Технология нанесения гальванических покрытий

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Технология нанесения гальванических покрытий

Методические указания

по выполнению курсовой работы

Издательство

Иркутского национального исследовательского технического университета

2017

УДК 669. 587

Технология нанесения гальванических покрытий : метод. указания по выполнению курсовой работы / сост. : Баранов А.Н. – Иркутск : Изд-во ИРНИТУ, 2017. – 24 с.

Соответствуют требованиям ФГОС ВО по направлению подготовки 15.04.02. (Технологические машины и оборудование).

Приводится описание курсовой работы для закрепления знаний по практическим основам нанесения гальванических покрытий. На примере электролитического цинкования стали даны методические указания по выбору и оборудования, режима, электролиза и составы электролитов для нанесения гальванических покрытий. Рассмотрены вопросы по разработке норм времени, расхода электроэнергии и нормативных материалов, которые необходимы для осуществления разработанного проекта и программы для нанесения покрытий в гальванических цехах для антикоррозионной защиты изделий на машиностроительных предприятиях.

Предназначены для студентов изучающих дисциплину «Технология нанесения гальванических покрытий» (Магистрантов по направлению Технологические машины и оборудования)

Рецензент

Д-р. техн. наук, заведующая кафедрой металлургии цветных металлов ИРНИТУ Н.В. Немчинова

©Иркутский национальный исследовательский

технический университет, 2017

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 4

1 Методические указания по выполнению заданий на лабораторных занятиях. 5

2 Тематика курсовых работ. 5

3 Описание курсовой работы.. 6

4 Список рекомендуемой литературы.. 15

Введение

«Технология нанесения гальванических покрытий» – одна из основных образовательных дисциплин по программе подготовки магистров по направлению 15.04.02. (Технологические машины и оборудование). Предметом изучения являются технология и оборудование, используемые в антикоррозионной защите оборудования и сооружений.

1. Цель – освоение теории и практики нанесения гальванических покрытий различного состава;

2. Задачи дисциплины – приобретение студентами навыков и умений, которые позволят сформировать способность разрабатывать нормы выработки и технологические нормативы на расход материалов, заготовок, топлива и электроэнергии и разрабатывать методические и нормативные материалы, а также предложения и мероприятия по осуществлению разработанных проектов и программ при нанесении гальванических покрытий.

В данных учебно-методических указаниях дан перечень курсовых работ, методические рекомендации, описание, пример выполнения курсовой работы и список рекомендуемой литературы.

1. Методические указания по выполнению заданий на лабораторных работах

Основные рекомендации по выполнению заданий

Технология нанесения гальванических покрытий является сложной разновидностью химической технологии. При нанесении гальванических покрытий в расчетах широко используются основные законы электрохимии.

Технологические расчеты включают определение:

- необходимого количества сырья, поступающего в гальванический цех, при конкретном плановом задании по готовой продукции;

- необходимого количества электроэнергии, воды и воздуха.

Курсовые работы направлены на закрепление знаний в области антикоррозионной защиты и формирования профессиональных компетенций:

- способность разрабатывать нормы выработки и технологические нормативы на расход материалов, заготовок, топлива и электроэнергии (ПК – 2);

- способность разрабатывать методические и нормативные материалы, а также предложения и мероприятия по осуществлению разработанных проектов и программ (ПК – 4).

За время, отведенное на выполнение курсовой работы обучающийся должен изучить материал по теме курсовой работы и дать описание технологии нанесения гальванического покрытия и применяемого оборудования. При выполнении курсовой работы необходимо обосновать выбор состава электролита и режима работы, провести расчёты по расходу материалов, электроэнергии, для этого необходимо работать с источниками, указанными в списке рекомендуемой литературы и сайтами интернета.

После проведения расчетов в конце курсовой работы необходимо сделать вывод по их результатам.

Требования к отчётным материалам

Общие требования к оформлению курсовой работы

Отчёт по лабораторной работе выполняется на листах белой бумаги формата A4 в печатном или рукописном виде в соответствии с требованиями стандарта СТО 005-2015. Учебно-методическая деятельность. Оформление курсовых проектов (работ) и выпускных квалификационных работ технических специальностей. Иркутск: ИРНИТУ, 2015. – 39 с.

Курсовая работа формируется в следующем порядке:

1. Титульный лист.

Титульный лист оформляется в соответствии с образцом.

2. Содержание.

3. Введение.

Актуальность, Цель работы, показывает, для чего выполняется работа, например, для получения или закрепления каких навыков, изучения каких явлений, законов и т.п.

4. Краткое содержание работы.

Краткое содержание работы включает теоретическое описание тематики курсовой работы, описание моделей, методов и алгоритмов, необходимых для обработки полученных данных..

5. Обработка результатов.

Обработка результатов включает проведение расчетов по выбору оборудования, расходу материалов, тепла и электроэнергии, перечень полученных результатов, сопровождающихся необходимыми комментариями, расчетами и промежуточными выводами, блок-схемы, чертежи, графики, диаграммы и т. д.

6. Выводы по результатам выполнения работы.

Выводы по работе делаются на основании обобщения полученных результатов. В выводах также отмечаются все недоработки, по какой-либо причине имеющие место, предложения и рекомендации по дальнейшему исследованию поставленной в работе проблемы и т. п.

7. Список использованных источников

8. Приложения.

В приложение выносятся также справочная и прочая информация, не включённая в основные разделы отчёта.

Тематика курсовых работ

Выбирается по согласованию с руководителем выпускной квалификационной работы в направлении темы магистерской диссертации. Рекомендуется рассмотреть следующие технологии нанесения гальванических покрытий.

1. Цинкование стали.

2. Оксидирование алюминия.

3. Никелирование стали.

4. Хромирование.

5.Кадмирование.

6. Золочение.

7. Серербрение

Описание курсовой работы

На примере цинкования стали приведены основные технологические расчёты

Конструктивные расчеты.

Расчет напряжения на ванне.

Полное уравнение баланса напряжения :

U_ван=(e_а^р-e_к^р)+h_а-h_к+DU_эл-та+DU_конт+DU_шин+DU_вн.ц.

Цинкование:

h_а=Е_Zn^а-Е_Zn^р ; h_к= Е_Zn^к-Е_Zn^р

Е_Zn^р=j_Zn⁰+в⁰/n*lg а_Zn²⁺

а_Zn²⁺=m_Zn²⁺

m - моляльность ZnO;

g - коэффициент активности g_Zn⁺²=0,662.

m=C/М ; М_Zn_О=81 г/моль

Так как система неравновесная, многокомпонентная, то расчет рабочих потенциалов не ведем.

Их рассчитанные значения равны:

Е_а^раб=-0,6В; Е_к^раб=-0,78В. [3]

(e_а^р-e_к^р)+(h_а-h_к)=-0,6-(-0,78)=0,18 В.

DU_эл=i_ср*L/c*100, [3] где

i_ср – средняя плотность тока; i_ср=Öi_к*i_а; А/дм²

L – расстояние между катодом и анодом

c - электропроводность электролита, Ом^-1*см^-1;

Цинкование:

DU_эл=2,1*10/0,3*100=0,70 В.

Падение напряжения в электродах и контактах составит 15% от суммы DU_эл и поляризации.

DU_конт.=0,15*(0,18+0,7)=0,13 В

Падение напряжения в шинопроводе – 10% от суммы DU_штанг.

DU_штанг.= DU_эл+DU_эл-ах+(h_а-h_к)=0,70+0,13+0,18=0,98 В

DU_шин.=0,1*0,98=0,09 В.

Падение напряжения во внешней цепи – 1,8%.

DU_вн.ц.=0,018*(0,7+0,18+0,13)=0,017 В.

U_в=0,7+0,18+0,13+0,09+0,017=1,1 В.

Материальный расчет.

Расход анодов.

1.Цинкование:

Годовой расход анодов [4]:

Q_а=q_а*Р_г*10^-3, где

q_а – норма расхода цинкового анода на 1мкм покрытия;

Р_г – годовая программа цеха.

Q_а=(7,6*15)*60600*10^-3=6908,4 (кг).

Расход анодов на запуск оборудования :

Q^l_а=R₁*l_в*R₂*h_в*m*g*n, где

R₁ – коэффициент отношения суммарной ширины анодов к длине ванны =0,6;

R₂ - коэффициент отношения суммарной длины анодов к глубине ванны =0,8;

l_в – длина ванны, м;

h_в – глубина ванны, м;

m – толщина анода, м;

g - плотность материала анода, г/см³;

n – число анодных штанг.

Q^l_а=0,6*1,6*0,8*1,12*0,01*7,13*10³*2=122,6 кг.

Расход химикатов.

Для электрохимических процессов расход химикатов вызывается главным образом уносом раствора поверхностью деталей при выгрузки их из ванн.

Расчет расхода химикатов рассмотрим на примере расчета для ванны цинкования.

Расход электролита рассчитываем по формуле:

Q_х=С*Пр, где

Пр – норма расхода электролита, л/м²;

С – содержание компонента, л/м².

q_ZnSO₄=200*0,18=36 г/м²;

q_AlSO4=20*0,18=3,6 г/м²;

q_Na₂_SO₄=50*0,18=9 г/м²;

q_ДЕКСТ.=10*0,18=1,8 г/м².

Годовой расход химикатов :

Q_х= q_х*Р_г*10³, где

Р_г – годовая программа;

q_х – расход электролита.

Q_ZnSO₄=36*60600=2181,6 кг/год;

Q_AlSO4=3,6*60600=218,2 кг/год;

Q_Na₂_SO₄=9*60600=545,4 кг/год;

Q_ДЕКСТ.=1,8*60600=109,1 кг/год.

Расход химикатов на пуск ванн :

Q^l_х= V_в*С, где

V_В – рабочий объем ванны;

С – концентрация компонента, г/л;

Q^l_ZnSO4=1,34*200=268,8 кг;

Q^l_AlSO4=1,34*20=26,8 кг;

Q^l_Na2SO4=1,34*50=67,2 кг;

Q^l_ДЕКСТ.=1,34*10=13,4 кг.

Расчет расхода химикатов для остальных процессов аналогичен, результаты расчетов сведены в таблицу 3.5.

Список рекомендуемой литературы

Основная учебная литература

1. Баранов А.Н., Михайлов Б.Н., Р.В. Михайлов. Технология нанесения гальванических покрытий : учеб. пособие. – Иркутск : Изд-во ИРНИТУ, 2017. – 211 с.

2. Гамбург Ю.Д. Гальванические покрытия. – М.: Техносфера, 2006. – 213 с.

3. Баранов А.Н. Коррозия и защита металлов . Учебн. пособие. – Иркутск: Изд–во ИрГТУ, 2015.– 167с.

4. СТО 005-2015. Учебно-методическая деятельность. Оформление курсовых проектов (работ) и выпускных квалификационных работ технических специальностей. Иркутск: ИРНИТУ, 2015. – 39 с.

Дополнительная учебная и справочная литература

4. Гальванотехника: Справочник / под ред. А.М. Гинсберга. – М. : Металлургия, 1987. – 356 с.

5. Оборудование цехов электрохимических покрытий: Справочник / под ред. Вячеславова П.М. – Л. : Машиностроение, 1987. – 309 с.

6.Технология электрохимических производств. Гальванотехника : метод. указания к курсовому и диплом. проектированию / Иркут. гос. техн. ун-т; сост. Б. Н. Михайлов, О. В. Немыкина - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. - 31 с.

Ресурсы сети Интернет

– общедоступные поисковые электронные ресурсы: http://bookfi.org.ru, http://www.yandex.ru, http://www.rambler.ru, http://www.google.ru, http://vbzero. narod.ru/; 1.http :// e . lanbook . com :

– http://www.fips.ru.