Método coulométrico
Medición del espesor del recubrimiento mediante coulometría.
El método coulométrico es uno de los más sencillos y antiguos para determinar el espesor de los recubrimientos y forma parte de los métodos de análisis electroquímico.
La Coulometría utiliza la ley de Faraday para determinar el espesor del recubrimiento. Es adecuada para muchos acabados metálicos sobre cualquier material base. Especialmente para sistemas multicapa, el método de coulometría ofrece a menudo la alternativa rentable a la fluorescencia de rayos X.
Así funciona el método coulométrico.
La coulometría es el proceso inverso al de la galvanización. En la medición coulométrica del espesor del recubrimiento, una capa metálica se disuelve mediante una corriente eléctrica constante.
La medición se realiza mediante una célula de medición llena de un electrolito. Este baño en miniatura se coloca sobre el recubrimiento con la abertura que tiene un área definida. Debido a la acción del electrolito y de la corriente continua, los átomos metálicos del recubrimiento entran en la solución en forma de cationes y migran hacia el cátodo de la célula de medición.
Cuando se desprende todo el recubrimiento y el electrolito alcanza el material subyacente (material base u otra capa), se produce un aumento de la resistencia eléctrica y, por tanto, un salto de tensión medible, lo que conduce a un final automático de la medición.
A partir del tiempo que ha durado el proceso de disolución, se puede calcular el espesor del recubrimiento mediante la Ley de Faraday.
Control total con STEP: determinación simultánea del espesor y del potencial electroquímico
En la construcción de automóviles se utilizan con frecuencia recubrimientos complejos con varias capas de níquel superpuestas. Estos sistemas de recubrimiento están destinados, por un lado, a proporcionar el alto brillo necesario para los elementos decorativos y, por otro, a aumentar la resistencia a la corrosión.
El método de ensayo STEP está estandarizado desde hace tiempo según ASTM B764 y DIN EN 16866 como método de medición para comprobar las capas individuales de un sistema de recubrimiento de níquel de este tipo.
A diferencia del método coulométrico convencional, el curso del potencial del electrodo se registra con un electrodo de plata adicional. Este electrodo es lo suficientemente sensible como para detectar las pequeñas diferencias de potencial entre las distintas capas de níquel. En este caso, el grosor de la capa y las diferencias de potencial se determinan manualmente a partir del curso del potencial del electrodo (curvas de tensión-grosor de la capa). El instrumento no se apaga después de un salto de potencial para permitir la medición de varias capas en una sola pasada.
¿Dónde se utiliza este proceso?
- Recubrimientos metálicos (aluminio, cobre, níquel, oro, plata) sobre diferentes materiales base
- Recubrimientos galvánicos
- Sistemas multicapa como Cr/Ni/Cu sobre hierro o sustratos plásticos (ABS)
- Recubrimientos múltiples de níquel (poroso/brillante/semibrillante) mediante ensayo por pasos
¿Qué factores pueden influir en la medición?
Como en todos los métodos, en la coulometría hay factores que pueden afectar a la medición.
Composición electrolítica
Por un lado, la composición del electrolito debe coincidir con el material de base y el recubrimiento que se va a disolver. En segundo lugar, el electrolito puede consumirse en el caso de recubrimientos muy gruesos o durante mediciones repetidas.
Punto de medición
Para reducir al mínimo las cantidades de error, debe evitarse la contaminación del punto de medición. Conviene grabar ligeramente sobre el lugar antes de medir para eliminar cualquier capa de óxido. Si el punto de medición está demasiado cerca del borde de la muestra, los efectos de borde pueden falsear los resultados. Tras la medición, debe comprobarse siempre si la capa se ha desprendido limpiamente.
También debe comprobarse que no haya fugas en el punto de medición. Si el punto de medición no es plano o la célula de medición se utiliza cerca de algunas curvas o recodos, el electrolito podría filtrarse (incluso algunas gotas), lo que daría lugar a un área de resolución mayor y, por tanto, a resultados incorrectos.
Los cambios del punto de medición debidos al desgaste de la junta anular, los cambios de la presión de contacto y otras influencias sobre el punto de medición pueden provocar errores de medición.
¿Qué norma se aplica en este caso?
Método coulométrico según DIN EN ISO 2177