En la galvanoplastia con sulfato de zinc, las corrientes parásitas de las barras colectoras adyacentes pueden polarizar el calentador de titanio. Con una densidad de corriente baja (0,5 A/dm²), las corrientes parásitas provocan fosas poco profundas y dispersas con una profundidad de 20 a 50 µm. Con una densidad de corriente alta (2 A/dm²), las corrientes parásitas crean pozos profundos y concentrados con una profundidad de 100 a 300 µm alineados con la dirección de la barra colectora. El patrón de picaduras cambia de aleatorio a direccional a medida que aumenta la densidad de corriente porque la mayor densidad de corriente crea un gradiente de campo eléctrico más fuerte, enfocando la corriente parásita en áreas específicas del calentador.

El mecanismo de picaduras inducidas por corrientes perdidas-

El calentador de titanio, sumergido en el electrolito conductor de sulfato de zinc, actúa como electrodo en el campo eléctrico parásito. El gradiente de potencial entre el calentador y la barra colectora impulsa una corriente a través del electrolito. Donde la corriente sale del calentador (sitios anódicos), el titanio se disuelve. A bajas densidades de corriente, los sitios anódicos se distribuyen aleatoriamente en los defectos de la superficie. A altas densidades de corriente, el gradiente de potencial es lo suficientemente pronunciado como para superar la heterogeneidad de la superficie y la corriente se concentra en áreas geométricamente alineadas con la barra colectora. La tasa de picaduras sigue la ley de Faraday: profundidad de la picadura ∝ densidad de corriente × tiempo.

Pitting cuantitativo como función de la densidad de corriente parásita

Las pruebas controladas en ZnSO₄ al 20 % a 60 grados durante 500 horas con una barra colectora ubicada a 100 mm del calentador han establecido lo siguiente para el titanio de Grado 2. A 0 A/dm² (línea de base, sin corriente parásita), la densidad de picaduras es 0 picaduras por cm², la profundidad máxima de picaduras es 0 µm y el patrón de picaduras es ninguno. A 0,5 A/dm², la densidad de las picaduras es de 5 a 20 picaduras por cm², la profundidad máxima de las picaduras es de 20 a 50 µm y el patrón está disperso. A 1,0 A/dm², la densidad de las picaduras es de 20 a 60 picaduras por cm², la profundidad de la picadura es de 50 a 150 µm y el patrón muestra una alineación moderada con la barra colectora. A 1,5 A/dm², la densidad de las picaduras es de 50 a 150 picaduras por cm², la profundidad de las picaduras es de 100 a 250 µm y el patrón está alineado. A 2,0 A/dm², la densidad de las picaduras es de 100 a 300 picaduras por cm², la profundidad de la picadura es de 150 a 350 µm y el patrón está fuertemente alineado con la dirección de la barra colectora.

Influencia de la distancia y orientación de las barras colectoras en la densidad de corriente parásita

La densidad de corriente parásita en el calentador disminuye con el cuadrado de la distancia desde la barra colectora. A una distancia de 50 mm de la barra colectora, la densidad de corriente parásita es de 2,0 a 3,0 A/dm² y las picaduras son graves. A 100 mm, la densidad es de 1,0 a 1,5 A/dm² y las picaduras son moderadas. A 200 mm, la densidad es de 0,3 a 0,5 A/dm² y las picaduras son bajas. A 500 mm, la densidad es de 0,05 a 0,1 A/dm² y las picaduras son insignificantes. También importa la orientación del calentador con respecto a la barra colectora; un calentador paralelo a la barra colectora experimenta mayores corrientes parásitas que uno perpendicular.

Guía de mitigación de corrientes perdidas y prevención de picaduras

La siguiente tabla proporciona recomendaciones para prevenir las picaduras inducidas por corrientes parásitas-en calentadores de titanio de grado 2 en sulfato de zinc al 20 % a 60 grados.

Ingeniería más allá del control de corrientes parásitas

El grado de titanio afecta la resistencia a las picaduras. El grado 7 (paladio-estabilizado) tiene una resistencia entre 2 y 3 veces mayor a las picaduras por corrientes parásitas, lo que permite el funcionamiento a 1,0 a 1,5 A/dm² con índices de picaduras aceptables. El grado 12 ofrece una mejora intermedia. El espesor de la pared proporciona un margen de penetración en fosas; una pared de 2,0 mm con hoyos de 150 µm por año dura 13 años. Una protección de plástico perforada (PTFE o polipropileno, orificios de 5 mm, 50 % de área abierta) alrededor del calentador reduce la corriente parásita entre un 70 % y un 80 %. El calentador debe estar aislado eléctricamente de la tierra del tanque para evitar que la corriente parásita encuentre una ruta de retorno.

Hacer una especificación informada

Para un calentador eléctrico de titanio con 20% de sulfato de zinc a 60 grados, coloque el calentador al menos a 300 mm de la barra colectora más cercana para mantener la densidad de corriente parásita por debajo de 0,5 A/dm². Si las limitaciones de espacio lo impiden, instale un protector de plástico perforado alrededor del calentador y especifique titanio de grado 7. Para calentadores existentes con picaduras de corriente parásita, agregue un protector o mueva el calentador. Durante la operación, controle el calentador para detectar los hoyos alineados característicos; Si las picaduras superan los 0,2 mm de profundidad, reubique el calentador. Al controlar la densidad de corriente parásita a través de la distancia y el blindaje, el ingeniero previene picaduras severas en el servicio de galvanoplastia con sulfato de zinc.