Содержание

Введение

1 Литературный обзор

1. Свойства и основные области применения цинкового покрытия

2. Свойства и основные области применения кадмиевого покрытия

3. Методы цинкования

4. Характеристика электролитов цинкования и кадмирования

   1. Электролиты цинкования

   2. Электролиты кадмирования

1. Технологическая часть

   1. Технико-экономическое обоснование строительства отделения

   2. Характеристика деталей, подлежащих электрохимической обработке

      1. Детали, подвергаемые цинкованию

      2. Детали подвергаемые кадмированию

   3. Требование к поверхности основного металла. Требования к покрытиям

   4. Ведомости загрузки деталей на годовую программу по видам покрытия

   5. Выбор и обоснование выбора электролита

      1. Выбор электролита для процесса цинкования

      2. Выбор электролита для процесса кадмирования

   6. Схемы технологических процессов

   7. Описание операций технологической схемы

      1. Описание операций технологической схемы цинкования

      2. Описание операций технологической схемы кадмирования

2. Расчетная часть

   1. Расчет фондов рабочего времени

   2. Определение времени обработки поверхности деталей

   3. Расчет производственной программы

   4. Расчет автоматической линии

   5. Расчет размеров ванн

   6. Расчет барабана

   7. Схема компоновки линии

   8. Расчет количества автооператоров

   9. Расчет габаритных размеров автоматической линии

   10. Материальные расчеты

       1. Расход химикатов

       2. Расход анодов и других материалов

       3. Расчет расхода воды

   11. Энергетические расчеты

       1. Расчет силы тока

       2. Расчет среднего напряжения на ванне и составление баланса напряжений

3.12 Тепловой расчет

Введение

Электролитические процессы нанесения металлопокрытий (гальванотехника) применяются для защиты изделии от коррозии, защитно-декоративной отделки, повышения сопротивления механическому износу и поверхностной твердости, сообщения антифрикционных свойств отражательной способности и других целей (гальваностегия), а также для изготовления металлических копий (гальванопластика).

Основоположником гальванотехники является Б. С. Якоби — член Российской академий наук, который впервые в 1837 г. получил медную копию с металлического оригинала гальванопластическим способом.

Гальванические покрытия по механическим свойствам, чистоте, коррозионной стойкости и экономичности одни из самых лучших. Возможность регулировать толщину слоя изменением продолжительности процесса и плотности тока, возможность уменьшать количество цветных металлов, расходуемых на покрытие поверхности, делают этот метод довольно привлекательным.

Повышение технического уровня цехов защитных покрытий, внедрение современных технологических процессов и средств автоматизации способствует повышению эффективности труда и значительному увеличению производительности труда.

По защитной способности покрытия делятся на анодные и катодные. У анодных покрытия собственный электродный потенциал более отрицательный, чем электродный потенциал металла детали. Такие покрытия защищают металл детали как механически, так и электрохимически. При возникновении дефектов в покрытии во влажной среде возникает коррозионный гальванический элемент.

Качество гальванических покрытий во многом определяется типом электролита и режимом осаждения. Электролитическое осаждение цинка и кадмия осуществляют в двух типах электролитов - в простых и комплексных. К простым электролитам относятся сульфатные, хлоридные, к комплексным - цианистые, цинкатные, аммиакатные и пирофосфатные.

Важную роль играет кислотность электролита. При уменьшении рН раствора катодный выход по току уменьшается вследствие выделения водорода, при увеличении рН электролита из-за подщелачивания прикатодного пространства возможно образование у катода гидроксидов, который, включаясь в катодный осадок, ухудшает качество покрытия.

Для покрытия мелких деталей в гальванотехнике широко применяют электролизеры с вращающимся колоколом или барабаном. Это позволяет загружать большое количество деталей "насыпью", не монтируя их на подвески. Плотность тока при этом составляет 40-50% от истинной поверхности и требует более длительного времени покрытия. Тем не менее, производительность значительно выше, чем при покрытии на подвесках.

Вопросы борьбы с коррозией приобретают особо важное значение в связи с резким увеличением количества выплавляемого металла. Тема представленного дипломного проекта «Отделение цинкования и кадмирования в условиях Иркутского авиационного завода». Я выбрала эти покрытия, т.к. они реализуются в авиационной промышленности, а также эти покрытия эластичны, легко поддаются развальцовке, штамповке, изгибам, свежеосажденные покрытия хорошо паяются с бескислотными флюсами. Химические свойства кадмия аналогичны свойствам цинка, однако он более устойчив в кислых, нейтральных и щелочных растворах.

Цинковое покрытие по отношению к стали является анодным покрытием до температуры +70 ⁰С. При более высокой температуре электродный потенциал цинка сдвигается в положительную сторону и цинковое покрытие по отношению к стали становится уже катодным покрытием.

Цинкование – основной способ защиты базового металла метизов (мелких деталей) от коррозии. Как правило, защита этим способом используется для различных марок углеродистых и легированных сталей.

Гальваническоецинкование в метизном производстве применяется для защиты от коррозии изделий из проволоки и различного крепежа. Цинковое покрытие значительно увеличивает срок использования изделия и снижает затраты при его техническом обслуживании и замене.

В паре с железом кадмий также как и цинк является анодом, и поэтому кадмий относится к категории защитных покрытий. На поверхности кадмия в атмосферных условиях образуются продукты его коррозии в виде пленки толщиной 5 ̶ 10 мкм, которая, как и в случае цинкового покрытия, несколько тормозит коррозионный процесс. Защитные свойства кадмиевого покрытия значительно повышаются дополнительной обработкой в хроматных растворах (пассивированием) или фосфатированием.

Для нанесения кадмиевого покрытия на изделие используется электролитический метод осаждения. Покрытие обладает прочным сцеплением с основным металлом, хорошими антифрикционными свойствами, низкой износостойкостью. Скорость коррозии в промышленной атмосфере в 1,5 ̶ 2 раза выше, чем у цинкового покрытия (электролитический метод покрытия).

Кадмирование находит широкое применение в таких сферах как авиастроение, судостроение, машиностроение. Кадмированию подвергают наиболее важные детали самолётов и кораблей, а также изделия, эксплуатация которых будет происходить в условиях тропического климата.

1. Литературный обзор

1.1Свойства и основные области применения цинкового покрытия

Цинк - голубовато-серебристый блестящий металл; на воздухе быстро окисляется, покрываясь тонкой защитной пленкой, уменьшающей его блеск; имеет низкую температуру плавления. Объем металла при плавлении увеличивается в соответствии со снижением плотности. С повышением температуры уменьшается кинетическая вязкость и электропроводность цинка и возрастает его удельное электрическое сопротивление. Наиболее общие и важные физические характеристики цинка представлены ниже:

• атомная масса: 65,4;

• плотность цинка: 7,14 г/см³;

• температура,⁰С: плавления = 419,5; кипения = 906,2;

• электорохимический эквивалент 1,22 г/А·ч;

• стандартный электродный потенциал -0,76 В;

• удельная теплоемкость 385,2 кг·К.

В сухом воздухе цинк устойчив. Во влажном воздухе и пресной воде он покрывается белой плёнкой углекислых и окисных соединений, защищающих его от дальнейшего разрушения.

В морской воде цинк обладает умеренной устойчивостью. Скорость коррозии цинка в воде при различных температурах связана с изменением свойств продуктов его коррозии: при низких (20–40 °С) и высоких (выше 90 °С) температурах цинк покрывается плотными, прочно пристающими к нему продуктами коррозии, которые, однако, в определённом интервале температур (50–80 °С) становятся рыхлыми и легко отстают от поверхности.

Цинк быстро разрушается кислотами и щелочами и легко реагирует с сероводородом и сернистыми соединениями, поэтому в таких средах цинковые покрытия неприменимы.

В кислотах цинк растворяется с выделением водорода. Примеси ртути и свинца с высоким значением перенапряжения водорода не оказывают существенного влияния на скорость растворения цинка, в то время как примеси меди, олова и других электроположительных металлов, на которых перенапряжение водорода незначительно, повышают скорость растворения цинка в кислых средах.

Основными областями применения цинковых покрытий являются: защита от коррозии деталей машин, крепежа, стальных листов, проволоки и деталей ширпотреба, работающих вне помещений, в различных климатических районах, а также в закрытых помещениях с умеренной влажностью и в помещениях, загрязнённых газами и продуктами сгорания; защита изделий из чёрных металлов от коррозии в атмосфере, загрязнённым сернистым газом, и от коррозионного воздействия бензина и масла; защита водопроводных труб, питательных резервуаров и предметов домашнего обихода из чёрных металлов, соприкасающихся с водой.

Широкое распространение цинковых покрытий в гальванической практике для защиты от коррозии изделий из чёрного металла объясняется их высокими защитными свойствами. Потенциал цинка отрицательнее потенциала чёрных металлов (стали, железа, чугуна), т.е. цинк для указанных выше металлов является анодным покрытием и защищает их от коррозии электрохимически. Защитные свойства таких покрытий сохраняются даже при малой толщине слоя, а также при наличии в нём пор или обнажённых участков.

Важную роль играет также низкая стоимость цинка по сравнению со многими цветными металлами.

Скорость разрушения цинкового покрытия составляет примерно 1,0–1,5 мкм год для местности, характеризующейся наличием в атмосфере значительных количеств сернистого и углекислого газов.

Значительное уменьшение скорости разрушения цинковых покрытий достигается специальной обработкой их в растворах солей хромовой кислоты, а также за счёт фосфатных и оксидных плёнок, образующихся в результате применения химических и электрохимических видов обработки цинкового покрытия.

В проектируемом отделении цинковому покрытию подвергаются стальные детали (шурупы), которые в дальнейшем будут находится в контакте с окружающей средой.