En el siguiente experimento se explica el proceso de cobreado electrolítico. Este tipo de disolución se conoce en la industria como cobre ácido. Tenemos principalmente dos concentraciones para realizar el proceso. En la concentración convencional, se disuelven de 200 a 250 gramos por litro de agua destilada y de 45 a 90 gramos por litro de ácido sulfúrico. Si deseamos un proceso con brillo, las concentraciones de sulfato de cobre serán de 60 a 100 gramos litro, las de ácido sulfúrico de 180 a 270 gramo por litro y añadiremos una cantidad de cloruro de cobre I de entre 50 y 100 gramos por litro. En el ánodo se coloca la lámina de cobre y en el cátodo la pieza a cobrear. Las concentraciones no son críticas y aceptan innumerable cantidad de aditivos.
Fig.1. Disolución de sulfato de cobre ácido.
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Fig. 2. Montaje.
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El sulfato de cobre pentahidratado se puede comprar en tiendas de productos para piscinas o se puede sintetizar a partir de cobre y ácido sulfúrico como viene indicado en el índice de proyectos para química. Para el ánodo he utilizado un trozo de tubo de cobre de fontanería abierto a lo largo y aplanado. Antes de introducirlo en el baño se limpia perfectamente sumergiéndolo en ácido sulfúrico puro durante un par de minutos. Se puede trabajar con este baño de dos formas distintas: empleando corriente constante o tensión constante. En la foto de la figura 3 se puede apreciar el cobreado sobre una barra de aluminio. Para realizar este cobreado se deberá de limpiar lo máximo posible al aluminio de su recubrimiento natural de alúmina, en caso contrario no agarrará bien el cobre. En la figura 4 he realizado deposición de cobre sobre cintas de aluminio que se utilizan en aire acondicionado. Convien filtrar siempre la disolución resutante para obtener mejores resultados. El cobre de hilo conductor es ideal puesto que su pureza es muy elevada.
Fig. 3. Trozo de aluminio cobreado.
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Fig. 4. Pruebas en distintas bases.
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Para conseguir esto primero debe de limpiarse el aluminio con acetona para eliminar todo resto de aceite. Después se abrasiona con polvo de piedra pómez o con una lija de grado elevado, por ej 400 o más. Se vuelve a limpiar con acetona y si se quiere se puede sumergir unos instantes en ácido clorhídrico para que ataque la superficie y la deje lo más rugosa posible para que se adhiera mejor el cobre. También probé si podía cobrear un trozo de cinta adhesiva transparente a la cual le había impregnado previamente una capa de grafito realizada pasando un lapicero blando sobre la parte adhesiva de la cinta. En la parte inferior derecha de la figura 4 se puede apreciar el resultado y se ve como el estaño ha conseguido soldar. De esta manera se obtienen láminas muy delgadas de cobre que se pueden utilizar por ejemplo para el apantallamiento de transformadores. Medí que se podía conseguir la deposición si la resistencia superficial de la pieza a cobrear es igual o menor a 1000 ohmios por centímetro.
Consideraciones a tener en cuenta para un acabado óptimo.
La superficie de los dos electrodos debe de ser lo más semejante posible. Los dos electrodos deben de estar situados en paralelo. Con corrientes elevadas la deposición es irregular y pierde adhesión. Los electrodos no deben estar muy juntos. Una separación de un par de centímetros es suficiente. Las densidades de corriente se deben de encontrar entre 3,7 y 5,4 A/dm2 para obtener unos resultados óptimos. Una agitación moderada será buena a la hora de mejorar la adhesión de la película de cobre, al impedir que las burbujas se peguen a la superficie del metal. La agitación por ultrasonidos es ideal aunque está fuera del alcance del experimentador medio. El uso de aditivos mejora el brillo, pero también el acabado inicial de la superficie a cobrear influye en la forma que se deposita el cobre. Existen infinidad de aditivos, el cloruro de cobre I es uno de ellos. Es muy importante que la pieza a cobrear esté lo más limpia y libre de grasa posible. Para esto tenemos varias posibilidades, limpieza con alcohol, acetona o baños en sosa cáustica etc. Lavar la pieza desengrasada en agua destilada antes de introducirla en la cuba.
La temperatura de funcionamiento afecta al baño y puede variar entre 18 y 60 ºC, estándo su zona óptima entre 32 y 43 ºC. Como fuente de tensión se puede utilizar una fuente de ordenador con un regulador de tensión a su salida o una fuente variable. La fuente variable que aparece en la parte de electrónica dio unos resultados muy satisfactorios. Utilizar siempre agua destilada para preparar la disolución y filtrar después.
Medida de la densidad de corriente.
La densidad de corriente se obtiene dividiendo la corriente medida por un amperímetro en serie con la cuba electrolítica entre la superficie del ánodo, siendo lo más iguales posibles la superficie del ánodo y del cátodo. También se puede medir la corriente que entra a la cuba intercalando una resistencia de 0,1 ohmios en serie con el positivo y midiendo la tensión en bornes de dicha resistencia. Aplicando la ley de ohm la corriente será igual a la tensión medida dividida entre el valor de dicha resistencia.
Fig.5. Detalle superior del montaje.
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