2.7 Обладнання для процесів хімічного осадження металевих покриттів

Для проведення процесу хімічного відновлення металів досить істотним є підбір матеріалу ванни. Матеріалповиненвідповідатинаступним вимогам, бути хімічно стійким до розчинів з кислотністю в межах рН 3-11 і витримувати температуру до 100 ° С без зміни фізико-хімічних і механічних властивостей.  Тому найбільш прийнятними матеріалами є фарфор, емалі, скло, поліетилен.  Як джерело струму застосовують акумулятор або батарею акумуляторів алі ж використовують живлення відмережізмінного струму через випрямляч. Анодна щільність струму - 0,004 А / дм^2,катодна щільність струму не повинна перевищувати 25-30 А / дм.  Поверхня катода (пластини і корозійностійкої сталі) розраховують виходячи із заданої катодного щільності струму або сили струму, що подається на ванну з корозійно-стійкої сталі марки 1Х18Н9Т. Накладенням на металеву конструкцію слабкого анодного струму можна тривалий час підтримувати метал у пасивному стані, гальмуючи вплив на нього агресивного середовища.  Установка для одноразового покриття деталей в непротічних розчині являє собою зварену залізницю або фарфорову ванну, вміщену в ємність більшого розміру термостат.Простірміж стінками обох ванн заповнюють водою або маслом, які нагрівають електронагрівальними приладами або гострою парою. У ванні встановлюють контактний термометр з терморегулятором для підтримки необхідної температури робочого розчину. При використанні в якості ванн порцелянових котлів, футерованих кобальтової емаллю, необхідно дотримуватися особливої ​​обережності, щоб при зриві деталі з підвіски порцеляновий ванна не була пошкоджена.  Розглянемо кілька апаратурних схем на прикладі хімічного нікелювання. На рис 12 показанапринциповасхема установки для хімічного нікелювання деталей у коректованим непроточной лужному розчині, підігрів якого здійснюють за допомогою циркулюючої по спеціальній системі води, що підігрівається в особливому баку зі змійовиком. Установка складається з двох 100-літрових ванн / і / /, що представляють собою залізні баки, футеровані кобальтової емаллю Е-1. Одна ванна призначена для хімічного нікелювання, інша для фільтрування та коригування відпрацьованого розчину. Баки обігріваються циркулює по замкнутому контуру водою, нагрітою паровим змійовиком до 98 ° С. Підігрівач 7 розташований нижче рівня підлоги для забезпечення безперервності циркуляції за рахунок різниці щільності гарячої та охолодженої води, щоб не використовувати насос. Трубопровід гарячої води 9 і підігрівач мають теплоізоляцію. Фільтрують і коректують розчин один раз на добу на початку робочого дня. Коректувальні розчини містять (г / л): перший - хлористого нікелю 160; хлористого амонію 50; лимоннокислого натрію 45, другий-гіпофосфіти натрію 400-500. Кількість коректувальних розчинів встановлюється аналізом аборозрахунковимшляхом, рН 8-9 підтримують додаванням 25%-ного розчину аміаку. Середня щільності завантаження ванни деталями - 40 дм^2.Деталі завішують на сталевий дроту або у кошику з склотканини.  Рис. 12.Принциповасхема установки для хімічного нікелювання в коректованим непроточной лужному розчині: 1 - ванна для нікелювання, 2 - обігріває сорочка, 3 - термоізоляція, 4 - лінія цехової каналізації, 5 - трубопровід для охолодження води, 6 - бочок для зливу води, 7 - бак для подограва води, 8 - термометр, 9 - трубопровід з термоізоляцією для гарячої води, 10 - розширювальний бачок, 11 - ванна для коригування, 12 - фільтр.Принциповасхема установки для хімічного нікелювання в лужному коректованим проточному розчині показана на рис. 13. Гарячий розчин з ванни нікелювання / безперервно перекачується поршневим насосом 5, проходить через змієвиковиххолодильник4 і фільтр 7 після чого по трубопроводу 8 повертається у ванну. У ванну необхідними порціями з коректувальних баків 9 і 10 подається самопливом розчини хлористого нікелю гіпофосфіти натрію і аміаку. Розчини надходять в змішувальний бак 11, а з нього у ванну нікелювання. Трубопровід 8 з'єднаний з ємністю, наповненою розчином для нікелювання. Коли відпрацьований і відфільтрований розчин змінює забарвлення (стає зеленим, що не відповідає необхідної кислотності), у ванну додається розчин аміаку.

Рис. 13. Принциповасхема установки для хімічного нікелювання деталей у коректованим проточному лужному розчині:  1 - ванна для нікелювання, 2 - термометр, 3 - контактний термометр, 3 - контактний термометр, 4 - змійовик, 5 - насос, 6 - електродвигун, 7 - фільтр, 8 - трубопровід, 9 - коригувальний бак з концентрованим розчином хлористого нікелю і гіпофосфіти натрію, 10 - коригувальний бак з 25%-ним розчином аміаку, 11 - змішувальний бак, 12 - водяна або масляна сорочка, 13 - змійовик, 14 - ванна-термостат, 15 - електронагрівальний елемент.  Принципова схема автоматизованої установки для хімічного нікелювання деталей у проточному регенерованої кислому розчині показана на рис. 14. Розчин, нагрітий до 88 ° С, надходить з ванни 1 втеплообмінник2, де охолоджується водою до 55 ° С і потім перекачується насосом 3 в змішувальний бак 8 через фільтр 7. За допомогою датчика 4 автоматичногоелектронногорН-метра 5 і виконавчого механізму відкривається кран коректувальноюбачка6 з розчином гідроксиду натрію для доведення до заданого значення рН розчину. У бак 8 з бачків 9, 10 і 11 за допомогоюавтоматапрограмного коригування 12 надходять певні порції концентрованих розчинів солей нікелю, гіпофосфіти та буферної добавки. Температура розчину підтримуєтьсяавтоматичнимтерморегулятором 13 з електронагрівачами, які підігрівають масляну сорочку реактора.Датчикомє ​​контактний ртутний термометр 14. Включення електронагрівачів здійснюється магнітним пускачем через проміжне реле. Відфільтрований і відкоригований розчин проходить черезтеплообмінник15, де підігрівається до 88-90 ° С, після чого поступає у ванну - фарфоровий котел з тубуса.Теплообмінник2 складається з двох концентрично розташованих судин. Зовнішній посудину з'єднаний з ванною і насосом, за внутрішнім судині протікає водопровідна вода.Рис. 14. Принципова схема автоматизованої установки для хімічного нікелювання деталей у проточному регенерованої кислому розчині. 1 - ванна нікелювання; 2 - теплообмінник для охолодження відпрацьованого розчину; 3-насос. 4 - датчик ДКІ-1, 5 - електронний рН-метр. 6 - коригувальний бачок з розчином гідроксиду натрію. 7 - фільтр 8 - змішувальний бак. 9, 10, 11 - бачки з концентрованими розчинами хлористого нікелю, гіпофосфіти натрію і яблучної кислоти. 12 -автоматпрограмного коригування. 13 -автоматичнийтерморегулятор 14 - контактний термометр: 15 - теплообмінник для нагріву регенерованого розчину.  Коловратний насос 3 з корозійностійкої сталі або пластмаси має продуктивність 2-6 л / хв. Фільтруючий елемент бязь, коректувальні бачки представляють собою порцелянові котли з тубуса. Трубопроводи виготовлені з фторопласту або кислотостійкої гуми.Автоматичнийелектронний рН-метр дозволяє заміряти рН від 1 до 8.Автоматпрограмного коригування складу розчину заснований на використанні електронного універсального реле часу. Дозування кількості додаються компонентів задається зміноювідповіднихопорів, які підключаються в ланцюг при спрацюванні реле. Через задані проміжки часу кроковий шукач включає виконавче реле, а його контакти (магнітивиконавчих механізмів) відкривають крани коректувальних бачків.  Технічна характеристика установки ємність реактора - 35 л; загальний обсяг заливається розчину в установку - 55 л; ємність змішувального бака - 35 л; ємність бачків з розчинами компонентів - 5-7 л, швидкість прокачування розчинів 2-6 л / хв; габаритні розміри установки - 180 X 700 X 1250 мм, площа одночасно покриваються виробів - 50 дм^2.Для хімічного нікелювання виробів різної номенклатури розроблена установка, наведена на рис. 15. Установка складається з бака 4 для приготування і коректування розчину хімічного нікелювання, насоса 3 для перекачування приготовленого й відфільтрованого через фільтр 2 розчину в напірний бак 1, нагрівачів 7 для підігріву розчину, ванни б ємністю 100 л для хімічного нікелювання і бачків з коректувальних розчинами 5. Відпрацьований розчин безперервно стікає в бак 4 для приготування і коректування розчину. Установка включає також пароводоподогреватель 8 і ємність для конденсату 9.Рис. 12. Принципова схема автоматизованої установки хімічного нікелювання деталей різної номенклатури. 1 - напірний бак, 2 - фільтр, 3 - насос, 4 - бак, 5-коректувальні баки, 6 - ванна-реактор, 7 - нагрівач, 8 - пароводоподогреватель, 7 - ємність для конденсату.  Установка має пультуправлінняі працює з автоматичного циклу. Що стосується матеріалів, з яких зроблені окремі вузли установки, то нагрівач 7 складається з трубчастої гріючої камери і емальованих знімних гріючих труб. Окремі частини нагрівача, стикаються з розчином мають лакофарбове покриття, що складається з двох шарів клею БФ-2, пігментованого окисом хрому, і двох шарів епоксидно-фенольного лаку Точно так само захищені насос, прилади КВП і інші частини. Апаратура, яка стикається з ненагрітого розчином, виконана з вініпласту, стали, футерованной поліетиленом, корозійно-стійкої сталі без покриттів. Трубопроводи для нагрітого розчину - поліетиленові, вентилі футерована поліетиленом. Вода для обігріву труб нагрівача може додатково підігріватися пором, що подаються до міжтрубнийпростіргріючої камери.Рис. 16. Принципова схема для отримання Ni-B - покриттів встандартнихрозчинах: 1 - ванна нікелювання, 2 - катоди, 3 - електродипорівняння, 4 - регулюючий пристрій, 5 - насос, 6 - теплообмінник, 7 - реагентні бачки, 8 - фільтри.  Технічна характеристика загальний обсяг розчину - 600 л, швидкість циркуляції розчину - 400 г / л, температура розчину 90-92 ° С, ємність ванни - 100 л, поверхня нікеліруемих виробів - 200 дм^2,швидкість нікелювання - 15-20 мкм / год продуктивність за масою осаждаемого покриття-0.4 кг / год, габаритні розміри - 4.5Х 1 5X5 5 м.  Промислова установка, призначена для отримання покриття Ni - В у стандартних розчинах, наведено на рис. 16. Ванна 1 обсягом 700 л виготовлена ​​з корозійно-стійкої сталі, включена в ланцюг постійного струму в якості анода, щоб запобігти відновленню іонів металу на її стінках. Пластини 2, службовці катодами, знаходяться біля торцевих сторін ванни.Спеціальнасхема включає електроди порівняння 3, виготовлені у вигляді тонких нікелевих стержнів, і що регулює пристрій 4, підтримуючи на ванні постійне значення (~ 0,6 В) «захисного потенціалу». Катоди та електроди повинні мати по можливості малу поверхню для попередження випадіння осаду. Система циркуляції і регенерації розчину містить у собі відцентровий насос 5, теплообмінник б для підтримки необхідної температури, бачки 7 для поповнення розчину реагентами та фільтри 8, через які відкоригований розчин вводиться знову у ванну. За аналогічною схемою працюють установки барабанного типу.