- •С.С. Виноградов
- •Экологически безопасное гальваническое производство
- •Под редакцией проф. В.Н.Кудрявцева
- •Раздел 1. Экологическая опасность технологических растворов 7 гальванического производства и направления ее снижения
- •Раздел 4. Базовые принципиальные схемы очистки промывных и 162 сточных вод
- •Раздел 6. Регенерация (восстановление работоспособности) 241 отработанных электролитов
- •Раздел 8. Утилизация гальванических шламов 289
- •Раздел 9. Создание экологически безопасного гальванического 297 производства
- •Раздел 1. Экологическая опасность технологических растворов гальванического производства и направления ее снижения
- •1.3. Базовые составы растворов и электролитов
- •Анодное окисление алюминия и его сплавов
- •Химическое оксидирование алюминия и его сплавов
- •Покрытий
- •Раздел 2. Рациональное водопотребление на промывочных операциях
- •Удельные нормы расхода воды в зависимости от количества ступеней
- •Раздел 3. Состав и объём сточных вод гальванического производства
- •Процессов
- •Iimpomaiii
- •3.2. Состав и объём общих сточных вод от цеха (участка) гальванопокрытий
- •Раздел 4. Базовые принципиальные схемы очистки промывных и сточных вод
- •Содержание активной части и условия поставки
- •4.2. Электрокоагуляционный метод
- •Ионообменная очистка
- •Метод электрофлотации
- •4.6. Метод электродиализа
- •Поверхностный спои адсорбированных молекул воды
- •1 Вода 1 на доочистку
- •4.10. Метод жидкостной экстракции
- •Метод дозированного выпаривания
- •Раздел 5. Принципы адаптации гальванического цеха и систем очистки сточных вод
- •Раздел 6. Регенерация (восстановление работоспособности) отработанных электролитов
- •6.1. Классификация методов обработки отработанных растворов и
- •6.2. Регенерация отработанных растворов и электролитов
- •Регенерация растворов обезжиривания
- •Ihuh Очищенный раствор Рис. 6.1. Схема мембранной очистки обезжиривающих растворов
- •6.2.2. Регенерация травильных растворов
- •6.2.4. Регенерация электролитов кадмирования
- •6.2.7. Регенерация хромсодержащих растворов и электролитов
- •Раздел 7. Рекуперация (утилизация в гальваническом производстве) отработанных технологических растворов
- •Рекуперация (утилизация в гальваническом производстве)
- •Отработанных технологических растворов, содержащих шестивалентный хром
- •Раздел 8. Утилизация гальванических шламов
- •Раздел 9. Создание экологически безопасного гальванического производства
- •Химикаты вода
Анодное
окисление алюминия и его деформируемых
сплавов
Базовый состав раствора и режимы
обработки (г/л):
Кислота
серная 180-200
70
Анодное окисление алюминия и его сплавов
Марка сплава |
Темпе ратура, |
Напря жение, В |
Плотность тока, А/дм2 |
Время обра ботки, мин |
АМгЗ, АМг5, АМгб, АМг7 и АМгМ |
15-22 |
12-13 |
1,0-1,5 |
25-45 |
Силумин типа AJI2, AJI4 и ДР. |
15-22 |
12-24 |
1,5-2,5 |
25-60 |
Сплавы АК5 и АВ |
15-22 |
12-15 |
1,0-1,5 |
30-45 |
Чистый алюминий, а также плакированный им материал |
15-22 |
12-15 |
1,0-1,5 |
40-60 |
Сплавы типа Д16 неплакированные) |
15-22 |
12-15 |
1,0-1,5 |
30-55 |
Сплавы АК4 и АК8 |
15-22 |
17-20 |
1,5-2,5 |
50-60 |
Резино-металлические детали (независимо от рода сплава) |
15-22 |
12-15 |
1,0-1,5 |
25-30 |
Заклепки из сплавов Д18П, АМг5 и В65 |
15-22 |
13-20 |
1,0-2,0 |
40-50 |
Плакированный
лист толщиной до 0,8 мм обрабатывают
при плотности тока 0,7-0,8 А/дм2
в течение 30-40 мин во избежание позеленения
покрытия. Толщина покрытия получается
примерно 5 мкм.
Напряжение
до заданного значения повышают
постепенно в течение 5-10 мин.
71
Марка сплава |
Темпе ратура, *С |
Напряжение, В |
Плотность тока, А/дм2 |
Время обработки, мин | ||
начало |
конец | |||||
Чистый алюминий А7 и др. |
0-5 |
25-20 |
30-80 |
1,5-2,5 |
до 90 | |
Сплавы типа АМг, АВ и т.п. |
0-5 |
15-20 |
60-120 |
1,5-2,5 |
до 90 | |
Сплавы типа АЛ4 и т.п. |
0-5 |
15-20 |
60-120 |
1,5-2,5 |
до 90 | |
Сплавы АК6, АК8, Д16 идр. |
от -6 до -10 |
18-20 |
40-120 |
2,0-2,5 |
до 90 |
Содержание
сернокислого алюминия допускается
до 25 г/л.
Пробивное
напряжение до 500 В.
72
Характеристика |
Причины неполадок |
Способы устранения неполадок |
Малая толщина пленки или отсутствие ее на отдельных участках |
1 .Плохой контакт подвесного приспособления с оксидируемым изделием и анодной штангой.
|
|
Радужные пятна, тонкая оксидная пленка |
Плохой контакт подвесного приспособления с изделием и анодной штангой. |
Обеспечить плотный контакт приспособления с изделием и анодной штангой. |
Рыхлая оксидная пленка, плохая адгезия к металлу |
Перегрев электролита (температура выше 22 "С) |
Охлаждением и перемешиванием снизить температуру электролита до рабочей. |
73
Характеристика |
Причины неполадок |
Способы устранения неполадок |
Темные полосы, пятна, питтинг |
1 .Большое содержание примесей алюминия в растворе. 2.Большое содержание примеси хлоридов. |
|
Прижог металла, цвета побежалости |
1 .Плохой контакт подвесного приспособления с оксидируемым изделием и анодной штангой. 2.Короткое замыкание между изделием и катодом. 3 .Соприкосновение изделий друг с другом. |
1 .Обеспечить плотный контакт приспособления с изделием и анодной штангой.
|
Отсутствие плеики в глухих отверстиях |
Образование газовых мешков у дна отверстий. |
Завешивать изделия в ванну глухими отверстиями вверх, обеспечивая выход газов. |
Серый порошкообразный налет на оксидной пленке |
Плохая очистка поверхности изделий перед оксидированием. |
Улучшить очистку поверхности изделий перед оксидированием. |
Высокая хрупкость пленки |
Низкая температура электролита. |
Повысить температуру электролита. |
Рыхлая пленка, сползающая после адсорбционного окрашивания |
Большое содержание примесей алюминия в растворе. |
Слить электролит, отделив от него осадок гидроксида алюминия. |
Растравливание оксидной пленки |
1 .Высокая температура электролита.
|
1 .Охлаждением или перемешиванием понизить температуру.
|
Белые пятна на участках пор и трещин металла |
Плохая промывка изделий после оксидирования. |
Улучшить промывку изделий, ввести обработку в растворе СгОз. |
Низкая коррозионная стойкость |
Малая толщина оксидной пленки. |
Увеличить толщину пленки, повысив плотность тока до 1 - 1,5 А/дм2; увеличить продолжительность электролиза. |
74
Характеристика |
Причины неполадок |
Способы устранения неполадок |
Слабая интенсивность окраски пленки органическими красителями |
|
1 .Увеличить продолжительность процесса. 2.Перед окрашиванием обработать в 50%-ном растворе азотной кислоты с последующей тщательной промывкой в проточной воде. |
Анодное
окисление алюминия и его сплавов, в
том числе литейных
Базовый состав раствора и режимы
обработки (г/л):
Кислота
серная 2-4
Кислота
щавелевая 27-33
Кислота
сульфосалициловая 90-110
Применяется
для получения защитных, твердых и
электроизоляционных покрытий на
алюминии и его сплавах, в том числе
литейных.
Процесс
ведут при перемешивании электролита.
Цвет
окисной пленки зависит от состава
сплава.
Допускается
применять для сборочных единиц с
негерметизированным сварным швом
с последующим кипячением в
дистиллированной воде, кроме
крупногабаритных.
Для
крупногабаритных деталей с размерами
более 300x200
мм плотность тока снижают в 1,5-2 раза
и увеличивают соответственно время
анодного окисления.
Температура
электролита в зависимости от марки
сплава приведена в табл. 1.17.
Таблица
1.17.
Температура
электролита в зависимости от марки
сплава |
Температура, °С |
Чистый алюминий и сплав типа АМг2 |
18-28 |
Сплавы типа Д16, В95 и АЛ2 |
5-18 |
Сплавы типа АМг, Амц и АВ |
17-23 |
Напряжение
до 100 В.
Продолжительность
обработки 20-120 мин.
Марка сплава |
Плотность тока, А/дм2 |
Чистый алюминий, сплавы типа АМг2,АМгЗ, АМц Сплавы типа Д16 Сплавы типа В95, AJI2, Амг и Амгб |
|
Эматалиоование
Базовый
состав раствора и режимы обработки
(г/л):
Кислота
щавелевая 1-3
Кислота
борная 8-10
Кислота
лимонная 1-2
Хромовый
ангидрид 6-8
Калий-титанил
щавелевокислый 40-42
Применяется
для алюминия, его деформируемых сплавов
марок АМг, АМц, В95 и литейных сплавов
марок AJI22,
АЛ29.
Температура
раствора 40-50 °С.
Напряжение
от 0 до 120 В поднимают в течение 10-15 мин.
Продолжительность
обработки 30-40 мин.
Плотность
тока до 3 А/дм2.
Обработку
проводить при перемешивании электролита
воздухом.
Катоды
- сталь марки 12Х18Н9Т. Допускается
применять катоды из алюминия или сплава
АМг.
В
процессе работы значение pH электролита
должно быть в пределах 1,0-2,0. Корректировку
pH проводят щавелевой кислотой.
Допустимая
концентрация примесей алюминия в
электролите не более 30 г/л.
Неполадки
при эматалировании алюминия, их причины
и способы устранения представлены в
табл. 1.19.
76
Характеристика |
Причины неполадок |
Способы устранения неполадок |
Рыхлая мажущаяся пленка |
Высокая температура электролита. |
Поддерживать рабочий диапазон температур. |
Коричневые пятна |
1 .Низкая кислотность электролита. 2.Низкая концентрация солей титана. |
1 .Добавить щавелевую кислоту. 2.Проанализировать электролит и добавить соль титана. |
Прозрачная или полупрозрачная пленка |
1 .Низкая кислотность электролита.
|
1 .Добавить щавелевую кислоту. 2.0ткорректировать раствор. 3.Проработать электролит. |
Выявление рисунка металла |
Дефект материала, применение отожженного алюминия. |
Заменить материал. |
Выявление полосчатости материала На отдельных участках деталей пленка не образуется |
Дефект материала, следы проката. 1 .Недостаточно хорошая химическая подготовка. 2.Плохой контакт деталей с подвесками. |
Исключить травление перед эматалированием,заменить материал. 1 .Улучшить качество подготовки деталей. 2.0беспечить надежный контакт деталей с подвесками. |
Светлые пятна на отдельных участках |
Образование газовых экранов при эматалировании. |
Изменить конструкцию подвески и положение деталей в ванне. |
Зеленоватый и неравномерный оттенок пленки |
Включение в металл полировальной пасты. |
Исключить применение паст, содержащих окись хрома. |
Неравномерная окраска органическими красителями |
|
1.Обеспечить надежный контакт детали с подвеской. 2.Приготовить новый раствор красителя, откорректировать pH. |
Обесцвечивание окрашенной пленки при уплотнении |
Кислая или щелочная реакция раствора для уплотнения. |
Сменить раствор для уплотнения пленки. |
77
1.3.11.
Химическое оксидирование сталей
Базовый
состав раствора и режимы обработки
(г/л):
Натр
едкий 500-700
Натрий
азотнокислый 50-100 Натрий азотистокислый
150-250
Для
сталей:
высокоуглеродистых
и чугунов: t=
135-145 °С, т = 10-30 мин. среднеуглеродистых
: t=
135-145 °С, т = 30-50 мин.
низкоуглеродистых: t=
145-155 °С, т = 40-60 мин.
низко-
и среднелегированных: t=
145-155 °С, т = 60-90 мин.
Общее
количество азотнокислого и азотистокислого
натрия не менее 150 г/л. Допускается
исключать азотнокислый натрий.
Допускается
вводить 20-60 г/л тринатрийфосфата.
Толщина
оксидной пленки составляет 1 мкм.
Оксидная
пленка на углеродистой стали состоит
из магнитного оксида Fe304;
на среднелегированной стали - Рез04 и
оксидов легирующих элементов.
Цвет
оксидной пленки на деталях из углеродистых
и низколегированных сталей черный с
синеватым оттенком; цвет пленки,
образующейся на деталях из
высоколегированных сталей, от
темно-серого до темно-коричневого с
темно-вишневым оттенком. На чугуне и
стали, легированной кремнием, цвет
пленки от золотистого до темно-коричневого.
При недостатке окислителя на пленке
образуется зеленоватый налет.
Раствор
при 125-155 °С вызывает коррозионное
растрескивание высокопрочных сталей,
коррозионное растрескивание также
происходит при наличии на цементированных
стальных деталях прижогов, образующихся,
например, при механическом шлифовании.
О
необходимости корректировок судят по
изменению температуры кипения и
внешнего вида оксидной пленки:
повышение
температуры кипения - необходимо
добавить воду, понижение температуры
кипения - необходимо добавить щелочь;
зеленоватый оттенок пленки - добавить
окислитель; красно-бурый налет на пленке
- добавить окислитель или понизить
температуру ванны.
78
Характеристика |
Причины неполадок |
Способы устранения неполадок |
Отсутствие оксидной пленки |
Большое содержание воды в растворе. Высокая концентрация компонентов. |
Упарить раствор, повысить температуру его кипения. Разбавить раствор водой, понизив температуру кипения до 140 °С. |
Появление белого налета на деталях при их хранении |
Недостаточная промывка деталей после оксидирования. |
Удалить белый налет промывкой деталей в воде с добавкой хромового ангидрида. |
Светлый цвет пленки или неоднородность цвета |
Малая продолжительность оксидирования. Низкая концентрация едкого натра. |
Увеличить продолжительность оксидирования. Добавить в раствор едкий натр. |
Появление красно-бурого налета на деталях после оксидирования |
1 .Большая концентрация едкого натра. 2.Большое содержание гидратов окиси железа. |
|
Желто-зеленый налет на деталях |
Высокая температура раствора. Недостаток окислителей. |
Понизить температуру раствора и тщательно промывать детали. Добавить окислители. |
Оксидирование
меди и медных сплавов
Электрохимическое
оксидирование
Базовый состав раствора и режимы
обработки (г/л):
Едкий
натр 80-120
Температура
раствора для обработки меди 80-90°С, для
обработки латуни 60-70 °С.
Детали
обрабатывают на аноде. Катоды стальные.
Отношение анодной и катодной поверхностей
1:5.
Плотность
тока (анодная) 0,5 А/дм2.
Продолжительность
обработки 20-30 мин.
79
Получающаяся
черная бархатистая пленка окиси меди
имеет толщину около 1 мкм.
Вновь
составленный раствор рекомендуется
проработать с медными анодами до
приобретения им голубоватого оттенка.
Химическое
оксидирование
Базовый
состав раствора и режимы обработки
(г/л):
Едкий
натр 40-60
Персульфат
калия 13-17
Температура
раствор 60-65 °С.
Продолжительность
обработки 5-10 мин.
Окончание
формирования пленки можно определить
по выделению пузырьков кислорода на
поверхности деталей.
Получающаяся
блестящая черная пленка окиси меди
имеет толщину около 1 мкм.
Применять
для меди и сплавов с высоким ее
содержанием.
Химическое
оксидирование магниевых сплавов
П
Химическое оксидирование литых
полуфабрикатов и готовых
деталей,
не имеющих размеров 6-8 квалитетов
Базовый состав раствора и режимы
обработки (г/л):
Температура
раствора 60-70 ”С.
pH
раствора 3,5.
Продолжительность
обработки 1,5-2 мин.
Цвет
получающейся пленки от соломенно-желтого
до коричневого.
При
изменении состава раствора на деталях
образуется коричневая сползающая
пленка.
Калий
двухромовокислый
Кислота азотная
Аммоний
хлористый
40-55
65-85
0,75-1,25