
- •С.С. Виноградов
- •Экологически безопасное гальваническое производство
- •Под редакцией проф. В.Н.Кудрявцева
- •Раздел 1. Экологическая опасность технологических растворов 7 гальванического производства и направления ее снижения
- •Раздел 4. Базовые принципиальные схемы очистки промывных и 162 сточных вод
- •Раздел 6. Регенерация (восстановление работоспособности) 241 отработанных электролитов
- •Раздел 8. Утилизация гальванических шламов 289
- •Раздел 9. Создание экологически безопасного гальванического 297 производства
- •Раздел 1. Экологическая опасность технологических растворов гальванического производства и направления ее снижения
- •1.3. Базовые составы растворов и электролитов
- •Анодное окисление алюминия и его сплавов
- •Химическое оксидирование алюминия и его сплавов
- •Покрытий
- •Раздел 2. Рациональное водопотребление на промывочных операциях
- •Удельные нормы расхода воды в зависимости от количества ступеней
- •Раздел 3. Состав и объём сточных вод гальванического производства
- •Процессов
- •Iimpomaiii
- •3.2. Состав и объём общих сточных вод от цеха (участка) гальванопокрытий
- •Раздел 4. Базовые принципиальные схемы очистки промывных и сточных вод
- •Содержание активной части и условия поставки
- •4.2. Электрокоагуляционный метод
- •Ионообменная очистка
- •Метод электрофлотации
- •4.6. Метод электродиализа
- •Поверхностный спои адсорбированных молекул воды
- •1 Вода 1 на доочистку
- •4.10. Метод жидкостной экстракции
- •Метод дозированного выпаривания
- •Раздел 5. Принципы адаптации гальванического цеха и систем очистки сточных вод
- •Раздел 6. Регенерация (восстановление работоспособности) отработанных электролитов
- •6.1. Классификация методов обработки отработанных растворов и
- •6.2. Регенерация отработанных растворов и электролитов
- •Регенерация растворов обезжиривания
- •Ihuh Очищенный раствор Рис. 6.1. Схема мембранной очистки обезжиривающих растворов
- •6.2.2. Регенерация травильных растворов
- •6.2.4. Регенерация электролитов кадмирования
- •6.2.7. Регенерация хромсодержащих растворов и электролитов
- •Раздел 7. Рекуперация (утилизация в гальваническом производстве) отработанных технологических растворов
- •Рекуперация (утилизация в гальваническом производстве)
- •Отработанных технологических растворов, содержащих шестивалентный хром
- •Раздел 8. Утилизация гальванических шламов
- •Раздел 9. Создание экологически безопасного гальванического производства
- •Химикаты вода
Химическое
оксидирование литейных и деформируемых
сплавов,
в
том числе имеющих размеры 6-8 квалитетов
Базовый состав раствора и режимы
обработки (г/л):
Калий
двухромовокислый 70-100 Магний
сернокислый 40-50
Аммоний
сернокислый 40-50
Температура
раствора 15-30 °С.
pH
раствора 3,0-4,0.
Продолжительность
обработки 10-35 мин в зависимости от
марки сплава:
MJ14,
МЛ5, МЛ 10, МА2, МА2-1, МА5 10-15 мин;
МЛ9,
МЛ 11, МА8, МА12, МА18, ВМЛ9 20-25 мин;
МЛ8,
МЛ 12, МА14, ВМЛ7, МЛ 15, ВМЛ5, ВМЛ6 30-35 мин.
Цвет
получающейся пленки от золотистого
до черного.
Оксидирование
окисное
Базовый
состав раствора и режимы обработки
(г/л):
Натрий
углекислый 40-60
Калий
или натрий хромовокислый 10-20
Натр
едкий 2-3
Температура
раствора 80-100 “С.
Продолжительность
обработки 3-10 мин.
2.0ксидирование
окисно-фосфатное
Базовый
состав раствора и режимы обработки
(г/л):
Ангидрид
хромовый 5-10
Натрий
фтористый 3-5
Кислота
ортофосфорная 40-60
Температура
раствора 15-30 °С.
Продолжительность
обработки 5-20 мин.
Допускается
заменять фтористый натрий фтористоводородной
кислотой (40%-ной) в количестве 4-5 мл/л.
81
Химическое оксидирование алюминия и его сплавов
Оксидирование
окисно-фторидное (электропроводное^.
Базовый
состав раствора и режимы обработки
(г/л):
Ангидрид
хромовый
Калий железосинеродистый
Калий
фтористый кислый
4-8
0,5-1,0 1,5-2,0
Температура
раствора 15-30 °С.
Продолжительность
обработки 1-5 мин.
Допускается
заменять кислый фтористый калий
эквивалентным количеством кислого
фтористого аммония.
Фосфатирование
сталей
Оксидное
Фосфатирование
Базовый
состав раствора и режимы обработки
(г/л):
Цинк
азотнокислый 10-20
Цинк
монофосфат 8-12
Барий
азотнокислый 30-40
Применяется
для получения окисно-фосфатного
покрытия на деталях из углеродистых,
низко- и среднелегированных сталей,
изготовленных с допусками 5, 6 и 7
квалитетов, пружин, а также деталей с
цинковыми и кадмиевыми покрытиями.
ч 1.2)
Температура раствора 75-85 'С.
Продолжительность
обработки 3-10 мин.
Кислотность
свободная 0,1-2,0 "точек".
При
повышенных температурах образуются
гладкие блестящие фосфатные пленки
от темно-серого до черного цвета. На
сталях с мартенситной структурой
образуются блестящие черные пленки.
Толщина
пленки 6 мкм (в течение 10 мин).
Пленка
состоит в основном из малорастворимого
двух- замещенного фосфата бария.
Фосфатная
пленка обладает высокими защитными
свойствами: при неполном погружении
в водопроводную воду коррозия стали
появляется через 9-12 сут. Пленка имеет
высокую термостойкость.
"Холодное"
фосфатирование
Базовый
состав раствора и режимы обработки
(г/л):
Препарат
Мажеф 20-22
Цинк
азотнокислый 80-100
Натрий
фтористый 2-4
Применяется
для получения фосфатного покрытия на
крупногабаритных деталях из углеродистых
и низколегированных сталей.
Температура
раствора 15-30 °С.
Продолжительность
обработки 30-40 мин. Окончание процесса
можно установить по прекращению
выделения водорода.
Кислотность
("точки") свободная 1-2, общая 60-78.
Для
деталей с точными размерами исключают
фтористый натрий и
обработку
проводят при температуре 60-80 °С в
течение 10- 20 мин, кислотность раствора
общая 28-60 "точек", свободная
1,5-3,5 "точек".
Толщина
покрытия 3-6 мкм.
Для
достижения одновременного обезжиривающего
эффекта допускается введение
поверхностно-активных веществ.
Образующийся
при работе ванны осадок периодически
удаляют, оставляя только небольшое
его количество.
На
эксплуатацию ванны вредно сказывается
наличие в растворе примесей алюминия,
мышьяка, свинца, сульфитов и хлоридов.
Предельно допустимое содержание
примесей составляет: ионов БОз - 0,3%,
С1 - следы, РЬ - 0,01%, As
- 0,002%, А1 - 0,02%. Выведение указанных
примесей из раствора весьма затруднено,
и поэтому целесообразно его сменить.
В
процессе обработки детали следует
периодически встряхивать, чтобы
избежать неравномерного фосфатирования
различных участков.
Недоброкачественные
фосфатные покрытия снимают обработкой
деталей в 10 %-ном растворе соляной
кислоты или 20 %-ном растворе едкого
натра при температуре 40-45 °С в течение
4-5 мин.
Неполадки,
их причины и способы устранения
представлены в табл. 1.21.
Для
фосфатирования углеродистых, низко-
и среднелегированных сталей перед
холодной деформацией применяются
растворы, содержащие:
83
Характеристика |
Причины неполадок |
Способы устранения неполадок |
Тонкая светло-серая просвечивающая фосфатная пленка |
Недостаточная продолжительность фосфатирования |
Увеличить продолжительность фосфатирования до прекращения газовыделения. |
Крупнокристаллическое строение пленки; пониженная коррозионная стойкость |
Травление деталей перед фосфатиро- ванием без последующей нейтрализации. |
Заменить травление абразивной обработкой; промыть травленые детали в содовом растворе. |
Неравномерная пятнистая пленка |
1 .Плохая подготовка перед фосфатиро- ванием. 2.Детали из высоколегированной стали. |
1 .Улучшить очистку поверхности деталей. 2.Применить специальный раствор. |
Светло-серый порошкообразный налет на пленке |
Взмучивание осадка при фосфатиро- вании. |
Удалить осадок; понизить температуру раствора до 96- 98 °С; дать раствору отстояться. |
Пониженная стойкость фосфатной пленки против коррозии |
1 .Низкая концентрация Мажефа и других компонентов.
|
1 .Повысить концентрацию Мажефа и других компонентов. 2.Повысить температуру раствора до 97-99 °С. З.Откорректировать раствор добавками углекислого марганца или ортофосфор- ной кислоты. |
84
1.3.16.
Электрохимическое полирование сталей
Базовый
состав раствора и режимы обработки
(г/л):
Ортофосфорная
кислота 500-1100 Серная кислота 250-550
Хромовый
ангидрна 30-80
Применяется
для полирования углеродистых, низко-
и среднелегированных, коррозионно-стойких
сталей, алюминия и его сплавов.
Температура
раствора 60-80 "С.
Анодная
плотность тока 30-60 А/дм 2,
объемная - 1-3 А/л.
Продолжительность
обработки 1,0-10,0 мин.
Плотность
тока и продолжительность обработки
выбирают опытным путем в зависимости
от формы и размеров деталей, шероховатости
поверхности и требований к внешнему
виду.
Для
обработки углеродистых и низколегированных
сталей выбирают раствор с содержанием
фосфорной кислоты в верхнем диапазоне,
серной кислоты в нижнем диапазоне
концентраций.
Для
обработки коррозионно-стойких
аустенитных сталей присутствие в
электролите хромового ангидрида не
является обязательным.
Загрузку
и выгрузку деталей производят при
отключенном токе.
Катоды
из стали марки 12Х18Н9Т или свинца.
Оптимальное отношение площади анода
к площади катода 1:3.
Плотность
раствора 1,65-1,72 г/см3.
Детали
с допусками 6, 7, 8, 9 и 10 квалитетов
обрабатывают в более концентрированном
растворе (г/л) плотность раствора 1,72-
1,74 г/см3:
Ортофосфорная
кислота 1460-1480 Хромовый ангцарцд 160-185
при
плотности тока 20-150 А/дм2
, температура раствора 60-80 °С,
продолжительность обработки 0,5-15,0 мин,
допускается применять катоды из
алюминия.
Предельно
допустимое содержание окиси железа
(БегОз) 7,0- 7,5%, окиси алюминия (АЬОз)
3,0-3,5%, трехвалентного хрома в пересчете
на СггОз 1,5%.
При
полировании высоколегированных сталей
в электролите без хромового ангидрида
допускается работа при больших
85
Характеристика |
Причины неполадок |
Способы устранения неполадок |
В электролите, проработавшем менее 10 А-ч/л | ||
Точечное травление металла |
Наличие в электролите взвеси мелких частиц хромового ангидрида. |
Прогреть электролит при 90-100 "С до полного растворения хромового ангидрида. |
Появление матовости после протирки поверхности детали |
1 .Электролит после приготовления не прогрет и ие проработан. 2.Низкая температура раствора. |
•с. |
Коричневая опалесци- рующая пленка на металле i |
Плотность раствора выше 1,77 г/см3. |
Разбавить раствор водой до рабочей плотности и прогреть при 90-100 °С в течение 1,0-1,5 ч. |
Отсутствие блеска поверхности металла, беловатые пятна на желтом фойе |
Высокое содержание в растворе трехвалентного хрома (выше 1,5%). |
Провести анодное окисление трехвалентного хрома |
Отсутствие блеска поверхности металла, желтоватые пятна |
Низкая плотность раствора (ниже 1,7 г/см3). |
Прогреть электролит до достижения рабочей плотности раствора. |
Характеристика |
Причины неполадок |
Способы устранения неполадок |
В электоолите. ггоосаботавшем более 10 А ч/л | ||
Белые полосы на деталях |
Высокая плотность раствора (выше 1,8 г/см3). |
Разбавить электролит водой до рабочей плотности и прогреть при 90-100 °С в течение 1 ч. |
Отсутствие блеска светло-желтые пятна |
Низкая плотность раствора. |
Выпарить раствор до плотности 1,74 г/см3. |
Отсутствие блеска темно-коричневые пятна |
1 .Большая концентрация хрома (III) (выше 2-3% СпОз).
|
1 .Окислить СпОз электролизом.
|
Отсутствие блеска вблизи контакта с подвеской, коричневые пятна, остальная поверхность блестящая. |
Плохой контакт детали с подвеской. |
Увеличить площадь контакта детали с подвеской, зачистить подвеску. |
Серебристо-белые пятна на вогнутых участках детали и вблизи контакта с подвеской. |
Экранирование вогнутых участков краями детали или подвеской. |
Изменить положение детали в ванне, сблизить электроды, повысить анодную плотность тока. |
Волнистость у краев и отверстий деталей. |
1 .Высокая температура раствора.
|
1 .Понизить температуру до нормы.
|
Коричневые пятна, появляющиеся после извлечения детали. |
Малая продолжительность электрополирования. |
Увеличить продолжительность электрополирования. |
Синевато-коричневый оттенок поверхности деталей, появляющийся после обработки в растворе щелочи. |
1 .Высокая концентрация NaOH (>10%). 2.Длительное пребывание детали в растворе щелочи. |
1 .Уменьшить концентрацию NaOH до 10%. 2.Уменьшить время пребывания в растворе щелочи до 10 мин. |
Полосчатость, чередование крупной и мелкозернистой структуры металла. |
Влияние прокатки и последующего отжига. |
Уменьшить время электрополирования до 5 мин. |
87
Электрохимическое
полирование меди и её сплавов
I
Базовый
состав раствора и режимы обработки
(г/л):
Ортофосфорная
кислота 1000-1200 Хромовый ангидрид 100-150
Температура
раствора 18-30 °С.
Анодная
плотность тока 15-50 А/дм2.
Продолжительность
обработки 3-5 мин для улучшения
декоративного вида, 5-10 мин для снижения
шероховатости поверхности.
Не
допускает перегрев электролита.
Недостатки:
большой съем металла; малая интенсивность
сглаживания микрошероховатостей;
необходимость периодического окисления
накапливающихся ионов трехвалентного
хрома; усложнение работ по обезвреживанию
сточных вод.
Для
устранения вышеуказанных недостатков
рекомендуется заменить хромовый
ангидрид на: 80-100 мл/л н-бутилового
спирта, или 40-50 мл/л моноэтаноламина,
или 3-6 г/л тиомочевины. В случае появления
точечного травления металла (питтинга)
в раствор добавить 2-5 мл/л бутилового
спирта.
Характерные
дефекты и способы их устранения
представлены в табл.1.23.
Материал
катодов - свинец.
Объемная
плотность тока должна быть 1-3 АУл.
Электролит,
содержащий повышенное (выше 10 об.%)
количество органических компонентов
(н-бутилового спирта,
моноэтаноламина) рекомендуется применять для
электрохимического полирования
алюминия и его сплавов при температуре
60-65 'С.
Характеристика |
Причины неполадок |
Способы устранения неполадок |
Матовость поверхности деталей |
1 .Большая концентрация хрома (III) (выше 1,5%) в растворе, содержанием хромовый ангидрид. 2.Низкая концентрация органического компонента. |
|
Неравномерность блеска по поверхности детали, местный пригар |
1.Плохой контакт детали с подвеской. 2.Экранирование одних деталей другими. |
1.Обеспечить плотный контакт детали с подвеской. 2.Изменить положение деталей в ванне. |
Точечное травление на плоских участках детали |
1 .Низкая плотность тока.
|
1.Повысить анодную плотность тока до 35-50 А/дм2. 2.0ткорректировать раствор или прогреть его при температуре 100 °С до достижения плотности 1,6 г/см3. 3.Проработать раствор с медными анодами током 2-3 А-ч/л. |
Точечное травление на различных участках детали |
1 .Низкая плотность тока.
|
1 .Повысить анодную плотность тока до 35-50 А/дм2. 2,Откорректировать раствор или прогреть его при температуре 100 "С до достижения плотности 1,6 г/см3. З.Добавить органический компонент или 2-5 мл/л бутилового спирта. |