Электролиз ведется при температуре 45  60 С, i_к – 2,5  10 А/дм². Анод – никель. Выход никеля по току 95%. Перемешивание проводят сжатым воздухом. рН электролита 4,5  5,2.

Для скоростного осаждения никеля используются фторборатные или кремнийфтористоводородные электролиты. Они позволяют вести осаждение при высоких плотностях тока. Осадки получаются светлые и элластичные.

Фторборатный электролит.

Ni(BF₄)₂ – 300  400 г/л.

NiCl₂ *6H₂O – 10  15 г/л.

Н₃BO₃ – 10  15 г/л.

Кроме того, электролит содержит некоторое количество НBF₄.

Электролиз ведется при температуре 45  55 С, i_к – 10  20 А/дм². Анод – никель. Выход никеля по току до 100. рН электролита 3  3,5.

Мткротвердость осадков, полученных из электролита, достигает 3,5 гПа. Электролит используют как в стационарных ваннах, так и в барабанах и колоколах.

Кремнийфтористоводородный электролит.

Ni(НBF₆)₂ – 400  700 г/л.

NiCl₂ *6H₂O – 25  50 г/л.

Н₃BO₃ – 30  40 г/л.

Кроме того, электролит содержит некоторое количество H₂SiF₆.

Электролиз ведется при температуре 20  50 С, i_к – до 15 А/дм². Анод – никель. Выход никеля по току до 100. рН электролита 0,5  1.

В качестве буферных добавок для таких электролитов иногда используют фториды.

Для получения покрытий с минимальными внутренними напряжениями используются сульфаминовые электролиты. Эти электролиты применяются для нанесения толстых слоев никеля, при покрытии неметаллов по проводящему слою или металлов по разделительному слою, а также для осаждения специальных (например, магнитных) покрытий. Сульфаминовые электролиты также позволяют получить пластичные осадки с очень большой степенью сцепления с основой.

Ni(Н₂NSO₃)₂ – 280  300 г/л.

NaCl – 12  15 г/л.

Н₃BO₃ – 25  30 г/л.

Моющее средство «Прогресс» или ОС-20 – 2  3 мл/л.

Паратолуолсульфамид – 1,5  2 г/л.

Электролиз ведется при температуре 50  60 С, i_к – 5  12 А/дм². Анод – никель. Выход никеля по току до 100. рН электролита 3,6  4,2.

1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

1.1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ.

1. Химическое обезжиривание.

Химическое обезжиривание поверхности деталей применяется перед нанесением гальванических покрытий, как правило, предшествует электрохимическому обезжириванию. Применяется при наличии на деталях толстых жирных пленок.

Химический способ удаления жиров основывается на взаимодействии с органическими растворителями и щелочами. Это взаимодействие приводит к растворению жиров, их омылению или образованию эмульсий.

Для обезжиривания используется следующий состав:

NaOH – 30 мг/л;

Na₃PO₄ – 20 мг/л;

Na₂SiO₃ – 15 мг/л;

Синтанол ДС-10 – 10 мг/л;

Обезжиривание ведется при температуре 60 – 80 ˚С в течение 5 – 20 минут.

1. Электрохимическое обезжиривание.

Электрохимическое обезжиривание более эффективно, чем химическое, но применяется только для тонких жировых пленок. При проведении электрохимического обезжиривания на детали образуются пузырьки газа, которые способствуют отрыву загрязнений.

Электрохимическое обезжиривание бывает катодным и анодным. Катодное обезжиривание быстрее, но возникает опасность наводораживания поверхности. Анодное обезжиривание более медленное, нет наводораживания поверхности, но возникает опасность подтравливания поверхности деталей.

В данной работе предлагается сначала провести катодное обезжиривание, затем поменять полярность и короткое время проводить анодное обезжиривание для того, чтобы удалить водород из детали.

Состав электролита:

NaOH – 20 мг/л;

Na₃PO₄ – 30 мг/л;

Na₂SiO₃ – 30 мг/л;

Синтанол ДС-10 – 2 мг/л;

Обезжиривание ведется при температуре 60 – 70 ˚С. В течение 8 минут проводится катодное обезжиривание при i_к – 2 – 10 А/дм². В течение 2 минут проводится катодное обезжиривание при i_а – 2 – 10 А/дм².

1. Активирование.

Операция предназначена для удаления тончайших оксидных пленок с поверхности деталей. Ее проводят между процессами обезжиривания и нанесения покрытий. Лучше, когда в процессе активации исключается промежуточная промывка. Тогда в ванну активации включаются те элементы, перенос которых в гальваническую ванну не приводит к ухудшению процесса.

Раствор для активации содержит H₂SO₄ - 120 мл/л.

1. Промывка.

Цель промывки – не только тщательно удалить с поверхности изделий растворы и продукты от предыдущих операций, ни и при экономном расходе воды обеспечить их минимальное попадание в сточные воды.

Существует 2 смены промывки деталей: одноступенчатая (промывка в одной ванне с проточной водой) и многоступенчатая (промывка в нескольких последовательно установленных ваннах с проточной водой). Многоступенчатая промывка может быть прямоточной и противоточной (каскадной 2-х и 3-х ступенчатой).

Каждая из схем промывки может быть дополнена ванной улавливания (ванна с непроточной водой).

В гальваническом производстве различают 3 вида промывок: холодную (температура не нормируется), теплую (температура 40 – 50 ˚С), горячую (температура 70 – 90 ˚С).

1. Осаждение покрытия.

Для осаждения подслоя меди на стальные детали используется пирофосфатный электролит.

CuSO₄*5H₂O – 70  90 г/л.

K₄P₂O₇ – 350 г/л.

NH₄OH (25% раствор) – 1  2 г/л.

Кислота лимонная 20 г/л.

Электролиз ведется при температуре 35  40С, i_к – 0,8  1,7 А/дм², рН – 8,3 8,5. Анод – медь. При нанесении покрытий на сталь следует загружать детали в электролит под током. Кроме того, в начале электролиза необходима повышенная плотность тока (1,0  1,5 А/дм²) в течение 20  50 сек.

С увеличением концентрации свободных ионов P₂O₇^4- уменьшается склонность анодов к пассивации. И улучшается сцепление медных осадков с основой.

Для приготовления электролита сначала к теплому (температура 30 – 40 ˚С) раствору CuSO₄ добавляют раствор K₄P₂O₇ в количестве, необходимом для образования Cu₂P₂O₇ по реакции:

2CuSO₄ + K₄P₂O₇ = Cu₂P₂O₇ + 2 K₂SO₄.

Полученный осадок фильтруют и промывают до полного удаления ионов SO₄^2-, после чего в избытке добавляют K₄P₂O₇. В результате образуются комплексные ионы [Cu(P₂O₇)] ^2- и [Cu(P₂O₇) ₂] ^6- , которые существуют при рН 7,5 – 9,5.

Введение в электролит лимонной кислоты, NH₄OH и других добавок улучшает работу анодов и способствует повышению допустимой плотности тока при относительно высоком выходе меди по току (близок к 100%).

Для осаждения никеля используется простой сернокислый электролит.

NiSO₄*7H₂O – 250  300 г/л.

NаCl – 10  15 г/л.

Н₃ВО₃ – 30  40 г/л.

1,4-бутиндиол – 1,0  1,5 г/л.

Формальдегид – 0,01  0,05 г/л.

Хлорамин Б – 2,0  2,5 г/л.

ОС-20 – 2  5 мл/л.

Электролиз ведется при температуре 45  60 С, i_к – 3  5 А/дм². Анод – никель. рН электролита 4,5  5,5.

Электроосаждение никеля проходит при повышенной катодной и анодной поляризации. При пассивации анодов уменьшается концентрация ионов никеля в прикатодном пространстве. Это приводит к снижению выхода по току. Введение ионов Cl^- снижают анодную поляризацию, т.к. Cl^- разряжаясь на аноде, растворяют пассивную пленку и снижают анодную поляризацию. Но, повышенное содержание ионов Cl^- увеличивают растворимость анодов, что приводит к нестабильности работы ванны и повышению рН катодного пространства. Поэтому необходимо контролировать содержан хлорид-аниона в электролите.

При осаждении никеля из кислых электролитов на катоде выделяется водород. Из-за этого в прикатодном пространстве повышается рН, что приводит к образованию хрупких и шероховатых осадков.

Увеличение кислотности также приводит, также, к снижению выхода по току (из-за расхода энергии на разряд Н⁺). Выделение водорода приводит к образованию пористого шероховатого осадка с питтингом. Поэтому никелирование проводят при рН 4,0 – 5,5.

Для приготовления электролита необходимо в течение 2 – 4 часов промывать ванну 3 – 5% раствором кислоты при t – 50 – 60˚С. затем слить раствор и промыть ванну дистиллированной водой. Залить ванну наполовину водой и подогреть до 70˚С. Засыпать ванну необходимое количество борной кислоты, растворить перемешивая. Затем засыпать NiSO₄*7H₂O и NaCl и растворить. Долить воду до рабочего уровня и засыпать блескообразующие добавки. Откорректировать рН, добавляя кислоту или карбонат никеля.

1. Сушка.

Проводится после окончательной промывки деталей (после осаждения покрытия). Представляет собой обдувку теплым (t – 60 – 70˚С) воздухом. Проводится в сушильном шкафу.

1.2 СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

1. РАСЧЕТ УЧАСТКА ОСАЖДЕНИЯ ДВОЙНОГО ПОКРЫТИЯ МЕДЬ-НИКЕЛЬ.

ДВОЙНОГО ПОКРЫТИЯ МЕДЬ-НИКЕЛЬ.

2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОНДОВ РАБОЧЕГО ВРЕМЕНИ.

Участок металлопокрытия работает, в основном, в две смены при пятидневной рабочей неделе с двумя выходными днями. Продолжительность рабочей недели в одну смену 41 час. В некоторых случаях работа ведется в одну или три смены.