На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Электролитическое хромирование

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 10.07.2012. Сдан: 2010. Страниц: 7. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
 

Магнитогорский  государственный технический университет им.Г.И. Носова 
 

Кафедра металлургических и машиностроительных технологий 
 
 

Курсовой проект
«Электролитическое хромирование» 
 
 
 
 

Выполнил:
Проверил: 
 
 
 

Магнитогорск
2010 год 

Содержание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Введение

     В настоящее время хромирование получило широкое применение в различных областях промышленности для декоративной отделки, защиты от коррозии и механического износа различных деталей машин, механизмов, приборов и бытовых изделий.
     В зависимости от условий электролиза  различают три типа хромовых покрытий: матовые покрытия, обладающие низкими физико-механическими свойствами; блестящие покрытия, отличающиеся высокими значениями твердости и износостойкости; молочные осадки, наименее пористые и наиболее пластичные.
     По  функциональному назначению хромовые покрытия подразделяются на: защитно-декоративные, коррозионно-стойкие, износостойкие и антифрикционные.
     Защитно-декоративные покрытия могут быть трех типов:
    блестящие, которые наносятся по подслою меди и никеля и имеют толщину 0,25-1,0 мкм;
    матово-блестящие, которые применяются для отделки инструмента, оптической аппаратуры и т. д. Эти покрытия часто получают, придавая соответствующую шероховатость поверхности основного металла;
    черные и цветные, которые наносятся из электролитов специального состава;
     Коррозионно-стойкие покрытия могут быть однослойными и двухслойными. Первый вид покрытий – это покрытия молочные, которые должны иметь длину не менее 20 мкм.
     Коррозионно-стойкое  двухслойное хромовое покрытие применяют в тех случаях, когда необходимо сочетать свойства высокой защитной способности и износостойкости покрытий. Такое покрытие имеет первый слой молочного хрома и второй слой – блестящего, отличающегося высокой твердостью и износостойкостью.
      Износостойкие и антифрикционные покрытия могут быть плотными и пористыми.
      Электролитический метод отличается тем, что металл, на который наносится покрытие, пропускают через электропроводящий раствор, содержащий соли этого металла.
      Достоинства этого метода:
    высокая равномерность толщины покрытия;
    низкая температура нанесения;
    невозможность регулирования в широких пределах толщины покрытия;
    отсутствие дорогостоящего и сложного в эксплуатации оборудования.
      Недостатки:
    малая скорость нанесения;
    большой расход энергии;
    невозможность или трудность нанесения таких коррозионно-стойких металлов как алюминий или титан.
      При электролитическом хромировании скорость движения стали 5-6 м/сек., производительность до 100 тыс.тонн в год (при толщине  хромового покрытия 0,025 мкм). Скорость нанесения покрытия определяется плотностью тока при электролизе и составляет в агрегатах электролитического хромирования 0,1-0,2 мкм/сек. Это означает, что при толщине покрытия 1 мкм и скорости движения 5 м/сек длина зоны нанесения 25-50 м. Для уменьшения необходимых производственных площадей для получения покрытия нужной толщины включают последовательно несколько ванн.

Твердость электроосажденного хрома

      Природа высокой твердости электролитического хрома объясняется главным образом  мелкозернистой структурой осадка и  особенностью механизма кристаллизации его на катоде. В процессе формирования осадка на катоде образующаяся первоначально неустойчивая кристаллическая форма хрома переходит затем в более устойчивую. Это явление, сопровождающееся уменьшением объема осадка, приводит к искажению кристаллов и, как следствие этого, к высокой твердости хрома. Твердость осадков хрома сильно зависит от режима электролиза. Величина твердости осадков хрома также зависит от катодной плотности тока и температуры электролита. При повышении температуры величина твердости хромового покрытия для всех значений плотности тока имеет максимум, смещающийся при увеличении плотности тока в сторону более высоких температур. Большое влияние на твердость электроосажденного хрома оказывает температура среды, в которой работает хромированная деталь. Твердость электролитического хрома при нагревании его до температуры 250-300оС уменьшается незначительно. Заметное снижение твердости наблюдается при более высоких температурах нагрева и начинается при 350-370оС. Изменение твердости хрома при постоянной температуре нагрева наблюдается в течение первых полутора часов термической обработки. При дальнейшей выдержке при той же температуре твердость хрома остается практически постоянной.

Другие  свойства электроосажденного хрома

      Удельный  вес электролитического хрома по сравнению с металлургическим колеблется в широком интервале, что связано со структурными превращениями и изменениями химического состава осадков хрома при различных условиях электролиза. Удельный вес осадков хрома в значительной степени зависит от плотности тока и температуры электролита. Это зависимость объясняется тем, что с величиной плотности тока и температуры связаны количества примесей, особенно окислов и гидридов хрома. Чем больше содержится кислорода и водорода в осадке хрома, тем его удельный вес меньше. Увеличение плотности тока вызывает уменьшение удельного веса.
      Теплопроводность, как физическая константа, зависит от условий электролиза и последующей термической обработке хромового покрытия. Хром не отличается высокой теплопроводностью.
      Механическая  прочность хромового покрытия зависит от условий его получения – плотности тока и температуры электролита, а также последующей термической обработки. Прочностные характеристики зависят от изменяющейся при этом удельной энергии связей.
      Сравнительная прочность некоторых электролитических  металлов указана в табл. 1.
Таблица 1
Сравнительная прочность металлопокрытий
Покрытие Предел  прочности при растяжении Удлинение, в%
в Н/м2 в кГ/мм2
Хром 10•107 - 49•107 11-50 0,1
Никель  твердый 84•107 86 6
Никель  мягкий 43•107 44 35
Медь 30•107 - 38•107 31-39 40-55
Железо 49•107 50
 
      Сопротивление электролитического хрома износу. Высокая твердость электролитического хрома сама по себе не является показателем его высокой износостойкости. Однако при повышении твердости хрома до известного предела его износ уменьшается.
      Магнитные свойства. Осадки хрома являются парамагнитными, магнитная чувствительность их составляет 3,7•10-6, она неизменна при температурах от –259оС до очень высоких температур.
      Электрическое сопротивление хрома убывает с увеличением его удельного веса.
      Смачиваемостью хрома или любой другой поверхности называется свойство, от которого зависит скорость распространения по ней масла или другой жидкости. Обычный твердый хром обладает низкой смачиваемостью, и удержание смазки на его поверхности вследствие этого не обеспечивается.

Классификация хромируемых деталей

      Детали, наращиваемые хромом, можно ориентировочно разделить по условиям службы на 3 класса. Соответственно можно рекомендовать и режимы осаждения хрома, обеспечивающие требуемые свойства электролитического хрома.
      I класс. Детали, хромированная поверхность которых работает на износ при малых удельных давлениях до 4,9•105 Н/м2 (5 кГ/см2), например измерительный инструмент. Рекомендуются осадки хрома, получаемые в середине интервала блестящих покрытий, а в случае последующего шлифования – осадки, получаемые в верхнем пределе интервала блестящих осадков. Рекомендуются:
    электролит 150 г/л CrO3, плотность тока 50 а/дм2, температура 55оС;
    электролит 250 г/л CrO3, плотность тока 45 а/дм2, температура 50оС.
Слой  хрома 0,08 мм. При восстановлении изношенных деталей толщина слоя хрома –  от 0,1 до 0,2 мм.
      II класс. Детали, работающие на износ при средних удельных давлениях, до 19•105 н/м2 (20 кГ/см2). Рекомендуемый электролит 250 г/л CrO3, блестящие осадки при плотности тока 35-45 а/дм2 и температуре 50-55оС. Толщина слоя хрома в пределах 0,05-0,1 мм.
      III класс. Детали, работающие при больших удельных давлениях, при динамической нагрузке и повышенных температурах, при давлениях до 147•105 н/м2 (150 кГ/см2). Выбор режима хромирования должен производится экспериментальным путем. Рекомендуемый электролит 250 г/л CrO3, плотность тока 20-30 а/дм2, температура 65оС. Толщина слоя хрома до 0,1 мм.

Технологии  хромирования

Подготовка  ванны хромирования

      Ванна, как правило, имеет двойные стенки. Промежуток между ними служит пароводяной  рубашкой, при помощи которой поддерживается требуемая температура электролита. Для удаления газов и паров по бортам ванны предусмотрено вентиляционное устройство. При обычном хромовокислом электролите внутренние стенки ванны покрывают листовым свинцом (толщиной 2-4 мм.), относительно стойким в этой среде, или винипластом. Ввиду низкой теплопроводности винипласта обогрев и охлаждение электролита осуществляют при помощи змеевика из свинцовых труб, опущенного в электролит и расположенного по стенкам ванны.
      Винипласт представляет собой пластическую массу, получаемую термической пластификацией полихлорвинила. Он стоек в растворах  солей, нагретых до 65оС. Если по условиям работы подогрев электролита не требуется, применение винипласта для облицовки не вызывает никаких затруднений, кроме освоения процесса его сварки. В случае применения винипласта для обкладки ванн, электролит которых требует подогрева, как это имеет место для ванн хромирования, необходимо учитывать, что при температурах выше 80оС твердость постепенно уменьшается и винипласт размягчается. Кроме того, так как винипласт применяют обычно в виде листов толщиной до 10 мм., передача тепла от нагретой водяной или паровой рубашки ванны к электролиту затруднена по сравнению с передачей тепла при облицовке свинцом.
      Также рекомендуют следующие материалы  для футеровки вместо винипласта и свинца: поливинилхлоридный пластикат  для ванн хромирования, никелирования  и др.; асбовиниловая масса для  ванн никелирования, оцинкования, омеднения  и травления; стеклопластик в качестве конструкционного материала для ванн травления, никелирования и др. Все эти материалы обеспечивают длительную защиту в агрессивных средах. Особенно химически стоек, технологичен и дешев поливинилхлоридный пластикат.

Приготовление электролита хромовых ванн

      В ванну наливают водопроводную (прокипяченную  и отстоявшуюся) воду. Перед загрузкой  хромового ангидрида для лучшего  растворения воду в ванне нагревают  до 60-70оС. При загрузке хромового ангидрида раствор перемешивают. После окончательного растворения хромового ангидрида удельный вес электролита определяют ареометром, для чего отбирают и охлаждают пробу и переливают ее затем в мерный цилиндр. По таблице, в которой указана зависимость концентрации электролита от удельного веса, определяют, достаточное ли количество хромового ангидрида растворено.
      Самое важное в пуске хромовой ванны  – не допустить избытка или  недостатка серной кислоты. Не следует  приливать в ванну сразу все  рассчитанное количество серной кислоты, так как обычно хромовый ангидрид сам содержит в качестве примеси H2SO4, избыток которой явится причиной плохой работы ванны (черные пятна непокрытой поверхности и т.д.). Недостаток серной кислоты также вызывает образование пятен, но эти пятна имеют коричневый оттенок. В ванну приливают сначала половину рассчитанного количества кислоты, затем завешивают аноды и включают ток. В качестве катодов берут какие-нибудь чистые стальные детали или пластинки и устанавливают в ванне плотность тока и температуру, соответствующие осаждению блестящего покрытия. Если получается блестящий осадок серебристого цвета и хром равномерно покрывает деталь, то кислоты больше не добавляют. Если же на хромированной поверхности имеются белые или черные точки (в виде зернышек мака), следует добавить еще половину оставшегося количества серной кислоты. Иногда необходимо приливать все рассчитанное количество H2SO4 или даже больше, пока не будут устранены черные точки; после этого ванна готова к работе.
      Анализ  хромовой  ванны на содержание CrO3 и H2SO4 делают 1-2 раза в неделю, в зависимости от загрузки ванны и сложности выполняемой работы. Анализы на содержание Cr2O3, железа и других примесей делают не реже одного раза в месяц. Избыток Cr2O3 (более 8 г/л) и особенно железа суживает интервал блестящих осадков хрома, делает их матовыми, шероховатыми и хрупкими. При снижении в этом случае содержания серной кислоты наблюдается улучшение осадка, но ванна работает только при плотности тока 25-40 а/дм2. Такое же влияние оказывает избыток соединений и других металлов (медь, цинк, алюминий, натрий и др.). Допустимое содержание серной кислоты – минимальное 0,5%, максимальное 2% от содержания хромового ангидрида. Содержание соединений железа – до 10 г/л, азотной кислоты – 0,2 г/л. При содержании меди 8-10 г/л ванна выходит из строя. Наиболее вредной является примесь азотной кислоты, небольшие количества которой вызывают темные, недоброкачественные осадки. При загрязнении ванны органическими примесями (масло) электролит приобретает зеленый цвет.
Таблица 2
Виды  осадков хрома  при различных  режимах
Тип ванн Состав  электролита, в г/л Температура электролита, в оС Вид осадков  хрома
Молочный Блестящий Матовый
CrO3 H2SO4 Cr2O3 Плотность тока, в а/дм2
Низкой  концентрации 150 1,5 3 40 8 18 40
45 12 25 50
50 15 30 60
Средней концентрации 250 2,5 4 40 6 10 20
45 8 15 30
50 10 20 40
Высокой концентрации 350 3,0 5 40 4 8 15
45 5 10 18
50 6 15 25
 
      Ванны низкой концентрации имеют узкий рабочий интервал, но высокий выход по току и хорошую кроющую способность. Возможно применение больших плотностей тока. Однако состав электролита вследствие малой концентрации легко изменяется, и раствор требует постоянной корректировки. Осадки, полученные из таких ванн, склоны к наростам на краях и обладают повышенной твердостью. Электролиты малой концентрации наиболее пригодны для твердого хромирования.
      Ванны средней концентрации дают блестящие осадки в более широком интервале, но имеют более низкий выход по току. Кроющая способность ванн удовлетворительная. Применяемые плотности тока – в пределах 25-35 а/дм2. Раствор устойчив и колебания режима ванн незначительны. Осадки твердые, более равномерные, менее склонные к отслаиванию.
      Ванны высокой концентрации имеют широкий рабочий интервал, но еще более низкий выход по току. Кроющая способность ванн несколько понижена. Применяемые обычно плотности тока составляют 10-20 а/дм2. Раствор отличается постоянством. Осадки менее твердые и весьма равномерные. Эти ванны применяют только для защитно-декоративного хромирования.

Аноды и уход за ними

      В ванне хромирования с обычным  составом электролита применяют  аноды из свинца или сплава свинца с сурьмой, состоящего из 92-93% свинца и 8-7% сурьмы. В процессе электролиза поверхность анодов покрывается темной перекиси свинца и оранжевого хромовокислого свинца. Образование хромовокислого свинца протекает особенно энергично во время перерывов в работе. Поэтому при длительных простоях ванны анод извлекают из электролита и опускают в воду.
      Аноды периодически очищают от плохо проводящей ток пленки путем крацевания стальными  щетками, доводя их поверхность до металлического блеска. Чтобы облегчить удаление твердой пленки, аноды обрабатывают в разбавленной соляной кислоте (1:1) или в горячем (50-60оС) растворе едкого натра, содержащем 100 г/л NaOH, и промывают водой. Разрыхленная таким путем пленка легко удаляется щетками. Период между двумя чистками анодов составляет 10-15 дней при нанесении декоративных покрытий и работе на малых плотностях тока и 6-10 часов при нанесении износостойких покрытий и непрерывной работе при высоких плотностях тока.
      Как правило, аноды для хромирования наружных поверхностей деталей имеют  форму полосы шириной 5-8 см. и толщиной 3-6 мм.
      При покрытии внутренней поверхности цилиндрических деталей анодам придают форму  цилиндра. Для цилиндров небольшого диаметра (до 50-60 мм.) применяют сплошные литые цилиндрические аноды из сплава свинца с сурьмой или оловом. При хромировании цилиндров большого размера, например цилиндров двигателей внутреннего сгорания диаметром от 80 до 800 мм. и более, для уменьшения веса аноды делают пустотелыми.
      На  окислительно-восстановительные процессы оказывает влияние также и  площадь анодов или анодная плотность  тока. С точки зрения окислительной  способности анодов лучше поддерживать на них низкую плотность тока. В табл. 3 приводятся результаты параллельного испытания при одинаковых условиях железных и свинцовых анодов разной площади.
Таблица 3
Результаты  испытаний железных и свинцовых анодов в хромовом электролите
Отношение анноной площади к катодной Анодный материал Содержание  хрома, г/л
начальное конечное
1:3 Свинец 0,46 0,15
Железо 0,46 1,24
3:1 Свинец 0,46 0,05
Железо 0,46 0,93
 
      Из  данных таблицы видно, что по сравнению  с материалом площадь анодов незначительно  влияет на конечное равновесие.

Корректирование электролита

      Состав  хромовокислых электролитов в процессе электролиза непрерывно изменяется. Поддержание постоянной концентрации CrO3 и H2SO4 в электролите осуществляется путем периодического введения в него новых порций хромового ангидрида и серной кислоты. Количество добавляемого в ванну CrO3 определяется на основании удельного веса электролита или по результатам анализа. При непрерывной работе ванны добавление CrO3 осуществляется ежедневно. Корректирование электролита серной кислотой производится значительно реже. Один раз в 7-10 дней электролит подвергают анализу и на основании его рассчитывают недостающее количество серной кислоты и вводят ее в электролит. После этого электролит тщательно перемешивают и дают ему отстояться. При высоком содержании серной кислоты в электролите избыток ее необходимо удалить.
      В процессе электролиза концентрация хрома в электролите может  повышаться или понижаться в зависимости  от соотношения площади катода и  анода. При хромировании деталей, площадь покрытия которых больше площади анода, например при хромировании внутренней поверхности цилиндра, концентрация хрома в электролите постепенно возрастает. Если же площадь детали – катода значительно меньше площади анода, что имеет место при хромировании наружных поверхностей деталей, то содержание хрома в электролите понижается. Чтобы не допускать значительного увеличения концентрации хрома в электролите, отношение между катодной и анодной поверхностями рекомендуется поддерживать в пределах от 1:1 до 1:2. Если содержание хрома все же не соответствует норме, то необходима проработка электролита током.
      При хромировании вода из электролита быстро испаряется, что видно по снижению уровня электролита в ванне. Поэтому  через каждые 2-3 часа работы в ванну  добавляется недостающий объем воды. При этом используется промывная вода из ванны улавливания хромового ангидрида. В этой ванне производится первая промывка деталей после хромирования, что позволяет уловить большую часть хромового электролита, выносимого из ванны.
      Нарушение состава ванны и большие потери хромовой кислоты, достигающие примерно 30%, происходит вследствие уноса мельчайших капелек электролита газами, выделяющимися на электродах в процессе электролиза. При длительном процессе хромирования значительного сокращения потерь достигают путем создания на поверхности электролита слоя, состоящего из небольших кусочков пенопласта (объемом 3-5 см3) или небольших закрытых стеклянных, полихлорвиниловых или полиэтиленовых трубочек. Толщина такого слоя составляет 3-5 см.
      Значительному снижению уноса хромового ангидрида в вентиляционную систему и уменьшению потерь электролита при выгрузке деталей из ванны способствует продукт «хромин». Хромин вводится в обесточенную ванну в виде таблеток из расчета 3 г/л., что приводит к обильному пенообразованию. После растворения таблеток пена может исчезнуть и появиться вновь при включении тока. Применение хромина позволяет снизить расход хромового ангидрида на корректирование электролита на 50%, а также значительно улучшить рассеивающие способности электролита.

Влияние примесей

      Хромовые  электролиты мало чувствительны  к присутствию небольших количеств  примесей других металлов. В процессе работы в электролите накапливаются  железо, медь и некоторые другие металлы. Железо по мере накопления в электролите суживает интервал получения блестящих осадков. Допустимое содержание железа в электролите 8-10 г/л. На практике иногда допускают значительное превышение этой величины (в 2-2,5 раза), но при этом снижается выход хрома по току. Удалить железо из хромового электролита практически невозможно. Поэтому электролит с большим содержанием железа обычно заменяют новым.
      Медь, цинк и другие металлы оказывают  действие, подобное железу. Содержание меди в электролите допускается 5-7 г/л.
      Вредное действие оказывает на процесс хромирования азотная кислота. Даже при малых количествах HNO3 в электролите (около 0,1-0,2 г/л) осадки хрома получаются темные. Наряду с этим свинцовая обкладка ванны при воздействии на нее даже небольших порций азотной кислоты, содержащейся в электролите, заметно разрушается.

Особенности подготовки деталей

      Перед хромированием все детали подвергаются механической и химической обработке. Порядок выполнения основных операций, связанных с подготовкой поверхности  деталей к покрытию, для всех видов  хромирования является общим:
    механическая обработка поверхности (шлифование или полирование);
    промывка органическими растворителями для удаления жировых загрязнений и протирка тканью;
    заделка отверстий и изоляция участков поверхности детали, не подлежащих хромированию;
    монтаж подвески;
    обезжиривание;
    промывка в воде;
    декапирование;
    подвешивание деталей и анодов в ванну;
    электролиз.
      Механическая  обработка. Механическая обработка деталей пред покрытием осуществляется в соответствии с классом чистоты, установленным для готовой продукции.
      Поверхность детали перед защитно-декоративным покрытием должна быть тщательно  отполирована. Полирование перед  хромированием не рекомендуется вести при больших скоростях вращения круга или очень жирной пасте.
      При нанесении покрытий большой толщины выступающие части деталей – углы и ребра рекомендуется округлять, что предупреждает образование хрупких легко обламывающихся наростов хрома.
      Заделка отверстий и изоляция поверхности. Хромирование деталей с открытыми отверстиями приводит к тому, что участки поверхности вокруг отверстий остаются не покрытыми хромом. Избежать этого можно путем заделки отверстия каким-либо стойким в электролите материалом – свинцом, текстолитом и др.
      Участки детали, не подлежащие хромированию, а  также подвески за исключением мест контактов должны быть изолированы. Изоляционные материалы, применяемые при хромировании, должны быть химически стойкими в обезжиривающих растворах и должны выдерживать, не разрушаясь, катодную обработку в хромовом электролите при температуре 50-70оС в течение длительного времени.
      Монтаж  подвески. Для осаждения равномерного слоя покрытия конструкция подвески должна способствовать созданию всюду одинакового анодно-катодного расстояния, а сами детали не должны прикрывать друг друга.
      При загрузке партии деталей в ванну хромирования нужно, чтобы форма и размеры деталей, а подвесных приспособлений были одинаковыми. Подвески и контакты должны изготовляться из одинаковых материалов. Поверхность контактов следует тщательно очищать от коррозии и вязкого налета электролита.
      Обезжиривание. Выбор способа обезжиривания определяется природой металла детали и условиями ее работы. Стальные закаленные детали, работающие при больших удельных нагрузках, не допускается обезжиривать на катоде; в этом случае применяется анодное обезжиривание или обезжиривание химическим способом.
      Детали  крупного размера, а также детали, отдельные части которых легко растворяются в горячих щелочных растворах, обезжириваются известковой кашицей.
      Декапирование. Перед хромированием стальные и чугунные детали подвергаются анодному декапированию в хромовом электролите при температуре, соответствующей процессу хромирования.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.