Технологические инструкции по выполнению технологических процессов

Сырьё и материалы

 

 

Для цинкования применяются вальцованные аноды марки Ц0 и Ц1 по ГОСТ 1180-60. Вспомогательные материалы, применяемые при цинковании, приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Материалы, применяемые при цинковании

Наименование материалов	Химическое обозначение	ГОСТ или ТУ
Блескообразующие добавки НБЦ-0, НБЦ-К Едкий натр технический марка ТР Кислота соляная техническая Обезжириватель ДВ-301 Окись цинка Силикат натрия растворимый Соль Ликонда 25 Спирт поливиниловый Сульфанол НП-3 Тринатрийфосфат	- NaOH HCl - ZnO Na2SiO3 - - - Na3PO4·12Н2О	ТУ 6-09-4799-83 ГОСТ 2263-79 ГОСТ 857-78 ТУ 38-40835-79 ГОСТ 10262-78 ГОСТ 13079-81 ТУ 6-18-200-78 ГОСТ 10779-78 ТУ 81-509-81 ГОСТ 201-76

 

Приготовление и корректировка электролитов

 

 

Приготовление растворов обезжиривания. Их готовят последовательным растворением всех компонентов в тёплой воде. Твёрдый едкий натр растворяют, поместив его в герметически закрытый специальный аппарат. В приготовленный раствор добавляют поверхностно-активные вещества. Корректирование растворов проводят не реже одного раза в неделю по данным химического анализа на содержание NaOH, тринатрийфосфата и других компонентов.

Приготовление раствора для активирования. Полученную концентрированную соляную кислоту растворяют в воде до 100 г/л. При приготовлении раствора нужно кислоту приливать к воде и не в коем случае наоборот, корректировка не реже раза в неделю.

Приготовление электролита цинкования. Едкий натр растворяют в 1/10 объёма ванны, в которой готовятся растворы; к нему осторожно при непрерывном помешивании добавляют рассчитанное количество окиси цинка до полного её растворения. Затем доливают воду до 3/4 объёма ванны и полученный раствор цинката натрия с избытком едкого натра фильтруют в рабочую ванну. Все добавочные компоненты растворяют отдельными порциями в небольшом количестве воды и вводят в рабочую ванну. Электролит корректируют не реже двух раз в месяц.

Приготовление раствора хроматирования. К уже приготовленному раствору соли Ликонда 25 добавляют при постоянном помешивании поливиниловый спирт. Раствор фильтруется и помещается в гальваническую ванну. Корректировка осуществляется добавлением соли Ликонда 25 и поддержанием рН не реже одного раза в неделю.

 

 

Контроль качества покрытия

 

 

Качество цинковых покрытий определяют по следующим основным параметрам: внешний вид, толщина покрытия, прочность сцепления. Пористость этих покрытий обычно не контролируется, так как она, учитывая анодный характер защиты, не регламентируется.

Контроль толщины покрытия на данной линии определяется химическим капельным способом. Методом случайного избрания выбирается 5 деталей из загрузки после прохождения всех технологических операций. Далее в химической лаборатории проводится анализ следующим образом: готовится раствор 200 г/л хромовой кислоты плюс 50 г/л серной кислоты, полученный раствор по капле стекает на испытуемую деталь со скоростью 100±5 капель в минуту, а толщина покрытия определяется временем, требуемым для того, чтобы обнажился основной металл. Кривые, связывающие время проникновения с толщиной при различных температурах, приводятся в публикациях ASTM, посвященных методам испытаний. В таблице 3.4 приводятся данные, которые могут быть использованы, чтобы рассчитать толщину, исходя из времени проникновения при испытаниях.

Таблица 3.4 - Время необходимое

 для растворения 25 мкм цинка

Температура испытания °С	Время, сек.
15,6 21,1 26,7 32,2 37,8	115 105 93 88 80

При этом методе не нужно прерывать испытания, чтобы определить момент его окончания. Главный недостаток этого метода состоит в том, что испытания необходимо проводить при определённой температуре, что не всегда возможно. Реактивы должны использоваться только однократно.

Контроль по внешнему виду. Детали, покрытые цинком, осматриваются невооружённым глазом при освещении рассеянным светом. Отбраковке подлежат детали, имеющие следующие дефекты покрытия: непокрытые участки поверхности, шероховатость, превышающая допустимые нормы, отслаивание покрытия в виде отдельных вздутий (пузырей) или осыпающихся частиц покрытия, точечные изъязвления (питтинг), грязные подтёки воды, тёмно-коричневый цвет пассивной плёнки.

Допустимые дефекты покрытий перечислены в разделе 3.1.

Контроль прочности сцепления. Для оценки прочности сцепления применяют испытание нанесением сетки царапин. На поверхность испытуемого покрытия наносят стальным остриём несколько параллельных линий до основного металла на расстоянии 2‑3 мм друг от друга и параллельных линий, проведённых перпендикулярно к первым линиям. Покрытие считается выдержавшим испытание, если образовавшиеся в пересечении квадратики не отслаиваются при растирании пальцем.

 

Дефекты и их устранение

 

 

Цинковое покрытие с поверхности стальных деталей может быть удалено растворением в 5–10 % соляной кислоте или серной кислоте при комнатной температуре. Чтобы уменьшить степень растворения стали, в раствор добавляют немного окиси сурьмы или хлорида сурьмы (3–5 г/л). Для растворения цинка можно использовать 10–15 % раствор щёлочи.

Основные неполадки при цинковании и способы их устранения приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Неполадки при цинковании в цинкатном электролите

Характеристика дефектов	Причины дефектов	Способы устранения
Тёмный (губчатый) осадок	1) наличие олова в двухвалентной форме 2) низкое содержание олова 3) низкая концентрация ZnO 4) повышенная катодная плотность тока 5) низкая температура электролита 6) электролит не проработан	1) провести корректировку электролита по соответствующим компонентам 2) повысить температуру 3) снизить плотность тока 4) проработать электролит
Отсутствие покрытия по всей поверхности изделия при низких плотностях тока	1) короткое замыкание на ванне 2) наличие окислителей в электролите	1) устранить короткое замыкание 2) произвести проработку ванны током
Пассивирование анодов, сопровождаемое выделением кислорода	1) недостаток щёлочи 2) высокое значение анодной плотности тока	1) увеличить поверхность анодов 2) снизить плотность тока

 

Характерные неполадки при пассивировании представлены в таблице 3.6.

 

Таблица 3.6 – Неполадки при пассивировании

Характеристика неполадок	Причина неполадок	Способ устранения
Образование коричневой легко стирающейся плёнки	Увеличение рН раствора; передержка деталей в растворе	Добавить серную кислоту до заданного рН; сократить время выдержки
Пятна на внутренних поверхностях деталей	Разбавление в растворе	Добавить свежий раствор в концентрированном виде
Плёнка синеватого цвета	Недостаток бихроматов	Добавить соль Ликонда25
Наличие участков, не покрытых плёнкой	Некачественная промывка перед пассивированием	Улучшить промывку

 

 

Анализ электролитов

 

 

Анализ растворов для обезжиривания. В растворах для обезжиривания проводится обработка стальных деталей. Основными компонентами ванн являются: едкий натр, тринатрийфосфат и силикат натрия.

1) Определение едкого натра проводится объёмным методом. Гидроксид бария Ba(OH)₂ титруют раствором соляной кислоты в присутствии индикатора фенолфталеина. Фосфат натрия и силикат натрия при действии хлорида бария переходят в осадок. Реакция осаждения протекает по уравнениям

2 Na₃PO₄ + 3 BaCl₂ ® Ba₃(PO₄)₂ + 6 NaCl,             (3.7)

Na₂SiO₃ + BaCl₂ ® BaSiO₃ + 2 NaCl.                 (3.8)

Едкий натр даёт эквивалентное количество гидроксида бария

2 NaOH + BaCl₂ ® Ba(OH)₂ + 2 NaCl.               (3.9)

Реакция титрования идёт по уравнению

Ba(OH)₂ + 2 HCl ® BaCl₂ + 2 H₂O.                   (3.10)

Ход анализа подробно описан в [9].

2) Определение общей щёлочности раствора. При большом содержании едкого натра и карбонатов в присутствии тринатрийфосфата и жидкого стекла раздельное определение едкой щёлочи и карбонатов не даёт удовлетворительных результатов. Поэтому в обезжиривающем растворе определяют общее содержание щёлочи в пересчёте на едкий натр титрованием раствора соляной кислоты в присутствии метилового оранжевого. Ход анализа подробно описан в [9].

3) Определение тринатрийфосфата проводится фотоколориметрическим методом. Метод основан на восстановлении молибдена, входящего в состав фосфорно-молибденовой гетерополикислоты Н₇[P(Mo₂O₇)₆], до пятивалентного при помощи двухвалентного железа и сульфита натрия. Раствор окрашивается в синий цвет (молибденовой сини). Измерение интенсивности окраски проводят на приборе ФЭК–2 с зелёным светофильтром в кювете с толщиной слоя 20–30 мм в зависимости от содержания тринатрийфосфата. Ход анализа подробно описан в [9].

4) Определение содержания силиката натрия. Содержание силиката натрия в растворе вычисляют после определения кремния. Кремний в растворе определяют фотоколориметрическим методом. Соли кремния образуют с молибдатом аммония в слабокислом растворе жёлтое комплексное соединение кремнемолибденовой кислоты. При последующем восстановлении кремнемолибденовой кислоты с помощью хлорида олова молибден восстанавливается до низшей степени окисления с образованием молибденовой сини. Измерение интенсивности окраски проводят на приборе ФЭК–2 с зелёным светофильтром в кювете с толщиной слоя 20–30 мм в зависимости от содержания силиката натрия в растворе. Ход анализа подробно описан в [9].

Анализ раствора травления. В растворе травления анализируются содержание серной кислоты и содержание примеси железа.

1) Определение серной кислоты производится ацидиметрическим методом. Метод основан на определении общей кислотности раствора титрованием пробы щёлочью по фенолфталеину. Ход анализа подробно описан в [8].

2) Определение железа производится комплексонометрическим методом. Метод основан на прямом титровании трилоном Б железа (III) в присутствии салициловой кислоты при рН 4–5. Предварительно двухвалентное железо окисляют до трёхвалентного перекисью водорода. Ход анализа подробно описан в [8].