ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8943| Title: | «Дослідження технології нанесення гальванічних покриттів на стальні деталі» |
| Authors: | Канашевич, Георгій Вікторович Семенюк, Матвій Миколайович |
| Keywords: | Нанесення гальванічних покриттів |
| Issue Date: | 2024 |
| Abstract: | АНОТАЦІЯ На кваліфікаційну роботу магістра на тему: «Дослідження технології нанесення гальванічних покриттів на стальні деталі». Виконавець: студент групи мТМ-32 Семенюк Матвій Миколайович Керівник: д.т.н., професор Канашевич Георгій Вікторович Кваліфікаційна робота містить 102 сторінку формату А4, 13 рисунків, 9 таблиць, 32 літературних джерел. В кваліфікаційній роботі магістра було проведено сучасні технології нанесення гальванічних покриттів. Було встановлено, що гальванічне цинкування є одним із найефективніших способів створення захисних покриттів, забезпечуючи високу якість і довговічність виробів. Було розглянуто обладнання для гальванічного цинкування. Матеріали для гальванічних покриттів. Також наведено технологічний процес нанесення гальванічного покриття. Розглянуто методики по визначенню, корозійних випробувань в камері соляного туману, вимірювання нерівномірності покриття Проведено дослідження Залежності товщини покриття від технологічних параметрів, досліджено адгезійну міцність та пористість покриттів та досліджено корозійну стійкість В розділі охорона праці було проведено аналіз умов праці та техніки безпеки при нанесенні гальванічних покриттів. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8943 |
| Appears in Collections: | 131 Прикладна механіка (Технології машинобудування) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Семенюк.pdf Restricted Access | 1.69 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
До захисту допущено:
Завідувач кафедри ТОМВ
____________Георгій КАНАШЕВИЧ
«_____»_____________2024р.
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи магістра
на тему: «Дослідження технології нанесення гальванічних покриттів на стальні
деталі»
Виконав: здобувач 2 курсу, групи мТМ-32
Спеціальності 131 – «Прикладна механіка»
Освітня програма – «Технології машинобудування»
Семенюк Матвій Миколайович
Керівник: д.т.н., професор Канашевич Г.В
Рецензент: інженер-технолог ПП «Фотоніка плюс»
Голуб М.В.
.
Черкаси 2024 р.
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
Освітній рівень магістерський.
Спеціальність 131 «Прикладна механіка».
Освітня програма «Технології машинобудування»
ЗАТВЕРДЖУЮ:
Завідувач кафедри ТОМВ
___________Георгій КАНАШЕВИЧ
« » ____________20___р.
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу магістра
________________ Семенюк Матвій Миколайович _______________________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи: _ Дослідження технології нанесення гальванічних покриттів на
стальні деталі__________________________________________________________________
Керівник роботи Канашевич Георгій Вікторович, д.т.н., професор________
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджена наказом Черкаського державного технологічного університету від
«__16_» ___вересня___________ 2024_____р. №_272/04_____
2. Термін подання здобувачем роботи ____________
3. Вихідні дані до роботи:_Обладнання для гальванічного нанесення покриттів,
технологія гальванічного нанесення покриттів
4. Зміст пояснювальної записки: гаряче цинкування, холодне цинкування,
термодифузійне цинкування, гальванічне цинкування, електроліти цинкування,
прості кислі електроліти цинкування, слабокислі електроліти цинкування на
основі хлориду цинку, вид і властивості поверхні після цинкування, обладнання
для цинкування, матеріал для гальванічних покриттів,технологічний процес
нанесення гальванічного покриття, методика корозійних випробувань в камері
соляного туману, методика вимірювання нерівномірності покриття, залежність
товщини покриття технологічних параметрів, трибологічні дослідження
цинкових покриттів, адгезія і пористість, дослідження корозійної стійкості,
охорона праці
5. Перелік графічного матеріал(з точним зазначенням обов’язкових
креслеників, плакатів, презентацій тощо дослідження технології нанесення
гальванічних покриттів на стальні деталі, обладнання для гальванічного
цинкування стальних деталей, технологічний процес цинкування, неполадки в
роботі електролітів для цинкування залежність товщини покриття від
технологічних параметрів, залежність товщини покриття від технологічних
параметрів, трибологічні дослідження цинкових покриттів, дослідження
експлуатаційних характеристик цинкових покриттів, деталі з циновим
покриттям
7. Керівники з роботи із зазначенням розділів роботи, що їх стосується
Підпис, дата
Розділ Керівник завдання завдання
видав прийняв
1,2,3 Канашевич Г.В.
4 Цікановський В.Л.
8. Дата видачі завдання ______________________
Календарний план
№ Термін виконання
Назва етапів кваліфікаційної роботи Примітка
з/п етапів роботи
1 Збір інформації для написання КРМ
2 Написання І розділу КРМ
3 Написання ІІ розділу КРМ
4 Написання ІІІ розділу КРМ
5 Написання розділу з охорони праці
6 Оформлення пояснювальної записки
7 Оформлення графічної документації
8 Захист роботи
Здобувач ___________ __ Матвій СЕМЕНЮК
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
Керівник ___________ Георгій КАНАШЕВИЧ
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
АНОТАЦІЯ
На кваліфікаційну роботу магістра на тему: «Дослідження технології
нанесення гальванічних покриттів на стальні деталі».
Виконавець: студент групи мТМ-32 Семенюк Матвій Миколайович
Керівник: д.т.н., професор Канашевич Георгій Вікторович
Кваліфікаційна робота містить 102 сторінку формату А4, 13 рисунків, 9
таблиць, 32 літературних джерел.
В кваліфікаційній роботі магістра було проведено сучасні технології
нанесення гальванічних покриттів. Було встановлено, що гальванічне
цинкування є одним із найефективніших способів створення захисних
покриттів, забезпечуючи високу якість і довговічність виробів. Було розглянуто
обладнання для гальванічного цинкування. Матеріали для гальванічних
покриттів. Також наведено технологічний процес нанесення гальванічного
покриття. Розглянуто методики по визначенню, корозійних випробувань в
камері соляного туману, вимірювання нерівномірності покриття
Проведено дослідження Залежності товщини покриття від технологічних
параметрів, досліджено адгезійну міцність та пористість покриттів та
досліджено корозійну стійкість
В розділі охорона праці було проведено аналіз умов праці та техніки
безпеки при нанесенні гальванічних покриттів
ANNOTATION
For the master's qualification work on the topic: "Research of the technology of
applying galvanic coatings on steel parts."
Performer: student of the mTM-32 group Matvii Mykolayovych Semenyuk
Supervisor: Doctor of Technical Sciences, Professor Georgy Viktorovych
Kanashevich
The qualification paper contains 102 pages of A4 format, 13 figures, 9 tables,
and 32 literary sources.
In the master's qualification work, modern technologies of applying galvanic
coatings were carried out. It was established that galvanic galvanizing is one of the
most effective ways of creating protective coatings, ensuring high quality and
durability of products. Equipment for galvanic galvanization was considered.
Materials for galvanic coatings. The technological process of electroplating is also
given. Methods of determination, corrosion tests in a salt fog chamber, measurement
of coating unevenness are considered
The study of the dependence of the thickness of the coating on the
technological parameters was carried out, the adhesion strength and porosity of the
coatings were investigated, and the corrosion resistance was investigated
In the labor protection section, an analysis of working conditions and safety
techniques during the application of galvanic coatings was carried out
5
Зміст
ст.
Вступ………………………………………………………………….....7
РОЗДІЛ 1. ОГЛЯДОВА ЧАСТИНА
1.1 Гаряче цинкування………………………………………………….9
1.2 Холодне цинкування ………………………………… ………… 11
1.3 Термодифузійне цинкування ………………………….………….15
1.4 Гальванічне цинкування ………………………………….……….20
1.5 Електроліти цинкування …………………………………….…….22
1.6 Прості кислі електроліти цинкування……………………………. 24
1.7 Слабокислі електроліти цинкування на основі хлориду цинку.... 27
1.8 Вид і властивості поверхні після цинкування……………………. 28
Висновки до розділу 1…………………………………………………..30
РОЗДІЛ 2. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
2.1 Обладнання для цинкування ………………………………………..31
2.2 Матеріал для гальванічних покриттів …………………………………34
2. 3 Технологічний процес нанесення гальванічного покриття………..37
2.4 Методика корозійних випробувань в камері соляного туману…….46
2.5 Методика вимірювання нерівномірності покриття…………………..48
Висновки до розділу 2……………………………………………………...50
РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
3.1 Залежність товщини покриття технологічних параметрів…………..51
3. 2 Трибологічні дослідження цинкових покриттів……………………..58
3.3. Адгезія і пористість…………………………………………………....62
3.4 Дослідження корозійної стійкості…………………………………….64
Висновки до розділу 3……………………………………………………..68
РОЗДІЛ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ
4.1 Вимоги безпеки при приготуванні розчинів і електролітів………..69
4.2 Загальні вимоги………………………………………………………..71
6
4.3 Санітарно-побутові приміщення……………………………………..76
4.4 Вентиляція та опалення……………………………………………….77
4.5 Освітлення………………………………………………………………80
4.6 Водопостачання та виробнича каналізація……………………………83
4.7 Ванни для травлення і нанесення металопокриттів…………………..85
4.8 Вимоги до збереження і транспортування матеріалів, заготовок,
напівфабрикатів, готових виробів і відходів виробництва………………………86
4.9 Зберігання кислот………………………………………………………..87
4.10 Зберігання лугів та інших хімічних речовин…………………………89
4.12 Вимоги до персоналу ………………………………………………….92
4.13 Вимоги до застосування засобів індивідуального захисту………….93
Висновки до розділу 4…………………………………………………….. 96
Висновки…………………………………………………………………….97
Список використаної літератури ………………………...……………99
7
ВСТУП
Технологія цинкування є одним з найефективніших і найбільш
поширених методів захисту металевих конструкцій від корозії. Її популярність
обумовлена високими антикорозійними властивостями цинку, який
використовується для покриття металів. Цинкові покриття значно покращують
довговічність і надійність сталевих виробів, що працюють в агресивних
середовищах.
Цинк є більш активним металом, ніж більшість металів, зокрема залізо, і
служить як анод в гальванічній парі. У корозійних середовищах (наприклад, в
промисловій і морській атмосфері, грунті, воді) цинк розчиняється, таким
чином захищаючи сталевий основний метал, який є катодом. Це означає, що
сталь не кородує, поки цинковий шар не зникне або не пошкодиться.
Властивості і переваги цинкових покриттів:
цинк ефективно захищає металеві конструкції від корозії, особливо в
середовищах з високою вологістю та агресивними умовами, на поверхні цинку
утворюється тонка корозійна плівка, яка додатково захищає від зовнішніх
впливів, збільшуючи термін служби виробу, цинкування є доступним і
ефективним способом покриття, який можна застосовувати до різних видів
металів та для різноманітних виробів.
Цинкові покриття застосовуються в різних галузях промисловості для
захисту сталевих деталей, таких як: деталі машин і механізмів, закріплювальні
елементи, листи та дріт, водопровідні труби та інші трубопроводи, резервуари,
бензобаки, паливні та маслопроводи
Цинк, завдяки своїм властивостям, захищає конструкції від іржі та
зменшує необхідність в їх регулярному ремонті та заміні, що забезпечує
економічну вигоду та підвищує ефективність експлуатації металевих виробів у
складних умовах.
8
Сучасні технології цинкування пропонують кілька різних методів, кожен
з яких має свої особливості, переваги та обмеження. Вибір відповідного методу
залежить від таких факторів, як вимоги до товщини цинкового покриття, умови
експлуатації, тип матеріалу та економічні аспекти.
Мета роботи: вдосконалення технології гальванічного цинкування стальних
деталей.
З а д а ч і м а г і с т е р с ь к о ї р о б о т и :
1. Провести літературний огляд сучасних методів нанесення цинкових
покриттів.
2. Дослідити технологічний процес нанесення гальванічних покриттів.
3. Визначити методи дослідження цинкових покриттів.
4. Провести дослідження отриманих цинкових покриттів.
5. В розділі охорона праці провести аналіз техніки безпеки при нанесенні
гальванічних покриттів
Об’єкт дослідження: процес гальванічного нанесення покриттів на стальні
деталі
Предмет дослідження: покриття на стальних деталях отримані гальванічним
методом.
9
РОЗДІЛ 1. ОГЛЯДОВА ЧАСТИНА
1.1 Гаряче цинкування
Гаряче цинкування є одним із найбільш ефективних методів захисту
металевих виробів від корозії, зокрема завдяки утворенню на їхній поверхні
стабільного сплаву Fe-Zn, що має високу стійкість до агресивних середовищ.
Цей метод, хоч і є трудомістким і енергозатратним, забезпечує довговічність
покриття і надійно захищає конструкції, що піддаються механічному або
хімічному впливу, таких як металеві конструкції, трубопроводи, транспортні
засоби та інші елементи, що використовуються у будівництві та промисловості.
Основні етапи технології гарячого цинкування [1-3]:
1. Підготовка поверхні:
- знежирення: на першому етапі металеву поверхню очищають від
масел, жирів та інших забруднень, щоб покриття лягало рівномірно.
- травлення: після знежирення метал піддається травленню в кислотних
ваннах для видалення окалини, іржі та інших оксидних забруднень. Це дозволяє
підготувати поверхню до наступних етапів.
- промивання та флюсування: після травлення метал промивають для
видалення залишків кислоти та інших забруднень, а потім обробляють
флюсами (речовинами, що покращують адгезію цинку до поверхні металу).
- просушування: перед зануренням у ванну з розплавленим цинком
металеві вироби повинні бути повністю сухими, щоб уникнути утворення
дефектів покриття.
2. Цинкування:
- на підготовлені деталі або конструкції здійснюється занурення в ванну
з розплавленим цинком при температурі 460-480°C. Процес цинкування
забезпечує утворення сплаву цинку з залізом (Fe-Zn), що створює захисний
шар, здатний протистояти корозії. Цей процес може бути виконаний для різних
видів металевих конструкцій, таких як труби, дріт, листовий метал та інші
10
великі елементи, наприклад, опори для ліній електропередач або будівельні
ліси.
Переваги гарячого цинкування:
- Висока корозійна стійкість: це найефективніший метод захисту від
корозії, особливо в агресивних середовищах, таких як морська вода, промислові
зони або в грунті.
- Міцність покриття: після цинкування утворюється щільний сплав цинку
з залізом, що дає покриттю відмінну механічну міцність.
- Довговічність: готові вироби можуть служити десятки років без значних
ознак корозії, особливо при правильному виконанні всіх етапів технології.
- Захист у важкодоступних місцях: цинкування забезпечує захист навіть
складних і важкодоступних частин конструкцій завдяки тому, що розплавлений
цинк рівномірно покриває всю поверхню.
Недоліки гарячого цинкування:
- Енергозатратність: підтримка високої температури для плавлення цинку
потребує значних енерговитрат, що може бути економічно невигідним у деяких
випадках.
- Екологічні проблеми: процес цинкування супроводжується
використанням хімічних речовин для очищення поверхні, що може бути
небезпечним для навколишнього середовища, якщо не забезпечується належна
утилізація відходів.
- Обмеження розмірів ванн: для обробки великих конструкцій, таких як
великі металеві конструкції або будівельні елементи, можуть бути необхідні
спеціальні ванни, що обмежує їх використання для деяких типів виробів.
Таким чином, хоча гаряче цинкування є високоефективним методом
захисту від корозії, для його впровадження необхідно враховувати енергетичні
та екологічні аспекти, а також специфіку виробів, що підлягають обробці.
11
1.2 Холодне цинкування
Останнім часом метод «холодного» цинкування став популярним завдяки
своїй простоті та високій технологічності. Цей метод полягає у нанесенні
грунтовок з високим вмістом цинкового порошку (89-93%) на металеві
поверхні. Він є ефективним і швидким способом захисту металоконструкцій від
корозії, особливо для стаціонарних об'єктів або деталей, які важко піддаються
обробці іншими методами.
Основні переваги методу «холодного» цинкування [4-6]:
- Простота та зручність: для нанесення використовуються звичайні
інструменти, такі як пензлики, валики або розпилювачі, що дозволяє швидко і
ефективно обробити металеві вироби.
- Можливість застосування на важкодоступних поверхнях: завдяки
використанню розпилювачів, цей метод дає змогу цинкувати навіть складні,
важкодоступні деталі.
- Економічність: «холодне» цинкування є менш затратним у порівнянні з
гарячим цинкуванням, оскільки не потребує великих енерговитрат для
нагрівання металу.
- Можливість ремонту існуючих покриттів: цей метод дозволяє не лише
створювати нове захисне покриття, а й відновлювати покриття на виробах, які
вже були піддані цинкуванню.
Недоліки «холодного» цинкування:
- Низька стійкість до механічних впливів: в порівнянні з гарячим
цинкуванням, покриття має меншу механічну міцність і менш стійке до
подряпин, ударів та інших механічних пошкоджень.
- Необхідність контролю санітарних умов праці: процес нанесення
покриття включає використання органічних розчинників, що потребує
дотримання санітарно-гігієнічних умов для забезпечення безпеки працівників.
12
- Меньша надійність: це покриття має меншу довговічність і ефективність
порівняно з гарячим цинкуванням, особливо в агресивних середовищах.
«Холодне» цинкування може бути використано для конструкцій, які не
можна обробити іншими методами або для дрібних деталей, що не підлягають
обробці в гарячих ваннах. У цьому випадку покриття забезпечує належний
захист від корозії, хоча і має обмеження за міцністю та довговічністю в
порівнянні з іншими методами.
«Холодне» цинкування має кілька суттєвих переваг порівняно з
«гарячим» методом. Основні з них [4-6]:
1. Зварні шви можна оцинковувати на місці: завдяки відсутності
необхідності нагрівати матеріал, «холодне» цинкування дозволяє наносити
покриття на вже зварені шви без додаткових обмежень, що значно спрощує
технологічний процес.
2. Широкий температурний діапазон: цей метод можна застосовувати в
дуже широких межах температур, що робить його універсальним для
різноманітних умов.
3. Еластичність покриття: покриття, яке утворюється при «холодному»
цинкуванні, є еластичним, здатним витримувати термічне розширення та
механічну деформацію, що особливо важливо для деталей, схильних до змін
температури чи механічних навантажень.
4. Тривалий термін служби: термін служби покриття, отриманого за
допомогою «холодного» цинкування, може бути в 3-4 рази довшим, ніж у
випадку з гарячим цинкуванням, що робить його економічно вигідним і
ефективним у довгостроковій перспективі.
Метод «холодного» цинкування широко застосовується для обробки
різних металевих виробів, зокрема:
- труби,
- арматура ліній передач,
- нафтова арматура,
13
- елементи залізничної колії,
- дорожні огорожі,
- деталі для автомобілів,
- меблева фурнітура.
Оскільки температура насичення цинку в цьому процесі невелика, його
можна застосовувати до таких матеріалів, як пружинні деталі чи інші
заздалегідь термооброблені елементи, що робить цей метод універсальним.
«Холодне» цинкування також сприяє підвищенню антикорозійних
властивостей покриття завдяки створенню кількох захисних шарів, що
забезпечує ефективний катодний захист залізних поверхонь від корозії в
агресивних середовищах.
Цей метод ефективно захищає металеві вироби від шкідливого впливу
таких факторів, як шкідливі гази, пари, луги, кислоти, нафта, нафтопродукти, а
також від впливу прісної та морської води. Вироби, оцинковані холодним
методом, можна використовувати в різних кліматичних умовах, таких як
тропічний, морський, помірний та холодний клімат, що дозволяє застосовувати
цей метод у широкому спектрі промислових сфер.
Для технології «холодного» цинкування необхідні спеціальні
антикорозійні фарби, які містять високодисперсний цинковий порошок та
рідкий сполучний компонент. Ці компоненти поставляються окремо, і перед
використанням їх слід змішати згідно з інструкціями, зазначеними в
документації на фарбу. Співвідношення цинкового порошку до рідкої сполуки
може варіюватися від 1:1 до 3:1, залежно від вимог до покриття [4-6].
Нанесення покриття слід здійснювати при відносній вологості повітря в
межах 30-98% та температурі навколишнього середовища від 5 до 40 0C.
Важливою умовою для забезпечення якісного виконання робіт є провітрювання
приміщення під час і після нанесення покриття, оскільки при роботі можуть
виділятися шкідливі пари [6].
14
Окрім того, під час роботи з такими матеріалами обов'язковим є
використання засобів індивідуального захисту (рукавичок, респіраторів,
спецодягу) для мінімізації ризику для здоров'я працівників.
15
1.3 Термодифузійне цинкування
Термодифузійне цинкування (ТДЦ) є одним з методів нанесення
цинкового покриття на металеві вироби. Цей процес застосовують вже давно, і
його суть полягає у створенні цинкового шару на поверхні заліза за допомогою
дифузії атомів цинку при високих температурах (понад 2600C). Атоми цинку
переходять у парову фазу і проникають в залізну підложку, утворюючи
складний залізоцинковий сплав [1, 3, 5].
Процес термодифузійного цинкування (ТДЦ) включає кілька етапів, що
дозволяють створити міцне й ефективне захисне покриття. Основні етапи
технологічної схеми ТДЦ виглядають так [1, 3, 5]:
1. Попередня обробка: першим етапом є очищення поверхні деталей від
іржі, окалини, жирів та інших забруднень. Для цього можуть застосовуватися
різні методи, такі як струменева абразивна обробка, хімічне знежирення або
ультразвукове очищення. Однак, цей етап не завжди є необхідним, оскільки
термодифузійне цинкування менш чутливе до забруднень на поверхні
порівняно з гальванічним методом.
2. Завантаження деталей і цинковмісного порошку: після підготовки
поверхні, деталі завантажуються в робочу камеру, виготовлену з нержавіючої
сталі, разом з цинковим порошком. Камера щільно закривається.
3. Нагрів і витримка: камера нагрівається до температури 380-4500C і
утримується при цій температурі протягом 1-4 годин. Це дозволяє досягти
необхідної дифузії цинку в поверхневі шари металу. Для прискорення процесу
камеру обертають, що забезпечує рівномірний розподіл температури.
4. Розвантаження і фінішна обробка: після завершення процесу
термодифузії, камеру відкривають, витягують деталі і проводять пасивацію, а
потім здійснюють фінішну обробку покриття для досягнення необхідних
характеристик.
16
Цей процес утворює багатошарове покриття, яке містить тверді розчини і
інтерметали заліза та цинку. Така структура забезпечує високу стійкість до
корозії і механічних пошкоджень, що робить його ефективним способом
захисту металевих виробів у суворих умовах експлуатації [5].
Витратний матеріал при нанесенні термодифузійного покриття, що
складається з цинку та різних добавок, відіграє важливу роль у забезпеченні
якості покриття та його властивостей. Склад порошку визначає механічні та
корозійні характеристики отриманого покриття.
Однією з основних проблем при термодифузійному цинкуванні є
спікання цинкового порошку, яке може знижувати ефективність покриття. Для
запобігання цьому явищу в порошок вводять інертні добавки, які створюють
фізичний бар'єр між частинками цинку, або застосовують спеціальну обробку,
яка формує бар'єрний шар на поверхні порошинок. Однак це може негативно
позначитися на корозійній стійкості та декоративних властивостях покриття.
Для поліпшення якості покриття часто вводять невеликі кількості
високодисперсного оксиду перехідного металу, що дозволяє покращити захисні
властивості покриття та навіть надати йому певне забарвлення. Сучасні
порошкові суміші для термодифузійного цинкування пропонують покриття з
високими механічними властивостями та стійкістю до корозії [6].
Товщина покриття залежить від кількості порошкової суміші та часу,
протягом якого проходить процес цинкування. Після завершення процесу
камеру охолоджують, розвантажують і очищають від залишків порошку. Потім
деталі промиваються, піддаються фінішній обробці і пасивації, що надає
покриттю товарного вигляду і додаткову стійкість до корозії [5].
Сучасні технології також включають використання регенерованих
пасиваційних розчинів, що допомагає зменшити шкідливі викиди. У деяких
випадках в фінішну обробку включають додаткові операції, такі як
вібровигладжування та друга пасивація, що покращує якість покриття і
продовжує термін служби виробів [3].
17
До переваг термодифузійного цинкування можна віднести наступні
аспекти [3-6]:
- Точність нанесення покриття: процес дозволяє отримати безпористі
однорідні покриття заздалегідь заданої товщини в діапазоні від 15 до 150 мкм з
високою точністю (до 5 мкм).
- Корозійна стійкість: термодифузійні цинкові покриття мають корозійну
стійкість в 3-5 разів вищу, ніж у гальванічних, і в 1,5-2 рази вищу, ніж у
гарячецинкових покриттів. Це дозволяє застосовувати менші товщини покриття
без скорочення терміну служби виробу.
- Міцність зчеплення з основою: термодифузійне покриття має високу
міцність зчеплення з основою, що робить його більш стійким до механічних
впливів. Мікротвердість покриття може досягати 5000 МПа, що значно вище,
ніж у гальванічних покриттів (300-400 МПа).
- Точність нанесення на складні деталі: покриття точно повторює контури
оброблюваних деталей, зокрема складних форм, таких як різьблення чи
маркування.
- Екологічність: сучасні технології термодифузійного цинкування є
екологічно чистими, не вимагаючи використання токсичних хімічних речовин.
- Низька температура насичення: відносно низька температура насичення
дозволяє цинкувати пружини та інші термооброблені деталі, без ризику
водневої крихкості, що є проблемою для гальванічного цинкування.
Недоліки термодифузійного цинкування:
- Відсутність декоративних властивостей: покриття має матову поверхню
сірого кольору, що не надає виробу естетичних властивостей. Однак ситуацію
можна покращити за допомогою спеціальних добавок до цинкового порошку
або додаткових фінішних операцій, що, втім, збільшує собівартість виробів.
- Обмеження по розмірам: область застосування обмежена розмірами
оброблюваних деталей, які повинні вміщуватися в робочу камеру. Найчастіше
використовуються циліндричні камери довжиною 900-1500 мм і діаметром 300-
18
500 мм. Продуктивність таких установок становить близько 150-500 кг за зміну
(8 годин).
Таким чином, термодифузійне цинкування є ефективним методом для
забезпечення високої корозійної стійкості і міцності покриттів, хоча має свої
обмеження в декоративних властивостях і розмірах оброблюваних деталей.
Термодифузійне цинкування застосовується для покриття дрібних і середніх
деталей, що потребують високої корозійної стійкості та міцного зчеплення з
основою.
Термодифузійне цинкування є оптимальним для покриття різьбових
з'єднань, таких як цвяхи, болти, гайки, а також дверні петлі, скоби та інші
дрібні кріплення. Це забезпечує багаторазову можливість свинчування без
втрати властивостей покриття.
Метод широко використовується для покриття деталей автомобільних
замків, а також інших дрібних металевих частин, які потребують міцного,
довговічного і корозійно стійкого покриття.
Термодифузійне цинкування активно застосовується для покриття
елементів контактної мережі, що дозволяє забезпечити їх стійкість до корозії та
механічних пошкоджень в умовах тривалого експлуатаційного навантаження.
У сфері сантехніки термодифузійне цинкування використовується для
покриття труб, фітингів та сполучної арматури, що піддаються впливу
агресивних середовищ.
Перспективи та переваги [3-6]:
Термодифузійне цинкування надає покриттям високі механічні
властивості, довговічність і високу корозійну стійкість у різних середовищах,
що робить цей метод ідеальним для виробів, які піддаються впливу вологи,
солі, хімічних реагентів.
Екологічність процесу також є важливою перевагою. Сучасні технології
дозволяють мінімізувати шкідливі викиди завдяки використанню
регенерованих розчинів і повторному використанню відходів виробництва.
19
Таким чином, термодифузійне цинкування є ефективним і економічним
методом для покриття металевих виробів, особливо в галузях, де важлива
висока корозійна стійкість і зносостійкість, таких як автомобілебудування,
залізнична інфраструктура і сантехніка.
20
1.4 Гальванічне цинкування
Гальванічне цинкування забезпечує точне і гладке покриття поверхні
металу, створюючи захисний шар цинку товщиною від 5 до 40 мкм. При
масштабному виробництві (листи, стрічки) товщина може досягати 500 мкм
(0,5 мм). Основою процесу є електрохімічне осадження цинку на катоді (виробі,
що покривається) з водного розчину цинкових солей за допомогою постійного
електричного струму.
Процес гальванічного цинкування полягає в наступних технологічних
операціях [11-17]:
1. Підготовка виробу (видалення забруднень, окалини, іржі, мастил,
знежирення та травлення в спеціальних розчинах для активації поверхні).
2. Цинкування:
сталевий виріб (катод) і цинкові аноди занурюють у ванну з електролітом;
при подачі постійного струму іони цинку з анода осідають на поверхні катода;
катодна щільність струму становить 1–5 А/дм², що забезпечує рівномірність
осадження.
3. Постобробка:
промивання, сушіння та, за потреби, пасивація, фосфатування або фарбування
для покращення захисних властивостей;
Технологічні етапи гальванічного цинкування [17-20]:
1. Очищення поверхні: видалення окалини, іржі та забруднень.
2. Промивання водою в проточних ваннах.
3. Електролітичне знежирення.
4. Травлення в розчині соляної кислоти для видалення залишків окалини та
іржі.
5. Активування поверхні перед нанесенням покриття.
6. Процес цинкування у ванні з електролітом.
21
7. Промивання та, за потреби, додаткові етапи обробки: освітлення для зняття
оксидної плівки, пасивація (хроматування), фосфатування.
8. Сушіння та завершальна обробка.
Переваги гальванічного цинкування:
- точність і рівномірність покриття ( забезпечує гладкий, декоративний
вигляд без дефектів (патьоків, крапель));
- ефективність захисту( стійкість до корозії навіть у складних умовах);
- декоративні властивості ( блискуче, рівне покриття);
- економічність ( висока продуктивність і низька собівартість);
- універсальність ( можливість обробки виробів складної форми з різними
властивостями).
Недоліки гальванічного цинкування [21-22]:
- екологічні проблеми ( утворення стічних вод, які містять іони цинку,
потребує дорогих очисних споруд);
- складність утилізації відходів (очищення стічних вод від іонів цинку є
дорогим і трудомістким процесом).
Залежно від обсягу виробництва та типу виробів застосовують різні
гальванічні лінії, які можуть бути автоматичними, ручними або
напівавтоматичними.
Гальванічне цинкування залишається одним із найефективніших способів
створення захисних покриттів, забезпечуючи високу якість і довговічність
виробів.
22
1.5 Електроліти цинкування
Електроліти для цинкування поділяються на дві основні групи [23]:
прості кислі (сульфатні, хлоридні, борфтористоводневі), в яких цинк перебуває
у вигляді гідратованих іонів, та складні комплексні, де цинк входить до складу
комплексних іонів із позитивним або негативним зарядом. Серед комплексних
електролітів відомі такі типи, як ціанідні, цинкатні, аміакатні, пірофосфатні та
інші.
Склад і природа електролітів визначають якість осаду на катоді та
швидкість процесу осадження. Оскільки ці параметри значною мірою залежать
від характеру та ступеня зміни катодних потенціалів, оцінювання електролітів
для цинкування (як і для інших металевих покриттів) доцільно проводити за
допомогою порівняння поляризаційних кривих. Вищий рівень катодної
поляризації сприяє утворенню дрібнозернистих та рівномірних осадів на катоді.
Аналіз поляризаційних кривих показує, що найменша поляризація
властива сульфатним електролітам, а найбільша — ціанідним і близьким до них
цинкатним. У випадку сульфатних розчинів збільшення щільності струму
майже не призводить до змін у виході металу за струмом, на відміну від лужних
розчинів, особливо ціанідних, де вихід металу зменшується зі зростанням
щільності струму. Тому кислі електроліти підходять для цинкування деталей
простої форми, таких як стрічки або дроти, оскільки дозволяють
використовувати більші щільності струму, забезпечуючи високу швидкість
нанесення покриттів [23].
У той же час складні електроліти відрізняються високою розсіювальною
здатністю, завдяки чому забезпечують не лише дрібнозернисті, а й рівномірні
покриття на деталях як простої, так і складної конфігурації.
Перенапруження водню на цинку є досить значним: при катодній
щільності струму 1 А/дм² воно становить 0,75 В, а при 3 А/дм² наближається до
23
1 В. Завдяки цьому катодний вихід цинку за струмом у простих електролітах
досягає 96–98 %, що свідчить про переважний розряд іонів цинку на катоді.
У разі нанесення покриттів із використанням складних електролітів
відбувається одночасне виділення цинку та водню. Швидкість виділення водню
зростає зі збільшенням щільності струму, оскільки при цьому підвищується
потенціал виділення цинку. Виділення водню викликає суттєве наводнення
деталей, що негативно впливає на їхні механічні властивості: знижується
пластичність та збільшується схильність сталі до крихкого руйнування.
У зв’язку з цим у електролітах із низьким виходом за струмом не
рекомендується наносити цинкові покриття на деталі з межею міцності 1400
МПа і більше.
24
1.6 Прості кислі електроліти цинкування
Кислі електроліти для цинкування широко використовуються в
промисловості завдяки можливості осаджувати цинк із високою швидкістю.
Вони відзначаються стабільністю у роботі, високою продуктивністю та
відносно низькою вартістю. Простий склад електролітів, що містять лише сіль
цинку та невелику кількість сірчаної кислоти, дозволяє отримувати задовільні
за зовнішнім виглядом покриття. Однак для покращення якості осаду до таких
розчинів додають поверхнево-активні речовини, солі лужних металів та
компоненти, які надають електролітам буферні властивості [23].
Концентрація цинку в електроліті визначається бажаною швидкістю
процесу: більша концентрація цинку дозволяє застосовувати вищу щільність
струму, але знижує рівномірність покриття. Розчини з концентрацією солі
цинку від 20–30 до 700–800 г/л використовуються для різних цілей. Наприклад,
висококонцентровані електроліти ефективні для безперервного цинкування
стрічок, дроту та труб [23].
Ефективне цинкування забезпечується при pH розчину в межах 4–5.
Занадто кислі електроліти знижують вихід струму на катоді через інтенсивне
виділення водню, тоді як нейтральні розчини сприяють утворенню
гідрооксидів, які забруднюють осад і погіршують якість покриття. Для
підтримання pH близько 4,5 до електроліту додають буферні компоненти, такі
як борна кислота (20–30 г/л) або ацетат натрію, який утворює
слабодисоційовану оцтову кислоту при взаємодії з сірчаною кислотою.
Додатково, введення сульфату алюмінію (приблизно 30 г/л) чи
алюмокалієвих квасців покращує буферні властивості електроліту. За pH 4–4,5
сульфат алюмінію гідролізується, утворюючи H₂SO₄, що забезпечує
стабільність розчину. Присутність алюмінієвих солей підвищує катодну
поляризацію, сприяючи утворенню світлих і дрібнозернистих осадів цинку з
рівномірною структурою. A12 (SO4) 3 + 6Н2О ↔ 2А1 (ОН) 3 + 3H2SО4 [23]
25
До складу сульфатних електролітів для цинкування іноді додають солі,
які не осаджуються на катоді, наприклад, сульфати або хлориди натрію й
амонію (до 2 г-екв/л і більше). Це підвищує електропровідність розчинів та
збільшує катодну поляризацію, що покращує розподіл металу по поверхні
катода.
Для отримання покриттів з високими вимогами до зовнішнього вигляду,
корозійної стійкості та рівномірності розподілу металу на макро- та
мікрорівнях у кислі електроліти додають багатокомпонентні органічні
блискоутворювачі. Вони підвищують розсіювальну здатність, швидкість
осадження та блиск покриття. Завдяки таким добавкам (наприклад, декстрин,
глюкоза, желатин, феноли, гліцерин) можна отримувати рівномірні, блискучі
покриття при щільності струму до 10 А/дм² [23].
Шкідливі домішки, зокрема солі електропозитивних металів (міді,
миш'яку, сурми, свинцю), а також органічні речовини (ацетон, скипидар),
погіршують якість осадів. Їх присутність навіть у невеликих концентраціях
спричиняє утворення губчастих опадів на катоді через виділення цих металів на
граничному дифузійному струмі. Для видалення таких домішок електроліт
обробляють постійним струмом, активованим вугіллям або перекисом
марганцю, а солі заліза нейтралізують за допомогою бікарбонату натрію та
перекису водню.
Температура електролітів зазвичай підтримується в межах 18–25 0C. Для
високощільного струму (>500 А/м²), який використовується у процесах
цинкування дроту чи стрічок, температуру підвищують до 50 0C.
Перемішування електроліту або застосування ультразвуку дозволяє збільшити
допустиму щільність струму до 500 А/м² і покращити зовнішній вигляд осадів
[23].
Аноди для кислих електролітів виготовляють із чистого цинку (99,8–
99,9% Zn) з обмеженим вмістом домішок. Аноди часто вкладають у чохли з
фільтрувальної тканини для запобігання забрудненню електроліту анодним
26
шламом. Використання анодів із додаванням магнію чи кальцію зменшує
утворення шламу й стабілізує склад електроліту [23].
Хоча кислі електроліти характеризуються стабільністю, високою
продуктивністю та відносною дешевизною, їх основним недоліком є низька
розсіювальна здатність. Останнім часом перспективними стали електроліти на
основі хлориду цинку з блискоутворюючими добавками, які забезпечують
блискучі цинкові покриття та є екологічно безпечнішими.
27
1.7 Слабокислі електроліти цинкування на основі хлориду цинку
Слабокислі електроліти для цинкування на основі хлориду цинку
виділяються в окрему групу завдяки своїм унікальним характеристикам. Вони
мають удвічі вищу електропровідність порівняно з сульфатними електролітами,
що забезпечує більш інтенсивний процес осадження цинку. Виділення водню в
таких електролітах мінімальне, що знижує ймовірність водневої крихкості
деталей [23].
Однак хлориди в складі електроліту можуть спричиняти корозію
обладнання. З цієї причини ванни, відсмоктувачі, насоси, фільтри та інші
компоненти обладнання, що контактують із електролітом, виготовляють із
корозійно-стійких матеріалів, таких як поліпропілен, полівінілхлорид,
фторопласт і подібні конструкційні пластмаси. Крім того, залишки хлоридів у
порах цинкового покриття можуть викликати його корозію, тому важливо
організувати ретельну промивку деталей після цинкування.
Цинкові покриття, отримані зі слабокислих електролітів, мають низькі
внутрішні напруги, що зменшує ризик їх руйнування. Завдяки цим
властивостям такі електроліти рекомендуються для цинкування дрібних
деталей у барабанах і на конвеєрних установках, де важливі рівномірність
покриття та надійність процесу [23].
28
1.8 Вид і властивості поверхні після цинкування
Види та властивості поверхні після цинкування [1-5, 18-22]:
1. Холодне цинкування:
колір: сріблясто-сірий.
властивості: низька стійкість до механічних пошкоджень.
2. Гаряче цинкування:
колір: білий, можливий перехід у матовий темно-сірий, жовтувато-білий
колір поверхні свідчить про корозію і необхідність ремонту. У таких випадках
рекомендується нанести протекторний ґрунт; повторне гаряче цинкування
зазвичай не потрібне.
товщина покриття: від 40 до 200 мкм.
випробування: якість покриття перевіряється, наприклад, тестом на вигин
відповідно до стандарту ГОСТ 9.307.
3. Гальванічне цинкування:
колір: блискуче, рівномірне, декоративне покриття.
товщина: від 5 до 25 мкм.
4. Газо-термічне цинкування:
покриття утворюється завдяки адгезії, забезпечуючи високу міцність.
характерна пористість, яка дозволяє утворювати важкорозчинні продукти
корозії, що уповільнюють подальшу корозію.
шорстка поверхня сприяє накопиченню агресивних агентів, через що
покриття потребує просочення захисними матеріалами.
переваги – велика товщина і хороша адгезія забезпечують довговічність.
Термодифузійне цинкування:
структура покриття – рівномірна, однорідна, у тому числі на складних
деталях, таких як різьба.
Переваги цинкових покриттів:
29
захист від корозії – цинкові покриття уповільнюють корозію металів, що
збільшує термін їх експлуатації.
завдяки більш електронегативному потенціалу цинку (на 0,2–0,3 В нижче
за залізо), цинк розчиняється під дією електролітів, захищаючи сталеву основу.
доступність: невисока вартість цинку робить покриття економічно
вигідним.
Цинкові покриття широко застосовуються у світовій практиці як
ефективний і економічний спосіб продовження терміну служби виробів із сталі
та чавуну.
30
Висновки до розділу 1:
В літературному огляді проведено аналіз сучасних технологій нанесення
гальванічних покриттів. Було встановлено, що гальванічне цинкування є одним
із найефективніших способів створення захисних покриттів, забезпечуючи
високу якість і довговічність виробів
31
РОЗДІЛ 2. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
2.1 Обладнання для цинкування
Устаткування для цинкування, фосфатування та нанесення гальванічних
покриттів, відзначається високою надійністю, передовою технологічністю та
ефективністю. Воно широко використовується на підприємствах лідерів у
виробництві кріпильних елементів і деталей для автомобільної промисловості,
верстатобудування, мікроелектроніки та будівельних компаній.
Обладнання з гальванічними барабанами дозволяє наносити гальванічні
покриття різної товщини на деталі будь-якої форми та розмірів. Воно активно
застосовується для поверхневої обробки металевого кріплення (гвинтів, гайок,
болтів тощо), компонентів апаратного забезпечення, електроніки, блискавок,
автомобільних і мотоциклетних деталей, світильників, меблевої фурнітури
тощо.
Процес обробки відбувається всередині барабана завдяки послідовному
обертанню деталей, що обробляються, що забезпечує рівномірне покриття
поверхонь.
Гальванічні барабани відзначаються великою завантажувальною ємністю,
що забезпечує тривалий термін служби обладнання. Висока продуктивність та
якість електролітичного покриття досягаються завдяки безперервному
обертанню барабанів. Спеціальна конструкція кришки барабана унеможливлює
потрапляння хімічних речовин в інші блоки лінії. Усі мідні провідники мають
ізоляцію та проходять антикорозійну обробку, а у разі несправності їх можна
швидко замінити.
Процес завантаження та вивантаження готової продукції
автоматизований за допомогою гідравлічного приводу, що суттєво знижує
потребу в ручній праці. Для спрощення управління та експлуатації обладнання
передбачена механічна стріла, що вирізняється безпекою, низьким рівнем шуму
та сенсорами, які запобігають виходу за межі барабанного механізму. Стріла
32
також оснащена важелем підвіски з можливістю вертикального руху, який
додатково виконує функцію крапельника. У разі перебоїв електропостачання
передбачено перехід стріли в режим ручного управління, що захищає вироби
від неякісної обробки.
Автоматизована система управління гальванічною лінією забезпечує
безперервний процес обробки поверхонь та дозволяє налаштовувати або
коригувати робочі параметри за потреби. Система графічного керування
базується на промисловому комп'ютері зі спеціальним програмним
забезпеченням.
Дизайн обладнання відповідає найвищим вимогам якості, безпеки та
стабільності. Гальванічні ванни виготовлені з високоякісного поліпропілену,
що забезпечує надійність і точність при обробці невеликих деталей.
Обладнання гарантує однорідність та високу точність нанесення покриття,
займає мінімум робочого простору і має компактні габарити.
.
Рисунок 2.1 Лінія цинкування
33
Таблиця 2.1 Технічний опис та специфікація обладнання ванн лінії цинкування
Розміри ванн Матеріал ванн
Ванни гарячого нержавіюча сталь марки
850Дx1590Шx750В
знежирення SUS304*3t
Ванни промивання у
650Дx1590Шx750В
холодній воді
Ванни травлення 850Дx1590Шx750В
Ванни азотної
650Дx1590Шx750В
кислоти
Ванни електролізу 800Дx1590Шx750В
поліпропілен товщиною
Ванни нейтралізації 12 мм (виробництва
650Дx1590Шx750В
(промивання начисто) Німеччина)
Ванни цинкування 800Дx1590Шx800В
Ванни хроматування
850Дx1590Шx750В
білим хромом Cr3+
Ванны
хроматирования 850Дx1590Шx750В
жовтим хромом Cr3+
Ванни промивання у нержавіюча сталь марки
650Дx1590Шx750В
гарячій воді SUS304*3t
поліпропілен товщиною
Ванни обміну 650Дx1590Шx750В 12 мм (виробництва
Німеччина)
34
2.2 Матеріал для гальванічних покриттів
Властивості та застосування цинку:
фізичні властивості:
- метал світло-сірого кольору з блакитним відтінком, у холодному стані є
крихким, але при нагріванні до 100–150 0С стає дуже пластичним, що дозволяє
прокочувати його в листи та фольгу товщиною до сотих часток міліметра, при
температурі понад 250 0С знову набуває крихкості, легко перетворюючись на
порошок.
- температура плавлення 419,5 0С.
- щільність 7,133 г/см³.
- твердіст – залежить від способу отримання та чистоти, варіюється від 0,4 до
2,0 ГПа.
хімічні властивості:
- у сухому повітрі при кімнатній температурі залишається стабільним, але при
нагріванні вище 225 0С швидкість окислення різко зростає;
у вологому повітрі та прісній воді цинк піддається корозії, утворюючи плівку
основних гідрокарбонатів, яка частково захищає метал;
- у гарячій воді можливе утворення виразкової корозії з білими відкладеннями.
- при сильному нагріванні на повітрі, особливо в присутності СО₂, утворюється
оксид цинку;
- легко розчиняється в сильних кислотах, утворюючи відповідні солі та
виділяючи водень (наприклад, з HCl або H₂SO₄), взаємодія з HNO₃
супроводжується виділенням оксидів азоту, реакція з лугами: сильні луги
окислюють цинк із утворенням водорозчинних цинкатів.
- стійкість до корозії:
- утворення корозійної плівки на поверхні уповільнює подальше руйнування
цинку;
35
- забруднений домішками цинк розчиняється у кислоті швидше, ніж хімічно
чистий метал, оскільки останній має високе перенапруження водню.
застосування цинку:
- основна частина видобутого цинку (приблизно 40%) використовується для
цинкування сталі та заліза, що є найпоширенішим методом захисту від
атмосферної корозії;
- може паятися за допомогою активних флюсів, наприклад ZnCl₂.
Цинк — це універсальний метал, який завдяки своїм фізичним та
хімічним властивостям широко застосовується у промисловості, особливо для
захисту заліза та сталі від корозії. Його пластичність у певних температурних
межах і стійкість до різних впливів роблять його ключовим елементом у
виробництві антикорозійних покриттів.
Цинкування широко застосовується завдяки анодному механізму захисту.
Потенціал цинку (-0,763 В) є більш від’ємним, ніж у чорних металів, таких як
сталь, залізо чи чавун. Завдяки цьому цинк забезпечує електрохімічний захист
цих металів від корозії. Навіть тонкий шар цинкового покриття або його
наявність на пористих чи оголених ділянках забезпечує ефективний захист. Як
приклади протекторної дії цинку можна навести обрізані краї оцинкованих
листів, поперечний переріз дроту чи різьблення гайки, вкрученої на
оцинкований болт.
Проте в певних умовах анодний захист може перейти в катодний, що
викликає інтенсивну корозію. Це особливо помітно під впливом гарячої води за
температури понад 70 °C, наприклад, у котельнях або автоклавах.
Хімічна стійкість цинкових покриттів знижується при контакті з
летючими речовинами, які виділяються під час старіння органічних матеріалів,
таких як синтетичні смоли, оліфи чи хлоровані вуглеводні. Цинкові покриття
швидко руйнуються, якщо перебувають у закритому просторі поруч із щойно
пофарбованими чи промасленими деталями.
36
Особливо інтенсивна корозія цинку спостерігається в умовах промислової
атмосфери міст та у тропічних регіонах. На швидкість корозії цинку значно
впливає рН середовища: у діапазоні рН 7-12 цинк майже не розчиняється, тоді
як відхилення від цих значень значно прискорює процес корозії.
Захисні властивості цинкового покриття залежать переважно від його
товщини, яка визначається умовами експлуатації виробів та рівномірністю
нанесення шару.
У таблиці 2.2 наведено рекомендовані в промисловості товщини
цинкових покриттів [2].
Таблиця 2.2 Товщина цинкового покриття
Характеристика умов експлуатації Товщина, Позначення
мкм покриття по
ГОСТ 9761-61
Експлуатація в опалювальних і вентильованих 6-9 Ц.6
приміщеннях температура повітря 25 ± 10 0С, і
вологості 65 ± 15%
Експлуатація під навісом і в неопалюваних 15-18 Ц.15х.р.
приміщеннях; відсутність впливу атмосферних
опадів; атмосфера забруднена невеликою кількістю
промислових газів; температура повітря від -60 до +
60 0С, відносна вологість 95 ± 3%
Експлуатація на відкритому повітрі; вплив 24-30 Ц.24х.р.
атмосферних опадів, туманів; атмосфера забруднена
промисловими газами, пилом; температура
середовища від -60 до +80 0С, відносна вологість 95
± 3%
Експлуатація в особливих умовах 36-42 Ц.36х.р.
Примітка. Х.р. - хроматна обробка покриття
37
2. 3 Технологічний процес нанесення гальванічного покриття
Технологічний процес нанесення "покриттів складається з операцій, які
можна розділити на механічну підготовку деталей, хімічну і електрохімічну
підготовку деталей перед покриттям, нанесення покриттів і заключну обробку.
Вибір технологічної схеми нанесення необхідного покриття на деталі
визначається багатьма факторами: видом покриття; природою металу деталі;
формою і розмірами деталі; якістю зовнішньої обробки деталі, що надходить на
покриття, і якістю зовнішнього вигляду деталі після покриття; економічною
доцільністю вибору цієї чи іншої операції.
Технологічна послідовність гальванічного цинкування.
Процес гальванічного цинкування включає декілька етапів, що
забезпечують підготовку поверхні, нанесення покриття та його подальшу
обробку для досягнення необхідних властивостей.
Підготовка поверхні зразків
Для забезпечення якісного нанесення цинкового покриття необхідно
ретельно підготувати поверхню деталі, пройшовши такі етапи:
1. Промивання в холодній воді: видалення пилу, бруду та поверхневих
забруднень з деталі; підготовка поверхні до хімічного знежирення.
2. Хімічне знежирення:
Склад розчину для знежирення:
1) Їдкий натр (NaOH): 0,01 кг/л
2) Тринатрійфосфат (Na₃PO₄): 0,025 кг/л
3) Вуглекислий натрій (Na₂CO₃): 0,02 кг/л
4) Рідке скло: 0,023 кг/л
Процес проводиться при температурі 60–70 0С протягом 10 хвилин.
знезжирення видаляє масляні та органічні забруднення з поверхні.
3. Промивання в гарячій воді: залишки хімічних компонентів змивають
гарячою водою для уникнення небажаних реакцій у наступних стадіях.
38
4. Промивання в холодній воді: повторне очищення поверхні від розчинів
і забруднень після промивання в гарячій воді.
5. Електрохімічне знежирення:
склад розчину для електрохімічного знежирення:
1) Їдкий натр (NaOH): 0,035 кг/л
2) Тринатрійфосфат (Na₃PO₄): 0,065 кг/л
3) Вуглекислий натрій (Na₂CO₃): 0,025 кг/л
4) Рідке скло: 0,009 кг/л
5) Синтанол ДС-10: 0,0015 кг/л
Процес виконується при температурі 60–70 0С протягом 10 хвилин.
під впливом електричного струму видаляються залишкові масляні забруднення,
що не змило хімічне знежирення.
6. Промивання в холодній воді: видалення залишків розчину після
електрохімічного знежирення.
7. Травлення:
склад розчину для травлення - 30% соляна кислота (HCl).
Процес проводиться при температурі 20 0С протягом 5 хвилин.
травлення видаляє окалину, іржу та активує поверхню перед нанесенням
покриття.
8. Промивання в холодній воді: останній етап підготовки, що забезпечує
очищення поверхні від залишків кислоти.
Всі стадії підготовки повинні виконуватись у суворій послідовності для
забезпечення рівномірного і міцного зчеплення цинкового покриття з
поверхнею металу.
Контроль якості промивання є критично важливим, оскільки залишкові
реагенти можуть негативно впливати на адгезію покриття.
Приготування електроліту
Послідовність приготування електроліту для цинкування
1. Наповнення ємності водою:
39
у ємність, футеровану лужно-стійким матеріалом, заливають половину об’єму
ванни демінералізованої води (відповідно до ГОСТ 6709-72).
2.. Додавання гідроксиду натрію:
під час перемішування додають гідроксид натрію у необхідній кількості, суміш
перемішують до повного розчинення гідроксиду натрію, у процесі розчинення
температура піднімається до 80 0С.
3. Додавання оксиду цинку:
у гарячий розчин гідроксиду натрію невеликими порціями додають оксид
цинку. Розчин постійно перемішують до повного розчинення оксиду.
4. Доведення об'єму розчину:
доливають демінералізовану воду до потрібного об’єму, розчин ретельно
перемішують.
5. Охолодження розчину:
охолоджують приготований розчин до кімнатної температури.
6. Витримка розчину:
отриманий розчин витримують протягом 2 діб перед введенням
блискоутворювача.
7. Додавання блискоутворювача:
у розчин вводять добавку Zn-1, яка є сумішшю катіонних поліамінів.
Добавка забезпечує вирівнювання, блискоутворення і пластичність покриття в
широкому діапазоні густин струму. Електроліт ретельно перемішують і
перекачують у робочу ванну.
8. Регулярна корекція:
для стабільної роботи електроліту його регулярно коригують добавкою Zn-1,
оскільки вона витрачається під час електролізу та віднесення електроліту.
Дотримання цієї послідовності та режиму забезпечує якісне нанесення
цинкового покриття з оптимальними властивостями, такими як пластичність,
блиск та рівномірність.
40
Таблиця 2.3 Неполадки в роботі електролітів для цинкування
Ознаки неполадок Причини виникнення Способи усунення
Осад темний і а) Низький вміст олова в а) Додати олова
губчастий електроліті; б) занадто б) Додати окис або
низька концентрація цинку; гідроокис цинку
в) підвищена щільність в) Знизити щільність
струму; струму
г) знижена температура г) Довести температуру
електроліту електроліту до 50-55 0С
На окремих ділянках Деталь екранується іншою Правильно
поверхні деталей деталлю або підвіскою розташувати деталі на
темні непокриті місця підвісці, уникаючи їх
- плями зіткнення
Осад темного кольору Забруднення електроліту Дати електроліту
домішками, головним відстоятися,
чином, залізом у вигляді декантирувати його і
гідроксиду пропрацювати струмом
Відсутність покриття а) Коротке замикання а) Усунути коротке
по всій поверхні б) Порушення контактів замикання
деталі; виділення б) Почистити катодні
водню також не штанги і гачки на
спостерігається підвісках
Осад відсутній в Зазначений матеріал і 1) Підвищити щільність
місцях зварювання обробка сприяють струму, не перевищуючи
або в поглибленнях зниженню перенапруги допустиму межу
деталі, виготовленої зі водню, внаслідок чого 2) Додати до електроліту
сталі і обдутий піском виділення водню близько 10 г/л їдкого калі
полегшується, а осадження Поверхню деталі
цинку ускладнюється попередньо покрити
тонким шаром олова (з
лужного електроліту)
41
Лужні та кислі електроліти для цинкування: аналіз властивостей та
особливостей застосування.
Лужний неціаністий електроліт є найбільш поширеним у промисловості
завдяки простоті, низькій вартості та ефективності. Він забезпечує утворення
блискучих і пластичних цинкових покриттів із товщиною до 30 мкм і
використовується у 90% промислових процесів. У випадках, коли потрібне
покриття деталей складної конфігурації, застосовуються кислі електроліти
через їх високу розсіюючу здатність.
Класифікація електролітів для цинкування
1. Прості кислі електроліти:
типи: сульфатні, хлоридні, бор фтористоводневі;
особливість: цинк знаходиться у вигляді гідратованих іонів;
використовуються для деталей простої конфігурації, стрічок, дротів.
2. Складні комплексні електроліти
типи: ціанідні, цінкатні, аміакатні, пірофосфатні;
особливість: цинк знаходиться у вигляді комплексних іонів із негативним або
позитивним зарядом;
забезпечують рівномірні покриття для деталей складної форми.
Вплив типу електроліту на якість покриття:
Лужний неціаністий електроліт має високу стійкість до забруднень
(кальцієм, магнієм, свинцем, залізом), забезпечує рівномірне покриття з
високою пластичністю, високий вихід по струму (до 96–98%) забезпечує
економічну ефективність процесу.
Кислі електроліти відрізняються низькою катодною поляризацією, що
сприяє високій швидкості нарощування покриттів, підходять для деталей
простої форми через меншу розсіюючу здатність порівняно з лужними
електролітами, дають дрібнозернисті, рівномірні покриття.
Комплексні електроліти мають високу розсіюючу здатність,
забезпечуючи якісні покриття на деталях складної форми, характеризуються
42
високою катодною поляризацією, що сприяє утворенню дрібнозернистих
покриттів.
Лужні електроліти мають недоліки
виділення водню в процесі цинкування призводить до водневого охрупчування
сталі, що знижує її пластичність і міцність;
не рекомендується для деталей із межею міцності понад 1400 МПа.
Кислі електроліти:
мають обмежену розсіюючу здатність, що ускладнює використання для деталей
складної форми.
Лужний неціаністий електроліт є найекономічнішим і універсальним
вибором для промислового цинкування, забезпечуючи високий вихід по струму
та рівномірне покриття.
Кислі електроліти ефективні для швидкого нарощування покриттів на
деталях простої форми.
Комплексні електроліти забезпечують якісні покриття для складних
деталей, хоча їх використання обмежується високою катодною поляризацією.
Контроль виділення водню та правильний вибір електроліту критично
важливі для збереження механічних властивостей покриттів і запобігання
водневому охрупчуванню.
Оптимізація складу електроліту та параметрів процесу цинкування
дозволяє досягти найкращого співвідношення між якістю покриття, швидкістю
процесу та економічною ефективністю.
Нанесення цинкового покриття.
Занурення деталей у ванну з електролітом для цинкування може бути
лужним неціаністим або кислим (залежно від типу деталей).
Тривалість електричного осадження металів (хв) визначається за
формулою:
τ = δ60d / iKqВТ (2.1)
де δ - товщина покриття, мкм;
43
d - щільність осідання, металу, г / см3; /
К - катодна щільність струму, А / дм 2;
q - електрохімічний еквівалент, г / Ач; ВС - вихід по стуму,%.
τ = 9 60 7 / 1 1,3 98 = 30 хв
При покритті дрібних деталей в барабанах і дзвонах відбувається
нерівномірність пересипання деталей і стирання покриваючого шару металу з
поверхні деталей. В цьому випадку слід тривалість електролізу збільшити на
20 ... 25%. Щільність струму при обробці дрібних деталей в дзвонах і барабанах
не перевищує 1 ... 1,5 А / дм2.
Технологічний час для процесів оксидування сталі, фосфотування, для
підготовчих, заключних операцій, операцій промивання і сушіння не
розраховується, а приймається на основі даних, отриманих на практиці.
Через нерівномірність пересипання деталей та стирання нанесеного шару
металу з поверхні слід збільшити тривалість електролізу на 20–25%. Щільність
струму при обробці дрібних деталей у барабанах і дзвонах зазвичай не
перевищує 1–1,5 А/дм².
Тривалість процесів, таких як оксидування сталі, а також підготовчих,
заключних операцій, промивання та сушіння не розраховується, а визначається
на основі практичних даних.
Постобробка покриття.
Промивання у холодній воді: змиваються залишки електроліту.
Пасивація (за потреби): нанесення хроматної плівки для покращення
корозійної стійкості. Виконується у спеціальних розчинах хроматів.
Сушка - деталі сушать у повітряно-термічних камерах або на відкритому
повітрі залежно від вимог процесу.
Контроль якості:
перевірка товщини покриття;
оцінка рівномірності шару та зовнішнього вигляду (блиск, колір);
тестування адгезії та зносостійкості покриття.
44
Після проведення контролю покриття, готові вироби необхідно
перемістити на ділянку зняття готової продукції. Після зняття готової
продукції, її поміщують на склад де сортуються і упаковуються для подальшої
відправки споживачеві.
Процес нанесення гальванічних покриттів вимагає значної кількості води
для таких цілей:
приготування електролітів і розчинів.
промивка деталей після обробки та нанесення покриттів.
охолодження ванн та джерел струму.
Основна частина води витрачається на промивку деталей, що робить
оптимізацію витрати води важливим завданням.
Багатоступенева промивка забезпечує зменшення обсягу свіжої води,
необхідної для промивання деталей. Ефективніше видаляє залишки розчинів з
поверхні деталей.
Повторне використання води, яка застосовується для охолодження
обладнання, може бути використана повторно в системі промивання.
Витрата води на приготування електроліту залежить від обсягу ванн,
кількості процесів та обробки поверхонь деталей. Витрати води на коригування
розчинів та промивання обладнання зазвичай становлять 20–40% від витрати
води, необхідної для приготування електролітів.
Оптимізація витрат води має значний вплив на економічність процесу
гальванічного покриття.
Для підвищення ефективності варто впроваджувати багатоступеневі
системи промивання, особливо на високопродуктивному обладнанні.
Повторне використання води для охолодження сприяє зниженню
загальних витрат свіжої води.
Вибір схеми промивання залежить від продуктивності лінії, величини
питомого винесення розчину та вимог до якості промивання.
45
Для деталей простої форми зазвичай використовуються кислі
електроліти.
Для деталей складної конфігурації — лужні неціаністi електроліти.
Відхилення від оптимальних температур і струму може вплинути на
якість покриття (наприклад, нерівномірність або зниження адгезії).
Ця технологічна послідовність дозволяє отримати високоякісне цинкове
покриття, яке забезпечує надійний захист деталей від корозії та механічного
зносу.
46
2.4 Методика корозійних випробувань в камері соляного туману
Випробування проводилися відповідно до стандарту ISO 9227:2006
«Випробування на корозію у штучній атмосфері. Випробування в соляному
тумані», (метод впливу нейтрального соляного туману). Цей метод прискорює
процес корозії шляхом введення в атмосферу розчину хлориду натрію за
підвищених температур. Дані дослідження необхідні для перевірки стійкості
матеріалів до корозії в умовах, що імітують вплив нейтрального соляного
середовища.
Умови випробувань у нейтральному сольовому розчині:
температура: 35 ± 2 0С.
кількість осідання сольового туману: 0,015 ± 0,0005 л/год/0,8 м².
концентрація солі: 0,05 ± 0,005 кг/л.
pH розчину: 6,5–7,2.
Методика випробувань:
Підготовка соляного розчину:
хлорид натрію (NaCl) розчиняють у воді, забезпечуючи концентрацію
0,05 ± 0,005 кг/л. Значення рН доводять до діапазону 6,5–7,2.
щільність розчину перевіряється ареометром і повинна становити 1,029–
1,036 при 25 0С.
підготовлений розчин заливається в резервуар для подачі сольового
туману.
Умови проведення випробувань
1. Зразки розміщують вертикально, підвішуючи їх за отвори ізольованим
мідним дротом.
2. Камера соляного туману працює безперервно, забезпечуючи
розпилення туману при температурі 35 ± 2 0С.
47
3. Через кожні 24 години перевіряється кількість осілого сольового
туману, зібраного в двох колекторах, вимірюються значення рН та
концентрація сольового розчину. За необхідності виконується калібрування
камери для забезпечення відповідності умовам стандарту.
Таблиця 2.4 Технічні характеристики камери соляного туману
Параметри Значення Одиниця виміру
Об’єм 400 л
Число розпилювачів 1
Робочий тиск 0,8-1,2 кг/см2
Діапазон температур, 0С Навклишнє до+50 0С
Тиск води в зволожувачі 2 кг/см2
Живлення 220 В / 50 Гц
Корозійна стійкість цинкового покриття оцінювалася за трьома
параметрами:
1) до появи білих продуктів корозії цинку;
2) до появи червоних продуктів корозії на кромці ділянки (по товщині
зразка);
3) до появи червоних продуктів корозії сталі на поверхні.
48
2.5 Методика вимірювання нерівномірності покриття
Товщина покриття вимірювалася по ГОСТ 9.302-88 приладом
неруйнівного контролю «КОНСТАНТА К5» (рис. 2.2).
Багатофункціональний електромагнітний товщиномір покриттів і
матеріалів "КОНСТАНТА К5" є новітнім приладом у серії мікропроцесорних
товщиномірів, створеним на основі імпортних компонентів. Завдяки
інноваційним методам обробки даних, широким сервісним можливостям та
великому вибору датчиків, зокрема для контролю параметрів технологічних
процесів нанесення покриттів, цей прилад забезпечує високу точність
вимірювань і підвищує продуктивність роботи.
Контрольовані покриття та матеріали:
- лакофарбові, емалеві та інші діелектричні покриття на сталевих деталях;
- гальванічні покриття (цинкові, хромові, кадмієві, нікелеві — хімічні та
електролітичні) на сталевих деталях;
- срібні та мідні покриття на деталях з неферомагнітних сплавів;
- лакофарбові та гальванічні покриття на внутрішніх поверхнях труб;
- плакуючі покриття;
- листові діелектричні та електропровідні матеріали;
Особливості приладу "КОНСТАНТА К5":
- використання комбінації імпульсного індукційного, вихрострумового
параметричного та фазового методів вимірювання;
- режими автоматичного калібрування та самотестування;
- широкий асортимент зносостійких датчиків різного призначення;
- стабільність показань завдяки відсутності температурного та часових дрейфів;
- можливість запам'ятовування налаштувань для конкретних деталей і
матеріалів, що дозволяє починати роботу відразу після ввімкнення без
додаткового калібрування;
- контроль покриттів на деталях із шорсткістю до Rz = 400 мкм, малорозмірних
49
об'єктах та на внутрішніх поверхнях порожнистих виробів;
- функція збереження результатів вимірювань та передача даних на ПК
(сумісність із IBM PC);
- автоматичне вимкнення після завершення роботи для економії енергії.
"КОНСТАНТА К5" — це надійний, технологічний прилад, що відповідає
сучасним вимогам до контролю покриттів та забезпечує максимальну
ефективність роботи у промислових умовах.
Рисунок 2.2 Товщиномір "КОНСТАНТА К5"
Технічні характеристики датчика контролю товщини представлені в
таблиці 2.5.
Таблиця 2.5 Технічні характеристики перетворювача ІД1
Параметр Значення
Діапазон вимірювання 0-2000 мкм
Основна похибка вимірювання по 0-1500 мкм: <±(0,015Т+1) мкм
діапазонам товщини 1500-2000 мкм: < ± 0,02Т
Товщина покриття кожного зразка вимірювалася в вузлах сітки з кроком
0,002 м. Отримані дані оброблялися за рядком ковзаючим середнім по трьом
точкам, так як зміни товщини досить плавні і порівняння результатів обробки
ковзаючим середнім по трьом і п'яти точках не вказує значних відмінностей.
50
Висновок до розділу 2
Проведено аналіз обладнання для гальванічного цинкування. Матеріали
для гальванічних покриттів. Також наведено технологічний процес нанесення
гальванічного покриття.
Розглянуто методики по визначенню, корозійних випробувань в камері
соляного туману, вимірювання нерівномірності покриття
51
РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
3.1 Залежність товщини покриття технологічних параметрів
Аналіз впливу температури електроліту на утворення товщини цинкового
покриття показав значні зміни у процесі залежно від температурного режиму.
Результати експерименту:
1. Низькі температури (близько 00C):
процес осадження не зупиняється, але його динаміка значно сповільнюється.
Негативні наслідки:
різке збільшення часу нанесення покриття;
нерівномірна товщина покриття;
підвищений ризик появи браку.
2. Підвищені температури (від 350C і вище) призводить до того що процес
осадження стає занадто інтенсивним.
Негативні наслідки:
незадовільний зовнішній вигляд (відсутність блиску);
нерівномірна товщина покриття;
великокристалічна структура покриття;
поява райдужних плям після пасивації;
часткове або повне відсутнє покриття на внутрішніх поверхнях деталей.
Оптимальний діапазон температур для процесу цинкування:
нормальний робочий діапазон температур електроліту – від 15 до 300C. У цьому
інтервалі забезпечується рівномірність товщини покриття, зменшується
кількість браку, підвищується якість готових виробів.
Оптимальний режим роботи електроліту – від 25 до 280C. У цьому
діапазоні спостерігається найменша кількість браку, найбільш стабільна
товщина покриття, високий рівень якості покриття та задовільний зовнішній
вигляд виробів,
52
Температура електроліту є критичним параметром у процесі цинкування.
Вихід за межі оптимального діапазону призводить до зростання дефектів, таких
як нерівномірність товщини, відсутність блиску або великокристалічна
структура. Для отримання якісного покриття необхідно підтримувати
температуру електроліту в межах 25–280C.
Рисунок 3.1 Графік залежності товщини цинкового покриття від
температури розчину електроліту
Аналіз впливу щільності струму на утворення товщини цинкового
покриття показав, що зміна цього параметра має значний вплив на якість
покриття та рівномірність процесу осадження.
Результати експерименту:
1. Знижена щільність струму (< 0,3 А/дм²): процес осадження повністю
зупиняється, недостатня щільність струму призводить до відсутності
покриття на поверхні деталі.
2. Підвищена щільність струму (> 0,7 А/дм²): процес осадження спочатку
проходить дуже швидко, але згодом основа насичується цинком, що
53
уповільнює або зупиняє процес.
Негативні наслідки: непокрита внутрішня поверхня гільзи, зниження
рівномірності покриття, зростання кількості браку.
3. Нормальний діапазон щільності струму (0,4–0,7 А/дм²): забезпечує
оптимальний процес осадження; досягається рівномірна товщина покриття,
кількість браку є мінімальною, вироби відповідають допустимим вимогам по
товщині.
4. Оптимальне значення щільності струму — 0,5 А/дм²: забезпечує
найвищу якість покриття; мінімальну кількість дефектів, рівномірний розподіл
товщини по поверхні деталі.
Щільність струму є критично важливим параметром у процесі нанесення
цинкового покриття. Оптимальний діапазон для роботи — 0,4–0,7 А/дм², а
найбільш стабільні результати досягаються при щільності струму 0,5 А/дм².
Відхилення від цього діапазону призводить до нерівномірного покриття,
зупинки процесу або дефектів на деталях.
Рисунок 3.2 Графік залежності товщини цинкового покриття від
щільності струму
54
Аналіз впливу часу осадження на утворення товщини цинкового покритті
показав залежність між тривалістю процесу та якістю отриманого покриття.
Результати досліджень:
1. Низький час осадження (менше необхідного):
- товщина покриття є недостатньою;
- спостерігаються темні плями на внутрішній поверхні, особливо при низькій
густині струму.
2. Надмірний час осадження:
- процес осадження стає менш ефективним через перенасичення поверхні
цинком;
- збільшується витрата електроліту та електроенергії;
- з’являються нерівномірності покриття через випадкове відшаровування осаду
на поверхні.
3. Оптимальний час осадження:
- при дотриманні нормального діапазону часу від 1 до 2,5 год досягається
рівномірне нанесення покриття необхідної товщини;
- якість покриття відповідає вимогам за зовнішнім виглядом і структурою;
відсутність дефектів на внутрішніх поверхнях.
Взаємодія з густиною струму:
- низька густина струму: тривале осадження призводить до появи темних плям
через нерівномірний розподіл цинку;
- висока густина струму: навіть за тривалого часу осадження відсутнє покриття
на внутрішніх поверхнях через надто швидке осадження на зовнішніх ділянках.
Оптимальний час осадження для цинкового покриття лежить у межах 1–
2,5 години, залежно від інших параметрів процесу (щільність струму,
температура електроліту). Вихід за ці межі негативно впливає на рівномірність
товщини та якість покриття.
Процес осадження цинкового покриття має особливість: при підвищенні
щільності струму спостерігається сповільнення зростання товщини покриття.
55
Це явище пов'язане з тим, що матеріал основи поступово насичується цинком,
що знижує ефективність подальшого осадження.
На початковому етапі процес осадження відбувається інтенсивно, але з
часом, коли поверхня деталі досягає певного рівня насичення, швидкість
зростання товщини покриття значно зменшується. Це призводить до
збільшення часу для досягнення необхідної товщини та підвищує ймовірність
дефектів, особливо на внутрішніх поверхнях виробів.
Рисунок 3.3 Графік залежності товщини цинкового покриття від часу
осадження.
При високій щільності струму осадження спочатку йде швидко, але згодом
уповільнюється, покриття може бути неоднорідним із дефектами на внутрішніх
поверхнях.
Для забезпечення рівномірності товщини покриття важливо дотримуватися
оптимального діапазону щільності струму (0,4–0,7 А/дм²), контролювати
параметри процесу, щоб уникнути перенасичення поверхні.
Сповільнення зростання товщини покриття при підвищенні щільності
струму є результатом насичення основи цинком. Для досягнення якісного
покриття необхідно підтримувати стабільний режим осадження у межах
56
оптимальних значень щільності струму.
Рисунок 3.4 Розподіл товщини покриття по поверхні зразків для одного з
перерізу площини, отриманий у стандартному електроліті цинкування
Нормальний діапазон щільності струму для процесу цинкування
становить 0,4–0,7 А/дм². Саме в цьому інтервалі забезпечується відповідність
покриття за товщиною заданим вимогам.
Особливості виходу за межі діапазону:
- менше 0,4 А/дм²: недостатня товщина покриття, низька швидкість осадження,
підвищений ризик появи дефектів (темні плями на внутрішніх поверхнях).
- більше 0,7 А/дм²: надмірна товщина покриття, що не є економічно
виправданою, нерівномірність нанесення (відсутність покриття на внутрішніх
поверхнях), дефекти покриття (великокристалічна структура, тьмяний блиск).
Час осадження підбирається в межах нормального діапазону щільності
струму (0,4–0,7 А/дм²) з урахуванням геометричних параметрів деталей (розмір,
форма, внутрішні поверхні), загальної площі оброблюваних заготовок, інших
технологічних факторів (температура електроліту, концентрація розчину тощо).
Дотримання щільності струму в діапазоні 0,4–0,7 А/дм² і коректний
57
підбір часу осадження дозволяє отримати покриття необхідної товщини,
мінімізуючи дефекти та забезпечуючи стабільну якість оброблюваних деталей.
Отже, можна виділити найбільш поширені види браку готових виробів,
пов’язані як з неправильним проведенням технології, так і неполадками в
складі і температурному режимі хімічних розчинів, а також виявити фактори,
які здійснюють найбільший вплив (таблиця 6).
В якості факторів що впливають на якість покриття можна виділити:
- температуру розчинів;
- концентрацію блискоутворюючої добавки (цей компонент в складі
електроліту найбільш часто контролюють);
- щільність струму;
- час обробки;
- хороша підготовка поверхні перед нанесенням покриття.
Таблиця 3.1 Види і причини браку
Види браку Причини
1. Поганий блиск, на поверхні є Підвищена температура електроліту,
темні плями, погана якість недостатня кількість блискоутворюючої
покриття добавки
2. Низька швидкість осадження Низька температура електролітів, знижена
щільність струму
Низька температура електроліту, знижена
щільність струму
3. Внутрішня частина втулки або Підвищена щільність струму
частково, або повністю непокрита
4. Недостатня товщина покриття Недостатній час обробки
5. На деяких частинах виробів П огана підготовка поверхні
відсутнє покриття (на вигинах) (Знежирення, промивання)
58
3. 2 Трибологічні дослідження цинкових покриттів
На рисунку 3.5 наведено середні значення вагового зносу(Δm/L) та
коефіцієнтів тертя (f) цинкових покриттів залежно від довжини шляху тертя
(L) під час послідовних випробувань на тертя ковзання в повітряному
середовищі для зразків із сталі .
Характеристика випробувань:
1. Матеріал зразків: сталь , покрита цинком.
2. Умови випробувань: тертя ковзання у повітряному середовищі.
3. Мета випробувань: імітація реальних умов експлуатації виробів із цинковими
покриттями, щоб оцінити їх зносостійкість і коефіцієнт тертя.
Параметри дослідження:
- ваговий знос Δm/L — величина, що характеризує втрату маси покриття в
результаті тертя на одиницю довжини шляху тертя.
- коефіцієнт тертя (f) — показник, що визначає рівень опору між
контактуючими поверхнями під час тертя ковзання.
- шлях тертя ( L ) — відстань, яку проходить контактна поверхня під час
випробування.
Результати досліджень (за рисунком 3.5):
1. Залежність зносу від довжини шляху тертя: при збільшенні довжини шляху
тертя ( L ) ваговий знос (Δm/L) поступово збільшується через накопичення
механічного пошкодження на поверхні цинкового покриття.
2. Зміна коефіцієнта тертя: на початкових етапах (f) може мати вищі значення
через вплив мікронерівностей покриття. Поступово коефіцієнт тертя
стабілізується або незначно зменшується в міру "притертості" контактуючих
поверхонь.
59
Випробування показують, що цинкові покриття на сталі забезпечують
достатню зносостійкість та прийнятний рівень коефіцієнта тертя при терті
ковзання у повітряному середовищі. Однак зі збільшенням довжини шляху
тертя знос зростає, що є важливим чинником для прогнозування терміну
служби виробів із цинковими покриттями у реальних умовах експлуатації.
Таблиця 3.2 Трибологічні характеристики сталі з цинковими покриттями
Шлях тертя L,
м
50 100 150
Матеріал Δm/L, Δm/L, Δm/L,
f f f
10-3мг/м 10-3мг/м 10-3мг/м
Сталь 56,2 0,50 88,02 0,52 37,81 0,41
Рисунок 3.5 Залежність наведеного вагового зносу Δm/L від шляху тертя L при
послідовних випробуваннях на тертя ковзання сталі з цинковими покриттями
Процеси зношування цинкових покриттів під час випробувань на тертя
ковзання значною мірою пов'язані з схоплюванням – процесом утворення та
60
розриву металевих зв'язків між м'яким матеріалом покриття та протилежною
поверхнею.
Рисунок 3.6 Залежність коефіцієнта тертя f від шляху тертя L при послідовних
випробуваннях на тертя ковзання сталі з цинковими покриттями
Механізм руйнування поверхні:
1. Схоплювання: при терті ковзання відбувається локальне злипання
контактуючих поверхонь через пластичну деформацію м'якого цинкового
покриття. Утворюються вузли металевих зв'язків, які під дією зсувних
навантажень розриваються, спричиняючи руйнування поверхні.
2. Відсутність стійких окисних плівок: при терті на поверхні не встигають
сформуватися захисні окисні плівки, які зазвичай зменшують інтенсивність
зношування. Це особливо актуально для м'яких покриттів, таких як цинкові, де
процеси схоплювання проявляються інтенсивніше.
Адгезійне зношування для цинкового покриття відбувається швидше,
оскільки матеріал покриття є м'яким і схильним до пластичної деформації,
відсутність стабільних окисних шарів збільшує ймовірність схоплювання,
руйнівні вузли зв'язків призводять до прискореного руйнування поверхні.
61
Під час тертя ковзання цинкові покриття демонструють прискорене
адгезійне зношування через процеси схоплювання та недостатню здатність до
формування захисних окисних плівок. Для підвищення стійкості до зношування
важливо оптимізувати умови експлуатації та досліджувати можливість
застосування додаткових методів обробки, які зменшують ймовірність
схоплювання (наприклад, нанесення мастильних або захисних плівок).
62
3.3. Адгезія і пористість
Згідно з ГОСТ 9.302-88, для оцінки міцності зчеплення покриття з
основою застосовується метод нагрівання зразків для виявлення можливих
дефектів, таких як здуття або відшарування покриття.
Під час проведення випробування не було виявлено здуття або
відшарувань покриття (рисунок 3.7). Це свідчить про те, що зчеплення
покриттів з основою після нагрівання залишилося досить високим. Оцінка
показника зчеплення для всіх досліджених покриттів дорівнює 1.
Покриття, досліджені в умовах експерименту, демонструють високу
міцність зчеплення з основою навіть після нагрівання, що підтверджує їхню
надійність і стійкість до теплових впливів.
Рисунок 3.7 Зовнішній вигляд зразка з цинковим покриттям після
нагрівання
При визначенні пористості покриття методом занурення у спеціальний
водний розчин, що містить:
- калій залізосиньородистий — 3 г/дм³,
- натрій хлористий — 10 г/дм³,
- решта — вода.
63
На поверхні цинкового покриття пори не виявлено (рисунок 3.8).
Для цинкових покриттів показник пористості дорівнює 1, що відповідає
високій якості покриття та відсутності дефектів у вигляді пор. Це свідчить про
суцільність покриття, що є важливим фактором для забезпечення корозійного
захисту основи.
Рисунок 3.8 Зовнішній вигляд зразків після занурений-ня в розчин
64
3.4 Дослідження корозійної стійкості
На рисунку 3.9 показана поверхня зразків без покриття і що пройшли
корозійні випробування в камері соляного туману.
Рисунок 3.9 Поверхня зразків без покриття після випробувань
Дослідження показали, що опір піттінговій корозії у всіх досліджуваних
сталей без покриттів є досить низьким. Зокрема число утворених піттінгів на
сталях без покриттів перевищує аналогічний показник для сталей з покриттями
більш ніж у 20 разів.
Таблиця 3.3 демонструє кількісні дані про число піттінгів на поверхнях
зразків.
Таблиця 3.3 Середня кількість піттінгів на поверхні сталі з покриттям
після корозії
Середнє число піттінгів на 1 см2 поверхні
Без покриття 160
З покриттям ГЦ 8
На рисунку 3.10 представлено макроструктуру поверхні зразка з
покриттями після випробувань, де чітко видно піттінги, що утворилися.
Наявність захисного цинкового покриття значно підвищує стійкість до
піттінгової корозії, зменшуючи кількість дефектів на поверхні та забезпечуючи
надійний захист сталевої основи.
65
Рисунок 3.10 Поверхня зразків з покриттями після випробувань (х56)
Випробування цинкових покриттів у камері соляного туману є
стандартним методом для оцінки корозійної стійкості покриттів в агресивних
умовах, що імітують атмосферу з підвищеним вмістом солей. Метод базується
на міжнародному стандарті ISO 9227.
Мета випробування:
Оцінити час до появи корозійних дефектів на поверхні цинкового
покриття під впливом соляного туману, що складається з розчину хлориду
натрію (NaCl) і води, утворюючи корозійно-активне середовище.
Умови випробувань у камері соляного туману:
1. Розчин: 5% водний розчин NaCl (хлорид натрію);
2. Температура: 35 ± 2°C;
3. Тиск і подача аерозолю: створення дрібнодисперсного туману із
постійною циркуляцією;
4. Час випробування: до появи перших слідів корозії (білої чи
червоної іржі).
66
Корозійна стійкість цинкового покриття до появи білої іржі на всіх
зразках становить 40 годин. Біла іржа є результатом утворення цинкових
оксидів та гідроксидів на поверхні покриття у вологих умовах.
2. Корозійна стійкість цинкового покриття до появи червоної іржі на
зразках з чистим цинковим покриттям складає 210 годин. Червона іржа
свідчить про корозію сталевої основи, що відбувається після повного
руйнування цинкового захисного шару.
Цинкове покриття забезпечує ефективний захист сталі від корозії,
протидіючи появі білої і червоної іржі протягом 40 та 210 годин відповідно.
Тривалість захисту залежить від якості покриття, умов експлуатації та впливу
агресивного середовища.
Таблиця 3.4 Результати випробувань в камері соляного туману.
№ Результати стійкості, корозійний час
п/п
Вид покриття Товщина до появи до появи червоної
покриття, червоної іржі по іржі на поверхні
мкм крайках
1 Стандартне цинкове Мін. - 7,6 192 240
покриття Макс.-13,5
Середн. - 9,6
67
Рисунок 3.11 Застосування цинкових покриттів
68
Висновки до розділу 3
1. Встановлено, що нормальним діапазоном роботи електроліту для
цинкування є інтервал від 15 до 30 0С, що забезпечує отримання виробів з
невеликою кількістю браку і потрапляння по допустимій товщині для
більшості, втулок даним типом покриття. Вихід за межі даного інтервалу
температур призведе до різкого збільшення браку. Оптимальною роботою
електроліту є діапазон температур від 25 до 28 0С при якому спостерігається
найменша кількість бракованих виробів і найменша кількість браку по товщині.
2. Встановлено, що нормальним діапазоном щільності струму є
інтервал від 0,4 до 0,7 А/дм², що забезпечує отримання виробів з невеликою
кількістю браку і потрапляння по допустимої товщини для більшості втулок з
даним типом покриття. Вихід за межі даного інтервалу температур призведе до
різкого збільшення браку.
3. Оптимальною щільністю струму є значення А/дм², при якій
спостерігається мінімальна кількість бракованих виробів і найменшу кількість
браку по товщині.
4. В результаті проведених випробуваннь по визначенню міцності
зчеплення цинкового покриття з матеріалом основою методом нагрівання і не
було виявлено здуття і відшарувань покриття Отже, в умовах експерименту
зчеплення всіх досліджених покриттів з основою після нагрівання залишилося
досить високим, і цей показник для них має значення, рівне 1.
5. При визначенні пористості покриття методом занурення в
спеціальний водний розчин на поверхні цинкового покриття пор не виявлено
тому, для цих покриттів показник пористості дорівнює 1.
6. Встановлено, що опір піттінгової корозії всіх зразків сталі без
покриття досить низький: число утворених піттінгів більш, ніж в 20 разів вище,
ніж на сталях з покриттями.
69
РОЗДІЛ 4. ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ ПРИ НАНЕСЕННІ ГАЛЬВАНІЧНИХ
ПОКРИТТІВ
4.1 Вимоги безпеки при приготуванні розчинів і електролітів
До робіт з приготування розчинів і електролітів допускаються
працівники, які пройшли спеціальне навчання та інструктаж з безпечних
методів роботи і забезпечені відповідними засобами індивідуального захисту.
Приготування розчинів і електролітів проводиться під керівництвом
майстра в окремих, спеціально обладнаних приміщеннях за нарядом - допуском
на роботи підвищеної небезпеки.
При приготуванні розчину із суміші кислот слід вводити кислоти в
порядку зростання їх щільності. Розбавляючи кислоти, необхідно вливати їх
тільки в холодну воду тонким струменем і одночасно перемішувати.
Їдкі луги повинні розчинятися невеликими порціями при безперервному
перемішуванні щоб уникнути розкидування розчину. Додавання в розчин лугу
повинне проводитися за допомогою пристосувань, що повільно занурюються у
воду. Додавання води у ванну з водним розчином їдкого натрію допускається
тільки в холодний розчин для уникнення виливання розчину з ванни.
Розчинення твердих хімічних речовин необхідно проводити в посудині,
виготовленій з хімічно стійких матеріалів, в спеціально обладнаному
приміщенні.
Завантаження у ванни посудин з твердими хімічними речовинами
загальною масою більше 20 кг повинна проводитися за допомогою
вантажопідіймальних пристроїв.
Поповнення водою ванн, що мають температуру понад 100 C, повинно
проводитися невеликим струменем регульованим вентилем. Ванна при цьому
повинна бути закрита.
Розчинення лугу і ціаністих солей при масовому і багатосерійному
виробництві необхідно проводити в механізованих установках.
70
Для зменшення впливу на працівників виділень шкідливих парів слід:
в розчини для травлення вводити піноутворювачі або інгібітори
травлення;
в електроліти хромування вводити добавки поверхнево активних
речовин (ПАР).
По закінченні роботи всі пристосування та інструменти повинні бути
промиті та знешкоджені.
Злив електролітів, розчинів і води з ванн повинен проводитися закритим
способом. При цьому повинна бути виключена можливість змішування в
каналізаційній мережі різних речовин, що утворюють при цьому токсичні гази,
пари або щільні осади, а також самозаймання та вибух при змішуванні з водою
або іншими хімічними речовинами.
Електроліти, розчини, вода та інші рідини перед спуском їх з ванни в
каналізацію повинні самопливом надходити в спеціальні відстійники або очисні
споруди для проходження відповідного очищення.
Відпрацьовані електроліти перед спуском у стічні води повинні бути
нейтралізовані. Шлам, що містить токсичні речовини, повинен піддаватися
знешкодженню. Повнота нейтралізації та знешкодження повинна бути
підтверджена результатами аналізу.
71
4.2 Загальні вимоги
Виробничі приміщення, в яких розташовуються цехи і ділянки нанесення
гальванічних покриттів, повинні знаходитися, як правило, в одноповерхових
будівлях із світлоаераційними ліхтарями і відповідати вимогам СНіП 2.09.02.
Допускається також розташування виробничих приміщень, цехів та дільниць на
перших поверхах багатоповерхових будинків за умови відділення цих
приміщень від інших капітальною стіною. В окремих випадках допускається
розташовувати ділянки нанесення металопокриттів спільно з іншими
виробництвами (ділянками) за умови влаштування ефективних місцевих
відсмоктувачів від ванн, які не повинні допускати забруднення повітряного
середовища вище ГДК. При розташуванні ділянки нанесення гальванічних
покриттів в багатопрогоновому корпусі останній слід розташовувати біля
зовнішньої стіни для створення умов природного провітрювання.
Цехи і ділянки нанесення гальванічних покриттів, розташовані в окремих
будівлях, а також цехи і ділянки нанесення гальванічних покриттів, що
знаходяться в будівлях з іншими цехами і ділянками, слід будувати з
вогнестійкого матеріалу, розміщувати по відношенню до житлових забудов з
підвітряного боку і на відстані, що визначається відповідно з розрахунком
розсіювання шкідливих речовин, але не менше 50 м від житлових забудов.
Приміщення, в яких розташовуються склади зберігання хімікатів,
легкозаймистих рідин (ЛЗР) і агресивних рідин, повинні бути обладнані
припливно- витяжною вентиляцією і штучним освітленням. Підлоги і стіни
приміщень цих складів повинні бути кислото-і лугостійкі, а в приміщеннях
зберігання ЛЗР підлоги повинні виготовлятися з матеріалів, які виключають
можливість іскроутворення.
Приміщення, призначені для розливу кислот і лугів, повинні бути
ізольовані від приміщень, в яких вони зберігаються.
72
Насосне відділення для перекачування агресивних рідин має бути
ізольовано капітальними стінами від інших приміщень. Допускається
розміщення насосів для перекачування неагресивних рідин у виробничому
приміщенні і підвалі.
Приміщення, в яких розташовуються склади для зберігання кислот і
обладнання цих складів, а також приміщення для розфасування ціаністих солей
та розливу кислот повинні відповідати вимогам Правил при роботі з хімічними
речовинами. З'єднання стін з підлогою в приміщеннях для зберігання і
розфасовки ціаністих солей повинні бути закруглені і не мати вибоїв, тріщин,
щілин, в яких можуть накопичуватися залишки солей. Ширина проходів у
приміщеннях для зберігання ціаністих солей повинна бути не менше 1 м.
Приміщення, в яких проводяться роботи з ціанистими електролітами,
повинні бути ізольовані. У приміщенні цеху автомати або напівавтомати для
ціаністих покриттів можуть розташовуватися за умови, якщо безпека роботи з
ними гарантується їх конструкцією і вміст шкідливих хімічних речовин у
повітрі робочої зони приміщень не перевищує діючих норм.
Висота приміщень повинна допускати використання
вантажопідіймальних пристроїв, але бути не нижче ніж 5 м від рівня підлоги до
виступаючих конструкцій стелі.
Підлога приміщень, в яких розташовуються цехи і ділянки гальванічних
покриттів, повинна бути рівною. Підвали, тунелі, колодязі, траншеї повинні
розташовуватися вище рівня ґрунтових вод.
На території організації повинно бути ізольоване приміщення для збору,
короткочасного зберігання та утилізації відходів, отриманих при роботі з
нанесення металопокриттів.
У перекриттях, стінах, колонах і інших конструкційних елементах
виробничих будівель не повинно бути виступаючих на поверхню металевих
частин.
73
Усі виробничі приміщення повинні мати засоби пожежогасіння та, в
необхідних випадках, сигналізацію.
Виробничі будівлі повинні бути захищені від прямих ударів блискавки
блискавковідводами, влаштованими з урахуванням первинних і вторинних
проявів блискавок. Перевірка засобів грозозахисту та стану заземлення повинна
проводитися регулярно згідно затвердженого графіку.
У виробничих приміщеннях повинні бути передбачені безпечні проходи і
проїзди для руху людей і транспортних засобів. Ширина проїздів
встановлюється залежно від габаритів транспортних засобів і при
односторонньому русі електрокарів і електронавантажувачів повинна бути 2,5 -
3 м, при двосторонньому русі - 4 м. Для великих цехів нанесення
металопокриттів ширина головного проїзду повинна становити не менше 6 м.
Межі проходів і проїздів повинні бути відзначені світлими смугами шириною
не менше 50 мм, металевими кнопками або іншими способами.
Висота в'їздних воріт цеху нанесення металопокриттів повинна бути не
менше 5,4 м. У цеху має бути не менше двох евакуаційних виходів. Двері
повинні мати ширину не менше 0,8 м і висоту не менше 2,0 м. Ворота, двері та
інші прорізи в капітальних стінах, зроблені для технологічних цілей, повинні
бути утеплені та обладнані тамбурами або тепловими повітряними завісами.
Двері повинні мати пристосування для примусового закривання.
Стіни та внутрішні конструкції виробничих приміщень повинні бути
покриті хімічно стійкими фарбами або керамічними плитками до висоти не
менше 2 м, що захищають їх від дії хімічних речовин.
Підлога проїздів, проходів, ділянок складування деталей та виробів
повинна мати міцне і тверде покриття. На ділянках гідроочищення покриття
підлоги повинно бути водонепроникним. На ділянках травлення і нанесення
металопокриттів, де можливе застосування лугів, кислот, солей і інших
шкідливих речовин, покриття підлоги повинно бути стійким до впливу хімічно
74
активних речовин і не допускати їх усмоктування. Підлога на цих ділянках
повинна мати достатній ухил у бік зливних трапів для відводу стічних вод.
Всі поглиблення в підлозі (приямки, траншеї та інші) повинні бути
закриті міцними перекриттями. Міцність перекриттів повинна відповідати
необхідним умовам виробництва навантаження.
Підлога, сходи і міжповерхові перекриття виробничих будівель не рідше
одного разу на рік підлягають технічному огляду для перевірки їх справності.
На підлозі по всьому периметру ванн у робочих місць повинні бути
укладені дерев'яні решітки.
Відкриті канави, траншеї та інші поглиблення в підлозі, а також
майданчики, виступаючі над рівнем підлоги більш ніж на 300 мм, повинні бути
огороджені поручнями висотою не менше 1,2 м.
Прибирання робочих місць, проїздів і проходів слід робити протягом
усього робочого дня і після зміни мокрим способом із застосуванням
нейтралізуючих розчинів.
Очищення приміщень необхідно проводити безпильним способом не
рідше одного разу на три місяці.
Категорії приміщень і виробничих будівель повинні визначатися
відповідно до норм пожежної безпеки залежно від кількості та
пожежовибухонебезпечних властивостей матеріалів і речовин, що в них
знаходяться.
Вибухопожежонебезпечні ділянки повинні відділятися від інших ділянок
стінами з матеріалів, що мають межу вогнестійкості не менше 0,75 год.
У цехах і на ділянках нанесення металопокриттів повинні знаходитися
первинні засоби пожежогасіння відповідно до вимог ГОСТ 12.4.009 і Правил
пожежної безпеки.
Для виявлення пожеж у виробничих приміщеннях повинні бути
встановлені датчики - сповіщувачі: теплові або світлові - у приміщеннях, де
75
зберігаються органічні розчинники; світлові - у приміщеннях, де виробляються
і зберігаються луги; теплові - в приміщеннях, де можливе виділення пилу.
76
4.3 Санітарно-побутові приміщення
Санітарно-побутові приміщення цехів і дільниць гальванічних покриттів
повинні відповідати вимогам СНіП 2.09.04.
Санітарно-побутові приміщення слід розташовувати в прибудові до
виробничого приміщення або в окремій будівлі, з'єднаній з виробничим
приміщенням теплим переходом. При розміщенні санітарно-побутових
приміщень в основних багатопролітних корпусах вони мають бути
відокремлені від виробничих приміщень тамбуром або коридором з виходом
назовні.
Склад побутових приміщень цехів та дільниць нанесення
металопокриттів (гардеробні, душові, умивальники тощо) повинні відповідати
вимогам СНіП 2.09.04.
Гардеробні спеціального одягу на ділянках групи 3б виробничих процесів
повинні бути відокремлені від гардеробних інших груп.
Ділянки, в яких проводяться роботи з ціанистими солями, повинні
повідомлятися з ізольованими санітарно-побутовими приміщеннями.
Умивальники в цих приміщеннях повинні бути обладнані педальними
пусковими пристроями.
У приміщеннях, де зберігаються і проводяться роботи з агресивними
рідинами, повинні бути спеціальні гідранти та інші пристрої, зручні для
промивання очей і шкірного покриву тіла, що знаходяться в місцях, що
забезпечують користування ними не пізніше ніж через 6 - 12 секунд після
ураження. Пристрої повинні утримуватися в чистоті, мати установку для
ополіскування склянок і зливні раковини.
Не допускається влаштування питних фонтанчиків або обладнання
пунктів питної води у місцях зберігання та застосування хімічних речовин.
77
4.4 Вентиляція та опалення
При проектуванні, влаштуванні та експлуатації вентиляційних установок,
систем опалення та кондиціонування повітря повинні виконуватися вимоги
СНіП 2.04.05, ГОСТ 12.4.021.
Системи опалення та кондиціонування повітря, загальні та місцеві
вентиляційні установки повинні забезпечувати нормальні метеорологічні умови
в робочій зоні відповідно до СанПіН 2.2.4.548, максимальне видалення з
повітря шкідливих газів, парів і пилу з тим, щоб зміст їх у повітрі приміщень не
перевищував ГДК, передбачених вимогами ГОСТ 12.1.005.
Виробничі приміщення, в яких знаходяться цехи і ділянки гальванічних
покриттів, повинні бути обладнані постійно діючою загальнообмінною та
місцевою припливно-витяжною вентиляцією з розводкою припливу в робочу
зону.
Вентиляційне обладнання, трубопроводи та повітроводи, що
розміщуються в приміщеннях з агресивним середовищем або призначені для
транспортування повітря з агресивними газами, парами і пилом, повинні
виготовлятися з антикорозійних матеріалів або повинні бути захищені
відповідними покриттями.
Місцеві відсмоктувачі, які видаляють шкідливі речовини від виробничого
устаткування, слід блокувати з включенням цього обладнання для виключення
його роботи при вимкненому вентиляції.
На ділянках, де застосовуються речовини першого класу небезпеки,
системи місцевих відсмоктувачів повинні бути забезпечені звуковою
сигналізацією, що автоматично включається при зупинці вентиляції.
Аерацію виробничих приміщень слід робити шляхом відкривання вікон і
світлоаераційних ліхтарів. Світлоаераційні ліхтарі повинні мати пристосування
для дистанційного відкривання фрамуг і рам з пунктів управління.
78
Устаткування вентиляційних систем у виробничих приміщеннях повинно
відповідати вимогам Норм пожежної безпеки.
Приєднання додаткового обладнання до існуючої вентиляційної системи,
зміна габаритів обладнання або технологічного режиму роботи ванн нанесення
металопокриттів допускається тільки після перерахунку вентиляційної системи.
Агрегати витяжної та припливної вентиляції слід встановлювати в
окремих звукоізольованих приміщеннях.
Для травлення деталей в міцних кислотах (азотної, сірчаної та
плавикової) або їх сумішах над ваннами необхідно встановлювати місцеві
відсмоктувачі.
Повітря, що видаляється витяжними установками з виробничих
приміщень і від устаткування, що містить токсичні гази і пил, повинне перед
викидом в атмосферу проходити очищення через фільтри-уловлювачі
відповідно до вимог СНіП 2.04.05.
Рециркуляція повітря у виробничих приміщеннях не допускається.
Ванни для металопокриттів повинні бути обладнані підковоподібними
бортовими відсмоктувачами.
У столів для знежирення деталей органічними розчинниками повинні
бути встановлені односторонні бортові відсмоктування з щілиною по довжині
столу з боку, протилежного робочому місцю. Витяжні системи, обслуговуючі
операції знежирення органічними розчинниками, повинні бути самостійними і
вибухозахищеними.
Вентиляція від ванн з ціанистими електролітами повинна бути
самостійною, підключати до неї інші вентиляційні системи не допускається.
У вентиляційних системах, обслуговуючих шліфувально-полірувальні
верстати, повинні бути очисні пристрої. Для попередження пожеж ці системи
слід віддаляти від основних виробничих приміщень, влаштовувати люки для
періодичного очищення, пожежні крани, дренчери.
79
Повітроводи для видалення пилу титанових і магнієвих сплавів повинні
мати: запобіжні клапани, розташовані поза вибухонебезпечних приміщень і що
відкриваються назовні; гладкі внутрішні поверхні без карманів і поглиблень,
що виключають накопичення пилу; найменшу довжину; мінімальну кількість
поворотів. Повітроводи та вентиляційні установки для видалення магнієвого
пилу повинні систематично очищатися відповідно до графіка, при цьому
повітря повинне бути очищеним в масляних фільтрах до надходження його у
вентилятор. Фільтри та вентилятори повинні бути ізольовані від виробничих
приміщень, де проводиться обробка з магнієвих сплавів.
Приміщення, в яких розташовуються цехи і ділянки для полірування,
шліфування і знежирення органічними розчинниками, повинні мати роздільні
витяжні установки.
Місцева витяжна вентиляція повинна бути обладнана на всіх
гідропіскоструйних дробоструйних установках. Повітря, що видаляється
місцевими відсмоктувачами , повинне очищатися перед викидом в атмосферу
фільтрами (дробоструйні установки) і сепараторами ( гідропіскоструйні
установки). Видалення пилу що осів в фільтр, а також видалення шламів з
мокрих фільтрів повинно здійснюватися механічним способом.
Аналіз повітряного середовища повинен проводитися відповідно до
вимог ГОСТ 12.1.005-88 і за графіком, що затверджується адміністрацією
організації не менше 1 разу на місяць. Крім того, незалежно від існуючого
графіку аналіз повітряного середовища повинен проводитися після кожної
зміни технологічного процесу.
Для запобігання вентиляційних систем від корозії і руйнування
внутрішньої частини вентиляторів, металевих бортових відсмоктувачів,
повітропроводів необхідно захищати хімічно стійкими покриттями.
Вхідні двері та ворота виробничих приміщень повинні мати опалювані
тамбури і шлюзи. При неможливості влаштування тамбурів і шлюзів біля
вхідних дверей і воріт повинні влаштовуватися повітряні завіси.
80
4.5 Освітлення
Природне і штучне освітлення у виробничих приміщеннях повинне
відповідати вимогам ДБН В.2.5-28-2006 «Природне і штучне освітлення».
Улаштування і експлуатація установок штучного освітлення повинні
здійснюватися відповідно до вимог Правил улаштування електроустановок.
Лампи розжарювання і люмінесцентні лампи, застосовувані в цехах і на
дільницях нанесення металопокриттів, повинні бути укладені в арматуру. У
цехах, на ділянках, де застосовуються пожежовибухонебезпечні матеріали і
речовини, світильники повинні відповідати вимогам Правил улаштування
електроустановок.
У всіх цехах і на дільницях гальванічних покриттів освітленість робочих
поверхонь повинна становити не менше 200 лк, підлоги - не менше 150 лк.
Освітленість проходів повинна складати 25 % від освітленості,
створюваної на робочих місцях світильниками загального освітлення, але не
менше 75 лк - при люмінесцентних лампах і 30 лк - при лампах розжарювання.
У цехах і на ділянках гальванічних покриттів повинно бути обладнане
аварійне освітлення що автоматично включається. До мережі аварійного
освітлення не допускається приєднувати інші струмоприймачі. В інших
виробничих приміщеннях, а також в проходах, коридорах і на сходах, що
служать для евакуації людей, необхідно встановлювати аварійне освітлення.
Освітленість при аварійному освітленні повинна становити: для робочих
поверхонь - не менше 10 лк, підлог основних проходів і сходах - не менше 0,5
лк.
Напруга, що живить світильники місцевого, загального і переносного
освітлення, повинна відповідати вимогами Правил улаштування
електроустановок.
81
Показник якості освітленості (коефіцієнт пульсації освітленості, показник
засліпленості) на робочих місцях не повинен перевищувати значень,
встановлених ДБН В.2.5-28-2006 «Природне і штучне освітлення».
У виробничих приміщеннях і складських приміщеннях світильники
повинні мати герметично закриту арматуру з ізоляцією, стійкою до дії хімічних
речовин і вологи.
Світильники, що встановлюються в камері для гідропіскоструйного
очищення, повинні мати напругу не більше 12 В, бути пилонепроникними і
вологостійкими. Розташовувати їх слід поза очисною камерою, герметично
вправленою в кришку або стіну камери, при цьому оправа повинна пропускати
максимум світлового потоку. Конструкція оправи повинна бути такою, щоб
легко було очищати і зміняти скла.
Для освітлення закритих очисних камер (дробомітних і дробоструйних)
слід встановлювати світильники напругою 42 В пилонепроникні і дробостійкі.
На стінках камер повинен бути передбачений пристрій для кріплення ручного
переносного світильника.
Пристрій для кріплення світильників місцевого освітлення повинен
забезпечувати фіксацію світильника в усіх положеннях. Підводка
електропроводів до світильника повинна знаходитися всередині пристрою.
Відкрита проводка не допускається. Конструкція кріплення світильника
повинна виключати попадання рідин, застосовуваних при обробці виробів.
Пристрій освітлення бункерів і підвалів дробоструминних, дробомітних і
гідропіскоструминної камер повинен здійснюватися відповідно до загальних
правил пристроїв освітлення в особливо запилених і вологих приміщеннях.
Освітлювальні установки цих приміщень повинні бути виготовлені пило-та
вологонепроникними, а також дробостійкими.
Для освітлення приміщень, в яких проводяться роботи із застосуванням
органічних розчинників, необхідно встановлювати вибухобезпечні світильники.
82
Напруга мережі освітлення, розташованого на висоті менше 2,5 м від
підлоги, а також мережі освітлення підвалів, тунелів та приямків має бути не
більше 42 В, а світильників переносного освітлення - 12 В відповідно до
Правил улаштування електроустановок.
При роботі всередині ванн та інших ємностей необхідно застосовувати
переносні лампи напругою не більше 12 В. Контрольні вимірювання
освітленості на робочих місцях в цехах і на дільницях підготовки та нанесення
металопокриттів необхідно проводити не рідше двох разів на рік і результати
вимірювань заносити в журнал.
Для очищення світильників, ліхтарів і вікон необхідно застосовувати
пристрої, що забезпечують безпеку робіт (сходи, пересувні підйомники і т.п.).
Очищення світильників загального освітлення повинне проводитися два рази
на місяць. Скло вікон і ліхтарів повинно очищатися періодично, не рідше двох
разів на рік. Очищення засклених світлових прорізів у шліфувальному і
полірувальному відділенні повинна здійснюватися не рідше одного разу на
шість місяців.
Роботи з ремонту освітлювальних пристроїв і обладнання необхідно
проводити при знятій напрузі.
83
4.6 Водопостачання та виробнича каналізація
Водопостачання та каналізація виробничих та інших приміщень повинні
бути виконані відповідно до вимог СНіП 2.04.02 і СНіП 2.04.03.
Всі приміщення повинні бути забезпечені водою для виробничих та
господарських потреб і пиття, а також для пожежогасіння.
У цехах і на ділянках гальванічних покриттів, а також у приміщеннях, в
яких здійснюється зберігання та розлив кислоти та інших агресивних рідин,
повинні бути встановлені через кожні 25 м на видних місцях крани - гідранти
для промивання очей, обличчя , рук при попаданні на них кислот та інших
агресивних рідин.
Внутрішні протипожежні водогони та пожежні гідранти необхідно
встановлювати згідно з діючими вимогами пожежної безпеки.
Цехи і ділянки нанесення металопокриттів повинні бути забезпечені
роздільними системами каналізації:
для відводу кислих і лужних стічних вод, що містять іони важких
металів;
для відводу стічних вод, що містять солі шестивалентного хрому;
для відводу стічних вод, що містять фтор - іон.
Для зменшення скидання в каналізацію кислот, лугів, солей різних
металів і шкідливих речовин необхідно передбачати в технологічній частині
проекту цеху і ділянки відповідні заходи: установку ванн уловлювання,
знешкоджуючих ванн, протиточну або душуючу промивку шкідливих речовин,
застосування поверхнево-активних речовин і т.п.
Матеріал, що використовується в каналізаційних трубопроводах, повинен
бути стійким не тільки до стічних рідин, але і до газів, що виділяються.
Трубопроводи для кислих розчинів повинні бути виготовлені з кислототривких
матеріалів, а для ціаністо-лужних розчинів - зі сталі або чавуну.
Промивні стічні води перед спуском в каналізацію необхідно піддавати
84
нейтралізації, звільняти від іонів важких металів і знешкоджувати шкідливі
речовини що містяться в них.
Станції нейтралізації повинні забезпечувати такі концентрації шкідливих
речовин у виробничих стічних водах, які після розбавлення основною масою
побутових стічних вод не перевищують гранично допустимих концентрацій
шкідливих речовин у воді водойм і не впливають на хід біологічного очищення
стоків.
Очищення стічних вод повинне проводитися відповідно до вимог чинних
санітарних норм і правил охорони поверхневих вод від забруднень стічними
водами. Розчини, знешкоджені від ціаністих солей, слід спускати в виробничу
каналізацію після відбору проби та аналізу.
При відведенні та спуску кислих стічних вод для запобігання
проникнення газів у виробничі приміщення зовнішні колектори каналізації слід
вентилювати через спеціальні шахти.
Експлуатаційно-технічне обслуговування колодязів промислової
каналізації необхідно проводити відповідно до вимог ГОСТ 12.3.006. Спуск
працівників у колодязі промислової каналізації для огляду або ремонту
допускається після того, як встановлено, що в повітряному середовищі
колодязів немає шкідливих для дихання газів.
85
4.7 Ванни для травлення і нанесення металопокриттів
Ванни для хімічної та електрохімічної обробки металу повинні бути
обладнані бортовими відсмоктувачами. Місцева витяжна вентиляція на ваннах,
що працюють з підвищеною температурою, повинна включатися з початком
підігріву ванн, а вимикатися після повного охолодження.
Ванни, в яких знаходяться речовини 1, 2 класу небезпеки, а також
розчини, при роботі супроводжувані утворенням туману з високою
концентрацією парів кислот і лугів, повинні бути обладнані кришками і
заливними пристосуваннями. Підігрів розчинів необхідно регулювати
автоматично.
Травильний розчин в установці великої ємності слід підігрівати за
допомогою кислототривких теплообмінників, а перемішувати механічними
мішалками.
Для постійної і періодичної фільтрації розчинів повинні застосовуватися
пересувні фільтр-преси або ванни з фільтр- пресами.
86
4.8 Вимоги до збереження і транспортування матеріалів, заготовок,
напівфабрикатів, готових виробів і відходів виробництва
Матеріали, заготовки та напівфабрикати, застосовувані в технологічних
процесах нанесення металопокриттів, повинні зберігатися у спеціальних
приміщеннях або на спеціальних майданчиках.
При зберіганні і транспортуванні хімічних речовин мають виконуватися
вимоги Міжгалузевих правил з охорони праці при використанні хімічних
речовин.
Хімічні речовини й матеріали повинні зберігатися в призначеній для
зберігання тарі на складах, з урахуванням вимог щодо їх спільного зберігання.
На тарі повинна бути бірка або етикетка, на якій зазначаються: організація -
виробник, найменування речовини, гарантійний термін зберігання, напис або
символ, що характеризують небезпеку продукту та інші дані. Кожна партія
речовин і матеріалів повинна мати документ (сертифікат) якості.
Порядок і умови зберігання та видачі кожної хімічної речовини повинні
бути встановлені інструкціями, затвердженими роботодавцем.
Умови зберігання кислот і лугів необхідно вибирати залежно від їх фізико
-хімічних властивостей і класифікації небезпеки речовин, встановлених ГОСТ
12.1.007.
87
4.9 Зберігання кислот
Кислоти в цеху необхідно зберігати в спеціальному приміщенні з
кислототривкою підлогою та стінами в закритих кислотостійких резервуарах
або в тарі організації -постачальника. Не допускається зберігати кислоти в
підвальних приміщеннях. У приміщенні, де зберігаються кислоти, необхідно
постійно стежити за справним станом ємностей і трубопроводів, своєчасним
ремонтом і заміною арматури, якістю ущільнення фланців. Запас кислот в
цехових коморах не повинен перевищувати дводобову потребу цеху.
При вході в приміщення, де зберігаються кислоти, має бути влаштований
пандус або поріг, що запобігає розтіканню рідини в разі аварії.
Кислоти повинні зберігатися в наступній тарі:
азотна кислота всіх концентрацій - в алюмінієвих бочках і
цистернах;
азотна кислота середньої агресивності - в бочках і цистернах з
корозійностійкої сталі марки Х18Н9Т та інших;
сірчана кислота всіх концентрацій - в бочках і цистернах з
корозійностійкої сталі марки 06ХН28МДТ;
сірчана кислота низьких концентрацій (до 20 %) - у бочках і
цистернах з корозійностійкої сталі марки 06ХН28МТ;
соляна кислота - в сталевих гумованих бочках і цистернах;
плавикова (фтористоводнева) кислота - в ебонітових бідонах
ємністю 20 л і в поліетиленових балонах ємністю до 50 л.
Азотна і сірчана кислота в кількості до 40 л можуть зберігатися в скляних
бутлях.
Внутрішня поверхня тари, призначеної для зберігання і транспортування
агресивних рідин, здатних вступати в хімічні сполуки з матеріалами, з яких
88
зроблена тара, повинна бути гумована або футерована матеріалами, стійкими
до впливу агресивних рідин.
Не допускається зберігання кислот в приміщенні, де зберігаються або
застосовуються ціанисті сполуки.
На складах зберігання і у місцях застосування кислот повинні бути:
резервні ємності для аварійного зливу кислот;
кислотостійкі насоси;
пересувні фільтри і гумовий шланг зі спеціальним наконечником, що
створює напір води для змивання кислоти;
розчини вапна або соди для нейтралізації пролитих кислот;
засоби індивідуального захисту та першої допомоги (окуляри, проти
кислотний костюм з капюшоном, гумові чоботи, фартух, рукавички,
респіратор, протигаз і аптечка).
Ємності для транспортування кислот повинні бути пофарбовані
кислотостійкою фарбою, на них повинні бути нанесені найменування
відповідної кислоти і напис "Небезпечно - кислота", виконані стійкою фарбою.
Бутлі з кислотами, поставлені в плетені кошики з міцними ручками або в
дерев'яні обрешітки, повинні встановлюватися у місцях зберігання групами
(одного найменування) в 2 - 4 ряди, але не більше 100 бутлів у кожній групі.
Ширина проходів між рядами бутлів повинна бути не менше 1 м. Простір між
бутлем і кошиком має бути заповнений прокладочними матеріалами,
просоченими розчином хлористого кальцію, щоб уникнути займання. Бутлі з
кислотою повинні бути захищені від впливу на них сонячних променів.
Не допускається попадання в ємності для кислот бензину, гасу, масла і
спирту.
Щоб уникнути пожежі, вибуху або виділення отруйних газів не
допускається зберігання кислот спільно з іншими хімічними речовинами та
матеріалами.
89
4.10 Зберігання лугів та інших хімічних речовин
Хімічні речовини в цеху необхідно зберігати в спеціально обладнаному
приміщенні роздільно залежно від їх здатності до хімічної взаємодії. Про
порядок і умови зберігання кожної хімічної речовини в цеху повинні бути
розроблені відповідні інструкції, які затверджуються в установленому порядку.
Комори для зберігання хімічних речовин повинні бути обладнані
стелажами і шафами, забезпечені засобами пожежогасіння, перелік яких
узгоджується з органами пожежного нагляду організації, а також мати засоби
індивідуального захисту, необхідні для безпечного поводження з хімічними
речовинами.
Кожна хімічна речовина має зберігатися на певному місці; на тарі для
зберігання хімічних речовин повинен бути напис, етикетка та бирка з точним
найменуванням хімічної речовини, зазначенням відповідного ГОСТу та дати
отримання. Хімічні речовини, що довго зберігаються необхідно періодично
направляти на аналіз в хімічну лабораторію.
Твердий їдкий натр повинен зберігатися в залізних барабанах; рідкий
їдкий натр - в залізних банках, бочках і баках. Посудини з їдким натром (калі)
повинні мати напис "Небезпечно - їдкий натр (їдкий калі)".
Органічні розчинники, що застосовуються для очищення виробів, повинні
зберігатися в окремому приміщенні з дотриманням вимог пожежної безпеки,
передбачених ГОСТ 12.1.004, і вимогам Правил пожежної безпеки.
90
4.11 Зберігання речовин 1 класу небезпеки. Транспортні та зливово-
наливні роботи
Транспортування вихідних матеріалів, напівфабрикатів, готової
продукції, пересування транспортних засобів повинні здійснюватися відповідно
до вимог Міжгалузевих правил з охорони праці при використанні хімічних
речовин, Міжгалузевих правил з охорони праці при експлуатації промислового
транспорту (підлоговий безрейковий колісний транспорт), Правил перевезення
небезпечних вантажів автомобільним транспортом.
При транспортуванні хімічних речовин повинні забезпечуватися безпечні
умови праці відповідно до вимог ГОСТ 19433.
Тара для транспортування деталей і заготовок, а також експлуатація тари
повинна відповідати вимогам ГОСТ 14861, ГОСТ 19822 і ГОСТ 12.3.010. На
тарі повинні бути написи про її призначення, вагу і вантажопідйомність.
Транспортування легкозаймистих і горючих рідин повинне здійснюватися
централізовано по трубопроводах. При змінній потребі в цих рідинах до 200 кг
кожного найменування допускається їх подача до робочого місця в щільно
закритій тарі, що не б᾽ється.
Транспортування і злив кислот і рідких лугів повинне проводитися згідно
з нарядом на проведення робіт підвищеної небезпеки.
Транспортування шкідливих речовин повинне здійснюватися в тарі на
спеціальних візках.
Транспортування бутлів з кислотами і рідкими лугами на спеціальних
візках повинне проводитися двома працівниками зі швидкістю не більше 5км/ч.
При переливанні кислот і лугів повинні застосовуватися спеціальні
пристосування з кислотостійких матеріалів (сифони та інші). При користуванні
сифонами для переливання кислот, лугів і робочих розчинів їх заповнюють,
засмоктуючи рідину шляхом створення вакууму або за допомогою стиснутого
газу. Засмоктувати повітря ротом не допускається.
91
При спорожненні бутлів не допускається залишати в них кислоту.
Злив кислот з бочок і цистерн слід проводити, створюючи розрідження
або спеціальними кислотостійкими насосами. Всі трубопроводи необхідно
виготовляти з вініпласту або рівноцінного матеріалу.
При великому споживанні кислот небезпечні і трудомісткі роботи по
зливу кислот повинні бути механізовані шляхом влаштування трубопроводів з
кислотостійких матеріалів і установки в окремих приміщеннях спеціальних
насосів для перекачування кислот. Насоси для перекачування кислот повинні
мати дистанційне включення. Двері насосної повинні бути закриті. При витраті
кислоти менш 400 кг у зміну допускається подача її на ділянки нанесення
металопокриттів в щільно закритій тарі що не б᾽ється.
Насоси, помпи, ємності, трубопроводи, арматура та інше виробниче
обладнання для переливу кислот повинне періодично, не рідше 1 разу на
квартал, а гумові шланги - щомісяця обпресовувати тиском, в 1,5 рази більшим
робочого тиску, з подальшим нанесенням клейма про проведене випробування.
Працівники, зайняті на транспортуванні хімічних речовин, зобов'язані
користуватися спеціальним одягом та іншими засобами індивідуального
захисту, що видаються відповідно до Типових галузевих норм безкоштовної
видачі працівникам машинобудівних та металообробних виробництв. Зливні
роботи повинні проводитися в протигазі, при цьому працівник повинен
перебувати з навітряного боку.
Збір та зберігання відходів, що утворилися при нанесенні
металопокриття, повинне здійснюватися у спеціально відведених для цього
місцях в цеху або на ділянці.
Відходи, що містять шкідливі речовини 1 і 2 класів небезпеки, слід
зберігати в ізольованих приміщеннях в ємностях, забезпечених спеціальними
пристроями, що виключають забруднення грунту, підземних вод, атмосферного
повітря.
92
4.12 Вимоги до персоналу
До виконання процесів нанесення металопокриттів допускаються особи
не молодше 18 років, які пройшли попередній (при вступі на роботу), а потім
періодичний медичний огляд згідно з чинним законодавством.
Всі працівники цехів нанесення металопокриттів проходять навчання з
безпеки праці відповідно до ГОСТ 12.0.004. Для працівників, які виконують
роботи підвищеної небезпеки, періодична перевірка знань повинна проводитися
не рідше одного разу на рік комісією, склад якої затверджується роботодавцем.
Керівники та фахівці не рідше одного разу на три роки складають іспити
на знання правил та інструкцій з охорони праці.
Електротехнічний персонал, що обслуговує електроустановки в цехах
нанесення металопокриттів, має кваліфікаційну групу з електробезпеки не
нижче IV - при обслуговуванні установок напругою вище 1000 В і III - при
обслуговуванні установок напругою до 1000 В відповідно до вимог
Міжгалузевих правил з охорони праці (правил безпеки) при експлуатації
електроустановок.
93
4.13 Вимоги до застосування засобів індивідуального захисту
Для захисту працівників від небезпечних і шкідливих виробничих
факторів роботодавець своєчасно забезпечує їх спеціальним одягом,
спеціальним взуттям та іншими засобами індивідуального захисту не нижче
встановлених норм згідно з Правилами забезпечення працівників спеціальним
одягом, спеціальним взуттям та іншими засобами індивідуального захисту.
Застосовувані засоби індивідуального захисту повинні відповідати
вимогам ГОСТ 12.4.011. Вибір конкретних засобів індивідуального захисту
повинен проводитися в залежності від виду робіт і використовуваних під час
роботи речовин і матеріалів.
Роботодавець забезпечує зберігання, прання, сушіння, дезінфекцію,
дегазацію, дезактивацію і ремонт виданого працівникам спеціального одягу,
спеціального взуття та інших засобів індивідуального захисту. Спеціальний
одяг працюючих з отруйними речовинами і розчинами перед пранням повинен
знешкоджуватися.
Працівники, зайняті приготуванням електролітів і розчинів кислот і лугів,
а також на роботах з їх застосуванням, застосовують спеціальний одяг,
спеціальне взуття, рукавиці, прогумований фартух, захисні окуляри. При
роботах з концентрованими кислотами, хромовими і фтористоводневими
електролітами працівники додатково користуються протигазом або
фільтруючим респіратором.
Працювати з кашкою віденської вапна треба в гумових рукавичках,
протирку деталей сухим віденської вапном проводити в респіраторі або
протигазі.
Роботи з очищення ванн повинні проводитися в спеціальному одязі,
спеціальному взутті та протигазі.
Роботи на штангах ванни з підвищеною напругою слід виконувати в
гумових рукавицях, гумових чоботях і прогумованому фартусі.
94
При роботах з речовинами і розчинами, що викликають подразнення
шкіри та слизової оболонки носа, працівники повинні користуватися
профілактичними пастами або мазями.
Працюючим на ваннах з електролітами, розчинами, що містять речовини
1 і 2 класу небезпеки, не допускається виходити в спеціальному одязі з
робочого приміщення, зберігати спеціальний одяг, спеціальне взуття та інші
засоби індивідуального захисту разом з особистим одягом.
При роботі металізаторами повинні застосовуватися окуляри зі
світлофільтрами для захисту очей від потоку ультрафіолетових променів.
На ділянках нанесення металопокриттів слід мати запасний спеціальний
одяг і спеціальне взуття, які видають у разі аварії.
Діелектричні захисні засоби слід систематично перевіряти в терміни,
встановлені в Міжгалузевих правилах з охорони праці (правил безпеки) при
експлуатації електроустановок.
Спеціальний одяг працівників, зайнятих шліфуванням і поліруванням
виробів з магнієвих сплавів, повинен бути виготовлений з щільного матеріалу
без кишень і швидко зніматися - костюми або халати бавовняні з вогнестійким
просоченням.
При шліфуванні і поліруванні виробів з мідних сплавів необхідно
застосовувати респіратори.
Для зниження рівня шуму на робочих місцях (ультразвукова установка,
піскоструйні, дробоструйні і дробомітні установки) необхідно застосовувати
засоби захисту органів слуху.
При очищенні деталей в камерах відкритого типу працівник має бути в
захисному шоломі (скафандрі) з примусовою подачею чистого повітря із
спеціальної установки. У спеціальній установці повинен бути пристрій для
регулювання температури повітря, що подається в захисний шолом (скафандр),
і фільтри очищення повітря. Перевірка справності захисних шоломів
(скафандрів) і шлангів, що подають повітря, повинна проводитися щодня.
95
Виявлені дефекти повинні негайно усуватися. Заміна захисного скла в шоломі
(скафандрі) повинна проводитися негайно після його пошкодження і перед
кожною зміною роботи, якщо скло заматоване.
Працівники, що користуються засобами індивідуального захисту, повинні
бути навчені правилам користування цими засобами і способам перевірки їх
справності.
У цеху повинні бути аптечки, укомплектовані необхідними
медикаментами та перев'язувальними матеріалами. Поблизу робочих місць
повинні завжди перебувати ємності з 3-відсотковим розчином борної кислоти
для нейтралізації лугу і 3-відсотковим розчином питної соди для нейтралізації
кислоти.
Усі працівники повинні вміти надавати першу допомогу постраждалим
при отруєнні і опіках кислотою, лугом та іншими хімічними речовинами, а
також при ураженнях електричним струмом. Правила надання першої допомоги
повинні бути вивішені в цеху на видному місці.
96
Висновки до розділу 4 : було розглянуто техніку безпеки при нанесенні
гальванічних покриттів, а саме вимоги безпеки при приготуванні розчинів і
електролітів, загальні вимоги, санітарно-побутові приміщення, вентиляція та
опалення, освітлення, водопостачання та виробнича каналізація, ванни для
травлення і нанесення металопокриттів, вимоги до збереження і
транспортування матеріалів, заготовок, напівфабрикатів, готових виробів і
відходів виробництва, зберігання кислот, зберігання лугів та інших хімічних
речовин, вимоги до персоналу, вимоги до застосування засобів індивідуального
захисту.
97
ВИСНОВКИ
1. Проведено літературний огляд по методам нанесення гальванічних
покриттів.
2. Досліджено процес нанесення цинкових покриттів гальванічним
методом.
3. Визначено методи дослідження цинкових покриттів.
4. Встановлено, що нормальним діапазоном роботи електроліту для
цинкування є інтервал від 15 до 30 0С, що забезпечує отримання виробів з
невеликою кількістю браку і потрапляння по допустимій товщині для
більшості, втулок даним типом покриття. Вихід за межі даного інтервалу
температур призведе до різкого збільшення браку. Оптимальною роботою
електроліту є діапазон температур від 25 до 28 0С при якому спостерігається
найменша кількість бракованих виробів і найменша кількість браку по товщині.
Встановлено, що нормальним діапазоном щільності струму є інтервал від 0,4 до
0,7 А/дм², що забезпечує отримання виробів з невеликою кількістю браку і
потрапляння по допустимої товщини для більшості втулок з даним типом
покриття. Вихід за межі даного інтервалу температур призведе до різкого
збільшення браку. Оптимальною щільністю струму є значення 0,5 А/дм², при
якій спостерігається мінімальна кількість бракованих виробів і найменшу
кількість браку по товщині. В результаті проведених випробуваннь по
визначенню міцності зчеплення цинкового покриття з матеріалом основою
методом нагрівання і не було виявлено здуття і відшарувань покриття Отже, в
умовах експерименту зчеплення всіх досліджених покриттів з основою після
нагрівання залишилося досить високим, і цей показник для них має значення,
рівне 1. При визначенні пористості покриття методом занурення в спеціальний
водний розчин на поверхні цинкового покриття пор не виявлено тому, для цих
покриттів показник пористості дорівнює 1. Встановлено, що опір піттінгової
корозії всіх зразків сталі без покриття досить низький: число утворених
піттінгів більш, ніж в 20 разів вище, ніж на сталях з покриттями.
98
5. В розділі охорона праці розглянуто техніку безпеки при нанесенні
гальванічних покриттів
99
Список використаної літератури
1. Гальванотехніка. Проектування гальванічних виробництв
[Електронний ресурс] : навчальний посібник / О. В. Лінючева, Л. А. Яцюк, Т. І.
Мотронюк, О. І. Букет, С. В. Фроленкова. – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського,
2017. – 147 с.
2. Інженерія поверхні: Підручник / К. А. Ющенко, Ю. С. Борисов,
В. Д. Кузнецов, В. М. Корж — К.: Наукова думка, 2007. — 559 с.
3. Нанесення покриття: навчальний посібник / [Корж В.М., Кузнецов
В.Д., Борисов Ю.С., Ющенко К.А.]; за редакцією НАН України К.А. Ющенка –
К.: Арістей, 2005 р. – 204 с.
4. Білик І.І. Технологія нанесення покриттів та їх властивості
навчальний посібник [Електронний ресурс] : навчальний посібник / І. І. Білик,
С. О. Руденький – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. – 120 с.
5. Покриття у приладобудуванні : монографія / В. С. Антонюк. Г. С.
Тимчик, Ю. Ю. Бондаренко та ін. - Київ : НТУУ «КПІ». Вид-во «Політехніка».
2016. - 360 с.
6. Якименко Г.Я. Устаткування виробництв. Гальванотехніка: навч.
посібник / Г.Я. Якименко; за ред. Б.І. Байрачного. - Харків: НТУ «ХПІ», 2008. -
235 с
7. Karakurkchi H., Ved M., Yermolenko I., Sakhnenko M. Electrolytic
coatings Fe-Mo(W) and Fe-Mo-W, Monograph. LAP VDM Publishing, Saarbrücken,
Germany, 2019. 194 p.
8. Abys Joseph Modern Electroplating. Fifth Edition / New York, John
Wiley & Sons, 2011. – 752p.
9. Якименко Г.Я., Артеменко В.М. Гальванічні покриття. Аспекти
вибору, функціональні властивості і технологія одержання: навч. посібник :
Харків: НТУ «ХПІ», 2009. 148 с.
10. Ведь М. В., Сахненко М. Д. Каталітичні та захисні покриття
100
сплавами і складними оксидами: електрохімічний синтез, прогнозування
властивостей : монографія . Харків : НТУ «ХПІ», 2010, 272 с.
11. Яворський В.Т., Кунтий О.І., Хома М.С. Електрохімічне нанесення
металевих, конверсійних та композиційних покриттів. Навч. посібник – Львів:
Видавництво Державного університету «Львівська політехніка», 2000. – 216 с
12. Praveen, B. M. Corrossion studies of carbon nanotubes - Zn composite
coating [Text] / B. M. Praveen, T. V. Venkatesha, Arthoba Naik Y., K. Prashanta. //
Sarface and Coating Technology. - 2007. - V.201, № 12. - РР. 5836 - 5842.
13. Яцюк Л.А., Букет О.І., Васильєв Г.С. Основи проектування хімічних
виробництв. Будова обладнання та конструкції підвісних пристроїв для
нанесення гальванічних покриттів: навч. посіб.– К.: НТУУ «КПІ», 2016. – 85с.
14. Yar-Mukhamedova G.Sh., Sakhnenko N. D., Ved M. V. Nanocomposite
electrolytic coatings with defined functional properties. Almaty : Kazakh University,
2020. 180 p.
15. Електролітичні покриття сплавами заліза для зміцнення і захисту
поверхні: монографія/ Каракуркчі Г. В., Ведь М. В., Єрмоленко І. Ю., Сахненко
М. Д. - Харків: НТУ «ХПІ», 2017. 200 с.
16. Колбасов Г. Я., Електрохімія функціональних матеріалів і систем/
Г. Я. Колбасов, В. С. Кублановський, О. Л. Берсірова, М. Д. Сахненко, М. В.
Ведь, О. І. Кутий, О. В. Решетняк, О. Ю. Посудієвський - УХЖ., 2021. Т. 86. №
3. С. 61–76.
17. Якименко Г.Я., Артеменко В.М. Технічна електрохімія. Ч.Ш.
Гальванічні виробництва: Підручник/За ред.. Б.І.Байрачного.- Харків:
НТУ"ХПІ", 2006.- 272с.
18. Кунтий О.І. Гальванотехніка.- Львів: Видавн. Нац. Ун-ту "Львівська
політехніка", 2004.-236с.
19. Гальванічні покриття тернарними сплавами заліза: формування,
властивості: монографія/ І. Ю. Єрмоленко, Г. В. Каракуркчі, М. В.Ведь, М.
Д.Сахненко. - Харків: ФОП «Бровін О. В.», 2019. 248 с
101
20. Електрохімічний синтез металевих наночастинок і нанокомпозитів.
Монографія/ О. Кунтий, М. Яцишин, Г.Зозуля, О.Добровецька, О.Решетняк –
Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2019. – 288 с.
21. Z. Abdel Hamid. Improving the throwing power of Nickel electroplating
bath / Z. Abdel Hamid / Journal of Materials chemistry and physics. – 1998. – V. 53.
– P. 253-238.
22. Сахненко Н. Д., Ведь М. В. Гальванические сплавы: философия
синергизма // Сучасні проблеми електрохімії : освіта, наука, виробництво.–
Харків: НТУ «ХПІ», 2015, С. 17-20.
23. Yong-Jun Tan, Understanding and Improving the Uniformity of
Electrodosition / Yong-Jun Tan ,Kim Yong Lim./ Journal of Surface and coating
Technology. – 2003. – V.167 (2). – P. 255-262.
24. Технічна електрохімія: підручник в 5 ч.- ч.5: Сучасні хімічні
джерела струму, електроліз розплавів, електросинтез хімічних речовин /
Б.І.Байрачний, Г.Г.Тульский, І.А.Токарєв; за ред. Б.І.Байрачного . – Х.:
НТУ(ХПІ), 2016. – 272 с.
25. G. YarMukhamedova,. Composition electrolytic coatings with given
functional properties./ G. YarMukhamedova, M. Ved, N. Sakhnenko, T. Nenastina /
Applied Surface Science: IntechOpen, London, UK, 2019, P. 93–109.
26. Сахненко Н. Д., Овчаренко О. О., Ведь М. В. Металоксидні
нанокомпозити : синтез і властивості : монографія. Харків: ФОП «Бровін О.
В.», 2019. 156 с.
27. Yermolenko I. Y. The Investigation of Morphology, Topography, and
Surface Fractality of Heterooxide Composite Coatings. / Yermolenko I. Y.,
Karakurkchi H. V., Ved M. V., Sakhnenko N. D./In: Nanomaterials and
Nanocomposites, Nanostructure Surfaces, and Their Applications. NANO 2020.
Springer Proceedings in Physics. 2021. Vol. 263. Р. 459–479.
28. Patent US Chin - Cheng Nee, Doris Rd., Framingham, Rolf Weil /
4869971, Multilayer pulsed-current electrodeposition process [Text] // Date of patent
102
Sep. 26, 1989.
29. Gamburg Y.D. Theory and Practice of Metal Electrodeposition/
Gamburg Y.D., Zangari G./. - New York: Springer, 2011. – р. 385, DOI:
10.1007/978-1-4419-9669-5.
30. ДСТУ ГОСТ 7.1:2006. Бібліографічний запис, бібліографічний
опис. Загальні вимоги та правила складання»: методичні рекомендації з
впровадження/уклали: Галевич О.К., Штогрин І.М.– Львів, 2008 – 20с.
31. ДСТУ. 3008-95 – Документація. Звіти у сфері науки і техніки.
Структура і правила оформлення.