Способ промывки деталей в процессах нанесения гальванических покрытий Советский патент 1993 года по МПК C25D21/08 C23G1/00 

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к способам промывки в процессах нанесения гальванопокрытий, главным образом в автоматических линиях, и может быть также использовано в гидрометаллургии и других областях техники.

Известен способ промывки деталей в производстве гальванопокрытий, состоящий в погружении деталей в ванну с проточной водой и выдержке в этой ванне для удаления с их поверхности химикатов. К недостаткам этого известного способа относятся очень большой расход чистой промывной воды, большие затраты энергии на ее подогрев, так как многих случаях требуется теплая или горячая вода, а также безвозвратные потери химикатов.

Известен также способ каскадной промывки деталей, состоящий в последовательном погружении деталей в несколько ванн, снабженных переливом, причем вода подается только в последнюю ванну. К недостаткам данного способа относятся безвозвратные потери химикатов, отмытых с поверхности деталей, значительный расход чистой воды и затраты энергии на ее подогрев.

В качестве прототипа выбран способ промывки деталей в процессах нанесения гальванических покрытий, включающий импульсную подачу на детали водосодержащих струй над поверхностью электролита, При этом подавляющая часть химикатов с поверхности деталей возвращается обратно в ванну покрытия, что резко сокращает количество стоков, а избыток воды из электролита удаляют, например, выпариванием. Недостатком этого способа-прототипа является то, что обливание деталей поверхностью электролита требует их обязательной последующей промывки в ваннах, улавливания и обезвреживания сточных вод. Для этого необходимо специальное оборудование, химикаты, чистая вода и энергия для ее подогрева.

-г

Ё

XJ

00

XI

00

со

Цель изобретения - уменьшение материальных и энергетических затрат.

Цель достигается благодаря тому, что в способе промывки деталей в процессах нанесения гальванических покрытий, преиму- щественно хромовых, включающих импульсную подачу на детали водосодержа- щих.струй над поверхностью электролита предусмотрены следующие отличия:

струи подают во время подъема дета- лей из электролита в виде водно-воздушной пены переменной кратности, устойчивой 3- 10с;

в водную составляющую пены вводят сульфанолилихромини перекись водорода;

кроме того, предложенный способ отличается тем, что с целью уменьшения вредных испарений, струи пены дополнительно подают перед подъемом деталей.

Детали обрабатывают в ваннах с элект- ролитами. При подъеме из ванн на поверхности деталей остается пленка раствора, на горизонтальных участках кроме того - висящие капли, а в углублениях и зазорах - зачерпнутый электролит.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. На бортах ванн покрытия устанавливают трубопроводы с патрубками, имеющими форсунки с пеноге- нераторными насадками, в которые во вре- мя промывки подается вода с пенообразователем и засасывается или подается воздух, так что образующиеся на выходе форсунок струи неустойчивой пены обливают поднимающиеся детали. Ударя- ясь о поверхность деталей под тупым углом к направлению подъема, струи пены увлекают висящие капли раствора, вытесняют зачерпнутый электролит из углублений и зазоров и снижают толщину пленки вслед- ствие низкого поверхностного натяжения пены, удаляя химикаты за счет разбавления пленки, ее оттирания и уноса при стекании обратно в ванны с электролитами.

Наиболее эффективна пена перемен- ной кратности: в промежутки времени с низкой кратностью (большое содержание воды) происходит растворение остатков химикатов и их разбавление, а в моменты с высокой кратностью пены (малое содержание воды) имеет место главным образом механическое оттирание пленки раствора и его унос в ванны. Оптимальные пределы кратности пены зависят от температуры, вязкости пленки и концентрации химикатов в ней и могут составлять 5-250.

Массообмен на поверхности деталей не происходит мгновенно, полное использование пены требует ее разрушения, поэтому непрерывная подача пены нецелесообразна. При одинаковом расходе воды лучшую промывку обеспечивает подача пены импульсами, продолжительность которых определяют те же параметры, что и кратность пены, а также форма и размеры деталей. Соотношение импульс: пауза может изменяться от 2 : 1 до 1 : 4, продолжительность импульса - от 0,5 до 3 с.

Концентрация пенообразователя должна быть минимальной, обеспечивающей время пены 3-10 с, это время стекания струи с деталей. Для различных веществ эта концентрация лежит в пределах 0,01-5 г/л. Но в ряде случаев и такие малые количества посторонних веществ, попадая в электролит, ухудшают покрытие. Поэтому целесооб- разно использовать в качестве пенообразователя или включать в его состав компоненты электролита, например блеско- образователи. Может оказаться полезным периодическое включение в состав пены вещества, нейтрализующего действие избытка этого компонента, разрушая его, например, окислением.

Подача пены перед началом подъема деталей создает на поверхности ванны пенный слой, в котором удаление химикатов с деталей начинается еще в электролите и протекает более эффективно. В этом случае, кроме того, улучшаются условия труда, так как пенный слой существенно уменьшает объем вредных испарений, которые во время подъема деталей не улавливают бортовые отсосы.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами его осуществления,

Пример.В стандартном электролите хромировали валы, загрузка 0,5 м2. К ванне с размерами 2000x600x2000 мм были подведены трубопроводы воды и сжатого воздуха. На бортах продольных стенок ванны разместили четыре стационарные торцевые форсунки с пеногенераторными насадками (сечение выхода 150x20 мм). На бортах поперечных стенок ванны на раме, соединенной с телескопическими пневмо- подъемником, установили восемь аналогичных боковых форсунок (сечение выхода 200x25 мм). Для промывки использовали питьевую воду, в качестве пенообразователя - 0,05%-ный раствор сульфанола. Форсунки были установлены напротив обрабатываемых в ванне деталей и отрегулированы так, чтобы струи пены не достигали противоположного борта ванны.

После окончания хромирования в момент подвесок с деталями из электролита включали подачу воды с пенообразователем и сжатого воздуха в форсунки, а также подачу сжатого воздуха в пневматический подъемник, так что рама с боковыми форсунками поднималась над краями ванны до 1,3 м. Одновременно перекрывались заслонкой воздуховоды, уменьшая тягу в бортовых отсосах.

Время подъема автооператора составляло 16с, деталей - 14 с. Торцевые форсунки работали с четвертой до десятой секунды подъема, боковые - с шестой до шестнадцатой, Подача воды велась импульсами в режиме: импульс 1, пауза 0,5 с, расход в торцевой форсунке 0,05-0,1 л/с, в боковой форсун ке 0,1 -0,2 л /с. Расход сжатого воздуха (общий) 0,2-0,5 м3/с.

Кратность пены в течение импульса изменяли, регулируя расход сжатого воздуха по гармоническому закону с периодом 1 с. От первого импульса к последующим кратность пены монотонно уменьшали. Таким образом, в первом импульсе кратность пены колебалась от 200-250 в максимуме до 50-100 в минимуме, а в последнем - шестом - соответственно от 100-150 до 10-30. В момент выстоя автооператора с деталями пневматический подъемник возвращал раму с боковыми форсунками в исходное положение, воздуховоды открывались.

П р и м е р 2. Хромировали валы в условиях примера 1, но со следующими сущест- венными отличиями. В качестве пенообразователя использовали добавку хромин в количестве 1,5 г/л, которая не претерпевает термохимической деструкции и не образует со временем на поверхности электролита пленку, каксульфанол. Однако пенообразование на поверхности электролита со временем становилось чрезмерным, и в промывную воду вводили разрушающую его перекись водорода - 1 г/л, Присутствие хромина, кроме того, увеличивало срок службы электролита.

В этом примере боковые форсунки укрепляли на гибких телескопических пластиковых трубопроводах, которые в исходном положении были свернуты в спирали за торцевыми бортами ванн вне досягаемости автооператоров, а при подаче сжатого воздуха разворачивались в прямые линии.

Примерз. Производили молочное

хромирование валов при загрузке 0,8 м2 в два ряда (три ряда анодов). Размеры ванны 2000x1100x2000 мм, трубопроводы для подачи воды с пенообразователем и сжатого воздуха и стационарные форсунки с пеногенераторными насадками были установлены по периметру ванны и над средней катодной штангой.

Уровень электролита был на 0,7 м ниже верхнего края ванны, соответственно были

удлинены держатели подвесок. При включении подъема автооператора начинали подачу пены; к моменту выхода подвесок детали проходили через слой неустойчивой пены высотой 100-200 мм. Все форсунки

работали первые 12с подъема автооператора. Остальные условия соответствовали примерам 1 и 2.

Во всех случаях управление велось от командоаппарата с помощью электромагнитных клапанов. Ванны промывки и ванна нейтрализации были демонтированы, за исключением двух ванн непроточной горячей промывки перед сушкой, т.е. вместо 10 вспомогательных ванн осталось две.

Качество отмывки деталей соответствовало требованиям ГОСТ 9.305-84.

Внедрение предлагаемого способа кроме экономии воды, химикатов, конструкционных материалов и электроэнергии

позволяет, разместив на месте демонстрированных ванн дополнительное оборудование, увеличить объем производства, а за счет сокращения суммарного времени обработки повысить производительность имеющихся линий.

Ожидаемая годовая экономия от внедрения предложенного способа при объеме производства 50 тыс.кв.м хромирования в год составит не менее7тыс. руб., не считая

улучшения условий труда вследствие уменьшения расхода химикатов.

Использование: при хромировании деталей различного назначения. Сущность изобретения: на борта ванны хромирования устанавливают форсунки с пеногенератор- ными насадками. К форсункам подводят промывную воду, воздух и пенообразователь. Промывку осуществляют импульсной подачей на детали водосодержащих струй над поверхностью электролита хромирования, струи подают во время подъема деталей из электролита в виде водно-воздушной пены переменной кратности, устойчивой 3- 10 с при введении в водную составляющую пены сульфанола или хромина и перекиси водорода. Струи пены могут быть дополнительно поданы перед подъемом деталей. 1 з.п.ф-лы.