Выбор покрытия

Министерство Образования Российской Федерации

Казанский Государственный Технологический Университет

Кафедра ТЭП























Индивидуальное задание



























Казань


1. Выбор покрытия



Покрытие должно быть защитно-декоративным, блестящим, твёрдым, электропроводным. Цвет-жёлто-розовый. Условия эксплуатации - Крайний Север.

Рассмотрим следующие сплавы:

Ц.хр.- цинковое с радужным хроматированием

Кд.хр.- кадмиевое с радужным хроматированием.

Н.Х.б.- никелево-хромовое блестящее

М.Н.б. -медно-никелевое блестящее

М.Нсил.Х.б – медно-никелево-хромовое блестящее, включающее слой никель-сил.

Рассмотрев вышеперечисленные характеристики сплавов, и сравнив их я выбрала сплав М.Н.б. Данное покрытие имеет требуемые свойства: оно защитно-декоративное, твёрдое, электропроводное, блестящее, цвет- серо-жёлто-розовый.

Толщина- 9-12 мкм. Толщина никеля не нормируется.



Характеристика покрытия Назначение.

Свойства

Условия эксплуатации

Полезные свойства

Недостатки

	

микро-

твёрдость

МПа

электропроводность



	

	

	

1.Ц.хр.

490-1180

низкая

Тропический климат

дешевизна,

пластичность, антикоррозионные свойства

Быстро теряет декоративный вид, низкая твёрдость, электропроводность

2. Кд.хр.

340-490

низкая

Морской влажный тропический климат

стойкость к агрессивным средам, антифрикционные свойства, износостойкость

Дороговизна, низкая электропроводность, микротвёрдость, токсичность

3.Н.Х.б

7350-8180

средняя

Тропический климат

Высокая поверхностная твёрдость, износостойкость, абсолютная декоративность

Сложность покрытия, не подходит по цвету (от хаки до серого)

4.М.Н.б

590-1600

высокая

Умеренно-холодный,

холодный

Высокая поверхностная твёрдость,

Доступность.





5.М.Нсил.Х.б

7350-8180

высокая

Умеренный

Высокая поверхностная твёрдость,

Сложность покрытия

	

	Технологическая карта процесса

	

	№ операции

	Наименование и содержание операции

	Оборудование 

	Наименование электролита

	Концентрация, г/л

	Темпе

	ратура,

	 С 

	Плотность тока, А/дм2

	Время выдержки, мин.

	Особые указания

	1.

	Смонтировать на приспособления изделия

	Стол рабочий

	

	

	

	

	10

	

	2.

	Обезжиривание химическое

	Ванна 

	Натр едкий технич., марка ТР,

	Тринатрий фосфат,

	Сода кальцинир

	Синтанол ДС-10

	5-15

	

	15-35

	

	

	15-35

	

	3-5

	60-80

	

	3-20

	

	3.

	Промывка в горячей воде

	Ванна 

	Вода питьевая ГОСТ 2874-82

	

	40-50

	

	3-8

	

	4.

	Обезжиривание электрохимическое

	Ванна

	Натр едкий технич., марка ТР,

	Тринатрий фосфат,

	Обезжириватель ДВ30

	Силикат натрия растворимый

	20-40

	

	

	5-15

	

	1,4-1,9

	

	10-30

	50-70

	2-8

	На катоде:

	0,5-5,0

	на аноде:0,5-3,0

	Разрешается перемешивание сжатым воздухом

	5.

	Промывка в горячей воде

	Ванна

	Вода питьевая ГОСТ 2874-82

	

	40-50

	

	3-8

	

	6.

	Промывка в холодной воде

	Ванна

	Вода питьевая ГОСТ 2874-82

	

	

	

	3-8

	

	7.

	Активация

	Ванна

	Кислота соляная,

	Синтетич. Технич.

	50-100

	

	

	15-45

	

	8.

	Промывка в холодной воде

	Ванна

	Вода питьевая ГОСТ 2874-82 Промывка в холодной воде

	

	

	

	3-8

	

	9.

	Предварительное меднение

	Ванна 

	Медь цианистая тех.

	Натрий цианистый

	Натр едкий.тех

	Марка Тр,

	Аммоний роданистый,

	Натрий виннокилый 2-водный,

	Марганец,

	Сернокилый 5-водный

	40-60

	

	10-15

	

	

	

	10-15

	

	3-10

	

	

	

	0,03-0,50

	50-60

	1,0-3,5

	30-45

	Скорость осаждения: 0,3-0,7 мкм/мин, рН=10,7-12,8

	10.

	Промывка в холодной воде

	Ванна

	Вода питьевая ГОСТ 2874-82 Промывка в холодной воде

	

	

	

	3-8

	

	11.

	Хромирование

	Ванна

	Никель сернокислый,

	Аммоний хлористый

	Кислота борная,

	Кислота барбитуровая,

	Сахарин,

	

	Водный раствор,

	1,4-бутиндионол,

	120-180

	

	20-25

	30-40

	0,03-0,09

	

	0,8-1,2

	0,3-0,5

	20-60

	0,5-1,0

	

	Скорость осаждения 0,10-0,25 мкм/мин, рН=3,5-5,8

	12.

	Промывка в уловителе

	Ванна

	Вода дистилир.

	

	20-50

	

	3-7

	



Химическое обезжиривание



Химическое обезжиривание поверхности детали перед нанесением гальванопокрытий перед нанесением гальванопокрытий, как правило, предшествует электрохимическому обезжириванию, в основном его применяют при наличии на деталях толстой жировой плёнки.

Металл-основа - углеродистая сталь

Состав электролита:

Натр едкий, техн. Марка ТР  5-15 г/дм2

Тринатрий фосфат   15-35

Сода кальцинированная   15-35

Синтанол ДС-10   3-5

Режим работы

Температура-60-80°С, продолжительность- 3-20 мин.

Контроль качества обезжиривания.

Метод контроля качества обезжиривания основан на определении полноты смачивания поверхности водой визуально. При наличии на поверхности частиц загрязнения или жировой плёнки происходит нарушение сплошности водяного слоя. Для достижения хороших результатов необходимо соблюдать след. Правила:

- не допускать длительной передержки процесса, т.к. это приводит к насыщению деталей водородом и потемнению поверхности.

- обрабатывать только на аноде детали пружин, стальные тонкостенные детали (до 1 мм), а также термообработанные детали

- обезжиривать только на катоде детали из меди и её сплавов, т.к. при анодном процессе они оксидируются и темнеют.



Обезжиривание электрохимическое



Применяют для удаления незначительных жировых загрязнений, оставшихся после других видов обезжиривания, оставшихся после других видов обезжиривания, следов от захвата руками деталей при монтаже на подвески или др. приспособления и т.д.

Состав электролита:

Натри едкий марка ТР  20-40 г/дм2

Тринатрий фосфат  5-15

Обезжириватель ДВ-30  1,4-1,9

Силикат натрия растворим. 10-30

Режим работы

Продолжительность на катоде 0,5-5,0 мин

На аноде 0,5-3,0

Примечание

Обработку ведут также и во вращающихся установках. Допускается барботирование. При образовании большого количества пены в раствор добавляют 0,03-0,05 г/л эмульсии КЭ-10-21

Плотность тока при электрохимическом обезжиривании должна быть такова, чтобы количество пузырьков газа было достаточным и для механического отщипления капелек масла и для перемешивания раствора.

Чем больше плотность тока, тем быстрее предмет обезжиривается.

Напряжение на зажимах электродов при обезжиривании в обычных растворах едких щелочей и их солей колеблются в зависимости от состава и концентрации раствора, плотности тока, температуры, и расстояния между электродами в пределах 3-12 в, а иногда и выше.



Активирование



Непосредственно перед покрытием изделия дополнительно обрабатывают в чистых растворах кислот или щелочей с целью удаления тонких пассивирующих плёнок и активирования поверхности. Этот процесс осуществляется химическим способом в разбавленных (3-10%) серной и соляной кислотах или щелочах и электрохимически на аноде в растворе цианистого натрия (3-5%) для мели и медных сплавов. Процесс проводят при комнатной температуре в пределах от нескольких секунд до 1-2 минут.

Большую роль в подготовке поверхности изделий перед покрытием играет промывка и последовательность операций очистки. После каждой из операций изделия многократно тщательно промывают проточной водой для удаления остатков загрязнений и растворов щелочи или кислоты.




Электроосаждение сплава медь-никель



Данное покрытие используют для защитных и декоративных целей. Благодаря красивому внешнему виду и значительной стойкости к атмосферной коррозии они могут заменять никелевые покрытия.



К6Ni(P2O7)  60-70 г/л

K6Cu(P2O7)2  35-40 г/л

K4P2O7·3H2O  60-70 г/л



Сегнетова соль 25-30 г/л

Режим электролиза



T=50-60°С, ik=1.5-2.0 А/дм2, рН=9,2-9,6



Аноды - из сплава, содержащего по 50% меди и никеля



При таких условиях покрытия содержат 20% никеля. Сегнетова соль в электролит вводится с целью депассивации анодов.

С увеличением концентрации меди в растворе её содержание в сплаве резко увеличивается. При получении покрытий медь-никель с большим содержанием меди иногда наблюдаетсяобразование неоднородного полосчатого покрытия, в особенности при повышенных ik. Этот недостаток можно устранить путём соответствующей термообработки.



Контроль качества



Метод контроля внешнего вида покрытий

Метод контроля основан на выявлении дефектов поверхности покрытия внешним осмотром. Контроль проводят осмотром деталей невооруженным глазом на расстоянии 25 см от контролируемой поверхности при естественном или искусственном освещении. При оценке внешнего вида покрытий необходимо учитывать состояние поверхности детали перед нанесением покрытий.

Контроль толщины покрытия.

Контроль толщины покрытия производится контролером ОТК один раз в смену из каждой работающей ванны на первой загрузке при полном соблюдении технологического режима покрытия. При соответствии замера требованиям чертежа качество последующих партий в течение смены гарантируется правильностью выполнения технологического процесса. При изменении химического состава ванны или изменении режима покрытия необходимо дополнительно произвести замеры толщины.

Для проверки толщины покрытия отбирается 0,1 – 1% деталей партии, но не менее 3-х деталей. При покрытии на подвесках детали отбираются со средней части подвески после тщательного отмытия от электролита. Перед проведением измерения детали выдерживают до температуры помещения, в котором производится контроль, и обезжиривают спиртом. Обезжиривание допускается не производить при проведении контроля непосредственно после получения покрытия.

Контроль толщины покрытия следует проводить по поверхности, не имеющей накатки, резъбы, на расстоянии 2-5 мм от ребер, углов, отверстий, мест контакта с приспособлением. 

Контроль толщин покрытия производится контролером струйно-объемным методом, основанном на растворении покрытия под действием струи раствора вытекающей с определенной скоростью.

Прибором для измерения, раствором и инструктажем по проведению замеров обеспечивает контролера ОТК служба центральной заводской лаборатории.

Толщину покрытия в микрометрах вычисляют по формуле:


Н=НvxV, 



где 

Нv – толщина покрытия, снимая 1 см3 раствора, мкм;

V – объем раствора, израсходованный на растворение покрытия, см3.

За результат измерения толщины покрытия принимают среднее арифметическое значение не менее 3-х измерений поверхности одной детали или на 3-5 деталях одной партии единовременной загрузки, если поверхность одной детали менее 1 см2.

покрытие электрохимическое обезжиривание гальванопокрытие




Вывод



Выбранное покрытие полностью удовлетворяет требованиям, указанным в постановке задачи. Деталь из углеродистой стали будет блестящим, твёрдым и электропроводным, если эту несложную деталь покрыть М.Н.б. Данное покрытие является защитно-декоративным.

Цвет полученного покрытия будет близок к заданному в условию цвету - жёлто-розовому.

Покрытие медно-никелевое блестящее подходит к суровому климату Крайнего Севера.




Литература



1. Н.Т. Кудрявцев. Электролитические покрытия металлами. М.: Химия, 1979г. 352 с.

2.ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия».

3. ГОСТ 9.306.-85 ЕСЗКС «Покрытия металлические и неметаллические неорганические»

4. ГОСТ 9.303.-84 ЕСЗКС «Покрытия металлические и неметаллические неорганические»

5.ГОСТ 9.005-72 ЕСЗКС «Металлы, сплавы, металлические и неметаллические неорганические покрытия»