Основные неполадки в процессе никелирования.

Таблица2.4.

Основные неполадки в процессе никелирования, их причины и устранения
Неполадки	Причина неполадок	Способ устранения
Образование крупнокристаллических покрытий на катоде	Защелачивание, повышенная плотность тока, пониженное содержание солей никеля	Откорректировать рН электролита раствором Н2SO4, снизить плотность тока, добавить NiSO4·7H2O и NiCl2·6H2O
Шероховатость покрытия	Загрязнение электролита механическими примесями, анодным шламом, низкая температура	Отфильтровать электролит, заменить анодные чехлы, провести фильтрацию при пониженной кислотности, повысить температуру, добавить солей никеля
Шелушение осадка	Присутствие в электролите окислителей и (или) солей хрома	Обработать электролит активированным углём и прокипятить, заменить электролит
Подгар покрытия на углах детали	Чрезмерно высокая плотность тока	Снизить плотность тока
Отслаивание покрытия	плохое качество обезжиривания, наличие свинца	улучшить качество обезжиривания, селективно очистить электролит
Питтинг	Ванна загрязнена органическими примесями, низкое значение pH, высокая плотность тока, слабое перемешивание, низкая температура, заниженная концентрация борной кислоты	Провести очистку ванны активированным углём или перманганатом калия, постепенно снизить плотность тока, откорректировать pH, усилить перемешивание, подогреть электролит, откорректировать концентрацию борной кислоты
Низкая рассеивающая и кроющая способность электролита	Недостаточная площадь анодов, органические и неорганические загрязнения, плохая электропроводность электролита	Увеличить площадь анодов, отфильтровать, проверить концентрацию солей хлора в электролите и откорректировать
Непокрытие деталей	Плохой контакт деталей с подвеской	Улучшить контакт деталей с подвеской

Основные неполадки в процессе покрытия цинком.

Таблица2.5.

Характеристика дефектов	Причины дефектов	Способы устранения
Тёмный (губчатый) осадок	1) Наличие олова в двухвалентной форме 2) Низкоесо держание олова 3) Низкая концентрация ZnO 4) Повышенная катодная плотностьтока 5) Низкая температур а электролита 6) электролит не проработан	1) провести корректировку электролита по соответствующим компонентам 2) повысить температуру 3) снизить плотность тока 4) проработать электролит
Отсутствие покрытия по всей поверхности изделия при низких плотностях тока	1) короткоезамыканиенаванне 2) наличие окислителей в электролите	1) устранить короткое замыкание 2) произвести проработку ванны током
Пассивирование анодов, сопровождаемое выделением кислорода	1) недостатокщёлочи 2) высокое значение анодной плотности тока	1) увеличить поверхность анодов 2) снизить плотность тока

 

 

Контроль качества покрытий.

Контроль качества электрохимических покрытий заключается в следующем: 1) контроль по внешнему виду; 2 ) проверка толщины покрытия; 3) определение пористости покрытия; 4) испытание на сцепление покрытия с основным металлом; 5) определение механических свойств покрытия; 6) испытание на коррозионную устойчивость.

В данном производстве по технической документации заложен только контроль по внешнему виду и на толщину покрытия.

Контроль по толщине покрытия производят струйным методом. Этот метод более точен, чем капельный, и требует меньше времени. Он определяет толщину покрытия по объёму израсходованного раствора.

2.1.9. Способы подготовки поверхности изделия перед покрытием основного металла.

Химическое обезжиривание.

Химическое обезжиривание - применяется для удаления с поверхности деталей основной массы жировых загрязнений. Оно заключается в том, что под воздействием щелочи жиры омыляются и переходят в раствор, а минеральные масла в присутствии специальных поверхностно активных веществ – образуют эмульсию. К веществам входящим в состав обезжиривающих растворов предъявляются особые требования. Они должны хорошо удалять жировые пленки, не должны вызывать коррозию обрабатываемых деталей и должны хорошо смываться при промывке водой. Применение для очистки поверхности изделий растворов готовых моющих препаратов технологически и экологически весьма целесообразно, если они сочетают хорошую обезжиривающую способность по отношению к различным загрязнениям с отсутствием коррозионного воздействия на обрабатываемые металлы.

При химическом обезжиривание применяют растворы щелочей и растворы солей щелочных металлов. Очистку изделий от минеральных масел, неомыляемых жиров, консервационной смазки можно проводить также в органических растворителях; трихлорэтилене, бензине, керосине и др.

МС-15 – готовое моющее средство, предназначено для удаления основной массы жировых загрязнений. Смывает минеральные масла, горюче-смазочные материалы, сложнее удаляет полировальные пасты. Механизм операции заключается в эмульгировании жиров, т.к. жиры, входящие в состав полировальных паст не омыляемы. Для улучшения качества обезжиривания повышают температуру раствора и время выдержки.

Операция производится в электролите следующего состава:

–гидроксид натрия – для повышения электропроводности раствора, для омыления омыляемых жиров по реакции:

 

(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3NaOH →3C₁₇H₃₅COONa + C₃H₅(OH)₃

 

–кальцинированная сода – для поддержания щелочности раствора в результате гидролиза:

 

Na₂CO₃ + H₂O → Na₂HCO₃ + NaOH

 

Na₂HCO₃ + H₂O → NaOH + H₂O + CO₂.

 

–тринатрийфосфат – смягчает воду, улучшает моющую способность, в результате гидролиза поддерживают щелочность. Обладая поверхностно-активными свойствами. Фосфаты хорошо смываются водой;

–синтанол ДС-10 – биологическая добавка, для эмульгирования не омыляемых жиров и улучшения [1].

Для данного проекта предлагается химическое обезжиривание в растворе МС-15 (30-40г/л) с добавлением эмульгатора ОП-7 или ОП-10.

Режим работы:

Температура: 60-90 ^оС

Продолжительность процесса до 20 мин.

Электрохимическое обезжиривание.

Электрохимическое обезжиривание деталей из меди, цинка, алюминия и их сплавов осуществляется только на катоде. Скорость электрохимического обезжиривания значительно выше, чем хими­ческого. Качество обезжиривания лучше. При электрохимическом обезжиривании пользуются в основном теми же химикатами, что и при химическом, только в меньшей концентрации [1].

Щелочные растворы плохо смываются с металлических деталей, поэтому промывку после химического обезжиривания нужно вести в теплой (49—59 °С) воде. Но, поскольку после обезжиривания обычно следует травление, куда деталь должна обязательно поступать холодной, во избежание ее окисления, то после обезжиривания должна следовать сначала промывка в теплой воде, а затем — в холодной. Используем каскадную ванну [1].

Травление.

Травление - применяется для удаления оксидов с поверхности деталей с помощью кислых растворов. Его осуществляют химическим и электрохимическим способами после обезжиривания. Существует также химический способ одновременного совмещенного обезжиривания и травления изделий в одном растворе. Травитель и условия травления выбираются в зависимости от природы обрабатываемого металла.

Травление латуни проводят в смеси серной (250 г/л) и азотной кислот (250 г/л), натрий азотисто-кислый (7 г), вода деионизированная (500 мл),что способствует получению светлой, полублестящей поверхности [1].

Для травления коррозионно-стойких сталей применяют смесь азотной и соляной кислот. Для того чтобы уменьшить объем выделяющегося водорода, предохранить поверхность деталей от перетравливания, а также для экономии кислоты применяют ингибиторы травления. Ингибитор кислотной коррозии для серной и азотной - С-5 [1].

Активация.

Активация- это заключительная операция подготовки поверхности перед нанесением гальванического покрытия. Производится непосредственно перед погружением в гальванические ванны и необходима для быстрого удаления тонкой пленки окиси, образующейся на поверхности очищенных изделий при их транспортировке, промывке или во время хранения. Она обусловливает выявление кристаллической структуры металла. Таким образом, активирование металла повышает сцепление покрытия с основой.

Активацию в данном проекте предлагается проводить в:

HCl (p=1,19 до 1,18 г/см³).

Пассивирование.

Пассивирование проводят в течение 5−10 секунд в растворе, со-держащем соединения шестивалентного хрома (, , ), а также ионы , , , , . На поверхности цинкового покрытия образуются труднорастворимые соли хрома и цинка, имеющие радужную окраску. Желтый оттенок дают соединения шестивалентного хрома, зеленый – трехвалентный хром. Хрома в пленке приблизительно в 18 раз больше, чем цинка, поэтому такую обработку называют хроматное пассивирование или хроматирование.

Пленка получается толщиной 0,25−0,5 мкм. Пленка мягкая, пористая. Ее упрочняют промывкой в холодной, а затем в теплой, воде и сушкой при температуре 50. При температурах >70 пленка разрушается. Затем сушат 24−48 ч на воздухе и пленка отвердевает. Если в растворе присутствует, то операцию осветления можно не проводить. Хроматная пленка может быть прозрачная (голубого цвета), наносят ее в растворе, содержащем и добавки Ликонда-31.

Промывка.

Промывка проводится с целью уменьшения концентрации химических соединений на поверхности обрабатываемых деталей до такой величины, когда они не будут оказывать неблагоприятного действия на качество выполнения последующих операций. От качества промывки после обезжиривания и травления зависит качество покрытия, работа всех электролитов и состав сточных вод. После операции обезжиривания химического применяется промывка в горячей воде т.к. в ней лучше растворяется мыло. После нанесения покрытия промывку проводят сначала в холодной воде потом в горячей. Промывка в горячей воде применяется перед сушкой для ускорения процесса сушки и снижения затрат тепла на неё.

При промывке в проточной воде применяют три основные схемы (рис.6):

1) одноступенчатая промывка в одной (одинарной) ванне (а);

2) многоступенчатая прямоточная промывка в нескольких последовательно устанавливаемых ваннах (ступенях), оборудованных самостоятельной системой подачи и слива воды (б);

3) многоступенчатая противоточная каскадная промывка (в, г), при которой направление потока воды противоположно направлению движения деталей.

 

 

Рис.6. Схемы промывок: а − одноступенчатая (одинарная), б − двухступенчатая прямоточная, в − двухступенчатая противоточная каскадная, г − трёхступенчатая противоточная каскадная; Т − технологическая ванна

При использовании противоточной схемы вода поступает в конечную ступень (в конечную ванну промывки), а затем проходит, все остальные ступени и сбрасывается в сток. Детали при промывке поступают в первую ступень, где более грязная вода, в последней ступени уже частично отмытая деталь погружается в самую чистую воду. После химического, электрохимического обезжиривания, травления, анодного окисления, электрохимического полирования и после снятия шлама рекомендуют применять двух- и трехступенчатую каскадную промывку. Достоинством многокаскадной промывки, при прочих равных условиях, является небольшой расход воды, а недостатком − большие концентрации загрязнений в сточных водах, поступающих на очистку. Исходя из минимального расхода воды и выноса электролита с деталями из ванн после процесса обезжиривания, я выбираю проточную промывку в теплой воде. Затем необходимо провести противоточную двухкаскадную промывку в холодной воде. После активации поверхности изделий применяю противоточную двухкаскадную промывку в холодной воде. Потом после нанесения покрытия ставлю ванну улавливания. Затем опять ставлю противоточную двухкаскадную промывку в холодной воде. После процесса пассивации ставлю ванну улавливания и противоточную двухкаскадную промывку в холодной воде. И наконец, применяю противоточную промывку в тёплой воде.

 

 

 

 

 

Технологическая схема.

3.1 Технологическая схема нанесения покрытия :

Таблица 3.1

№ операции	Операция	Состав электролита (г/л)	рН	Темпера-тура электроли-та, ^оС	Плотно-сть тока, А/дм^2	Продолжительность операции, мин.
	Монтаж в барабан
	Электрохими-ческое обезжиривание	МС-15 (30-40г/л)		60 - 90	1-2
	Промывка теплая проточная	Вода водопроводная		40 - 60		1 - 2
	Промывка 2-х ступенчатая каскадная	Вода водопроводная		18 - 25		1 - 2
	Травление	HNO3 (500 мл); H2SO4 (500мл); NaNO2 (14г/л);		18 - 25		0,17
	Улавливание			18 - 25
	Промывка 2-х ступенчатая каскадная	Вода водопроводная		1 - 25		1-2
	Активация	HCl -100 г/л		18 - 25
	Промывка 2-х ступенчатая каскадная	Вода водопроводная		18 - 25		1 - 2
	Никелирование полублестящее	NiSO4·7H2O-250-300 NiCl2·6H2O-40-60 H3BO3-35-40 1,4-бутиндиол-0,1	4,5	50 - 60	2-6
	Улавливание	Деионизированная вода		18 - 25		1-2
	Промывка 2-х ступенчатая каскадная	Вода водопроводная		18-25		1-2
	Промывка погружная не проточная	Деионизированная вода		18-25		1-2
	Никелирование блестящее	NiSO4·7H2O-250-300 NiCl2·6H2O-40-60 H3BO3-35-40 Сахарин -1-2 Кумарин -0,2-1,0 Пропаргиловый спирт-0,056-0,112	4,0-4,5	40-60	1-10
	Улавливание	Деионизированная вода		18-25		1-2
	Промывка 2-х ступенчатая каскадная	Вода водопроводная		18-25		1-2
	Промывка погружная не проточная	Деионизированная вода		40-50		1-2
	Демонтаж