Диплом Султан.output

Сернокислый никель ………………………………50 Сернокислый аммоний……………………………15 Сернокислый цинк…………………………………25 Роданистый аммоний………………………………15 Лимонная кислота…………………………………. 2 Рабочая температура………………………………18—25°C

Плотность тока……………………………………...0,1 А/дм2 Величина pH…………………………………………5,2—5,5

Детали никелируют при напряжении, не превышающем 0,8-1,0В с выдержкой 20—30 мин., с применением никелевых и графитовых анодов.

Корректировку pH производят 3-процентным раствором серной кислоты или углекислым цинком, избыток которого на дне ванны способствует устойчивости pH.

Селективная очистка

При очистке раствора от солей железа поступают так: электролит подкисляют до рН=4 и добавляют 10-процентную перекись водорода из расчета 3 мл на 1 л электролита, раствор нагревают до 70—75° и перемешивают в течение 1—2 час. После этого добавляют в раствор измельченный мел или известь, и при перемешивании железо в виде нерастворимого гидрата окиси выпадает на дно. Через несколько часов, когда раствор отстоится, его фильтруют, подкисляют до нормального pH, после чего приступают к работе.

Удаление органических примесей и устранение питтинга можно производить при помощи активированного угля из расчета 2 г/л, выдерживая его в ванне при перемешивании в течение одной смены.

Для поддержания высокой химической и физической чистоты электролита, особенно при блестящем никелировании, необходимо производить химическую очистку один раз в месяц при трехсменной работе; очистку внутренней поверхности ванны 1 — 2 раза в месяц; периодическую или непрерывную фильтрацию через фильтровальную ткань со слоем активированного угля со скоростью 1—2 объема/ч. Уголь можно помещать в мешочки между рамами фильтр-пресса и менять их нс реже одного раза в месяц. Селективную очистку производят в специальной ванне со скоростью протекания электролита 1/3 объема/ч при температуре 50—60 °С, катодной плотности тока 0,2—0,3 Л/дм2, напряжении 0,8 В. Катоды из гофрированных листов железа предварительно подвергают никелированию, аноды должны быть без чехлов. Перемешивание производят сжатым воздухом.

При работе с никелевыми электролитами необходимо соблюдать следующие правила: ванны подготавливают заранее; катодные и анодные штанги тща-

21

тельно чистят; системы перемешивания и фильтрации включают предварительно; детали загружают быстро, под током. Запрещаются выключение тока, изъятие подвесок для осмотра, а также корректирование pHво время электролиза. Касаться деталей можно только в резиновых перчатках, иначе образуются непокрытые места. Подвесные крюки к анодам должны быть изготовлены из меди или железа, изолированного пластмассой.

1.5. Выбор электролита никелирования

Выше были приведены наиболее распространённые электролиты никелирования. Для осуществления процесса никелирования кольца, я выбираю сернокислый электролит. Так как он устойчив в работе и при их правильной эксплуатации и систематической очистке от вредных примесей может использоваться в течение нескольких лет без замены.

Таблица 4

Неполадки при никелировании, их причины и способы устранении

	Характер неполадок	Возможные причины	Способы устранения
	Никель на деталях не
	осаждается. Усиленно	Мала величина pH	Проверить pH и откор-
	выделяется водород		ректировать его 3-
		электролита (слишком
			процентным раствором
		кислый электролит).
			NaOH
		1) Мала величина Dk
	Никель на деталях не	2)Низкая температура	1) Повысить Dk
	осаждается. Детали	электролита
			2) Подогреть электролит до
	покрываются черным	3) Неправильное
			18—25°
	мажущим налетом	включение полюсов на
			3) Проверить и переключить
		ванне
			полюса
		4) Наличие солей азотной
			4) Проработать или сменить
		кислоты в электролите
			ванну

22

		1) Не достаточное
	Частичное покрытие	обезжиривание деталей	1) Повторить операции
		2) Детали взаимно эк-	подготовки
	деталей никелем при
		ранируются на подвеске	2) Изменить расположение
	хорошем качестве по-
		3) Неправильное	деталей
	крытия
		расположение анодов	3) Улучшить контакт и
		или нарушение контакта	расположение анодов
		отдельных анодов	4) Улучшить контакт
		4) Отсутствие кон такта	подвески со штангой
		подвески со штангой
	Покрытие имеет жел-		1) Проверить pH и под-
	тый оттенок, а на	1) Высокое значение pH	кислить электролит 3-
	кромках деталей		процентным раствором сер-
		(щелочной электролит)
	возможно		ной кислоты
		2) Чрезмерно высока
	образование зеленых		2) Снизить или дать
		катодная плотность тока
	гидратов окиси		усиленное перемешивание
	никеля		электролита
	Медленное осаждение	Низкая температура	Подогреть электролит до
	никеля
		электролита	18—25°
	Аноды покрыты ко-	1) Высокая анодная	1) Уменьшить плотность
	ричневой или черной
		плотность тока	тока, увеличив поверхность
	пленкой
		2) Мала концентрация	анодов
		NaCl	2) Добавить NaCl 2—3г/л
	Слой никеля блестя-	Накопление в	Подкислить электролит,
			ввести Н2О2, нагреть и пе-
	щий с продольными	электролите солей
			ремешать, за щелочить до
	трещинами	железа более 0,1 г/л
			pH = 6 и отфильтровать
	Никель имеет серый	Накопление в	Подкислить электролит и
	оттенок, плохо поли-
		электролите солен меди	проработать его при низкой
	руется, аноды без тока
		более 0,02 г/л	плотности тока
	покрываются медью
	Появление черных		Добавить известкового мо-
	или коричневых	Загрязнение электролита
			лока или мела до pH = 6,1 —
	полос или общее	солями цинка
			6,3 и отфильтровать осадок
	почернение покрытия
		23

		1.Слишком кислый
	Отслаивание никеля в	электролит и высокая
	виде мелких	2.Низкая концентрация	1) Подщелочить электролит
	блестящих чешуек,	N1504 при большом	2) Добавить сернокислого
	легко осыпающихся	содержании проводящих	никеля
	от прикосновения	солей
		Электролит загрязнен
	Шероховатость и вы-	взвешенным анодным	Отфильтровать электролит
	сокая пористость	шламом и прочими	и надеть чехлы из льняной
	никеля	механическими	ткани на аноды
		примесями
		Загрязнение электролита	Подкислить электролит, до-
	Образование пеленга	органическими	бавить Н2О2 и снова за
		примесями	щелочить
	Никелевое покрытие	Загрязнение электролита	Удалить примеси дроб-
		органическими
	хрупкое и блестящее		леным древесным углем
		соединениями
	Образование шерохо-	1) Высокая плотность	1) Снизить катодную
	ватых покрытий и
		тока	плотность тока
	дендритов на кромках
		2) Чрезмерно	2) Ввести полировку и
	деталей (при
		продолжителен процесс	промежуточный подслой
	нормальном составе
		никелирования	меди
	электролита)

1.6. Удаление некачественных покрытий никеля

Никелевые покрытия на стали и сплавах меди, как правило, удаляются в ванне с разбавленной серной кислотой. К 20 л холодной воды добавляют при постоянном перемешивании порциями 30 л концентрированной серной кислоты, следя за тем, чтобы температура не превышала 60 °С. После охлаждения ванны до комнатной температуры ее плотность должна быть ~ 1,63 г/см3.

Для того чтобы не стравливался материал подложки, в ванну добавляют 50 г/л глицерина. Ванны облицовывают винипластом. Изделия навешиваются на средней штанге, соединенной с положительным полюсом источника тока. Боковые штанги, на которых навешены свинцовые листы, соединяют с отрицательным полюсом источника тока.

24

Температура ванны не должна превышать 30 °С, так как горячий раствор действует агрессивно на подложку. Плотность тока достигает 4 л/дм2, напряжение можно изменять в пределах 5-6 В.

Через определенное время следует добавлять концентрированную серную кислоту для поддержания плотности, равной 1,63 г/см3. С целью предупреждения разбавления ванны необходимо изделия в ванну погружать после их предварительной сушки.

1.7. Выбор способа подготовки поверхности изделия

1.7.1. Механическая подготовка поверхности

Крацеванием называется операция очистки поверхности деталей при помощи щеток, которые обычно монтируют на валу электродвигателя или станка. Крацевание производится стальными, латунными, медными щетками. Иногда крацевание производят ручными щетками.

К способу шлифования и полирования деталей насыпью незакрепленным абразивом относятся галтованные, подводное галтованные (шлифованиеполирование), выброобразивная (виброгалтование) и анодно-абразивная обработка.

Шероховатость обработки может быть доведена при шлифовании до Rz= 10- 3,2 мкм ( 6 - 7 класс), при полировании до Rz= 1,6 - 0,4 мкм (9-10 класс).

Галтовка предназначена для очистки поверхности мелких деталей от различных загрязнений, травильного шлама, заусенцев и неровностей, а также для шлифования и полирования. В процессе обработки (галтования - шлифования - полирования) загруженные во вращающийся герметически закрытый многогранный барабан детали, перемещаясь, взаимно трутся своими поверхностями, в результате чего удаляются окалина, ржавчина, заусенцы и другие поверхностные дефекты. Такую обработку применяют в основном для металлоемких и толстостенных механически прочных деталей из черных металлов и сплавов цветных металлов при исходной шероховатости поверхности не больше Rz= 40 - 10 мкм (4-5 класса). Класс шероховатости поверхности может быть повышен на два класса при шлифовании и на два-три класса при полировании [7].

Сущность струйно-абразивной обработки состоит в том, что на обрабатываемую поверхность под определенным давлением струей подается воздух со взвешенными абразивными частицами (в сухом виде или в виде пульпы), в результате чего поверхность очищается.

Пескоструйной обработкой придают шероховатость поверхности, чем обеспечивают хорошее сцепление покрытий с основным металлом. Оптималь-

25

ные результаты достигаются при обработке поверхности кварцевым песком, но такой песок вредно воздействует на здоровье рабочих (заболевание силикозом), поэтому применяют кварцевый песок только при специальном разрешении.

Гидропескоструйная обработка. При этой обработке на поверхность металла воздействуют струей воды, содержащей во взвешенном состоянии зерна абразивного материала. Такая обработка во многом сходна с обработкой сухим песком, т.к. в обоих случаях обрабатываемая поверхность испытывает ударное действие непрерывного потока абразивных зерен. Соотношение песка и воды принимают в пределах 1:2- 1:6.

Для выбранной детали требуется механическая подготовка в следствии образовании на поверхности детали высокой шероховатости при изготовлении её методом вырубки. Для нанесения покрытия на данную деталь требуется 6-7 класс шероховатости, следовательно, оптимальным методом подготовки будит являться метод шлифование.

Выбор способа механической обработки

Для механической обработки поверхности изделий и под оксидирование, и под Ni-я выбираю мокрое галтованные. Мокрую галтовку обычно применяют перед нанесением покрытия, чтобы сгладить поверхность. Возможность одновременной обработки большого количества деталей, не дефицитность применяемых материалов и сравнительная несложность конструкции оборудования, исключение прожогов и нежелательных фазовых превращений обеспечивают большую эффективность этого метода. Шероховатость поверхности до нанесения покрытия RZ=40-50МКМ, после обработки. Rz—5-25мкм. Абразивный материал-бой электрокорундовых кругов Т, ВТК размером 5-30 мм, раствор - компонент мыло хозяйственное 72%-ное, концентрация 2-5 г/л. Режим галтовки - частота вращения барабана 30 об/мин, продолжительность 2-12 часов. Перед механической обработкой заготовки для никелирования были подвержены коррозии, поэтому в процессе дальнейшей обработки буду использовать травление.

26

1.7.2. Химическая подготовка поверхности

Обезжиривание - процесс удаления жировых загрязнений с поверхности деталей. Жировые загрязнения можно разделить на две группы:

1)жиры животного и растительного происхождения, представляющие собой сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот (стеариновой, пальмитиновой);

2)минеральные (нефтяные) масла, состоящие из смеси углеводородов (парафин, вазелин).

Жиры и масла обеих групп не растворимы в воде, но растворимы во многих органических веществах, например, керосине, бензине, дихлорэтане, трихлорэтилене и т. п. Жиры животного и растительного происхождения являются омыляемыми, гак как вступают во взаимодействие со щелочными растворами (особенно горячими), образуя при этом растворимые в воде мыла.

Минеральные масла не реагируют со щелочами, поэтому называются неомыляемыми. В зависимости от вида жировых загрязнений применяют различные способы очистки. Обезжиривание в органических растворителях используют в случаях, когда на поверхности деталей имеются минеральные масла, неомыляемые жиры, остатки консервационной смазки, полировальной насты. Этот способ является предварительным перед химическим или электрохимическим обезжириванием.

После обезжиривания в органических растворителях на поверхности де-

талей все же остается очень тонкая пленка жиров, которая препятствует прочному сцеплению покрытия с основным металлом. С этой целью после очистки в органических растворителях проводят химическое или электрохимическое обезжиривание.

Химическое обезжиривание служит для очистки поверхности деталей от растительных и животных жиров омылением и эмульгированием в горячих растворах жиров с добавлением эмульгаторов. Электрохимическое обезжиривание используют для очистки не очень-загрязненных изделий простой формы.

Обезжиривание в органических растворителях

В качестве органических растворителей применяют бензин, керосин, уайтспирит, хлорированные углеводороды и др. При обезжиривании керосином или бензином детали протирают волосяными щетками или тряпками, а также промывают в двух-трех последовательно установленных баках, наполненные растворителем. После промывки в бензине или керосине детали протирают

27

тряпками или промывают горячей водой. Бензин и керосин дешевые, но пожароопасные.

Лучшими растворителями жиров считаются трихлорэтилен, дихлорэтан, четыреххлористый углерод и др. Они не горючи, поэтому обезжиривание ими можно выполнять по одному из перечисленных ниже способов:

1)обработкой в парах кипящего растворителя;

2)окунанием в растворитель с последующей сушкой; 3)окунанием в горячий растворитель с последующей обработкой в его

парах; 4) промывкой под душем с последующей обработкой в парах рас-

творителя.

Отработанные органические растворители регенерируются. В простейшем случае очистка осуществляется фильтрацией через войлочные фильтры. Более совершенен метод дистилляции растворов при 'температуре их кипения в специальных установках, обычно предусмотренных в аппаратах для обезжиривания. Недостатки перечисленных растворителей — их токсичность и высокая стоимость.

Химическое обезжиривание

Химическое обезжиривание заключается в том, что жиры, представляющие собой сложные эфиры глицерина и высшихжирных кислот, при воздействии щелочи омыляются и переходят в растворимые соли, а минеральные масла при воздействии щелочи могут образовывать эмульсию. При химическом обезжиривании следует применять разбавленные растворы щелочи, так как концентрированные щелочные растворы обладают способностью образовывать окисные пленки на поверхности деталей, изготовленных из стали, меди и медных сплавов. Кроме того, образовавшиеся при обезжиривании мыла в концентрированных растворах щелочи не растворяются, что также отрицательно сказывается на прочности сцепления покрытий.

Химическое обезжиривание производят при температуре 70—90°С, при которой омыление и процесс эмульгирования протекают более интенсивно. Продолжительность обезжиривания зависит от степени загрязнения деталей и составляет - примерно 5—60 мин. Составы для химического обезжиривания приведены в таблице 5.

28

						Таблица 5
Состав раствора для химического обезжиривания
	Содержание в г/л в растворах для деталей
Компоненты
		из стали, титана и его сплава
	№1	№2	№3	№4	№5	№6
Едкий натр NaOH	100	80–101	20–30	60–70	20–50	-
Тринатрийфосфат	—	30–40	70–80	50–70	30–70	20–30
Na3PO4·12H2O
Жидкое стекло	5–10	—	5–8	50–70	3–10	—
Na2SiO2
Контакт Петрова	—	40–50	—	—	—	—
Продолжительность	10–30	10–30	40–60	10–60	10–60	5–40
процесса в мин

Корректирование щелочного раствора в процессе работы осуществляется добавкой химикатов согласно данным анализа. Периодически в зависимости от размеров обезжиривающей ванны и количества обрабатываемых деталей щелочной раствор заменяют свежим.

Для ускорения процесса обезжиривания, и улучшения его качества детали покачивают, растворы перемешивают или щелочной раствор струёй подают в специальные камеры и машины. Для струйного обезжиривания стальных поверхностей рекомендуется раствор следующего состава (в г/л):

15—20 Тринатрийфосфат,

5—10 углекислого натрия. Температура раствора 80—85°С, давление струи (88—108)104 н/м2, продолжительность процесса 3—5 мин.

29

Стальные, алюминиевые и оцинкованные детали хорошо очищаются в растворе моноэтаноламина 1.0 г/л с добавкой эмульгаторов «Прогресс» (или «Новость») и эмульсола Э-3 по 5 г/л. Температура 18—25° С, давление струи раствора 1,0—1,2 атм (19,6—21,6)10 н/м2, время обработки 3 мин. Этот раствор можно использовать и при обработке в ваннах, но продолжительность процесса увеличивается до 15 мин. Для обезжиривания мелких деталей в корзинах применяется раствор (в г/л): 50—70 едкого натра, 30—50 тринатрийфосфата, 5—10 жидкого стекла. Температура 80—90°С, время 20—40 мин. Рекомендуется перемешивание сжатым воздухом. Обезжиривание в растворе сульфонола (50 г/л) и кальцинированной соды (50 г/л) употребляется вместо обработки в органических растворителях. Этот раствор устойчив в работе, хорошо обезжиривает поверхности, сильно загрязненные маслами и смазками любого состава, а также после обработки деталей полировальными пастами.

Электрохимическое обезжиривание

Электрохимическое обезжиривание в щелочных растворах производится при помощи постоянного, а иногда и переменною тока. При постоянном токе обезжиривание осуществляется и на катоде, и на аноде. В процессе электролиза на поверхности деталей наблюдается интенсивное выделение пузырьков газа, облегчающих отрыв капелек масла от поверхности деталей, чем значительно ускоряется обезжиривание.

При электрохимическом обезжиривании с увеличением поляризации уменьшается прочность сцепления масла с поверхностью электрода. Параллельно с усилением поляризации увеличивается степень смачиваемой металла водой. Скорость обезжиривания деталей на аноде меньше, чем на катоде. Это объясняется тем что, в при анодном пространстве не происходит защелачивания электролита, вследствие чего процесс омыления растительных и животных жиров у анода происходит медленнее.

Чаще всего применяется комбинированное обезжиривание: сначала на катоде (5—8 мин), затем на аноде (1—2 мин). В качестве вторых электродов рекомендуются стальные никелированные (толщина слоя никеля 15—20 мкм) или никелевые пластины.

Скорость электрохимического обезжиривания значительно выше химического.Качество обезжиривания также лучше. При электрохимическом обезжиривании пользуются в основном теми же химикатами, что и при химическом, только в меньшей концентрации. Недостаток электрохимического - обезжиривания — низкая рассеивающая способность применяемых растворов, вследствие чего очистка сложно профилированных деталей затруднительна.

30