Гальваническое покрытие хромом (стр. 3 из 9)

Одним из наиболее эффективных электролитов для черного хромирования является разработанный в СССР электролит Метахром, содержащий 450 г/л СгО₃ и две специальные добавки: "А" в количестве 3 г/л и "Б" — 30 г/л. При приготовлении электролита добавка "А" предварительно растворяется при 60_70 °С в небольшом количестве воды. Электролит содержит также препарат Хромин в количестве 5 г/л. Метахром обладает наиболее высокой технологичностью и стабильностью по сравнению с другими известными электролитами. Оптимальная температура электролиза 20—30 °С, плотность тока 15 А/дм². Возможен перегрев электролита до 50—60 ^СС. Плотность тока может варьироваться в интервале 5-100 А/дм-.

Покрытия, полученные из электролита Метахром, обладают низким коэффициентом отражения света: 2 % в видимой части спектра и <1 % — в инфракрасной.

1.5 АНОДЫ

При хромировании применяют нерастворимые анодов, так как использования для этой цели хрома невозможно по трем причинам. Главная из них- легкость анодного растворения хрома: анодный выход по току превышает катодный примерно в 8 раз. Другие причины – хрупкость металлического хрома и высокая стоимость изготовления массивных электродов.

Наиболее подходящий материал для изготовления анодов – свинец, на поверхности которого облегчен процесс окисления Сг³⁺ в Сг⁶ . Одновременно на поверхности анода идет разряд ионов ОН и выделение кислорода. В процессе электролиза на поверхности анодов образуется темно-коричневая пленка PbO2, которая обеспечивает более однородное состояние поверхности анодов и улучшает их работу.

Однако, помимо этого, на анодах, особенно при длительном их перебывании в электролите без тока, образуется желтый слой PbСrO4, оказывающий значительное сопротивление протеканию тока. Периодическое удаление этого слоя осуществляют крацеванием с предварительной обработкой анодов в растворе, содержащем 100г/л NaOH и 100г/л K2CO3. Щелочную обработку, разрыхляющую слой PbСrO4, ведут при температуре 70-80 С˚ и і(анодн.)=10-30 А/дм(кВ.). Вместо щелочной обработки возможно химическое травление в 5%-ом растворе HCl.

При длительном перерыве электролиза аноды должны быть извлечены из электролита и помещены в воду. Наиболее распространены аноды, изготовленный из сплава свинца с 6-8% Sb или 6-8% Sn. Такие аноды более химически стойки и прочны, чем аноды из чистого свинца. Рекомендуется так же применять аноды, содержащие одновременно Sb и Sn в кол-вах, указанных выше, а так же аноды, содержащие помимо Sb и Sn еще 2% Ag.

На рис. 1 представлены типы сборных анодов(а) и подвесок(б) для крепления анодов к штангам.

Рис.2. Типы сборных анодов, подвесок для анодов и анододержалелей.

1.6 НЕПОЛАДКИ ПРИ ХРОМИРОВАНИИ

Помимо специфических неполадок, возможных при осаждении хрома из саморегулирующихся и тетрахроматного электролитов при хромировании возможны другие дефекты, общие для большинства электролитов хромирования (табл. 27).

Удаление некачественных покрытий.

Удаление некачественных покрытий осуществляют химическим или электрохимическим способом.

Химический способ состоит в растворении покрытий в 5—20 %-ном растворе НС! при I= 20-70°С. Для удаления покрытия с меди, латуни, никеля этот метод наиболее часто применим. При удалении хрома со стали необходимо вводить в НСlингибиторы, так как возможно растравливание и наводороживание стали. Скорость растворения хрома в растворе НС1 в зависимости от ее концентрации и температуры колеблется в пределах 100—200 мкм/ч.

После удаления хрома со стальных деталей необходимо проводить обезводороживание в течение 2—2,5 ч при t= 200-250 °С.

Электрохимический способ более безопасен по сравнению с химическим. Он особенно эффективен при снятии толстых хромовых покрытий со стальных деталей. Раствор для снятия покрытий содержит 100—150 г/л NаОН или КОН. Обработку ведут на аноде, используя в качестве катодов стальные пластины. Температура t= 20-35 C, анодная плотность тока і_а= 5-20 А/дм². Опасно присутствие в растворе хлоридов, способных вызвать растравливание и потемнение стали.

При удалении хрома с никеля концентрация щелочи должна быть 40— 50 г/л, аt= 18-20 °С.

Для удаления покрытий с цинковых отливок рекомендуется раствор следующего состава (г/л):

Na₂S........... 30

NаОН............. 20

Режимработы: t= 20-25 °С; t_а = 2-З А/дм².

Снятие хрома со стальных деталей может быть осуществлено при і_а — = 15-20 А/дм² в отработанном электролите хромирования.

Из литературного обзора, а также по опыту работы предприятия выбираем сульфатный электролит.

Состав электролита и режим работы:

СгО₃ 200 – 250 г/л. t – 50 ºC

H₂SO₄ 2,0 – 2,5 г/л. і – 25 А/дм(кв.)

Из литературного обзора, выбираем сульфатный электролит, состав которого следующий:

СгО₃ _____150— 300 г/л,

H₂SO_{4 _______}2.25 – 2.5 г/л

І _________15 - 60 А/дм

t__________45 – 55 С°

2. Конструктивный расчет

2.1 РАСЧЕТ ОБЪЕМА ПРОДУКЦИИ ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ К РЕАЛИЗАЦИИ ИЛИ ПРОГРАММНАЯ ПРОГРАММА ЦЕХА

С учетом коэффициента брака

1%:

2.2 РАСЧЕТ ФОНДА ВРЕМЕНИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВ СО СМЕННЫМ ГРАФИКОМ

Где n – количество смен.

Где a – процент потерь рабочего времени (для автоматизированного оборудования и двусменного раб. дня а=8%)

n – число смен

Производительность рассчитаем по формуле:

2.3 РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ В ТОКОВЫХ ЕДИНИЦАХ

(А)

Реакции на электродах:

К:

А:

k = 52/6*26.8=0.3234 г/А*час

3. Технологический процесс хромирования

3.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ

Определим время электрохимического осаждения хрома:

мин.

δ – толщина покрытия, мкм.

- плотность хрома, г/см(куб.)

- катодная плотность тока А/дм(кв.)

Вт – выход по току хрома

- электрохимический эквивалент, г/Ачас

Загрузочные данные детали:

Наименование деталей	Металл	Характеристика			Габариты подвески	Число деталей на подвеске/в агрегате	Площ. На загр. м (кв.)	Годов. Произв.
		габариты, мм	масса, кг	S, дм(кв.)				м(кв.)	С браком м(кв.)	ЗП в год
Кольцо упорное	30ХГСА	Ø = 82L = 12	0.09	3,73	1250×800	20	0,746	25000	25250

Производственная программа:

ЗП/год.

Где

- производственная программа, м(кв.)/год.

- загрузка на ванну, м (кв.)

3.2 КАРТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ХРОМИРОВАНИЯ

№	Наименование операций	Состав раствора	Концент-рация, г/л	Режим работы
				Т,ºС	I, А/дм(кв.)	τ, мин
1.2.3.4.5.6.7.8.9.	Загрузка – выгпузкаЭлектрохимическое обезжиривание на катоде и аноде.Вода техническая проточнаяАнодная активация (перед прогреть дет. В теч. 2-3 мин)ХромированиеПромывка в холодной непроточной водеПромывка в хол. ВодеПромывка в гор. ВодеСушка детали	Натрий едкийХромовый ангадрид технич. ГОСТ 2548-77H₂SO₄Хромов. АнгидридH₂SO₄Вода техн. непроточнаяВода техн. проточнаяВода техн. проточная	30 – 5040-50200-2502-2,5200-2502-2,5	18-35505060-9090	5,320-255020-2520-25	1010,5-1601-21-2115

3.3 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

3.3.1 Темп выхода подвесок рассчитываем по формуле

Где

- эффективный фонд рабочего времени.

- число подвесок в загрузке.

- общая площадь деталей.

3.3.2 Количество ванн хромирования

Где τ1 – длительность поцесса, мин.

Т – Темп выхода загрузочного приспособления, мин.

Принимаем n =9 (ванн хромирования).

Коэффициент загрузки ванн: