Замена эмалированных вёдер в процессе химического никелирования
Вопрос.
Чем можно заменить эмалированные ведра в процессе химического никелирования, которые используются в качестве основной ванны? Раствор нагревается по принципу водяной бани, электролит одноразового потребления.
Ответ.
Для проведения процесса химического восстановления металлов весьма существенным является подбор материала ванны. Материал ванны должен отвечать следующим требованиям:
- не должен обладать каталитическими свойствами, вызывающими осаждение металла на стенках ванны;
- быть химически стойким к растворам с кислотностью в пределах рН 3—11;
- выдерживать температуру до 100°С без изменения физико-химических и механических свойств;
- в случае нагрева по принципу водяной бани (ванна с греющей рубашкой) корпус ванны должен обладать достаточно высокой теплопроводностью.
Цветные и чёрные металлы и даже коррозионно-стойкая сталь не могут быть использованы в качестве материалов для ванн из-за осаждения химического покрытия на металлических поверхностях. Ранее для стационарных ванн наиболее часто применяли фарфоровые, стеклянные и стальные эмалированные ёмкости. Основным недостатком стеклянных, фарфоровых и эмалированных ёмкостей является их хрупкость. Случайное падение детали или подвески на дно ванны приводит либо к разрушению ванны, либо к сколу эмалевого покрытия.
В настоящее время ванны для химического нанесения покрытий всё чаще изготавливают из титана или коррозионно-стойкой стали с их постоянной пассивацией. Пассивация осуществляется путём анодной защиты металлического корпуса ванны. При этом корпус ванны соединяют с положительным полюсом источника тока, а отрицательный полюс соединяют с пластиной из коррозионно-стойкой стали, погруженной в раствор. Суть анодной защиты заключается в сдвиге потенциала металлической стенки ванны в положительную сторону, что приводит к невозможности восстановления на ней никеля и фосфора.
В качестве стационарных установок (не встраиваемых в автоматическую линию) довольно часто используют установки типа УХН (установка химического никелирования). Особенностью таких установок является разделение ванны-реактора на две электрически изолированные части.
Верхняя рабочая часть современных установок нагревается ТЭНами. В этой части ванны при повышенной температуре производится никелирование. Температура нагрева регулируется термодатчиком. В более ранних конструкциях обогрев верхней части электролита производился с помощью паровой рубашки (по принципу водяной бани). Достоинствами парового обогрева являются бoльшая греющая поверхность и, соответственно, более низкая температура греющего элемента (стенки ванны), что снижает вероятность перегрева раствора вблизи нагревающей поверхности. Недостатком - является необходимость устройства паровой рубашки, подведения пара и отвода конденсата, а также сложность автоматизации устройств, обеспечивающих постоянство температуры рабочего раствора.
Нижняя часть ванны-реактора имеет водяную рубашку для охлаждения раствора. Образующиеся в процессе реакции в горячей рабочей зоне малорастворимые фосфиты за счёт диффузии опускаются в нижнюю холодную часть ванны, где кристаллизуются и выпадают на дно. Таким образом, диффузионный поток фосфитов непрерывно направлен вниз и рабочий раствор постоянно очищается от нежелательных фосфитов никеля, способных приводить к саморазложению раствора.
В нижней холодной части ванны-реактора помещен катод (анодом является верхняя горячая часть корпуса ванны). Холодную и горячую части ванны разделяет полипропиленовая решетка, предназначенная для улавливания случайно упавших в ванну деталей. Кроме того, решётка уменьшает вероятность взмучивания отстоявшихся фосфитов. В верхней части установки закреплен механизм качания, и рейки, на которых подвешиваются детали. Механизм качания приводится в движение мотор-редуктором с эксцентриком на выходном валу. Ванна заключена в полый теплоизоляционный кожух, выполняющий одновременно функцию бортового отсоса. На кожух устанавливается крышка, предохраняющая раствор от испарения и загрязнения атмосферы цеха. Благодаря автоматическому удалению нежелательных продуктов реакции из рабочей зоны установки химического никелирования позволяют проводить многократную корректировку раствора, что делает его многоразовым.
Ввиду сложности конструкции установки химического никелирования её затруднительно устанавливать в автоматических линиях, поэтому для работы в автоматических линиях чаще применяют ванны обычной конструкции с низкотемпературным щелочным электролитом.
Подходящим материалом для футеровки стальных ванн для химического нанесения покрытий является фторопласт. В настоящее время отечественной промышленностью освоен значительный ассортимент фторопластов, которые в отличие от “фторопласта 4” (Ф-4) обладают рядом полезных свойств: они могут экструдироваться, отливаться под давлением, подвергаться сварке плавлением. К таким фторопластам следует отнести Ф-4МБ, Ф-10, Ф-2М, Ф-3М, Ф-26, Ф40ЛД и др. Освоено производство плёнки Ф-10 (ТУ 6-05-041-538-74), Ф-2М (ТУ 6-05-041-615-76), армированной плёнки из Ф-3М и экструдированного листа из Ф-2М (ТУ 6-05-041-644-79).
Листовой фторопласт Ф-2М обладает хорошими формовочными свойствами, гибкостью, ударопрочностью, прочностью при растяжении, свариваемостью. Листы фторопласта Ф-4М сваривают воздушной горелкой с использованием присадочного прутка диаметром 2 - 3 мм. Для приклеивания фторопласта к металлической поверхности разработан клей ГИПК-113.
Для футеровки ванн химического никелирования рекомендуется использовать фторопласты Ф-4МБ в виде плёночного вкладыша и Ф-30 (Ф-40) в виде напылённого покрытия.
В настоящее время футеровка фторопластом часто производится более эффективным ротационным методом. Такая футеровка не имеет швов, имеет прямое сцепление с металлом и по толщине достигает 5 мм.
Небольшие ванны объёмом до 30 литров в заводских условиях можно изготовить целиком из фторопласта.
Ввиду относительно низкой теплопроводности фторопласта желательно рассмотреть вопрос возможности нагрева раствора ТЭНами, изготовленными из титана или из других инертных материалов.
Самостоятельное изготовление металлических ванн, футерованных фторопластом весьма затруднительно, так как требует специального оборудования, опыта и достаточно высокой квалификации. В России существует несколько фирм, специализирующихся на футеровке различных изделий фторопластом, а также фирма, производящая установки химического никелирования. Их координаты можно легко найти в интернете.
20.11.2013
