Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
www.STUDBAZAR.ru-9krnwbkq3qwfjsmsxq.doc
Скачиваний:
12
Добавлен:
16.09.2019
Размер:
424.96 Кб
Скачать

Введение.

Гальваническое покрытие – это металлическая пленка толщиной от долей микрона до десятых долей миллиметра, наносимые на поверхность не металлических и металлических изделий методом гальваники для придания им твердости, износостойкости, антикоррозийных, антифрикционных, декоративных свойств. Изменение характеристик поверхностных слоев не металлических и металлических изделий приобретает все большую актуальность. Современные требования к надежности оборудования при увеличении нагрузок на него, необходимость в защите металлических деталей от агрессивных сред и очень высоких или, наоборот, низких температур приводят к возрастающему интересу всех областей промышленности к применению гальванических покрытий. Более часто гальванические покрытия  находят применение в автомобилестроении, строительстве , авиационной, радиотехнической и электронной промышленности. Но эстетичный вид и большая цветовая гамма вместе с защитой от неблагоприятного внешнего воздействия приковывают внимание и дизайнеров помещений. Тонкие (от 2-6 до 12-20 микрон) и прочные слои хромовых и никелевых гальванических покрытий увеличивают срок службы и улучшают качество бытовых ,медицинских, штамповочных и прессовых инструментов, деталей узлов . Покрытия применяемые в гальванике очень разнообразны .Гальванические покрытия могут обеспечивать повышенную коррозионную стойкость (оцинкованием, хромированием, лужением, свинцеванием), износостойкость трущихся поверхностей (хромированием, железнением), защитно-декоративную функцию отделки поверхности (меднением, никелированием, хромированием, серебрением, золочением, анодированием). Гальванические покрытия изделий из полимеров, оргстекла, пластика или композита применяются для придания эстетичного вида, увеличения прочности поверхности изделия, приданию деталям электропроводящих свойств. В настоящее время перед гальванотехниками стоят новые задачи. Наряду с покрытиями, имеющими улучшенные антикоррозионные и механические свойства, требуются покрытия с высокими оптическими (блеск) и особыми магнитными свойствами, сверхпроводимостью, жаростойкостью. Необходимы также интенсификация и автоматическое регулирование процесса, автоматизация управления и контроля электролитических процессов и т. д. В настоящее время часто используют электрохимический метод обработки изделий вместо других более трудоемких и дорогостоящих методов. Решение этих задач требует изучения процессов электролиза с использованием современных методов исследования.

Данным курсовым проектом предлагается технологический процесс электрохимического никелирования для выпуска детали ,,ограждение лицевое" с годовой программой 905000 штук.

1.1Назначение ,программа и режим работы цеха

Гальванический цех предназначен для размещения оборудования для нанесения гальванических покрытий.

Для получения покрытий высокого качества при экономном расходовании материалов и электроэнергии требуется обязательное соблюдение последовательности операций технологического процесса и тщательное их выполнение .

Основными исходными данными для проектирования являются: годовая производственная программа , действительный фонд времени работы оборудования , материал детали , ее масса и габаритные размеры , вид и толщина покрытия.

Годовую производственную программу в гальванических цехах выражают в единицах площади. При нанесении покрытия в насыпном виде ее целесообразно указывать в единицах массы.

При установлении производственной программы нужно учитывать и работы по устранению некоторых видов дефектов обработки.

Процент исправимого брака в свою очередь зависит от процесса обработки и режима работы цеха. Он обычно колеблется в пределах 0,5 - 5% от каждого вида покрытий. Для однослойных покрытий принимается 0,5 – 1 % , а для многослойных 1 – 3 %.

Данным курсовым проектом предлагается многослойное никелевое покрытие ,поэтому процент исправимого брака принимается равный 3 % . С учетом процента брака допускающегося переделку , годовая производственная программа цеха или участка может быть рассчитана по формуле:

Pгод = Pзад +a*Pзад/100 (1)

Где Pзад – заданная годовая программа цеха или участка ,шт

а – процент исправимого брака, (3%)

Pгод = 905 000 + 3 * 905 000/100 = 932150 шт.

Годовая производительная программа в единицах площади будет равна

Pгод = Pгод *Sдет (2) Где Sдет –площадь детали ,м²

Pгод – годовая производительная программа цеха ,м²

Pгод =932150*0,065 =60589,75 м²

Действительный годовой фонд времени работы оборудования зависит от режима работы цеха и вида оборудования . Данным курсовым проектом предлагается 2-х сменный режим работы с автоматизированным оборудованием.

Данные по выпуску действительного годового фонда сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – действительный годовой фонд времени работы оборудования гальванических цехов.

Режим работы цеха

Оборудование

Автоматическое

Две смены

Номинальный фонд фn,ч

Потери времени от номинального фонда , %

Действительный годовой фонд Фв,ч

4140

3

4015

1.2 Характеристика детали. Выбор вида и толщины покрытия.

Данным курсовым проектом предлагается обрабатывать деталь : ,,Ограждение лицевое" , изготовленную из углеродистой стали с помощью рубки и сварки. Сталь 3 - ГОСТ 380 -94 имеет плотность 7850 кг/м³, предназначена для проката профильного, рам, каркасов, щитков, кожухов - для сварных и клепаных конструкций.

Деталь имеет сложную конфигурацию , так как имеются изгибы и сварные швы.

Габаритные размеры детали :

Масса , г 230

Длина, мм 1280

Высота , мм 60

Ширина, мм 6

Площадь , дм² 0,65

Ограждение лицевое применяется как комплектующие для сварки каркасов корзин для магазинов и складских помещений. Одним из важнейших факторов, определяющих выбор покрытий, являются условия эксплуатации изделий. Согласно ГОСТ 15150-79 группы условий эксплуатации определяются в зависимости от климатического исполнения и категории размещения деталей Деталь,, Ограждение лицевое '' может эксплуатироваться во всех макроклиматических районах на суше и на море , кроме макроклиматических районов с очень холодным климатом (всеклиматическое исполнение)

Таблица 2 – условия эксплуатации покрытия.

Группа условий эксплуатации

Климатическое исполнение детали

Категория размещения деталей

Условия эксплуатации по гост 15150 - 79

1

В

4, 1.1

средние

4- для эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями

    1. Для хранения в процессе эксплуатации в помещениях категории 4 и работы как в условиях категории 4 , так и в других условиях , в том числе и на открытом воздухе.

В – всеклиматические условия

Исходя из назначения и условий эксплуатации детали , данным курсовым проектом предлагается наносить на деталь никелевое покрытие.

Никель — ковкий и пластичный металл. Имеет серебристый цвет с желтоватым оттенком, очень тверд, хорошо полируется, притягивается магнитом. Является ферромагнетиком, точка Кюри около 358 °C. Никелированные покрытия обладают рядом ценных свойств: они хорошо полируются, приобретая красивый долго сохраняющейся зеркальный блеск, отличаются стойкостью и хорошо предохраняют металл от коррозии.

Цвет никелевых покрытий серебристо-белый с желтоватым оттенком; они легко полируются, но со временем тускнеют. Покрытия характеризуются мелкокристаллической структурой, хорошим сцеплением со стальной и медной основой и способностью пассивироваться на воздухе.

Никелирование широко применяют в качестве декоративного покрытия деталей . Для покрытия стальных изделий никелирование часто производят по промежуточному подслою из меди. Иногда применяют трехслойное покрытие никель-медь-никель. В отдельных случаях на слой никеля наносят тонкий слой хрома, при этом образуется покрытие никель-хром. На детали из меди и сплавов на ее основе никель наносят без промежуточного подслоя. Суммарная толщина двух и трехслойных покрытий регламентирована нормалями машиностроения, обычно она составляет 25-30 мкм.

На деталях, предназначенных для работы в условиях влажного тропического климата, толщина покрытия должна составлять не менее 45 мкм. При этом регламентируемая толщина слоя никеля не менее 12-25 мкм.

Для получения блестящих покрытий никелированные детали полируют. В последнее время широко применяют блестящее никелирование, при котором исключается трудоемкая операция механического полирования. Блестящее никелирование достигается при введении в электролит блескообразователей. Однако декоративные качества поверхностей, полированных механическим путем, выше, чем поверхностей, полученных способом блестящего никелирования.

Осаждение никеля происходит при значительной катодной поляризации, которая зависит от температуры электролита, его концентрации, состава и некоторых других факторов. Никелирование имеет ряд преимуществ. С помощью него защищают поверхность от атмосферной коррозии, щелочных и солевых растворов и несильных органических кислот, а также придают изделию характерный внешний вид – гладкий и блестящий. Плюсом является также то, что никель и его соединения абсолютно безопасны для людей. Существует два самых распространенных методов никелирования – химическое и электрохимическое (гальваническое). Гальваническое никелирование применяют для поверхностей из стали, а также сплавов цинка, алюминия, меди и других. Также, благодаря новым технологиям можно проводить никелирование неметаллических поверхностей .Гальваническое никелирование может быть блестящим и матовым. Для технологического процесса, как правило, используют сернокислые электролиты.  Часто гальваническое никелирование применяют для создания подслоя под другие виды гальванических покрытий. Также этот вид никелирования часто применяют при производстве медицинских инструментов, химической аппаратуры, деталей автомобиля, конструктивных элементов, которые эксплуатируются в условиях сухого трения. Никелирование методом гальваники – процесс довольно сложный, требующий немалого количества энергии и материалов

Установив условия эксплуатации и вид покрытия , определяем в соответствии с ГОСТ 9 .303 – 84 ,,ЕСЗКС . Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования к выбору ''. Исходя из госта предлагается наносить толщину покрытия , , состоящего из медного подслоя – 6мкн и никелевого слоя -6 мкм. Обозначение и условия покрытий определяются согласно ГОСТ 9.306 -85 ,,ЕСЗКС. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Обозначение.'' Исходя из данного госта никелевое покрытие с медным подслоем будет обозначаться шифром М.Нб. Таблица 3 –Минимальная толщина подслоя основного покрытия в зависимости от условий эксплуатации.

Группа условий эксплуатации

Вид покрытия

Толщина,мкм

1

Никелевое покрытие с медным подслоем

М Нбл

Медь – 6

Никель - 6

Качество поверхности основного металла на которое наносится гальваническое покрытие соответствует ГОСТ 2789-59 . Поверхность любого металла , даже кажущаяся невооруженным глазом гладкой и блестящей , в действительности имеет шероховатость , т.е имеет множество мелких неровностей – следов обработки. объективная и точная оценка шероховатости играет важную роль в производстве. Согласно ГОСТ 2789 -59 , данным курсовым проектом чистота поверхности до нанесения покрытия должна соответствовать 7-9 классу.

Следовательно высота неровностей будет составлять 6.3 – 1.6. Все данные по виду покрытия сведены в таблицу 4.

Таблица -4 покрытие деталей из стали

Наименование детали и область применения

Условия эксплуатации

Метал.покрытия

Общая толщина покрытия. мкм

Класс чистоты поверхности детали по ГОСТ 2789-59

Условное обозначение покрытия

Ограждение лицевое. Применяется как

комплектующая для стальных корзин.

средние

Медь-никель

12

7-9

М.Нб

1.3 Выбор технического процесса и его описание

Любой гальванический технологический процесс состоит из следующих операций:

1 Подготовительные( монтаж , обезжиривание , травление, промывка)

2 Основные(меднение , блестящее никелирование , промывка улавливание)

3 Заключительные(промывка, сушка, демонтаж)

Данным курсовым проектом предлагается процесс блестящего никелирования.

1 Входной контроль

2Монтаж 3Обезжиривание( электрохимическое анодное)

4 Промывка (в теплой воде)

5 Промывка (промывка в холодной воде)

6 Травление

7 Промывка (в холодной воде)

8 Меднение

9 Промывка- улавливание

10 Промывка( в холодной воде)

11 Никелирование (блестящие)

12 Промывка-улавливание

13 Промывка( в холодной воде )

14 Промывка в горячей воде

15 Сушка

16 Демонтаж

17 Контроль качества после покрытия.

18 Упаковка и транспортировка

К подготовительной группе операций относится контроль качества, монтаж , обезжиривание , травление.

• Входной контроль

Входной контроль качества необходимая часть технологического процесса. После обработки в механическом цехе деталь привозят в гальванический цех. Перед нанесением покрытия детали передают в отдел технического контроля для выявления бракованных деталей. Если на детали нет видимых нарушений ,царапин , нарушенных сварных швов, деталь передаётся для дальнейшей обработки. После входного контроля идет операция монтажа.

• Монтаж

Монтаж деталей происходит на подвеску рамочного типа, закрепленную на загрузочно–разгрузочной стойке с помощью зажимов .Деталь на подвеске крепится с помощью крючков. После завешивания деталей ,на подвеску с помощью автооператора отправляют в ванну обезжиривания, так как на деталях могут оставаться следы масла или смазки ,нанесенных в процессе изготовления.

•Обезжиривание (электрохимическое)

Обезжиривание – это процесс удаления с поверхности детали тонких жировых пленок , масел ,полировочных паст , остатков смазки.

Жиры могут быть удалены с поверхности изделий химическим, ультразвуковым,электрохимическим способами. Химическое обезжиривание применяется для снятия с поверхности деталей жировых загрязнений. Химическое обезжиривание заключается в том , что под воздействием щелочи жиры омыляются и переходят в раствор , а минеральные масла в присутствии специальных поверхностно –активных веществ – эмульгаторов –образуют эмульсию. При химическом обезжиривании следует применять разбавленные растворы щелочей , так как концентрированные щелочные растворы обладают способностью образовывать оксидные пленки на поверхности деталей , изготовленных из стали, меди, и медных сплавов. Повышенное содержание щелочи может вызвать пассивацию и коррозию деталей. Качество обезжиривания деталей и скорость их очистки можно значительно повысить ультразвуковой обработкой деталей ультразвуковая обработка деталей осуществляется в ванне с органическими растворителями или со слабо щелочными растворами моющих средств. Электрохимическое обезжиривание является эффективным способом очистки поверхности детали и применяется главным образом для удаления тонких жировых пленок , которые остаются после производства детали и других видов обезжиривания. Электрохимическое обезжиривание в щелочных растворах производится при помощи постоянного тока , а иногда и переменного. При постоянном токе обезжиривание деталей осуществляется как на катоде , так и на аноде . В процессе электрохимического обезжиривания на поверхности детали наблюдается интенсивное выделение пузырьков газа , облегчающий отрыв капелек масла , чем значительно ускоряет процесс обезжиривания. Благодаря быстроте процесса и высокому качеству очистки электрохимическое обезжиривание является наиболее целесообразным видом обезжиривания всех деталей , кроме мелкогабаритных деталей , обезжиривание которых осуществляется в корзинах . В отличие от химического обезжиривания в растворах щелочей скорость электрохимического обезжиривания почти не зависит от температуры и концентрации электролита, а определяется плотностью тока на катоде и интенсивность выделения водорода . Данным курсовым проектом предлагается электрохимическое обезжиривание, со следующим составом (г/л) и режимом работы:

Едкий натр 20-40

Тринатрийфосфат 20-40

Углекислый натрий 20-40

Режим работы:

Температура,°С 60—80

плотность тока ,А/дм² 2-10

время выдержки , мин 3—10

 После электрохимического обезжиривания данным курсовым проектом предусмотрена промывка в теплой воде, а затем в холодной воде.

• Промывка

Промывочные операции имеют большое значение для качества покрытий и влияют на экономические показатели производства.

Назначение промывок – удаление с поверхности деталей растворов и продуктов реакций, образовавшихся от предыдущих операций, с тем чтобы в последующую ванну не вносить примеси других веществ. Для промывочных операций применяют водопроводную (питьевую) воду, требования к которой определяются ГОСТ 2874-73.

Промывка в холодной водопроводной воде может осуществляться в прямоточных ваннах каскадной промывки.

В технологическом процессе подготовки и нанесения электрохимических и химических покрытий недостаточная промывка деталей может быть причиной плохого сцепления покрытия с основным металлом, появление пятен и других видов брака.Сама по себе промывка очень важная операция в технологическом процессе. Унос растворов из ванн деталью составляет 50 – 250 мл. ,а это может загрязнить последующий электролит и плохо повлиять на качество покрытия. Данным курсовым проектом предусмотрена промывка теплая в водопроводной воде погружным методом при температуре 40-60 градусов.

Для снятия с поверхности деталей остатков раствора применяется теплая промывка в технической воде со следующим режимом работы:

Температура , °С 40-60

t,мин 2-3

•Промывка

После теплой промывки данным курсовым проектом предлагается промывка в холодной воде при следующем режиме работы:

Температура , °С 15-25

t,мин 2-3

После промывки в теплой и холодной воде данным курсовым проектом предусмотрено электрохимическое травление.

• Травление.

Травлением называется процесс удаления оксидов с поверхности металлических деталей при помощи кислотных и щелочных растворов. При травлении также происходит выявление структуры металла. Травление производят химическим и электрохимическим путем. Выбор способа травления зависит от природы металла , состояния его поверхности и от последующей операции.

Электрохимическое травление – это травление деталей с помощью электрического тока. Электрохимическое травление можно проводить как на аноде так и на катоде.

В случае анодного травления электролитом обычно служат растворы кислот или солей щелочных металлов; очистка происходит путем быстрого электролитического растворения, поэтому требуется строгое соблюдение установленного режима, в противном случае произойдет чрезмерное растворение металла.

При катодном травлении в качестве анода применяют обычно свинец или его сплав с 6—10% сурьмы; электролитом служат растворы кислот или смеси их с солями щелочных металлов. Катодное травление сопровождается наводораживанием поверхностного слоя изделия, поэтому применение этого способа очистки для закаленных сталей не рекомендуется. Данным курсовым проектом предлагается анодное травление со следующим составом ванны (г/л) и режимом работы. H2SO4 200 – 250

Feso4 *7H2O 1-2

NaCl 20 - 25

I,А/дм² 5-10

T,°с 40 – 50

Время,мин 10 – 20

После электрохимического травления данным курсовым проектом предусмотрена холодная промывка в технической воде со следующим режимом работы:

Температура , °С 15-25

t,мин 2-3

После операций подготовительных идут операции основные. В данном курсовом проекте основными операциями являются меднение , блестящее никелирование.

• Меднение

Меднение -  нанесение медных покрытий гальваническим методом на стальные или цинковые готовые изделия, иногда на стальную проволоку. •

Медные покрытия, как правило, не применяются в качестве самостоятельного покрытия ни для декоративных целей, ни для защиты стальных деталей от коррозии. Это связано с тем, что медь в атмосферных условиях легко окисляется, покрываясь налетом оксидов.

Однако благодаря хорошему сцеплению осажденной меди с различными металлами медное покрытие применяется в многослойных защитно-декоративных покрытиях в качестве промежуточного подслоя, а также для защиты стальных деталей от цементации. Для электрохимического осаждения меди разработано большое количество электролитов, которые можно разделить на две основные группы: простые кислые и комплексные, преимущественно щелочные, в которых медь присутствует в виде отрицательно или положительно заряженных комплексных ионов. Основными компонентами кислых электролитов является соль меди и соответствующая кислота. Осадки меди из кислых электролитов имеют крупнокристаллическую структуру, но вместе с тем они достаточно плотны

Из простых кислых электролитов используются сульфатные, фторборатные, нитратные, кремнефторидные, сульфамидные и хлоридные.

Основными компонентами сульфатных электролитов являются сульфат меди и серная кислота.

Выход меди по току около 100%, так как выделение водорода на катоде не происходит, поскольку потенциалы выделения меди имеют более положительные значения, чем потенциалы выделения водорода.

Для увеличения концентрации ионов меди в катодном слое применяют перемешивание.

Фторборатныеэлектролиты обладают высокой устойчивостью; получающиеся покрытия плотные и мелкокристаллические, рассеивающая способность электролитов примерно такая жн как у сульфатных.

В цианидных электролитах медь находится в составе комплексных ионов, степень диссоциации, а следовательно, и активность ионов меди очень мала.

Кислотные электролиты просты по составу, устойчивы в работе, процесс их осаждения ведётся при достаточно высоких плотностях тока, особенно приповышение температуры и перемешивании. Они имеют высокий выход по току, приближающийся к 100% .

Основными компонентами кислых электролитов является соль меди и соответствующая кислота. Осадки меди из кислых электролитов имеют крупнокристаллическую структуру, но вместе с тем они достаточно плотны.

В комплексных щелочных электролитах медь находится в составе комплексных ионов, степень диссоциации которых мала. Для востановления этих комплексных ионов требуется повышенная катодная поляризация. Выход металла по току в этих электролитах меньше , чем в кислотных, и резко снижается с повышением плотности тока. Эти факторы спасобствуют получению равномерного распределения металла по поверхности при осаждении. В следствии высокой катодной поляризации осадки меди из комплексных электролитов имеют мелкозернистую структуру. Разработанно большое колличество комплексных щелочных электролитов:цианидные , пирофосфатные , триполифосфатные , амоннийные , этилендиаминовые , оксалатные , цитратные и др.

Цианидные медные электролиты обладают весьма высокой рассеивающей способностью. При их применении медь осаждается непосредственно на железных и стальных деталях и создается хорошее сцепление с основным металлом. Осадки из цианидных электролитов отличаются мелкокристаллической структурой и незначительной пористостью. Кроме того, цианидные электролиты характеризуются пониженным выходом по току и оно являются очень вредными.

Пирофосфатные электролиты просты по составу, устойчивы, безвредны. Медь выделяется из пирофосфатных электролитов при повышенной катодной поляризации. Рассеивающая способность этих электролитов близка к цианидным.

В аммонийных и этилендиаминовых электролитах осадки получаются плотными и мелкозернистыми. Аммонийные электролиты недостаточно устойчивы из-за летучести аммиака,этилендиаминовые и полиэтиленполиаминовые – относительно дорогие и очень вредные.

Основной недостаток указанных электролитов кроме полиэтиленполиамилового – трудность получения прочного сцепления со стальной основой.

Данным курсовым проектом предлагается борфтористоводородный электролит меднения ,так как он обладает достаточно большой рассеивающей способностью, в нем можно применять большие плотности

тока и у него большой выход по току .

Борфтористоводородный электролит медненияимеет состав (г/л) и режим работы:

Медь борфтористоводородная 15-20 Кислота борная 15-20 Кислота борфтористоводородная 15-20 Температура, °С 18-25 Плотность тока, А/дм2 10

Электролит перемешивают сжатым воздухом или механической мешалкой.

Для приготовления борфтористоводородного электролита в борфтористоводородную кислоту небольшими порциями вводят свежеосажденную углекислую медь. Раствор углекислой меди готовят подливанием подогретого концентрированного раствора соды к раствору сернокислой меди при перемешивании. Полученный осадок декантируют, промывают и растворяют в борфтористоводородной кислоте. В приготовленный раствор добавляют свободную борфтористоводородную и борную кислоту до требуемого значения рН (1-1,5). В ванну с полученным электролитом доливают воду до рабочего уровня.

Таблица 5 - Основные нарушения процесса меднения в кислых электролитах и способы их удаления.

Дефекты покрытия или процесса

Причины нарушения процесса

Способы устранения

1.Крупнокристаллические осадки; кристаллизация сульфата меди на анодах и дне ванны.

Очень высокая концентрация меди в электролите

Уменьшить концентрацию меди, разбавив электролит

2.Рыхлый и губчатый осадок меди.

Избыток кислоты при низкой концентрации меди.

Высокая катодная плотность тока.

Малое межэлектродного расстояние.

Откорректировать электролит с учётом результатов анализа.

Снизить катодную плотность тока или ввести перемешивание.

Увеличить расстояние между анодами и деталями.

3. Плохое сцепление покрытия с основой.

Плохая подготовка поверхности перед покрытием.

Загрязнение маслами промывных вод и ванн подготовки и покрытия.

Выделение контактной меди из-за малой толщины подслоя никеля или завешивания деталей без тока.

Проверить качество обезжиривания и активирования и обеспечить хорошую подготовку поверхности.

Проверить ванны на присутствие в них маслявых загрязнений.

Увеличить подслой никеля, завешивать деталь в ванну под током.

4. Шероховатость осадков.

Загрязнение электролита механическими примесями.

Шлам на анодах.

Отфильтровать электролит.

Провести чистку анодов.

5.Крупнокристаллический рыхлый слой меди на углубленных участках поверхности деталей.

Низкая концентрация кислоты в электролите.

Низкая катодная плотность тока.

Загрязнение электролита органическими примесями.

Ввести кислоту, исходя из результатов анализа.

Повысить плотность тока.

Обработать электролит перекисью водорода и отфильтровать через активированный уголь.

6.Появление на поверхности покрытия блестящих и тёмных полос.

Загрязнение электролита органическими примесями.

Загрязнение электролита примесями тяжёлых металлов.

Обработать электролит перекисью водорода и отфильтровать через активированный уголь.

Проработать электролит током.

После операции меднения данным курсовым проектом предусмотрена промывка – улавливание и промывка в холодной воде.

• Промывка – улавливание

Унос раствора (точнее — потерю раствора) можно уменьшить, если после извлечения из ванны основного покрытия и выдержки над ванной для стекания излишка электролита сначала промыть изделие в ванне с непроточной водой, именуемой «ванной улавливания», и уже затем в обычной промывочной ванне. Вода из ванны улавливания применяется для доливания той основной производственной ванны, после которой она стоит, и таким образом, вынесенный и смытый раствор возвращается в основную ванну. Данным курсовым проектом предлогается промывка – улавливание следующего режима работы:

Температура, °С 15 – 25

t, мин 2 – 3

После подвеска с деталями отправляется на промывку в холодной воде

- Промывка в холодной воде

Для окончательного снятия с поверхности детали остатков раствора проводится промывка в холодной воде следующего режима работы:

Температура, °С 15 – 25

t, мин 2 – 3

• Никелирование

В наше время распространено блестящее никелирование, применяемое в защитно-декоративных целях, которое исключает процедуру механической полировки, которая была очень трудоемким процессом. Существует несколько электролитов никелирования: сульфатные, сульфаматные, блестящие.

Наибольшее распространение в промышленности получили сульфатные электролиты. Основным компонентом сульфатного электролита является NiSO4•7H2O. В качестве буферного соединения наиболее широко применяется борная кислота. Так как никелевые аноды склонны к пассивации, в электролитах обязательно должны находится ионы Clˉ. Для нормальной работы электролита и получения осадков с заданными физико-механическими свойствами необходимо строго поддерживать режим работы.

Сульфаматные электролиты встречаются реже. Основным компонентом является сульфамат никеля Ni(H2NSO3)2 , растворимость которого при 70 ˚С доходит до 600 г/л. Высокая концентрация основного компонента позволяет применять высокие плотности тока. Покрытия получаются малонапряжёнными, в связи с чем этот электролит целесообразно применять для получения толстых слоёв никеля. В качестве антипиттинговой добавки вводят 0,1 – 1,0 г/дм³ лаурилсульфат натрия.

В настоящее время около 80% всех никелевых покрытий получают блестящими непосредственно из гальванических ванн. Такие покрытия применяют на деталях, не требующих высокой коррозионной стойкости в качестве защитно-декоративных.

Современные электролиты блестящего никелирования имеют выравнивающие и смачивающие добавки.

Сейчас блеска можно достичь путем введения в электролит блеско образователей. Для лучшей защиты от коррозии перед никелированием специалисты рекомендуют производить меднение, что полностью убирает все поры на поверхности. Никелирование один из самых распространенных видов гальвано покрытия, так как никель не очень дорогой металл, обладающий множеством полезных свойств.Современные электролиты блестящего никелирования имеют выравнивающие и смачивающие добавки.

По одной из принятых классификаций блескообразующие добавки делятся на два класса: первый – слабые блескообразователи, второй – сильные блескообразователи.

Слабые блескообразователи позволяют получать блестящие покрытия только на полированной поверхности, их блеск обратно пропорционален толщине. К ним относятся уротропин, паратолуолсульфамид, сахарин, хлорамид Б и др.

Сильные блескообразователи способствуют получению блеска не только на полированной, но и на матовой поверхности, причём блеск не зависит от толщины покрытий. Они повышают катодную поляризацию и выравнивают микрорельеф, но ухудшают механические свойства осадков. К ним относятся кумарин, тиомочевина, 1,4-бутиндиол и др.

Добавка сахарина резко снижает степень наводораживания никеля, добавка бутиндиола в сочетании со фталимидом увеличивает выравнивающую способность электролита и расширяет рабочий диапазон плотностей тока. В результате совместного действия этих блескообразователей осадки получают интенсивный блеск, высокую твёрдость и пластичность.

Увеличение температуры и плотности тока в заданных пределах способствует уменьшению внутреннего напряжения и увеличению блеска покрытий. Оптимальной считается температура 50 - 60°С.

 

При указанных низких плотностях тока получаются весьма пластичные покрытия без внутренних напряжений, особо пригодные для целей гальванопластики.  Данным курсовым проектом предлагается процесс блестящего никелирования с сернокислым электролитом, так как он прост в работе ,экономичный и позволяет производить качественное покрытие.

Состав сернокислого электролита (г/л) и режим работы

Никель сернокислый 280 -300

Никель хлористый 50-60

Кислота борная 25-40

Сахарин 1-2

1,4-бутиндиол 0.15 – 0.18

Фталимид 0.02 – 0.04

Рн 4 -4.8

Температура ,°с 50-60

Плотность тока , а.дм² 3-8

      Для приготовления сернокислых электролитов никелирования необходимо растворить в отдельных емкостях в горячей воде все компоненты. После отстаивания растворы фильтруют в рабочую ванну. Растворы перемешивают, проверяют рН электролита и при необходимости корректируют 3%-ным раствором едкого натра или 5%-иым раствором серной кислоты. Затем электролит доводят водой до требуемого объема. При наличии примесей необходимо перед началом эксплуатации электролита произвести его проработку, так как никелевые электролиты чрезвычайно чувствительны к посторонним примесям как органическим, так и неорганическим. 

Дефекты при эксплуатации электролита блестящего никелирования и способы их устранения

Дефект

Причина дефекта

Способ устранения

Недостаточный блеск покрытия

Мала концентрация блескообразователей

Ввести блескообразователи

Не выдерживается заданная плотность тока и рН

Отрегулировать плотность тока и рН

Темный цвет покрытия и/или темные пятна

В электролите имеются примеси тяжелых металлов

Произвести селективную очистку электролита при низкой плотности тока

Питтинг

Наличие в электролите примесей железа

Очистить электролит и ввести антипиттинговую добавку

Недостаточное перемешивание

Увеличить воздушное перемешивание

Низкая температура электролита

Повысить температуру электролита

Хрупкие осадки

Загрязнение электролита органическими соединениями

Очистить электролит активированным углем

Пониженное содержание 1,4-бутиндиола

Ввести добавку 1,4-бутиндиола

После операции блестящего никелирования данным курсовым проектом предусмотренны промывка – улавливание и промывка в холодной воде.

•промывка – улавливание

Промывка улавливание имеет следующий режим работы

Температура, °С 15 – 25

t, мин 2 – 3

•промывка в холодной воде

Промывка в холодной воде имеет следующий режим работы

Температура, °С 15 – 25

t, мин 2 – 3

•Промывка в горячей воде

Для окончательного снятия с поверхности детали остатков раствора проводится промывка в горячей воде следующего режима работы:

Температура, °С 60 - 80

t, мин 1 – 2

•Сушка

После нанесения гальванических покрытий и соответствующих промывок, заканчивающихся промывкой в горячей воде, производят сушку деталей для полного удаления влаги с поверхности и пор в покрытии. Детали, обрабатываемые на подвесках, сушат в сушильном шкафу или сушильной камере с циркуляцией воздуха, нагретого до 105... 115° С. Длительность сушки 3...10 мин. Детали сложной конфигурации предварительно обдуваютсжатымвоздухом.

Данным курсовым проектом предлагается выдерживать детали в сушильной камере при температуре 105-115°С в течении 3 мин. После изъятия подвески из сушки производят операцию демонтажа.

• демонтаж

После сушки подвеска с деталями устанавливается на загрузочно разгрузочную стойку, где производиться демонтаж детали.

Демонтаж это операция снятия рабочими деталей с подвески . Снимать детали с подвески следует в перчатках, так как детали после сушки горячие. После снятия деталей с подвески они отправляются на контроль качества.

•Контроль качества

Контроль качества предназначается для выявления различного рода дефектов после покрытия . Данным курсовым проектом предусматриваются следующие виды контроля качества:

1 Визуальный контроль качества(полный)

2 механический анализ.

3 химический анализ.

Качество гальванопокрытия проверяется внешним осмотром на выходных операциях —100%, на промежуточных — выборочно.

Гальванопокрытие на основных поверхностях должно быть сплошным и иметь хорошее сцепление с основным металлом, не должно иметь вздутий, трещин, царапин и других дефектов, снижающих защитную способность покрытия и ухудшающих внешний вид изделий. Проверка толщины гальванических покрытий производится в соответствии с требованиями ГОСТ 9.302—88.

Все данные по технологическому процессу сведены в таблицу 6.

Таблица 6 – Карта технологического процесса

№ операции

Наименование

Инструмент и приспособление

Наименование компонентов

Количество, г/л

Температура, °С

Толщина покрытия, мкм

Время выдержки, мин

Плотность тока, А/дм2

Напряжение, В

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

005

Загрузка

Загрузочно-разгрузочная стойка,подвеска.

010

Обезжиривание

Ванна обезжиривания, выпрямитель, подвеска, аноды, змеевик.

NaOH

Na2CO3

Na3PO4

20-40

20-40

20-40

60-80

3-10

2-10

015

Промывка в теплой воде

Ванна промывочная, подвеска,барботёр, змеевик.

Вода техническая

40-60

2-3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

020

Промывка в холодной воде

Ванна промывочная,подвеска.

Вода техническая

15-25

2-3

025

Травление

Ванна травления, подвеска.

H2SO4

Feso4 *7H2O

NaCl

200-250

1-2

20-25

40-50

10-20

5-10

030

Промывка в холодной воде

Ванна промывочная,подвеска.

Вода техническая

15-25

2-3

035

меднение

Ваннамеднения, подвеска.

Медь борфтористоводородная

Кислота борная

Кислота борфтористоводородная

35-40

15-20

15-20

18-20

6

4.27

10

040

Промывка-улавливание

Ванна промывочная,подвеска.

Вода техническая

15-25

2-3

040

Ванна никелирования

Ванна нанесения покрытия, выпрямитель, аноды, подвеска.

Никель сернокислый

Никель хлористый

Кислота борная

Сахарин

1.4 бутиндиол

Фталимид

280 -300

50-60

25-40

1-2

0.15 – 0.18

0.02 – 0.04

50-60

6

5.74

3-8

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

045

Промывка-улавливание

Ванна промывочнаяа,подвеска.

Вода техническая

15-25

2-3

050

Промывка в холодной воде

Ванна промывочная,подвеска.

Вода техническая

15-25

2-3

050

Промывка в горячей воде

Ванна промывочная, змеевик, подвеска.

Вода техническая

60-80

2-3

060

Сушка

Сушильная ванна, подвеска.

105-115

3-10

065

Выгрузка

Загрузочно-разгрузочная стойка,подвеска.

1.4 Выбор и описание оборудования

В зависимости от годовой поверхности гальванические цеха классифицируются следующим образом:

1) мелкосерийное производство – поверхность покрытия до 50 000м2/год; в этом случае рекомендуется применить ванны с ручным обслуживанием и механизированные линии;

2) серийное и крупносерийное производство – поверхность покрытия более 50 000м2/год; в цехах устанавливают автоматы различных типов, механизированные линии, частично – оборудование малой механизации;

3) массовое производство – поверхность покрытия 300 000м2/год; в цехах для нанесения покрытий рекомендуется применить автоматы жесткого цикла, автооператорные автоматы и незначительное число нормализованных ванн.

Исходя из того, что поверхность покрытия детали ,, Ограждение лицевое" составляет 60589,75 м²/год, выбирается серийное производство с использованием много процессных автоматических линий и механизированных гальванических линий.

В отличие от полуавтоматов автоматические установки выполняют все операции: подготовку поверхности к покрытию, нанесение покрытия и отделку поверхности после покрытия.

Автоматические линии довольно сложны по конструкции и дороги, поэтому применение их в цехах с небольшой производственной программой нецелесообразно. Они дают экономический эффект лишь в условиях большой производительной программы, ускоренных процессов нанесения покрытия и равномерного поступления изделий в гальванический цех.

По принципу действия автоматические линии можно разделить на две основные группы: с «жестким» единичным циклом и с «нежестким» единичным циклом.

Автоматические установки выполняют все операции: подготовку поверхности к покрытию, нанесение покрытия и отделку поверхности после покрытия.

По схеме расположения ванн линии могут быть прямолинейные с загрузкой и выгрузкой на одном или разных концах; однорядные или многорядные; овальные или кольцевые.

По принципу загрузки различают: линии для покрытия деталей на подвесках, в колоколах или барабанах, шнековые и линии для покрытия ленты и проволок.

Данным курсовым проектом для выпуска детали «ограждение лицевое» предлагается использовать прямолинейную автоматизированную гальваническую линию с обработкой деталей на подвесках.

Данным курсовым проектом предлагается использовать ванны для электрохимического обезжиривания следующей конструкции: ванны для обезжиривания, со сливным карманом, с устройством для удаления пены и грязи с поверхности электролита. Ванны оборудованы двумя бортовыми гуммированными вентиляционными отсосами и одним автоматическим регулятором. Для нагрева электролита вдоль одного из бортов ванны установлен змеевик из нержавеющей стали. Для слива раствора служит сливной патрубок с запорным вентилем. Эти ванны изготавливаются из несортовой стали толщиной 4 – 5мм. Изнутри ванны футеруют кислостойким материалом (винипласт, резина, пластикат, и т.п.). Также эти ванны снаружи покрыты теплоизоляцией.

В технологическом процессе нанесения электрохимических покрытий предусматривается промывка деталей после каждой операции. На Нужды гальванических цехов заводов расходуется от 25 до 50% общего потребления воды.

Промывку деталей можно проводить способом погружения и струйным способом. Способ погружения используется в ваннах с непроточной водой и в ваннах с проточной водой. Наиболее эффективно процесс промывки происходит при перемешивании воды в промывочных ваннах. Перешивание может, осуществляется: вручную, подачей большого количества воды, механизмами и насосами, перемешивающими воду; движением подвески с изделиями в ванне промывки, ультразвуком, барботированием. Сжатый воздух, очищенный от масла, подаётся в нижнюю часть ванны по распределительной системе труб. Перед этой ванной можно установить инжектор, через который будет всасываться воздух, таким образом будет осуществляться перемешивание воды.

Ванны для холодной промывки изготавливаются из стали, винипласта. Они снабжены верхним штуцером для непрерывного слива загрязнений и нижним – для полного слива воды. Ванны для промывки больших размеров рекомендуется оборудовать барботёрами. Ванны для горячей промывки изготовляют из листовой стали толщиной 4 – 5мм и оборудуют верхним и нижним сливным штуцерами, а также змеевиком для нагрева воды. Ванны промывки холодной водой стальные, сварные с гуммированной внутренней поверхностью и рёбрами жёсткости. Они имеют одно посадочное место.

Промывная вода выливается на пол фундаментной плиты автомата через сливной карман с трубой. На дне ванны расположен барботёр из винипластовой трубы для перемешивания воды сжатым воздухов. На продольных бортах ванны по обе стороны установлены душевые устройства, представляющие собой горизонтально расположенную винипластовую трубку с пятью щелевидными распылителями, факел которых наклонён под углом 45° к горизонту.

Ванны промывки в горячей воде отличаются от ванн промывки холодной водой тем, что они имеют вертикально расположенный вдоль одной из стенок паровой змеевик из нержавеющей стали и снабжены гуммированным бортовым вентиляционным отсосом. Душевое устройство на ваннах промывки в горячей воде отсевает.

Для снижения потерь реактивов, связанных с уносом раствором, следует первую промывку после покрытия производит в ванне для улавливания раствора с чистой непроточной водой, которая затем используется для пополнения электролитов рабочих ванн, что позволяет уменьшить расход реактивов на 30 – 60%. Ванны для улавливания растворов устанавливается рядом с производственными ваннами.

Ванны улавливания электролитов аналогичны по своим размерам и конструкции ваннам промывки в холодной проточной воде, только не имеют сливного кармана, непрерывной подачи воды и душевых устройств.

Для нанесения покрытия используют стационарные ванны. Эти ванны обычно представляют собой прямоугольные или круглые резервуары, сваренные из листовой несортовой стали толщиной 4 – 5 мм. Швы ванн – сплошные, нормальные, а у ванн больших размеров – усиленные. Ванны свариваются встык газовой сварки или электросварки. Ванны больших размеров имеют рёбра жёсткости или косынки для предотвращения деформации. Сверху вдоль всех стенок ванн приваривают борта из угловой стали.

Стационарные ванны, применяемые для растворов, выделяющих вредные испарения, снабжены двухсторонними секционными отсосами с дроссельными заслонками. Подобная конструкция бортовых отсосов обеспечивает достаточно хорошие саниторно – гигиенические условия труда.

Количество вытяжных секций принимают из расчёта: одна секция на 0,7 – 0,8 м длины ванны. Иногда для улучшения эффективности отсоса воздуха применяют так называемые опрокинутые бортовые отсосы.

Ванны, потребляющие электрический ток, устанавливают на опорных изоляторах (ГОСТ 19797 – 74), а остальные – на подставках из железа. Ванны с паровым нагревом снабжены змеевиками или барботёрами из труб. Последние располагают либо на дне ванны, либо у вертикальной стенки её нерабочей стороны. Расположение змеевиков у стенки ванны предпочтительнее, так как оно упрощает очистку ванны. В кислых электролитах змеевик изготовляется из титана, свинца или свинцовой стальной трубы. В качестве барботёров применяются также змеевики из пластмассы.

Одним из главных средств повышения производительности гальванических ванн является применение повышенной плотности тока на катоде, что, в свою очередь, требует перемешивания электролита, особенно у катода. Практически это осуществляется одним из следующих способов.

1.Механически – с помощью мешалок.

2.Пневматически – пропусканием сжатого, предварительно очищенного воздуха через перфорированные трубки из винипласта, установленные на дне ванны под катодными штангами.

3.Непрерывной циркуляцией электролита – способ перемешивания интересен тем, что раствор, протекая через фильтр – пресс или аэрофильтр, очищается о пыли и других механических загрязнений.

Для сушки деталей в гальванических цехах применяют сушильные шкафы с паро- и электрообогревом, центрифуги, сжатый воздух, сушка в маисе, горячую воду и тому подобное.

Данным курсовым проектом предлагается использовать для сушки деталей сушильный шкаф с паровым подогревом следующей конструкции:

к стальному, сварному каркасу прикреплены стальные листы, между которыми расположена теплоизоляционная прокладка. Прокладку предлагается изготавливать из такого материала, как асбест. Этот материал обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. Сушильный шкаф имеет два посадочных места. Через одну жалюзийную стенку горячий воздух подаётся, через вторую – отсасываются. В конструкции сушильного шкафа предусмотрен монтаж центробежного вентилятора.

Центробежный вентилятор состоит из кожуха, прикреплённого к станине, и лопастного рабочего колеса, насаженного с помощью втулки на вал. Вал установлен в подшипниках и снабжён шкивом, вращающимися при помощи ременной передачи от шкива электродвигателя. При вращении колеса воздух, поступающий через входное отверстие, под действием центробежной силы отбрасывается от центра к периферии колеса, собирается спиральным кожухом и нагнетается вентилятором.

Центробежный вентилятор имеет производительность 6000 м3/ч для подогрева воздуха. Воздух подогревается с помощью парового пластинчатого калорифера. Часть воздуха, засасываемого вентилятором из ванны, может по специальному воздуховоду через дроссель проходить в вытяжную вентиляционную систему. Подача пара в калорифер регулируется автоматически – терморегулятором.

Помимо ванн, в гальваническом цехе располагаются дополнительное оборудование. К нему относятся калориферы, источники тока, вентиляция, фильтры и так далее.

Для большинства гальванических процессов применяют источники тока различной мощности с напряжением 6 – 24В. Только для некоторых процессов требуются источники постоянного тока с напряжением до 120В. В качестве источников постоянного тока в основном используются выпрямители переменного тока, хотя в некоторых случаях используется низковольтные двигатель – генераторы.

В гальванических цехах рекомендуется применять кремниевые выпрямители ВАКГ, ВАК и ВАКР. Эти агрегаты имеют выпрямленное напряжение от 3 до 45В и силу тока до 25000А, охлаждение водяное или воздушное естественное или принудительное.

Ванны с вредными выделениями необходимо оборудовать бортовыми отсосами. Бортовые отсосы представляют собой щелевидные приёмники – воздуховоды, расположенные вдоль одной или обеих сторон ванны. Они изготавливаются из листовой стали толщиной 1 – 2 мм или из винипласта.

Бортовые отсосы называются простыми, если щелевые отверстия расположены в вертикальной плоскости, и опрокинутыми, когда цели расположены горизонтально – в плоскости, параллельно зеркалу электролита.

Данным курсовым проектом предлагается устанавливать бортовые отсосы на ванны обезжиривания, промывке в тёплой и горячей воде, активации, меднение, и никелирование, так как электролиты в этих ваннах имеют вредные испарения.

Нагрев воздуха в приточных вентиляционных установках осуществляется калориферами. Калориферы рассчитанны на рабочее давление до 58,86*104 Па. Они представляют собой снабжённые рёбрами или пластинами пучки труб, концы которых введены в коробку с фланцевым патрубком.

В зависимости от требующей температуры воздуха калориферы устанавливают параллельно или последовательно относительного направления движения воздуха. Для регулирования температуры воздуха предусматривается возможность частичного пропуска воздуха калорифера через обходной клапан.

В гальванических цехах образуются две группы сточных вод: отработанные концентрированные растворы, сбрасываемые периодически из основных ванн, и постоянно поступающие после промывки изделий сточные воды. Отработанные растворы сбрасываются в специальные ёмкости для обезвреживания и затеи – в соответствующую сеть канализации гальванического цеха.

К вспомогательному оборудованию гальванических цехов следует отнести установки для фильтрации.

Материалы узлов и деталей установок, соприкасающихся с электролитом, изготовлены из резины, нержавеющей стали и полиэтилена низкого давления.

Передвижной фильтр – пресс обеспечивает поддержание электролитов в чистоте, что позволяет избежать некоторых видов брака и дефектов покрытий. На сварной рам тележки смонтированы: фильтр, редуктор, спаренный кислотощёлочестойкий диафрагменный насос, приводимый в движение электродвигателем. Насос с фильтром объединены системой трубопроводов и вентилей. Агрегаты фильтр – пресса размещены на тележке, имеющей четыре колеса на шарикоподшипниках. Перемещение тележки производится вручную с помощью ручки, являющейся одновременно и ограждением.

Основным материалом для изготовления оборудования гальванических цехов является нелегированная сталь. Для того чтобы защитить корпуса ванн от агрессивных сред осуществляют футеровку. Керамические плитки и кислотоупорный кирпич отличаются высокой химической стойкостью почти во всех агрессивных средах, кроме плавиковой кислоты, применяют при футеровке ванн, предназначенных для кислых электролитов и растворов. Винипласт – материал, обладающий высокой химической стойкостью в различных агрессивных средах. Он отличается сравнительно высоким физико – механическими и электроизоляционными свойствами. Винипласт используется как конструкционный и футеровочный материал; он поддаётся различной механической обработке

В гальванических цехах целесообразно выполнять некоторые элементы вентиляционной системы из винипласта. Также используется и другие материалы. Данным курсовым проектом предлагается использовать для футеровки ванн винипласт, как материал с наиболее лучшими характеристиками.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]