Цинковое покрытие

 

Композиция Сhemeta АР-7Е не содержит соединений шестивалентного хрома. Эта добавка обладает достаточно широким диапазоном температур, рН, времени обработки, а так же относительно низким расходом.

Состав раствора хромитирования:

Композиция Сhemeta АР-7Е - 20-40 мл/л;

Температура - 15 – 30⁰ С;

рН 1,8 - 2,5;

Время хромитирования 30-60 с,

2. Сушка

Перед тем, как детали с нанесенным цинковым покрытием  сойдут с линии, их необходимо просушить. Операция сушки необходима для того, чтобы не происходило дальнейшей коррозии из-за влажности, а также для того, чтобы улучшить сцепление между цинковым покрытием и хромитной пленкой. Процесс сушки ведется при температуре 50-60⁰С.

Сушку производят в сушильном  шкафу или в сушильной камере с циркуляцией нагретого воздуха. Допускается обдувка сжатым воздухом. Продолжительность процесса 3-10 мин.

3. Промывка.

После каждой операции подготовки и нанесения гальванических покрытий детали следует тщательно промывать. Загрязнения могут стать причиной ухудшения сцепления покрытия с основой, появления пятен и других дефектов покрытия. Цинкатные электролиты требуют высокого качества промывной воды, совершенно неприменима жесткая вода, т.к. увеличивается расход блескообразующих добавок. Перед цинкованием желательно проводить промывку в деионизированной воде. Скорость смены проточной воды зависит от начальной и конечной концентрации растворов и уноса раствора с деталями. Качество промывки может быть улучшено перемешиванием воды сжатым воздухом, применением разбрызгивающих устройств и струйных установок.

После обезжиривания  детали промываются вначале в теплой, а затем в холодной воде. Продолжительность промывки составляет более 20 с.

Таким образом, можно  выбрать следующие операции промывки:

• После ванны химического обезжиривания нужно проводить промывку в теплой проточной воде.
• После электрохимического обезжиривания промывка в теплой воде, затем промывка в холодной проточной воде.
• После активирования промывка в двухступенчатой каскадной ванне в холодной воде.

• После ванны цинкования промывка в ванне улавливания, затем в двухступенчатой каскадной ванне в холодной воде.
• После ванны пассивации промывка в двухступенчатой каскадной ванне в холодной воде, затем промывка в теплой непроточной воде.

6. Технологическая карта.

Смотри приложение Б.

7. Технологические инструкции по выполнению технологических процессов.
1. Перечень материалов, используемых в технологическом процессе.

Для процесса цинкования применяются аноды марки Ц0 и  Ц1 по ГОСТ                1180. Остальные материалы, используемые при нанесении покрытия:

- Цинка окись (ZnO) ГОСТ 10262-78

- Натр едкий технический  марки ТР (NaOH) ГОСТ 2263-79

- Блескообразователь Гальванит Zn-СЛ20

- Кислота соляная техническая (НСl= 35,2%)  ГОСТ 857-95

- Ингибитор травления «Друг Плюс»

- Композиция для пассивирования  Сhemeta АР-7Е

- Обезжириватель Гальванит GC-01

 - Кислота азотная ГОСТ 4461-77

- Вода питьевая ГОСТ 2874-79

 

2. Методика приготовления и корректировки технологических растворов.

Приготовление растворов обезжиривания. В ванну для приготовления раствора наливают ⅔ объема деминерализованной или водопроводной воды общей жесткостью не более 6 мг-экв/дм³ и растворяют расчетное количество гидроокиси натрия. Затем при перемешивании добавляют расчетное количество  обезжиривателя Гальванит GC-01 и доводят объем раствора водой до требуемого. Таким образом приготовленный раствор готов к употреблению. В процессе эксплуатации ванны обезжиривания корректирование проводят едким натром (по данным анализа) и композицией Гальванит GC-01 – по площади обработанной поверхности.

Приготовление раствора активации. Залить в чистую рабочую ванну воды на 1/3 объема, добавить туда расчетное количество соляной кислоты, хорошо перемешать. Внести при перемешивании расчетное количество ингибитора Друг Плюс, долить воды до рабочего уровня, перемешать.

Корректировку растворов активации производить не реже 1 раза в неделю добавлением необходимого количества соляной кислоты ( по данным анализа) и соответствующего количества ингибитора «Друг Плюс» в пропорции, используемой при составлении ванны. Смену растворов производить по мере необходимости, но не реже 1 раза в 6 месяцев.

Приготовление электролита цинкования. Для приготовления электролита цинкования в отдельную емкость, заполненную на 1/4 объема водой, при перемешивании вводят расчетное количество едкого натра. При этом происходит разогрев раствора. При необходимости раствор нагревают до температуры 80-90°С.  В отдельной емкости разводят горячей водой до кашицеобразного состояния окись цинка и при перемешивании постепенно вводят в горячий раствор щелочи. После полного растворения окиси цинка полученный прозрачный раствор охлаждают и сливают в рабочую ванну, добавляют блескообразующие добавки. Ванну доливают до уровня, перемешивают. Корректировка проводится не реже одного раза в неделю.

Приготовление раствора хромитирования. Чистую рабочую ванну заполнить водой на 2/3 объема, залить расчетное количество композиции АР-7Е при перемешивании. Добавить воды до рабочего уровня, перемешать, проверить РН раствора, при необходимости, добавить азотной кислоты; рабочий раствор имеет РН 1,8- 2,2.

Корректировка раствора хромитирования производится ежесменно по данным анализа. Смену раствора хромитирования производить по мере накопления в нем цинка (идут тусклые пятна на покрытии), ориентировочно, 1 раз в 3 месяца; допускается менять ½ объема (зависит от загруженности ванны).

2.7.3  Контроль качества покрытия [5].

Контроль качества покрытия для данной детали осуществляется посредством следующих испытаний:

- осмотр внешнего вида;

- определение толщины  покрытия;

- оценка прочности  сцепления покрытия с основой.

Осмотр внешнего вида. Контроль производится на 100 % деталей невооруженным глазом в хорошо освещаемом помещении на расстоянии 25 см от контролируемой поверхности. Освещенность должна быть не менее 300 лк при применении ламп накаливания и не менее 500 лк при применении люминесцентных ламп. По внешнему виду:

• покрытия, полученные из электролита цинкования должно быть сплошным, однородным, без пригаров, набросов шлама и вздутий. Не допускается грязно-коричневый цвет и его оттенки. Пассивная пленка должна быть равномерной, сплошной и не мажущейся;
• на поверхности покрытых деталей как следствие допускаемых отклонений на поверхности основного металла могут быть: следы от механической обработки проката и другие отклонения допускаемые стандартами или техническими условиями на основной металл, пятна и темные полосы в труднодоступных для зачистки отверстиях;

Определение толщины  покрытия. Для контроля толщины покрытия отбирают от каждой партии от 0,1 до10% деталей, но не менее 3 шт. На данной линии контроль толщины покрытия определяется магнитоиндукционным методом. Метод основан на определении изменений магнитного сопротивления участка цепи (преобразователь – контролируемая деталь), зависящего от толщины покрытия, по ЭДС, наводимой в измерительной обмотке преобразователя, питающегося переменным током низкой частоты.

Метод применяют для  неферромагнитных покрытий на деталях из ферромагнитных металлов. Прибор для измерения МТ2007

Относительная погрешность метода ±5% .

Контроль прочности сцепления  покрытия с основой. Для контроля прочности сцепления покрытия отбирают для каждой партии от 0,1 до 10% деталей, но не менее 3 шт. Для оценки прочности сцепления покрытия с основой применяется метод нанесения сетки царапин (метод рисок), как наиболее простой и не требующий расхода энергии. Суть метода заключается в том, что на поверхность покрытия острием наносят не менее 3-х параллельных рисок на расстоянии 2-3 мм друг от друга и перпендикулярно к ним также не менее 3- рисок. Риски наносят в одном направлении острием, установленным под углом 30⁰ на глубину до основного металла. После контроля не должно быть отслаивания между линиями и в сетке квадрата.

 

 

4. Дефекты и их устранение.

В процессе получения цинковых покрытий могут встретиться отдельные неполадки. Список возможных дефектов, их причины и способы устранения показаны в таблице 2.6.

Таблица 2.6. – Основные дефекты и способы их устранения.

Наблюдаемые дефекты	Причины образования	Способы устранения
1	2	3
Плохое сцепление покрытия, вздутие покрытия (пузыри)	- некачественная подготовка поверхности - завышена толщина покрытия - завышено содержание блескообразователя	- откорректировать или  заменить растворы ванн подготовки - откорректировать режимы осаждения покрытий - уменьшить дозировку  блескообразователя
Плохое сцепление, хрупкость, темные и черные осадки	Загрязнение электролита органическими примесями	Провести обработку  активированным углем и цинковой пылью, отфильтровать
Мала скорость осаждения покрытий	- снижение концентрации цинка в электролите	- проверить состояние  анодов, увеличить концентрацию щелочи в электролите
Низкая рассеивающая способность  электролита	Избыток цинка	Увеличить содержание щелочи или снизить концентрацию цинка, заменив часть цинковых анодов на стальные
Темное покрытие	- Занижено соотношение NaOH:Zn - недостаточно блескообразователя	- увеличить содержание  щелочи или снизить концентрацию цинка - откорректировать электролит по содержанию добавок
1	2	3
Увеличение концентрации цинка	Завышена концентрация щелочи	- выработать избыточный цинк и щелочь и разбавить электролит - заменить часть цинковых анодов стальными
Темное покрытие, особенно при малых плотностях тока	Попадание в электролит ионов тяжелых металлов, более положительных чем цинк	-проработать электролит  со стальными катодами при  низких плотностях тока - обработать электролит цинковой  пылью и отфильтровать
«Пригар» покрытия	- Занижено соотношение NaOH:Zn - недостаточно блескообразователя - плотность тока выше допустимой	- увеличить содержание щелочи - откорректировать электролит - снизить плотность тока
Обильное выделение водорода, черные пятна на покрытии, локальное отсутствие покрытия	Попадание хрома в электр олит	- провести очистку от хрома - отремонтировать изоляцию подвесок для исключения переноса хрома из ванн пассивации
Помутнение электролита, шероховатое покрытие, «пригар» покрытия	- общее загрязнение электролита - избыточное накопление карбонатов	- обработать цинковой пылью,  отфильтровать - удалить карбонаты вымораживанием.

 

 

 

 

5. Анализ технологических растворов.

Анализ растворов  обезжиривания.

1.  Определение едкого натра.

Метод основан на реакции  нейтрализации. Едкий натр при взаимодействии с хлоридом бария образует гидроокись бария, которую титруют соляной кислотой. [6]

Анализ раствора активации.

1. Определение соляной кислоты основано на  методе нейтрализации. [6]

Анализ электролита  цинкования.

1. Определение содержания щелочи и карбонатов.

Метод основан на реакции  нейтрализации. Пробу электролита титруют соляной кислотой в присутствии фенолфталеина и метилового оранжевого.

2. Определение содержания цинка.

Метод основан на титровании ионов цинка Трилоном Б в присутствии  эриохрома черного Т. [6]

Анализ раствора хромитирования.

Анализируемая проба  содержит хром (III), и его надо сначала  окислить до хрома (VI). Окисление можно провести висмутатом натрия и избыток висмутата отфильтровать. Титрование хрома(VI) производится солью Мора

6. Обслуживание электролитов.

Для очистки электролита цинкования применяют методы селективной обработки электролитов.

Для очистки электролита  от органических примесей фильтруют электролит через активированный уголь. Для очистки электролита от загрязнения желатином, клеем и другими органическими веществами добавляют раствор танина из расчёта 0,1 г/л, а образующийся осадок отфильтровывают.

При цинковании образуется анодный шлам, а также различные  механические загрязнения, которые удаляют посредством непрерывной фильтрации. Непрерывную фильтрацию рекомендуется проводить со скоростью примерно 0,5-1 объем в час.

В процессе работы электролита  возможно накопление карбонатов. При  их концентрации более (70 – 80) г/дм³ необходимо произвести очистку электролита. Это достигается путем охлаждения электролита до температуры (5 – 10) °С. Карбонаты оседают на дно в виде осадка, который отфильтровывают. Для этой цели рекомендуется иметь охладительное устройство.

Цинкатные электролиты  не следует перемешивать сжатым воздухом, для общего перемешивания электролита  достаточно его циркуляции посредством системы фильтрации.

В процессе работы на анодах образуется анодный шлам, поэтому  необходимо периодически доставать аноды из ванн и чистить железными щетками.

Электролиты цинкования анализируются 1-2 раза в неделю, корректировку проводят по результатам анализа. Корректировка растворов обезжиривания, травления и пассивации проводится не реже 1 раза в 2 недели по результатам анализа.