Технологический процесс, Выбор и обоснование технологического процесса серебрения - Серебрение алюминиевых деталей

Выбор и обоснование технологического процесса серебрения

Предварительная подготовка поверхности металла перед покрытием необходима для того, чтобы обеспечить прочное сцепление покрытия с основным металлом, создать условия для снижения пористости и улучшения его внешнего вида.

На деталях, поступающих в гальванический цех, всегда имеются различные загрязнения - жировые, оксидные (окалина, ржавчина) и другие. Эти загрязнения должны быть тщательно удалены, так как они препятствуют прочному сцеплению с основным металлом. Если детали плохо очищены, покрытие будет частично или полностью отслаиваться и со временем темнеть. Большинство дефектов покрытий связано с плохим качеством подготовки поверхности перед покрытием.

Для нанесения покрытий допускаются детали, на поверхности которых нет раковин, окалины, ржавчины, заусенцев и других дефектов. Шероховатость покрываемой поверхности деталей должна быть не ниже 4 класса точности (по ГОСТ 2789 - 73).

Для подготовки поверхности изделий перед покрытием применяют механические, химические и электрохимические способы обработки поверхности.

Химическое обезжиривание.

Щелочные водные растворы наиболее широко применяются в гальваническом производстве для удаления жировых загрязнений. Известно, что любые пленки жировые, оксидные и др., создавая "барьер" на чистой поверхности металла или другого материала, препятствуют прочному сцеплению покрытий.

Не меньшее влияние на адгезию и прочность сцепления покрытий с основным металлом оказывают профиль поверхности и физическое состояние кристаллов в поверхностных слоях. Если кристаллы поверхностного слоя очень деформированы, их следует удалить, в противном случае силы адгезии покрытий будут ослаблены.

Таким образом, подготовка поверхности складывается из двух этапов: создания необходимой структуры поверхности и обеспечения надлежащей ее чистоты.

Скорость омыления растительных и животных жиров незначительна и моющее действие щелочных растворов обусловлено не столько омылением жиров, сколько снижением межфазного натяжения на границе водной и масляной фаз.

Для ослабления силы сцепления масла с поверхностью металла в щелочные растворы добавляют небольшие количества поверхностно-активных веществ (ПАВ) - эмульгаторов, которые, адсорбируясь на поверхности двух фаз (масло - раствор), понижают поверхностное натяжение, облегчают отрыв масляной пленки от основного металла и образование эмульсии. Подогрев раствора при этом ускоряет процесс омыления жиров и гидролиз солей щелочи.

Синтетические ПАВ в настоящее время применяются наиболее широко, так как имеют ряд преимуществ по сравнению с жировым мылом: у них меньше критическая концентрация мицеллообразования (ККМ), т. е. концентрация ПАВ, при которой достигается максимум моющего действия. Поэтому удельный расход синтетических ПАВ меньше, они не образуют осадков с солями жидкости, оказывают моющее действие в кислой среде. Подсчитано, что при применении 1 т синтетических ПАВ экономится 2-2,5 т пищевого жира. Использование ПАВ позволяет снизить стоимость растворов на 40-60 %, сократить время обезжиривания деталей в 3-5 раз и значительно повысить качество подготовки поверхности деталей перед нанесением покрытий.

Едкий натр выпускается промышленностью в твердом и жидком виде. Содержание NaOH в твердом продукте 92-96 %; в жидком 42-50 %. При понижении концентрации едкого натра или полном его отсутствии в растворе возрастает роль карбоната натрия. В последние годы наметилась тенденция к сокращению или полному исключению едкого натра из состава обезжиривающих растворов. Это объясняется тем, что при большой концентрации щелочи возрастает гигроскопичность моющих препаратов. При сушке на поверхности обезжиренных деталей может образовываться налет карбонатов, а такие металлы, как цинк, алюминий и их сплавы, могут подвергаться травлению.

Карбонат натрия обеспечивает щелочность раствора и омыление жиров растительного и животного происхождения, однако значительное повышение его концентрации может уменьшить эффективность фосфорнокислых солей.

Фосфаты, будучи буфером, поддерживают концентрацию водородных ионов при изменении состава раствора. Кроме того, фосфаты, особенно полифосфаты, образуют комплексы с солями кальция и магния и благодаря этому смягчают воду. При этом растворимость карбонатов и кальциевых мыл повышается. Загрязнения в растворе удерживаются в мелкодисперсной фазе, предотвращающей их повторное осаждение на поверхность деталей. Этому способствуют суспензирующее и пептизирующее действие. Многие предприятия применяют триполифосфат натрия. Его содержание в обезжиривающем растворе может быть в 2-3 раза меньше, чем ортофосфата натрия.

Фосфаты обладают высокими диспергирующими свойствами, хорошей смываемостью. Если в растворе имеется достаточное количество фосфата, то другие компоненты обезжиривающего раствора, такие как едкий натр и карбонат натрия, лучше смываются, в то время как без этого они удаляются труднее.

Обработку проводят в ваннах (с перемешиванием раствора или движением деталей) или в моечных машинах. При образовании большого количества пены в раствор добавляют 0,1-0,3 г/л пеногасителя (эмульсия КЭ-10-21 или др.).

Раствор для обезжиривания алюминия, г/л:

Натр едкий технический 8-12

Тринатрийфосфат 20-50

Стекло жидкое натриевое 25-30

Травление - процесс удаления продуктов коррозии и оксидных соединений с поверхности металла путем растворения их в кислотах или растворах щелочей. Обычно пленка оксидных соединений или других продуктов коррозии образуется на поверхности металла под действием окружающей среды. В зависимости от природы металла это могут быть соединения железа, меди, цинка, алюминия и др.

Естественные оксидные пленки с алюминия и его сплавов удаляют в растворах соляной, азотной и фтористоводородной кислот или в растворе едкого натра с добавкой сульфонола.

Особо важное значение операция травления имеет при нанесении гальванических покрытий на алюминий и его сплавы. В этом случае необходимо удалять даже самые незначительные тонкие пленки с поверхности деталей, в противном случае не будет обеспечено хорошее сцепление алюминия с покрытием.

Раствор для травления алюминиевой детали, г/л:

Натрий едкий 80-120

Осветление - удаление тонкой пленки окислов, образующихся на уже подготовленной к покрытию поверхности металла. Это заключительная операция подготовки поверхности деталей перед осаждением гальванических покрытий. осветление необходимо проводить непосредственно перед осаждением на детали покрытий с промежуточной их промывкой в проточной воде. Промывка должна быть кратковременной, чтобы исключить образование окисных пленок на металле.

Раствор для осветления, г/л:

Кислота азотная 300-400

Операции промывок предназначены для удаления с поверхностей обрабатываемых изделий загрязнений и остатков растворов после операций нанесения покрытий, обезжиривания, травления и других.

В зависимости от температуры воды подразделяют ванны: холодной и теплой (до 60 єС) и горячей (до 90°С) промывки.

Основными способами промывки изделий являются погружной и струйный. Струйные промывки более экономичны по сравнению с промывкой погружным способом. Воздействие струи имеет явно выраженную направленность.

Наиболее распространенным является погружной способ промывок.

Промывка в непроточной воде устанавливается для улавливания ценных или высокотоксичных компонентов (драгметаллов, соединений хрома и т. п.). В большинстве случаев (кроме нанесения драгметаллов) применяется одна ванна непроточной промывки. После ванны улавливания устанавливаются ванны проточной промывки.

Наиболее эффективными являются каскадные ванны промывки, причем с повышением количества ступеней промывки разница в расходах воды для разных типов промывных ванн постепенно снижается.

Многократное использование промывной воды на большинстве гальванических линий позволяет снизить расход воды в 1,5-2 раза.

Минимальная продолжительность операции промывки в соответствии с ГОСТ 9.305-84 составляет 20 с, что явно мало. При недостаточном времени промывки для обеспечения качественной промывки потребуется большая интенсивность подачи воды, возникнет перерасход промывной воды.

Футеровка, т. е. облицовка внутренних поверхностей металлических корпусов гальванических ванн химически стойкими материалами, выполняет двоякую роль: защищает стенки ванн от разрушения при воздействии растворов и предохраняет раствор от загрязнений продуктами растворения материала стенок. Кроме того, футеровка металлической ванны, предназначенной для проведения электрохимических процессов, препятствует прохождению тока по корпусу ванны. В отсутствии футеровки электрическое поле искажается. Часть тока протекает по стенкам ванны в силу значительно большей электропроводности металла по сравнению с электролитом. На боковых стенках будет происходить осаждение металла анода, дно под деталью будет растворяться, а покрытие на детали будет отличаться значительной неравномерностью по толщине.

В каждом конкретном случае материал для футеровки выбирается в зависимости от агрессивности раствора, его температуры, размеров ванны и других эксплуатационных условий. Для футеровки применяют пластмассовые, металлические материалы, резину или керамические плитки

Наиболее распространенный в России футеровочный материал - листовой винипласт (ГОСТ 9639-71). Винипласт стоек практически во всех растворах электролитов, применяемых в гальванотехнике, однако нестоек к действию ароматических и хлорированных углеводородов, кетонов, сложных эфиров и концентрированной азотной кислоты. Недостатками винипласта являются его невысокая теплостойкость и низкая ударопрочность. Винипласт хрупок.

Менее распространен, но зато на 10°С более термостоек полихлорвиниловый пластикат. Пластикат устойчив во всех обычных гальванических электролитах, при температурах до 70°С. Кроме несколько большей термостойкости и химической стойкости пластиката его существенным преимуществом по сравнению с винипластом является гибкость, пластичность и хорошая стойкость к истиранию.

Таблица 2 - Карта технологического процесса

Наименование

Операции

Состав раствора

Режим процесса

Особые требования

Наименование

Компонента

Химическая

Формула

ГОСТ, ОСТ

Или ТУ

Концен-трация,

Г/л

Темпера-тура,

°С

Плотность тока,

А/дм2

Продолжи-тельность,

Мин

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1. Загрузка

2. Обезжиривание химическое

Тринатрий фосфат

Натрий едкий технический марка ТР

Стекло натриевое жидкое

Na3PO4 -7H2O

NaOH

Na2SiO3

ГОСТ 201-76

ГОСТ 2263-79

ГОСТ 13078-88
    20 - 50 8 - 12 25 - 30

50 - 70

3 - 5

Непрерывная очистка зеркала электролита

3. Промывка в теплой воде

Вода проточная

H2O

50 - 60

0,5 - 1

4. Травление

Натрий едкий технический марка ТР

NaOH

ГОСТ 2263-79

80 - 120

70 - 80

0,50 - 1

5. Промывка в теплой воде

Вода проточная

H2O

50-60

0,25 - 1

6. Промывка в холодной воде

Вода проточная

H2O

Цеховая

0,5 - 1

Перемешивание сжатым воздухом

7. Осветление

Кислота азотная

HNO3

ОСТ 113-03-270-76

300 - 400

Цеховая

0,20 - 0,30

8. Промывка в холодной воде

Вода проточная

H2O

Цеховая

0,5 - 1

Перемешивание сжатым воздухом

9. Промывка в холодной воде

Вода проточная

H2O

Цеховая

0,5 - 1

Перемешивание сжатым воздухом

10. Никелирование электрохимии-ческое

Никель сернокислый

7-водный

Натрий хлористый

Кислота борная

Калий надсернокислый

Натрий сернокислый

Натрий фтористый

NiSO4 - 7H2O

NaCl

H3BO3

K2S2O8

Na2SO4

NaF

ГОСТ 4465-74

ГОСТ 4233-77

ГОСТ 18704-78

ТУ 6-09-2869-78

ГОСТ 6318-77

ГОСТ 4463-76
    180 - 220 1,5 - 2,5 25 - 40 1 - 3 40 - 60 1,5 - 2,5

30 - 45

1,8 - 2,2

54

Обработку проводят при перемешивании электролита очищенным сжатым. Фильтрация электролита периодическая.

Sa:Sk=2:1

11. Промывка-улавливание

Вода непроточная

H2O

Цеховая

0,5 - 1

Перемешивание сжатым воздухом

12. Промывка-улавливание

Вода непроточная

H2O

Цеховая

0,5 - 1

Перемешивание сжатым воздухом

13. Промывка-улавливание

Вода непроточная

H2O

Цеховая

0,5 - 1

Перемешивание сжатым воздухом

14. Меднение

Медь (II) серно-кислая 5-водная

Кислота серная

CuSO4 - 5H2O

H2SO4

ГОСТ 4165-78

ГОСТ 4204-77
    150 - 250 50 - 70

18 - 25

1 - 1,4

18

Sa:Sk=1:1

15. Промывка-улавливание

Вода непроточная

0,5 - 1

Перемешивание сжатым воздухом

16. Промывка каскадная холодная-холодная

Вода поизводственная

H2O

Цеховая

0,5 - 1

17. Серебрение предварительное

Калий дициано-(1)-аргентат (в пересчете на металл)

Калий цианистый технический свободный

Калий углекислый

K[Ag(CN)2]

KCN

K2CO3

ТУ 6-09-451-87

ГОСТ 8465-79

ГОСТ 4221-76
    0,9 - 2,7 70 - 90 20 - 30

18 - 25

8 - 12

37

Аноды из нержавеющей стали.

18. Серебрение

Калий дициано-(1)-аргентат (в пересчете на металл)

Калий цианистый технический свободный

Калий углекислый

K[Ag(CN)2]

KCN

K2CO3

ТУ 6-09-451-87

ГОСТ 8465-79

ГОСТ 4221-76
    20 - 30 20 - 40 20 - 30

18 - 25

0,50 - 0,70

37

Sa:Sk=1:1

19. Промывка-улавливание

Вода непроточная

H2O

Цеховая

0,5 - 1

Перемешивание сжатым воздухом

20. Промывка-улавливание

Вода непроточная

H2O

Цеховая

0,5 - 1

Перемешивание сжатым воздухом

21. Промывка-улавливание

Вода непроточная

H2O

Цеховая

0,5 - 1

Перемешивание сжатым воздухом

22. Промывка-улавливание

Вода непроточная

H2O

40-60

0,5 - 1

Перемешивание сжатым воздухом

23. Сушка

80 - 90

3 - 10

Похожие статьи




Технологический процесс, Выбор и обоснование технологического процесса серебрения - Серебрение алюминиевых деталей

Предыдущая | Следующая