ENSAYO COBERTURA DE ZINC (ALAMBRE GALVANIZADO)

...

½ O2(ac) + 2H+(ac) + 2e- → H2O(l) Eº = 1,44v[5]

La reacción global en este caso es:

2Fe2+(ac) + ½ O2(g) + 2H+(ac) → 2Fe3+(ac) + H2O(l)

Eº = Eº cátodo – Eº ánodo = 1,44 – (-0,77) = 2,21v Reacción Espontanea

Finalmente los iones Fe3+ precipitan como oxido de hierro(III) hidratado lo que se representa según la siguiente ecuación:

4H2O(l) + 2Fe3+(ac) → 6H+(ac) + Fe2O3xH2O(s)

Para poder evitar la formación de oxido de hierro lo cual debilita estructuralmente el hierro, se protege con una capa de Zinc, ya que este no reacciona con el oxigeno, ni el agua creando una capa protectora, pero esta capa debe estar bien aplicada, en cantidades en las que se cumplan normas internacionales para su utilización, una forma de comprobar que esto se cumpla es mediante diferentes tipos de ensayos, uno de estos es el ensayo de decapado el cual se realiza para comprobar que la capa de zinc aplicado al hierro sea la correcta, la ecuación que se produce para esta reacción es la siguiente:

Zn(s) + 2HCl(aq) → H2(g) + ZnCl2(aq)

ΔHf ZnCl2 = -488,2 kJ[6]

ΔHf HCl = -167,15 kJ[7]

- Calculo entalpia de Reacción

(1*ΔHf H2(g) + 1*ΔHf ZnCl2(aq)) - (1*ΔHf Zn(s) + 2*ΔHf HCl(aq))

[1*0 + 1*(-488,2)] – [1*0 + 2*(-167,15)] = -153,9 kJ

Como ΔH = -153,9 kJ La reacción es Exotérmica

- Calculo Cambio de Entropía

ΔSf H2 = 130,59 J/K[8]

ΔSf ZnCl2 = 0,859 J/K[9]

ΔSf Zn = 41,63 J/K[10]

ΔSf HCl = 56,48 J/K[11]

(1*SHf H2(g) + 1*ΔSf ZnCl2(aq)) - (1*ΔSf Zn(s) + 2*ΔSf HCl(aq))

[1*(130,59) + 1*(0,859)] – [1*(41,63) + 2*(56,48)] = -23,14 J/K

Como ΔS = -23,14 J/K Disminución en la entropía

- Energía libre de reacción a 298 K

De la ecuación: ΔG = ΔH - TΔS[12]

ΔG = 153900 J – 298 K* 23,14 J/K

ΔG = 147004 J

ΔG = 147 kJ Reacción Espontanea

Sabiendo estas reacciones se indica el proceso experimental resumido con el cual se calcula el peso de la cubierta de Zn en gr/m2[13]

Se pesa la muestra con zinc (aproximación a diezmilésimas de gr) (12” de longitud) y se anota el peso identificado como W1

Se le quita la cubierta de zinc con una solución ácido clorhídrico disuelto en agua destilada, se enjuaga con agua y se seca la muestra

Se vuelve a pesar y se anota el peso identificado como W2, aplicando las siguientes fórmulas:

[pic 7]

Donde:

C= Peso de la cubierta en gr/m2

W1= Peso del alambre con Zinc (gr) peso original

W2= Peso del alambre sin Zinc (gr) peso del alambre negro

D = Diámetro del alambre negro (mm)

M = Factor 1,96 x 103 si el diámetro es en mm o 4,97 x 104 si el diámetro es en pulgadas (in).

Proceso de galvanizado

1.- Desengrasado: Es la limpieza del material en un baño desengrasante a 80° C, para eliminar posibles restos de grasas, aceites, taladrinas, etc

2.- Decapado: Consiste en la eliminación de los oxidos de hierro de las piezas mediante inmersión de estas en un baño de ácido clorhídrico diluido en agua al 15% a 35°C de temperatura.

3.-Fluxado: Consiste en introducir en un baño de cloruro de amoniaco diluido en agua a 80°C, con la finalidad de utilizarlo como catalizador, para facilitar la penetración del zinc en la estructura molecular del hierro y acero.

4.- Inmersión en baño de zinc: Es el proceso anticorrosivo por definición, una vez secas las piezas se sumergen en un crisol lleno de zinc fundido a 450°C, donde el tiempo de inmersión depende de las características finales que se exijan en cada pieza.

[pic 8]

¿Cómo queda el galvanizado?

[pic 9]

[pic 10] [pic 11][pic 12][pic 13]

Ensayo

Materiales

1.- Alambre galvanizado

[pic 14]

2.- Ácido clorhídrico

[pic 15]

3.- Vasos precipitados.

[pic 16]

Procedimiento

- Se vierte el ácido clorhídrico en el vaso precepitado.

- Se masan (o pesan) los trozos de alambre que se utilizarán para el ensayo.

- Se mide el diámetro del alambre.

- Posteriormente se introducirá el alambre dentro del vaso precepitado, el cual ya contiene ácido clorhídrico.

- Comienza la reacción, la que será la encargada de remover la película de zinc contenida en el alambre de acero.

- Una vez que el alambre cambia de tonalidad quiere decir que la capa de zinc ya fue removida, por lo que es momento de retirar el alambre del ácido.

- Se vuelven a realizar las mediciones de diámetro y peso para poder compararlos con las normas internacionales.

Ácido Clorhídrico

Es