Быстрый поиск

Курсовая работа: Гальваническое покрытие хромом

Рекомендуемый состав анодов следующий, %:

Рb..............79-80

Sb ...... 4-6

Sn ...... 10—15,

Стабильность поддержания заданной концентрации Сг3+ обеспечивается применением ік > 100 А/дм2 и соотношением S : Sа в пределах 10—20. Возможно ведение хромирования и при меньшем соотношении указанных поверхностей, но при этом необходима периодическая корректировка электролита Н2О2 или специальной проработкой .

Содержание Сг2О3 не должно становиться близким или большим 30 г/л и уменьшаться менее чем до 8 г/л.

Тетрахроматный электролит. Электролит предназначен исключительно для получения защитно-декоративных покрытий. Он обладает высокой рассеивающей способностью. Выход хрома по току составляет >30 %. Основное преимущество электролита — возможность ведения хромирования при комнатной температуре (18—25 °С). Осадки получаются серыми, однако, будучи весьма пластичными (микротвердость 300—500), они полируются до зеркального блеска, характерного для обычных хромовых покрытий. Наиболее легко полируются покрытия толщиной по 10 мкм.

Хромовые покрытия, полученные из тетрахроматного электролита, практически безпористы. Они рекомендуются взамен трехслойных Сu—Ni—Сг защитно-декоративных покрытий. Толщина такого однослойного блестящего покрытия должна быть не менее 20 мкм. Покрытия, полученные из тетрахроматного электролита, обладают высокими защитными свойствами и сохраняют декоративность в морской атмосфере и в тропических условиях. Высокая рассеивающая способность тетрахроматного электролита способствует его успешному применению для покрытия пресс-форм, для изготовления детален из пластических масс.

Хромовые покрытия из тетрахроматного электролита толщиной 5—10 мкм могут быть применены для местной защиты поверхности стальных деталей при их газовой цементации или нитро-цементации.

Состав тетрахроматного электролита следующий (г/л):

СгО3......,........................................350—400

ЫаОН ...............................................40—60

Нг5О4 ...........................................2,5 2,7

Сг8+(в пересчете наСг2О3) 10—15

В некоторых случаях рекомендуется в электролит добавлять 0,5—10 г/л вольфраматов или солей магния, которые улучшают полеруемость покрытий.

Рекомендуемая плотность тока должна быть в интервале 10—80 А/дм2. Наиболее легко полируются на обычных войлочных кругах покрытия, полученные при 15—25 А/дм2.

Электролиты для черного хромирования. Хромовые покрытия черного цвета обладают высокой защитной способностью и широко используются для нанесения защитно-декоративных и специальных слоев на различные детали машиностроительных и приборостроительных отраслей промышленности, медицинский инструмент, панели и т. д.

Черные хромовые покрытия практически не содержат в своем составе металлического хрома. Они представляют собой композицию, в которую входят оксиды и гидроксиды Сг2+ и Сг3+ а также гидрид хрома.

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 іа = 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; tа = 2-З А/дм2.

Снятие хрома со стальных деталей может быть осуществлено при іа — = 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,

H2SO4 _______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 = 82

L = 12

0.09

3,73

1250×800

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

Загрузка – выгпузка

Электрохимическое обезжиривание на катоде и аноде.

Вода техническая проточная

Анодная активация (перед прогреть дет. В теч. 2-3 мин)

Хромирование

Промывка в холодной непроточной воде

Промывка в хол. Воде

Промывка в гор. Воде

Сушка детали

Натрий едкий

Хромовый ангадрид технич. ГОСТ 2548-77

H2SO4

Хромов. Ангидрид

H2SO4

Вода техн. непроточная

Вода техн. проточная

30 – 50

40-50

200-250

2-2,5

200-250

2-2,5

18-35

60-90

5,3

20-25

0,5-1

1-2

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:

Где n, na – расчетное и принятое количество ванн.

В остальных процессах длительность каждой операции ниже Т, поэтому принимаем по одной ванне.

3.3.3 Рассчитаем кол-во операторов

Где = кол-во позиций в линии (18)

k = коэффициент учитывающий обратные и холостые ходы оператора (к=1,5-2,5)

τ2 – время обслуживания оператором одной ванны.

Передвижение подвески из одной ванны в другую включает: вертикальный подъем τв, время выстоя τвыст=5-6сек., горизонтальное перемещение τг, время остановки τост=2сек., Снова вертикальное перемещение τв, время остановки τост=2сек.:

τ2= τв+ τвыст+ τг+ τост+ τв+ τост

Для тельферных автооператоров

Wг – скорость гор. перемещения равно 17-18 м/мин.

Wв - скорость верт. перемещения равно 8 м/мин.

l – расстояние между ваннами равно 1,1 м.

H – высота подъема приспособления равно 2м.

τв = H/ Wв=2/8=0.25мин.

τг = l/ Wг=1,1/17=0,065мин.

τ2 = 0,25+6/60+0,065+2/60+0,25+2/60=0,73мин.