ЗМІСТ:

ВСТУП.
1. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ.
1.1. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОПЕРАЦІЙ.
1.2 СХЕМА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ.
2. РОЗРАХУНОК ДІЛЯНКИ осаджена подвійного ПОКРИТТЯ МЕДЬ-НІКЕЛЬ.
2.1. ВИЗНАЧЕННЯ ФОНДІВ РОБОЧОГО ЧАСУ.
2.2 РОЗРАХУНОК ВИРОБНИЧОЇ ПРОГРАМИ.
2.3 РОЗРАХУНОК ЧАСУ ОБРОБКИ ПОВЕРХНІ ДЕТАЛЕЙ.
2.4 Розрахунок необхідної продуктивності ДІЛЯНКИ.
2.5 РОЗРАХУНОК конструкція барабана.
2.6 РОЗРАХУНОК ГАБАРИТИ ВАННИ.
2.7 ЕНЕРГЕТИКА ЦЕХУ.
2.7.1 ПОВЕРХНОСТЬ ЗАВАНТАЖЕННЯ І СИЛИ СТРУМУ.
2.7.2 БАЛАНС НАПРУЖЕННЯ ВАННИ.
2.7 ВИТРАТА ВОДИ.
2.7 РОЗРАХУНОК ВИТРАТИ МАТЕРІАЛІВ.
2.7.1 РОЗРАХУНОК ВИТРАТИ хімікатів.
2.7.2 РОЗРАХУНОК ВИТРАТИ анод.
2.7.3. Зведена відомість ВИТРАТИ МАТЕРІАЛІВ.
2.8 ТЕПЛОВІ РОЗРАХУНКИ.
2.8.1 ТЕПЛОВОЇ РОЗРАХУНОК ВАННИ знежирення.
2.8.2 ТЕПЛОВОЇ РОЗРАХУНОК ВАННИ міднення.
2.8.2 ТЕПЛОВОЇ РОЗРАХУНОК ВАННИ Нікелювання.
4. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
 

ВСТУП.

Гальванічне покриття мідь нікель широко застосовується для захисту від корозії сталевих деталей.
Оскільки мідь має більш позитивний потенціал, ніж залізо, то по відношенню до заліза і його сплавів є катодних покриттям. Тобто може захищати лише за відсутності часу. Пористі мідні покриття, навпаки, призводять до прискорення корозії заліза і його сплавів. Нікель також має більш позитивний потенціал, ніж залізо, тобто захищає тільки механічно. Нікелеві покриття повинні бути беспорістимі. Тому нікелеві покриття багатошарові (у багатошарових покриттів пори кожного шару зазвичай не збігаються з порами сусідніх шарів). Для отримання багатошарових покриттів нікель беруть в облогу з декількох електролітів або на інший метал (наприклад, мідь). Багатошаровість таких покриттів дозволяє також знизити витрату нікелю в результаті застосування більш дешевої міді.
Широке застосування мідних покриттів в якості проміжних шарів в значній мірі обумовлено гарним зчепленням міді з різними металами. При електролітичному осадженні міді на сталь не утворюється дифузійного шару. Вирішальну роль для забезпечення міцного зчеплення грає ретельна підготовка поверхні основного металу (знежирення, травлення). Причому, при застосуванні хімічного або електрохімічного видалення деформованого шару, часто спостерігається продовження структури основного металу в покритті.
При захисно-декоративному нікелювання роль мідного шару - максимальна економія стратегічного нікелю через перекриття пір, а також зниження трудомісткості операцій механічної підготовки поверхні деталей.

Електроліти міднення
Для міднення застосовують як кислі (прості), так і лужні (комплексні) електроліти. З кислих електролітів неможливо отримати опади з міцним зчепленням на сталевих і цинкових виробах. Це пояснюється контактним витісненням залізом і цинком міді, а також роботою коротко замкнутих гальванічних елементів Fe - Cu та Zn - Cu. Оскільки в цих системах анодами є залізо і цинк, то незалежно від тривалості електролізу залізо і цинк, що перебувають у контакті з міддю в кислому електроліті, розчиняються, що обумовлює відшарування покриття. З цієї причини попередньо наносять тонкий шар міді з лужного електроліту, потім мідь нарощують до потрібної товщини в кислому електроліті.


Прості (кислі) електроліти.
До простих електроліту відноситься цілий ряд кислих електролітів: сірчанокислий, борфторістоводородние, кремнійфторістоводородние, сульфамідні, нітратні і хлористі. Вони прості за складом і допускають роботу при високих щільності струму, особливо за умови перемішування і високою температурою. Осадження міді відбувається, в основному, при розряді двовалентних іонів міді. Прості електроліти відрізняються малою катодного поляризацією (не перевищує 50? 60 мВ). Тому опади міді з таких електролітів мають грубозернисту, грубу, але разом з тим щільну структуру. Електроліти відрізняються високим виходом міді по струму (95? 100%) і значною швидкістю осадження. Ці електроліти стійкі і не токсичні, а також мають гарну вирівнюючої здатністю. До недоліків кислих електролітів слід віднести їх низьку розсіюють здатність, та неможливість безпосереднього нанесення на вироби із заліза і цинку. Але при введенні в кислі електроліти деяких органічних добавок (столярного клею, сахароміцети, і т.д.), що гальмують процес контактного обміну, то можна отримати мідні опади, міцно зчеплені зі сталлю.
Суміші кислих електролітів:
Сульфатний електроліт:
CuSO4 * 5H2O - 180? 220 г/л.
Н2SO4 - 40? 60 г/л.
NaCl - 0,03? 0,06 г/л.
Блескообразователі Б-7211 або ЛТІ 3? 5 мг/л.
Електроліз ведеться при температурі 18? 50? С, Ік - 1? 5 А/дм2, Іа - до 5 А/дм2. При роботі з високими густиною струму слід перемішувати електроліт очищеним стисненим повітрям. Анод - мідь. Вихід міді по струму близький до 100%. Швидкість осадження міді при щільності струму 4,5 А/дм2 становить 1 мкм/хв. Електроліт відрізняються щодо гарної розсіює здатністю. Опади виходять з високим блиском (до 95% у срібному дзеркала), гарною вирівнюючої здатністю (до 85% при товщині шару 200 мкм), а також з відносно невисокими внутрішніми напругою (до 1100 мПа).
Борфторістоводородний електроліт:
Cu (BF4) 2 - 450 г/л.
НBF4 - 30 г/л.
Н3BO3 - 15? 20 г/л.
Електроліз ведеться при температурі 20? 40? С, Ік - до 40 А/дм2, Іа - 5? 20 А/дм2. Анод - мідь. Вихід міді за струмом 95? 100%. Позитивні електроліту відносяться: висока стійкість розчину, нетоксичність, щільна дрібнокристалічної структура опадів при щільності струму, які значно перевищують звичайні. Концентраційна поляризація і схильність до шламообразованію у борфторістоводородного електроліту менше, ніж у слабокисла, він дорожчий, проте, цей електроліт володіє великою продуктивністю. Тому рекомендується його застосування для нанесення міді на рухому дріт, стрічку, а також для відновлення зношених деталей.
Кремнефтористого електроліт:
CuSiF6 - 250? 300 г/л
H2SiF6 - 10? 15 г/л
Електроліз ведеться при температурі 20? 60? С, Ік - до 40 А/дм2, Іа - 10? 20 А/дм2. Анод - мідь. Електроліт готують, розчиняючи кремнефтористого мідь невеликими порціями в кремнефтористого кислоті, потім розчин фільтрують.
Хлоридні електроліт:
CuCl2 * 2H2O - 20? 30 г/л.
НCl - 400? 550 г/л.
HCOOH - 5? 10 г/л.
Електроліз ведеться при температурі 18? 25? С, Ік - 1? 1,5 А/дм2. Анод - мідь.
Нітратний електроліт:
CuCl2 * 2H2O - 0,4 г/л.
Cu (NO3) 2 * 3H2O - 500? 600 г/л.
Електроліз ведеться при температурі 18? 25? С, Ік - 5? 20 А/дм2, рН - 1? 2. Анод - мідь.
При роботі з кислими електролітами важливо використовувати спеціальні, що не дають шламу мідні аноди, що містять 0,03? 0,06% фосфору. Рекомендується також використовувати анодні чохли з кислотостійкого матеріалу (наприклад, з поліпропіленового волокна) і вести електроліз при безперервної фільтрації.

Комплексні (лужні) електроліти.
У комплексних електролітах розряджається комплексний іон міді (? Cu (CN3)? 2 -;? CuNH2CH2CH2NH2? 2 +;? Cu (C4H4O6)? 2 -;? Cu (NH3) 4? 2 +;? Cu (P2O7) 2? 6 -;? Cu (P3O10) 2? 8-). Ступінь дисоціації цих іонів мала, тому потенціал стає Електронегативність (в ціанідні електролітах на 0,9? 1,2 В). Через це не відбувається контактного осадження міді. Лужні електроліти мають дуже високу катодного поляризацією. Тому опади виходять дрібнозернистими. З комплексних електролітів застосовують: ціанисті, пірофосфатние, амміакатние, етілендіамідовие, поліетіленполіаміновие, гексаметафосфатние, тріполіфосфатние і т.д. Найбільш широко використовуються ціанідні і пірофосфатние електроліти.
Склади лужних електролітів:
 Ціанідні електроліт:
CuCN - 90 г/л.
NaCNсвоб. - 5? 7 г/л.
КCNS - 40 г/л.
Фурфуріловий спирт - 0,3? 0,6 г/л
Електроліз ведеться при температурі 60? 70? С, Ік - 2? 4 А/дм2. Анод - мідь. Вихід міді за струмом 92%. Перемішування проводять хитанням штанг. Ціанідні електроліти дають дрібнозернисті опади з гарним зчепленням зі сталлю і цинком, володіють дуже гарною розсіює здатністю. Основні недоліки ціанідні електролітів - це токсичність, великі витрати на очищення стічних вод, низький вихід по струму, а також відносно низька стійкість складу електроліту при експлуатації. Перевагою ціанідні електролітів є також те, що мідь відновлюється з одновалентних іонів, тобто за 1 А * ч виділяється набагато більше міді, ніж у простих електролітах.
Пірофосфатний електроліт:
CuSO4 * 5H2O - 70? 90 г/л.
K4P2O7 - 350 г/л.
NH4OH (25% розчин) - 1? 2 г/л.
Кислота лимонна 20 г/л.
Na2SeO3 - 0,002 г/л.
Електроліз ведеться при температурі 35? 40? С, Ік - 0,8? 1,7 А/дм2, рН - 8,3? 8,5. Анод - мідь. При нанесенні покриттів на сталь слід завантажити деталі в електроліт під струмом. Крім того, на початку електролізу необхідна підвищена щільність струму (1,0? 1,5 А/дм2) протягом 20? 50 сек. Пірофосфатние електроліти не поступаються ціанідні по розсіює здібності, однак, нестійкі і недостатня адгезія зі сталлю отриманих з них покриттів.
Етілендіаміновий електроліт:
CuSO4 * 5H2O - 100? 125 г/л.
ZnSO4 * 7H2O - 15? 25 г/л.
(NH4) 2SO4 - 45? 60 г/л.
Етілендіамін - 55? 60 г/л.
Na2SO4 * 10H2O - 45? 60 г/л.
Електроліз ведеться при температурі 15? 25? С, Ік - 0,5? 2 А/дм2, рН - 7,8? 8,3. Анод - мідь. Особливістю етілендіамінових електролітів є те, що деталі завантажуються у ванну під струмом щільністю, в 3-5 разів перевищує робочу. Загальна тривалість «поштовху струму» складає 30-60 сек. З етілендіамінових електролітів осаджуються щільні дрібнозернисті і блискучі опади міді. Для поліпшення зчеплення опадів зі сталевою основою рекомендується проводити осадження з двох ванн (перший шар осідає з електроліту з більш низької концентрації міді).
Амміакатний електроліт:
CuSO4 * 5H2O - 90 г/л.
(NH4) 2SO4 - 80 г/л.
NH4NO3 - 40 г/л.
NH4OH - 180 г/л.
Електроліз ведеться при температурі 20? С, Ік - 1,5? 8 А/дм2, рН - 9,0? 9,5. Анод - мідь. Одними з достоїнств електроліту є висока робоча щільність струму і досить велика продуктивність. Опади з амміакатних електролітів володіють міцним зчепленням із сталевою основою. Однак для них характерна низька стійкість складу внаслідок сильного випаровування, а також наявність потужної витяжної системи вентиляції. Амміакатние електроліти мають дещо гіршою розсіює здатністю в порівнянні з пірофосфатнимі електролітами.

Електроліти Нікелювання.
Електроліти нікелювання дуже чутливі до органічних і неорганічних домішок. Правильне приготування електроліту забезпечує надійну роботу протягом тривалого часу. За відповідної очищення та коригування цей електроліт можна використовувати декілька років. У ролі буферного з'єднання в сульфатних електролітах зазвичай використовують борну кислоту. Можливо також використання солей оцтової кислоти.
Сірчанокислий електроліти.
NiSO4 * 7H2O - 240? 340 г/л.
NiCl2 * 6H2O - 30? 40 г/л.
Н3ВО3 - 30? 40 г/л.
Електроліз ведеться при температурі 45? 60? С, Ік - 2,5? 10 А/дм2. Анод - нікель. Вихід нікелю за струмом 95%. Перемішування проводять стисненим повітрям. рН електроліту 4,5? 5,2.
Для швидкісного осадження нікелю використовуються фторборатние або кремнійфторістоводородние електроліти. Вони дозволяють вести осадження при високих щільності струму. Опади виходять світлі й еластичність.
Фторборатний електроліт.
Ni (BF4) 2 - 300? 400 г/л.
NiCl2 * 6H2O - 10? 15 г/л.
Н3BO3 - 10? 15 г/л.
Крім того, електроліт містить деяку кількість НBF4.
Електроліз ведеться при температурі 45? 55? С, Ік - 10? 20 А/дм2. Анод - нікель. Вихід нікелю по струму до 100. рН електроліту 3? 3,5.
Мткротвердость опадів, отриманих з електроліту, досягає 3,5 гПа. Електроліт використовують як в стаціонарних ваннах, так і в барабанах і дзвонах.
Кремнійфторістоводородний електроліт.
Ni (НBF6) 2 - 400? 700 г/л.
NiCl2 * 6H2O - 25? 50 г/л.
Н3BO3 - 30? 40 г/л.
Крім того, електроліт містить деяку кількість H2SiF6.
Електроліз ведеться при температурі 20? 50? С, Ік - до 15 А/дм2. Анод - нікель. Вихід нікелю по струму до 100. рН електроліту 0,5? 1.
У якості буферних добавок для таких електролітів іноді використовують фториди.

Для отримання покриттів з мінімальними внутрішніми напругами використовуються сульфаміновие електроліти. Ці електроліти застосовуються для нанесення товстих шарів нікелю, при покритті неметалів по проводить шару або металів за роздільним шару, а також для осадження спеціальних (наприклад, магнітних) покриттів. Сульфаміновие електроліти також дозволяють отримати пластичні опади з дуже великим ступенем зчеплення з основою.
Ni (Н2NSO3) 2 - 280? 300 г/л.
NaCl - 12? 15 г/л.
Н3BO3 - 25? 30 г/л.
Миючий засіб «Прогрес» або ОС-20 - 2? 3 мл/л.
Паратолуолсульфамід - 1,5? 2 г/л.
Електроліз ведеться при температурі 50? 60? С, Ік - 5? 12 А/дм2. Анод - нікель. Вихід нікелю по струму до 100. рН електроліту 3,6? 4,2.


1. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ.

1.1. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОПЕРАЦІЙ.

1. Хімічне знежирення.
Хімічне знежирення поверхні деталей застосовується перед нанесенням гальванічного покриття, як правило, передує електрохімічного знежирення. Застосовується при наявності на деталях товстих жирних плівок.
Хімічний спосіб видалення жирів грунтується на взаємодії з органічними розчинниками і лугами. Ця взаємодія призводить до розчинення жирів, їх омилення або освіті емульсій.
Для знежирення використовується такий склад:
NaOH - 30 мг/л;
Na3PO4 - 20 мг/л;
Na2SiO3 - 15 мг/л;
Сінтанол ДС-10 - 10 мг/л;
Обезжирення ведеться при температурі 60 - 80? С протягом 5 - 20 хвилин.

2. Електрохімічне знежирення.
Електрохімічне знежирення більш ефективно, ніж хімічна, а застосовується тільки для тонких жирових плівок. При проведенні електрохімічного знежирення на деталі утворюються бульбашки газу, які сприяють відриву забруднень.
Електрохімічне знежирення буває катодних і анодним. Катодного знежирення швидше, але виникає небезпека наводоражіванія поверхні. Анодна знежирення більш повільне, немає наводоражіванія поверхні, але виникає небезпека подтравліванія поверхні деталей.
У даній роботі пропонується спочатку провести катодного знежирення, потім поміняти полярність і короткий час проводити анодна знежирення для того, щоб видалити водень із деталі.
Склад електроліту:
NaOH - 20 мг/л;
Na3PO4 - 30 мг/л;
Na2SiO3 - 30 мг/л;
Сінтанол ДС-10 - 2 мг/л;
Обезжирення ведеться при температурі 60 - 70 ° С. Протягом 8 хвилин проводиться катодного знежирення при Ік - 2 - 10 А/дм2. Протягом 2 хвилин проводиться катодного знежирення При Іа - 2 - 10 А/дм2.

3. Активація.
Операція призначена для видалення найтонших оксидних плівок з поверхні деталей. Її проводять між процесами знежирення і нанесення покриттів. Краще, коли в процесі активації виключається проміжна промивка. Тоді у ванну активації включаються ті елементи, перенесення яких у гальванічну ванну не призводить до погіршення процесу.
Розчин для активації містить H2SO4 - 120 мл/л.

4. Промивання.
Мета промивки - не тільки ретельно видалити з поверхні виробів розчини та продукти від попередніх операцій, ні і при економному витраті води забезпечити їх мінімальна попадання в стічні води.
Існує 2 зміни промивання деталей: одноступінчата (промивка в одній ванні з проточною водою) і багатоступенева (промивка в декількох послідовно встановлених ваннах з проточною водою). Багатоступінчата промивка може бути прямоточної і протівоточной (каскадної 2-х і 3-х ступінчастою).
 Кожна зі схем промивки може бути доповнена ванної уловлювання (ванна з непротічних водою).
В гальванічному виробництві розрізняють 3 види промивок: холодну (температура не нормується), теплу (температура 40 - 50 ° С), гарячу (температура 70 - 90 ° С).

5. Осадження покриття.
Для осадження підшару міді на сталеві деталі використовується пірофосфатний електроліт.
CuSO4 * 5H2O - 70? 90 г/л.
K4P2O7 - 350 г/л.
NH4OH (25% розчин) - 1? 2 г/л.
Кислота лимонна 20 г/л.
Електроліз ведеться при температурі 35? 40? С, Ік - 0,8? 1,7 А/дм2, рН - 8,3? 8,5. Анод - мідь. При нанесенні покриттів на сталь слід завантажити деталі в електроліт під струмом. Крім того, на початку електролізу необхідна підвищена щільність струму (1,0? 1,5 А/дм2) протягом 20? 50 сек.
Зі збільшенням концентрації вільних іонів P2O74-зменшується схильність анодів до пасивації. І покращується зчеплення мідних опадів з основою.
Для приготування електроліту спочатку до теплого (температура 30 - 40 ° С)розчину CuSO4 додають розчин K4P2O7 в кількості, необхідній для утворення Cu2P2O7 по реакції:
2CuSO4 + K4P2O7 = Cu2P2O7 + 2 K2SO4.
Отриманий осад фільтрують і промивають до повного видалення іонів SO42-, після чого в надлишку додають K4P2O7. В результаті утворюються комплексні іони [Cu (P2O7)] 2 - і [Cu (P2O7) 2] 6 -, які існують при рН 7,5 - 9,5.
Введення в електроліт лимонної кислоти, NH4OH і інших добавок покращує роботу анодів і сприяє підвищенню допустимої щільності струму при відносно високому виході міді за струмом (близький до 100%).
Для осадження нікелю використовується простий сірчанокислий електроліт.
NiSO4 * 7H2O - 250? 300 г/л.
NаCl - 10? 15 г/л.
Н3ВО3 - 30? 40 г/л.
1,4-бутіндіол - 1,0? 1,5 г/л.
Формальдегід - 0,01? 0,05 г/л.
Хлорамін Б - 2,0? 2,5 г/л.
ОС-20 - 2? 5 мл/л.
Електроліз ведеться при температурі 45? 60? С, Ік - 3? 5 А/дм2. Анод - нікель. рН електроліту 4,5? 5,5.
Електроосадження нікелю проходить при підвищеній катодного і анодного поляризації. При пасивації анодів зменшується концентрація іонів нікелю в прікатодном просторі. Це призводить до зниження виходу за струмом. Введення іонів Cl-знижують анодний поляризацію, тому що Cl-розряджаючись на аноді, розчиняють пасивну плівку і знижують анодний поляризацію. Але, підвищений вміст іонів Cl-збільшують розчинність анодів, що призводить до нестабільності роботи ванни та підвищенню рН катодного простору. Тому необхідно контролювати містять хлорид-аніону в електроліті.
При осадженні нікелю з кислих електролітів на катоді виділяється водень. Через це в прікатодном просторі підвищується рН, що призводить до утворення крихких і шорсткуватих опадів.
Збільшення кислотності також призводить, також, до зниження виходу за струмом (через витрати енергії на розряд Н +). Виділення водню призводить до утворення пористого шорсткого осаду з піттінгом. Тому нікелювання проводять при рН 4,0 - 5,5.
Для приготування електроліту необхідно протягом 2 - 4 часов промивати ванну 3 - 5% розчином кислоти при t - 50 - 60 ° С. потім злити розчин і промити ванну дистильованою водою. Залити ванну наполовину водою і підігріти до 70 ° С. Засипати ванну необхідну кількість борної кислоти, розчинити перемішуючи. Потім засипати NiSO4 * 7H2O і NaCl і розчинити. Долити воду до робочого рівня і засипати блескообразующіе добавки. Відкоректувати рН, додаючи кислоту або карбонат нікелю.

6. Сушка.
Проводиться після остаточної промивання деталей (після осадження покриття). Являє собою обдування теплим (t - 60 - 70 ° С) повітрям. Проводиться в сушильній шафі.


1.2 СХЕМА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ.

4. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Бєлєнький М.А., Іванов А.Ф. Електроосадження металевих покриттів. Справ. изд. М.: «Металургія», 1985.
2. Гальванічні покриття в машинобудуванні. Справочник/Под ред. Шлугера М.І. М.: «Машинобудування», 1985.
3. Зальцман Л.Г., Чорна С.М. Супутник гальваніка. К.: 1989.
4. Блискучі електролітичні покриття/Под ред. Матуліса Ю.Ю. Вільнюс.: «Мінтіс», 1969.
5. Каданер Л.І. Довідник по гальваностегіі. К.: «Техніка», 1976.
6. Кудрявцев В.Т. Електролітичні покриття металами. М.: «Хімія», 1979.
7. Лайнер В.І. Захисні покриття металів. М.: «Машинобудування», 1974.
8. Лайнер В.І. Сучасна Гальванотехніка. М.: «Металургія», 1967.
9. Пурин Б.А. Електроосадження з пірофосфатних електролітів. Рига: Зінатне, 1975.
10. Ямпільський А.М. Міднення і нікелювання. Л.: «Машинобудування», 1977.
11. Ямпільський А.М. Ильин В.А. Короткий довідник Гальванотехніка. Л.: «Машинобудування», 1981.

1


42