para promover la corrosión del ánodo. En 1912 en la planta de Elkington, 
Inglaterra se descubre que las sales de cadmio actúan como abrillantadores2.
La refinación electrolítica del níquel fue aprovechada por los niqueladores de mayor experiencia 
utilizando sulfato de níquel y ácido bórico en soluciónes calientes desde 1894 2 Los baños de 
níquel tuvieron un desarrollo acelerado desde 1915 Watts, desarrolló un baño con alta 
velocidad de depósito y lo llamó "Baño Watts'. Introdujo con ayuda de Deverter el “Control de 
Calidad de los Depósitos', el cual se encuentra en la ASTM desde 1935 2 Schlotter introdujo 
comercialmente el baño de níquel brillante y diseñó además baños para depósitos de alta
nivelación, semibrillantes y brillantes, con ésto, creció la importancia de la alta pureza de los
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electrolitos; alta ductilidad y bajos esfuerzos en ios depósitos. Ei desarrollo de equipo para 
procesos automáticos de depósito ha sido de mucha importancia hoy en día para lograr un alto 
rango de producción a bajo costo 2
I l.l .ii . D iferen tes tipos d e b a ñ os d e N íquel.
La electrodeposición de níquel es uno de los procesos de mayor aplicación en los procesos, 
ya que se utiliza como protección contra la corrosión o como terminado decorativo en metales 
base como: cobre, fierro, bronce, zamac, plástico (después de un metalizado químico ), y 
sobre aleaciones de aluminio y magnesio2’5'6 Es el depósito metálico medular del sistema 
cobre-níquel-cromo, el cual es el más usado en la industria metalmecánica para proporcionar 
protección a maquinaria y equipo2. En los depósitos de níquel los factores más importantes 
que determinan el grado de protección proporcionada al metal base, son: el espesor y el tipo 
de depósito; así, se encuentra que los depósitos de níquel pueden ser: mate, semibrillante y 
completamente brillante. Puede ser un depósito de gran dureza o suave; con o sin esfuerzos 
internos; dúctil o quebradizo; resistente a ia corrosión o únicamente decorativo Lo 
anterior es el resultado de una amplia gama de formulaciones para baños de níquel.
Los baños de níquel son sin lugar a duda los más sensibles a la acción de aditivos en ios 
electrolitos, por lo que las características del depósito pueden ser controladas en un amplio 
rango de operación. En la tabla 11.1 se presentan algunos de los tipos conocidos de soluciones 
para niquelar2'5'6.
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Tabla 11.1
S O L U C IO N E S P A R A N IQ U E L A R C O N D IC IO N E S D E T R A B A J O
TIPO DE COMPONENTES CONCENTRACION pH TEMPERATURA DENSIDAD DE
BAÑO. CORRIENTE
gi-1 °C Anr2
Watts
sulfato de níquel 330 1 5-4.5 45-65 250-1000
cloruro de níquel 45
ácido bórico 38
Duro
sulfato de níquel 180 5.6-5.9 43-60 200-1000
cloruro de amonio 25
ácido bórico 30
Cloruro
cloruro de níquel 300 2 0 50-70 250-1000
ácido bórico 38
Sulfato
sulfato de níquel 200 1.5-2 0 45 250-1000
cloruro de níquel 175
ácido bórico 40
Cloruro
Acetato cloruro de níquel 135 4 5-4.9 30-50 200- 1000
acetato de níquel 105
Fluoborato
níquel(como fluoborato) 75 2.0-3.5 40-80 400- 1000
ácido fluobórico libre hasta ajustar el pH
ácido bórico 30
Sulfamato
sulfamato de níquel 450 3.0-5.0 40-60 200 - 3000
ácido bórico 30
Sulfamato
Cloruro sulfamato de níquel 300 3.5-4.2 28-60 200 - 2500
cloruro de níquel 6
ácido bórico 30
Níquel
Cobalto sulfato de níquel 240 4.7 40 500
cloruro de níquel 23
ácido bórico 30
sulfato de amonio 1.5
formato de níquel 15
sulfato de cobalto 2.6
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El tipo de baño denominado "Watts" ha sido entre los baños de níquel el de mayor versatilidad 
en su uso y el más estable en su composición. Además es el baño de níquel que más desarrollo 
ha tenido en lo referente a la utilización de aditivos, por lo que, el presente estudio se basa en 
este tipo de baño.
II.l.iii.-P rincip ios de l n iqu elado m od ern o : "B añ o W atts".
Los baños modernos de niquelado son el resultado de modificaciones realizadas al baño 
Watts, por lo que es esencial conocer la composición y funcionamiento de cada uno de los 
componentes de dicho baño, así como las variables que modifican las propiedades de los 
depósitos 3. Estudios recientes reportan que las concentraciones de los componentes del 
baño Watts Son-
Componente Fórmula Concentración
Sulfato de níquel NiS04 .7H20 240 - 340 g/l
Cloruro de níquel N iCI2 .6H20 30-60 g/l
Acido bórico H3 B03 30-40 g/l
Además de la concentración de los componentes base y aditivos, existen otras variables
controlables, tales como; temperatura, densidad de corriente, pH y agitación. A continuación se
describen algunas de las funciones de los constituyentes principales, así como de algunas de
las variables controlables y las reacciones que se llevan a cabo 
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-Constituyentes principales.
Sulfato de níquel.- La mayor parte del contenido del ión níquel es proporcionada por el sulfato 
de níquel, esta sal es utilizadadebido a que es la de menor costo y además tiene un anión 
estable que no se reduce en el cátodo, ni se oxida en el ánodo y tampoco es volátil. Las 
grandes cantidades de sulfato de níquel ahora usadas en el baño Watts, sirven no únicamente 
para aumentar el límite de la densidad de corriente catódica, sino también para disminuir la 
resistividad reduciendo así el costo de energía y mejorando la distribución del depósito
Cloruro de níquel - Los iones cloruro son introducidos al baño mediante la adición de cloruro de 
níquel en lugar de cloruro de sodio, ésto para simplificar la composición y el control del baño2, 
y evitar efectos secundarios tales como un incremento en esfuerzos de los depósitos, atribuidos 
a la presencia de los iones sodio. Una de las funciones principales del ión cloro es acelerar la 
disolución del ánodo reduciendo la polarización. También incrementa la conductividad en los 
baños. Aumenta el poder de penetración, representado como un incremento de la eficiencia 
catódica, la conductividad del electrolito y la pendiente de la curva de potencial catódico Estos 
efectos fueron estudiados en baños de cloruros únicamente por Wesley y Carey2, y en 
menor grado, en los baños de alta velocidad desarrollados por Pmner y Kinnaman5, que 
contenían cloruro y sulfato en cantidades iguales 2
Acido bórico.- El ácido bórico sirve como un amortiguador (regulador) en la solución de 
niquelado. Su principal efecto es el control del pH En ausencia de un regulador, los depósitos 
de níquel a temperaturas ordinarias tienden a ser duros, quebradizos y con piquete El papel
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más importante del ácido bórico es ei de mantener ia brillantez, adherencia y ductilidad del 
depósito.
-Variables controlables.
Otros factores que también afectan la calidad del depósito son: la densidad de corriente, 
temperatura, pH y agitación o movimiento relativo dei cátodo y la solución. Estos se 
encuentran entre sí relacionados. La figura 1 del Apéndice A, muestra la relación del pH, 
temperatura y densidad de corriente7. En conclusión se tendrá, que si una variable como Ja 
densidad de corriente es alterada considerablemente sin que los demás factores se modifiquen 
al mismo tiempo, se pueden provocar efectos adversos sobre la calidad del depósito. 
Enseguida se hace mención de algunas de las particularidades de cada una de ellas.
Densidad de corriente.- La cantidad de partículas metálicas incorporadas ai cátodo depende 
directamente de la densidad de corriente aplicada; así las partículas en solución disminuyen a 
medida que la densidad de comente aumenta Por lo que puede establecerse que altas 
densidades de corriente favorecerá la deposición de partículas grandes, sin olvidar la estrecha 
relación con las demás variables. Los baños de niquelado moderno están diseñados para 
trabajar a una densidad de corriente promedio de 2.0 a 6.0 amperios por decímetro 
cuadrado, a una temperatura de 46 a 65 grados centígrados y un pH de 2.8 a 4.5.
Temperatura.- La elevación de la temperatura se traduce en la aparición de cristales más
gruesos sobre el cátodo. Sin embargo, su interés principal no radica en este hecho, sino en que
la elevación de la temperatura permite aplicar una mayor densidad de corriente aunque este 
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aumento estará en dependencia con los componentes del baño, ya que algunos se 
descomponen con el incremento de temperatura.
Debido a que el estudio que se realiza en soluciones de tipo Watts, la resistividad específica de 
los baños Watts es aproximadamente de 11 ohms-centímetro a una temperatura de 60 grados 
centígrados; ésta disminuye con incrementos en la temperatura.
pH.- El pH más frecuentemente usado en las soluciones de niquelado moderno fluctúa entre
1.5 y valores no superiores a 6. Sin embargo para los depósitos de níquel brillante el valor del 
pH se encuentra entre 2.4 y 4.8. Pueden usarse valores entre 5.6 y 5.8 pero no debe permitirse 
valores mayores, ya que puede ocurrir la precipitación de los componentes básicos. No 
obstante valores altos de pH inhiben el desprendimiento de gas hidrógeno en el cátodo, 
evitando que aparezcan picaduras en el recubrimiento. En soluciones de niquelado, cuando 
éste es aplicado sobre fierro, valores altos de pH provocan la formación de compuestos 
básicos de fierro que son msolubles en la solución, y por lo tanto se evitará la codeposición de 
impurezas. El valor de pH puede ser determinado potenciométricamente o colorimétricamente. 
Es necesario determinar el pH del baño a intervalos regulares y añadir ácido sulfúrico de vez en 
cuando, ya que el pH tiende a aumentar durante el trabajo del baño.
Agitación.- La agitación favorece la utilización de densidades de corriente mayores evitando
que las piezas se 'quemen' ( deposición de partículas grandes) en zona de alta densidad de
corriente, además ayuda a tener una deposición más uniforme evitando el "piquete" ya que
dispersa las burbujas de gas que se forman en el cátodo. Una buena agitación mantendrá
dispersas las partículas ligeras lo que disminuirá los problemas. La agitación puede ser
proporcionada ya sea por insuflación de aire a presión por medio de compresores de diafragma
o por un movimiento de vaivén de la barra catódica.
5-09-91 15
Así se tiene que los baños modernos de níquel pueden trabajarse a 54 grados centígrados y a 
un pH de 2.0 proporcionando depósitos duros y dúctiles con una densidad de corriente de 6 
amperios por decímetro cuadrado; si la densidad de comente disminuye a 0.2 amperios por 
decímetro cuadrado, sin que la temperatura sea reducida se obtendrán depósitos brillantes 
pero quebradizos.
La figura 2 del Apéndice A, nos muestran la relación entre la densidad de corriente y el pH 
básicamente 7.
La figura 3 del Apéndice A, muestra el efecto entre la densidad de comente y el pH para la 
eficiencia catódica 2.
- R eacciones.
Catódicas.- Esta reacción consume el 97 % de la energía aplicada
Ni+Z + 2 e- — > N¡°
2 H+ + 2e- — > H2
Anódicas.-Esta reacción consume el 100 % de la energía aplicada.
N i o > Nj+2 + 2e_
5-09-91 16
11,2 A b r i l l a n t a d o r e s .
Il.2 .i.-N íqu e l brillante.
En las variedades modernas de níquel los de mayor importancia son el brillante y semibrillante, 
ambos tienen como base los componentes del baño Watts. De acuerdo al enfoque de este 
trabajo y a la similitud del baño semibrillante con el brillante solo se resaltaran algunos puntos 
del semibrillante.
Los baños de níquel brillante son principalmente soluciones con formulación de níquel "Watts", 
a los cuales se adicionan agentes para producir un depósito brillante, lustroso y nivelado. 
Las sales de níquel y el ácido bórico tienen las mismas funciones que en los Watts, aunque las 
condiciones en el cátodo son más críticas. Sin embargo, ésto es favorable no únicamente por el 
depósito de níquel sino también por la función de los agentes de adición que darán un 
depósito brillante. La mayoría de los abrillantadores funcionan mejor a densidades de corriente 
relativamente altas y ésto necesita de un alto contenido de níquel, aproximadamente de entre 
75 a 100 g|-1. El contenido de cloruro deberá ser por lo menos de 14 gl1 y en algunas 
soluciones es tan alto como 68 gl-1. El contenido de ácido bórico no deberá ser menor de 38 
gl-1. Bajo estas condiciones se evitarán pequeñas "quemaduras" (depósitos ásperos) en la zona 
de alta densidad de corriente Un contenido alto de ácido bórico favorece la ductibilidad y la 
adhesión del depósito.
Los agentes que se adicionan son compuestos orgánicos y se les llama abrillantadores
La mayoría de estos compuestos se dividen en dos clases principalmente, abrillantadores
primarios y abrillantadores secundarios. Existe una gran confusión de términos respecto a los
abrillantadores "primarios" y "secundarios". Algunos autores designan con el nombre de
"abrillantadores primarios" a los mismos productos que otros llaman "abrillantadores 
5-09-91 17secundarios* y viceversa 2-3-4. En este trabajo se designará como abrillantadores de primera 
clase a los agentes aditivos que por una parte contribuyen a dar depósitos relativamente 
brillantes sobre el metal base, y por otra parte ayuda a la solubilidad del segundo agente de 
brillo o abrillantador de segunda clase. Además disminuyen la sensibilidad del baño a la 
presencia de impurezas y ayuda a reducir los esfuerzos de los depósitos. Los abrillantadores 
de segunda clase serán entonces aquellos aditivos que producen propiamente ef lustre 
especular característico de estos productos. En las figuras 4 a 5 de) Apéndice A, se muestran 
algunos ejemplos de estos aditivos'.
II.2 .ii.-A brillantadores d e prim era clase.
Los compuestos que se adicionan a las soluciones de níquel que contribuyen con un brillo, 
pero que su función principal es mejorar las características físicas de los depósitos 
disminuyendo los esfuerzos y mejorando la penetración, así como ayudar a contrarrestar los 
efectos de los compuestos que son adicionados como abrillantadores secundarios, se 
designan como abnllantadores de primera clase. Los abrillantadores de primera clase 
consisten de compuestos los cuales tienen en su molécula grupo =C-S02- .Esta clase de 
compuestos pueden ser subdivididos de acuerdo a la fuente de =C- y al enlace con el -SOz= 
Dichos productos pueden estar constituidos por un anillo aril (benceno o naftaleno) o un 
anillo aril-substituido (tolueno, xileno, naftilamma, toluidina, bencil naftaleno, etc.), o por una 
cadena alquilénica substituida o no substituida ( vinil, alil, etc.), unidos cualquiera de dichos 
grupos al radical sulfo. Los abrillantadores de primera clase pueden estar constituidos por un 
ácido sulfónico, sulfonatos, sutfonamidas, sulfonimídas, ácido sulfínico o sulfonas, unidos a 
un radical conteniendo un doble enlace carbónico. Como ejemplo de estos compuestos se 
pueden mencionar los siguientes: el ácido alfa o beta naftalen-monosulfónico y sus sales,
el ácido naftalentrisulfónico y sus sales, el ácido orto benzoico sulfimida y su sal sódica, la sal 
5-09-91 18
del ácido bencensulfohidroxámico, la paratoluensulfonamida, el orto toluensulfonamida, etc De 
todos los compuestos que actúan como abrillantadores de primera clase, parece ser que los 
derivados de la sacarina y sulfonamidas son los que presentan mejores cualidades, teniendo al 
mismo tiempo una mayor tolerancia a la contaminación del baño por el cinc o por materia 
orgánica. La cantidad adicionada de estos abrillantadores al electrolito está limitada por su 
solubilidad en él, ya que no existe una concentración crítica Generalmente la concentración 
fluctúa entre uno y tres gramos por litro 1.
II.2 .iii.-A brillantadores d e segunda clase.
Los compuestos adicionados a los baños los cuales dan un brillo lustroso a la superficie 
depositada y también contribuyen a la nivelación de los depósitos se llaman abrillantadores de 
segunda clase. Los abrillantadores de segunda clase contienen varias subclases que difieren 
grandemente una de otra. Atendiendo a sus características químicas pueden clasificarse en 
dos grandes grupos. Una subclase comprende iones de metal que se caracterizan por alto 
sobrevoltaje de hidrógeno en soluciones ácidas. También incluye ciertos compuestos de 
azufre, selemo, telurio, cadmio, cinc, mercurio, plomo, arsénico, bismuto y menos 
frecuentemente por las sales de talio, estaño y antimonio.
El segundo grupo, está formado por una sene de compuestos orgánicos insaturados que son
fuertemente absorbidos sobre el cátodo. Están incluidos en este grupo productos químicos de
naturaleza muy diversa. Algunos poseen el radical C=0: cetonas, aldehidos y ácidos
carboxílicos. De todos ellos el compuesto más efectivo es el ácido fórmico y sus sales Otros
llevan en su molécula el radical C=C: ésteres alquilen carboxílicos, aldehidos alquilénicos,
aldehidos aril sulfonados, alcaloides, compuestos alílicos y vinílicos, cumarina y derivados de la
misma. Otra sene de compuestos de este grupo, llevan en su molécula el radical C — C:
acetileno y derivados, alcoholes acetilénicos, etc. Existen compuestos que tienen el radical 
5-09-91 19
C=N: que son colorantes derivados de la azina, tiazina, oxazina, indofenol, acridina, xanteno, 
indamina y zafranina, colorantes derivados del trifenil metano, quinidinas, pirimidinas, 
pirasoles, ¡midasoles, compuestos de piridina y quinoleina, etc. Pueden incluirse, así mismo en 
este grupo, compuestos poseedores de radical C ^ N (etiiencianohidrinas), del radical N-C=S 
(tiourea, tioureidos cíclicos), y del radical N = N (colorantes azo). Algunos de estos compuestos 
pueden ser utilizados indistintamente como agentes abrillantadores o nivelandores, es decir, 
alisadores de la superficie catódica. Además algunos otros poseen cualidades anfóteras, esto 
es, que pueden ser utilizados como abrillantadores de primera o segunda clase. 
Las adiciones recomendadas para este tipo de productos son muy pequeñas estando 
comprendidas entre 0.002-0.1 gramos por litro 2.
II.2 .iv .-A gentes d e n ivelación .
Después de producir una superficie brillante, se espera ahora producir depúsreos nivelados y
uniformes, que cubran las marcas de pulido y microirregulandades en la superficie catódica
Esto reducirá la necesidad de pulir. Gardman fue el pnmero en reconocer que ciertas
soluciones de niquelado podrían depositar más metal en huecos que sobre la superficie. Este
fenómeno se le llamó nivelación 1'2,4 Los agentes de nivelación contienen los dos grupos
funcionales de los abrillantadores, que son los grupos de carbón insaturado y sultanas. Debido
a esto, esta clase de compuestos son híbridos y funcionan como abrillantadores primarios o
secundarios. Como abrillantadores secundarios son inhibidores débiles y liberan menos carbón
en el depósito. Estos compuestos incrementan la polarización catódica y disminuyen la tensión,
bloquendo la incorporación de inhibidores fuertes (abrillantadores secundarios), al mismo
tiempo que proveen de azufre La figura 11.1, muestra una representación esquemática de este
fenómeno. Comercialmente la primera aproximación para la nivelación fue la deposición de un 
5-09-91 20
níquel semibrillante, el cual podría ser rápidamente aterciopelado para un tratamiento brillante. 
Baños de patente conteniendo coumarina son de este tipo, otros compuestos patentados son el 
alcohol acetilénlco y los compuestos nitrogenados conteniendo anillos como la piridina y 
quinoleina La mayoría de los compuestos que tienen esta característica tienen propiedades de 
abrillantadores secundarios. Para este trabajo se seleccionaron los siguientes compuestos: 
propilsulfobetaina-piridina ( PPS ); alcohol propargil-propoxilado ( PAP ); éter propargil-2- 
hidroxietilado ( PME ), los cuales tienen propiedades nivelantes definidas en una zona de 
densidad de corriente determinada 4.
(b)
Figura I11 - Representación gráfica de la nivelación ( a ) Representación gráfica del poder de penetración ( b )2
5-09-91 21
En el mecanismo de nivelación la concentración de los inhibidores fuertes (abrillantadores 
secundarios) es menor en los valles que en las crestas según se muestra en la figura II.28.
0 0 0 0 0 
-O.Q Nx oRo
nic r o p e r f i l de Xa base 
n e t a l i c a
Ca p a de 
difu s i ó n
0 - A bri l l a n t a d o r s e c u n d a r i o 
(modelo conceptual)
Figura II 2 representación esquemática d e la nivelación8
Los iones de níquel que son mucho más pequeños comparados con las moléculas del 
abrillantador, pueden penetrar a los valles más fácilmente y debido a que la concentración det 
aditivo es menor en los valles, la velocidad de depósito es mayor en las cavidades y con 
suficiente tiempo de depósito las irregularidades se cubrirán (nivelarán).
5-09-91 2 2
II.2.v.-Agentes humectantes.
Los agentes humectantes son usados para reducir el ángulo de contacto entre las burbujas de 
hidrógeno y otrosgases (tales como el aire) sobre la superficie catódica Ya que a causa del 
crecimiento de estas burbujas se presenta el defecto de 'piquete“(crecimiento del deposito 
alrededor de la burbuja). Los compuestos empleados en los baños clásicos para evitar este 
defecto (peróxido de hidrógeno, persulfato, etc.), no pueden emplearse aquí, pues afectarían a 
los agentes abrillantadores en el electrolito. Para evitar que dichos agentes sean afectados se 
han empleado substancias de carácter químico diverso, llamadas comunmente agentes 
tensoactivos. Se trata en su mayoría de sales sódicas de sulfatos o sulfonatos ácidos de 
alcoholes orgánicos superiores, conteniendo desde ocho hasta dieciocho átomos de carbono. 
Los más comunmente utilizados son: el lauril sulfonato de sodio y el lauril sulfoacetato de 
sodio, en dosis de 0.2 a 1 0 gramos por litro y el aiil sulfonato de sodio en dosis de 1 0 a 3.0 
gramos por litro. Se puede establecer que los baños de níquel brillante no necesitarán 
agentes humectantes, ya que, algunos de los abrillantadores tienen propiedades tensoactivas
I,2 ,4
I I .3 . - C e ld a Hull.
El uso de la celda Hull es de gran ayuda para la obtención de recubrimientos electrolíticos de 
buena calidad ya que mediante ella se logra un mejor mantenimiento de la composición de las 
soluciones electrolíticas utilizadas Fue descrita por primera vez por R.O. Hull en 1939 9'10-11
5-09-91 23
Una de las características más notables de la celda Hull es que realizando un sólo ensayo a 
Intensidad de corriente constante para cada baño, se logra que a lo largo del cátodo exista en el 
curso del ensayo una variación progresiva de la densidad de corriente, de acuerdo con una ley 
determinada De esta manera se obtienen sobre un mismo cátodo diversas zonas en las que se 
ha trabajado simultáneamente con densidades de comente distintas para cada una de ellas; lo 
cual supone reducir el número de ensayos necesarios y obtener al mismo tiempo una clara idea 
del poder de penetración de la solución. Así pues, mediante la celda Hull puede reducirse 
sobre un pequeño cátodo metálico, la influencia que en la deposición electrolítica ejercerán 
distintas condiciones de trabajo perfectamente delimitadas, como son por ejemplo la densidad 
de corriente y la temperatura; así como determinar los límites de la densidad de corriente, factor 
importante en la obtención de los principales componentes del baño y de las impurezas. Los 
pricipales resultados que pueden esperarse de la aplicación correcta e interpretación del 
método de la celda Hull son:
-Efectos que ejercen en las soluciones sus principales componentes y particularmente los 
agentes de adición aun aquéllos que se emplean en muy pequeñas cantidades.
-Influencia en los recubrimientos electrolíticos de la temperatura, la densidad de corriente, la 
agitación catódica, la agitación por aire; así como la correlación que existe entre todos estos 
factores.
-Determinación y alcance de la influencia del contenido de impurezas orgánicas e inorgánicas y 
en general de cualquier causa contaminante de la solución.
-Anticipación de irregularidades que aparecen en el cátodo de la celda en las zonas próximas 
de trabajo, pudiendo con ello efectuar un trabajo de previsión y control que es difícil lograr con
5-09-91 24
análisis. Esto permite asegurar una marcha más regular y constante de los baños 
galvánicos.
-Estudio de las densidades de corriente mínimas para la obtención de un recubrimiento y 
determinación de su capacidad de recubrimiento.
-Determinación de impurezas en los productos de formación de un baño en relación con los 
resultados puestos de manifiesto en el ensayo Hull.
II.3.i.Fundam entos.
La celda Hull propiamente dicha consiste de una cubeta o celda de base trapezoidal, en la que 
el cátodo se coloca sobre el lado inclinado y, por lo tanto, con un ángulo fijo respecto al ánodo, 
que se sitúa sobre el lado opuesto. En la figura 11.3, se muestra una celda Hull de 267 ml. de 
capacidad, así como su sección horizontal 3. La forma trapezoidal de la celda y la situación de 
los electrodos en la posición indicada, determinan la distribución de la corriente en el cátodo. 
Las superficies equipotenciales están representadas por líneas de trazos. Si se considera un 
conductor ideal finito de forma paralelepípeda, con sus electrodos terminales situados en sus 
dos caras opuestas más distanciadas, se tendá que los electrodos terminales y cualquier 
sección del conductor paralela a los mismos, serán superficies equipotenciales y las líneas de 
fuerza que parten perpendiculares a un electrodo serán paralelas a lo largo del conductor e 
incidirán perpendicularmente en el otro electrodo. Por lo tanto, el flujo de corriente en cualquier 
punto será normal a las superficies equipotenciales y la densidad de corriente de cada una de 
dichas superficies será uniforme 9'10. Despreciando los efectos que se produzcan en los 
extremos, se tendrá que el flujo de corriente es una función lineal del gradiente del potencial, 
es decir:
5-09-91
i=-k (dv/dx + dv/dy) = -kTv (1)
25
63nn.
(a)
(b)
Figura II3 - Coida Hull d e 267 ml ( a ) Distribución del flujo de corriente en la celda Hull Las superficies equipotenciales 
están representadas por líneas do traeos ¡ b ) 3s 10,1
donde-
i: es el vector de corriente. 
V es el potencial 
k. la conductividad.
Para un volumen dado del conductor, la resultante algebraica de la corriente entrante y saliente 
es cero ,es decir, que la "divergencia1 de la comente es cero
5-09-91 26
T * i = O (2 )
Combinando la ecuación (1) con la (2) y teniendo en cuenta que el medio conductor es 
eléctricamente homogéneo e isótropo, se ve que la divergencia del gradiente de potencial es 
cero, es decir:
T2 v = d2 v/ d x2 + d v/dy2 = 0 (3)
La ecuación (3) es llamada ecuación de Laplace, y es la que gobierna el flujo de corriente que 
atraviesa normalmente un conductor de caras paralelas. Si se varía la posición de uno de los 
electrodos terminales del conductor, haciendo que forme un ángulo respecto al otro electrodo, 
se tendrá que las líneas de fuerza no serán ya paralelas en toda su trayectoria pues al llegar a 
las proximidades del electrodo inclinado tendrán que curvarse para incidir normales sobre el 
mismo. Esto puede verse esquemáticamente en la figura li.3. En las cercanías del electrodo AB 
las superficies equipotenciales están igualmente separadas por unidad de diferencia de 
potencial, mientras que a medida que se aproximan al electrodo CD la separación entre dichas 
superficies aumenta hacia el extremo C, y disminuye hacia el extremo D de dicho electrodo y, 
por lo tanto, la densidad de corriente aumentará hacia el extremo D y disminuirá hacia el C. De 
acuerdo con estas consideraciones y conociendo las condiciones de polarización catódica y la 
densidad de corriente, la ecuación anterior deberá ser modificada de forma que coincida con la 
distribución exacta del flujo de corriente, lo cual no se presenta aquí, por considerar que la 
determinación matemática de dicha ecuación está fuera del alcance de este estudio.
5-09-91 27
II.3.ii.-Calibración de la celda.
La distribución de la densidad de corriente efectiva puede determinarse experimentalmente por 
el procedimiento indicado por Hull, el cual consiste en recubrir un cátodo, cortarlo luego en 
tiras estrechas y determinar la cantidad de metal depositado sobre cada tira, ya por 
disolución del depósito, de análisis químicos de la solución obtenida o por la diferencia en peso 
de cada tira antes de disolver el depósito y después de hacerlo. De los pesos así obtenidos ,y 
aplicando las leyes de Faraday, puede obtenerse la corriente efectiva que ha actuado sobre 
cada tira; es decir, la fracción de la corriente total aplicada a la celda que ha realizado la 
deposición sobre cada tira. A partir de estos datos se puede preparar una curva en la que se 
vea la relación entre la densidad de corrienteefectiva y la distancia a lo largo del cátodo. La 
forma de esta curva depende del grado de polarización catódica presente y, por lo tanto, 
también del poder de penetración del electrolito. Para los electrolitos con poca polarización 
catódica la curva es muy inclinada, mientras que para los electrolitos con una polarización 
pronunciada se conserva muy cerca de la horizontal. Para una celda dada, la distribución de la 
corriente es más o menos independiente del electrolito, pudiéndose, por lo tanto obtener una 
curva media en la que se pueda deducir la densidad de corriente en cualquier parte del cátodo, 
con precisión suficiente para su utilización práctica 3'10. La distribución de estas curvas es 
logarítmica y puede representarse por la fórmula (4)
DC = I(C,-C2 log L) (4)
5-09-91 28
donde:
DC : es la densidad de corriente en un punto del cátodo 
I :es la intensidad totai de corriente que atraviesa la celda.
L : Es la distancia del punto al extremo del cátodo de máxima densidad de 
corriente.
C, Y C 2 : son constantes que dependen de la naturaleza del electrolito.
R.O. Hull y Maclntere9'10 encontraron que los valores de las constantes C, y C 2 varían poco 
unos de otros electrolitos, y fijaron para los mismos unos valores aplicables a todos los 
electrolitos que son promedio de los valores por ellos obtenidos en sus experiencias. 
Introduciendo tales valores la fórmula (4) adquiere la expresión (5).
DC = I (18.8-28.3 log L) (5)
Lo cual es aplicable a la celda Hull original de un litro de capacidad, y en la que la densidad de 
corriente se expresa en amperios por pie cuadrado, la intensidad de corriente en amperios y L 
en pulgadas.
Más tarde por necesidad de orden práctico, se utilizó la celda de 267 mililitros la ecuación de 
Hull-Maclntere toma los valores siguientes para C, y C2 :
D C = I (27.3-48.7 log L) 
la cual adquiere, en el sistema decimal, el valor de:
DC =l (5.103 -5 238 logL)
5-09-91 29
I : se expresa en amperios y
L : (distancia del punto considerado al extremo de máxima densidad de corriente 
del cátodo) en centímetros.
En la figura 11.4, se muestra la curva que representa a la ecuación (5), obtenida para una 
densidad de corriente total en la celda de un amperio por decímetro cuadrado 3'10.
Sin embargo, como se ha indicado antes, en las normas alemanas, DIN50957 publicadas a 
mediados de 1959 9'10 se especifica como celdas para ensayo la de 250 mililitros y la de un litro 
El cálculo correspondiente a esta ceida se establece como sigue:
Con una intensidad de corriente de la celda (I) conocida, se calcula la densidad de corriente 
catódica (SA ) a partir de las siguientes igualdades.
Para la celda de 250 ml
SA = I x (510 hasta 5.24 log x )
Para la celda de un litro
SA = I x (3.26 hasta 4 4 log x )
Esta relación es válida únicamente en ambas clases de celdas sólo en la amplitud de x=6
hasta 83 milímetros y en este caso sólo aproximadamente.
5-09-91 30
En donde-
DC ■ se obtiene en amperios por decímetro cuadrado,
II.3.iii.-Empleo de la celda Hull.
Al tomar la muestra del baño a ensayar debe procurarse que refleje con la mayor exactitud 
posible la composición de la masa del baño, para así evitar resultados erróneos. 
En seguida se inicia el ensayo procediendo como sigue:
- Se coloca en la celda, la cantidad correcta de la solución electrolítica, calentada a unos dos o 
cuatro grados centígrados por encima de su temperatura de trabajo.
Se coloca el ánodo en su posición de trabajo y se conecta al polo positivo. El cátodo 
previamente pulido se desengrasa con cuidado, y se conecta al polo negativo, se sumerge en la
solución, ajustando a continuación la intensidad de corriente al valor deseado.
- Se deja el cátodo trabajando en la solución durante el tiempo previsto, que generalmente es 
de unos cuatro a cinco minutos; después se retira, se enjuaga y se seca.
La intensidad de corriente que se suele aplicar en cada baño está expresada en la tabla No.
11.2.3
Según Hull, cuando se utilizan en los ensayos ánodos solubles, puede emplearse la muestra del 
baño para la obtención de seis a ocho placas, pero si se utilizan ánodos insolubles, como es 
necesario en algunos electrolitos, es conveniente no usar la muestra para más de dos o tres 
placas 3'9'10
5-09-91 31
TABLA No. II2
Baño Anodo Intensidad 
(amperios )
Tiempo 
(minutos
Cadmio Cadmio 3 3
Cobre alcalino y Rochelle Cobre 2 5
Cobre ácido brillante Cobre 3 15
Cromo Plomo 5 5
Estaño ácido y alcalino Estaño 2 5
Latón Latón 1 5
Níquel Watts o brillante Níquel 3 5-10
Níquel normal Níquel 1 5-10
Plata Plata 1 3
Cinc Cinc 3 3
II.3 .iv ,-Interpretación d e D ep ósitos en C elda H ull.
Ante todo debe tenerse en cuenta que los datos que se obtienen en los cátodos de la celda Hull 
no son cuantitativos, pero debido a la sensibilidad que aquellos muestran a las variaciones en 
función de la composición del electrolito, pueden indicarnos rápidamente el equilibrio producido 
en el mismo, lo cual, unido a la experiencia que el operador habrá adquirido en el manejo de la 
celda, permite conocer rápidamente la causa de la alteración observada, que podrá subsanarse
5-09-91 32
en la misma muestra, mediante pequeñas adiciones de los productos necesarios para 
restablecer el equilibrio de la solución.
Multiplicando las cantidades añadidas de cada producto por 3 72 ( 1000/267 ) obtendremos 
los gramos por litro de cada producto que es preciso añadirle al baño, en el caso en que se 
trabaje con la celda de 267 mililitros. En la figura II.4, se muestra el aspecto típico de un cátodo 
de celda Hull 3 Para mayor exactitud en las comparaciones y registros de placas se considera 
siempre una zona determinada, exactamente la marcada entre líneas de trazos ABCH.
Para la interpretación de los resultados se considerará apta solamente la zona comprendida 
entre la mitad del cátodo y los tres cuartos de la altura de la celda Así en la figura mencionada 
de celda Hull, sea AB la línea media horizontal de la placa, y CH la línea trazada a los tres 
cuartos de la altura de la celda. Se tendrá que la zona ABCH de la placa es precisamente 
aquélla que debe observarse Las diferentes zonas rayadas de la figura marcan el aspecto del 
depósito en el cátodo, siendo los puntos D < E y G en donde empieza a producirse una 
variación en el aspecto del depósito, y por lo tanto, aquéllos cuya densidad de corriente es 
Interesante conocer; la cual se puede encontrar de la forma siguiente, se mide la distancia 
entre el punto cuya densidad de corriente se requiere encontrar, y el extremo de la placa de 
máxima densidad de corriente, o sea, el punto que está situado más cerca del ánodo, y se 
localiza en la figura II.3, el punto de intersección entre la línea horizontal en la que está esa 
distancia, con la columna en la que se encuentre la densidad de corriente que pasaba por la 
celda al obtener dicha placa Por ejemplo, si se quiere conocer la densidad de corriente a la 
que se depositaba ei metal en el punto F de la placa de la figura II 4, se medirá la longitud FC 
igual a 5 centímetios que separará el punto F del extremo de máxima densidad de corriente, y 
sabiendo que la placa se ha obtenido trabajando a tres amperios, se tendrá que en el punto F el 
metal se depositaba a una densidad de corriente de 4 4 amperios por decímetro cuadrado.
5-09-91 33
Figura I! 4 - Representación grófica de las áreas de densidad de corriente en una celda Hull®1011 
Odenadas densidad de corriente en amp / dm ^ Abscisas distancia en cm
Las figuras 6 a 7 del Apéndice A, muestran una guía de la apariencia de los péneles de prueba3.
II.4,- M i c r o s c o p i o E l e c t r ó n i c o
Cualquier dispositivo que permite discernir detalles más finos que lo que es posible hacer 
mediante la vista, es de gran valor científico.
El descubrimiento del microscopio óptico en el siglo XVII estimuló una nueva era de 
investigación en muchos aspectos de las ciencias físicas y biológicas,posteriormente la 
microscopía fue llevada a un grado muy alto de perfeccionamiento. Los desarrollos 
complementarios en los aspectos teóricos de la microscopía, aunque más lentos en llegar, 
fueron puestos sobre bases sólidas de trabajo de E. Abbé12. El fue el primero en explicar, sobre 
ia base de efectos de difracción, que existe un limite en la pequeñez de los objetos que pueden
5-09-91 34
ser reproducidos por un lente. Este límite se conoce como resolución, límite de resolución de un 
microscopio. En esencia, la resolución de un microscopio es la separación más pequeña entre 
dos puntos en un objeto que puede ser reproducida claramente en la imagen.
El desarrollo del microscopio electrónico se basó en la hipótesis de De Broglie12, con su 
confirmación subsecuente, fue uno de los avances decisivos que condujeron al desarrollo de la 
microscopía electrónica El segundo paso fue dado por H. Busch12 en 1926, demostrando que 
campos magnéticos asimétricos enfocaban a los electrones, ( más tarde se demostró el 
enfoque por campos electrostáticos ). Una distribución de potencial que posee tal acción de 
enfoque se conoce como una “lente" ya sea magnética o electostática.
Este descubrimiento dio lugar a un rápido progreso en el campo de la óptica electrónica, 
constituyéndose el primer microscopio electrónico por M. Knoll y E. Ruska12 en 1931. Su 
instrumento era análogo al microscopio óptico, con un poder de resolución de varias decenas 
de nanómetros. Ya que los electrones pasan a través del objetivo.este tipo de instrumento ha 
sido comunmente conocido como microscopio electrónico de transmisión,“MET" o simplemente 
como microscopio electrónico Actualmente, con el fin de evitar confusión con desarrollos más 
recientes, existe la tendencia a adoptar la notación de microscopio electrónico de transmisión 
convencional o “METC“,
Siguiendo el trabajo pionero de Knoll y Ruska12,varios grupos en Europa, Estados Unidos y 
Japón desarrollaron el METC en forma comercial Gradualmente se ha conseguido mejorar su 
funcionamiento, aunque el diseño básico sigue siendo el mismo, reportándose por parte de los 
fabricantes resoluciones del orden de 0 2 nm (2 A°)
A juzgar por su amplio uso en todas las ramas científicas y, principalmente la información que 
ha proveído a las ciencias biológicas, el microscopio electrónico puede ser aclamado como el 
instrumento científico más importante desarrollado en el siglo XX.
5-09-91 35
II.4.Í Microscopio Electrónico de Barrido (MEB).
Un tipo diferente de instrumento óptico electrónico, conocido como microscopio electrónico de 
barndo (* MEB ■), fue construido por M. Von Ardene en 1938 a sugerencia de Knoll. El principio 
del MEB se muestra en la figura 20 del Apéndice A Una fuente de electrones es enfocada por 
una lente como un haz puntual que es movido sobre el objeto (X - Y - Z ) Cada vez que el haz 
incide sobre un punto del objeto se produce una repuesta; estas respuestas se recojen 
secuencialmente y se exhiben para dar una 'imagen". A pesar de su apariencia poco familiar, 
se puede hacer una analogía entre el MEB y un microscopio óptico para observar muestras 
metalúrgicas por reflexión. Un rasgo importante del microscopio de barrido es que la imagen 
formada es tal como si fuera vista desde el sitio de la fuente de electrones, lo que obviamente 
ayuda en su interpretación. La resolución del instrumento está determinada en parte por 
factores no asociados usualmente con el microscopio óptico, estando actualmente en el rango 
de 0.5 - 20 nm bajo codiciones ideales.
A pesar de su temprana invención, dificultades técnicas y la falta de previsión de sus 
capacidades obstaculizaron su desarrollo Sólo hasta 1965 entraron al mercado microscopios 
de barrido comerciales, principalmente como resultado del trabajo original de C. W. Oatley 12 A 
partir de entonces, debido a intereses crecientes de investigación e industriales, su fabricación 
se ha extendido en muchas partes de Europa y Japón12.
Aunque desde 1931 han ocurrido grandes avances en dispositivos óptico-electrónicos,estos se
han concentrado en dos instrumentos en particular, el microscopio electrónico de transmisión
convencional y el microscopio electrónico de barndo A pesar de las diferencias en su
operación, existen características comunes a ambos instrumentos Cada uno posee una
columna de metal que contiene un cañón electrónico y una estructura de lentes magnéticos. La
columna está evacuada a una presión menor de 10"4 Torr para disminuir el efecto perturbador
de las colisiones de los electrones del haz con las moléculas del aire La presión baja también
aumenta el tiempo de vida de los filamentos en el cañón electrónico. Una desventaja de los 
5-09-91 36
sistemas de vacío convencionales, es la introducción de vapores de hidrocarburos en la 
columna, los cuales, cuando quedan absorbidos sobre ia muestra se descomponen al paso del 
haz de electrones y producen una rapa contaminante sobre la muestra
II.4.1Í M icr o sco p io E lectrón ico d e transm isión (M E T ).
Si se dirige un haz de electrones sobre un sólido, los electrones pueden o no sufrir dispersión, 
siendo después absorbidos, reflejados o transmitidos Sólo si el solido es suficientemente 
delgado se transmite una fracción significativa del haz
En la microscopía electrónica de transmisión convencional, se obtiene información de 
electrones que atraviesan las muestras y que permanecen sin desvíos o que son dispersados 
hacia adelante dentro de la apertura de una lente que forma la imagen
El microscopio de transmisión ha tenido sus contribuciones más valiosas al revelar los defectos 
cristalográficos en sólidos Como resultado, las propiedades y el comportamiento de estos 
defectos han sido examinados en gran detalle y los frutos de la observación se han usado 
ampliamente en la ciencia de los materiales 12'13
5-09-91 37
///. - E x p e r i m e n t a c i ó n .
111,1 . - O b j e t i v o s y b a s e s d e la e x p e r i m e n t a c i ó n .
l l l .2 . - D e s a r r o l l o e x p e r i m e n t a l .
III.2.i.-E studio en celd a H ull.
III.2 .ii.-O bservación d e espesores al M icroscop io .
III. 1 .- O b j e t i v o s y b a s e s d e la e x p e r i m e n t a c i ó n ,
Como se ha visto, una de las propiedades de los compuestos que actúan como abrillantadores 
de segunda clase es la de lograr, ademas del brillo, la nivelación del depósito, El objetivo de 
este capítulo es optimizar la nivelación de un depósito producido por un baño de níquel 
formulado según la literatura y modificado mediante la adición de tres productos recomendados 
para una zona específica de densidad de corriente. Estos productos son: el propil sulfobetaína 
piridina (PPS), el alcohol propargil propoxilado (PAP) y el éter propargil-2-hidroxietilado (PME), 
para alta, media y baja densidad de corriente respectivamente 4,5,6,14,15,16_
La nivelación será determinada por medio de análisis en el microscopio electrónico de barrido, 
observando el tipo de crecimiento que sufre el depósito obtenido en cada una de las celdas a 
concentraciones conocidas de los productos mencionados anteriormente.
5-09-91 38
La experimentación se desarrolla en dos etapas:
- Celda Hull.- La experimentación comienza con la preparación de suficiente solución Watts que 
será utilizada para la preparación de diez baños diferentes de níquel brillante. Con ayuda de la 
celda Hull se obtendrán de cada baño diez experimentos de depósito. Para asegurar que no 
ocurra una descompensación de los componentes de la solución, ésta se cambia cada dos a 
tres exoerimentos.
- Microscopio electrónico.- Una vez teniendo las placas con el depósito de niquel, se corta cada 
una en diez secciones de un centímetro cada una. Las diez secciones ( representan todo el 
rango de densidad de corriente ) se empalman una a una formando una probeta para 
observación en el microscopio. De esta forma los depósitos en cada celda indicaránla función 
de cada aditivo en las diferentes zonas de densidad de corriente.
1 1 1 ,2 ,-D e sa rro llo e x p e r i m e n t a l ,
III.2 .i.-E studio en celda Hull.
-Equipo y reactivos utilizados.
Equipo:
- Rectificador para laboratorio de 0-12 voltios, de 0-25 amperios
- Bomba de aire para agitación (de diafragma)
- Celda Hull de 267 ml.
- Anodo de níquel para celda Hull de 267 ml.
- Cátodos: placas de fierro latonado de 7 x 10 cm. Calibre 28.
- Cronómetro
5-09-91 39
- Potenciómetro
- Vasos de precipitados de 500 ml.
- Pipetas graduadas
- Balanza granataria
- Probetas de 100 ml
- Embudo
- Papel filtro Whatman No.1
Reactivos:
- Cloruro de níquel
- Sulfato de níquel
- Acido bórico
- Carbón activado
- Carbonato de níquel
- Acido sulfúrico
- Soluciones de abrillantadores primarios
- Agente humectante
- Solución de propil sulfobetaina piridina (PPS)
- Solución de alcohol propargil propoxilado (PAF
- Solución de eter propargil-2-hidroxietiIado (PME
-Electrodeposición.
Preparación de las soluciones-
5-09-91 40
- Solución de PAP al 0.1 %.- Se mide 0.1 ml. de PAP y se afora a 100 ml. con 
agua destilada
- Solución de PME al 0.1 %.- Se mide 0.1 ml. de PME y se afora a 100 ml. con 
agua destilada
- Solución de PPS al 10 %.- Se disuelven 10 g, de PPS en 100 ml. de agua 
destilada.
- Solución de ácido sulfúrico al 25 Se diluyen 25 ml. de ácido sulfúrico 
concentrado y se aforan a 100 ml. con agua destilada.
- Solución Watts.- Para esta solución se preparan 40 litros:
En un recipiente de volumen adecuado se agregan 25 litros de agua 
destilada y se disuelven 13,600 g. de NiS04 -7H20 y 2400 g. de NíCI2 • 6 H zO
en él. Se calienta la solución de sulfato y cloruro de níquel hasta 80 °C 
Se adicionan 1600 g. de H3B03 y se ajusta el volumen a 40 litros con agua
destilada Se ajusta el pH de 3 a 3.5 con solución de ácido sulfurico al 25 % o 
carbonato de níquel sólido. Esta solución se trata con 160 g. de carbón activado 
durante dos horas manteniendo la temperatura en 80 0 C y con agitación. 
Transcurridas las dos horas, se filtra la solución con capel filtro para eliminar el 
carbón activado.
- Soluciones de abrillantadores primarios y agente humectante: Estas son 
soluciones de patente con concentración desconocida. (Oxy, Harshaw, 
MacDermid, etc)
Preparación de las celdas:
- Como se mencionó, la placa de 7 x 10 cm es de fierro latonado, la cual debe
primero ser desengrasada perfectamente; esto puede llevarse a cabo por medie
de un deterqente Una ves realizado ésto, la placa se sumerge en la solución de 
5-09-91 41
ácido sulfúrico para activar la superficie de la placa En este momento 
la placa está lista para ser niquelada
Operación:
- Las placas se metalizan en una celda Hull de 267 ml., controlando los siguientes
parámetros:
PH 3.0-3.5
Temperatura 50 - 60 °C
Agitación aire
Corriente 2 amperios
Tiempo 10 min.
La operación se realizará conforme a los siguientes pasos:
- Calentar la solución a 60 °C.
- Llenar la celda Hull con la solución 0e níquel caliente.
- Introducir y conectar al rectificador el ánodo y el cátodo.
- Agitar con aire.
- Encender el rectificador y fijar la densidad de corriente.
- Tomar el tiempo de electrólisis.
- Transcurrido el tiempo de electrólisis sacar y enjuagar el cátodo y secarlo.
Las placas en estas condiciones quedan listas para análisis posteriores.
El brillo obtenido en cada una de las placas de los baños con aditivos, muestra que existe una 
gran diferencia en apariencia entre el baño Watt y los baños de níquel brillante, ya que el
5-09-91 42
terminado es un brillo especular altamente reflejante a diferencia del terminado del baño Watt 
que es opaco.
El depósito de níquel brillante de las placas cubre de una manera homogénea y en su totalidad 
la superficie de las placas, ésto indica que los aditivos utilizados en la experimentación sí 
funcionan como abrillantadores y además, que cada aditivo logra nivelar el depósito en cierto 
grado, de acuerdo a una inspección visual.
En la tabla 111.1, se presentan las concentraciones de los compuestos orgánicos utilizados en 
cada uno délos baños electrolíticos de la experimentación
Para tener una idea de qué tan buena es la nivelación de los depósitos con cada uno de los 
aditivos, se hace necesario apoyar las observaciones realizadas. En este caso, empleando los 
microscopios, óptico y electrónico de barrido, se observarán con mayor precisión las 
características de los depósitos obtenidos.
III.2.1Í O bservación de esp esores al m icroscop io .
- Medición de Espesores en el Microscopio Optico 
Equipo y reactivos utilizados.
Equipo:
- Guillotina
- Montadora para encapsulamiento, marca: Buehler. modelo: Simplimet II.
- Radiadores de Calor.
- Chaqueta de Calentamiento.
- Pulidores de Lija y Diamante, marca: Metaserv.
5-09-91 43
- Microscopio Optico, marca: Leitz (Wetz Lab).
Tabla 111.1- Concentración de los aditivos en los diferentes baños electrolíticos de prueba.
Muestra Abrillantador Adicionado
(ml. I -1)
8152 33 14 32 C PPS PAP PM
1 1 30 25 3 — — —
2 .... 30 25 3 .... .... ....
3 .... 30 25 3 0.5 .... ....
4 — 30 25 3 1.0 .... ....
5 — 30 25 3 2.0 -- ....
6 — 30 25 3 — 1 0 ....
7 .... 30 25 3 — - 1.5 ....
8 .... 30 25 3 .... 20 ....
9 .... 30 25 3 — .... 1.0
10 .... 30 25 3 .... .... 2.0
11 __ 30 25 3 __ __ 3.0
8152 : Abrillantador secundario de patente.
33 y 14 : Abrillantadores primarios de patente 
32 C : Agente Humectante
(PAP), (PME) y (PPS)- Compuestos definidos anteriormente.
5-09-91 44
Reactivos:
- Lucita
- Alcohol Etílico.
- Acido Nítrico.
- Acido Acético.
- Solución de Arena Sílica (para el pulido).
- Lubricante.
Desarrollo Experimental:
Preparación de Las Muestras:
La preparación de las muestras se realiza en dos etapas: Corte de las placas de 
celda Hull y encapsulamiento de las muestras.
- Corte de las placas de Celda Hull - Debido al tamaño del portaobjetos del 
microscopio electrónico, las placas de la celda Hull se cortan en piezas de un 
centímetro cuadrado resultando en diez piezas por cada placa Posteriormente las 
piezas de cada placa se agrupan de tal forma que la vista lateral consecutiva 
representa todo el rango de densidad de corriente, la primera pieza es la que 
representa la zona de alta densidad de corriente.
5-09-91 45
5-0S-91
- Encapsulamiento de las muestras.- Cada grupo se encapsula con resina sólida 
(Lucita). La cual se aplica colocando la muestra en el cilindro del Gato Hidráulico 
que es del tamaño del portaobjetos del microscopio, posteriormente se agrega la 
lucita al cilindro, de tal forma que cubra completamente la muestra.
A continuación se aplica presión y temperatura al molde para fundir la resina 
quedando encapsulada la muestra El procedimiento anterior se repite en todas 
las muestras.
Una vez encapsuiadas las muestras se procede al pulido de la cara que sera 
observada al microscopio. El pulido se realiza utilizando lija de diferente grano 
empezando con lija de esmeril posteriormente disminuyendo el grano desde 220 
hasta 600 la cual es la más fina, el pulido finaliza usando un paño impregnado con 
polvo de diamante de 15 y 6 mieras, hasta lograr un pulido perfecto. Al paño se 
le agrega lubricante para evitar que se seque y la pieza se ralle.
Las muestras fueron tratadas con una solución de 50 % de ácido acético y 50 % de 
ácido nítrico, esto con la finalidad de microatacar ia superficie de fierro y tener 
una definición clara del depósito de níquel.
Medición de espesores:
El microscopio óptico utilizado para este efecto, cuenta con una escala móvil
en mieras, la que es utilizada para medir los espesores. Esto es de gran utilidad ya
que no importa como esté colocada la muestra sobre el portaobjetos, la escala
puede hacerse coincidir con la pieza, para registrar la medida exacta. Las
muestras encapsuiadas se colocan sobre el portaobjetos, se hace coincidir
la escala con cada una de las secciones de cada placay se procede a la medición
de los espesores directamente con la escala Cada medición se hizo cuatro puntos
r)o la fracción obteniéndose un promedio.
46
- Observación de los Espesores en el Microscopio Electrónico de Barrido (MEB).
Equipo y reactivos utilizados 
Equipo:
- Microscopio Electrónico de Barndo marca: Jeol. modelo: JSM 35 CF.
- Cámara Fotográfica.
- Portaobjetos.
Reactivos:
- Tinta de Grafito.
Desarrollo Experimental.
Preparación de Las Muestras:
Las muestras utilizadas para la medición de espesores, se pueden emplear en 
esta etapa de la experimentación, sólo es necesario hacer conductora la superficie 
de las mismas. A este proceso se le denomina: evaporación de las muestras.
- Evaporación de las muestras encapsuiadas.- Una vez encapsulada y pulida
perfectamente la pieza, la superficie a observar debe hacerse conductora, para tal 
5 09-91 47
efecto se cubre la superficie con tinta de grafito, teniendo cuidado que no exista 
polvo, grasa o humedad en la muestra.
-Observación de las muestras.- Se enciende el microscopio y se deja calentar por 
lo menos durante treinta minutos. Se coloca la muestra en el portaobjetos del 
microscopio y se introduce en el cañón. Una vez colocada la muestra se procede a 
su observación seleccionando la amplificación deseada.
5-09-91 48
I V . R E S U L T A D O S
IV. 1 . C e l d a Hull. 
IV .2 . M e d i c i ó n d e e s p e s o r e s . 
IV .3 . O b s e r v a c i ó n d e e s p e s o r e s e n e l M EB. 
IV. 1 C e l d a Huli.
La principal propiedad que se observa a simple vista es el brillo característico que presentan las 
placas de las celdas con los abrillantadores de segunda clase, este brillo se distingue porque se 
puede observar desde la zona de alta densidad de corriente, buscando cubrir con el mismo 
lustre todo el rango de la densidad de corriente. Las placas muestran en general un brillo 
especular característico de los depósitos de níquel con aditivos, existiendo una variación 
insignificante entre una y otra; por lo que a simple vista no puede decirse que un aditivo sea 
meior que otro. La única placa que puede diferenciarse es la obtenida con el baño Watts, la cual 
presenta un terminado mate.
IV .2 . M e d i c i ó n d e e s p e s o r e s .
Según la tabla IV 1, se observa el comportamiento de cada uno de los compuestos en su rango 
de densidad de corriente correspondiente
5-09-91 49
El compuesto propilsulfobetaína piridina ( PPS ) se empleó en las placas uno, dos y tres. 
Comparando los espesores del depósito en cada una de la secciones de las piacas.
Tabla IV.1Espesores obtenidos en el microscopio óptico.
n X e n X e
1 16 7 1 26
2 10 7 2 12
3 9 7 3 7
4 7 7 4 6
5 6 7 5 5
6 4 7 6 4
7 4 7 7 4
8 3 7 8 3
9 - 7 9 1
10 - 7 10 1
2 1 68 8 1 36
2 2 19 8 2 13
2 3 16 8 3 11
2 4 13 8 4 9
2 5 9 8 5 6
2 6 4 8 6 5
2 7 6 8 7 4
2 8 6 8 8 2
2 9 5 8 9 1
2 10 2 8 10 _
5-09-91 50
3 1 21
3 2 17
3 3 14
3 4 8
3 5 8
3 6 6
3 7 7
3 8 5
3 9 4
3 10 3
4 1 40
4 2 15
4 3 12
4 4 10
4 5 5
4 6 5
4 7 5
4 8 4
4 9 3
4 10 2
5 1 42
5 2 17
5 3 12
n x e
5 4 11
5-09-91
9 1 13
9 2 8
9 3 8
9 4 7
9 5 5
9 6 4
9 7 3
9 8 2
9 9 1
9 10 1
10 1 16
10 2 12
10 3 9
10 4 9
10 5 6
10 6 6
10 7 5
10 8 3
10 9 3
10 10 2
11 1 25
11 2 15
11 3 11
n x e
11 4 9
51
n X e
5 5 10
5 6 5
5 7 5
5 8 5
5 9 2
5 10 1
6 1 43
6 2 18
6 3 9
6 4 9
6 5 7
6 6 6
6 7 6
6 8 5
6 9 4
6 10 1
n = número de placa
x = fracción
e = espesor (mieras)
11 5 7
11 6 6
11 7 5
11 8 4
11 9 3
11 10 2
n x e
5-09-91 52
observamos que, en las zona de alta densidad de corriente, se tiene un crecimiento exagerado 
en la placa dos y disminuyendo en ia placa tres, lo cual indica que en la placa tres existe ya un 
exceso de abrillantador que ocaciona que la cantidad de metal depositado sea menor. Sin 
embargo, se tiene un espesor mayor en baja densidad de corriente en la placa tres que en la 
placa uno, ésto indica que una mayor concentración de este compuesto mejora además la 
penetración del depósito.
Para las placas cuatro, cinco y seis, se utilizó el compuesto eter propargil-2-hidroetoxilado 
( PME ) este compuesto debe mejorar la nivelación en zona de media densidad de corriente, 
es decir de las secciones cuatro a siete de cada placa.
Si se observan los espesores de dichas secciones, se verá que existe un aumento de espesor 
en la placa cinco en relación con la placa cuatro, en cambio en la placa seis el espesor 
disminuye, ésto indica nuevamente un exceso de abrillantador La zona de baja densidad de 
corriente muestra una disminución en el espesor conforme la concentración de abrillantador 
aumenta. Cabe hacer mención que entre una y otra placa la diferencia en el espesor es 
mínima en la zona de media densidad de corriente
En las placas siete, ocho y nueve se usó el alcohol propargilpropoxilado (P A P ) 
el cual debe actuar en la zona de baja densidad de corriente, que está representada por las 
secciones de la ocho a la diez de cada placa La zona de baja densidad en estas placas 
muestra un comportamiento muy irregular disminuyendo de la placa siete a la ocho y 
aumentando nuevamente en la placa nueve, siendo mayores los espesores que en la placa 
siete.
Si analizamos los espesores en el resto de las secciones veremos que el gradiente en la placa
nueve es menor y más constante que en las placas siete y ocho, sin embargo el espesor en
alta intensidad de corriente en la placa nueve no es muy bueno Lo anterior muestra que el
compuesto utilizado en este caso tiene mejor influencia sobre la nivelación dei deposito cuando
se utiliza a concentraciones más o menos altas. Sin embargo, ésto es muy relativo ya que de
acuerdo a la Ley de Faraday que dice "que la cantidad de metal depositado es directamente 
5-09-91 53
proporcional a la corriente aplicada", el uso de este abrillantador dependerá de las 
características que se ¡equieran en el depósito.
Una vez teniendo los datos anteriores se comparará ahora un baño Watt y uno de patente para 
poder evaluar las características de los depósitos obtenidos con los compuestos utilizados en la 
experimentación.
Tomando la placa diez como referencia se ve que los crecimientos a lo largo del rango de la 
densidad de corriente son bastante uniformes, lo que no sucede con los depósitos de la 
experimentación. La placa más cercana a un resultado similar, es la placa nueve 
Comparando las otras placas con la obtenida en un baño Watts las diferencias que existen 
entre los espesores no son representativas ya que la diferencia de más repercusión entre un 
níquel con aditivos y un baño Watts es el brillo.
IV .3 , O b s e r v a c i ó n d e e s p e s o r e s e n e l M EB.
De las fotografías tomadas en el microscopio electrónico de barrido pueden hacerse las 
siguientes obsevaciones:
La fotografía 2002 muestra el crecimiento del depósito en un baño Watts, el cual tiene uri 
crecimiento estriado y áspero, en cambio las fotografías 1003, 1010 y 1017 ( baños de níquel 
con aditivos ), muestran un depósito libre de asperezas, es decir, más terso. Lo anterior 
proporciona un mejor brillo y mayor protección a las piezas, ya que al no ser tan áspero el 
depósito es menos poroso protegiendo mejor la superficie.
Otra observación de mucha Importancia tomada en el microscopio es la diferencia entre 
penetración y nivelación como se puede ver físicamente en las fotografías 1013,1014,1002, 
y 1010 La fotografía 1013 es una representación muy clara del fenómeno llamado penetración 
dentro de los baños de níquel, puesto que se obseva claramente que el revestimiento de 
níquel tiene aún en lo más profundo de la cavidad un espesor similar al de la superficie de la 
placa.
5-09-91 54
Fotografía 2002.- Depósito obtenido con un baño Watt. Se observa un espesor uniforme en todo 
lo largo dsl depósito, sin embargo, se observa poroso y sin brillo en la cara exterior
Fotografía 1003.- Aquí se muetra un depósito obtenidocon un baño de níquel con aditivos. En 
contraste con el obtenido con el baño Watt, este depósito no presenta porosidades y tiene un 
brillo ligero en la cara exterior
5-09-91 55
Fotografía 1017.- Como se observa el deposito es uniforme en todo lo largo de la zona y 
presenta un brillo más definido. Baño de níquel con aditivos.
Fotografía 1014.- En esta imagen se puede ver claramente el fenómeno de la nivelación en un
caso excepcional, ya que logra penetrar en una cavidad muy profunda del metal base y crecer
uniformemente con el mismo espesor en toda la zona.
5-09-91 56
Fotografía 1013.- Aquí se puede observar que el espesor del depósito es el mismo aún en la 
cavidad que presenta, sin embargo, el depósito no crece con el mismo espesor hasta nivelarlo. 
A este fenómeno se le denomina penetración.
Fotografía 1002 - Nuevamente el depósito muestra un crecimiento uniforme aun en cavidades 
del metal base.
5-09-91 57
En las fotografías 1002, 1010 y 1014 puede verse claramente el fenómeno de la nivelación 
donde se observa el crecimiento del depósito aun en valles muy profundos y terminando con 
una superficie nivelada.
5-09-91 58
V . - C o n s i d e r a c i o n e s E c o n ó m i c a s .
Este aspecto puede considerarse tomando en cuenta las ventajas que da el uso de los aditivos 
en el baño de níquel Entre estas ventajas se encuentran las siguientes’
- Menor riesgo de rechazos por mala apariencia del depósito.
- Costos por pulido menores o inexistentes.
- Menores tiempos de proceso
Todas estas ventajas que se obtienen con el uso de aditivos aportan un aumento en la utilidad 
del producto, debido a que 
Al hacer menor el riesgo de rechazo por una mala apariencia en la pieza, se reducen los 
costos de reproceso o desperdidio
- El brillo y la nivelación que se obtienen con los aditivos evitan que la pieza sea pulida, 
reduciendo obviamente el costo de mano de obra por pulido
- Para piezas en que se busca el aspecto decorativo y no es tan importante el aspecto protector 
dei depósito, se logra una apariencia aceptable en un tiempo más corto, que conduce a 
depósitos más delgados y mayor número de piezas en un mismo tiempo, ( esto sin afectar sus 
características físicas que serán iguales en casi toda la pieza ) disminuyendo así los costos de 
operación
5-09-91 59
V I . - C o n c l u s i o n e s
Se ha tenido que el uso de los aditivos probados en función de los resultados obtenidos en el 
microscopio óptico, son los que se esperaban de acuerdo a lo que la literatura de cada 
producto señalaos
El análisis del microscopio electrónico nos permite ver con claridad la diferencia entre un 
depósito nivelado y la penetración de un depósito, además permite ver nivelación en puntos 
muy críticos de la superficie
Tomando como una realidad el uso de estos aditivos debe evaluarse en conjunto para lograr así 
una posible formulación la cual reúna tanto mejoras al depósito como un costo competitivo en el 
mercado.
Debido a que los sistemas de abrillantamiento deben contener abrillantadores primarios, 
secundarios, nivelantes y de penetración, en cantidades donde su función logre su máxima 
eficiencia, sin disminuir las características generales del depósito, en un intento de formular un 
sistema de abrillantamiento como consecuencia de este estudio, se obtiene que los sistemas 
comerciales ya existentes tienen costos inferiores proporcionando características similares al 
depósito Esta diferencia en costos se debe principalmente a que los productos son de 
importación y las cantidades mínimas de compra son de 100 kilogramos, cantidades que son 
exageradamente altas comparandolas con las cantidades usadas en la formulación y 
considerando que una formulación contiene varios de estos compuestos el costo de inventario 
será muy alto, ya que el costo unitario promedio de estos productos es de 150 u s d mas lo que 
representan los gastos de importación y transporte
5-09-91 60
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12-
13-
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1969. Barcelona.
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5-09-91
A P E N D I C E
T enp-2C
Figura 1 - Rangos de depósito en un baño Watts, con 4 mieras de deposito, representando el aumento de densidades de
corriente a pH muy bajo ^
5-09-91
pH 6 " pH 6 “N. Qu«br«dK«
Rango\
4 - Rango da\ 4 da N,'N. Operación1 Operación \
\ \
2 -
______ 2 “tftcitrtcia 1 1 1 i i
10
A d m '2
10
A d m '2
( a ) <t>)
dH
4 -
— —.— d* pH 6 "
X \ c ' .
R a n g o X
Rango da \ de
Operación > 4 " N^^paracî ^
Í S . AkoxCJ 2 "
" T----- T
10
A d m ’:
( c )
10
A d m '2
l-igura 2 Efecto de las variables de operación en los baños de níquel 
a) Baño Watts -S e observa un amplio rango de operacion b) Efecto de la disminución de la temperatura de 60 a 40 ° C -E l 
rango de operacion se ve disminuido c) Efecto del incremento del contenido de cloruro -El rango de operación es mayor 
a mayor concentración de cloruro d)Efecto del incremento de la agitación -E l rango de operacion es más amplio a
densidades de corriente mas altas ^
5-09-91
E f i c i e n c i a
C a t ó d i c a
C X )
ftd n '2
E f i c i e n c i a 
C ató d i c a 
( X )
1 0
Adm'2
Figura 3 - Curvas características de densidad de comente v s - eficiencia catódica A) Baño duro B1 Baño Watts C) Baño
Watts con pH 2 O D) Baño d e cloruro 2
5-09-91
A B R I L L A N T A D O R E S D E P R I M E R A C L A S E
TIPO D E C O M P U E S T O E J E M P L O
A C I D O S S U L F U R I C O S A C I D O B E N C E N S U L F O N I C O
A R O M A T I C O S
0 " '"
A C I D O
1, 3. 6 N A F T A L E N S U L F O N I C O
S U L F O N A M I D A S A R O M A T I C A S P - T O L U E N S U L F O N A M I D A
S02NH2
FIGURA 4
A B R I L L A N T A D O R E S D E P R I M E R A C L A S E
C O N T I N U A C I O N 
TIPO D E C O M P U E S T O E J E M P L O
S U L F O N I M I D A S A R O M A T I C A S O R T O B E N Z O I C O S U L F O N A M I D A 
(SACARINA)
x v s0<
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A C I D O S H E T E R O C I C L I C O S A C I D O T I O F E N - Z - S U L F O N I C O
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A R O M A T I C O S
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