Химическое никелирование алюминиевых сплавов

    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)