Технологія електроосадження цинкового покриття

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Кафедра "ГМ і ЕП"
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з дисципліни: Основи електрохімічних технологій
на тему: "Технологія електроосадження цинкового покриття"
Виконав: студент групи 04МЕ1
Кондратьєва Є.Ф.
Перевірив: Виноградов С.М.
Пенза 2008

Реферат
Пояснювальна записка містить 75 сторінок, 6 таблиць, 5 літературних джерела.
Ключові слова: ТЕХНОЛОГІЯ ЕЛЕКТРОХІМІЧНИХ ВИРОБНИЦТВ, АММІНОХЛОРІДНИЙ Електрол Цинкування, АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОЛІТІВ.
Об'єктом розробки є технологічний процес цинкування.
Мета роботи: Обрати технологічний процес цинкування сталевої деталі, розробити карту технологічного процесу цинкування, вибрати методики приготування, аналізу, коригування і регенерації розчинів та електролітів, що застосовуються в технологічному процесі, визначити потребу в матеріалах і хімікатах для виконання річної програми.
Основні конструктивні та техніко-експлуатаційні характеристики:
річна програма: 13500
товщина покриття: 9мкм
тип електроліту: аммінохлорідний.

Зміст
Введення
1. Літературний огляд
1.1 Загальні відомості
1.2 Методи цинкування
1.3 Порівняльна характеристика цинкових електролітів
1.4 Кислі електроліти
1.5 Лужні ціанисті електроліти
1.6 Лужні неціаністие (цінкатние) електроліти
1.7 пірофосфатная електроліти
1.8 Амміакатние електроліти
1.9 Електроліти на основі амінокомплексних сполук цинку
2. Технологічна частина
2.1 Призначення і вибір гальванічних покриттів
2.1.1 Ескізи і відомість деталей
2.1.2 Вибір типу покриття і товщини покриття виходячи з умов експлуатації
2.1.3 Позначення та шифр покриття
2.1.4 Вимоги, що пред'являються до поверхні деталі, призначеної під покриття, і методи
2.1.5 Вимоги до гальванічним покриттям
2.2 Технологічний процес
2.2.1 Вибір технологічної схеми нанесення покриттів
2.2.2 Визначення часу обробки деталі
2.2.3 Контроль якості покриття
2.2.4 Карти технологічних процесів
2.3 Приготування та коректування електроліту. Хімічний аналіз електроліту і покриття. Видалення недоброякісних покриттів
3. Матеріальний баланс
3.1 Розрахунок потреби хімікатів та електродів
3.2 Розрахунок витрати води
3.3 Розрахунок витрат стисненого повітря
4. Екологія та очисні споруди гальванічного цеху
4.1 Вимоги до організації виробництва очищення стічних вод
5. Економічна частина
6. Техніка безпеки і виробнича санітарія в цеху металопокриттів
Висновок
Бібліографічний список

Введення

Гальванічні покриття відіграють важливу роль у промисловості. У даному проекті необхідно буде розглянути процес отримання цинкового покриття, розрахувати кількість одночасно оброблюваних деталей на підвісці, визначити тип підвіски, її розміри і матеріал. Слід правильно розмістити деталі на підвісці. Далі необхідно вибрати ванни гальванічної лінії, кількість автооператором, порахувати розміри лінії, силу струму і баланс напруги.
Цинкове покриття прийнято вважати захисним. В основному воно застосовується для підвищення корозійної стійкості деталей.
За захисної здатності покриття діляться на анодні і катодні. У анодних покриття власний електродний потенціал більш негативний, ніж електродний потенціал металу деталі. Такі покриття захищають метал деталі як механічно, так і електрохімічно. При виникненні дефектів в покритті у вологому середовищі виникає корозійний гальванічний елемент.
Цинкове покриття по відношенню до сталі є анодним покриттям до температури +70 0 С. При більш високій температурі електродний потенціал цинку зсувається в позитивну сторону і цинкове покриття по відношенню до сталі стає вже катодним покриттям.
Якість гальванічних покриттів багато в чому визначається типом електроліту і режимом осадження. Електролітичне осадження цинку здійснюють у двох типах електролітів - в простих і комплексних. До простих електролітів належать сульфатні, хлоридні, до комплексних - ціанисті, цінкатние, амміакатние і пірофосфатная.
З простих кислих електролітів цинк виділяється на катоді в результаті в результаті простих гидротированного іонів. За відсутності спеціальних добавок процес протікає при дуже малої катодної поляризації. Внаслідок цього цинкові покриття з таких електролітів мають грубозернисту структуру. Для отримання дрібнокристалічних покриттів до електроліту додають поверхнево-активні речовини, у присутності яких катодна поляризація підвищується.
Важливу роль відіграє кислотність електроліту; в сульфатних електроліті вона підтримується звичайно в межах рН = 4 ... 4,5. При зменшенні рН розчину катодний вихід по струму зменшується внаслідок виділення водню, при збільшенні рН електроліту через подщелачивания прікатодном простору можливе утворення в катода гідроксиду цинку, який, включаючись в катодний осад, погіршує якість покриття.
Кислі електроліти стійкі за складом, нетоксичні, допускають застосування високих густин струму. Недоліки цих електролітів є низька розсіююча здатність, через що опади на катоді виходять нерівномірними по товщині шару, особливо при покритті рельєфних деталей. Тому кислі електроліти застосовують тільки для покриття виробів простої конфігурації.
До недоліків ціанідних електролітів належать їх токсичність і нестійкість складу внаслідок окислення і освіти ціановодорода.
Лужні електроліти нетоксичні, прості за складом і стабільні в роботі, тому вони знайшли широке застосування у промисловості.
Амміакатние електроліти мають простий склад, стійкі в роботі, не потребують частої коригування. За розсіює здібності вони дещо гірше ціанідних електролітів,
але при наявності в електроліті ПАР з успіхом замінюють ціанідні електроліти. Вихід металу по струму високий, що сприятливо позначається на виробництві.
Для підвищення корозійної стійкості цинкові покриття піддають хроматування в розчинах біхромату калію. Після промивання у холодній воді та сушіння поверхня набуває золотисте забарвлення.
Для покриття дрібних деталей у гальванотехнике широко застосовують електролізери з обертовим дзвоном або барабаном. Це дозволяє завантажувати велику кількість деталей "насипом", не монтую їх на підвіски. Щільність струму при цьому становить 40-50% від справжньої поверхні і вимагає більш тривалого часу покриття. Тим не менш продуктивність значно вище, ніж при покритті на підвісках.

1. Літературний огляд

1.1 Загальні відомості

Цинкові покриття широко застосовуються для захисту від корозії деталей машин, кріпильних деталей, сталевих листів, дроту, деталей ширвжитку та інших, що працюють у зовнішній атмосфері різних кліматичних районів в атмосфері, забрудненої SO2, а також у закритих приміщеннях з помірною вологістю та у приміщеннях, забруднених газами та продуктами згоряння. Крім того, цинкові покриття застосовуються для захисту від корозії водопровідних труб, поживних резервуарів, предметів домашнього вжитку (з чорного металу), що стикаються з прісною водою при температурі не вище 60-70 ° С, а також для захисту виробів з чорного металу від бензину і масла (бензобкі, бензино-та мастилопроводи) та ін
Блиск цинкових покриттів в умовах експлуатації виробів (особливо в зовнішній атмосфері) зберігається недовго; поверхня їх швидко тьмяніє і покривається плямами брудно-сірого кольору. Тому блискучі цинкові покриття без додаткової обробки їх поверхні для декоративних цілей непридатні і з точки зору надійності захисту від корозії не відрізняються від матових. З метою збереження декоративного вигляду і підвищення корозійної стійкості покриття блискучим цинком обробляють спеціальними пасивуючі розчинами, які містять в основному хромові з'єднання.

1.2 Методи цинкування

Для покриття цинком застосовують способи занурення виробів у розплавлений цинк (гарячий спосіб цинкування), цементації (дифузійний метод), металізації розпиленням розплавленого металу з пульверизатора, контактний і електролітичний. Найбільш поширені в промисловості гарячий і електролітичний способи цинкування.
Гарячий спосіб полягає в зануренні попередньо очищених від жирових і окисних забруднень виробів з чорних металів у ванну з маловуглецевої сталі з розплавленим металом (450 ° С) на час від декількох секунд до 1 хв. Перед зануренням в розплав цинку вироби проходять спочатку через шар розплавленого флюсу, який знаходиться на поверхні дзеркала ванни і складається з суміші хлористого цинку і хлористого амонію. Флюсування можна здійснювати і в окремій ванні, що містить концентрований 40-50%-ний розчин хлористого цинку, яким змочують (зануренням у ванну) поверхню виробів з наступною просушуванням в печі при 150-200 ° С протягом 1-1,5 хв.
Флюсування в обох випадках сприяє видаленню з поверхні вологи залишків травильного шламу і попереджає окислення поверхні у момент занурення виробів у розплавлений цинк.
При безперервного гарячого цинкування сталевої смуги в автоматі після знежирення, травлення і промивки замість флюсування проводиться відпал у відновній атмосфері, зі-
стоїть із суміші водню (~ 75%) і азоту (~ 25%). Відпалений смуга охолоджується до 520-500 ° С і поступає з випускного жолобу без контакту з повітрям у ванну цинкування [13, с.60].
Зчеплення покриття при гарячому способі засноване на змочуванні розплавленим цинком, що створює з поверхнею заліза крихке интерметаллические з'єднання залізо - цинк (FeZn7 і FeZn3). Відносна товщина цього шару і товщина всього покриття (верхній шар складається - переважно з чистого цинку) коливаються в дуже великих межах, що залежить від тривалості перебування виробів у ванні, температури, форми і характеру обробки виробів. Точне регулювання товщини покриття при гарячому способі неможливо. Це, а також великий некорисної витрата цинку на чад, освіта у ванні так званого Сировина хімічна і втрати при очищенні вироби від надлишків цинку після їх видалення з ванни є недоліками гарячого способу цинкування.
Внаслідок нерівномірності покриття, утворення потовщень і напливів на окремих частинах поверхні гарячий спосіб не застосовується для цинкування виробів з вузькими отворами (сітка) і різьбленням. Не можна також цинкував гарячим способом вироби, у яких під впливом високої температури змінюються механічні властивості (вироби зі спеціальних сортів сталі). З іншого боку, для таких виробів як відра, тази, різна зшивні посуд, що мають внутрішні закочені шви, гарячий спосіб є найбільш доцільним. У цьому випадку розплавлений цинк, заповнюючи отвори і канали швів, створює герметичність посуду. Промислове застосування гарячий спосіб отримав головним чином для цинкування посуду, листів, дроту, труб і залізних виробів.
Дифузійний спосіб цинкування полягає в тому, що сталеві вироби, попередньо очищені від жирових і окисних забруднень, стикаються з найдрібнішими частинками металевого цинку (цинковий порошок) або піддаються дії парів цинку без контакту з металом при 400-500 ° С. Цинк дифундує в поверхневі шари стали, утворюючи з залізом хімічні сполуки або тверді розчини. Процес здійснюється в відновлювальної водневої або аміачної атмосфері. Розроблено вакуумний дифузійний спосіб цинкування, який дозволяє отримувати товсте цинкове покриття за короткий час при температурі близько 300 ° С.
Важливою особливістю дифузійного методу є можливість отримання суцільного і рівномірного по товщині покриття на виробах будь-якої складної форми.
Дифузійний метод цинкування застосуємо для покриття регенераторів у виробництві бензину, теплообмінників, печей, апаратури для виробництва синтетичного аміаку, метанолу та інших органічних продуктів.
Апаратура, оцинкована дифузійним методом, є стійкою в відновлювальної газовому середовищі в присутності сірковмісних речовин (наприклад H2S) при температурі до 550 ° С.
Недоліками дифузійного методу цинкування є громіздкість і складність апаратури, що застосовується для цієї мети, велика тривалість процесу.
Покриття методом пульверизації, або розпилення цинку полягає в розбризкуванні тонкої струменя розплавленого металу по поверхні виробу під дією стисненого повітря. За допомогою цього методу можна покривати вироби з будь-якого матеріалу, так як частки розпорошується металу осідають на поверхні виробів достатньо охолодженими.
На відміну від розглянутих раніше способів при пульверизації металу не утворюється сплаву покриває металу з поверхнею основного металу. Зчеплення покриття забезпечується, мабуть, тим, що частинки, вдаряючись об поверхню на великій швидкості (100-150 м / с), деформуються, злипаються і проникають в пори поверхні і в проміжки між іншими частками. Структура покриттів має вигляд окремих пластинчастих нашарувань, механічно пов'язаних з поверхнею.
Одним з важливих умов міцного зчеплення покриття з основою є достатня шорсткість поверхні, що покривається, яка досягається піскоструминної або дробеструйной очищенням і травленням. Міцність зчеплення також значно зростає при попередньому нагріванні поверхні, що покривається. Цим методом можна цинкував великі споруди різної форми (сталеві конструкції, мости, шлюзові ворота, баки, цистерни, радіощогли і т.п.) і неметалеві вироби, а також проводити ремонтне або часткове покриття без розбирання споруди. Дрібні деталі цинку в обертових барабанах, з'єднаних з апаратом для розпилення. До переваг методу слід віднести також можливість регулювання товщини шару цинку і велику швидкість нанесення покриття.
Недоліками методу розпилення є мала щільність, пористість і підвищена крихкість покриття. Крім того, витрата цинку значно перевищує кількість металу, що наноситься на поверхню виробів, внаслідок його втрат при розпилюванні, що досягають 35% і більше.
Для підвищення щільності та покращення антикорозійних властивостей покриття, одержуваного методом розпилення, застосовують іноді наступну механічну (шліфування) або хімічну обробку. Остання заснована на заповненні пір інертними речовинами при просочення ними шару або продуктами корозії цинку, що утворюються всередині пор в покритті. Ущільнення шару досягається також утворенням карбонатів і гідроокису цинку при зануренні оцинкованих виробів на гарячу воду.
Метод цинкування без зовнішнього джерела струму, так званий контактний спосіб, полягає в тому, що очищені від забруднень вироби занурюють у розчин цинкової солі і приводять їх в зіткнення з металом, які мають потенціал більш негативний, ніж потенціал покривається металу. При цьому метал переходить в розчин, витісняючи цинк на поверхню виробу, що покривається.
Для цинкування сталі як контактного металу застосовують звичайно алюміній і ведуть процес у лужному розчині гарячому цинкової солі протягом декількох годин. Цим способом можна одержувати покриття 'невеликої товщини, тому контактний спосіб застосовується лише для покриття дрібних, невідповідних виробів (цвяхи тощо), які завантажують у розчин в алюмінієвих (контактний метал) сітчастих кошиках. Зразковий склад розчину 10 г / л ZnSO4-7H2O, 3 г / л K. CN і 15 г / л NaOH; температура розчину 80-90 ° С.
Електролітичний спосіб - найбільш раціональний і досконалий спосіб цинкування, що набув широкого поширення в промисловості для захисту сталевих виробів від корозії. Електролітичне осадження цинку з водних розчинів його солей, незважаючи на високий потенціал цього металу (-0,70 В), досягається завдяки тому, що водень має на цинку велике перенапруження і за певних умов електролізу майже не виділяється на катоді.
При електролітичного цинкування сталі сплав між залізом основи і цинком не утворюється. Тому цинкове покриття не містить домішки основного металу. Забруднення його іншими металами (залізом, свинцем) досить незначні, їх кількість не перевищує сотих часток відсотка. Ступінь чистоти електролітичного цинкового покриття тим вище, чим чистіше вихідні матеріали, застосовувані для електролізу, і перш за все матеріал анодів.
Отримане при нормальних умовах електролітичне цинкове покриття відрізняється значно меншою крихкістю, ніж покриття цинком, що наносяться іншими способами; воно володіє більшою пластичністю і хорошою сцепляемостью з основним металом.
Електролітичний спосіб дозволяє точно регулювати кількість наноситься на поверхню цинку і отримувати на виробах нескладної конфігурації досить рівномірні покриття. У зв'язку з цим витрата цинку на покриття значно менше, ніж при інших способах. Втрати цинку, неминучі при гарячому способі, в даному випадку незначні. Економія металу при електролітичному способі в порівнянні з гарячим становить 50% і більше.
Товщина цинкового покриття, необхідна для захисту виробів від корозії, залежить від матеріалу і характеру обробки покриваються виробів, призначення, умов служби і зберігання виробів і коливається в досить широких межах від 0,005 до 0,05 мм.

1.3 Порівняльна характеристика цинкових електролітів

Електроліти для цинкування можна розділити на дві основні групи: прості кислі (сірчанокислі, хлористі, борфторісто-водневі), в яких цинк знаходиться у вигляді гідратованих іонів, і складні комплексні, в яких цинк присутній у вигляді комплексних іонів, заряджених негативно (аніони) або позитивно (катіони) '. З комплексних електролітів відомі лужно-ціанисті, щелочниенеціаністие (цінкатние), пірофосфатная, амміакатние, амінокомплексние з різними органічними адендамі та ін
Від природи і складу електролітів залежать якість опадів на катоді і швидкість процесу осадження. Оскільки якість опадів і швидкість процесу в значній мірі визначаються характером і ступенем зміни катодних потенціалів. Чим різкіше виражена катодна поляризація, тим більше дрібнозернисті і рівномірні по товщині опади на катоді.
У кислих електролітах без спеціальних добавок катодна поляризація порівняно невелика у всьому робочому інтервалі густин струму і вихід металу по струму зростає. Опади на катоді, які утворюються з таких електролітів, задовільні за структурою, але менш рівномірні по товщині шару, ніж, наприклад, з ціаністих і інших комплексних електролітів. Однак допустима щільність струму і, отже, швидкість процесу, у кислих електролітах може бути значно вище, ніж у комплексних. Найбільш ефективними є борфтористоводородной електроліти, так як вони мають високі буферними властивостями, мабуть, внаслідок утворення більш сильної кислоти - гідрату трехфтористого бору HBF3OH при гідролізі HBF4.
Кислі електроліти застосовуються головним чином для цинкування виробів простої форми (листи, стрічка, дріт, стрижні, пластини і т.п.). Електроліти, що містять поверхнево-активні речовини,. підвищують катодну поляризацію, можуть використовуватися для цинкування також і рельєфних деталей.
У лужно-ціаністих електролітах цинк знаходиться у вигляді комплексних аніонів.
Виділення цинку катоді з таких розчинів відбувається при високій катодного поляризації, особливо при великому вмісті вільного ціаніду. Тому опади з ціаністих електролітів виходять дуже дрібнозернистими і більш рівномірними по товщині, ніж з розчинів простих солей цинку за відсутності спеціальних добавок.
У ціаністих електролітах вихід металу по струму нижче, ніж у кислих розчинах, і знижується при підвищенні щільності струму (особливо різко при великому вмісті вільного ціаніду). Останнє значною мірою сприяє поліпшенню рівномірності розподілу металу на катоді.
Допустима щільність струму в лужно-ціаністих електролітах, як правило, нижче, ніж у кислих. Перемішування стисненим повітрям, що дозволяє в кислих електролітах значно увеллічіть щільність струму, в ціаністих розчинах неприпустиме внаслідок карбонізації вільного ціаніду та виділення в атмосферу токсичного ціаністого водню
Цей процес, хоча і менш інтенсивно, протікає також під час відсутності перемішування внаслідок взаємодії електроліту з навколишнім атмосферою, тому ванни з ціанистими розчинами повинні бути обладнані спеціальними (бортовими) вентиляційними відсмоктувачами. За рахунок карбонізації складу ціаністих електролітів менш стійкий у порівнянні з кислими і вимагає частого коригування - додавання ціаніду.
Анодна поляризація в ціаністих цинкових електролітах трохи вище, ніж у кислих. При електролізі з високою анодної щільністю струму (вище допустимого рівня) настає Пасивування анодів і потенціал анодів різко зміщується в бік позитивних значень. Це обумовлює виділення на аноді кисню і зниження анодного виходу металу по струму. Особливо сильно проявляється Пасивування анодів при нестачі в електроліті вільного ліганда (ціаніду і луги): чим нижче концентрація ліганду, тим при меншій щільності струму настає Пасивування анодів.
Лучно-ціанисті електроліти широко застосовують у промисловості для покриття виробів різної форми - простих і складних по конфігурації. Серйозним недоліком звичайних ціаністих електролітів цинкування (без спеціальних домішок) є значне наводороживания в них сталевих деталей, що призводить до різкого погіршення механічних властивостей деталей після покриття: зменшується пластичність, збільшується схильність стали до крихкого руйнування.
Лужні неціаністие - цінкатние електроліти на відміну від ціаністих нетоксичні і більш стійкі за складом, ніж лужно-ціанисті. Вони містять цинк в основному у вигляді комплексів типу Zn (OH) 24 і луг. Катодна поляризація в цінкатних електролітах без спеціальних добавок ПАР виражається порівняно невеликою величиною, вона має в основному дифузійний характер, хімічна поляризація становить невелику частку і виражається величиною порядку декількох мілівольт (7-10 мВ).
Анодний процес сильно залежить від концентрації основних компонентів і температури. Характерною особливістю поведінки цинкового анода в пірофосфатних електролітах є схильність до пасивування. Анодна щільність струму, при якій настає повне Пасивування, тим менше, чим нижче концентрація Р2О7 своб. і температура. Критична щільність струму, при якій настає Пасивування, значно знижується при зменшенні рН <8.
У амміакатних електролітах цинк присутній у вигляді аміачного комплексного катіона Zn (NH3). Відновлення цих іонів протікає при більш негативному потенціалі, ніж відновлення простих гідратованих іонів, але з підвищенням щільності струму катодний потенціал змінюється не так різко, як у ціаністих і пірофосфатних електролітах - нахил поляризаційних кривих менш значний.
Допустимий верхня межа щільності струму так само, як і в цінкатних електролітах, сильно залежить від концентрації металу і в звичайно вживаних розбавлених розчинах не перевищує 1,5-102 А/м2. Вихід металу по струму близький до теоретичного і мало змінюється при підвищенні щільності струму. Задовільні за якістю опади виходять з цих електролітів тільки в присутності деяких органічних добавок.
Розсіююча здатність амміакатних електролітів вище, ніж простих кислих (без спеціальних добавок), але поступається розсіює здібності ціаністих. Аноди в амміакатних електролітах розчиняються в інтервалі робочих густин струму (рівних катодним) з високим виходом по струму.
У числі комплексних електролітів з органічними адендамі останнім часом були розроблені етилендіамінового, моноетаноламіновие, тріетаноламіновие, поліетіленполіаміновие, гліколеві, трілонатние та ін

1.4 Кислі електроліти

Задовільні за зовнішнім виглядом опади цинку можна отримувати з простих кислих електролітів, що містять тільки сіль цинку і невелика кількість сірчаної кислоти. Однак на практиці для поліпшення якості 'покриття до розчину солі цинку зазвичай додають поверхнево-активні речовини, а також солі лужних металів і речовини,' повідомляють буферні властивості електроліту.
З солей цинку застосовується переважно сірчанокислий цинк, тому що в присутності великої кількості хлористих солей відбувається сильне руйнування цинкових анодів. Тим не менш електроліти на основі хлористого цинку з блискоутворюючими добавками останнім часом були запропоновані як більш перспективні для отримання блискучих цинкових покриттів. Борфтористоводородной електроліти застосовуються рідше внаслідок високої вартості і складності їх приготування.
Катодна поляризація в сірчанокислих і борфтористоводородной електролітах цинкування вище, ніж у хлористих.
Концентрація цинку вибирається залежно від необхідної швидкості процесу. Чим більше концентрація цинку в розчині, тим вище допустима щільність струму, але тим менш рівномірні по товщині опади цинку.
Для цинкування деталей на скронях чи в насипному вигляді в дзвонах і в барабанах зазвичай застосовують розчини, що містять від 1 до 2 гекв / л ZnSO4.
Великий вплив на катодний процес при електроосадженні цинку надає концентрація водневих іонів. У розчині, що містить 0,9 моль / л ZnS04, поляризація зростає з пониженням рН, причому в перхлоратних і сірчанокислих розчинах більшою мірою, ніж у хлористих. Показано також, що в залежності від рН розчину без органічних добавок змінюється також і природа поляризації при електроосадженні цинку. У кислих розчинах при рН - 2,5 переважає хімічна поляризація, при більш високих значеннях рН (близько 5,2) концентраційна поляризація перевищує хімічну. Відповідно до цього електролітичні опади цинку з чистого розчину ZnSO4 при низькому значенні рН мають більш дрібнозернисту структуру, ніж при підвищеному рН.
Для підтримки рН близько 4,5 в електроліт вводять буферні добавки - оцтову, частіше борну кислоту (20-30 г / л). Замість оцтової кислоти доцільно вводити уксуснокислий натрій, який після додавання сірчаної кислоти дає еквівалентну кількість слабодіссоціірованной оцтової кислоти. Добрими буферними властивостями володіє електроліт, що містить близько 30 г / л сірчанокислого алюмінію або алюмокаліевих квасцов. У присутності солей алюмінію при цьому значенні рН підвищується також катодна поляризація і опади цинку виходять світлими, полублестящімі дрібнозернистої структури. Буферні властивості сірчанокислого алюмінію засновані я а тому, що при рН = 4-4,5 він піддається гідролізу з утворенням H2S04
До сірчанокислому електроліту цинкування додають іноді солі інших, не виділяються на катоді, металів, наприклад, сульфати або хлориди натрію і амонію (до 2 г-екв / л і більше), головним чином для збільшення електропровідності розчинів. При додаванні сірчанокислих солей підвищується також катодна поляризація, що сприяє поліпшенню розподілу металу по поверхні катода.
Присутність іонів С1 знижує катодну поляризацію при електроосадженні цинку, що дозволяє регулювати швидкість процесу в тих випадках, коли вона занадто мала за рахунок сильного інгібуючої дії деяких органічних добавок (закріплювач ДЦУ, ТІАС - тетраизоамиламмонийеульфат та ін.) У присутності таких ПАР автори рекомендують застосовувати змішані сульфатхлорідние електроліти. Роль хлор-іона пояснюється утворенням проміжного комплекс, що полегшує перехід електронів на розряджаються частинки.
Органічні речовини, що вводяться в кислі електроліти цинкування, покращують структуру і зовнішній вигляд покриттів. Однією з перших таких добавок, запропонованих ще в 1917 р. Н.А. Ізгаришевим, П.С. Титовим та Д.В. Степановим, був гуміарабік, у присутності якого (20 г / л) із сірчанокислого електроліту отримували дрібнозернисті підлозі блискучі опади дінка. Пізніше (в 1928-29 роках) дефіцитний гуміарабік був замінений декстрином; цей електроліт і зараз ще застосовується на наших заводах. До теперішнього часу досліджено і запропоновано багато інших ПАР, що відносяться до різних класів, в якості добавок до електролітів цинкування. Більшість з них, підвищуючи катодну поляризацію, зменшує розміри кристалів в осаді цинку і покращує рівномірність розподілу його на катодного поверхні.
При цинкування з високими плотностями струму, наприклад при покритті дроту, стрічки і листів, органічні речовини до електроліту не додають. У цьому випадку слід уникати також введення в електроліт солей натрію і калію, тому що в їх присутності подщелачивание прікатодном шару з випаданням гідроокису цинку відбувається інтенсивніше.
У присутності деяких поверхнево-активних речовин можна отримувати на катоді блискучі опади цинку.
У присутності тіокарбаміда катодна поляризація не залежить від кислотності електроліту, тоді як в електроліті без добавок ПАР із збільшенням кислотності вона зростає [28]. Автори вважають, що тіокарбамід усуває інгібуючий ефект водню та інших чужорідних часток, що викликають підвищення катодної поляризації.

1.5 Лужні ціанисті електроліти

Основними компонентами лужних ціаністих електролітів є комплексна Ціаніста сіль цинку Na2Zn (CN) 4 або K2Zn (CN) 4, цінкат натрію або калію Na2ZnO2 або K.2ZnO2, ціаніди NaCN або KCN і луг NaOH або КОН. Вихідними речовинами для отримання в розчині комплексних солей цинку служать Zn (CN) 2, Zn (OH) 2HZnO.
У практичних умовах лужно-ціаністий цинковий електроліт зазвичай отримують при взаємодії оксиду або гідроксиду цинку з лугом і подальшій обробці отриманого осаду заздалегідь приготовленим розчином ціаністого натрію або калію.
Загальна концентрація цинку в електроліті може коливатися в межах від 0,25 до 1,5 г-екв / л. Відносний вміст ціаністого і цінкатного комплексів цинку залежить від концентрацій ціаніду та луги. Однак кількість ціаніду і луги, пов'язаних окремо з цинком і присутніх у вільній формі в електроліті, врахувати дуже важко через відсутність відповідного методу контролю. Можна прийняти, що зі збільшенням відносної концентрації ціаніду або лугу буде зростати і зміст відповідної комплексної солі цинку.
Так як концентрації вільного ціаніду та вільного лугу в ціаністих цинковій електроліті роздільно встановити неможливо, то вказують сумарну кількість обох компонентів.
Надлишок ціаніду і луги необхідний, по-перше, для попередження гідролізу комплексних солей цинку і випадання з розчину гідроокису і ціаніду цинку і, по-друге, для усунення пасивування цинкових анодів.
У присутності вільного лугу сповільнюється карбонізація ціанід і, отже, знижується його витрату і зменшується виділення токсичного ціаністого водню.

1.6 Лужні неціаністие (цінкатние) електроліти

Основними компонентами цінкатних електролітів є комплексна сіль цинку Na2Zn (OH) 4 або K2Zn (OH) 4 і вільна луг NaOH або КОН.
За відсутності спеціальних добавок з цих електролітів на катоді виділяються губчасті опади цинку навіть при малих плотностях струму - нижче граничного струму дифузії іонів цинку. Як зазначалося раніше, додавання до цінкатному розчину 0,25 - 0,5 г / л олова, до 0,05 г / л свинцю і слідів ртуті, а також 0,005-0,01 г / л солей миш'яку, сурми і селену повністю усуває місцеве освіта цинкової губки і дозволяє отримувати компактні опади цинку. Такий електроліт використовували для цинкування деталей на підвісках і в обертових барабанах. Однак внаслідок малої допустимої щільності струму на катоді він не отримав потім великого поширення.
Пізніше було показано, що при деяких режимах періодичної зміни напряму (реверсія) і пульсації постійного струму з цінкатних електролітів можуть бути отримані компактні блискучі опади цинку на катоді навіть за відсутності зазначених добавок.
Блискучі цинкові покриття утворюються тільки на ретельно відполірованої поверхні сталі, міді та інших металів після короткочасного (5-10 с) підвищення на початку електролізу щільності струму ("поштовху" струму) при перемиканні полярності.
Блискуче цинкове покриття (на полірованої сталі) з цінкатного електроліту виходить також при електролізі реверсувати струмом е поштовхом струму на початку електролізу.
Окис цинку розчиняється гірше, ніж гідроокис, і для повного розчинення її попередньо змішують з гарячою лугом, додаючи невелику кількість води. Після ретельного перемішування отримують концентрований розчин, який потім розбавляють водою до потрібної концентрації. Остання залежить головним чином від складності конфігурації виробу, що покривається: чим рельєфніше покривається поверхня, тим нижче повинна бути концентрація цинку, особливо за умови перемішування електроліту.
Концентрація вільного лугу, необхідної для забезпечення стійкості комплексної солі цинку і нормального розчинення цинкових анодів, повинна бути тим більше, чим вище концентрація цинку.
При перемішуванні електроліту стисненим повітрям допустима межа катодного щільності струму збільшується в 1,5 - 2 рази.
На розсіювальну здатність чинники впливають у зворотному напрямку. Найбільший вплив на рівномірність розподілу металу за катодного поверхні робить концентрація цинку в електроліті, при підвищенні якої розсіююча здатність погіршується. Добавки солей олова, свинцю і ртуті практично не роблять впливу на допустиму межу щільності струму і розподіл металу.
Як блискоутворюючими добавок до цінкатному електроліту запропоновані також ароматичні альдегіди, полівінілові спирти, поліалкіламіни, алкіламіни і продукти конденсації амінів з епіхлоргідрином або з окисом етилену. Ефективним блескообразователем є продукт взаємодії етілендіаміна з епіхлоргідрином (50%-ний водний розчин).
У цінкатном електроліті завжди присутні вуглекислі солі за рахунок взаємодії лугу з двоокисом вуглецю повітря.

1.7 пірофосфатная електроліти

Вихідними компонентами для приготування пірофосфатних електролітів можуть бути ZnS04-7H2O, Zn (OH) 2 або ZnO ​​і пірофосфорнокіслие солі натрію, калію і амонію. Пірофосфати калію і амонію краще розчиняються у воді, ніж пірофосфат натрію, з них можна готувати більш концентровані розчини, які мають і більшою електропровідністю.
Однак ці солі менш доступні споживачам через обмежений їх виробництва.
При введенні сірчанокислого цинку в розчин пірофосфату калію або натрію утворюється спочатку осад пірофосфату цинку, який потім розчиняється в надлишку пірофосфату лужного металу з утворенням комплексної солі.
При дії пірофосфату калію чи натрію в надлишку на гідроокис або окис цинку утворюється комплексна сіль пірофосфату цинку.
Склад пірофосфатних комплексів цинку залежить від значення рН та концентрації вільного пірофосфату в розчині.
Процес електроосадження цинку з пірофосфатних розчинів протікає при підвищеній катодного поляризації, яка обумовлена ​​як дифузійними обмеженнями, так і гальмуванням електродної реакції Показано, що катодний процес характеризується поєднанням дифузійної поляризації і перенапруги.
Катодна поляризація зростає при збільшенні концентрації вільного пірофосфату лужного металу, зменшення концентрації цинку і температури електроліту, але знижується при зростанні значення рН.
Позитивний вплив на якість катодних осадів та кінетику катодного процесу в пірофосфатних електролітах надають органічні речовини.
Цинкові аноди погано розчиняються в пірофосфатних електролітах внаслідок пасивування.

1.8 Амміакатние електроліти

Амміакатний електроліт цинкування отримують розчиненням оксиду або гідроксиду цинку в надлишку хлористого або сірчанокислого амонію за рівнянням реакції:
ZnO + 2NH4C1 = Zn (NH3) 2Cl2 + Н2О Zn (OH) 2 + 2NH4C1 = Zn (NH3) 2Cl2 + 2H2O
Показано, що вміст цинку в насиченому розчині NH4C1 залежить від рН середовища. Мінімальна розчинність ZnO відповідає нейтральній області в межах рН = 6,3-7. При більш високому і більш низькому значеннях рН розчинність різко зростає. Тверда фаза, яка містить цинк, знаходиться в рівновазі з насиченим розчином NH4C1 в нейтральній області, вона являє собою комплексну сполуку Zn (NH3) 2Cl2. При додаванні NH4OH збільшується рН і число пов'язаних в комплексі молекул аміаку (лігандів), у цих умовах утворюються інші, мабуть, більш розчинні комплексні сполуки: Zn (NH3) 3Cl2, Zn (NH3) 4Cl2. Поряд із утворюються також і з'єднання типу Zn (NH3) n (OH) 2, особливо, якщо значення рН підвищують додаванням лугу (КОН або NaOH). При великій концентрації аміаку у водному розчині цинк утворює стійкі тетра-амін-іони.
При введенні ZnO в насичений розчин сірчанокислого амонію утворюються відповідні комплексні сполуки типу Zn (NH3) nSO4, розчинність яких при рН> 7 також різко зростає. При зменшенні рН розчинність такої комплексної солі, навпаки, знижується майже до нуля і випадає осад труднорастворимой солі. Такі сполуки утворюються також і при взаємодії ZnO з оцтовокислим амонієм.
Дослідження кінетики електродних процесів (катод - амальгама цинку) в аміачних розчинах методом радіоактивних індикаторів у поєднанні з електрохімічними вимірами показали, що стадією, що визначає швидкість електродних процесів, є електрохімічна реакція.
Полярізуємость катода і розсіююча здатність амміакатних електролітів залежать від рН і концентрації компонентів. Найбільші полярізуємость катода і розсіююча здатність амміакатних електролітів відповідають нейтральній області.
При збільшенні концентрації хлористого амонію (а також сірчанокислого амонію) полярізуємость катода і розсіююча здатність при низьких густинах струму в лужному області дещо зростає. Сприятливий вплив хлористого амонію на розсіювальну здатність позначається також внаслідок збільшення електропровідності.
Амміакатние електроліти мають гарні буферними властивостями завдяки утворенню в катода слабо диссоциированного підстави гідроокису. амонію.
Буферне дію комплексного іона визначається наступними рівноважними умовами в розчині.
До розчину, що містить 250 г / л NH4C1, іноді додають 20-25 г / л борної кислоти для підвищення стійкості значення рН в прікатодном шарі. Щоб збільшити концентрацію комплексних іонів цинку і допустима межа щільності струму, рекомендується вводити в розчин 40-50 г / л роданистого амонію або до 100 г / л гексаметилентетраміну (уротропін).
З метою поліпшення структури опадів у амміакатние електроліти рекомендують вводити поверхнево-активні речовини (клей, желатин, декстрин, тіосечовини, фурфурол, диспергатор НФА, ОС-20 та ін.) При спільній присутності ОС-20 і НФА утворюються дрібнозернисті полублестящіе опади цинку. Температура амміакатних електролітів від 18 до 40 ° С. Катодна і анодна щільності струму до (1,5-4) - 102 А/м2 в залежності від концентрації цинку, рН і темпеінка, рН і темпета. Аноди виготовляють з чистого цинку. Виходи по струму на катоді і аноді в робочому інтервалі густин струму складають 90-100%.

1.9 Електроліти на основі амінокомплексних сполук цинку

До цієї групи електролітів належать розчини солей цинку, що містять комплекси трилон Б, етилендіамін, моноетаноламін, триетаноламін, глікокол (амінооцтова кислота), поліетіденполіамін та ін
Електроліти готують наступним чином. У половинному від розрахункового об'ємі води при 70-90 ° С розчиняють хлористий амоній і отриманий розчин доливають невеликими порціями до окису цинку, попередньо змоченою водою, при безперервному перемішуванні. Після охолодження розчину до 35-40 ° С до нього додають етилендіамін (у першому електроліті) або моноетаноламін (у другому електроліті) і заздалегідь приготований розчин желатину або клею. Приготовлені розчини опрацьовують перед цинкуванням постійним струмом з розрахунку 1-5 А-ч / л.
Кадмій додають до електролітів у вигляді відповідних амінокомплексов для поліпшення розчинення анодів. Виділяючись контактно на цинку, кадмій утворює з цинком мікрогальванопари, що прискорюють іонізацію цинку.
Значення рН 8,0-8,8. Електроліт готують аналогічно першим двом електролітів.
Додавання кадмію до тріетаноламіновому електроліту не потрібно, так як цинкові аноди добре в ньому розчиняються.
Електроліз зазначених 3 типів електролітів ведуть при температурі електролітів 17-25 ° С, катодного щільності струму (1,5-2,0) - 102 А/м2 і анодної щільності струму близько 1 102 А/м2.
Електроосадження цинку з цих електролітів відбувається при підвищеній катодного поляризації, тому покриття виходять світлими і щільними. Мікротвердість опадів цинку дорівнює 90 - 120 кгс/мм2.
Поліетіленполіаміновий електроліт містить цинк у вигляді міцних комплексних іонів.
Задовільні за якістю опади можна отримувати з цього електроліту в присутності хлориду або сульфату амонію (100-200 г / л) при рН = 8-9 і температурі 20 ° С.
У ЦНИИТМАШ був запропонований поліетіленполіаміновий (ПЕПа) електроліт.
Значення рН електроліту 7,95; температура 20 ° С; катодна щільність струму (1 - 10) - 102 А/м2. Вихід цинку по струму 90-50% (відповідно вказаному інтервалу густин струму).
Розсіююча здатність поліетіленполіамінового електроліту, розрахована за даними про розподіл металу на розбірному катоді в щілинній осередку, при середній катодного щільності струму (1-5) • 102 А/м2 становить 21-27%.

2. Технологічна частина

2.1 Призначення і вибір гальванічних покриттів

2.1.1 Ескізи і відомість деталей

Всі оброблювані деталі розбиваються за видами покриття, габаритними розмірами, групами складності на ряд конструкторсько-технологічних груп:
I група - вироби з габаритними розмірами більше 1200х1200х800 мм та масою понад 150 кг.
II група - вироби з габаритними розмірами більше 1200х1200х800 мм
та масою понад 150 кг, придатні для обробки на підвісках без застосування додаткових пристосувань.
III група - вироби, обробка яких повинна здійснюватися в барабанах;
IV група - вироби, обробка яких повинна здійснюватися у пристосуваннях, оснащених внутрішніми або охоплюють анодами.
V група - вироби, обробка яких не може здійснюватися в автоматичних лініях (наприклад, вироби, призначені для хімічного нікелювання, хімічного міднення).
Таблиця 2.1 - Відомість деталей
Найменування деталей
Характеристика деталей
Річна програма по поверхні м
Вид обробки
Матеріал
Габарити:
довжина,
висота,
мм
Маса,
кг
Покривається поверхня,
м2
Трійник
Сталь
45
132х
х36
1,1
0,02
13500
цинкування

2.1.2 Вибір типу покриття і товщини покриття виходячи з умов експлуатації

Одним з найважливіших факторів, що визначають вибір покриттів, є умови експлуатації виробів.
Відповідно до ГОСТ 15150-69, групи умов експлуатації визначаються в залежності від кліматичного виконання і категорії розміщення.
Умовні позначення покриттів залежно від кліматичних умов їх експлуатації
1. Вироби, призначені для експлуатації на суші, ріках і озерах:
У - для макрокліматичних району з помірним кліматом;
УХЛ - для макрокліматичних районів з помірним і холодним кліматом;
ТБ - для макрокліматичних районів з вологим тропічним кліматом;
ТЗ - для макрокліматичних районів з сухим тропічним кліматом;
Т - для макрокліматичних районів з сухим і з вологим тропічним кліматом;
Про - для макрокліматичних районів на суші, крім макрокліматичних району з дуже холодним кліматом (загальнокліматичному виконання).
2. Вироби, призначені для експлуатації макрокліматичних районах з сухим кліматом:
М - для макрокліматичних району з помірно холодним морським кліматом;
ТМ - для макрокліматичних району з тропічним морським кліматом, у тому числі для суден каботажного плавання або інших призначених для плавання тільки в цьому районі;
ОМ - для макрокліматичних районів з помірно холодним і тропічним морським кліматом, у тому числі для судів необмеженого району плавання.
3. Вироби, призначені для експлуатації у всіх макрокліматичних районах на суші і на морі, крім макрокліматичних району з дуже холодним кліматом (усекліматичного виконання).
Умови позначення виробів залежно від категорії розміщення
Укрупнені категорії:
1 - для експлуатації на відкритому повітрі (вплив сукупності кліматичних факторів, характерних для даного мікрокліматичного району).
2 - для експлуатації під навісом або в приміщеннях, де коливання температури і вологості повітря несуттєво відрізняються від коливань на відкритому повітрі і є порівняно вільний доступ зовнішнього повітря, наприклад в наметах, кузовах, причепах, металевих приміщеннях без теплоізоляції, а також в оболонці комплексного вироби категорії 1 (відсутність прямого впливу сонячного випромінювання і атмосферних опадів).
3 - для експлуатації в закритих приміщеннях (обсягах) з природною вентиляцією без штучно регульованих кліматичних умов, де коливання температури і вологості повітря і вплив піску та пилу істотно менше, ніж на відкритому повітрі, наприклад в металевих з теплоізоляцією, кам'яних, бетонних, дерев'яних приміщеннях (відсутність впливу атмосферних опадів, прямих сонячних променів, істотне зменшення вітру; істотне зменшення або відсутність впливу розсіяного сонячного випромінювання і конденсації вологи).
4 - для експлуатації в приміщеннях (обсягах) з штучно регульованими кліматичними умовами, наприклад, у закритих опалювальних або охолоджуваних і вентильованих виробничих та інші, в тому числі добре вентильованих підземних приміщеннях (відсутність впливу прямого сонячного випромінювання, атмосферних опадів; вітру, піску та пилу , зовнішнього повітря, істотне зменшення або відсутність впливу розсіяного сонячного випромінювання і конденсації вологи); для експлуатації в приміщеннях (обсягах) з підвищеною вологістю (наприклад, в неопалюваних і не вентильованих підземних приміщеннях, в тому числі шахтах, підвалах, в грунті, в таких суднових , корабельних та інших приміщеннях, у яких можливе тривала наявність води або часта конденсація вологи на стінах і стелі, зокрема, в деяких трюмах, в деяких цехах текстильних, гідрометалургійних виробництв тощо)
Додаткові категорії:
1.1 - для зберіганні в процесі експлуатації в приміщеннях категорії 4, так і (короткочасно) в інших умовах, в тому числі на відкритому повітрі;
2.1 - для експлуатації в якості вбудованих елементів усередині комплектних виробів категорії 1; 1,1; 2, конструкція яких виключає можливість конденсації вологи на вбудованих елементах (наприклад, всередині радіоелектронної апаратури);
3.1 - для експлуатації в нерегулярно опалювальних приміщеннях (обсягах);
4.1 - для експлуатації в приміщеннях з кондиціонованим або частково кондиціонованим повітрям;
5.1 - для експлуатації в якості вбудованих елементів усередині комплектних виробів категорії 5, конструкція яких виключає можливість конденсації вологи на вбудованих елементах (наприклад, всередині радіоелектронної апаратури).
Умови експлуатації
Легкі умови характеризуються вмістом в атмосфері сірчистого газу не більше 0,02 мг/м3, хлористих солей не більше 0,03 мг / (м2сут), а також тим, що атмосфера не забруднена газами промислових об'єктів. Клімат в приміщенні для зберігання виробів повинен бути регулярним.
Для середніх умов експлуатації характерна та ж атмосфера, але можливо зберігання виробів при холодному та помірному кліматі під навісом або на відкритому повітрі (в тому числі і для сухого тропічного клімату).
Жорсткі умови характеризуються: температура максимальна +850 С і мінімальна - 600С, відносна вологість 98% при температурі 250С (можливе підвищення відносної вологості до 100% при температурі 250С); зміст корозійно-активних агентів (сірчистий газ - до 2 мг/м3, хлориди - до 2 мг / (м3сут); наявність впливу сонячного випромінювання, атмосферних опадів, вітру, пилу і конденсації вологи.
Особливо тверда група експлуатації характеризується такими характеристиками: максимальна температура 850С, мінімальна - 600С, відносна вологість 98% при температурі 350С (можливе підвищення відносної вологості до 100% при температурі 350С); зміст корозійно-активних агентів (сірчистий газ - до 2 мг/м3 , хлориди - до 30 мг / (м3сут); наявність впливу сонячного випромінювання, атмосферних опадів, вітру, піску, пилу, цвілевих грибків і конденсації вологи.
Крім того, згідно з ГОСТ 15150-69 умови експлуатації поділяються на 8 груп.
У залежності від вимог, що пред'являються до експлуатаційних характеристик деталей, розрізняють покриття:
захисні (для захисту покривається металу від корозії);
захисно-декоративні (для захисту покривається металу від корозії і додання декоративного виду);
спеціальні (для додання певних властивостей поверхні покривається металу).
Одні й ті ж покриття в залежності від області їх застосування можуть ставитися до захисних, захисно-декоративним або спеціальним.
Вибір типу гальванічного покриття та його товщини у залежності від умов експлуатації проводиться згідно з ГОСТ 9.303-84.
Тип покриття: цинкування.
Умови експлуатації: для експлуатації в закритих приміщеннях з природною вентиляцією.
Товщина 9 мкм.

2.1.3 Позначення та шифр покриття

Покриття позначають у залежності від способу їх отримання, матеріалу покриття, ознак, що характеризують їх фізико-механічні та декоративні властивості, а також додаткової обробки (ГОСТ 9.303-84).
Матеріал покриття, що складається зі сплаву, позначають символами компонентів, що входять до складу сплаву, розділяючи їх знаком тире, і в дужках вказують максимальну частку першого або першого і другого (у разі трьохкомпонентного сплаву) компонентів у сплаві, відокремлюючи крапкою з комою. Наприклад, покриття сплавом мідь-цинк з масовою часткою міді 50 ... 60% і цинку 40 ... 50% позначають М-Ц (60); покриття сплавом мідь-олово-свинець з масовою часткою міді 70 ... 78% , олова 10 ... 1 8% і свинцю 4 ... 20% позначають М-О-С (78, 18).
У позначенні матеріалу покриття сплавом при необхідності вказують мінімальну і максимальну масові частки компонентів, наприклад, покриття сплавом золото-срібло-мідь з масовою часткою золота 98 ... 99,6%, срібла 0,2 ... 1% позначають Зл-Ср -М (98 ... 99,6; 0,2 ... 1). У позначенні покриттів сплавами на основі дорогоцінних металів деталей годинників і ювелірних виробів допускається вказувати середню масову частку компонентів.
Види багатошарових покриттів та їх позначення наведені в ГОСТ 9.3Q3-84.
Позначення цинкового покриття: Ц 8.

2.1.4 Вимоги, що пред'являються до поверхні деталі, призначеної під покриття, і методи отримання заданої якості покриття

Якість поверхні визначається двома основними показниками: шорсткістю і хвилястістю.
Шорсткість поверхні є однією з основних геометричних характеристик якості поверхні і має суттєвий вплив на експлуатаційні показники.
Шорсткість поверхні оцінюється значеннями, висотних параметрів: Ra - середнє арифметичне відхилення профілю; Rz - висота нерівностей профілю за десятьма точками.
Шорсткість поверхні основного металу повинна бути не більше: Rz 40 мкм - під захисні покриття; Ra 2,5 мкм - під захисно-декоративні покриття; Ra 1,25 мкм - під тверді і електроізоляційні анодно-оксидні покриття.
Хвилястість поверхні - сукупність періодично повторюваних нерівностей, які утворюються насамперед у зв'язку з коливаннями або відносними коливальними рухами в системі верстат - інструмент - виріб. Висота нерівностей хвилястості і висота шорсткості приблизно однакові.
Поверхня деталей, виготовлених з гарячекатаного металу, повинна бути чистою, без травильного шламу, окалини, іржі та інших забруднень. Неоднорідність прокату, загорнена окалина, раковини, пори, розшарування, що виявляються після травлення, полірування або шліфування, є підставою для бракування деталі, якщо після контрольної зачистки розміри деталі виходять за граничні внаслідок дефектів. На поверхні литих і кованих деталей не повинно бути пір, газових і усадочних раковин, шлакових включень, спаїв, недоливів, тріщин, за винятком допустимих технічною документацією на виливки і поковки. Деталі після гідрообработкі не повинні мати травильного шламу, шлаку, окалини, іржі і задирок. Шліфовані і поліровані деталі длжни поступати без вибоїн, вм'ятин, раковин, розшарувань, пріжогов, рисок, тріщин, задирок, пор і дефектів від рихтувального інструменту.
Незалежно від виду механічної обробки та підготовки деталей гострі кути і кромки деталей повинні бути заокруглені або мати фаски, за винятком технічно обгрунтованих випадків. На виробах, виконаних газової та дуговим зварюванням, кутові, фасонні, радісно шви стикових і з'єднань внапуск виконують безперервними без непроварів. Зварні і паяні шви повинні бути зачищені і не мати дефектів, крім допустимих технічною документацією на зварювання та пайку.
На робочій поверхні литих деталей допускаються сліди швів по роз'єму форм, сліди живильників, зачищені врівень з поверхнею деталі, сліди від виштовхувача.
Шорсткість поверхні повинна бути: Rа = 1 мкм; Rz = 20 мкм

2.1.5 Вимоги до гальванічним покриттям

До покриттях у процесі виробництва і приймання пред'являються вимоги до зовнішнього вигляду і, при необхідності, до спеціальних властивостями.
Крім того, для металевих покриттів встановлюють вимоги до товщини, пористості і міцності зчеплення і, у випадку випробувань сплавами, до хімічного складу.
За зовнішнім виглядом, за хімічним складом, захисними властивостями і пористості покриття повинне відповідати вимогам ГОСТ 9.301-78.
Покриття повинне бути міцно зчепленим з основним металом, без лущення, відколів, здуття і розтріскування і витримувати випробування на міцність зчеплення відповідно до ГОСТ 9.302-79.
При виборі покриттів слід пам'ятати, що шорсткість поверхні деталей після нанесення захисно-декоративних покриттів (нікелеве, хромове) залишається без зміни, а після нанесення захисних і спеціальних покриттів (цинк, кадмій, срібло тощо) погіршується в залежності від товщини покриття і технології його нанесення.
Кріпильні деталі з товщиною покриття менше 9 мкм застосовують з обов'язковою додатковим захистом в збірці від впливу зовнішнього середовища лакофарбовими покриттями, стійкими в даних умовах.
При пред'явленні до покриттів вимог по блиску в позначенні покриттів вказується ступінь блиску: матове, блискуче, дзеркальне. Дзеркальне покриття виходить безпосередньо при електролізі або за допомогою механічних засобів до і після нанесення покриття.
В отворах, каналах, пазах, на увігнутих ділянках профільованих деталей і на внутрішніх поверхнях допускається зменшення товщини покриття до 50% в порівнянні з необхідною за кресленням. У глухих вузьких, гладких і різьбових отворах, каналах і пазах розміром менше 12 мм на глибині однієї ширини або одного діаметра товщина покриття не нормується. Це відноситься і до наскрізним отворам (гладким і різьбовим) діаметром менше 6 мм при глибині більше однієї ширини або діаметра.
На полірованої поверхні покриттів, крім дзеркальної, допускаються одиничні (не більше 5 шт. На 100 см ') подряпини або точки від полірувальних паст і рихтувального інструменту. На неполірований поверхні покриття можуть бути сліди від механічної обробки (штампування, витяжки і т.д.) відповідно до вимог стандарту на метал. У місцях зіткнення покритих деталей з контактним пристроєм і на робочій поверхні можуть бути ділянки без покриття, також можливі плями навколо раковин або пор, темні смуги або плями у важкодоступних для зачистки заглиблень. Відсутність покриття припустимо: них и або паяних швах і біля них; в порах, свищах, раковинах і місцях шлакових і оксидних включень; в інших місцях з дефектами поверхні, допустимими стандартами або технічними умовами на лиття або матеріал, на зварні і паяні з'єднання, на прокат.
На поверхні покриття не допускаються Пригари, здуття, сліди неотмитих солей, бульбашки, відшаровування, лущення, відколи, рихлість, розтріскування, видимі сліди від рук.
Згідно з завданням до обраного гальванічного покриття пред'являються наступні вимоги:

2.2 Технологічний процес

2.2.1 Вибір технологічної схеми нанесення покриттів

Технологічний процес нанесення "покриттів складається з операцій, які можна розділити на механічну підготовку деталей, хімічну та електрохімічну підготовку деталей перед покриттям, нанесення покриттів і заключну обробку.
Вибір технологічної схеми нанесення необхідного покриття на деталі визначається багатьма факторами: видом покриття; природою металу деталі; формою і розмірами деталі; якістю зовнішньої обробки деталі, що надходить на покриття, і якістю зовнішнього вигляду деталі після покриття; економічною доцільністю вибору цієї чи іншої операції.
Спочатку виробляють підготовчу операцію за допомогою сортованого обтиральний дрантя, для цього необхідно широкоуниверсальні робоче місце. Монтаж деталей виробляють на автооператорной траверсі.
Електрохімічне знежирення є найбільш доцільним видом знежирення. Воно майже не залежить від температури і концентрації електроліту, а визначається щільністю струму при катодним процесі. Сутність його полягає в бурхливому виділення бульбашок водню на поверхні знежирення деталей. При цьому вони протягом перших же секунд розривають і видаляють плівку жирових забруднень, а роль лужного розчину є допоміжною і полягає в обволікання частинок масел з освіту емульсії, а також у омиленні органічних і тваринних жирів. Для електрохімічного знежирення використовують розчин складу: натр їдкий технічний, сода кальцинована марки Б, тринатрий фосфат технічний, скло натрієве рідке содове марки Б, ТМС "Елона".
Потім деталі промивають в гарячій проточній воді, виробляють промивання та активацію. У ванні каскадної промивки відбувається противоточной двоступенева холодна промивання.
Для осадження цинкових покриттів застосовують різні електроліти: кислі, ціанисті, амміакатние, цінкатние та ін
У амміакатном електроліті цинк знаходиться у вигляді комплексних катіонів. Амміакатние сполуки цинку виходять при взаємодії окису цинку з амонійним солями.
Найпоширеніший складу амміакатного електроліту (г / л) і режим роботи наступні: окис цинку 10-20; хлористий амоній 200-300; борна кислота 25-30; клей 1-2, рН 5,9-6,5; температура 15 - 20 0С; i = 0,5-1,0 А/дм2. Цей електроліт використовується при цинкування деталей насипом при цинкування деталей насипом у барабанах або колонах. У стаціонарних ваннах при цинкування на подвесочних пристосуваннях електроліт подщелачивают до рН 7,2-7,5. До складу амміакатних електролітів вводять буферні з'єднання для стабілізації величини рН в катодній зоні. В якості буферних сполук використовують борну кислоту або оцтові солі.
Після цинкування виробляють уловлювання, промивку холодну противоточную, сушку, демонтаж, контроль робочим, контроль ВТК, запаковування.

2.2.2 Визначення часу обробки деталі

Тривалість електричного осадження металів (хв) визначається за формулою:
τ = δ60d/iKqВТ
де δ - товщина покриття, мкм; d - щільність осаждаемого металу, г/см3; / к - катодна щільність струму, А/дм2; q - електрохімічний еквівалент, г / Ач; ВТ - вихід по струму,%.
τ = 9 60 7,14 / 1 1,3 98 = 30 хв
При покритті дрібних деталей в барабанах та дзвонах відбувається нерівномірність пересипання деталей і стирання покривного шару металу з поверхні деталей. У цьому випадку слід тривалість електролізу т збільшити на 20 ... 25%. Щільність струму при обробці дрібних деталей у дзвонах і барабанах не перевищує 1 ... 1,5 А/дм2.
Технологічне час для процесів оксидування сталі, фосфотірованія, для підготовчих, заключних операцій, операцій промивання і сушіння не розраховується, а приймається на основі даних, отриманих на практиці.

2.2.3 Контроль якості покриття

Найпершою оцінкою електролітичних покриттів є їх зовнішній вигляд, який контролюється візуальним оглядом при нормальному денному або штучному освітленні. Освітленість повинна бути не менше 300 лк. У результаті оцінки за зовнішнім виглядом покриття деталі відносяться до однієї з груп: придатні, дефектні, шлюб, а результати огляду оформляються документом.
Дефектними вважають деталі, з яких необхідно видалити недоброякісна покриття і нанести його повторно, а також деталі, що вимагають доопрацювання без зняття покриття. До шлюбу ставляться деталі з вогнищами корозії, перетравленние, з механічними та іншими ушкодженнями, а також на допускають переробки із зняттям недоброякісного покриття.
Під мн6огіх випадках вирішальним ознакою якості покриття, яке повинно відповідати певним технічним і економічним вимогам, є його товщина. Вибір методики і приладів та методики для вимірювання товщини покриттів залежить від багатьох факторів: роду і форми покриття та основного металу, необхідної точності і тривалості вимірювання, допустимості чи недопустимості руйнування покриття або всієї деталі. Необхідно визначити не тільки середню, н7о і мінімальну товщину покриття на певних ділянках деталі, тому що навіть на плоских деталях товщина шару металу не однакова в різних точках.
Методи вимірювання товщини шару з руйнуванням деталі діляться на хімічні, руйнують тільки покриття, і фізіческ5іе, що порушують цілісність не тільки покриття, а й самої деталі. Хімічні методи рекомендуються тоді, коли за виробничих умов допускається руйнування нанесених на деталі покриттів, що пов'язано з втратою деяких готових деталей. При хімічних методах неможливо автоматизувати процес контролю товщини покриття в умовах серійного і масового виготовлення деталей. Метод зняття полягає в розчиненні покриття в такому розчині, який не пошкоджує основного металу. Розчинення може бути хімічним і електрохімічним. По масі розчиненого покриття визначають товщину покриття. Маса покриття визначається двома способами: аналітичним і зважуванням деталі до і після покриття.

2.2.4 Карти технологічних процесів

Після вибору технологічної схеми гальванічного покриття і розрахунку часу обробки деталей на кожній операції складають карту технологічного процесу для механічної підготовки та гальванічного покриття (таблиця 2.2).
Таблиця 2.2 - Технологічна карта процесу
Номер
опера-ції
Наймену-вання і зміст
операції
Обладнання
Склад розчинів
і матеріал
Режим осадження
Найменування,
марка
Кількість
Температура,

Щільність
струму, А/м2
Напруга,
У
Час, хв
0
Підготовча
Широкоуниверсальні
робоче місце
Дрантя обтиральні сортована 625
ГОСТ 63.46-84
5
Монтаж деталей на під-
вагомо
Траверса
автооператора
10
Знежирення електрохімічне
Ванна електрохімічного знежирення
Натр їдкий
Технічний
Сода кальціні-рованная марки Б,
перший сорт
Тринатрий фосфат
технічний
Скло натрієве
рідке содове
марки Б
ТМС "Елона"
10-20
20-30
30-50
3-5
0,5-3
55 -
65
2-10
6
1-10
15
Промивання
гаряча
проточна
Ванна
промивання
Вода питна
60 -
70
0,5
20
Промивання
Ванна
промивання
Вода питна
0,5
25
Активація
Ванна
активації
Кислота
соляна
технічна
50 -
100
18 -
25
0,5
30
Промивання
холодна
двуступен-
чатая
Проти-точна
Ванна двох-
ступа-чатой
промивання
Вода питна
0,5
35
Цинко-вання
Ванна
цинкування
Окис цинку "Ч"
Амоній хлористий
технічний
порошок
перший сорт
Кислота борна
Клей міздровий
Аноди цинкові
15-20
230 -
300
25-30
1,5 -
3,0
25 -
30
2,0
3-6
30
40
Улавлі-вання
Ванна
улавлі-вання
Вода питна
0,5
45
Промивання
холодна
двох-ступ-
чатая
Ванна
каскадної
промивання
Вода питна
0,5
50
Сушіння
Камера
сушильна
60 -
70
5-15
55
Демонтаж
Траверса
авто-
опера-
тора
60
Контроль
робочим
Широко універ-сальне
робоче
місце
65
Контроль
ВТК
Стіл ВТК
70
Упакову-
виваніе
Широко універ-сальне
робоче
місце

2.3 Приготування та коректування електроліту. Хімічний аналіз електроліту і покриття. Видалення недоброякісних покриттів

Для приготування електроліту, зберігання і переробки непридатного для роботи електроліту використовують спеціальні ємності з насосами. У великих цехах є спеціальна дільниця коригування розчинів. Потрібне кількість ємностей і фільтрів визначають на підставі обсягів виробничих ванн. При описі стадії приготування і коректування електролітів необхідно користуватися матеріалами технологічної практики.
Коригування електроліту цинком хлористим проводиться періодично, так як анодний вихід цинку по струму трохи перевищує катодний, що в основному компенсує винесення іонів цинку покриваються деталями. У разі накопичення іонів цинку в електроліті, необхідно розбавити електроліт.
Калій хлористий і борна кислота виносяться тільки деталями, та коригування цими хімікатами проводиться за даними аналізу. Слід врахувати, що на роботу ванни великий вплив робить концентрація цинку хлористого і калію хлористого.
Рекомендується концентрація цинку хлористого 70 г / л, хоча для деталей складної конфігурації ця кількість може зменшитися до 50 г / л.
У випадку простих деталей і необхідність високих густин струму його кількість доводиться до 100 г / л, при цьому слід прагнути до того, щоб загальна концентрація іонів хлору була 150-160 г / л, що компенсується калієм хлористим.
Коригування блискоутворюючими добавкою слід проводити за даними тесту у клітинці Хула або по дійсному витраті добавки на 1 м2 поверхні, що покривається.
Розрахунковий норматив витрати добавки 20-25 мл/л2. При цинкування в барабанах витрата добавки збільшується в 1,3-1,7 рази.
Співвідношення іонів цинку і хлору в електроліті має підтримуватися в межах 3,0-9,0, при цьому оптимальним буде співвідношення 4,0 для стаціонарних ванн і 7,5 - для барабанних.
Електроліт з добавками ЦКН, особливо чутливий до забруднень іонами важких металів і органічними сполуками. До шкідливих домішок важких металів ставляться мідь, хром, свинець, залізо, нікель, кадмій. Максимально доступні концентрації домішок:
Cu-15 мг / л;
Cr-2 мг / л;
Pb-5 мг / л;
Fe-100 мг / л;
Ni-50 мг / л;
Cd-5 мг / л.
Найбільш часто зустрічається домішкою є залізо, присутність якого погіршує зчеплення цинку з основою, збільшує крихкість покриття.
Видалення заліза проводиться в такій послідовності:
перекачати електроліт в запасну ємність;
довести рН електроліту до 5,8-6,0;
нагріти електроліт до 50-600С;
додати 1-2 мл / м перекису водню;
через кілька годин профільтрувати;
охолодити електроліт і відкоригувати рН розчину;
перекачати електроліт в основну ванну;
ввести блискоутворюючими добавку і відкоригувати електроліт по основних компонентах.
Мідь, нікель, кадмій, свинець видаляються опрацюванням електроліту при низькій щільності струму 0,1-0,3 А/дм2. Шестивалентний хром видаляється з електроліту обробкою його невеликою кількістю гідросульфату натрію на основі дослідів у клітинці Хула. З метою зменшення забруднення електроліту іонами важких металів слід своєчасно отримувати впали на дно ванни деталі.
Якщо коригуванням і фільтрацією не досягається отримання доброякісного покриття, то електроліт замінюють. Для цього насосом електроліт перекачують у ванну промивки, а з неї через нижній зливний штуцер спускають у каналізацію. З ванни витягають впали деталі, миють її, перекачують приготований електроліт із запасної місткості.

3. Матеріальний баланс

3.1 Розрахунок потреби хімікатів та електродів

Розрахунок потреби в хімікатах, катодах, ан6одах та інших матеріалах складається з потреби на початковий пуск ванн і устаткування, і витрати на виконання річної програми.
А. Розрахунок потреби хімікатів (кг) на початковий пуск ванни здійснюється за формулою
G п = СVn/1000
де С - концентрація компонента в розчині, г / л;
V - об'єм ванни, л;
n - кількість ванн.
На знежирення
натр їдкий:
G п = 15 2,6 / 1000 = 0,039
сода кальцинована:
G п = 25 2,6 / 1000 = 0,065
тринатрий фосфат:
G п = 40 2,6 / 1000 = 0,104
скло натрієве:
G п = 4 2,6 / 1000 = 0,01
ТМС "Елона":
G п = 2 2,6 / 1000
На активацію кислота соляна:
G п = 50 2,6 / 1000 = 0,13
На цинкування окис цинку:
G п = 20 2,6 / 1000 = 0,05
амоній хлористий:
G п = 270 2,6 / 1000 = 0,7
кислота борна:
G п = 30 2,6 / 1000 = 0,078
клей міздровий:
G п = 2 2,6 / 1000 = 0,005
Б. Розрахунок потреби хімікатів (кг) на виконання річної програми ведеться за формулою
G Г = Sq/1000
де S - річна виробнича програма цеху, м 2;
q - питома норма витрати хімікатів розраховується за формулою
q = Р х С
тут С - концентрація хімічного компоненту в розчині, г / л;
Р - технічні неминучі втрати розчину на коригування, фільтрацію, з повітрям у вентиляцію, з деталями і пристосуваннями, л / м 2
Отже,
G Г = SРС/1000
Активація
G Г = 13500 0,5 50/1000 = 337,5
Знежирення натр їдкий:
G Г = 13500 0,5 15/1000 = 101,25
сода кальцинована:
G Г = 13500 0,5 25/1000 = 168,75
тринатрий фосфат:
G Г = 13500 0,5 40/1000 = 270
скло:
G Г = 13500 0,5 4 / 1000 = 27
ТМС:
G Г = 13500 0,5 2 / 1000 = 13,5
Цинкування окис цинку:
G Г = 13500 0,2 20/1000 = 54
амоній хлористий:
G Г = 13500 0,2 270/1000 = 729
кислота борна:
G Г = 13500 0,2 30/1000 = 81
клей:
G Г = 13500 0,2 2 / 1000 = 5,4
В. Питома норма витрати окису цинку розраховується за формулою
q = t ([ZnO] + Р У С ХА) + З ХАД + Р К),
де [ZnO] - теоретичний витрата окису цинку на отримання покриття товщиною 1 мкм, г / м 2 мкм;
Р В, Р Д, Р К - втрати електроліту у вентиляції, з деталями і на коригування;
З ХА - концентрація окису цинку в електроліті, г / л.
Теоретичний витрата окису цинку розраховують за формулою
[ZnO] = dM ХА / М ХА,
де d - щільність цинку, г / см 3;
М ХА і М Х - молекулярна вага окису цинку і цинку.
[ZnO] = 7,14 81,4 / 65,4 = 8,9
q = 9 (8,9 +0,25 20) +20 (0,25 +0,25) = 135
Г. Витрата розчинних анодів (кг) визначається потребою металу, що йде на отримання покриття на деталях, неминучим витратою на покриття підвісок і розраховується за формулою
G = 1,05 S i td/1000,
де S i - площа поверхні, що покривається з урахуванням підвісок, м 2;
d - щільність металу, г / см 3;
t - товщина покриття, мкм.
Коефіцієнт 1,05 враховує неминучі втрати анодного матеріалу при механічному виготовленні анодів.
G = 1,5 1,71 9 7,14 / 1000 = 0,12
Д. Витрата нерозчинних електродів визначається їх механічним і хімічним зносом в процесі роботи ванни за такою формулою:
З АН = (КLHtd) / 1000, де К - коефіцієнт змінюваності анодів (катодів), (раз / рік),
L, H, t - довжина, ширина (приймається 0,6 від загальної довжини ванни за вирахуванням розмірів змійовиків) і товщина анода, см;
d - щільність металу анода (катода), г / см 3.
L = 224 0,6 = 134,4
H = 80 0,6 = 1948
t = 20
d = 7,8 г / см 3
Знежирення:
З АН = (0,1 134,4 48 20) / 1000 = 13
Активація:
З АН = (0,2 134,4 48 20) / 1000 = 25,8
Цинкування:
З АН = (2 134,4 48 20) / 1000 = 258
Є. Витрата матеріалів на шліфування та полірування визначають за нормами, наведеними в таблиці.
Таблиця 3.1
Найменування операції
Оброблюваний матеріал
Споживаний матеріал
Норма витрати на 1 м 2
Шліфування
Саль
Мідь та її сплави, цинкові і алюмінієві сплави
Кола повстяні
Абразивні матеріали
Секції х / б
Паста
Кола повстяні
Абразивні матеріали
Секції х / б
Паста
0,015 шт.
0,4 кг
0,04 шт.
0,15 кг
0,015 шт
0,3 кг
0,04 шт.
0,1 кг
Полірування
Сталь
Мідь та її сплави
Сплави на основі алюмінію
Мідні і нікелеві покриття
Хромові покриття
Секції х / б
Паста
Секції х / б
Паста
Секції х / б
Паста
Секції х / б
Паста
Секції х / б
Паста
0,04 шт.
0,15 кг
0,03 шт.
0,1 кг
0,03 шт.
0,12 кг
0,03 шт.
0,07 кг
0,01 шт.
0,03 кг
Ж. Витрата матеріалів на виготовлення подвесочних пристосувань становить 5-8 кг на 1 м 2 поверхні, що покривається.
З. Дані по витраті хімікатів та електродів зводяться в таблиці 3.2
Таблиця 3.2
Зведена відомість витрати хімікатів та електродів
Найменування
операції
Найменування електрода
або хімікат
ГОСТ або ТУ
Витрата на 1 м 2 поверхні
Обро-розробляються поверх-ність, м 2 / рік
Витрата матеріалу на первісної завантаження, кг
Витрата матеріалу на річну програму, кг
Загальна річна потреб-ність, кг
Електрохімічне знежирення
Активація
Цинко-вання
натр їдкий
сода
кальцій-лося раніше-ва
тринатрий фосфат
скло
натрієве
ТМС "Елона"
кислота соляна
окис
цинку
амоній
хлористий
кислота
борна
клей міздровий
15
25
40
4
2
50
20
270
30
2
13500
0,039
0,065
0,104
0,01
0,005
0,13
0,05
0,7
0,078
0,005
101,25
168,75
270
27
13,5
337,5
54
729
81
5,4
1787,4

3.2 Розрахунок витрати води

При нанесенні гальванічних покриттів потрібно велику кількість води, яка витрачається на складання електролітів, розчинів, на промивання деталей, охолодження ванн та джерел струму. На промивання деталей витрачається основна маса води. З метою економії води необхідно використовувати багатоступінчасту промивку і обов'язково повторно використовувати воду, яка застосовується на охолодження обладнання.
Витрата води на приготування електроліту розраховується на підставі обсягу і кількості відповідних ванн нанесення покриття, попередньої підготовки і остаточної обробки поверхні деталей. Витрата води на коригування розчинів та промивку обладнання приймають 20 - 40% від витрати води на приготування розчинів.
При виборі схем промивки необхідно дотримуватися таких умов:
одноступінчата схема промивання застосовується в автоматичних лініях при малій питомій винесення розчину, низькому критерії промивання, невеликий продуктивності лінії, для попередніх і заключних операцій з нанесення покриття на підвісках, а також якщо розрахункова витрата води менше обсягу води в промивної ванні;
двоступенева схема промивання застосовується при великій продуктивності обладнання, високому критерії промивання, великому питомому винесення розчину, при промиванні в барабанах, насипом у кошиках, а також якщо розрахунковий часовий витрата води більше обсягу води в промивної ванні.
Розрахунок витрат води на промивні операції до досягнення у ванні уловлювання 40%-ої концентрації основного компоненту в робочій ванні проводиться за наступними формулами:
при одноступінчастої промиванні
Q Ц = 0,11 kV;
де V - об'єм ванни уловлювання;
k - критерій остаточної промивки, що показує у скільки разів слід знизити концентрацію основного компоненту електроліту, що виноситься поверхнею деталей, до допустимого значення, та визначається згідно з такою формулою:
k = C 0 / C Д;
де C 0 - концентрація основного компонента в робочій ванні, г / дм 2;
C Д - допустима концентрація основного компонента в останній ванні промивки.
k = 500;
Q Ц = 0,11 500 2,6 1,5 = 215
при двоступеневої прямоточною промиванні
Q Ц = 0,24 (1 + m) V k / m, де m = Q Ц / Q (як правило, m = 3);
Q Ц = 0,24 (1 +3) 2,6 1000 / 3 1,5 = 70
при двоступеневої противоточной промиванні
Q Ц = 0,24 V k
Q Ц = 0,24 2,6 2000 1,5 = 42
Після досягнення у ванні уловлювання 40% від концентрації основного компоненту в робочій ванні в ній проводиться заміна води. Тривалість циклу до досягнення зазначеної концентрації у ванні уловлювання знаходиться за формулою:
t = 0,5 V / qS
де q - питома винос розчину з ванни деталями і підвіскою.
t = 0,5 2,6 / 1,71 0,2 = 4
Дані по розрахунку потреби у воді з зазначенням характеру стічної води заноситься в таблицю 3.3
Таблиця 3.3
Відомість витрати води
Найменування обладнання
Кількість ванн
Промивають поверхню,
м 2 / год
Питома винос розчину
л / дм 2
Критерій промивки
Витрата води на ванну,
м 3 / год
Витрата води загальний,
м 3 / год
Річна витрата води,
м 3
Характер стічної води
Промивши-ка односто-пенчатая
Двох-ступ-чатая
Прямо-точна промивка
Двох-ступ-чатая протидії точна
2
1
1
3,4
3,4
3,4
0,3
0,3
0,2
500
1000
2000
215
70
42
542
2176130
щелоч-
ної
лужної
кислий

3.3 Розрахунок витрат стисненого повітря

Тиск 0,5 МПа на перемішування 1 м 3 розчину наближено становить 12 - 15 м 3 / ч.

Таблиця 3.4.
Перелік операцій, при виконанні яких потрібно перемішування стиснутим повітрям
Найменування операції
Характер розчинів
Обезжирення і травлення одночасно
Хімічне знежирення
Промивання холодна
Кадміювання кисле (4А/дм 2)
Меднение кисле
Нікелювання
Цинкування кисле (2А/дм 2)
Нейтралізація
Кислий
Лужний
Лужний
Кислий
Кислий
Кислий
Кислий
Кислий

4. Екологія та очисні споруди гальванічного цеху

У даному розділі слід розробити ефективні заходи щодо захисту навколишнього середовища, використовуючи новітню вітчизняну та закордонну інформацію у цій області. Діючі стандарти з охорони природи і досвід промислових підприємств.

4.1 Вимоги до організації виробництва очищення стічних вод

Всі стічні води цехів покриттів токсичні і їх слід скидати в каналізацію та водоймища тільки після відповідного знешкодження, очищення і нейтралізації.
Стічні води слід підрозділяти на чотири категорії:
відпрацьовані концентровані розчини і електроліти;
низькоконцентрованого промивні стічні води;
незабруднені води від охолодження обладнання;
води від миття устаткування і тари, мокрого прибирання приміщень.
Для скидання і відведення низькоконцентрованого промивних стічних вод і відпрацьованих концентрованих розчинів та електролітів слід передбачати будівництво систем каналізації.
Вибір оптимального методу очищення стічних вод необхідно здійснювати з урахуванням таких чинників:
можливості одержання потрібної кількості води з джерел водопостачання;
витрат, пов'язаних з отриманням води з джерел;
вимог до якості вод для виробництва покриттів;
можливості виконання реконструкції мереж цеху покриттів для поліпшення схеми промивання й роздільного каналізаціонірованія стічних вод;
можливості використання очищеної води;
умов відведення стічних вод і місця скидання;
техніко-економічних показників різних методів очищення стічних вод.
Найбільш поширеними методами очищення стічних вод цехів покриттів вважаються:
Реагентний метод, заснований на реакціях окислення, відновлення, нейтралізації, коагуляції, осадження, в результаті яких токсичні сполуки руйнуються з утворенням малотоксичних, в більшості випадків виводяться з стоків в осад.
Метод іонного обміну, заснований на послідовному ви-розподілом з стоку катіонів та аніонів шляхом фільтрування на іонітових фільтрах.
ГАЛЬВАНОВІДХОДІВ метод очищення стічних вод. який грунтується на відновленні шестивалентного хрому до тривалентного хрому в процесі електролізу стічних вод з використанням сталевих електродів.
Переваги реагентного методу очищення стічних вод:
надійність очищення від токсичних сполук при складному складі домішок;
незначна чутливість до домішок органічного характеру, олив, механічним домішок.
Метод іонного обміну доцільно використовувати як засіб доочищення стічних вод після реагентної очистки. Реагентна очищення за доочищенням методом іонного обміну вимагає менше площ і обсягів очисних споруд, ніж при застосуванні Тільки іонного обміну.
ГАЛЬВАНОВІДХОДІВ метод очищення стічних вод забезпечує високий ефект видалення з води забруднень у вигляді суспензій (мінерального, органічного та біологічного походження), колоїдів (сполук заліза, речовин, що обумовлюють кольоровість води), а також окремих речовин, що знаходяться в молекулярному та іонному стані.
Переваги ГАЛЬВАНОВІДХОДІВ методу очищення стічних вод:
компактність очисної установки, що не вимагає додаткових виробничих площ;
простота експлуатації очисної установки;
відсутність реагентного господарства.
Реагентним і іонообмінним методами слід знешкоджувати кислотно-лужні, Хромомісткої і ціансодержащіе води.
Для очищення стічних вод слід також застосовувати метод електрокоагуляції.
У залежності від кількості стічних вод їх знешкодження проводиться з періодичної або безперервної схемою.
З метою правильного вибору схеми очищення стічних вод попередньо слід встановити:
а) обсяг по кожному виду стоків;
б) можливість повторного використання очищеної води;
в) місце скидання стічних вод.
Знешкодження по безперервній схемі слід проводити при кількості стічних вод понад 120 м 3 / добу і рівномірної роботи споруд протягом доби.
При розробці технологічних схем слід передбачити змішання стічних вод з різними забрудненнями, якщо таке змішання не погіршує ефекту очищення по кожному виду забруднень і не призведе до утворення вибухопожежонебезпечних та отруйних випарів.

5. Економічна частина

Організація роботи має однією з головних цілей забезпечити постійну повне завантаження бригади. Необхідно так підбирати партії цинкованих деталей стосовно до наявного обладнання, щоб за час порівняно тривалого знаходження деталей у ванні цинкування бригада змогла бути повністю зайнята підготовкою партії деталей для наступного завантаження. Це вимагає від бригадира обліку конструктивних особливостей деталей, вимог до їх цинкування, визначення величини партії деталей, повністю завантажування ванну, обліку трудомісткості підготовчих робіт. При такій організації праці роботи бригади велике значення має раціональне улаштування робочого місця. Корисні вказівки про це є у спеціальній інструкції.
Підвищення продуктивності ванн. Для цього необхідно раціонально завантажити ванни деталями, повністю завантажити їх струмом, скоротити тривалість цинкування за рахунок зменшення розрахункового шару цинку, збільшення виходу по струму, підвищення рівномірності покриття. Для раціонального завантаження ванн деталями доцільно розподілити їх по групах таким чином, щоб у кожній групі були деталі однотипні: за габаритними розмірами, товщині шару цинку, величиною поверхні і формі. Для кожного типу деталей розробити раціональні пристосування для завішування у ванну.
Величина поверхні завантажених у ванну деталей визначається значенням повної струмового навантаження ванни, тобто силою струму, при якій задана температура електроліту підтримується за рахунок джоулевой теплоти, без подачі пари (для гарячих електролітів).
Якщо за габаритними розмірами деталі завантажують ванну повністю, а за величиною поверхні завантаження недостатня, то підвищують щільність струму по можливості до досягнення повної струмового навантаження. Таке підвищення щільності струму із збереженням необхідної якості покриття досягається на основі викладених раніше закономірностей, що визначають робочий інтервал.
Вихід цинку по току є важливим показником ефективності електроліту, однак при техніко-економічному аналізі для вибору електроліту враховуються й інші його особливості: втрати окису цинку, залежні від його концентрації в електроліті, необхідність спеціальних установок для охолодження електроліту при низьких температурах, хімічна агресивність електроліту, складність його складу та ін
При нанесенні товстих покриттів значне підвищення продуктивності ванн може бути досягнуто за рахунок заходів, що підвищують рівномірність покриття. Швидкість нарощування покриття визначається на тій ділянці поверхні, де товщина покриття найменша. Тому, чим більш рівномірно покриття, тим вище розрахункова швидкість нарощування при тій же заданої середньої щільності струму.

6. Техніка безпеки і виробнича санітарія в цеху металопокриттів

Гальванічні цехи характеризуються наявністю значної кількості шкідливих для людського організму парів, газів і пилу різних хімічних речовин. Крім того, велика кількість промивних ванн у приміщенні створює підвищену вологість.
Нормальні умови для роботи в цеху забезпечуються при створенні припливно-витяжної вентиляції, підтримка температури повітря в цеху в зимовий час в межах 18-20 0 С і хорошому освітленні.
Працюючі у цехах зобов'язані виконувати правила особистої гігієни, техніки безпеки, промсанітарії та протипожежної охорони. До роботи допускаються особи, які пройшли відповідний інструктаж.
Робітники забезпечуються спецодягом: гумовими чобітьми, фартухами, гумовими рукавичками і халатами, користування якими дозволяється тільки в робочий час. У неробочий час спецодяг повинен зберігатися у відведених для цієї мети шафках в окремих приміщеннях.
Чистку штанг і анод, виробляти у вологому стані, змочуючи щітки водою.
При виконанні операції знежирення в органічних розчинниках слід мати на увазі пожежо-і вибухонебезпечність розчинників, а також їх токсичність. Тому працювати з розчинниками можна лише при включеній вентиляції.
Розчинники повинні зберігатися в спеціальній тарі з щільно закритими кришками.
Щоб уникнути пожеж та вибухів не допускається куріння та користування електронагрівальними приладами. Приміщення повинні бути спеціально обладнані відповідно до вимог пожежної безпеки.

Висновок

У процесі роботи були обрані технологічний процес цинкування сталевої деталі; розроблена карта технологічного процесу цинкування; обрана методика приготування, аналізу, коригування і регенерації розчинів та електролітів, що застосовуються в технологічному процесі; визначена потреба в матеріалах і хімікатах для виконання річної програми.
Ефективність обраної технології покриття визначається відпрацьованим складом електроліту і режимом електроосадження.

Бібліографічний список

1. Виноградов С.М., Таранцов К.В. Дипломне проектування за спеціальністю 25.03 - Пенза, 2000
2. Виноградов С.С. Екологічно безпечне гальванічне виробництво - Москва, 2002
3. Вансовская К.М. Гальванічні покриття - Ленінград, 1984
4. Кудрявцев М.Т. Електролітичні покриття металами - Москва, 1979
5. Ямпільський А.М. Короткий довідник гальванотехніка - Ленінград, 1972
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
227.5кб. | скачати


Схожі роботи:
Електроосадження металів
Вилуговування цинкового недогарка
Інформаційна система вантажоперевезень цинкового виробництва АТ Казцинк
Лакофарбові покриття
Дефіцит бюджету і джерела його покриття
Формування резервів на покриття кредитних ризиків
Бюджетний дефіцит і методи його покриття
Установка контролю товщини гальванічного покриття
Проблеми дефіциту держбюджету і покриття державного боргу РФ
© Усі права захищені
написати до нас