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EXPERIMENTO 18

RESTAURACIÓN DE METALES POR MÉTODOS ELECTROQUÍMICOS

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INTRODUCCIÓN

 En la restauración de objetos metálicos, monedas, joyas, etc., el o los métodos normalmente empleados suelen ser de tipo químico y caracterizados por ser abrasivos y de larga duración. Además, y por la propia naturaleza del procedimiento, sólo suele ser posible el tratamiento pieza a pieza, éstos métodos químicos se basan en la eliminación de la capa de productos oxidados que recubre la pieza. Sin embargo, existe la posibilidad de invertir el proceso de corrosión, causante del deterioro, por métodos electroquímicos. Esta posibilidad constituye la base de la reconstrucción o restauración catódica o electroquímica. La presencia de oxígeno y agua en el medio ambiente es causa fundamental de este deterioro provocado por el proceso de corrosión del metal. A esta causa fundamental se añade normalmente la presencia de sales (gran concentración de iones cloruro en las proximidades del mar), la acción de la luz, la presencia de ciertas sustancias oxidantes, de bacterias, etc. Es por ello que el medio ambiente, específico de cada zona, influye extraordinariamente en la velocidad de corrosión del metal o lo que es lo mismo, en el estado de deterioro que presenta la pieza metálica. 

PROBLEMA

Restaurar metales oxidados por métodos electroquímicos.

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MARCO TEÓRICO

¿Cuál es el fundamento de la corrosión? La existencia de una disolución acuosa o simplemente de humedad en torno a la pieza metálica origina la aparición de una diferencia de potencial entre el metal y la disolución que puede provocar la extracción de iones metálicos del sólido y su paso a la disolución. Queda así cargado el metal negativamente y la extracción o corrosión cesa rápidamente si no existe otra reacción paralela que neutralice esta carga. La reacción suele ser, en ambientes oxigenados, la reacción de reducción del oxígeno: 

o, en medios ácidos anaeróbicos, la reducción del hidrógeno: 

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Es decir, el fenómeno de la corrosión puede esquematizarse por: 

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El consumo de iones hidronio  o la formación de iones hidróxilo hace aumentar la basicidad del medio provocando la precipitación de óxidos hidratados e hidróxidos del metal, que pueden transformarse en compuestos más complejos dependiendo de la presencia de aniones en la disolución. La facilidad con que esos óxidos abandonan la superficie del metal, disolviéndose en el medio acuoso que rodea a la pieza, es la causa fundamental de la influencia del medio ambiente en el deterioro de los objetos metálicos. Así por ejemplo, la presencia de iones cloruro es muy perjudicial para la integridad de las piezas ya que estos aniones forman sales metálicas fácilmente solubles. La facilidad de corrosión está también ligada a la naturaleza del metal que forma la pieza metálica. Así, cuanto más positivo es el potencial tipo del metal, es decir, cuanto más noble es, menor es la velocidad de corrosión o deterioro de éste, llegando incluso algunos metales (oro, platino) a no ser corroídos en las condiciones ambientales normales. La facilidad de oxidación o corrosión de los metales y aleaciones normalmente presentes en objetos aumenta en el orden: oro, platino, plata, cobre, bronce, latón, estaño, hierro y zinc. La aleación de metales puede acelerar extraordinariamente la corrosión del metal menos noble por formación de pares galvánicos, y este hecho debe ser tenido en cuenta en la restauración electroquímica, ya que la mayoría de los objetos metálicos suelen estar formados por aleaciones, de las que el bronce es el ejemplo más característico.

 

RESTAURACIÓN CATÓDICA

El proceso de restauración catódica se basa en la inversión del proceso de corrosión, es decir, en someter a la pieza a un proceso de electrólisis en el cual ella asume el papel de cátodo en la célula electroquímica, y usando como ánodo un electrodo tal como carbón, grafito, etc. El conjunto ánodo y cátodo se encuentra sumergido en una disolución conductora (SSE: sistema disolvente-electrolito soporte) cuya misión es permitir el paso de corriente eléctrica a través de la disolución entre ánodo y cátodo, una vez establecida una diferencia de potencial entre ellos empleando una fuente de corriente continua. De esta forma, conectado el ánodo al polo positivo de la fuente y el cátodo al negativo, se produce en el cátodo (en este caso la pieza a restaurar), la reducción de los óxidos a su estado metálico y la formación de hidrógeno en la misma superficie de la pieza. Este desprendimiento de hidrógeno favorece la limpieza al ayudar a desprender la tierra que suele estar adherida, evitándose así el empleo de medios de limpieza mecánicos.

En este sentido, se han desarrollado y puesto a punto diferentes métodos de restauración electroquímica con excelentes resultados; se pueden agrupar en dos apartados: a) Electrólisis en disolución. b) Vía húmeda.

 

ELECTRÓLISIS EN DISOLUCIÓN

Este método consiste en la electrólisis de la pieza en una célula convencional que puede ser un recipiente de vidrio abierto, encamisado para facilitar la refrigeración. El ánodo consiste en dos barras rectangulares de pasta de grafito u otro material que rodean la pieza, con lo que se consigue así la restauración simultánea de ambos lados del objeto. La separación entre electrodos conviene que sea pequeña.

 

VÍA HÚMEDA

El proceso denominado «vía húmeda» consiste en el empleo de una célula tipo sandwich con separador (algodón, tela, etc.) empapado de electrolito que rodea al objeto, estando envuelto a su vez por un ánodo rígido (grafito) o moldeable (papel de aluminio). Este proceso ha sido desarrollado con el objeto de tratar piezas de formas irregulares, en las que una distribución anómala de la corriente puede perjudicar la restauración. Los resultados indican que es necesario un tiempo menor de electrólisis.  

 

 

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ELECTRÓLIÓSIS EN DISOLUCIÓN                                              

VÍA HÚMEDA  .

HIPÓTESIS

En el proceso de restauración catódica se revierte la corrosión del metal, o sea la oxidación, en la cual el metal había perdido electrones y ahora en el cátáodo, el metal. recupera esos electrones.

PLAN EXPERIMENTAL

MATERIALES

. Cuba electrolítica

. Electrodo de grafito

. Generador de corriente

REACTIVOS

. Agua

. Ácido acético 

. Cloruro de sodio

. Pieza metálica oxidada

PROCEDIMIENTO

1. Sobre la mesa se coloca la cuba electrolítica y se llena con agua, vinagre y sal (electrolito)

2. Se colocaba placa de  grafito como ánodo 

3. Se coloca la pieza metálica oxidada como cátodo

4. Se conectan los cables  dei generador de corriente continua 

5. Se deja funcionando aproximadamente una hora

6. Se observan los resultados

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DISCUSIÓN

La restauración de piezas metálicas ha sido realizada frecuentemente como una restauración catódica en la que se invierte el proceso de la corrosión. En este proceso electrolítico, la pieza a restaurar ocupa la posición del cátodo en la cuba electrolítica y se utiliza como ánodo un electrodo indicador como es carbón, grafito, etc.  

Los electrodos están sumergidos en una disolución conductora que tiene la misión de permitir el paso de corriente eléctrica. Para ello se establece una diferencia de potencial entre ánodo y cátodo empleando una fuente de corriente continua. Al estar el cátodo o pieza a restaurar conectado al polo positivo de la fuente, se produce en él una reducción de los óxidos a su estado metálico y una formación de hidrógeno gaseoso en su superficie. Este burbujeo de hidrógeno permite que se desprenda el óxido adherido mediante fricción, sin ser necesaria la aplicación de medios mecánicos.

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