2.2 Основные и вспомогательные материалы

Термопласты — полимерные материалы, способные обратимо переходить при нагревании в высокоэластичное либо вязкотекучее состояние. Данный материал позволяет тиражировать модели путем заливки в алюминиевую форму. Он прочен, химостоек, отлично подходит для выбранной технологии.

В качестве вспомогательных материалов используем: электролиты для гальванопластики и для нанесения оксидного покрытия.

Для данного изделия был выбран черный цвет оксидного покрытия (в соответствии со спецификой выбранного стиля – египетский фольклор). Толщина пленки составляет примерно 1-2 мкм, обладает низкой механической прочностью, пригодна для декоративной отделки, но не в качестве защитного покрытия. После нанесения пленки покрывают бесцветным лаком.

Изделия выполненные гальванопластикой подвергать механической обработке не рекомендуется, лучше использовать химическое или электрохимическое полирование. В данном процессе используем химическое полирование, его проводят в растворе (г/л): фосфорной кислоты 930–950, азотной 280–290 и уксусной 230–260 при комнатной температуре (в отличие от электрохимического) в течение 1–5 минут. Электрохимический метод полирования дает более качественный результат, но и отличается значительной трудоемкостью, высокими плотностями тока, что является некоторой трудностью при покрытии больших поверхностей (настольное украшение), т.к. электролит начнет значительно нагреваться. Химическое же полирование значительно проще, занимает примерно эквивалентное эхп время, не требует подвода тока, дает неплохой результат.

2.4. Разработать гальваническую ванну и набор вспомогательных устройств с указанием режимов процесса, состава электролита.

Основным, распространенным электролитом для наращивания металла толстыми слоями является медный электролит, который приготавливают на основе сернокислой меди с добавкой серной кислоты, повышающей электропроводность. Электролит такого состава дешев, легок в приготовлении, компоненты легко доступны, процесс ведется при невысоких температурах, не содержит токсичных соединений, цианидов и т.д.

В обычных гальванопластических электролитах поддерживают температуру на уровне 20°С. Она может повышаться до 25-28°С за счет выделения джоулева тепла. Для повышения интенсивности электролиза работают с высокими плотностями тока, при этом медные электролиты подогревают до 30-40°С. Подогрев осуществляется паром, пропускаемым через освинцованные змеевики( на дне ванны).

Состав электролита и режим его работы в ванне без перемешивания для затяжки:

CuSO₄ · 5H₂O  - 150 -160 г г/л

H₂S0_4- 35-40 г/л

Н₂0-1л

С2H5OH - 8-10 г/л

Режим:

Плотность тока 1,5-2 А/дм²

Температура электролита 18 - 20°С

Наиболее чистый сорт меди катодной марки М00К содержит примесей не более 0,001%. Чем чище катодная медь – тем качественнее полученное покрытие (также возможно изготовление катода и из меди марки М1)

Состав электролита и режим его работы в ванне с перемешиванием для основного осаждения:

CuSO₄ · 5H₂O  - 170 - 180 г г/л

H₂S0_4- 35-40 г/л

Н₂0-1л

С2H5OH - 8-10 г/л

Режим:

Плотность тока 1,5-2 А/дм²

Температура электролита 20 - 30°С

Требуется соблюдение рекомендуемых концентраций, т.к избыток серной кислоты в ванне вызывает хрупкие и низкокачественные отложения меди из-за водорода, интенсивно выделяющегося на катоде, особенно при работе с повышенными плотностями тока. При недостаточной концентрации серной кислоты в электролите образуется рыхлый и пористый осадок меди.  Добавку спирта вводят не более нормы, так как его избыток делает медь хрупкой.

При стационарных электролитах шлам оседает на дно ванны, но более легкие его частицы, находятся во взвешенном состоянии, вследствие конвенции перемещаются к катоду. В перемешиваемых электролитах шлам не оседает на дно, а находится во взмученном состоянии, что может вызвать еще более сильное засорение гальванопластичной меди. Наиболее качественная фильтрация осуществляется при помощи фильтр – пресса. В данном случае целесообразно производить непрерывную фильтрацию электролита (необходимо для качественного и равномерного медного слоя) т.к. процесс занимает длительное время, осуществляется перемешивание электролита в процессе основного осаждения, процесс гальванопластики характеризуется сильным зашламливанием электролита.

Гальваническая ванна и набор вспомогательных устройств.

Габаритные размеры изделия составляют 45 х 25 х 77 мм.

Для обработки данных изделий наиболее походит ванна из полипропилена.

Ванна оборудуется змеевиком для охлаждения раствора для поддержания рабочей температуры (при высокой плотности тока и значительной площади поверхности деталей электролит начнет нагреваться), верхним штуцером со сливным карманом для удаления накапливающихся жировых загрязнений, а также нижним штуцером для полного слива раствора и промывки. Змеевики располагаются у стенок ванны. Расположение у стенок предпочтительнее, так как это упрощает очистку ванны. Катодные и анодные штанги для электрохимического обезжиривания монтируются на бортах ванны с тщательной изоляцией от корпуса. В данном случае не требуется установка бортовых отсосов (нет цианидных соединений, особо вредных испарений), достаточно приточно-вытяжной вентиляции.

Для интенсификации процесса необходимо производить перемешивание электролита (но только не в процессе предварительной затяжки первого металлического слоя). Фильтрация непрерывная с помощью фильтр – пресса.

Перемешивание электролита осуществляется пневматически. Пневматический способ заключается в пропускании сжатого воздуха через перфорированные трубки из пластмассы, установленные на дне ванны непосредственно под деталями, и соединённые с компрессором.

Для завешивания анодов и покрываемых деталей на бортах ванны укладывают штанги в виде отрезков медных стержней, к которым подводят ток от источника тока (контакт подвесочного устройства со штангой должен быть прочным и плотным, иначе место контакта будет перегреваться).

В связи с малыми размерами ванны, и небольшим количеством обрабатываемых одновременно изделий загрузку и выгрузку осуществляем вручную. Места не контактируемые с электрическим током изолируем лаком МЛ-92.

Необходимы так же промывочные ванны для очистки изделий после гальванических процессов. Ванны изготавливаем из полипропилена. Вода для промывки используется проточная, дистиллированная – только для приготовления необходимых электролитов. Сушильный шкаф лучше всего использовать с электрообогревном. Габаритные размеры шкафа мм

Заданная годовая программа может быть выполнена в одной ванне. В одной ванне изготавливаются 5 изделия. Подвесочное устройство должно иметь достаточную толщину, чтобы не перегреваться при пропускании тока в течении процесса (крепление изделий к подвесочному устройству винтовое).

Внутренние размеры ванны можно определить по следующим формулам:

длина ванны L равна:

(10)

где – кол-во подвесок, завешиваемых на одной штанге по длине ванны;

–размер подвесок по длине ванны;

–расстояние между подвесками в ванне (15-50 мм);

- расстояние между торцевой стенкой ванны и краем подвески (50-75 мм).

ширина ванны W равна:

(11)

где – количество катодных штанг;

–размер подвески по ширине ванны;

–расстояние между анодом и ближайшим краем подвески (50-75 мм для рельефных деталей);

–расстояние между продольной стенкой ванны и анодом (75 мм для ванн нефутерованных);

- количество анодных штанг;

- толщина анодов.

высота ванны H равна:

(12)

где – расстояние от дна ванны до нижней части подвески (50-100 мм)

–наибольший размер подвески по высоте ванны;

–расстояние от уровня электролита до верхней части подвески (20-50 мм).

–расстояние от поверхности электролита до борта ванны (50-70 мм);

При определении наружных размеров стационарных ванн исходят из внутренних размеров, найденных расчетным путем, и из толщины стенок и дна ванны. Для нефутерованных ванн толщина стенок и дна составляет 4-8 мм.

Принимает толщину стенок и дна равной 5 мм, тогда габариты ванн:

Объем электролита: