Покрытия никелем мелких деталей из меди

     Повышение температуры электролита так  же, как и перемешивание, способствует интенсификации процесса электроосаждения металлов. При нагревании электролита  возрастает катодный выход по току, так как увеличивается растворимость солей металла, электропроводность растворов, улучшается качество осадка за счет снижения внутренних напряжений. Вместе с повышением температуры обычно снижается катодная поляризация, а в этих условиях скорость роста кристаллов преобладает над скоростью возникновения активных, растущих кристаллов, что должно приводить к образованию крупнозернистых и более пористых осадков. В то же время в горячих электролитах можно значительно увеличить допустимую плотность тока и тем самым нейтрализовать отрицательное влияние температуры на структуру осадка. Повышение температуры в определенном интервале резко ухудшает ингибирующее действие ПАВ, что связано с частичной или полной десорбцией добавок органических веществ с поверхности электрода. Процесс блестящего никелирования в выбранном электролите идет при температуре 50-60°С [12].

     Слабая  адгезия покрытий связана с низкой их пластичностью, вызываемой примесями  в электролите таких веществ, как гидроокиси металлов, железо, цинк и хром. Допускается содержание в  электролите: Fe<0,2, Cu<0,2, Zn<0,01, Cr<0,04 г/л [13].

     В сернокислых электролитах не следует применять приспособлений (подвесок) из меди, потому что, растворяясь, они загрязняют электролит: 

     Cu+H₂SO₄+1/2O₂=CuSO₄+H₂O                                                                                     (10) 

       Поэтому рекомендуется использовать подвески из нержавеющей стали, которые более устойчивы в данном электролите. Металл подвески покрывается ПВХ [13].

     Чистоту никелевых электролитов также поддерживают непрерывной фильтрацией, их селективной и периодической химической очисткой [11].

       

5.7 Возможные неполадки при никелировании

     В таблице 2 приведены возможные неполадки при никелировании и способы их устранения [14]. 

Таблица 2 Неполадки при никелировании и способы их устранения

    

    

    Продолжение таблицы 2

 

    Продолжение таблицы 2

 

      5.8 Промывка

      После никелирования – промывка в ванне улавливания, для уменьшения потерь элеткролита, последующая промывка в проточной холодной воде, а затем в проточной теплой воде для удаления электролита с поверхности деталей и уменьшения расхода тепло-, элеткроэнергии при последующей сушке. Схема холодной промывки - каскадная противоточная. Теплой промывки - одноступенчатая Ванна изготовлена из стали марки Ст-3. Отбортовка и обвязка ванны стальным швеллером. Дно ванны имеет уклон в сторону патрубка донного слива. Для промывки используется проточная вода. Материал ванны сталь СТ-3. 

      5.9 Сушка

      Сушка осуществляется сжатым воздухом при  цеховой температуре в течении 3 минут, при давлении 1 ати, для удаления влаги с поверхности деталей и уменьшения скорости коррозионного процесса.  
 
 

      

        

 

       6 Технологическая схема 

     Таблица 3 Технологическая схема

 

 
7 Выбор оборудования для нанесения гальванического покрытия 

      7.1 Аноды

     В качестве анодов используются кусковые никелевые аноды. Аноды помещаются в титановые корзины. Торцовые стенки и дно корзин изготовлены сплошными из титанового листа толщиной 1 мм, боковые стенки – из перфорированного титанового листа. Диаметр отверстий 4 мм, степень перфорации 32,2% [15]. К торцовым стенам корзин приварены крюки для подвешивания на анодную штангу, изготовленные из титановой полосы [16]. На корзины надеты мешки из полипропиленовой ткани [14]. Размеры корзины: толщина 50мм.  

7.2 Нагреватель

     Для поддержания температуры процесса на дне ванны никелирования и обезжиривания установлены титановые змеевики из полудюймовой трубы. Расположенный на дне ванны змеевик имеет более высокую теплоотдачу, чем расположенный вдоль стенки [17]. Для обогрева используется водяной пар [11].  

     7.3 Токоподводящие штанги

     Сечение медных штанг следует брать из расчета не более 2,5 А/мм². Штанги крепятся на текстолитовой доске, поставленной ребром на обвязку ванны. На верхнем ребре этой доски делаются вырезы под узлом 45° к ребру. В каждый вырез укладывается и привинчивается парой шурупов медная полоска, согнутая под углом 90°, имеющая отгиб с болтом для крепления токоподводящего кабеля [17]. 

7.4 Вентиляция

     Для вентиляции на бортах ванны установлены  бортовые отсосы. Отсос выступает от края ванны на 50-100 мм. Щель бортового отсоса расположена над краем ванны и ниже катодных и анодных штанг [17].

 

      8 Расчет времени обработки деталей

     Время обработки в основных гальванических ваннах τ_обр, мин рассчитывается по формуле 

                                                                                    (11) 

где  δ – толщина покрытия;

     d – плотность металла покрытия, d = 8,9 г/см³ [18];

     К_ист - коэффициент истирания в барабане, К_ист=1,1:

     j_k – катодная плотность тока;

     q – электрохимический эквивалент металла покрытия 

     q = ,                                                                                                                        (12) 

где Mr_Ni =58,7 г;

     n=2;

     F=26,8 А·ч;

     q=1,095 г/А·ч

     В_т – катодный выход по току, В_т = 96%;

Время никелирования из циклограммы 36,5 мин, плотность тока j, А/дм² из формулы (11):

=1,67 А/дм²

=27,4 мин=1644 сек

=45,7 мин=2740 сек 

     8.1 Расчет количества основных ванн

Из циклограммы: ритм выдачи R = 761 сек 

,           (13)

τ_осн=τ_осн+τ_обсл            (14)

τ_осн из циклограммы 2193 сек, τ_обс=16сек.

шт 

     8.2 Расчет количества вспомогательных ванн 

,            (15) 

где τ_всп - время пребывания деталей в вспомогательной ванне,

     a - количесво загрузок за цикл.

Химическое  обезжиривание

шт

Активирование

шт

Сушка

шт 

     8.3 Расчет фондов времени работы оборудования

Номинальный фонд времени τ₀,ч 

        (16) 

где τ_в - число выходных дней в году, t₀=104 дня

     τ_п - число праздничных дней в году, t₀=15 дней

     

     τ - продолжительность работы оборудования в сутки, t=18 ч

     τ_пп = 8 ч,

     τ₁ - число часов, на которые сокращен рабочий день в предпраздничные дни, t₁=2 ч