Химическое никелирование алюминиевых сплавов (стр. 4 из 6)

где K_п – коэффициент простоя оборудования

Т_д = 4484-4484 · 0,03=4350

3) Эффективное время работы оборудования

Т_э=Т_д-250 · t_маш (12.10)

где t_маш – время технологических операций

t_маш=t_хо+t_эхо+t_трав+t_осв+t_дек+t_ник+t_пром · n_пром+(n_оп-1) · t_пер (12.11)

где t_хо – время химического обезжиривания

t_эхо – время электрохимического обезжиривания

t_трав – время травления

t_осв – время осветления

t_дек – время декапирования

t_ник – время химического никелирования

t_пром – время промывки

n_пром – количество промывок

t_пер – время переноса

n_оп – количество технологических операций

t_маш=600+300+60+30+3600+6 · 120+12 · 15=5 490 сек = 1,53 ч

Т_э = 4350-250 · 1,53=3968 ч

12.3 Годовой объем производства одной ванны химического никелирования

F=n · f · (T_э/t_маш + 250) (12.12)

где n – число подвесок

f – площадь покрытия на одной детали

F = 2 · 0.168(3968/1.525+250) = 958 м²

12.4 Расход химикатов

Расчет химикатов на приготовление растворов:

m₁ = (c · v · n)/1000, кг (12.13)

где с – концентрация химиката, г/л

v – объем раствора

n – число однотипных ванн

Годовой расход химикатов на работу ванны:

m₂ = (r · F · c)/1000, кг/год (12.14)

где r – норма расходов растворов

F – годовая программа

с – концентрация химиката

Расход химикатов на процесс химического никелирования с учетом смен ванны:

m₃ = m₁ · n_c, кг (12.15)

где n_c – число смен ванны

1) Химическое обезжиривание

а) Na₃PO₄ · 12H₂O

m₁=(35 · 36 · 1)/1000=1.26

m₂=(0.56 · 958 · 35)/1000=22,03

б) Na₂CO₃

m₁=(35 · 36 · 1)/1000=1.26

m₂=(0.56 · 958 · 35)/1000=22,03

в) ДС-10 (синтанол)

m₁=(5 · 36 · 1)/1000=0.18

m₂=(0.56 · 958 · 5)/1000=3,15

2) Электрохимическое обезжиривание

а) Na₃PO₄ · 12H₂O

m₁=(40 · 36 · 1)/1000=1.44

m₂=(0.56 · 958 · 40)/1000=25,18

б) Na₂CO₃

m₁=(40 · 36 · 1)/1000=1.44

m₂=(40 · 0.56 · 958)/1000=25,18

3) Травление

NaOH

m₁=(100 · 36 · 1)/1000=3.6

m₂=(0.8 · 958 · 100)/1000=85,92

4) Осветление

HNO₃

m₁=(350 · 36 · 1)/1000=12,6

m₂=(0.6 · 958 · 350)/1000=201,18

5) Декапирование

HCl

m₁=(50 · 36 · 1/1000=1.8

m₂=(0.6 · 958 · 50)/1000=33,72

6) Химическое никелирование

а) Никель хлористый

m₁=(20 · 36 · 1)/1000=0.72

m₂=(20 · 958 · 4.8)/1000= 107,90

m₃=0,72 · 60=43,2

б) Гипофосфит натрия

m₁=(25 · 36 · 1)/1000=0.90

m₂=(4.8 · 958 · 25)/1000=134,88

m₃=0,90 · 60=54

в) Натрий лимоннокислый

m₁=(45 · 36 · 1)/1000=1.57

m₂=(4.8 · 958 · 45)/1000=242,78

m₃=1,57 · 60=94,2

г) Аммоний хлористый

m₁=(30 · 36 · 1)/1000=1.08

m₂=(4.8 · 958 · 30)/1000=161,85

m₃=1,02 · 60=61,2

12.5 Корректировка растворов химического никелирования

1)Удельный расход химикатов при парциальных процессах

а)Выделения никеля

=237,7/58,7=4,04 (12.16)

где

- удельный расход хлористого никеля, г/г Ni;

М_СН – молярная масса хлористого никеля, г/моль;

А_Ni – атомная масса никеля, г/моль.

=106/58,7=1,81 (12.17)

где

- удельный расход гипофосфита натрия при выделении никеля, г/г Ni;

М_ГФ – молярная масса гипофосфита натрия, г/моль.

б)Выделения фосфора

=3 · 106/2 · 31=5,13 (12.17)

где

- удельный расход гипофосфита натрия при выделении фосфора, г/гP.

2)Масса осажденного покрытия g₁, г, за один цикл в расчете на 1 литр раствора рассчитывается по формуле

g₁ = S · δ · d = 100 · 0,0012 · 8,2=0,984 (12.18)

где S – плотность загрузки деталей, см²/л;

δ – толщина покрытия, см;

d – плотность покрытия, г/см³

3)Затраты хлористого никеля непосредственно на процесс химического никелирования g₂, г/л, определяем по формуле

g₂ =

· g₁ · p_Ni = 4,04 · 0,984 · 0,96=3,82 (12.19)

где p_Ni – содержание никеля в покрытие

4) Общий коэффициент использования хлористого никеля при одноразовом использовании раствора К_СН в процентах, рассчитывается по формуле

К_СН =

· 100 = 3,82/20 · 100 = 19,1 (12.20)

где с_СН – концентрация хлористого никеля, г/л.

5)Конечная концентрация хлористого никеля с'_СН, г/л, определяется по формуле

с'_СН = с_СН - g₂ , (12.21)

с'_СН = 20 – 3,82 = 16,18

6)Расход гипофосфита натрия на осаждение покрытия g₃, г, определяется по формуле

g₃ = g₁ · (

· р_Ni + · p_P) = 0,984 · (1,81 · 0,96+5,13 · 0,04)=1,91 (12.22)

где р_Р - содержание фосфора в покрытие

7)Общий расход гипофосфита натрия на химические реакции, в том числе и на выделение водорода g₄, г, рассчитывается по формуле

g₄ =

= 1,91/0,42=4,54 (12.23)

где

- коэффициент использования гипофосфита натрия при химических превращениях

8) Общий коэффициент использования гипофосфита натрия при одноразовом использовании раствора К_ГФ в процентах, рассчитывается по формуле

К_ГФ =

· 100 = 4,54/25 · 100=18,19 (12.24)

где с_ГФ - концентрация гипофосфита натрия, г/л.

9) Конечная концентрация гипофосфита натрия с'_ГФ, г/л, определяется по формуле

с'_ГФ = с_ГФ – g₄ = 25-5,44=20,54 (12.25)

10)Удельный коэффициент при образовании фосфита натрия

а) при выделении никеля g¹, г/г Ni, определяется по формуле

g¹ =

=104/58,7=1,775 (12.26)

где М_Ф – молярная масса фосфита натрия, г/моль.

б) при выделении фосфора g¹¹, г/г Р, определяется по формуле

g¹¹ =

= 104/2 · 31=1,68 (12.27)

в) при выделении водорода (в расчете на израсходованный гипофосфит натрия) g¹¹¹, г/г NaH₂PO₂ · H₂O, определяется по формуле

g¹¹¹ =

=104/106=0,982

11)Концентрация фосфита после одноразового использования раствора g, г/л, определяется по формуле

g = g¹ · g₁ · p_Ni + g¹¹ · g₁ · p_P + g¹¹¹ · (g₄ – g₃) = (12.28)

=1,775 · 0,984 · 0,96+1,68 · 0,984 · 0,04+0,984 · (4,54-1,91)=4,33

12)Количество циклов никелирования, n, до достижения максимально допустимой концентрации фосфитов рассчитаем по формуле

n =

= (12.29)

=lg(1- 200 · 1/4.33(1/0.2 · 0.01 -1))/lg(1-0.2 · 0.1/1)=48

где с_Ф – максимально допустимая концентрация фосфита, г/л

(число смен раствора m=F/S · 48=958/0.0168 · 20 · 48=59.42)

13)Расход хлористого никеля g₅, г, на процесс покрытия за 48 циклов рассчитывается по формуле

g₅ = g₂ · n = 3,82 · 48=183,36 (12.30)

15)Потери сернокислого никеля g'₅, г, за 48 процесса состоят из потерь с раствором, унесенным на деталях, и потерь с раствором после конечного цикла и рассчитывается по формуле

g'₅ = с'_СН · r · S · (n – 1) + с'_СН · υ = (12.31)

=16,18 · 0,2 · 0,01(48-1)+16,18 · 1=17,70

15)Потери сернокислого никеля g″', кг, за 48 (с учетом объема реактора, равному 36 литров, и количества смен электролита в ванне) рассчитывается по формуле

g″'₅ = g'₅ · 36 · m = 17,70 · 36 · 59,42= 37.86 (12.32)

16)Коэффициент использования сернокислого никеля при 48-кратном использовании раствора с корректировками К″_СН в процентах определяется по формуле

К″_СН =

· 100=(183.36/183.36+17.70) · 100=91.22 (12.31)

17)Расход гипофосфита натрия

, г, за 48 циклов на процесс химического никелирования рассчитывается по формуле

= g₃ · n=1.91 · 48 = 91.68 (12.32)

18)Общий расход гипофосфита натрия (без учета потерь)g₆, г, за 48 циклов рассчитывается по формуле

g₆ =

=91.68/0.42=218.28 (12.33)

19)Потери гипофосфита натрия за 48 циклов

, г, определяется по формуле

= с'_ГФ · r · S · (n – 1) + с'_ГФ · υ= (12.34)

=0.54 · 0.2 · 0.01(48-1)+20.54 · 1=22.47