Расчет участка осаждения двойного покрытия медь-никель (стр. 3 из 9)

При осаждении никеля из кислых электролитов на катоде выделяется водород. Из-за этого в прикатодном пространстве повышается рН, что приводит к образованию хрупких и шероховатых осадков.

Увеличение кислотности также приводит, также, к снижению выхода по току (из-за расхода энергии на разряд Н⁺). Выделение водорода приводит к образованию пористого шероховатого осадка с питтингом. Поэтому никелирование проводят при рН 4,0 – 5,5.

Для приготовления электролита необходимо в течение 2 – 4 часов промывать ванну 3 – 5% раствором кислоты при t – 50 – 60˚С. затем слить раствор и промыть ванну дистиллированной водой. Залить ванну наполовину водой и подогреть до 70˚С. Засыпать ванну необходимое количество борной кислоты, растворить перемешивая. Затем засыпать NiSO₄*7H₂O и NaCl и растворить. Долить воду до рабочего уровня и засыпать блескообразующие добавки. Откорректировать рН, добавляя кислоту или карбонат никеля.

6. Сушка.

Проводится после окончательной промывки деталей (после осаждения покрытия). Представляет собой обдувку теплым (t – 60 – 70˚С) воздухом. Проводится в сушильном шкафу.

1.2 СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

№ п/п	Операция	Состав раствора, г/л.		Температура, ˚С.	Плотность тока, А/дм².	Продолжительность операции, мин.
1	Химическое обезжиривание	NaOH	30	60 – 80	-	5 – 20
		Na₃PO₄	20
		Na₂SiO₃	15
		Синтанол ДС-10	2
22	Эл.Хим. обезжиривание	NaOH	20	60 – 70	2 – 10	10
		Na₃PO₄	30
		Na₂SiO₃	30
		Синтанол ДС-10	2
3	Горячая промывка 1-я ступ.	Н₂О	50 – 60	-	0,5
4	Холодная промывка 2-я ступ.	Н₂О	20	-	0,5
5	Активация	H2SO4	120	45 – 80	-	2
6	Холодная промывка	Н₂О	20	-	0,5
7	Осаждение меди	CuSO₄*5H₂O	80	40	1,5	38
		K₄P₂O₇	350
		NH₄OH	2
		C₆H₈O₇*H₂O	20
8	Холодная промывка	Н₂О	20	-	0,5
9	Горячая промывка	Н₂О	50 – 60	-	0,5
10	Осаждение никеля	NiSO₄* 7H₂O	300	50	3	15
		NaCl	15
		Н₃ВО₃	40

№ п/п	Операция	Состав раствора, г/л.		Температура, ˚С.	Плотность тока, А/дм².	Продолжительность операции, мин.
110	Осаждение никеля	1,4- бутиндиол	1,5	50	3	15
		Формальдегид	0,05
		Хлорамин-Б	2,5
		ОС-20	5
11	Холодная промывка	Н₂О	20	-	0,5
12	Горячая промывка	Н₂О	50 – 60	-	0,5
13	Сушка	воздух	60 – 70	-	5

2.РАСЧЕТ УЧАСТКА ОСАЖДЕНИЯ ДВОЙНОГО ПОКРЫТИЯ МЕДЬ-НИКЕЛЬ.

ДВОЙНОГО ПОКРЫТИЯ МЕДЬ-НИКЕЛЬ.

2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОНДОВ РАБОЧЕГО ВРЕМЕНИ.

Участок металлопокрытия работает, в основном, в две смены при пятидневной рабочей неделе с двумя выходными днями. Продолжительность рабочей недели в одну смену 41 час. В некоторых случаях работа ведется в одну или три смены.

Номинальный годовой фонд времени Т_н, исходя из 112 нерабочих дней в году (104 выходных и 8 праздничных), составляет:

Т_н= 365 – 112 = 253 суток ( 6210 ч. при 3-х сменной работе).

Для определения действительного фонда времени Т_д из Т_н вычитают продолжительность основного и дополнительного отпусков, время неизбежных простоев оборудования, включая время, потребное для ремонта:

Т_д= Т_н – Т_о – Т_п

Где:

Т_о - время основного и дополнительного отпусков;

Т_п - время неизбежных простоев оборудования.

Потери времени Т_п в зависимости от вида оборудования и условий работы цеха составляют 2 – 12% номинального годового фонда времени. Действительные годовые фонды времени рабочих и оборудования, обязательные при проектировании цехов металлопокрытий приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1.

Действительный годовой фонд времени рабочих.

Продолжительность рабочей недели, ч.	Номинальный годовой фонд времени, ч.	Продолжительность отпуска, дни.	% потерь номинального фонда времени.	Действительный годовой фонд времени, ч.
41	2070	155	10	1860
41	2070	18	11	1840
41	2070	24	12	1820

Таблица 2.

Действительный годовой фонд времени работы оборудования гальванических цехов.

Количество рабочих смен в сутки.	Неавтоматизированное оборудование.
Количество рабочих смен в сутки.	Номинальный годовой фонд времени, ч.	Потери номинального фонда времени, %	Действительный годовой фонд времени, ч.
3	6210	4	5960

2.2 РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ.

Производственная программа на предприятии устанавливается несколько выше заданной, что связано с выпуском некачественной продукции (браком), ввиду сложности гальванического производства. Брак может получиться ввиду несоответствия рецептуры состава раствора или электролита в одной из технологических операций, а также из-за загрязнения электролита, плохого контакта с деталей с барабаном, барабана с контактами, анода со штангой и т.д. брак, в основном, подлежит переделке. Процент переделки зависит от вида покрытия, принятой технологии, типа оборудования, условий работы цеха, поэтому принимается условно 0,5 – 3% по заданному типу детали.

Годовая производственная программа определяется:

Где:

Р_год – годовая программа цеха, м²/год;

Р_зад – годовая программа цеха, соответствующая заданию, м²/год;

а – брак продукции, допускающий переделку, % (принимаем 3%).

Р_год = 6000 + (6000/100)*3 = 6180 м²/год.

Принимаем 1 кг = 1 дм².

Поэтому: Р_год = 61800 кг/год.

2.3 РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ.

Время обработки деталей τ, одновременно загружаемых в ванну, складывается из технологического времени τ₁ и вспомогательного времени τ₂.

τ = τ₁ + τ₂.

Технологическое время определяется временем продолжительности гальванического процесса (времени нахождения по током). Т.к. в данном процессе осаждается два вида покрытия, то в качестве технологического времени выбирается самый продолжительный процесс. Вспомогательное время включает в себя продолжительность загрузки и выгрузки деталей из ванны.

Продолжительность электроосаждения металла (в мин.) рассчитывается по закону Фарадея:

Где:

δ – толщина покрытия, мкм;

ρ – плотность осаждаемого металла, г/см³;

i_к – плотность катодного тока, А/дм²;

К_э – электрохимический эквивалент осаждаемого металла, г/Ач;

Вт – выход по току, %.

Рассчитаем время осаждения слоя меди толщиной 12 мкм;

Рассчитаем продолжительность осаждения слоя никеля толщиной 9 мкм:

Процессом, определяющим технологическое время является меднение, т.к. он самый продолжительный. Вспомогательное время принимаем равным 7 минутам. Поэтому время обработки деталей:

τ = 38 + 7 = 45 мин.

В час получается 1,33 загрузки.

2.4 РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УЧАСТКА.

Расчет производится по формуле:

Где:

Р_год – годовая программа цеха, кг/год;

Т_д – действительный годовой фонд времени час/год;

Р – производительность участка кг/час.

Введем загрузочный коэффициент К_з, который учитывает затраты времени на организацию и проведение первоначальной загрузки и выгрузки деталей, незапланированные простои. Принимаем К_з = 0,8.

Реальная часовая программа с учетом коэффициента загрузки:

Т.к. в данном проекте 1 загрузка происходит в 45 мин., то рассчитаем реальную программу загрузки:

2.5 РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ БАРАБАНА.