Crecimiento de dendritas de cinc durante el electrocincado en medio ácido: efecto del pH del electrolito

Abstract

El crecimiento de dendritas en los bordes de la chapa electrocincada es un fenómeno que ha sido estudiado en los últimos años utilizando un electrodo de arandela rotante capaz de simular las condiciones en la línea de producción. Dicho sistema ha permitido establecer cómo influyen las variables de proceso más importantes en el crecimiento de estos cristales y diseñar, de este modo, estrategias para minimizar su generación debido a los conocidos problemas que acarrean en posteriores procesos del material (corte, conformado, embutido). En el presente trabajo se estudió la influencia del pH en la generación de depósitos de tipo dendrítico a partir de un electrolito de cincado ácido (ZnSO4 y H2SO4). Para esto se utilizó el sistema de arandela rotante con cátodos de acero laminado en frío (SAE 1010) y se prepararon las soluciones con pH 1, 2 y 3, ajustado a la temperatura de trabajo (60°C). Se trabajó a una densidad de corriente de 60 A/dm2 , valor comparable a los usualmente utilizados en la industria. La morfología de los depósitos se caracterizó por SEM y la textura por XRD. Los resultados muestran una fuerte influencia del pH en la forma y tamaño de las dendritas, en el rango estudiado. Adicionalmente se pudo determinar una marcada dependencia de la morfología de los cristales dendríticos y de los depósitos en la zona plana de los cátodos con el pH de la solución. Se observó que la morfología de la parte plana es extrapolada a las dendritas, determinando su forma.

Dendritic growth at the edges of electrogalvanized steel strip has been recently studied using a specially designed rotating washer electrode, which simulates the fluid dynamic conditions and the current density distribution at the steel strip edge found in a production line. This system has been used to determine the influence of relevant process variables in dendrites formation and to develop strategies to minimize their growth, therefore preventing the generation of defects caused by dendrites in further material processing (cutting and stamping). In this work, the effect of electrolyte pH on dendritic growth in an acidic zinc plating bath (ZnSO4 and H2SO4) was addressed. To that end, the aforementioned rotating washer electrode was used, employing cold rolled steel (SAE 1010) as cathode material. Solution pH was adjusted to 1, 2 or 3 by additions of different amounts of H2SO4 while the temperature was kept constant at 60 ªC. The current density was fixed at a value of 60 A/dm2 , similar to that used in the industry. Deposits were characterized using SEM and XRD. The results showed that pH strongly affects dendrites shape, length and texture. In addition to this, the morphology of both dendrites and deposits on the flat portion of the washer, were considerably modified as solution pH was increased from 1 to 3. It was found that dendrites morphology stems from the morphology of the flat portion, which in turn determines their shape.