Проектирование гальванического участка (стр. 1 из 6)
Содержание
Введение
1. Общая часть
1.1 Характеристика деталей
1.2 Обоснование вида покрытия и его толщины
2. Техническая часть
2.1 Обоснование выбора и характеристика электролита. Механизм процесса покрытия.
2.2 Схема технологического процесса и ее описание
2.3 Приготовление электролита для покрытия
2.4 Основные неполадки при работе, причины и их устранение
2.5 Рекомендации по малоотходной технологии
3. Оборудование участка
3.1 Обоснование выбора и описание оборудования
3.2 Расчеты оборудования и подбор стандартного оборудования
4. Расчетно-экономическая часть
4.1 Определение поверхности загрузки и тока для электрохимических процессов, выбор источника тока
4.2 Расчет общего расхода электроэнергии на участке
4.3 Расчет расхода анодов
4.4 Расчет расхода химикатов
4.5 Расчет расхода пара
4.6 Расчет расхода воды
4.7 Расчет расхода сжатого воздуха
5. Планировка участка
Список литературы
гальваническое покрытие электролит
Введение
Коррозия – самопроизвольный процесс разрушение металлов в результате их химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. Она наносит огромный вред промышленности, выводя из строя детали машин и механизмов и даже целые конструкции. Иногда коррозия может привести к аварии, поэтому защита от коррозии имеет большое значение. Для борьбы с коррозией применяются различные методы, среди которых наибольшее значение находят гальванические покрытия, как наиболее эффективные и экономичные, позволяющие экономно расходовать металл покрытия и регулировать толщину покрытия, в отличие от лакокрасочных и других методов защиты. Кроме защиты от коррозии гальванические покрытия наносят так же для придания поверхности детали специальных функций: повышенной твердости, улучшенной паяемости, повышенной электропроводности и др.Кроме осаждения чистых металлов большое значение имеет осаждение сплавов. Покрытие сплавом олово-висмут используется для улучшения паяемости и сохранения этого свойства в течение длительного времени. Осаждение сплавов позволяет, сочетая полезные свойства двух металлов, получить новые ценные свойства.
Перспективами развития гальванотехники является механизация и автоматизация производства, разработка и внедрение скоростных электролитов, создание малоотходных и безотходных технологий, снижение тем самым вредного влияния гальванического производства на окружающую среду.
1 Общая часть
1.1 Характеристика деталей
На проектируемый участок из механического цеха поступают детали средней сложности конфигурации, изготовленные штамповкой, прошедшие механическую подготовку с доведением шероховатости поверхности до Rа=10 согласно требованиями ГОСТ 9.301-86.На поверхности деталей имеются незначительные жировые и окисные загрязнения.
Детали будут эксплуатироваться во второй группе условии эксплуатации, согласно ГОСТ 15150-69. В этих условиях они должны быть защищены от коррозии, обладать хорошей паяемостью и сохранять способность к пайке длительное время.
Характеристика деталей и задания представлены в таблице 1.1
Таблица 1.1 Ведомость обрабатываемых деталей
| НаименованиедетаЛей | Характеристика деталей | Годовая программа | ТипОборудования | ВидПокрытия.ГОСТ | |||||
| материал.ГОСТ | габариты,мм | площадьпокрытия,  | масса,кг | количествоштук | масса, т | площадьпокрытия,  | |||
| Вывод | Л63ГОСТ931-78 | 30×35×0,5 | 0,105 | 0,14 | 17142858 | 240 | 18000 | Мехлиния | Н3О-Виб6(99.8) |
1.2 Обоснование вида покрытия и его толщины
На основании характеристики деталей и с учётом требований условий эксплуатации, для покрытия данных деталей можно предложить покрытия чистым оловом или сплавами на его основе: олово-висмут, олово-свинец и т.д.
Олово – это мягкий металл серебристо-белого цвета с легким голубым оттенком. Температура плавления 232 0C, плотность 7,28 г/см3, атомная масса 118,7, удельное сопротивление 11,5∙10-8 Ом∙м, стандартный потенциал олова -0,14 В. В атмосферных условиях олово окисляется медленно. Практически не растворяется в минеральных кислотах при комнатной температуре. Олово легко растворяется в концентрированных соляной и серной кислотах. С органическими кислотами олово образует комплексные соединения. Чистое олово хорошо поддается пайке, но оно склонно к образованию нитевидных кристаллов, которые могут привести к короткому замыканию. С течением времени способность к пайке теряется, так как олово покрывается пассивной пленкой. При низких температурах олово переходит в серую модификацию и рассыпается в порошок (оловянная чума). Температура плавления чистого олова выше, чем температура плавления его сплавов. Кроме того, чистое олово дороже, чем его сплавы [1].
Поэтому в данном проекте выбирается покрытие сплавом олово-висмут. Предотвращение перехода белой модификации оловянного покрытия в серую достигается легированием олова висмутом в количестве 0,5-2%. Такое покрытие сохраняет способность к пайке после длительного хранения [2]. Перед нанесением покрытия на детали наносится подслой никеля для предотвращения миграции цинка из латуни в покрытие, так как это может привести к образованию нитевидных кристаллов, а так же для повышения коррозионной стойкости.
Никель – серебристо-белый металл, ковкий и пластичный, легко полируется до зеркального блеска. Твёрдость никелевых покрытий зависит от состава электролита и условий осаждения. В морской воде никель быстро корродирует. В разбавленных соляной и серной кислотах растворяется медленнее железа. Легко растворяется в разбавленной азотной кислоте, концентрированная - пассивирует никель. Плотность 8,9 г/см3.
На основании характеристики деталей и с учетом требований условий эксплуатации по ГОСТ 9.303-84 выбирается толщина подслоя никеля 3 мкм и толщина покрытия сплавом олово-висмут 6мкм. Шифр покрытия в соответствии с ГОСТ 9.306-85 Н3О-Ви(99,8)б6.
2 Технологическая часть
2.1 Обоснование выбора и характеристика электролита, механизм процесса
2.1.1 Необходимым условием совместного осаждения олова и висмута является равенство потенциалов осаждения
,где
и 
– стандартные потенциалы разряжающих катионов, В; 
– универсальная газовая постоянная, Дж/моль; 
– температура, К;n1 и n2 – число электронов, участвующих в реакции;
F – число Фарадея, кл/ (г-экв);
а1 и а2 – активности ионов, г-ион/л;
и 
– перенапряжение при разряде ионов, В.Поскольку разница стандартных потенциалов олова и висмута небольшая, то совместного выделения этих металлов можно достичь осаждением их из простых электролитов.
Для осаждения сплава олово-висмут используют следующие электролиты: станнатный, сульфатный, пирофосфатный.
Преимуществами станнатного электролита являются: самая высокая рассеивающая способность, простота состава, меньшая пористость покрытия. Но присутствие двухвалентного олова приводит к образованию крупнокристаллических осадков.
В пирофосфатном электролите выход металла по току составляет 65-80%, но они имеют достаточно сложный состав. При осаждении из сульфатного электролита выход металла по току составляет почти 100%. Покрытие будет иметь прочное сцепление с медью и её сплавами. Такой электролит имеет высокую рассеивающую способность и обладает выравнивающим эффектом.
Для данного проекта предлагается сульфатный электролит следующего состава [1]:
−сульфат олова – основной компонент, источник ионов олова;
−сульфат висмута – основной компонент, источник ионов висмута;
−серная кислота – служит для повышения электропроводности, повышения катодной поляризации. Кислота предотвращает переход двухвалентного олова в четырёхвалентное, а так же предупреждает гидролиз основных компонентов. Кислота служит для связывания свободных ионов олова и висмута;
−хлорид натрия – является депассиватором, служит для повышения электропроводности;
−формалин и диаминодиметооксидифенил метан − блескообразующие добавки, повышают катодную поляризацию.
Преимущества сульфатного электролита – большой выход по току, простота приготовления и состава, высокая рассеивающая способность, выравнивающий эффект [1].
Механизм осаждения заключается в следующем:
На катоде происходит восстановление:
Sn2+ + 2e- → Sn0;
Bi3+ + 3e- → Bi0.
На аноде происходит окисление:
Sn0 - 2e- → Sn2+.
Возможен также процесс: Sn0 - 4e- → Sn4+ .
При увеличении концентрации солей висмута увеличивается скорость контактного выделения висмута, поэтому сульфата висмута должно быть не более 1-2 г/л.
При низких плотностях тока осадки получаются крупнокристаллическими. Высокие плотности тока приводят к шероховатости осадков. При большой температуре ухудшается рассеивающая способность.