Автоматическая линия цинкования в барабанах

84 84

ТПЖА746 100.883 ПЗ

Лит. Лист Листов

Утвердил

Н.Контр.

Проверил Шишкина С. В.

Разраб. Валов О. С.

Изм. Лист № документа Подпись Дата

КафедраТЭП

гр.ТЭП - 51

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ5

1 ВВЕДЕНИЕ6

2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕК ПРОЕКТУ8

2.1 Годовая программа8

2.2 Характеристикадетали9

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯЧАСТЬ10

3.1 Характеристикапокрытия10

3.2 Выбор и обоснованиеспособа нанесенияпокрытия13

3.3 Выбор и обоснованиетипа и составаэлектролитадля нанесенияпокрытия17

3.4 Обоснованиережимов процессананесенияцинковогопокрытия22

3.5 Подготовительныеоперации25

3.5.1 Обезжиривание25

3.5.2 Активация28

3.6 Заключительныеоперации31

3.6.1 Пассивирование31

3.6.2 Сушка32

3.6.3 Промывка33

3.7 Технологическаякарта36

3.8 Технологическиеинструкциипо выполнениютехнологическихпроцессов42

3.8.1 Сырьё и материалы42

3.8.2 Приготовлениеи корректировкаэлектролитов43

3.8.3 Контроль качествапокрытия44

3.8.4 Дефекты и ихустранение46

3.8.5 Анализ электролитов47

3.8.6 Обслуживаниеэлектролитов50

3.9 Утилизацияцинка из промывныхвод и очисткасточных вод52

4 РАСЧЁТНАЯЧАСТЬ56

4.1 Выбор основноготипа оборудования56

4.2 Конструктивныйрасчёт основногооборудования57

4.3 Электрическийрасчёт электрохимическихванн63

4.4 Тепловой расчёт66

4.4.1.Тепловой расчетнагревающихсяванн66

4.4.2 Расчёт змеевика.69

4.4.3 Укрупнённыйтепловой расчётванн71

4.5 Материальныерасчёты72

4.5.1 Расчёт расходаводы на промывку72

4.5.2 Расчёт расходахимикатов ианодов73

4.6 Расчёт вытяжнойвентиляции77

5 Охрана трудаи техникабезопасности79

6 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК83

1 ВВЕДЕНИЕ

Коррозияметаллов, тоесть разрушениевследствиеэлектрохимическогоили химическоговоздействиясреды, причиняетнародномухозяйствуогромный вред.Ежегодно из-закоррозии выбываетиз строя свыше35% всего вырабатываемогометалла.

Для сниженияпотерь металлаи предохраненияизделий откоррозии нарядус использованиемхимическистойких материаловшироко применяютсяразличные видызащитных покрытий.

Помимо покрытий,предназначенныхдля защитыосновногометалла отатмосфернойкоррозии, различаютзащитно-декоративныепокрытия, которыене только должнызащищать металлот коррозии,но и сообщатьего поверхностикрасивый, частоблестящий видна протяженииопределённогопериода эксплуатациив атмосферныхусловиях.

Довольноширокое применениеимеют износостойкиепокрытия, назначениекоторых сводитсяк повышениюсопротивлениятрущихся поверхностеймеханическомуизносу. Этипокрытия повышаютсрок службытрущихсяповерхностей,в частности,цилиндровдвигателейвнутреннегосгорания автомобилейи других двигателей.

Покрытияиз металлови сплавов сообщаютповерхностиоптические,магнитные,антифрикционныеи другие свойства.В последнеевремя покрытияиз драгоценныхметаллов применяютвсё в большихколичествахв электроннойпромышленности– в производствеполупроводниковыхприборов иразличногорода электрическихконтактов,когда нарядус химическойстойкостьютребуетсясообщить поверхностивысокую электропроводность,низкое и постоянноепереходноеэлектросопротивлениеи целый ряддругих свойств.

Гальваническиепокрытия помеханическимсвойствам,чистоте, коррозионнойстойкости иэкономичностиодни из самыхлучших. Возможностьрегулироватьтолщину слояизменениемпродолжительностипроцесса иплотности тока,возможностьуменьшатьколичествоцветных металлов,расходуемыхна покрытиеповерхности,делают этотметод довольнопривлекательным.

Гальваническиепроцессыосуществляютсяв цехах защитныхпокрытий. Повышениетехническогоуровня цеховзащитных покрытий,внедрениесовременныхтехнологическихпроцессов исредств автоматизацииспособствуетповышениюэффективноститруда и значительномуувеличениюпроизводительноститруда.

2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕК ПРОЕКТУ

2.1 Годовая программа

Н

алинию покрытияпоступаетдеталь шурупс потайнойголовкой А5·40выполненныйв соответствиис ГОСТ 1145-70. Даннаядеталь изготовленаиз низкоуглеродистойстали ст3. Эскиздетали изображённа рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 -Эскиз деталишуруп А5·40

Годоваяпрограммасоставляет50000 м² в год.

2.2 Характеристикадетали

Деталь шурупизготавливаетсяиз стальногопрутка диаметромдевять миллиметровна токарномстанке путёмудаления излишковметалла припомощи различныхрезцов.

Термообработкедеталь неподвергается.После изготовлениядетали защищаютсяот коррозиипутём нанесенияконсервационногомасла. В такомвиде шурупыотправляютсяна склад, откудадалее подаютсяв гальваническийцех на покрытие.

Масса одногошурупа А5·40составляет3,6 грамм. Габаритныеразмеры 8,5Ч8,5Ч40мм. Площадьповерхностиравна 0,002 м².Шероховатостьповерхностинаходится впределах отRz 40 до Rz 80(см. рис. 2.1).

Шуруп предназначендля эксплуатациив климатическомрайоне УХЛ (поГОСТ 15150-69). В даннуюкомбинациювходят следующиетипы макроклиматов:очень холодный(кроме Антарктиды),холодный, холодныйумеренный,тёплый умеренный,тёплый сухой,мягкий тёплыйсухой. Рабочаятемпературавоздуха приэксплуатациисоставляетот 40 до минус60 °С.

Изделиеизготавливаетсяпо третьейкатегории (поГОСТ 15150-69): дляэксплуатациив закрытыхпомещенияхс естественнойвентиляциейбез искусственнорегулируемыхклиматическихусловий, гдеколебаниятемпературыи влажностивоздуха и воздействиепеска и пылисущественноменьше, чем наоткрытом воздухе,например, вметаллическихс теплоизоляцией,каменных, бетонных,деревянныхпомещениях.

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯЧАСТЬ

3.1 Характеристикапокрытия

Цинк– металл светло-серогоцвета, отличающийсяхрупкостьюи сравнительномалой твёрдостью(50-60 единиц поБринелю). Цинкобладает следующимифизико-химическимисвойствами:плотность 7,2г/см³,атомный вес65,38; валентность2; стандартныйпотенциал поотношению кнормальномуводородномуэлектродусоставляетминус 0,76 В; электрохимическийэквивалент1,22 г/А·ч;температураплавления419 °С; при нагреведо 100 – 150 °С цинкстановитсяпластичными может подвергатьсяпрокатке иковке, при 200 °Си выше цинкснова теряетпластичность и делаетсянастолькохрупким, чтоего легко можнопревратитьв порошок. Всухом воздухецинк устойчив.Во влажномвоздухе и преснойводе он покрываетсябелой плёнкойуглекислыхи окисных соединений,защищающихего от дальнейшегоразрушения.

Вморской водецинк обладаетумереннойустойчивостью.Скорость коррозиицинка в водепри различныхтемпературахсвязана с изменениемсвойств продуктовего коррозии:при низких(20–40 °С) и высоких(выше 90 °С) температурахцинк покрываетсяплотными, прочнопристающимик нему продуктамикоррозии, которые,однако, в определённоминтервалетемператур(50–80 °С) становятсярыхлыми и легкоотстают отповерхности.

Цинкбыстро разрушаетсякислотами ищелочами илегко реагируетс сероводородоми сернистымисоединениями,поэтому в такихсредах цинковыепокрытия неприменимы.

Вкислотах цинкрастворяетсяс выделениемводорода. Примесиртути и свинцас высоким значениемперенапряженияводорода неоказываютсущественноговлияния наскорость растворенияцинка, в то времякак примесимеди, олова идругих электроположительныхметаллов, накоторых перенапряжениеводороданезначительно,повышают скоростьрастворенияцинка в кислыхсредах.

Основнымиобластямипримененияцинковых покрытийявляются: защитаот коррозиидеталей машин,крепежа, стальныхлистов, проволокии деталей ширпотреба,работающихвне помещений,в различныхклиматическихрайонах, а такжев закрытыхпомещенияхс умереннойвлажностьюи в помещениях,загрязнённыхгазами и продуктамисгорания; защитаизделий изчёрных металловот коррозиив атмосфере,загрязнённымсернистымгазом, и откоррозионноговоздействиябензина и масла;защита водопроводныхтруб, питательныхрезервуарови предметовдомашнегообихода изчёрных металлов,соприкасающихсяс водой.

Широкоераспространениецинковых покрытийв гальваническойпрактике длязащиты от коррозииизделий изчёрного металлаобъясняетсяих высокимизащитнымисвойствами.Потенциал цинкаотрицательнеепотенциалачёрных металлов(стали, железа,чугуна), т. е. цинкдля указанныхвыше металловявляется аноднымпокрытием изащищает ихот коррозииэлектрохимически.Защитные свойстватаких покрытийсохраняютсядаже при малойтолщине слоя,а также приналичии в нёмпор или обнажённыхучастков.

Важнуюроль играеттакже низкаястоимость цинкапо сравнениюсо многимицветными металлами.

Скоростьразрушенияцинковогопокрытия составляетпримерно 1,0–1,5мкм год для местности,характеризующейсяналичием ватмосферезначительныхколичествсернистогои углекислогогазов.

Значительноеуменьшениескорости разрушенияцинковых покрытийдостигаетсяспециальнойобработкойих в растворахсолей хромовойкислоты, а такжеза счёт фосфатныхи оксидныхплёнок, образующихсяв результатепримененияхимическихи электрохимическихвидов обработкицинковогопокрытия.

Цветпокрытия (поГОСТ 9.301-86) серебристо-белыйили серебристо-серыйс голубоватымоттенком. Допускаютсянезначительныерадужные оттенки,если нет особыхтребованийк декоративнымсвойствампокрытия. Деталис цинковымпокрытием неявляются бракованнымиесли:

1. матоваяповерхностьпосле гидропескоструйнойи металлпескоструйнойочистки, галтования,травления;

2. потемнениеили ослаблениеинтенсивностицвета хроматногопокрытия надеталях послетермообработки;

3. болеетёмный илиболее светлыйоттенок хроматногопокрытия вотверстияхи пазах, навнутреннихповерхностяхи вогнутыхучастках деталейсложной конфигурации,острых кромках,углах;

4. матовыеполосы вокруготверстий;

5. единыемеханическиеповрежденияхроматногопокрытия неболее 2% общейплощади;

6. изменениеинтенсивностицвета или потемненияпосле прогревас целью обезводороживанияи проверкипрочностисцепления.

3.2 Выбор и обоснованиеспособа нанесенияпокрытия

Практическоеприменениенаходят следующиеспособы нанесенияцинковых покрытий:

1. погружениеизделий врасплавленныйцинк (горячийспособ);

2. методтермическойдиффузии;

3. металлизацияраспылениемметаллом изпульверизатора;

4. контактныйметод осажденияцинка;

5. электролитическийметод.

Горячийспособ покрытиязаключаетсяв том, что изделияпогружают вванну с расплавленнымметаллом илиже нагретуюповерхностьдеталей натираютрасплавленнымметаллом.

К недостаткамэтого способаследует отнестинеравномерностьтолщины слояи большой расходметалла. Этотспособ непригодендля деталейсо сложнойформой и резьбой.

Диффузионныйспособнанесенияоснован надиффузии вповерхностныеслои деталейкакого-либометалла привысокой температуре.Диффузионныепокрытия наносятпри нагреведеталей в твёрдой(порошкообразной),жидкой илигазообразнойфазе металла.

Способметаллизациираспылениемзаключаетсяв нанесениина поверхностьдеталей слояметалла распылениемрасплавленногометалла.

Способконтактногоосажденияосуществляетсябез применениявнешнего источникатока, за счётвытесненияменее благороднымиметаллами болееблагородныхиз растворових солей. Толщинатаких покрытий,как правило,невелика изащитные свойстваих невысоки.

Электролитическийметод цинкования.Хотя цинк вряду напряженийстоит немноголевее водорода(Е°= –0,76 В),однако осаждениеего не встречаетзатруднений,что объясняетсявысоким значениемперенапряжениявыделенияводорода нацинке. Благодаряэтому в обычныхусловиях электролизаводород накатоде выделяетсяв незначительныхколичествах,и ток в основномрасходуетсяна осаждениецинка.

Основнымипреимуществамиэлектролитическогометода цинкованияявляются:

1. высокаястепень чистотыэлектролитическиосаждённогоцинка, зависящаяглавным образомот чистотыанодов и химикатов,применяемыхдля составленияванн;

2. высокаяхимическаястойкостьцинковых покрытий,полученныхэлектролизом,обусловленнаячистотой осадка;

3. малыйрасход цинка,обусловленныйвозможностьюточного регулированияколичестваотлагаемогоцинка и толщиныпокрытия;

4. хорошиемеханическиесвойства покрытия(эластичностьпокрытия ихорошая сцепляемостьс основой).

Цинковыепокрытия, полученныеэлектролитическимспособом, отличаютсятакже достаточновысокой стойкостьюпротив коррозиив условияхтропическогоклимата.

Каквидно из вышенаписанного,электролитическийметод нанесенияцинковогопокрытия являетсянаиболееудовлетворяющимтребованиям,которые предъявляютсяк покрываемойдетали.

Таккак на детальнеобходимонанестизащитно-декоративноепокрытие, топо ГОСТ 9.303-84 минимальнаятолщина покрытиядолжна составлять6 мкм,а максимальная9 мкм.

В такомслучае будетнаноситьсяцинковое покрытиеЦ6.хр.бцв. соследующимисвойствами(по ГОСТ 9.303-84):

1. Цинковоепокрытие являетсяанодным поотношению кстали ст3, изащищает еёот коррозиидо температуры70 °С, при болеевысоких температурах– механически.Покрытиепредотвращаетконтактнуюкоррозию сталист3 при сопряжениис деталями изалюминия и его сплавов; обеспечиваетсвинчиваемостьрезьбовыхдеталей.

2. Дляповышениякоррозионнойстойкостицинковое покрытиехроматируют.Хроматированиеодновременноулучшаетдекоративныйвид покрытия.Хроматнаяплёнка механическинепрочная.

3. Цинковоехроматированноепокрытие теряетсвой декоративныйвид при условиипериодическогомеханическоговоздействия(прикосновениеинструмента,рук и т. д.)

4. Электрохимическоецинкованиевызывает потерюпластичностистали в результатееё наводораживания.Стали с пределомпрочностиболее 1380 МПа(140 кгс/мм²)цинкованиюне подлежат.

5. Покрытиеобладает прочнымсцеплениемс основнымметаллом, низкимсопротивлениеммеханическомуистиранию иповышеннойхрупкостьюпри температуревыше 250 °С и нижеминус 70 °С. покрытиеобладает низкойхимическойстойкостьюк воздействиюпродуктов,выделяющихсяпри старенииорганическихматериалов.

6. Микротвёрдостьпокрытия всреднем составляет490–1180 МПа(50–120 кгс/мм²);удельноесопротивлениепри 18 °С составляет5,75·10^-8Ом·м.

3.3 Выбор и обоснованиетипа и составаэлектролитадля нанесенияпокрытия

Для цинкованияприменяют тритипа электролитов:кислые, щелочныецианистые ищелочные нецианистые(цинкатные).

Во всех этихэлектролитахцинк находитсяв виде двухвалентныхионов.

Из кислыхэлектролитовцинк выделяетсяв результатеразряда накатоде двухвалентныхионов цинка:

ZnSO₄= Zn²⁺+ SO₄^2-, (3.1)

Zn²⁺+ 2e = Zn. (3.2)

На разрядионов цинкарасходуетсяпочти весь ток,так как выделениеводорода ничтожномало. Убыльионов цинкаиз растворовкомпенсируетсярастворениеманодов. Последнеепротекает безвыделениякислорода.

Протеканиеуказанныхэлектродныхпроцессов напрактике нескольконарушаетсяиз-за присутствияв электролитепримесей, выделениекоторых нарядус выделениемводорода несколькоснижает катодныйвыход по току.

Кроме того,наряду с чистоэлектрохимическимрастворениеманодов происходитчастичноехимическоерастворениецинка благодаряприсутствиюв растворенекоторогоколичествасвободнойкислоты.

Оба эти процесса– разряд постороннихкатионов ихимическоерастворениеанодов – изменяюткоэффициентыиспользованиятока на электродахи требуютпериодическойкорректировкиэлектролита.

Рассеивающаяспособностькислых электролитоввесьма низкая.

Сульфатныйэлектролитсодержит (г/л):

ZnSO₄·7H₂O……………………………..……………………..……..200-300

Al₂(SO₄)₃·18H₂O……………………………………………………..………30

Na₂SO₄·10H₂O………………………..……….…….…………………50-100

Блескообразующаядобавка…………………….………………………1-5

Процессведётся при18–25 °С и прирН=3,5–4,5. Плотностьтока в перемешиваемыхваннах составляетот 2 до 10 А/дм²и выше.

Сульфатныеванны, несмотряна целый рядпреимуществ(устойчивостьв работе, высокийвыход металлапо току, отсутствиев составе электролитаядовитых веществ),применяютсяглавным образомдля цинкованияизделий простойконфигурации(листов, ленты,проволоки ит. п.)

Основнымкомпонентомцианистыхцинковых электролитовявляется комплекснаясоль Na₂[Zn(CN)₄].Диссоциацияэтой соли происходитпо уравнению

Na₂[Zn(CN)₄]2Na⁺ +Zn(CN)₄^2-. (3.3)

Таким образом,цинк в растворенаходится всоставе аниона.

Разряд накатоде требуетзначительнойэнергии активации;этим объясняетсявысокая поляризация,сопровождающаяосаждение цинкаиз цианистыхэлектролитов,и мелкокристаллическаяструктурапокрытий.

Осаждениецинка из растворовцианистогокомплекса,содержащихизбыток свободногоцианида, протекаетпри потенциалеминус 1,7 В. Поэтому,несмотря навысокое водородноеперенапряжениена цинке, выходпо току цинканебольшой.

Потенциалосаждения цинкаможет бытьснижен до минус1,4 В введениемв раствор свободнойщёлочи. Одновременноснижаетсяконцентрацияионов водорода.Вход по токудостигает95–99%.

Цианистоецинкованиепри плотностяхтока до 5-6 А/дм².Осадки цинкаполучаютсяплотными, весьматонкокристаллическими,а электролитобладает высокойрассеивающейспособностью.

Характернаяособенностьанодного процессапри цинкованиив цианистыхэлектролитахзаключаетсяв склонностицинковых анодовк пассивированиюи, следовательно,к уменьшениюконцентрациицинковой солив ванне, чтопроявляетсяособенно заметнопри недостаткев электролитесвободногоцианида. Этимобъясняетсянепостоянствосостава цианистогоэлектролита.

Другой причинойявляется то,что цинковыеаноды подверженыхимическомурастворениюв цианистомкалии и щёлочи.Это приводитк накапливаниюцинка в электролите.Третья причинанепостоянствасостава электролитацианистых ванн– взаимодействиес углекислотойвоздуха (поэтой причиненельзя применятьперемешивание).

Состав цианистогоэлектролитаимеет такойвид (г/л):

ZnO……………………………………………………………………..…40-45

NaCN…………………………………………………………..………….80-85

NaOH………………………...…………………………………………...40-60

Электролизведут при 18–40 °С.Катодная плотностьтока 1–4 А/дм²и выход по току70–80%.

Основнойнедостатокцианистыхэлектролитовзаключаетсяв их токсичности(выделяющаясясинильнаякислота – сильныйяд), поэтомуони применяютсяв редких случаях.

Цинкатныеэлектролитыочень простыпо составу. Восновном онисодержат цинкв виде цинкатаи едкую щёлочь.

Выход металлапо току в цинкатныхэлектролитахблизок к 100% и маломеняется сизменениемусловий электролиза.Осадки, полученныеиз цинкатныхэлектролитов,имеют крупнокристаллическуюструктуру иотличаютсянеравномернойтолщиной слоя.Это связанос малой катоднойполяризацией.

Улучшениекачества осадков,полученныхиз цинкатныхванн, достигаетсядобавлениемв электролитнебольшихколичеств солейолова, свинцаи ртути (этоспособствуетрастворениюцинка).

2 Zn + Sn⁴⁺2 Zn²⁺+ Sn. (3.4)

Рассеивающаяспособностьцинкатных ваннв присутствиисолей указанныхметаллов и принизкой плотноститока достаточновысока.

Примерныйсостав цинкатногоэлектролита(г/л):

ZnO……………………………………………………………….……..…5-50

NaOH……………………………………………………...…….……...65-220

Na₂SnO₃……………………………………………………….....…….0,2-0,5

Процесс ведутпри 50–70 °С. Катоднаяплотность тока0,5–4 А/дм². выходпо току 96–98%.

Сравнениедостоинстви недостатковдля различныхтипов электролитовцинкованияможно наглядноувидеть в таблице3.1.

Исходя изобщей суммарнойоценки, можносделать вывод,что цинкатныйэлектролитцинкованияявляется самымпригодным дляпокрытия деталишуруп А5·40.

Таблица 3.1 –Сравнительнаяхарактеристикаэлектролитовцинкования.

Свойстваэлектролитов	Оценочнаяшкала	Высокоцианистые	Малоцианистые	Цинкатные	Кислые	Аммикатные
Положительные Рассеивающаяспособность Выходпо току Предельнодопустимаяконцентрация Способностькрыть чугун Неприхотливостьв подготовкеповерхности Устойчивостьк температуре Лёгкостьочистки сумма	10 5 5 3 10 5 5	10 4 3 1 10 5 3 36	8 3 1 1 7 3 4 27	8 3 1 1 5 2 5 25	2 5 5 3 2 2 2 21	7 5 5 3 2 2 2 26
Отрицательные Агрессивностьк стали Токсичность Затратына нейтрализацию Водороднаяхрупкость Стоимостьэксплуатации сумма	-5 -5 -10 -5 -3	-1 -5 -10 -5 -3 -24	-1 -5 -5 -5 -2 -18	0 -1 -1 -3 -1 -6	-5 -1 -1 -1 -1 -9	-5 -1 -2 -1 -2 -11
Общаясуммарнаяоценка		12	9	19	12	15

3.4 Обоснованиережимов процессананесенияцинковогопокрытия

При электрохимическомосаждении цинкана катоде протекаетследующийпроцесс:

Zn(OH)₄^2-+ 2e Zn + 4 OH^-. (3.5)

Побочнымпроцессом накатоде являетсяразряд ионовводорода:

2 H₂О + 2eH₂+ 2 OH^- . (3.6)

Выделяющийсяводород в атомарномсостояниипроникает вкристаллическуюрешётку покрываемогометалла, темсамым, повышаяего хрупкость.Этот процессносит названиенаводораживание.Для того чтобыснизить наводораживаниенеобходимоподдерживатьвысокий выходпо току цинка.

Температураведения процессапокрытия деталисоставляет20-30 °С. Оптимальнойтемпературойявляется температура,равная цеховой(при условии,что она попадаетв этот интервал),так как в этомслучае отпадаетнеобходимостьподогреватьванну покрытия.При повышениитемпературыбудет снижатьсяперенапряжениевыделенияводорода накатоде, этоприведёт кбольшему еговыделению, а,следовательно,к уменьшениювыхода по токуцинка и наводораживаниюдетали. Припонижениитемпературыбудет падатьэлектропроводностьраствора электролита,что повлечётза собой увеличениенапряженияна ванне иперерасходуэлектроэнергииидущей на процесспокрытия.

Для деталейсложной формыи во вращательныхустановкахприменяетсякатодная плотностьтока в интервалеот 0,5 до 1,5 А/дм³.Оптимальнойбудет являтьсякатодная плотностьтока, равная1 А/дм³, таккак при даннойплотности токаскорость осажденияцинка будетв пределах0,1–0,3 мкм/мин. Приснижении даннойплотности токабудет происходитьснижениепроизводительностии как следствиеэтого, повышениесебестоимостидетали. Крометого, будетснижаться выходпо току цинка,а это повлечётнаводораживаниедетали. Приувеличениикатодной плотноститока будетпроисходитьрост концентрацииокиси цинка(влияние см.ниже); можетбыть достигнутпредельныйток, и будетпроисходитьдендритообразование;будет происходитьразогрев раствораэлектролита,а, следовательно,снижение выходапо току цинкаи наводораживаниедетали.

Оптимальнаяконцентрацияокиси цинкав электролитесоставляет10 – 17 г/дм³. Припонижениисодержанияокиси цинкабудет происходитьуменьшениекатодной плотноститока и снижениепроизводительности.При повышениисодержанияокиси цинкабудет снижатьсясодержаниещёлочи в электролите,благодаря этомуснижению будетпадать выходпо току цинка.

Оптимальноесодержаниещёлочи в электролитесоставляет90 – 120 г/дм³.Если содержаниещёлочи будетвыше, то будетпроисходитьснижение рассеивающейспособностиэлектролита,это приведётк ухудшениюкачества покрытия.Если содержаниещёлочи будетзаниженным,то снизитсявыход по току,а это повлечётза собой наводораживаниедетали и снижениепроизводительностипроцесса.

Оптимальноесодержаниеблескообразующихдобавок НБЦ-0и НБЦ-К составляет4-6 г/дм³. Повышениесодержанияне имеет экономическогосмысла, а снижениеприведёт кухудшениюкачества покрытия.

На основаниивышеизложенногои руководствуясьинформационнымиданными ГОСТ9.305-84, выбираемсостав цинкатногоэлектролитадля нанесенияцинковогопокрытия ирежимы технологическогопроцесса:

Окисьцинка………………………………………………..10-17г/дм³

Едкий натртехническиймарка ТР…………...……….90-120г/дм³

Блескообразующиедобавки:

НБЦ-0…………………………………………………..4-6г/дм³

НБЦ-К…………………………………………..………4-6г/дм³

рН………………………………………………………………....4,5-5,8

Температура…………………………………………………..20-30 °С

Катоднаяплотностьтока……………….………………0,5-1,5А/дм³

Аноднаяплотностьтока…………………………………….1-2А/дм³

3.5 Подготовительныеоперации

3.5.1 Обезжиривание

Химическоеобезжириваниезаключаетсяв том, что жиры,представляющиесобой сложныеэфиры глицеринаи высших жирныхкислот, привоздействиищёлочи омыляютсяи переходятв растворимыесоли, а минеральныемасла при воздействиищёлочи могутобразовыватьэмульсию.

При химическомобезжириванииприменяютразбавленныерастворы щёлочи,так как концентрированныещелочные растворыобладают способностьюобразовыватьоксидные плёнкина поверхностидетали, изготовленнойиз стали. Крометого, образовавшиесяпри обезжириваниимыла в концентрированныхрастворахщёлочи нерастворяются,что отрицательносказываетсяна прочностисцепленияпокрытий. Кромеедкого натра,растворы дляобезжириваниясодержат легкогидролизующиесясоли щелочныхметаллов (углекислыйнатрий, тринатрийфосфати др.). Концентрацияедкого натрав растворахдля обезжириваниястальных деталейобычно не превышает100 г/л.

С целью облегченияпроцесса отрывакапелек маслаот поверхностиметалла и образованияэмульсии вщелочной раствордобавляютповерхностноактивныевещества, такназываемыеэмульгаторы.

Химическоеобезжириваниепроизводятпри температуре70–90 °С, при которойомыление ипроцесс эмульгированияпротекают болееинтенсивно.Продолжительностьобезжириваниязависит отстепени загрязнениядеталей и составляетпримерно от5 до 60 мин.

Корректированиещелочногораствора впроцессе работыосуществляетсядобавкой химикатовсогласно данныманализа. Периодическив зависимостиот размеровобезжиривающейванны и количестваобрабатываемыхдеталей щелочнойраствор заменяютсвежим.

Электрохимическоеобезжириваниев щелочныхрастворахпроизводитсяпри помощипостоянного,а иногда ипеременноготока. При постоянномтоке обезжириваниеосуществляетсяна катоде и нааноде. В процессеэлектролизана поверхностидетали наблюдаетсяинтенсивноевыделениепузырьков газа,облегчающихотрыв капелекмасла от поверхностидетали, чемзначительноулучшаетсяобезжиривание.

При электрохимическомобезжириваниис увеличениемполяризацииуменьшаетсяпрочностьсцепления маслас поверхностьюэлектрода.Параллельнос усилениемполяризацииувеличиваетсястепень смачиванияводой поверхностиметалла.

Скоростьобезжириваниядеталей нааноде меньше,чем на катоде.Это объясняетсятем, что в прианодномпространствене происходитзащелачиванияэлектролита,вследствиечего процессомыления жирову анода происходитмедленнее.Кроме того,количествовыделяющегосяпри электролизекислородаменьше, чемколичествоводорода, апузырьки кислородабольше пузырьковводорода именьше задерживаютсяна поверхностикапелек масла,а поэтому иудаление маслас поверхностипроисходитменее интенсивно.Однако процесскатодногообезжириваниясопровождаетсянаводораживанием.

Скоростьэлектрохимическогообезжириваниязначительновыше химического.Качествообезжириваниетакже лучше.При электрохимическомобезжириваниипользуютсяв основном темиже химикатамичто и при химическом,только в меньшихконцентрациях.

Недостатокэлектрохимическогообезжиривания– низкая рассеивающаяспособностьприменяемыхрастворов,вследствиечего очисткасложнопрофилированныхдеталей затруднительнее.

Делая анализвышенаписанного,и при условиитого, что поверхностьпоступающейдетали сильнозажиренаконсервационнымимаслами (см.раздел 2.2), принимаемрешение: втехнологическихоперациях поподготовкеповерхностидетали к покрытиюиспользоватьхимическоеобезжириваниекак предварительнуюочистку отмасел и электрохимическоеобезжириваниена катоде длялучшей очисткиот масел.

Для покрываемогометалла – стальст3, при обработкево вращающемсябарабане выбираемследующиесоставы ихарактеристикипроцессаобезжиривания(г/л) [18]:

1. химическое

Натр едкийтехническиймарка ТР………………………...………20-40

Тринатрийфосфат…………………………………………………......5-15

ОбезжиривательДВ-301…………………….……………….……..….3-5

Силикат натриярастворимый………….…………………….…….10-30

Температурапроцесса составляет50–70 °С, времяобезжиривания2–5 мин. Допускаетсязаменятьтринатрийфосфатэквивалентнымколичествомпирофосфорнокислогонатрия.

2. электрохимическое

Натр едкийтехническиймарка ТР………………………...………20-40

Тринатрийфосфат…………………………………………….……...5-15

ОбезжиривательДВ-301……………………………………..……1,4-1,9

Силикат натриярастворимый………….…………………….…….10-30

Температурапроцесса 50–70 °С,катодная плотностьтока 2–8 А/дм³.Время обезжириванияна катоде составляет0,5–5,0 мин. Анодыникелевые. Приобразованиибольшого количествапены в раствордобавляют0,03–0,05 г/дм³эмульсии КЭ10–21.

3.5.2 Активация

Поверхностьпоступающейна покрытиедетали покрытаслоем оксидов,который образуетсяпри её изготовлении(см. раздел 2.2). Всостав плёнкивходят: FeO,Fe₂O₃и Fe₃O₄.

Активациейназываетсяпроцесс удаленияс поверхностиметаллическихдеталей тончайшего,зачастую незаметногоглазу слояокислов, которыемогли образоватьсяв промежуткахмежду операциями.При активацииодновременнопроисходитлегкое протравливаниеверхнего слояметалла и выявлениекристаллическойструктурыметалла, чтоблагоприятствуетпрочному сцеплениюпокрытия сосновой.

Для химическойактивациичёрных металловприменяютрастворы кислот(серной, соляной).При активациимогут наблюдатьсядва процесса:химическоерастворениеокислов и растворениежелезногоподокисногослоя, котороеприводит котстаиваниюи удалениюокислов. Этидва процессамогут протекатьодновременно;в зависимостиот природыкислоты, еёконцентрациии температурыменяется скорость,а, следовательно,преобладаниетого или иногопроцесса.

Механизмудаления окалиныв серной и солянойкислотах неодинаков.В соляной кислотерастворяютсяпреимущественноокислы, а в сернойкислоте – главнымобразом металлическоежелезо с выделениемводорода, которыймеханическиразрыхляети удаляет окалину.

Растворениестальной основы– нежелательноеявление, таккак приводитк излишнемурасходованиюкислоты, потереметалла, выделениювредных испарений;при этом возможнонаводораживаниеметалла. Крометого, поверхностьметалла можетоказатьсяразъеденнойи шероховатой.

В таблице3.2 показаназависимостьпродолжительноститравления отконцентрациикислот [4]. В таблице3.3 показаназависимостьпродолжительноститравления оттемпературы[4].

Таблица3.2 - Продолжительность Таблица 3.3 -Продолжительность

травления в зависимости от травления в зависимости от

концентрации кислот (при20 ^°С) температуры

Концентрациякислоты в вес.%	Продолжительностьтравления вмин.			Температуракислоты в С	Продолжительностьтравления вмин.
	в солянойкислоте	в сернойкислоте			в солянойкислоте		в сернойкислоте
2 5 10 15 20 25 30 40	90 55 18 15 10 9 - -	135 135 120 90 85 65 75 95			5%	10%	5%	10%
				18 40 60	55 15 5	18 6 2	135 45 13	120 32 8

Данные таблицы3.2 показывают,что при концентрациикислот примерноот 20 до 25 % наблюдаетсянаибольшаяскорость травления.Данные таблицы3.3 показывают,что скоростьтравления врастворе солянойкислоты в большейстепени зависитот концентрациикислоты, а врастворе сернойкислоты – оттемпературы.Приведёмсравнительнуюхарактеристикупреимуществактивации всоляной и сернойкислотах.

Преимуществасоляной кислоты:

1. возможностьвыполнятьработы прикомнатнойтемпературе;

2. меньшеразъедаетсяповерхностьдеталей;

3. возможностьполучать болеесветлую поверхностьдеталей;

4. малоепоглощениеводорода;

5. травильныесоли легкосмываются споверхности.

Преимуществасерной кислоты:

1. невысокаястоимость;

2. полнееиспользуетсятравильныйраствор.

Делая анализвышенаписанногои используясправочныеданные ГОСТ9.305-84, принимаемрешение: втехнологическихоперациях поподготовкеповерхностидетали к покрытиюиспользоватьдля активациисостав с солянойкислотой.

Активационныйсостав:

Кислотасолянаясинтетическая…………………………..50-100г/дм³

Температурапроцесса цеховая(15-30 °С),продолжительностьтравлениясоставляет15-45 сек. Процессактивациипроводитсянепосредственноперед покрытием.

3.6 Заключительныеоперации

3.6.1 Пассивирование

Для усилениязащитных свойствцинковогопокрытия применяетсяоперацияпассивированияпутём обработкицинковых покрытийв раствораххромовой кислотыи её солей. Приэтой обработкепроисходитчастичноерастворениецинка с образованиемплёнки хроматовцинка и соединенийтрёхвалентногохрома, придающихплёнке характерныецвета побежалостирадужных оттенков.Толщина плёнкисоставляетдо 0,5 мкм. Хроматныеплёнки не допускаютнагрева их дотемпературы62 °С, таккак при этомпроисходитдегидратация,вследствиечего снижаютсязащитные имеханическиесвойства плёнок.

Образующаясяхроматнаяплёнка улучшаетантикоррозионныесвойства цинковыхпокрытий. Благодарявысокой пористости,которой обладаютпассивирующиеплёнки, онисущественноулучшают адгезионныесвойства оцинкованныхповерхностей,облегчая темсамым нанесениена них лакокрасочныхпокрытий защитногои специальногоназначения.

Операциипассивированияобычно предшествуетоперация осветления.В результатеэтой операциицинковое покрытиеприобретаетболее светлыйоттенок. Этиоперации можнопроводить водной гальваническойванне, при условиипримененияспециальныхрастворов.

Состав такогораствора,применяемогово вращательныхустановкахна автоматическихлиниях, такой(г/л) [18]:

Спиртполивиниловый………………..……………………………….2-6

Соль Ликонда25…………………………………………………..….70-75

Температурапроцесса цеховая(18–30 °С),продолжительностьпассивациисоставляет0,75–1,5 мин. рН=0,5–1,2.

3.6.2 Сушка

Перед темкак детали снанесённымна них цинковымпокрытиемсойдут с линииих необходимопросушить. Этаоперация проводитсядля того чтобыпри дальнейшейэксплуатациине происходилакоррозия вследствиебольшой влажностисамих деталей.Кроме того,сушка способствуетулучшениюсцеплениянедавно образованнойпассивнойплёнки с цинковымпокрытием.Характернойособенностьюпроцесса высушиваниядеталей с цинковымпокрытиемявляется то,что процессведётся притемпературедо 60 °С. Этообъясняетсятем, что приболее высокихтемпературахпассивнаяхроматнаяпленка разрушается,так как притаких высокихтемпературахпроисходитдегидратация,вследствиечего снижаютсязащитные имеханическиесвойства плёнок.

Сушку деталейобрабатываемыхв барабанахна автооператорныхлиниях сушкупроизводитсяв аппарате«Сушило» сциркуляциейнагретоговоздуха. Разгрузкавысушенныхдеталей в этомаппарате производитсяавтоматически.Температурапроцесса невыше 60 °С,продолжительностьсоставляет3-10 мин [18].

3.6.3 Промывка

После каждойоперации подготовкии нанесениягальваническогопокрытия деталиследует тщательнопромывать,причём особенноевлияние уделятьтому, чтобы вгальваническиеванны не попадалодаже следовобезжиривающих,травильныхи активационныхрастворов.Загрязнениямогут статьпричиной ухудшениясцепленияпокрытия сосновой, появленияпятен и другихнарушенийнормальнойработы электролита.Вода должнабыть как можноменьшей жёсткости,её необходимочасто менять.В некоторыхслучаях применяетсяпроточная вода,которая подаётсяснизу и сливаетсяиз верхнейчасти промывочногобака или ванны(см. рис. 3.1). Скоростьсмены проточнойводы зависитот начальнойи конечнойконцентрациирастворов иуноса растворадеталей. Промывкапроводитсяв течение 1-3 минут,особенно послетравления,чтобы удалитьиз всех поростатки кислотыи солей железа.

Качествопромывки можетбыть улучшеноперемешиваниемводы сжатымвоздухом, атакже применениемразбрызгивающихустройств иструйных установок(см. рис. 3.1). Весьмацелесообразноприменятьобессоленнуюводу. В результатеобработки водыионообменнымспособом содержаниесолей в водеможет бытьдоведено до20-40 мг/л.

После обезжириваниядетали промываютвначале горячей,затем в холоднойводе. Хорошообезжиреннаяповерхностьдолжна равномернопокрыватьсяводой.

После активацииперед загрузкойв ванну деталине следуетпромывать вгорячей воде,так как приэтом поверхностьдеталей быстровысыхает. Вданном случаеэто нежелательно,так как тонкаяплёнка влагипрепятствуетконтакту металлас кислородомвоздуха, предохраняяего от окисления.

а)погружнаяпроточная ваннапромывки; б)двухступенчатаякаскаднаяпроточная ваннапромывки; в)комбинированнаяванна промывки;г) струйнаяванна промывки.

Рисунок 3.1 –Виды ванн промывки

Детали снанесённымпокрытиемпромываютсначала в проточнойхолодной воде,затем в горячей,чем облегчаетсясушка. Промывныеводы не должнысодержатькислот илисолей более0,2%.

По температурномурежиму промывкиделятся на(ГОСТ 9.314-90): холодную(15–39 °С), тёплую(40–60 °С) игорячую (свыше60 °С).

Следуя тому,что изложенов этом разделе,выбираем следующиеоперации промывки:

1. Послеванны химическогообезжириванияпроводитьпромывку втёплой проточнойванне;

2. Послеванны электрохимическогообезжириванияна катоде проводитьпромывку вдвухступенчатойкаскаднойпроточнойванне с подогревомпервой ступени(по направлениюдвижения деталей)до 60 С;

3. Послеванны активациипроводитьдвухступенчатуюкаскаднуюпромывку вхолодной воде;

4. Послеванны покрытияпроводитьпромывку вванне улавливанияи холоднойодноступенчатойпроточнойванне;

5. Послеванны хроматированияпроводитьпромывку вдвухступенчатойкаскаднойпроточнойванне с подогревомпервой ступени(по направлениюдвижения деталей)до 60 С.

3.7 Технологическаякарта

Ниже приведенатехнологическаякарта дляавтоматическойлинии цинкованияв барабанах.Заполнениеданных формпроизводилосьв соответствиис ГОСТ 3.1408-85.

3.8 Технологическиеинструкциипо выполнениютехнологическихпроцессов

3.8.1 Сырьё и материалы

Для цинкованияприменяютсявальцованныеаноды маркиЦ0 и Ц1 по ГОСТ1180-60. Вспомогательныематериалы,применяемыепри цинковании,приведены втаблице 3.3.

Таблица3.3 - Материалы,применяемыепри цинковании

Наименованиематериалов	Химическоеобозначение	ГОСТили ТУ
Блескообразующиедобавки НБЦ-0,НБЦ-К Едкий натртехническиймарка ТР Кислотасоляная техническая ОбезжиривательДВ-301 Окисьцинка Силикатнатрия растворимый СольЛиконда 25 Спиртполивиниловый СульфанолНП-3 Тринатрийфосфат	- NaOH HCl - ZnO Na2SiO3 - - - Na3PO4·12Н2О	ТУ6-09-4799-83 ГОСТ2263-79 ГОСТ857-78 ТУ38-40835-79 ГОСТ10262-78 ГОСТ13079-81 ТУ6-18-200-78 ГОСТ10779-78 ТУ 81-509-81 ГОСТ201-76

3.8.2 Приготовлениеи корректировкаэлектролитов

Приготовлениерастворовобезжиривания.Их готовятпоследовательнымрастворениемвсех компонентовв тёплой воде.Твёрдый едкийнатр растворяют,поместив егов герметическизакрытый специальныйаппарат. Вприготовленныйраствор добавляютповерхностно-активныевещества.Корректированиерастворовпроводят нереже одногораза в неделюпо данным химическогоанализа насодержаниеNaOH, тринатрийфосфатаи других компонентов.

Приготовлениераствора дляактивирования.Полученнуюконцентрированнуюсоляную кислотурастворяютв воде до 100 г/л.При приготовлениираствора нужнокислоту приливатьк воде и не вкоем случаенаоборот,корректировкане реже разав неделю.

Приготовлениеэлектролитацинкования.Едкий натррастворяютв 1/10 объёма ванны,в которой готовятсярастворы; кнему осторожнопри непрерывномпомешиваниидобавляютрассчитанноеколичествоокиси цинкадо полного еёрастворения.Затем доливаютводу до 3/4 объёмаванны и полученныйраствор цинкатанатрия с избыткомедкого натрафильтруют врабочую ванну.Все добавочныекомпонентырастворяютотдельнымипорциями внебольшомколичествеводы и вводятв рабочую ванну.Электролиткорректируютне реже двухраз в месяц.

Приготовлениерастворахроматирования.К уже приготовленномураствору солиЛиконда 25 добавляютпри постоянномпомешиванииполивиниловыйспирт. Растворфильтруетсяи помещаетсяв гальваническуюванну. Корректировкаосуществляетсядобавлениемсоли Ликонда25 и поддержаниемрН не реже одногораза в неделю.

3.8.3 Контролькачества покрытия

Качествоцинковых покрытийопределяютпо следующимосновным параметрам:внешний вид,толщина покрытия,прочностьсцепления.Пористостьэтих покрытийобычно неконтролируется,так как она,учитывая анодныйхарактер защиты,не регламентируется.

Контрольтолщины покрытияна данной линииопределяетсяхимическимкапельнымспособом. Методомслучайногоизбрания выбирается5 деталей иззагрузки послепрохождениявсех технологическихопераций. Далеев химическойлабораториипроводитсяанализ следующимобразом: готовитсяраствор 200 г/лхромовой кислотыплюс 50 г/л сернойкислоты, полученныйраствор покапле стекаетна испытуемуюдеталь со скоростью1005 капельв минуту, а толщинапокрытия определяетсявременем, требуемымдля того, чтобыобнажилсяосновной металл.Кривые, связывающиевремя проникновенияс толщиной приразличныхтемпературах,приводятсяв публикацияхASTM, посвященныхметодам испытаний.В таблице 3.4приводятсяданные, которыемогут бытьиспользованы,чтобы рассчитатьтолщину, исходяиз временипроникновенияпри испытаниях.

Таблица3.4 - Время необходимое

длярастворения25 мкмцинка

Температураиспытания °С	Время,сек.
15,6 21,1 26,7 32,2 37,8	115 105 93 88 80

При этомметоде не нужнопрерыватьиспытания,чтобы определитьмомент егоокончания.Главный недостатокэтого методасостоит в том,что испытаниянеобходимопроводить приопределённойтемпературе,что не всегдавозможно. Реактивыдолжны использоватьсятолько однократно.

Контрольпо внешнемувиду. Детали,покрытые цинком,осматриваютсяневооружённымглазом приосвещениирассеяннымсветом. Отбраковкеподлежат детали,имеющие следующиедефекты покрытия:непокрытыеучастки поверхности,шероховатость,превышающаядопустимыенормы, отслаиваниепокрытия в видеотдельныхвздутий (пузырей)или осыпающихсячастиц покрытия,точечные изъязвления(питтинг), грязныеподтёки воды,тёмно-коричневыйцвет пассивнойплёнки.

Допустимыедефекты покрытийперечисленыв разделе 3.1.

Контрольпрочностисцепления.Для оценкипрочностисцепленияприменяютиспытаниенанесениемсетки царапин.На поверхностьиспытуемогопокрытия наносятстальным остриёмнесколькопараллельныхлиний до основногометалла нарасстоянии2 3 мм друг отдруга и параллельныхлиний, проведённыхперпендикулярнок первым линиям.Покрытие считаетсявыдержавшимиспытание, еслиобразовавшиесяв пересеченииквадратикине отслаиваютсяпри растираниипальцем.

3.8.4 Дефекты и ихустранение

Цинковоепокрытие споверхностистальных деталейможет бытьудалено растворениемв 5–10 % солянойкислоте илисерной кислотепри комнатнойтемпературе.Чтобы уменьшитьстепень растворениястали, в раствордобавляютнемного окисисурьмы илихлорида сурьмы(3–5 г/л). Для растворенияцинка можноиспользовать10–15 % растворщёлочи.

Основныенеполадки прицинкованиии способы ихустраненияприведены втаблице 3.5.

Таблица3.5 – Неполадкипри цинкованиив цинкатномэлектролите

Характеристикадефектов	Причиныдефектов	Способыустранения
Тёмный(губчатый) осадок	наличиеолова в двухвалентнойформе низкоесодержаниеолова низкаяконцентрацияZnO повышеннаякатоднаяплотностьтока низкаятемператураэлектролита электролитне проработан	провестикорректировкуэлектролитапо соответствующимкомпонентам повыситьтемпературу снизитьплотностьтока проработатьэлектролит
Отсутствиепокрытия повсей поверхностиизделия принизких плотностяхтока	короткоезамыканиена ванне наличиеокислителейв электролите	устранитькороткоезамыкание произвестипроработкуванны током
Пассивированиеанодов, сопровождаемоевыделениемкислорода	недостатокщёлочи высокоезначение аноднойплотноститока	увеличитьповерхностьанодов снизитьплотностьтока

Характерныенеполадки припассивированиипредставленыв таблице 3.6.

Таблица3.6 – Неполадкипри пассивировании

Характеристиканеполадок	Причинанеполадок	Способустранения
Образованиекоричневойлегко стирающейсяплёнки	УвеличениерН раствора;передержкадеталей в растворе	Добавитьсерную кислотудо заданногорН; сократитьвремя выдержки
Пятнана внутреннихповерхностяхдеталей	Разбавлениев растворе	Добавитьсвежий растворв концентрированномвиде
Плёнкасиневатогоцвета	Недостатокбихроматов	Добавитьсоль Ликонда25
Наличиеучастков, непокрытых плёнкой	Некачественнаяпромывка передпассивированием	Улучшитьпромывку

3.8.5 Анализ электролитов

Анализ растворовдля обезжиривания.В растворахдля обезжириванияпроводитсяобработкастальных деталей.Основнымикомпонентамиванн являются:едкий натр,тринатрийфосфати силикат натрия.

1) Определениеедкого натрапроводитсяобъёмным методом.Гидроксид барияBa(OH)₂титруют растворомсоляной кислотыв присутствиииндикаторафенолфталеина.Фосфат натрияи силикат натрияпри действиихлорида барияпереходят восадок. Реакцияосажденияпротекает поуравнениям

2 Na₃PO₄+ 3 BaCl₂Ba₃(PO₄)₂+ 6 NaCl, (3.7)

Na₂SiO₃+ BaCl₂BaSiO₃+ 2 NaCl. (3.8)

Едкий натрдаёт эквивалентноеколичествогидроксидабария

2 NaOH + BaCl₂Ba(OH)₂+ 2 NaCl. (3.9)

Реакциятитрованияидёт по уравнению

Ba(OH)₂+ 2 HCl BaCl₂+ 2 H₂O. (3.10)

Ход анализаподробно описанв [9].

2) Определениеобщей щёлочностираствора. Прибольшом содержанииедкого натраи карбонатовв присутствиитринатрийфосфатаи жидкого стеклараздельноеопределениеедкой щёлочии карбонатовне даёт удовлетворительныхрезультатов.Поэтому вобезжиривающемрастворе определяютобщее содержаниещёлочи в пересчётена едкий натртитрованиемраствора солянойкислоты в присутствииметиловогооранжевого.Ход анализаподробно описанв [9].

3) Определениетринатрийфосфатапроводитсяфотоколориметрическимметодом. Методоснован навосстановлениимолибдена,входящего всостав фосфорно-молибденовойгетерополикислотыН₇[P(Mo₂O₇)₆],до пятивалентногопри помощидвухвалентногожелеза и сульфитанатрия. Растворокрашиваетсяв синий цвет(молибденовойсини). Измерениеинтенсивностиокраски проводятна прибореФЭК–2 с зелёнымсветофильтромв кювете с толщинойслоя 20–30 мм взависимостиот содержаниятринатрийфосфата.Ход анализаподробно описанв [9].

4) Определениесодержаниясиликата натрия.Содержаниесиликата натрияв растворевычисляют послеопределениякремния. Кремнийв раствореопределяютфотоколориметрическимметодом. Соликремния образуютс молибдатомаммония в слабокисломрастворе жёлтоекомплексноесоединениекремнемолибденовойкислоты. Припоследующемвосстановлениикремнемолибденовойкислоты с помощьюхлорида оловамолибденвосстанавливаетсядо низшей степениокисления собразованиеммолибденовойсини. Измерениеинтенсивностиокраски проводятна прибореФЭК–2 с зелёнымсветофильтромв кювете с толщинойслоя 20–30 мм взависимостиот содержаниясиликата натрияв растворе. Ходанализа подробноописан в [9].

Анализ растворатравления.В растворетравленияанализируютсясодержаниесерной кислотыи содержаниепримеси железа.

1) Определениесерной кислотыпроизводитсяацидиметрическимметодом. Методоснован наопределенииобщей кислотностираствора титрованиемпробы щёлочьюпо фенолфталеину.Ход анализаподробно описанв [8].

2) Определениежелеза производитсякомплексонометрическимметодом. Методоснован напрямом титрованиитрилоном Бжелеза (III)в присутствиисалициловойкислоты прирН 4–5. Предварительнодвухвалентноежелезо окисляютдо трёхвалентногоперекисьюводорода. Ходанализа подробноописан в [8].

Анализ цинкатногоэлектролитацинкования.

1. Определениецинка и железаиз одной навескиобъёмным методом.Метод основанна комплексонометрическомтитрованиицинка в присутствииэриохромачёрного Т илисульфарсазенав фильтратепосле отделенияжелеза. Железоосаждают аммиаком,предварительноокислив железо(II) до (III).Определениежелеза заканчиваютвесовым методом.Методика проведенияанализа подробноизложена в[8].

2. Определениесвободнойщёлочи алкалиметрическимметодом. Методоснован натитрованиисвободнойщёлочи кислотойв присутствиифенолфталеина.Предварительноцинк связываютферроцианидомкалия, карбонатыосаждают хлоридомбария. Методикапроведенияанализа подробноизложена в[8].

3. Определениекарбонатовалкалиметрическимметодом. Методоснован натитрованиисуммы щёлочии карбонатовкислотой вприсутствииметиловогооранжевого.Содержаниекарбонатоврассчитываютпо разностимежду количествомкислоты, затрачиваемойдля определенияобщей щёлочностираствора и дляопределенияедкого натра.Цинк предварительносвязываютферроцианидомкалия. Методикапроведенияанализа подробноизложена в[8].

3.8.6 Обслуживаниеэлектролитов

В процессеработы ванныцинковые анодыпокрываютсяшламом, присутствиекоторого затрудняетих растворение,что приводитк постепенномуистощениюэлектролитацинком. Дляудаления шламас анодов нужнопериодическиизвлекать ихиз ванны и чиститьжелезнымищётками.

Для очисткиэлектролитацинкованияот примесейметаллов (железо,медь, свинеци др.), источникамикоторых могутбыть используемыетехническиехимическиепродукты илимедные деталиванн, применяютметоды селективнойэлектролитическойобработкиэлектролитовпри плотноститока 20–30 А/м².

Железо удаляютпутём окисленияFe²⁺ в Fe³⁺введением внагретый до70–80 Сэлектролитперекиси водорода(0,5 мл/л) и осажденияFe³⁺ в видегидроокисивоздействиемщелочных реагентов.

Для очисткиэлектролитаот органическихпримесейрекомендуетсяпрофильтроватьэлектролитчерез активированныйуголь. Для очисткиэлектролитаот загрязненияжелатином,клеем и другимиорганическимивеществамидобавляютраствор танинаиз расчёта 0,1г/л, а образующийсяосадок отфильтровывают.

Очистка отпримесей ионовмеди, кадмияи других металловэффективнас помощью цинковойпыли или гранул,размеров от1 до 5 мм. Электролитподаётся ваппарат поддавлением длясозданияпсевдоожиженногослоя частицинка. Благодарявысокой скоростиподачи раствораи турбулизациидвиженияобеспечиваетсянепрерывноеконтактированиемежду гранулами,быстрое отслаиваниеи удалениемедно-кадмиевогослоя с поверхностигранул, а очищеннаяповерхностьснова активновступает вреакцию ссоединениямипримесныхметаллов. Скоростьпропусканияэлектролитачерез слойцинковых гранул0,03–0,5 м/с; температура40–50 С.Электролитанализируюти корректируютне реже двухраз в месяц.

3.9 Утилизацияцинка из промывныхвод и очисткасточных вод

В данномкурсовом проектепредусмотренпроцесс утилизациицинка из промывныхвод ванныулавливания.Схема этогопроцесса изображенана рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 –Схема утилизациицинка из промывныхвод

Принцип работысхемы следующий:детали из ванныпокрытия поступаютв ванну улавливания.В этой ваннепри отмывке цинка образуетсянерастворимыйгидрооксидцинка (Zn(OH)₂)в виде белоймути. Так какрасход водына промывкуневелик, то всяпромывная водаподаётся вотстойник. ВотстойникеZn(OH)₂оседает на дне,а разбавленныйNaOH над осадкомподаётся наочистные сооружения.По мере тогокак в отстойникескапливаетсягидрооксидцинка, периодическив отстойниксливаетсящелочь из ванныцинкования.В отстойникегидроксид цинкарастворяется,так как концентрацияскачиваемойщёлочи большая,а затем полученныйраствор черезфильтр перекачиваетсяобратно в ваннупокрытия. Нафильтре растворочищается отгидроксидажелеза и другихнерастворившихсяпримесей.

1) сернаякислота; 2) бисульфитнатрия; 3) известь;4) хромсодержащиестоки; 5) кислыестоки; 6) щелочныестоки; 7) стоки,содержащиеионы тяжёлыхметаллов; 8) очисткаот хроматов;9) нейтрализация;10) вакуум-фильтр;11) отстойник.

Рисунок 3.3 –Общая схемаканализированияи очистки сточныхвод цеховгальваническихпокрытий

Промывныеводы со всехостальных ваннсобираютсяи подвергаютсяочистке реагентнымспособом. Этотметод основанна реакцияхнейтрализациии окисления-восстановления.Достоинствамиего являются:простота оборудованияи его эксплуатации,универсальность,дешевизнареагентов.Недостаткиметода: необходимостьв больших площадяхдля установкигромоздкогооборудования;большой расходреагентов;проблемы собезводораживаниеми захоронениемшламов; невозможностьиспользованияводы в обороте;невозможностьизвлеченияценных металлов.

Общая схемаканализированияи очистки сточныхвод цеха гальваническогопокрытия приведенана рисунке 3.3.

Обезвреживаниехромсодержащихсточных вод.Обезвреживаниехрома ведётсярастворомбисульфитанатрия (NaHSO₄)при рН 2–2,5 пореакции:

2CrO₃ +6 NaHSO₄+ 3 H₂SO₄3 Na₂SO₄+ 2 Cr₂(SO₄)₃+ 6 H₂O. (3.11)

При дальнейшемпопадании вванну дляобезвреживаниякислых и щелочныхсточных водпроисходитследующаяреакция:

2Cr₂(SO₄)₃+ 12 NaOH 4 Cr(OH)₃+6 Na₂SO₄. (3.12)

Гидроокисьхрома выпадаетв виде шлама.

Обезвреживаниекислых и щелочныхвод. В ваннудля обезвреживаниякислых и щелочныхстоков поступаютсточные водыиз ванны обезвреживанияхромовых соединенийс рН 2–2,5; крометого, в эту жеванну поступаютводы непосредственноот промывныхванн, стоящихпосле травления,активации иобезжиривания.Происходитвзаимная частичнаянейтрализация.Если при этомв растворепреобладаеткислота, то вванну поступаетщёлочь, еслищёлочь, то вванну поступаеткислота. РекомендуемоерН сточных вод,уходящих взаводскуюканализацию,7,5–8,5. Обезвреженныеводы поступаютв промежуточнуюнасосную ёмкость,из неё по меренаполнениявыкачиваютсянасосами вотстойник, аоттуда самотёком– в заводскуюканализацию.

Очисткасточных водот органическихзагрязнений.В промывныеводы попадаютсмазочно-охлаждающиежидкости (СОЖ),которые удаляютсяс деталей вваннах обезжиривания.Кроме того, изванны пассивированияв промывныеводы попадаетполивиниловыйспирт. Смазочно-охлаждающиежидкости представляютсобой жиры, этижиры частичнозадерживаютсяна шламе, которыйобразуетсяпри реагентнойочистке. Далееэтот шламотправляетсяв отвал. Послереагентнойочистки сточныеводы пропускаютсячерез ёмкостис активированнымуглём, гдеорганическиепримеси адсорбируютсяна поверхностиактивного угля.

Помещение,в котором находитсяустановкаобезвреживаниясточных вод,должно бытьоборудовановытяжной вентиляцией.

4 РАСЧЁТНАЯЧАСТЬ

4.1 Выбор основноготипа оборудования

Главныйисполнительныймеханизмавтооператорнойлинии – этоавтооператор.В настоящеевремя широкораспространенытри типа автооператоров:подвесной,портальныйи консольный.В данном курсовомпроекте используетсяпортальныйавтооператор,так как он проств изготовлениии достаточногрузоподъёмен.Используясправочныеданные [23], выбираемавтооператорпортальноготипа Г007 со следующимихарактеристиками:

1. грузоподъёмность200 кг;

2. высотаподъёма 1300 мм;

3. скоростьпередвижения0,2 м/с;

4. скоростьподъёма-опускания0,11 м/с;

5. габаритныеразмеры 1700Ч1860Ч2100мм;

6. масса390–440 кг.

Так как покрытиенаносится надовольно мелкиедетали, то ихцелесообразнееобрабатыватьв барабанахнасыпью. Используясправочныеданные [23], выбираембарабан типаНПК–3МК со следующимихарактеристиками:

1. максимальнаязагрузка 30 кг;

2. частотавращения 10 об/мин;

3. диаметрописаннойокружности340 мм;

4. длинна610 мм;

5. габаритныеразмеры 1315Ч440Ч1050мм;

6. масса116 кг.

Процессцинкованияведётся наавтоматическойгальваническойлинии производительностью32 м²/ч (320 кг/ч)и единовременнойзагрузкой вбарабан 2,5 м²(25 кг) [23]. В даннойавтоматическойгальваническойлинии используютсяванны следующихгабаритныхразмеров [23]:

1. электрохимическиеванны 1250Ч800Ч1000 мм;

2. химическиеванны 1250Ч630Ч1000 мм.

4.2 Конструктивныйрасчёт основногооборудования

Посколькуна автооператорнойлинии деталиобрабатываютсяв барабанах,то объём барабанашестиграннойформы определяетсяпо формуле:

V_б= 2,6 r²_б L_б, (4.1)

гдеr_б – радиусописаннойокружностибарабана, м;

L_б– длинна барабана,м.

V_б= 2,6 0,170²  0,610=0,0458 м².

Общее времянанесенияпокрытия вванне составит:

= ’_т+ _об, (4.2)

где’_т –технологическоевремя, с;

_об– время обслуживания,необходимоедля загрузкидеталей в ваннуи выгрузки ихиз ванны, с(принимаем_об=60с).

, (4.3)

где - средняятолщина наносимогопокрытия, дм;

- плотностьметалла покрытия,кг/дм³;

- средняякатодная плотностьтока, А/дм²;

к_э– электрохимическийэквивалентметалла покрытия,кг/А·ч;

ВТ– выход по токуметалла покрытия,ед.

ч= 1660 с.

Так как процесспокрытия идётв барабанахпри активномперемешивании,то часть покрытогометалла истирается,чтобы это учестьувеличим _тна 30%:

’_т= 1660 Ч1,3= 2158 с.

= 2158 + 60= 2218 с.

Далее определимритм автооператорнойлинии по формуле:

, (4.4)

гдеТ₀ – действительныйгодовой фондвремени работыоборудования(для двухсменнойработы Т₀=3810ч);

- коэффициент,показывающийкакую долюрабочего дняАОЛ выдаётбарабаны спокрытымидеталями (принимаем=0,85);

n_Е3– годовая программав единичныхзагрузках:

n_Е3= S_год/ S_ез, (4.5)

гдеS_ез – площадьединичнойзагрузки, м²;

S_год– величина,связанная спроизводственнойпрограммойS соотношением:

S_год=S Ч(1 + 0,01 Ч ), (4.6)

где - процентисправимогобрака при нанесениипокрытий (принимаем=5).

S_год=50000 Ч (1 + 0,01 Ч5)= 52500 м².

n_Е3= 52500 /2,5= 21000 загр/год.

=0,1542 ч= 555 с.

Количествоосновных ванндля нанесенияпокрытия определяемпо формуле:

n_ов = t/ R_р, (4.7)

n_ов =2218 / 555= 3,99  4

Аналогичнорассчитываемколичествованн для остальныхпроцессов. Врезультатерасчёта получаемчетыре ванныцинкования,две сушильныхкамеры, остальныхванн по одной.

Определяемвремя циклаработы автооператорнойлинии:

t_ц= КЧ R_р, (4.8)

гдеК – наименьшееобщее кратноедля принятыхколичеств ванн(К= 4).

t_ц= 4Ч 555= 2220 с(37 мин.).

Необходимоеколичествоавтооператоров:

n_а = t_а/ R_р, (4.9)

гдеt_а –суммарное времяобслуживанияавтооператорамивсех ванн.

Величинаt_а складываетсяиз суммарноговремени горизонтальныхперемещенийt_г, вертикальныхперемещенийt_в и выстояt_выставтооператоровнад всеми ваннами:

t_а=t_г + t_в+ t_выст. (4.10)

, (4.11)

гдеW_ср– среднеерасстояниемежду осямисоседних ванн(W_ср =1,5 м);

n_поз– количествопозиций в линии,обслуживаемыхавтооператоромза один ритм(n_поз =16);

V_г– скоростьгоризонтальногоперемещенияавтооператора(V_г =0,2 м/с);

К– коэффициент,учитывающийхолостые ходыоператора икомпоновкуванн (К= 4).

=450 с.

Суммарноевремя вертикальныхперемещений:

, (4.12)

гдеН – высота подъёмакаретки автооператора(Н= 1,3 м);

V_в– скоростьвертикальногоперемещенияавтооператора(V_в =0,11 м/с).

=378 с.

Суммарноевремя выстоянад ваннамиt_выстравно 543 сек.[13]

t_а=450 + 378 + 543= 1371 с.

n_а = 1371 /555= 2,47  3

Необходимоеколичествоавтооператоровравно трём.

Далее рассчитаемнаиболее существенныйгабаритныйразмер автооператорнойлинии - длину.Её находим поформуле:

L=nЧW+ n_сЧW_c+ W_3/P+ W_C+ n₀ЧDW₀+ n₁ЧDW₁+ n₂ЧDW₂+ W_б, (4.13)

гдеn – количествованн одноготипоразмера;

W– ширина ваннпринятоготипоразмера;

n_с– количествосушильныхкамер;

W_c– ширина сушильнойкамеры;

W_3/P– шириназагрузо-разгрузочнойстойки;

W_C– зазор междусушильнойкамерой изагрузо-разгрузочнойстойкой;

n₀– количествокомбинацийсоседних ваннбез бортовыхотсосов;

DW₀- зазор междуваннами безбортовых отсосов;

n₁– количествоодностороннихбортовых отсосов;

DW₁- зазор междустенками ваннс одностороннимбортовым отсосом;

n₂– количестводвухстороннихбортовых отсосов;

DW₂- зазор междустенками ваннс двухстороннимбортовым отсосом;

W_б– ширина одностороннегобортовогоотсоса по краюлинии.

L=(12Ч0,63+5·0,8)+2Ч0,8+0,6+0,3+10Ч0,16+3Ч0,29+3Ч0,39+0=17,7 м.

На основаниирассчитанныхданных построенациклограмма,которая изображенана рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 –Циклограммаавтооператорнойлинии цинкованияв барабанах.

Условныеобозначения:З – загрузка,С – сушка, ПТ –тёплая промывкапосле хроматирования,ПХ – промывкахолодная послехроматирования,Х – хроматирование,О – химическоеобезжиривание,ПТ_о – тёплаяпромывка послеобезжиривания,О_э – электрохимическоеобезжиривание,ПТ_э - тёплаяпромывка послеэлектрохимическогообезжиривания,А – активация,ПХ_У – промывкахолодная послецинкования,У_Ц – улавливаниепосле цинкования,ПХ_а – холоднаяпромывка послеактивации, Ц– цинкование,▲ – подъём барабанаавтооператороми выстой длястекания раствора(16 с.), ▼ – опусканиебарабанаавтооператором(10 с.),  –перемещениеавтооператорана одну позицию(8 с.), ▬ – ваннас барабаном.

Время каждойоперации согласноциклограммеотражено витоговой таблице4.1.

Таблица4.1 – Продолжительностьтехнологическихопераций

Наименованиеоперации	Времяпо технологии,с.	Времяпо циклограмме,с.
Загрузка Обезжиривание Промывкапосле обезжиривания Электрохимическоеобезжиривание Промывкапосле электрохим.обезжиривания Активация Промывкапосле активации: первая ступень вторая ступень Цинкование Улавливаниепосле цинкования Промывкапосле цинкования Хроматирование Промывкапосле хроматирования:первая ступень вторая ступень Сушка	– 120-300 ≥20 30-300 ≥20 ≥20 15-45 30-150 1200-5400 ≥20 ≥20 45-90 ≥20 ≥20 180-600	407 164 84 28 28 31 56 20 20 1944 128 20 56 60 195 1010

4.3 Электрическийрасчёт электрохимическихванн

Сила токаI на ваннеопределяетсяпроизведениемтехнологическойплотности токаi_ср и площадиединичнойзагрузки S_ез:

I = 1,05 i_срS_ез, (4.14)

Коэффициент1,05 учитываетпотери электричествана контактыдеталей в барабане.

Напряжениена ванне припокрытии деталейв барабанахопределяетсяпо формуле:

U= (1 - )[E_a –E_k +(1 + )I R + U_П], (4.15)

гдеU_П– падение напряженияв перфорациибарабана, В;

- коэффициент,учитывающийпотери напряженияв контактах;

- коэффициент,учитывающийувеличениепадения напряженияза счёт газонаполнения;

R– сопротивлениеэлектролита;

E_a,E_k– потенциалыкатода и анодапри верхнихплотностяхтока,В.

Падениенапряженияв электролитеIRопределяютпо формуле:

, (4.16)

где - электропроводностьэлектролита;

i_cp– средняя плотностьтока, определяемаяпо формуле:

, (4.17)

гдеi_к, i_а– катодная ианодная плотноститока;

L_ср– среднее расстояниедо деталей,определяетсяпо формуле:

L_ср= (L_д + L_б)/ 2, (4.18)

гдеL_б – расстояниеот анода доближних деталейв барабане;

L_д- расстояниеот анода доцентра барабана.

L_д= W_шт / 2, (4.19)

L_б= (W_шт / 2) - r_бар, (4.20)

гдеW_шт –расстояниемежду аноднымиштангами;

r_бар– радиус описаннойокружностибарабана.

, (4.21)

где - толщинастенки барабана;

- степеньперфорациибарабана.

Боковаяперфорированнаяповерхностьбарабана,прогруженнаяв электролит:

S_бар= 6 L_барW_гр2/3, (4.22)

гдеL_бар –длинна барабана;

W_гр– ширина гранибарабана.

Ванна цинкования:

L_бар=0,61м; W_гр=0,17м; =0,2;=0,01 м;=0,01; =0,02;=30 Ом^-1м^-1; S_ез=2,5 м²;E_a=–1,39В; E_k=–1,6В; W_шт=0,6м; r_бар=0,17м; i_к=100А/м²; i_а=150А/м².

S_бар= 6 0,61 0,172/3 = 0,4148 м²,

=122,47 А/м²,

L_д = 0,6 / 2= 0,3 м,

L_б = (0,6 /2) – 0,17 = 0,13 м,

L_ср= (0,3 + 0,13) / 2 = 0,215 м,

I = 1,05 122,47 2,5 = 321,5 А,

=0,88 В,

=1,29В,

U= (1 – 0,02) [–1,39 + 1,6 + (1 + 0,01) 0,88 + 1,29] = 2,34 В.

Ваннаэлектрохимическогообезжиривания:

L_бар=0,61м; W_гр=0,17м; =0,2;=0,01 м;=0,2; =0,02;=40 Ом^-1м^-1; S_ез=2,5 м²;E_a=–1,58В; E_k=–0,9В; W_шт=0,6м; r_бар=0,17м; i_к=500А/м²; i_а=150А/м².

S_бар= 6 0,61 0,172/3 = 0,4148 м²,

=273,86 А/м²,

L_д = 0,6 / 2= 0,3 м,

L_б = (0,6 /2) – 0,17 = 0,13 м,

L_ср =(0,3 + 0,13) / 2 = 0,215 м,

I = 1,05 273,86 2,5 = 718,88 А,

=1,47 В,

=2,16В,

U= (1 – 0,02) [–1,58 + 0,9 + (1 + 0,2) 1,47 + 2,16] = 3,18 В.

На основаниипроведённыхрасчётов подбираемисточникипостоянноготока [23]:

1. дляванны цинкования– выпрямительтипа ТЕ1-400/12Тмодификации2;

2. дляванны электрохимическогообезжиривания– выпрямительТЕР-800/12Т модификации2.

4.4 Тепловой расчёт

4.4.1. Тепловойрасчет нагревающихсяванн

Определениерасхода теплотына разогревванны. Количествотеплоты Q_разнеобходимоедля разогреваванны, складываетсяиз расхода Q₁на разогревраствора, материалаи футеровкиванны и расходаQ₂ на компенсациютепловых потерь в окружающуюсреду:

Q_раз= Q₁ + Q₂/ 2, (4.23)

гдеQ₂ -тепловые потерипри рабочейтемпературеза время разогреваванны; принимается, что в процессеразогреватепловые потерив 2 раза ниже.ВеличинуQ₁ определяюткак:

Q₁= (V₁c₁Ч₁+ c₂Чm₂+ c₃Чm₃)Ч(t_K– t_H), (4.24)

гдеV₁, c₁, ₁- соответственнообъем, удельнаямассовая теплоемкостьи плотностьнагреваемогораствора;

с₁и с₂ – теплоемкостьматериаловкорпуса ванныи футеровки(для стали- 500 Дж/(кг·К);для пластиката- 1630 Дж/(кг·К));

m₂и m₃ -массы корпусаванны и футеровки;

t_ки t_н - конечная иначальнаятемпературыраствора.

Для разбавленныхрастворов (собщей концентрациейкомпонентовдо 100 кг/м³)допустимо дляориентировочныхрасчетов принятьплотность итеплоемкостьводы 1000 кг/м³и 4180 Дж/(кг·К).

Q₃, а такжеи Q₄определяемприближеннопутем перемножениявеличинытеплоотдающейповерхности(корпуса ванныF_K илизеркала электролитаF_з) навеличину удельныхпотерь теплотыq черезстенки ванныили через зеркалоэлектролитаи на время разогреваванны _р:

Q₃= q₃·F_K·_р, (4.25)

Q₄= q₄·F₃·_р. (4.26)

Величинаудельных потерьтеплоты q_з(Вт/м²) черезстенки ванныв интервалетемпературt в ванне40-100°С равна:

q₃= b₀ +b₁·t (4.27)

b₀, b₁– коэффициентыпо [13, табл. 4.2].

Удельныетеплопотериq₄ (Вт/м²)через зеркалоэлектролитав интервалеего температурыt=30-100 °Смогут бытьвычислены поэмпирическомууравнению:

q₄= 82 + 0,0115·t³. (4.28)

Ваннаэлектрохимическогообезжиривания:

С_р-ра≈ 4180Дж/кг·К, _р-ра≈1000 кг/м³, габаритыванны 1,25Ч0,8Ч1 м,_ф= 1,5кг/см³, _м.в.=7,8 кг/см³, =0,04 дм, _р=7200 с.

V₁ = 1,25·0,8·(1– 0,2)= 0,8 м³ = 800 л,

S_дна=1,25·0,8 = 1 м² = 100 дм²,

S_бок=1,25·1·0,2 + 0,8·1·0,2= 4,1 м²= 410 дм²,

S_ванны= 100 + 410 = 510 дм²,

V_м.в.=510·0,04= 20,4 дм³,V_м.ф.= 510·0,04=20,4 дм³,

m_м.в.=20,4·7,8= 159,12 кг (сталь3),

m_ф= 20,4·1,5=30,6 кг (пластикат),

Q₁=(800·4180·1+500·159,12+1630·30,6)·(60–20)=138937,5кДж,

q₃= -183,124 +7,553·60 = 270 Вт/м²,

Q₃= 270·5,1·7200=9916,4 кДж,

q₄= 82 + 0,0115·60³= 2566 Вт/м²,

Q₄= 2566·1·7200=18475,2 кДж,

Q₂= 9916,4 +18475,2 = 28391,6 кДж,

Q_раз=138937,5 + 28391,6 / 2 = 153133,3 кДж.

Определениерасхода теплотына поддержаниерабочей температуры.Количествотеплоты Q_рабнеобходимоедля поддержаниярабочей температурыв ванне химическойобработки,складываетсяиз расходатеплоты Q₂на компенсациютепловых потерьв окружающуюсреду и расходатеплоты Q₅на нагревприспособленийс деталями,периодическипоступающихв ванну. Дляванн электрохимическойобработки изсуммы Q₂и Q₅следует вычестьвеличину Q₆- количествотеплоты, выделяющейсяпри прохождениичерез ваннуэлектрическоготока. Такимобразом,

Q_раб=Q₂ + Q₅– Q₆ , (4.29)

Расчет величиныQ_раб удобновести на 1час. В этом случаевеличины Q₂,Q₅и Q₆ могутбыть вычисленыпо уравнениям:

Q₂ =3600·(q₃·F_к + q₄·F_з), (4.30)

Q₅=(с₄Чm₄+ c₅Чm₅)Ч(t_K– t_H)·n_ез^час, (4.31)

Q₆=I·(U–E_тепл)·_т^час, (4.32)

где с₄ и с₅- удельныетеплоемкостиматериаловбарабана (винипласт1630 Дж/(кг·К)) иобрабатываемыхдеталей (сталь500 Дж/(кг·К));

m₄ и m₅– массыбарабана (10 кг)и обрабатываемыхдеталей однойединичнойзагрузки (25 кг);

n_ез^час– количествозагрузочныхединиц, обрабатываемыхв ванне за1 час (определяемпо циклограмме);

Е_тепл– тепловоенапряжениеразложения;

_т^час– суммарноетехнологическоевремя обработкидеталей в ваннев течение часа(определяемпо циклограмме).

Тепловоенапряжениеразложениядля взаимообратимыхэлектрохимическихпроцессов(осаждениеметалла с растворимыманодом) равно0; для прочихпроцессоввеличину Е_теплможно вычислитьиз выражения:

Е_тепл

, (4.33)

где Н- изменениеэнтальпии вэлектрохимическомпроцессе;

z – числоэлектронов,участвующихв реакции;

F –число Фарадея.

Ваннаэлектрохимическогообезжиривания:

Q₅= (1630·10+ 500·25)·(60–20)·6= 6912 кДж,

Q₂= 21071,3 кДж(см. выше),

H₂OH₂ + Ѕ O₂,

H= H^об_воды– H^об_водор.– H^об_кисл.,

H= - 285,58 –0–0 = - 285,58 кДж/моль,

Е_тепл

=1,48 В,

_т^час=28/(28 +527)= 0,05 ч= 182 с,

Q₆= 718,88·(3,18– 1,48)·182= 222 кДж,

Q_раб=21071,3 + 6912 – 222= 27 761,3 кДж.

4.4.2 Расчёт змеевика.

Поверхностьзмеевика S_змравна:

, (4.34)

гдек –теплопередачиот конденсирующегосяпара к нагреваемомуводному раствору;

t_ср- среднийтемпературныйнапор;

_р- время разогреваванны (7200 с).

Коэффициентк зависит отхарактерадвижения жидкостив ванне, толщинытрубы змеевика,наличия на нейпродуктовкоррозии изагрязнений.В случае свободногодвижения электролитак=1000 Вт/м²·ч.

Среднийтемпературныйнапор вычисляюткак:

, (4.35)

гдеt^п_н иt_н -соответственноначальныетемпературыпара (130С)и нагреваемогораствора (20С):

t^к_ки t_к -конечные температурыконденсата(110С) ираствора (60С).

После расчетатеплоотдающейповерхностизмеевика S_змможно рассчитатьего длину L_зм,предварительнозадавшисьнаружным диаметромтрубы d=21·10^-3м.

L_зм=S_зм/(·d), (4.36)

Расход парав период разогревасоставит:

m^п_раз=Q_раз/(I_п– I_конд), (4.37)

гдеI_п и I_конд- соответственноудельноетеплосодержание(энтальпия)греющего параи конденсата(I_п=2726 кДж/кг;I_конд=546,8 кДж/кг).Аналогичночасовой расходпара на поддержаниерабочей температурыбудет равен:

m^п_раб=Q_раб/(I_п– I_конд), (4.38)

=76,1 С,

=0,273 м²,

L_зм=0,273/(3,14· 21·10^-3)= 4,14 м,

m^п_раз=149473,2/(2726– 546,8)= 68,6 кг/час,

m^п_раб=27761,3/(2726– 546,8)= 12,7 кг/час.

4.4.3 Укрупнённыйтепловой расчётванн

При расчётахучитываем, чтов году по скользящемуграфику 8 праздничныхдней, 97 выходныхдней и 260 рабочих.

Расход парана разогрев:

m_п^час=24·(t_к– t_н), (4.39)

Для ванныобезжиривания:

m_п^час= 2,4·(60-20)= 96 кг/час.

Расход парана поддержаниетемпературыm_раб^часопределяетсяпо таблице 4.3[13].

Для ванныобезжириванияm_раб^час=10кг/час.

Результатыукрупнённогорасчёта отображеныв таблице 4.2.

Таблица4.2 – Укрупнённыйтепловой расчётванн

Наименованиеванны	Количествованн	tк,С	mпчас,кг/час	mпгод,кг/год	mрабчас,кг/час	mрабгод,кг/год
Обезжиривание	1	60	60,48	15724,8	9,765	38083,5
Промывкатёплая	3	50	45,36	11793,6	50,4	196560
Сумма			196,56	51105,6	160,965	627763,5

4.5 Материальныерасчёты

4.5.1 Расчёт расходаводы на промывку

Расчёт расходаводы на промывкупроизводитсяв соответствиис ГОСТ 9.305-84. Согласноэтому ГОСТупри погружномспособе промывки,независимоот её схемы,расход водыопределяетсяпо формуле:

, (4.40)

гдеq – удельныйвынос электролита(раствора) изванны поверхностьюдеталей в барабане(q= 0,4 дм³/м²);

N– количествоступеней (ванн)промывки;

k₀– критерийокончательнойпромывки деталей;

F– промываемаяповерхностьдеталей (F=16,2 м²/ч).

k₀=С₀ / С_п, (4.41)

гдеС₀ – концентрацияосновногокомпонентав электролитев ванне передпромывкой, г/л;

С_п– допустимаяконцентрацияосновногокомпонентав электролитепосле промывки,г/л.

Пример расчётарасхода водына операциюхимическоеобезжиривание:

С₀=46,25 г/л; С_п=0,8г/л; q= 0,4 дм³/м²;F= 16,2 м²/ч;N=1

k₀= 46,25/0,8 = 57,81; Q= 0,416,2Ч57,81= 374,2 л/ч

Результатырасчёта расходаводы на промывкусведены в таблице4.3.

Таблица4.3 – Расходы водына промывку.

Операцияперед промывкой	Схемапромывки	С0,г/л	Сп,г/л	К0	Qуд,л/м2	Q,л/ч
Химическоеобезжиривание		46,25	0,8	57,8	23,1	374,2
Электрохимическоеобезжиривание		46,25	0,1	462,5	8,6	139,3
Активация		100,7	0,05	2014	17,9	289,9
Цинкование		13,5	0,01	1350	14,7	238,1
Пассивирование		72,5	0,01	7250	23,8	386,2
Сумма					88,1	1427,7

4.5.2 Расчёт расходахимикатов ианодов

Расчёт расходахимикатов напервоначальноеприготовлениерабочего растворарассчитываетсяпо формуле:

m_i=C_i ЧV_iЧn_BЧn_CM, (4.42)

гдеm_i –масса каждогокомпонентараствора, кг;

C_i– концентрациякаждого компонентараствора, г/л;

V_i– объём ванны(для электрохимическихванн V=800 л,для химическихванн V=630 л);

n_B– количествованн;

n_CM– сменностьванны в год(ванна цинкования1 раз, ваннапассивации6 раз, остальные12 раз).

Пример расчётадля ванныобезжиривания:

=30 Ч 0,63 Ч1 Ч 12 = 226,8 кг; =10 Ч 0,63 Ч1 Ч 12 = 75,6 кг; =20 Ч 0,63 Ч1 Ч 12 = 151,2 кг;m_дв-301= 4 Ч0,63 Ч 1 Ч12 = 30,3 кг.

Результатырасчётов приведеныв таблице 4.4.

Таблица4.4 – Расход химикатовна приготовлениерастворов.

Наименованиеванны	Составраствора	Концентрация,г/л	Масса,кг
Химическоеобезжиривание	NaOH Na3PO4 Na2SiO3 ДВ-301	30 10 20 4	226,8 75,6 151,2 30,3
Электрохимическоеобезжиривание	NaOH Na3PO4 Na2SiO3 ДВ-301	30 10 20 1,45	288 96 192 14
Активация	HCl	75	567
Цинкование	ZnO NaOH НБЦ-О НБЦ-К	13,5 105 5 5	10,9 84 4 4
Пассивация	СольЛиконда-25 Спиртполивиниловый	72,5 4	274 15

Расчёт химикатовна корректировкупроводитсяпо формуле:

m_i^кор= [(q_унос+ q_в + q_ф) ЧC_i+ q_разл] ЧS_год, (4.43)

гдеq_унос –потери растворас деталями ибарабаном(q_унос=0,4дм³/м²);

q_в– потери растворав вентиляцию(q_в=0,015 дм³/м²);

q_ф– потери растворапри фильтрации(только в ваннецинкованияq_ф=0,065 дм³/м²);

C_i– концентрациякомпонента,г/л;

q_разл– потери химикатовпри разложенииих электрическимтоком (толькоу электрохимическихванн q_разл=0,25дм³/м²[6]);

S_год– годоваяпроизводственнаяпрограмма,м²/год.

Пример расчётадля обезжиривания:

=[(0,4 + 0,015 + 0) Ч30 + 0]Ч52,500 = 653,6 кг; =[(0,4 + 0,015 + 0) Ч10 + 0]Ч52,500 = 217,9 кг; =[(0,4 + 0,015 + 0) Ч20 + 0]Ч52,500 = 435,8 кг; =[(0,4 + 0,015 + 0) Ч4 + 0]Ч52,500 = 87,2 кг.

Результатырасчета приведеныв таблице 4.5.

Таблица4.5 – Расход химикатовна корректировкурастворов.

Наименованиеванны	Составраствора	Концентрация,г/л	Масса,кг
Химическоеобезжиривание	NaOH Na3PO4 Na2SiO3 ДВ-301	30 10 20 4	653,6 217,9 435,8 87,2
Электрохимическоеобезжиривание	NaOH Na3PO4 Na2SiO3 ДВ-301	30 10 20 1,45	666,8 231 448,9 44,7
Активация	HCl	75	1634
Цинкование	ZnO NaOH НБЦ-О НБЦ-К	13,5 105 5 5	– 2659,2 139,2 139,2
Пассивация	СольЛиконда-25 Спиртполивиниловый	72,5 4	1579,6 87,2

Расчёт анодовна первоначальныйпуск рассчитываетсяпо формуле:

S_ан^общ= I / i_а, (4.44)

гдеI – силатока, А;

i_а– анодная плотностьтока, А/м².

S_ан^общ= 321,5 / 150 = 2,15 м².

Массу одногоанода берёмравную 15 кг,плотность цинка=7200 кг/м³,отсюда находимобъём одногоанода:

V= 15 / 7200 = 0,0021 м³.

V_а^общ= S_ан^общЧ _Zn¹, (4.45)

где_Zn¹– толщина одногоанода, м.

V_а^общ= 2,15 Ч 0,012 = 0,0258 м³.

Общее числоанодов определяемпо формуле:

П_а = V_а^общ/ V, (4.46)

П_а = 0,0258 / 0,0021 = 12,28 13.

На выполнениегодовой программы:

m_а^год= S_год Ч Ч Чк₁Ч к₂, (4.47)

где - толщинапокрытия, м;

S_год– годоваяпроизводственнаяпрограмма,м²/год;

- плотностьметалла покрытия,кг/м³;

к₁– коэффициентучитывающийсложностьгеометрическойформы детали(к₁=1,3);

к₂– коэффициентучитывающийнепроизводительныепотери (к₂=1,15).

m_а^год= 52500 Ч 7,5Ч10^-6Ч 7200 Ч1,3 Ч 1,15 = 4238,3 кг.

4.6 Расчёт вытяжнойвентиляции

Количествовоздуха, отсасываемогоот одной ванны,рассчитываетсяпо формуле:

V = V₀Ч к_темпЧ к_токсЧ к₁Чк₂Ч к₃Ч к₄, (4.48)

гдеV₀ – объём,зависящий отгабаритовванны, м³/ч;

к_темп– температурныйкоэффициент;

к_токс– коэффициенттоксичности[13];

к₁– коэффициент,учитывающийвид бортовогоотсоса;

к₂– коэффициент,учитывающийналичие воздушногоперемешивания;

к₃– коэффициент,учитывающийналичие полыхшариков наповерхностираствора;

к₄– коэффициент,учитывающийналичие пенына поверхностираствора.

V₀= 1400 Ч(0,53Ч wЧ l/ (w + l) + h)^0,33Ч wЧl, (4.49)

гдеw – ширинаванны в случаеотсосов свертикальнойщелью всасывания,м;

l– длинна ванны,м;

h– расстояниеот зеркалаэлектролитадо серединыщели всасываниябортовогоотсоса, м.

Для химическихванн:

V₀=1400Ч(0,53Ч0,63Ч1,25/(0,63+1,25)+0,2)^0,33Ч0,63Ч1,25=829,3 м³/ч.

Для электрохимическихванн:

V₀=1400Ч(0,53Ч0,8Ч1,25/(0,8+1,25)+0,2)^0,33Ч0,8Ч1,25=1082,4 м³/ч.

Температурныйкоэффициентрассчитываетсяпо формуле:

к_темп = 1 +0,0157 Ч (t_р– t_в), (4.50)

гдеt_р – температурараствора, С;

t_в– температуравоздуха, С.

Пример расчётадля ванныобезжиривания:

V₀ = 829,3 м³/ч;к_токс =1; к₁=1; к₂ =1; к₃ =1; к₄=0,5.

к_темп = 1 +0,0157 Ч (60 – 20) =1,628

V = 829,3 Ч1,628 Ч 1 Ч1 Ч 1 Ч1 Ч 0,5 = 675 м³/ч.

Результатырасчёта приведеныв таблице 4.6.

Таблица4.6 – Количествоотсасываемогоот ванн воздуха

Ванна	V0,м3/ч	t	ктемп	ктокс	к1	к2	к3	к4	V,м3/ч
Обезжиривание	829,3	40	1,628	1	1	1	1	0,5	675
Тёплаяпромывка послеобезжиривания	829,3	30	1,471	0,5	1	1	1	1	610
Электрохимическоеобезжиривание	1082,4	40	1,628	1,6	1	1	1	0,5	1764,2
Тёплаяпромывка послеэлектрохимическогообезжиривания	829,3	30	1,471	0,5	1,8	1	1	1	1098
Тёплаяпромывка послепассивации	829,3	30	1,471	0,5	1,8	1	1	1	1098
Сумма:									5245,2

5 Охрана трудаи техникабезопасности

ТЕХНИКАБЕЗОПАСНОСТИПРИ ХРАНЕНИИИ ТРАНСПОРТИРОВКЕКИСЛОТ И ЩЕЛОЧЕЙ.Хранение кислотв цехе допускаетсятолько в специальноотведенномпомещении скислотоупорнымиполом и стенами.Кладовая должнабыть обеспеченанадежнымвентиляционнымотсосом воздуха.Хранение кислотв открытыхсосудах недопускается.

Каждую бутыльследует снабдитьярлыком с указаниемнаименованиясорта, веса иГОСТ; бутылис кислотойтребуетсязаполнять неболее 9/10 их емкости.

Запас кислотв цеховых кладовыхне должен превышатьпотребности1—3 суток.

Опорожненныебутыли из-подкислоты передвозвращениемна склад требуетсяпромыватьсодовым раствороми ополаскиватьводой. В опорожненныхбутылях недолжно оставатьсяна дне значительногоколичествакислоты. Опорожненныебутыли необходимопереноситьвсегда горлышкомкверху во избежаниеожога рук и ногпри попаданиикапель оставшейсякислоты.

Погрузку,транспортировкуи разгрузкукислот и щелочейнеобходимоосуществлятьв спецодежде,состоящей изрезиновыхсапог, перчатоки фартуков.

ПЕРВАЯ ПОМОЩЬПРИ ОТРАВЛЕНИИИ ОЖОГАХ. Признакиотравлениякислотами(азотной, сернойи соляной): жгучаяболь (жжение)во рту, пищеводеи желудке, бурыепятна в углахрта, рвота.

Необходимо:вызвать иподдерживатьрвоту, питьмолоко и слабыещелочи, жженуюмагнезию всмеси с водойи молоком,известковую,белковую имыльную воду(за исключениемсоды), обильноепитье.

Признакиотравленияокислами: кашель,удушье, возбужденноесостояние,сухость и острыеболи гортани,обморочноесостояние,рвота, жажда,боли в животе,бурная сердечнаядеятельность,изменениеокраски кожногопокрова. Действиеотравленияможет проявитьсячерез несколькочасов.

Необходимовынести пострадавшегов хорошо проветриваемоетеплое помещение,освободитьот стесняющейодежды, уложитьна спину, обложитьгрелками, датьслабые щелочи— жженую магнезиюв смеси с водойи молоком,известковой,белковой илимыльной водой,масло, обильноепитье, лед.

При отравлениипарами щелочейи их растворами— глотатькусочки льда,пить слабыйраствор уксуса;

В случаеожога: щелочами— промытьпораженноеместо слабымрастворомуксусной кислоты,водой и перевязать;кислотами— промытьпораженноеместо растворомсоды, холоднойводой, смазатьвазелином иперевязать;концентрированнойсерной кислотой— обтеретьпораженноеместо сухойтряпкой, промытьбольшим количествомводы, смазатьвазелином иперевязать.

ПЕРВАЯ ПОМОЩЬПРИ ПОРАЖЕНИИЭЛЕКТРИЧЕСКИМТОКОМ. В гальваническихцехах применяютсясиловые установкипостоянного(3—12 в, а иногдаи 60 в) и переменного(110 и 22/380 в)токов. Учитывая,что рабочиеэтих цехов породу своейработы находятсяв контакте сэлектролитами,следует уделитьособое вниманиевопросам техникибезопасностипри эксплуатацииэлектрооборудования.

Электротехническоеоборудование,а также предметы,на которыхмогут появлятьсяпри аварияхили при движениии трении статическиеэлектрическиезаряды, должныбыть надежнозаземлены. Ууказанногооборудованиядолжны бытьогражденыдвижущиесяи вращающиесядетали (шкивы,валы, муфты,штоки). Обслуживающийперсонал долженбыть снабженспецодеждойи, в частности,резиновымисапогами ирезиновымиперчатками.Все электротехническиеустановки,приборы и агрегаты,представляющиеопасность дляобслуживающегоперсонала,должны иметьнадписи, помогающиеизбегать несчастныхслучаев. Помимотаких плакатов,как, например,«Не выключать— работаютлюди», «Поднапряжением»,«Высокое напряжение.Опасно дляжизни», «Нетрогать» и др.,в цехах электрохимическихпокрытий должнывывешиватьсяинструкциипо техникебезопасностипри обращениис источникамипостоянногоили переменноготоков. Инструкциядолжна бытьдоведена докаждого работающегово время беседыили инструктажа.

Однако, посколькудаже при соблюденииэтих мер в цехахэлектрохимическихпокрытий всеже возможнынесчастныеслучаи в результатепораженияэлектрическимтоком, персоналцеха долженуметь оказыватьв таких случаяхпервую помощьпострадавшемудо приходаврача-специалиста.

Эта помощьдолжна выражатьсяв немедленномустраненииочага поражения.При оказаниипервой помощинеобходимонемедленновыключить токна той частиустановки, ккоторой прикасаетсяпострадавший,а если этогобыстро сделатьнельзя, то оторватьего от токоведущихчастей установкиили проводов,предварительнозащитив себяподручнымисредствамиот поражения.Для этого следуетнадеть галошиили резиновыеперчатки, встатьна сухую деревяннуюдоску, обернутьруки сухойодеждой и т. п.

ПОЖАРНАЯБЕЗОПАСНОСТЬВ ЦЕХАХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХПОКРЫТИЙ. Причинойпожаров могутбыть неисправностьэлектрическихсетей, оборудованияи предохранителей.

Для предотвращенияаварий, вызванныхтоками короткогозамыкания, нараспределительныхщитах устанавливаютавтоматы, которыемгновенноотключаютучастки сети,на которыхпроизошлокороткое замыкание.

Частымипричинамипожаров вгальваническихцехах являютсятакже самовоспламенениеорганическихвеществ, обтирочныхпромасленныхконцов и тряпок,промасленнаяодежда и т. п.Воспламенениеэтих предметовможет произойтитакже под действиемсконцентрированныхсолнечныхлучей.

Пожары, возникающиепо этим и другимпричинам, могутбыть быстроликвидированыводой, воздушно-механическойи химическойпеной. Пенаприменяетсядля тушениялегковоспламеняющихсяжидкостей. Онапредставляетсобой смесьгаза и жидкостии имеет небольшуюплотность0,1—0,2 г/м³. Пенарастекаетсяпо поверхностигорящей жидкости,изолирует ееот пламени.

6 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК

1. Прикладнаяэлектрохимия,изд. 3-е, пер. Л.,«Химия»,1974, -536 с.

2. ВайнерЯ. В., Дасоян М.А. Технологияэлектрохимическихпокрытий. Учебникдля химическихтехникумов.Изд. 2-е. Л., «Машиностроение»,1972, -464 с.

3. Цинкованиеи кадмирование.Ильин В. А., Л.,«Машиностроение»,1971, -88 с.

4. ЛайнерВ. И. Защитныепокрытия металлов.М., «Металлургия»,1974, -559 с.

5. Справочникпо гальванотехнике.Под ред. Г. К.Петрова. М.,«Металлургия»,1967, -567 с.

6. ЯмпольскийА. М., Ильин В. А.Краткий справочникгальванотехника.– 3-е изд., перераб.и доп. – Л., «Машиностроение»,Ленинградскоеотделение.1981, -269 с.

7. МельниковП. С. Справочникпо гальванопокрытиямв машиностроении.– 2-е изд., перераб.и доп. – М., «Машиностроение»,1991, -384 с.

8. КотикФ. И. Ускоренныйконтрольэлектролитов,растворов ирасплавов.Справочник.М., «Машиностроение»,1978, -191 с.

9. ЖендареваО. Г., Мухина З.С. Методы анализагальваническихванн. – М., «Оборонгиз»,1963, -269 с.

10. ХраниловЮ. П. Экологияи гальванотехника:проблемы ирешения. – Киров:изд. ВятГТУ,2000, -97 с.

11. Справочник.Гибкие автоматизированныегальваническиелинии: Справочник/ Под ред. В. Л.Зубченко /. –М., «Машиностроение»,1989, -672 с.

12. Химия.Справочноеруководство.ГДР, 1972. Пер. с нем.Л., «Химия», 1975,-576 с.

13. Методическиеуказания квыполнениюдипломногопроекта длястудентовспециальности25.03 всех формобучения. –Киров: изд. ВятГТУ,1996, -51 с.

14. ГОСТ9.008-82. ЕСЗКС. Покрытияметаллическиеи неметаллическиенеорганические.Термины иопределения.

15. ГОСТ9.039-74. ЕСЗКС. Покрытияметаллическиеи неметаллическиенеорганические.Обозначения.

16. ГОСТ9.303-84. ЕСЗКС. Покрытияметаллическиеи неметаллическиенеорганические.Общие требованияк выбору.

17. ГОСТ9.301-86. ЕСЗКС. Покрытияметаллическиеи неметаллическиенеорганические.Общие требования.

18. ГОСТ9.305-84. ЕСЗКС. Покрытияметаллическиеи неметаллическиенеорганические.Операциитехнологическихпроцессовполученияпокрытий.

19. СТПВятГТУ 101-2000. Требованияк структуре,содержанию,изложению иоформлениюпояснительнойзаписки.

20. СТПВятГТУ 102-2000. Общиетребованияк графическойчасти.

21. Типажоборудованиядля нанесениягальванических,химическихи анодно-окисныхпокрытий на1986-1990 г. г. – М.: НИИМаш, 1985, -27 с.

22. Справочникпо химии. Изд.2-е, т. 3. - М.: Химия,1964, -1008 с.

23. Оборудованиецехов электрохимическихпокрытий. Справочник/ под ред. Вячеславова.– Л.: Машиностроение,1987, –309 с.

К У П

ГОСТ 3.1408-85 Форма1

Дубл.

Взам.

Подп.

Листов 5

Лист 1

Фамилия

Подпись

Дата

ВятГТУ

Разраб.

ВаловО. С.

Проверил

ШишкинаС. В.

Утвердил

ТПЖА746 100.106

Н. контр.

А

Цех.

Уч.

РМ

Опер.

Код.наименованиеопер.

Обозначениедокумента

Б

Код,наименованиеоборудования

КУО

Проф.

СМ

Р

УТ

КР

М

Вспомогательныйматериал

Код

Конц.

Вязкость

Фракция

Плотность

Р1

Давление

t

рН

ОПА/К

I

Dтока

U

Магн.поле

Время

А 01

А 01

10 Загрузкадеталей

Б 02

Барабан

О 03

Загрузитьдетали в барабан

А 04

20 Обезжириваниехимическое

Б 05

Ванна стальная,футерованнаяпластикатом

М 06

Натр едкийтехническиймарка ТР (NaOH) ГОСТ 2263-79 20-40 г/л

М 07

Тринатрийфосфат(Na3PO4Ч12H2O) ГОСТ 201-76 5-15 г/л

М 08

Силикатнатрия растворимый(Na2SiO3) ГОСТ 13079-81 10-30г/л

М 09

ОбезжиривательДВ-301 ТУ 38-40835-79 3-5 г/л

Р1 10

50-70  2-5 мин

О 11

Удалитьс поверхностидеталей жировыезагрязненя

А 12

30 Промывка втёплой воде

Б 13

Ванна стальная,проточная

М 14

Вода питьевая ГОСТ 2874-79

Р1 15

40-60  более 20 с.

О 16

Промыть деталив тёплой воде

КТТП

А в то м а т и ч е ск а я л и н и я ц и н к о в а ни я в б а р а ба н а х

ГОСТ3.1408-85 Форма 1а

Дубл.

Взам.

Подп.

Листов5

Лист 2

А

Цех.

Уч.

РМ

Опер.

Код.наименованиеопер.

Обозначениедокумента

Б

Код,наименованиеоборудования

КУО

Проф.

СМ

Р

УТ

КР

М

Вспомогательныйматериал

Код

Конц.

Вязкость

Фракция

Плотность

Р1

Давление

t

рН

ОПА/К

I

Dтока

U

Магн.поле

Время

01

А 17

40 Обезжириваниеэлектрохимическое

Б 18

Ванна стальная,футерованнаяпластикатом

М 19

Натр едкийтехническиймарка ТР (NaOH) ГОСТ 2263-79 20-40 г/л

М 20

Тринатрийфосфат(Na3PO4Ч12H2O) ГОСТ 201-76 5-15 г/л

М 21

Силикатнатрия растворимый(Na2SiO3) ГОСТ 13079-81 10-30г/л

М 22

ОбезжиривательДВ-301 ТУ 38-40835-79 1,4-1,5 г/л

Р1 23

50-70  2-8 А/дм2 0,5-5 мин

О 24

Удалитьс поверхностидеталей жировыезагрязненя

А 25

50 Промывка втёплой воде

Б 26

Ванна стальная,каскадная

М 27

Водас операции60

Р1 28

50-70 более 20 с.

О 29

Промытьдетали в тёплойводе

А 30

60 Промывка вхолодной воде

Б 31

Ванна стальная,каскадная

М 32

Водапитьевая ГОСТ 2874-79

Р1 33

15-39 более 20 с.

О 34

Промытьдетали в холоднойводе

А 35

70 Активация

КТТП

А в то м а т и ч е ск а я л и н и я ц и н к о в а ни я в б а р а ба н а х

ГОСТ3.1408-85 Форма 1а

Дубл.

Взам.

Подп.

Листов5

Лист 3

А

Цех.

Уч.

РМ

Опер.

Код.наименованиеопер.

Обозначениедокумента

Б

Код,наименованиеоборудования

КУО

Проф.

СМ

Р

УТ

КР

М

Вспомогательныйматериал

Код

Конц.

Вязкость

Фракция

Плотность

Р1

Давление

t

рН

ОПА/К

I

Dтока

U

Магн.поле

Время

01

Б 36

Ванна стальнаяфутерованнаяпластикатом

М 37

Кислотасоляная синтетическаятехническая(HCl) ГОСТ857-78 50-100 г/л

Р1 38

15-30 15-45 сек

О 39

Удалитьс поверхностидеталей плёнкуокислов

А 40

80 Промывка вхолодной воде

Б 41

Ванна стальная,каскадная

М 42

Водас операции90

Р1 43

15-39 более 20 с.

О 44

Промытьдетали в холоднойводе

А 45

90 Промывка вхолодной воде

Б 46

Ванна стальная,каскадная

М 47

Водапитьевая ГОСТ 2874-79

Р1 48

15-39 более 20 с.

О 49

Промытьдетали в холоднойводе

А 50

100 Цинкование

Б 51

Ванна стальная

М 52

Окисьцинка (ZnO) ГОСТ 10262-78 10-17г/л

М 53

Едкий натртехническиймарка ТР (NaOH) ГОСТ 2263-79 90-120 г/л

М 54

Блескообразующаядобавка НБЦ-О,НБЦ-К ТУ6-09-4799-83 4-6 г/л

КТТП

А в то м а т и ч е ск а я л и н и я ц и н к о в а ни я в б а р а ба н а х

ГОСТ3.1408-85 Форма 1а

Дубл.

Взам.

Подп.

Листов5

Лист 4

А

Цех.

Уч.

РМ

Опер.

Код.наименованиеопер.

Обозначениедокумента

Б

Код,наименованиеоборудования

КУО

Проф.

СМ

Р

УТ

КР

М

Вспомогательныйматериал

Код

Конц.

Вязкость

Фракция

Плотность

Р1

Давление

t

рН

ОПА/К

I

Dтока

U

Магн.поле

Время

01

Р1 55

20-30 4,5-5,8 0,5-1,5 А/дм2 20-90 мин

О 56

Нанестина деталицинковоепокрытие

А 57

110 Промывка вхолодной воде

Б 58

Ваннаулавливания,стальная

М 59

Водапитьевая ГОСТ 2874-79

Р1 60

15-39  более 20 с.

О 61

Промытьдетали в холоднойводе

А 62

120 Промывка вхолодной воде

Б 63

Ванна стальная,проточная

М 64

Водапитьевая ГОСТ 2874-79

Р1 65

15-39  более 20 с.

О 66

Промытьдетали в холоднойводе

А 67

130 Хроматирование

Б 68

Ванна стальная

М 69

Спиртполивиниловый ГОСТ 10779-78 2-6 г/л

М 70

СольЛиконда 25 ТУ 6-18-200-78 70-75 г/л

Р1 71

18-30  0,5-1,2 0,75-1,50 мин

О 72

Получитьна деталяхзащитнуюхроматнуюплёнку

А 73

140 Промывка вхолодной воде

КТТП

А в то м а т и ч е ск а я л и н и я ц и н к о в а ни я в б а р а ба н а х

ГОСТ3.1408-85 Форма 1а

Дубл.

Взам.

Подп.

Листов5

Лист5

А

Цех.

Уч.

РМ

Опер.

Код.наименованиеопер.

Обозначениедокумента

Б

Код,наименованиеоборудования

КУО

Проф.

СМ

Р

УТ

КР

М

Вспомогательныйматериал

Код

Конц.

Вязкость

Фракция

Плотность

Р1

Давление

t

рН

ОПА/К

I

Dтока

U

Магн.поле

Время

01

Б 74

Ванна стальная,каскадная

М 75

Водас операции150

Р1 76

15-39 более 20 с.

О 77

Промытьдетали в холоднойводе

А 78

150 Промывка втёплой воде

Б 79

Ванна стальная,каскадная

М 80

Водапитьевая ГОСТ 2874-79

Р1 81

50-70 более 20 с.

О 82

Промытьдетали в холоднойводе

А 83

160 Сушка

Б 84

Сушило

Р1 85

невыше 60  3-10 мин

О 86

Высушитьдетали

А 87

170 Разгрузка

Б 88

Сушило

О 89

Выгрузитьдетали изсушильногоаппарата

90

91

92

КТТП

А в то м а т и ч е ск а я л и н и я ц и н к о в а ни я в б а р а ба н а х

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ

ВЯТСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ

Факультетхимический

Кафедра «Технологияэлектрохимическихпроизводств»

АВТОМАТИЧЕСКАЯЛИНИЯ ЦИНКОВАНИЯВ БАРАБАНАХ

Пояснительнаязаписка

Курсовой проектпо дисциплине

«Функциональнаягальванотехника»

ТПЖА. 746100. 883 ПЗ

Киров2000

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ

ВЯТСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ

Факультетхимический

Кафедра«Технологияэлектрохимическихпроизводств»

АВТОМАТИЧЕСКАЯЛИНИЯ ЦИНКОВАНИЯВ БАРАБАНАХ

Пояснительнаязаписка

Курсовойпроект по дисциплине

«Функциональнаягальванотехника»

ТПЖА.746 100. 883 ПЗ

Разработалстудент гр.ТЭП-51 _________________________/ВаловО. С./

^{(подпись)}

Руководительк. т. н. профессор _____________________/ШишкинаС. В./

^{(подпись)}

Проектзащищён с оценкой«____________» «____»____________2000 г.

Члены комиссии______________________________/_________________/

^{(подпись)}

______________________________/_________________/

^{(подпись)}

Киров2000

РЕФЕРАТ

ВаловО. С. Автоматическаялиния цинкованияв барабанах.Курсовой проектВятГТУ, каф.технологииэлектрохимическихпроизводств;рук. С. В. Шишкина– Киров, 2000. ПЗ 83с., 5 рис., 11 табл.,технологическаякарта 5 с., 20 источников.

АВТОМАТИЧЕСКАЯГАЛЬВАНИЧЕСКАЯЛИНИЯ, ЦИНКОВАНИЕ,ЦИНКОВАНИЕВ БАРАБАНАХ,ЦИНКОВАНИЕВ ЦИНКАТНОМЭЛЕКТРОЛИТЕ,БАРАБАН, ЦИНКАТНЫЙЭЛЕКТРОЛИТ,ВАННЫ, ДЕТАЛИ,ЭЛЕКТРОДЫ.

Объектисследованияи разработки– цинкованиестальных деталейв барабанах.Цель работы:спроектироватьи описатьтехнологическийпроцесс нанесенияна детали цинковогопокрытия.