Estudio de la Cementación de Molibdeno sobre Cinc en Soluciones Acuosas de Hidróxido de Amonio

Abstract

En este trabajo se estudia el proceso de cementación de molibdeno sobre lámina de cinc en solución amoniacal, el cual involucra reacciones anódicas de oxidación de cinc y reacciones catódicas entre las que se incluyen la reducción de molibdeno hexavalente, la reacción de evolución de hidrógeno y la reducción de oxígeno molecular. Para analizar el efecto de algunos parámetros operacionales sobre el proceso y morfología de los depósitos obtenidos, se realizaron experimentos durante una hora con un sistema de disco rotatorio de cinc. Los parámetros estudiados fueron: temperatura del proceso (25, 35 y 45°C), pH de la solución de trabajo (7,7, 8,6 y 10,6), velocidad de rotación del disco de cinc (250, 600 y 1000 rev/min) y concentración de molibdeno en solución (0,05 y 0,15 M). Los resultados indican la existencia de 2 etapas. Una primera etapa, llamada etapa 1, que exhibe una mayor velocidad que la segunda etapa, llamada etapa 2, donde se estima que el proceso se inhibe. Durante la etapa 1, la cantidad de molibdeno removido aumenta al disminuir el valor de pH, al aumentar la velocidad de rotación del disco, al disminuir la concentración de molibdeno y al aumentar la temperatura. Durante la etapa 2 se remueve más molibdeno al disminuir el valor de pH, al disminuir la concentración de molibdeno, al aumentar la temperatura y al disminuir la velocidad de rotación. La cantidad de molibdeno removido durante la etapa 2, no se relaciona con los cambios que experimenta la velocidad de remoción de molibdeno frente a la variación en los parámetros operacionales, sino que con la variación en duración de esta etapa frente a los cambios mencionados. Las micrografías SEM muestran que los depósitos presentan una superficie compuesta de cristales, con bordes agudos y bien definidos, y por grietas que dejan expuesta la lámina de cinc y que corresponden al área anódica. Este tipo de morfología ha sido llamada en estudios previos morfología de “lecho de río seco”. Los análisis realizados por microsonda EDS, indican que el molibdeno y el oxígeno detectado se encuentran mayoritariamente formando parte del depósito y no en las grietas. Se llevaron a cabo voltametrías cíclicas en solución amoniacal de molibdeno que indican la existencia de un semi-plateau asociado a la reducción de molibdeno a compuestos oxidados de molibdeno entre -1060 y -1100 mV vs. EHE y se corrobora el carácter catalizador de estos óxidos sobre la reacción de evolución de hidrógeno. Las cronoamperometrías realizadas exhiben una forma que ha sido asociada en estudios previos a la formación de óxidos de molibdeno. Se obtuvo la evolución del potencial de circuito abierto del electrodo de cinc en soluciones amoniacales con molibdeno, el comportamiento de este potencial indica la formación de una película sobre la superficie del cinc. Con el uso de una microbalanza de cristal de cuarzo, se corroboró la existencia de dos etapas en el proceso, la primera etapa exhibe una mayor velocidad y una menor duración que la segunda etapa.