Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Электрохимический процесс нанесения защитного цинкового покрытия на мелкие стальные детали

Электрохимический процесс нанесения защитного цинкового покрытия на мелкие стальные детали

Способы нанесения покрытия, выбор вида его толщины. Обоснование типа электролита для цинкования. Технологическая схема нанесения гальванопокрытий. Определение времени обработки деталей в ванне цинкования. Расчет производительности барабанного автомата.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 08.06.2015
Размер файла 123,2 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

g"H2O =(I * Tэ * qH2O * Bт' * n)/100 * 1000 , кг (27)

где I - сила тока, А

Tэ - эффективный годовой фонд работы ванны, ч

qH2O - электрохимический эквивалент воды, г/А ч

qH2O=18/2*26,4=0,34

Bт' - выход по току для электролиза воды %,

Вт' = 100-70-2=28%

n - число однотипных ванн.

g"H2O = (6000 * 3682 * 0.34 * 28 * 1)/100 * 1000 = 1845л

4) Расход воды (л/год) на унос с выделяющимися газами.

Объем выделяющегося за год водорода, приведенный к нормальным условиям:

V0H2 = I * Tэ * qH2 * BтH2 * n , л (28)

где I - сила тока, А

Тэ - эффективный годовой фонд работы ванны, ч

qH2 = 0,418 л/А ч - электрохимический эквивалент водорода

qH2=22,4/(2*26,4)=0,418 л/А ч

ВтН2 - выход по току для водорода (доли)

n - число однотипных ванн.

V0H2 = 6000 * 3682 * 0.418 * 28/100= 2770336л = 2770.3м3

Аналогично для кислорода:

VоО2 = I * Tэ * qO2 * BтO2 * n , л (29)

VоО2 = 6000 * 3682 * 0.21* 28.8/100 =1793870л = 1793.8м3

qo2 = 22,4/4*26,4 =0,21 л/А ч

Общий объем газов: Voобщ = VH2 + VO2 = 2770.3 + 1793.8 = 4564.1м3

Объем газов при условиях электролиза:

Vобщ =(P0 V0общ * t) /(to * Pt) , л (30)

где P0 = 1013 гПа; t0 = 273 K; Pt - давление газов при условиях электролиза за вычетом давления водяных паров при температуре процесса (t).

Vобщ = 1013 * 4564.1 * 298/273 * 744 =4674.5 л

Общегодовой расход воды с уходящими газами:

qH2Oун = j * Vобщ , (31)

где j - удельная масса насыщенного водяного пара на 1 л газа над раствором при температуре процесса.

qH2Oун = 0.023 * 4674.5 = 107.5кг

Таблица 4 Расход воды, л

На приготовление электролита

На унос с газами

На испарение

На электролиз

Всего за год

13372

4674.5

15759

690,3

1845

9. Энергетические расчеты

9.1 Расчет напряжения на штангах гальванических ванн

Напряжение на электрохимической ванне гальванопокрытий складывается из следующих составляющих:

1) алгебраической разности электродных потенциалов;

2) падения напряжения в электролите с учетом его возможного

газонаполнения;

3) падения напряжения в электродах;

4) падения напряжения в контактах;

5) падения напряжения в токоподводящих шинопроводах.

V = ( Еa - Ек ) + Vом + Vэл + Vк + Vпер (34)

где Еa - потенциал анода, В;

Еa = ЕO2 Р + O2 ;

ЕO2Р - равновесный потенциал кислородного электрода, В

O2 - перенапряжение кислорода.

Ек - потенциал катода, В;

Ек = ЕH2Р + H2 ;

ЕH2Р - равновесный потенциал водородного электрода, В

H2 - перенапряжение водорода.

Тогда

Еa - Ек = ( ЕO2Р - ЕH2Р )+ O2 - H2 = O2 - H2 [1] (35)

O2 = 5.32 + 1.6lg ja = 5.32 + 1.6 lg 0.0805 = 3.5В

Н2 =- 0.4 В [1]

Еa - Ек = 3.5 -(-0.4)= 3.19В

Vом - падение напряжения в электролите, В.

V'ом = jср * L/ , (36)

где jср - средняя проходная плотность тока, А/см2;

L - среднее расстояние между электродами

L=(Lmax+Lmin)/2=36,5 дм

Lmin=150+60+75=28,5 дм

Lmax=Lmin+170=44,5 дм

- удельная электропроводность электролита [4]

jср = jк * ja ;

В случае барабанных и колокольных ванн в качестве катодной поверхности принимается площадь погруженной в электролит поверхности барабана. на нее и рассчитывается кажущаяся катодная плотность тока при определении падения напряжения в электролите

Sпогр = 4/5*Sбок

Sбок - площадь барабана

Sпогр = 4/5* 25* 60 * 6 = 4860см2 = 48.6дм2

jккаж = I/Sпогр = 250/ 48.6 = 5.1 A/дм2

jср = = 6.3A/дм2

V'ом = 0.063 * 36,5/ 0.3 = 4.6В

При расчете падения напряжения в перфорации барабане Vпер за проходную плотность тока принимают плотность тока в отверстиях в погруженной в электролит поверхности барабана Sпогр. Длина прохождения тока равна толщине стенок барабана (Lст. Тогда

Vпер = I * Lст/(K * Sпогр *), (37)

где I -ток на барабан (колокол);

K - степень перфорации стенок барабана, доли;

L - толщина стенок барабана, см;

- удельная электропроводность, См см-1. [4]

Vпер = 250 * 0.7/ 0.31 * 4867.2 * 0.3 = 0.4В

В случае обильного газовыделения нужно учитывать увеличение Vом за счет газонаполне-ния , увеличение составляет около10% [1]

Vом = 1,10 * V'ом.

Vк - падение напряжения в контактах

Vэл - падение напряжения в электродах

Vк + Vэл = 0.15((Eа - Eк) + V'ом.) (38)

Vк + Vэл = 0.15(4.28 + 1.1 * 3.9) = 1.28В

Общее напряжение на ванне:

V = 3.4 +4.6 + 0.4 + 1.28 =10.2В

9.2 Расчет джоулева тепла гальванической ванны

В электрохимической системе цинкатного цинкования протекают следующие реакции:

Катод: [Zn(OH)4] +2e>Zn+4OH Вт=70%3.9.2(1)

H2O+2e>H2+2OH Вт=30%3.9.2(2)

Анод: (аноды транспассивные)

Zn+4OH - 2e>[Zn(OH)4] Вт=70%3.9.2(3)

Zn+OH -2e> ZnO+H2O Вт=2%3.9.2(4)

2OH -2e>1/2O2+H2O Вт=28%

Суммарные реакции:

а) [Zn(OH)4]> [Zn(OH)4] Вт=Вт=70% 3.9.2(5)

б) Zn+H2O > ZnO+H2 Вт=2% 3.9.2(6)

в) Н2О>Н2+1/2О2 Вт=28% 3.9.2(7)

Расчёт джоулева тепла гальванической ванны Qт, кДж/час, ведём по формуле

Qт = 3,6 · J · (VВ-ЕтВт-ЕтВт), (39)

где J - сила тока на ванне, А;

VВ - напряжение на гальванической ванне, В;

Ет - тепловое напряжение разложение для электрохимических превращений на электродах гальванической ванны,В.

Ет=, (40)

где ДН - изменение энтальпии реакции, кДж/моль.

Для реакции Zn+H2O > ZnO+H2

ДНН2O= -285,8 кДж/моль [7]

ДНZnO= -350,8 кДдж/моль

ДНZn=0; ДНН2=0 [1]

ДНр-ции=У ДНкон- У ДНисх (41)

ДНр-ции=-285,8+350,8=65 кДж/моль

Ет=-=-0,34

Для реакции Н2О>Н2+1/2О2

ДНН2O= -285,8 кДж/моль

ДНО2=0; ДНН2=0 [1]

ДНр-ции=-285,8 кДж/моль

Ет=-=1,48

Qт=3,6* 6000(10-[(-0,34)* 0,012]-1,48 * 0,3)=206572 кДж/час.

покрытие цинкование электролит

Список используемой литературы

1. В.А. Плохов Н. Новгород 2004, «Оборудование и основы проектирования гальванических призводств»

2. Садаков Г.А. Гальванопластика. М.:Металлургия,1987..

3. Кудрявцев Н.Т. Электрохимические покрытия металлами. - М.: Химия, 1979

4. В.А. Ильин «Краткий справочник гальванотехника» Санкт Петербург «Политехника»1993

5. Вайнер Я.В.,Дасоян М.А. Оборудование цехов электрохимических покрытий. Л.: Машиностроение, 1971.

6. Справочное руководство по гальванотехнике /Пер. с нем.под ред. Лайнера В.И. - М.: Металлургия, 1969.

7. Справочник химика., том 3. М. Химия, 1965

8. Справочник химика том 2 М. Химия 1965 г

9. Л.И. Антропов «Теоретическая электрохимия» Москва цена 1руб. 60 копеек

10. ГОСТ 9.303-84 Покрытия металлические и неметаллические, неорганические. Основные требования к выбору покрытий.

11. ГОСТ 9.305-84 ЕСЗКС. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий.

Размещено на Allbest.ru

...

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены