Технологический процесс покрытия изделия одним металлом

СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                                                                               стр                

ВВЕДЕНИЕ.……………………………………………………………………………….3

1. Технологический процесс покрытия изделия одним металлом.………4

    1.1. Химическая подготовка поверхности перед покрытием………….5

    1.2. Электролитическое травление………………………………………7

    1.3. Травление с осаждением свинца…………………………………….8

    1.4. Декапирование………………………………………………………..9

2. Материалы для изготовления оборудования…………………………....9

3. Ванны……………………………………………………………………..12

4. Требования к производственным помещениям………………………..14

5. Характеристики основных помещений…………………………………15

6. Метеорологические условия в основных помещениях цехов гальвано

   покрытий и травления……………………………………………..……..15

7. Общие принципы отопления и вентиляции помещений……………...16

     7.1 Вытяжная вентиляция………………………………………………17

     7.2 Общеобменная приточная вентиляция…………………………….18

8. Система водоснабжения…………………………………………………19

9. Техника безопасности и производственная санитария в гальваничес

      ких  цехах………………………………………………………………...20

10. Очистка вентиляционных выбросов……………………………..……21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………..…22

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………….….…23

ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………….24

ВВЕДЕНИЕ

 

Гальванические покрытия находят широкое применение в  различных областях народного хозяйства . В настоящее время почти на каждом предприятии в той или иной мере применяются гальванические покрытия для самых  различных целей ,особенно в приборостроении, а также в производстве изделий бытового назначения. Значительный рост количества выпускаемой продукции и повышенные требования к качеству покрытий могут быть обеспечены созданием условий для стабилизации режимов работы гальванических ванн .

Гальванотехника рассматривает  технологические процессы покрытия поверхности металлических изделий  в результате воздействия электрического тока.

Металлические покрытия можно разделить на следующие  основные группы:

1.Защитные покрытия, имеющие своей целью только защиту изделий от коррозии. Сюда относятся покрытия цинком , кадмием , оловом и свинцом , а также достаточно толстым слоем меди , никеля , и серебра ,применяемые для защиты химической аппаратуры.

2.Покрытия для повышения сопротивления механическому износу и для создания поверхностной твердости изделий – хромовые ,никелевые и железные .

3.Защитно-декоративные  покрытия ,имеющие своей защиту  от коррозии и придание красивого  внешнего вида изделиям ; к этой  группе относятся покрытия никелем , хромом , медью с последующим оксидированием ,серебром ,золотом ,кобальтом и др. Поверхность изделий перед покрытием и после него подвергается декоративной отделке ,в большинстве случаев полированию.

 

 

4.Покрытия ,наносимые  со специальными целями на поверхность изделий для того , чтобы:

1) поверхность лучше притиралась: медь ,олово , свинец , кадмий ;

2) защитить часть поверхности изделий ; от цементации- медь и от азотирования олово ;

3) восстановить размеры изношенных частей трущихся деталей : хром , железо , медь ;

4) удерживать смазку на поверхности : пористый хром ;

5) повысить отражательную способность поверхности : серебро ,хром ,родий ;

6) повысить или придать поверхности свойства электропроводности: серебро , медь , олово ;

7) подготовить к последующей пайке : медь , олово.  

1.Технологический  процесс покрытия изделия одним  металлом

 

  Химическое         Промывка в горячей        Травление     Промывка в горячей           

обезжиривание         и холодной воде                                        и холодной воде

       Сушка                    Шлифовка                  Полировка     Электролитическое

                                                                                                     обезжиривание

 Промывка в горячей            Декапирование         Покрытие в гальванической

  и холодной воде                                                                          ванне

  Промывка в горячей             Сушка

и холодной воде

 

 В полный цикл нанесения металлических покрытий входят операции по подготовке изделий , самое осаждение металла и заключительные операции отделки изделий после покрытий

Наибольшее количество операций производится при многослойном покрытии несколькими металлами, последовательно отлагаемыми на изделия.                                                                        

Поверхность металлических  изделий и деталей перед нанесением гальванических покрытий должна быть тщательно подготовлена и очищена  от различного рода окислов и загрязнений , имеющихся на ней.

 

1.1. Химическая подготовка  поверхности перед покрытием

К окислам , часто встречающимся  на поверхности черных металлов , относятся  окалина и ржавчина .

 Окалина образуется  в результате действия кислорода  воздуха на раскаленный металл  в различных стадиях обработки стали в металлообрабатывающей промышленности .

Ржавчина образуется на железе и стали при воздействии  кислорода воздуха ,особенно во влажной  среде .Окалина и ржавчина препятствуют гальваническому покрытию и поэтому  должны удаляться с поверхности деталей .

К загрязнениям ,препятствующим покрытию ,относятся жиры , масла  и другие органические вещества ,покрывающие  поверхность металла в результате производственной обработки или  наносимые в виде смазки , чтобы  предохранить металл от ржавления .

Очистка поверхности изделий от жировых загрязнений производится различными способами обезжиривания .

Снятие окислов окалины  и ржавчины с поверхности металла  или металлических изделий производится в водных растворах кислот .

Травлением называется операция , назначение которой состоит в том , чтобы снять с металла покрывающие его окислы . Для этого изделия погружают в ванны , содержащие растворы кислот или смеси их. Применение различных кислот зависит от металла ,который подвергают травлению , от способа травления и от состояния  поверхности металла .

Травление стали ведется  обычно разбавленной серной или соляной  на холоде или при нагревании . Слой окислов ,покрывающий металл ,порист , и кислота проникает через  него самой поверхности чистого  металла .

Схематически данную химическую реакцию  можно изобразить так :

 

Окись металла  + Кислота   =   Соль окиси металла +   Вода

 

Металл    +    Кислота   =   Соль металла   +   Водород

 

Одновременно с окислами железа частично растворяется также и металлическое железо с образованием солей и выделением водорода , например :

Железо   +   Соляная  кислота   =   Соль хлористого железа  +   Водород

 

Если на железо действовать серной кислотой , то произойдет такая реакция 

 

Железо  +  Серная кислота  =  Соль – Сернокислое железо , железный куп-с +

 

Водород

 

Выделяющийся водород действует  механически на окалину , облегчая отрывание  слоев окалины и ее удаление с  изделия .Окалина отделяется и падает на дно травильной ванны .

В результате действия кислоты на окислы металла и на металл образуются растворимые в воде соли , которые накапливаются в травильном растворе и затрудняют дальнейший процесс травления . Образующийся железный сульфат (железный купорос ) начинает замедлять процесс травления , когда его накапливается больше 20 ٪.

Если травление производится в растворе соляной кислоты , то растворяется преимущественно металлическое железо и менее растворяется окисел .Несмотря на это ,серная кислота может удалять значительно больше окислов ,чем соляная кислота .На продолжительность процессов травления влияют различные условия  ,-концентрация кислоты в растворе , температура травильного раствора и природа окислов .Добавление в травильный некоторых веществ ,так называемых присадок , также отражается на скорости процесса .

1.2. Электролитическое травление

Травление, которое производится в электролите  под действием  постоянного электрического тока низкого напряжения , называется электролитическим травлением .Обычно такое травление производится в 10 - 20 процентном растворе серной кислоты с добавлением 3 – 5 % поваренной соли . Изделия  , подлежащие травлению , и электроды ( свинец ) завешиваются в ванну и к ним подводится электрический ток .

Если к изделию подведен ток от положительного полюса , то при  включении ванны начнется электролитическое растворение металла и механическое отрывание окислов пузырьками выделяющего кислорода . Такое травление называется анодным травлением .  

Если к изделию , завешенному  в ванну с кислотным раствором ,подвести отрицательное электричество , то изделие будет катодом . В этом случае будет происходить травление , называемое катодным . Травление на катоде происходит благодаря восстановлению и механическому отрыванию бурно выделяющимся водородом .Плотность тока при электролитическом травлении дают в пределах  5 - 10 А / дм² ,а температуру раствора до 50 º.

Электролитическое травление применяется  главным образом для изделий  , поступающих на гальваническое покрытие . Изделия , покрытые толстым сплошным и плотным слоем окислов , очень трудно поддается электролитической очистке и тогда применяется подтравливание , т.е предварительная химическая обработка в серной или соляной кислоте .

При анодном травлении изделие  приобретает совершенно чистую ,слегка шероховатую поверхность , благодаря чему покрытие хорошо пристает к металлу .Этот процесс требует несколько большего ,чем при обычном травлении , внимания ; особенно нужно следить за продолжительностью травления ,которое идет очень интенсивно , иначе поверхность изделия может оказаться сильно и неравномерно протравленной .

Процесс катодного травления исключает  опасность перетравливания . Однако , в нем есть нежелательное свойство , - это выделение водорода  , который частично проникает внутрь металла и делает его хрупким .

При катодном травлении требуется  времени в 1,5 раза больше ,чем при анодном травлении . Продолжительность процесса при электролитическом травлении зависит от состояния окисленной поверхности и колеблется от 0,5 до 5 минут .     

1.3. Травление с осаждением свинца

В промышленности некоторое распространение получил способ  травления с одновременным осаждением тонкого слоя свинца .дающий возможность определять на глаз степень чистоты металлической поверхности . Способ заключается в том , что вначале на изделие осаждается  в процессе травления тонкий слой свинца , который затем удаляется в другой , щелочной ванне .Под влиянием выделяющего водорода разрушается слой окислов и поверхность обнаженного металла покрывается тонким слоем свинца , по которому  судят насколько хорошо очищена поверхность ,так как свинец осаждается только на чистой поверхности . Кроме того , слой свинца предохраняет металл от дальнейшего разъедания кислотой .

1.4. Декапирование

 В промежутках между отдельными операциями поверхность изделий может слегка окисляться . Поэтому непосредственно перед гальваническим покрытием поверхность необходимо подвергнуть легкому травлению для удаления пленки окислов и выявления структуры металла с целью более прочного сцепления покрытия с основным металлом . Этот процесс называется декапированием  и длится  0,5 – 2 минуты .

Декапирование черных металлов  производится в 5 – 7 процентном растворе серной или  соляной кислоты .Анодная обработка  ведется  при напряжении от 6 до 12 в ,в качестве катода завешивается свинцовая  пластина .

 

 2. Материалы для изготовления оборудования

 

В качестве конструкционных материалов для изготовления оборудования , применяемого при нанесении электрохимических , химических покрытий , широко используют черные и цветные металлы и  сплавы , а также неорганические и органические неметаллические материалы .

Кроме коррозионной стойкости в  агрессивных средах при различных  температурах , обеспечивающей длительную работоспособность материала и надлежащую чистоту электролитов , конструкционные материалы , используемые в гальванотехнике , должны удовлетворять таким специфическим требованиям , как надежность токоизоляции , электро- и теплопроводность , малый коэффициент трения и объемного расширения и др.