RU1787178C - Method of flushing parts during electroplating - Google Patents

Abstract

Использование: при хромировании деталей различного назначени . Сущность изобретени : на борта ванны хромировани  устанавливают форсунки с пеногенератор- ными насадками. К форсункам подвод т промывную воду, воздух и пенообразователь . Промывку осуществл ют импульсной подачей на детали водосодержащих струй над поверхностью электролита хромировани , струи подают во врем  подъема деталей из электролита в виде водно-воздушной пены переменной кратности, устойчивой 3- 10 с при введении в водную составл ющую пены сульфанола или хромина и перекиси водорода. Струи пены могут быть дополнительно поданы перед подъемом деталей. 1 з.п.ф-лы.Use: when chrome plating parts for various purposes. SUMMARY OF THE INVENTION: nozzles with foam nozzles are mounted on the sides of the chrome plating bath. Wash water, air and a blowing agent are supplied to the nozzles. The washing is carried out by impulse supplying water-containing jets to the parts above the surface of the chromium electrolyte, while the jets are fed during lifting of the parts from the electrolyte in the form of air-water foam of variable multiplicity, stable for 3-10 seconds, when sulfanol or chromin foam and hydrogen peroxide are introduced into the aqueous component. Jets of foam can be additionally fed before lifting parts. 1 wp

Description

Изобретение относитс  к области гальванотехники , в частности к способам промывки в процессах нанесени  гальванопокрытий, главным образом в автоматических лини х, и может быть также использовано в гидрометаллургии и других област х техники.The invention relates to the field of electroplating, in particular to washing methods in electroplating processes, mainly in automatic lines, and can also be used in hydrometallurgy and other technical fields.

Известен способ промывки деталей в производстве гальванопокрытий, состо щий в погружении деталей в ванну с проточной водой и выдержке в этой ванне дл  удалени  с их поверхности химикатов. К недостаткам этого известного способа относ тс  очень большой расход чистой промывной воды, большие затраты энергии на ее подогрев, так как многих случа х требуетс  тепла  или гор ча  вода, а также безвозвратные потери химикатов.A known method of washing parts in the manufacture of electroplating, which consists in immersing the parts in a bath with running water and holding in this bath to remove chemicals from their surface. The disadvantages of this known method include the very high consumption of pure wash water, the high energy consumption for heating it, since in many cases heat or hot water is required, as well as the irrevocable loss of chemicals.

Известен также способ каскадной промывки деталей, состо щий в последовательном погружении деталей в несколько ванн, снабженных переливом, причем вода подаетс  только в последнюю ванну. К недостаткам данного способа относ тс  безвозвратные потери химикатов, отмытых с поверхности деталей, значительный расход чистой воды и затраты энергии на ее подогрев .There is also a method for cascading washing of parts, which consists in sequentially immersing the parts in several baths equipped with an overflow, and water is supplied only to the last bath. The disadvantages of this method include the irretrievable loss of chemicals washed from the surface of the parts, significant consumption of clean water and energy costs for heating it.

В качестве прототипа выбран способ промывки деталей в процессах нанесени  гальванических покрытий, включающий импульсную подачу на детали водосодержащих струй над поверхностью электролита, При этом подавл юща  часть химикатов с поверхности деталей возвращаетс  обратно в ванну покрыти , что резко сокращает количество стоков, а избыток воды из электролита удал ют, например, выпариванием. Недостатком этого способа-прототипа  вл етс  то, что обливание деталей поверхностью электролита требует их об зательной последующей промывки в ваннах, улавливани  и обезвреживани  сточных вод. Дл  этого необходимо специальное оборудование, химикаты, чиста  вода и энерги  дл  ее подогрева .As a prototype, the method of washing parts in electroplating processes was selected, which includes the pulsed supply of water-containing jets to parts above the surface of the electrolyte. In this case, the vast majority of chemicals from the surface of the parts are returned back to the coating bath, which drastically reduces the amount of effluent and excess water from the electrolyte removed, for example, by evaporation. The disadvantage of this prototype method is that dousing the parts with the surface of the electrolyte requires their obligatory subsequent washing in the baths, collecting and neutralizing the wastewater. This requires special equipment, chemicals, clean water and energy to heat it.

-г-g

ЁYo

XJXj

0000

XI Xi

0000

соwith

Цель изобретени  - уменьшение материальных и энергетических затрат.The purpose of the invention is to reduce material and energy costs.

Цель достигаетс  благодар  тому, что в способе промывки деталей в процессах нанесени  гальванических покрытий, преиму- щественно хромовых, включающих импульсную подачу на детали водосодержа- щих.струй над поверхностью электролита предусмотрены следующие отличи :The goal is achieved due to the fact that the following differences are provided in the method of washing parts in the process of applying galvanic coatings, mainly chrome, including pulsed supply of water-containing jets to the parts above the electrolyte surface:

струи подают во врем  подъема дета- лей из электролита в виде водно-воздушной пены переменной кратности, устойчивой 3- 10с;the jets are fed during the lifting of parts from the electrolyte in the form of a water-air foam of variable multiplicity, stable for 3-10 s;

в водную составл ющую пены ввод т сульфанолилихромини перекись водорода; hydrogen sulfide is added to the aqueous component of the foam;

кроме того, предложенный способ отличаетс  тем, что с целью уменьшени  вредных испарений, струи пены дополнительно подают перед подъемом деталей.in addition, the proposed method is characterized in that, in order to reduce harmful fumes, foam jets are additionally supplied before lifting the parts.

Детали обрабатывают в ваннах с элект- ролитами. При подъеме из ванн на поверхности деталей остаетс  пленка раствора, на горизонтальных участках кроме того - вис щие капли, а в углублени х и зазорах - зачерпнутый электролит.Parts are machined in electrolyte baths. When rising from the baths, a solution film remains on the surface of the parts, in addition to hanging drops on horizontal sections, and scooped electrolyte in the recesses and gaps.

Сущность предлагаемого способа заключаетс  в следующем. На бортах ванн покрыти  устанавливают трубопроводы с патрубками, имеющими форсунки с пеноге- нераторными насадками, в которые во вре- м  промывки подаетс  вода с пенообразователем и засасываетс  или подаетс  воздух, так что образующиес  на выходе форсунок струи неустойчивой пены обливают поднимающиес  детали. Удар -  сь о поверхность деталей под тупым углом к направлению подъема, струи пены увлекают вис щие капли раствора, вытесн ют зачерпнутый электролит из углублений и зазоров и снижают толщину пленки вслед- ствие низкого поверхностного нат жени  пены, удал   химикаты за счет разбавлени  пленки, ее оттирани  и уноса при стекании обратно в ванны с электролитами.The essence of the proposed method is as follows. On the sides of the coating baths, pipelines are installed with nozzles having nozzles with foam nozzles, into which water with a foaming agent is supplied during washing and air is sucked in or out, so that unstable foam jets formed at the outlet of the nozzles pour over the rising parts. Hitting the surface of the parts at an obtuse angle to the direction of rise, the foam jets carry away droplets of the solution, displace the scooped electrolyte from the recesses and gaps and reduce the film thickness due to the low surface tension of the foam, removing chemicals by diluting the film and wipe and carry away when draining back to bathtubs with electrolytes.

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 завис т от температуры, в зкости пленки и концентрации химикатов в ней и могут составл ть 5-250.Foam of variable multiplicity is most effective: at time intervals with a low ratio (high water content), the residues of chemicals dissolve and dilute, and at times with a high ratio of foam (low water content), the film is mostly mechanically wiped away and its entrainment in the bath. The optimal limits of the foam ratio depend on the temperature, viscosity of the film and the concentration of chemicals in it and can be 5-250.

Массообмен на поверхности деталей не происходит мгновенно, полное использование пены требует ее разрушени , поэтому непрерывна  подача пены нецелесообразна . При одинаковом расходе воды лучшую промывку обеспечивает подача пены импульсами , продолжительность которых определ ют те же параметры, что и кратность пены, а также форма и размеры деталей. Соотношение импульс: пауза может измен тьс  от 2 : 1 до 1 : 4, продолжительность импульса - от 0,5 до 3 с.Mass transfer on the surface of the parts does not occur instantly, the full use of the foam requires its destruction, therefore, the continuous supply of foam is impractical. At the same water flow rate, the best flushing is provided by the foam supply by pulses, the duration of which is determined by the same parameters as the foam multiplicity, as well as the shape and dimensions of the parts. The pulse to pause ratio can vary from 2: 1 to 1: 4, and the pulse duration is from 0.5 to 3 s.

Концентраци  пенообразовател  должна быть минимальной, обеспечивающей врем  пены 3-10 с, это врем  стекани  струи с деталей. Дл  различных веществ эта концентраци  лежит в пределах 0,01-5 г/л. Но в р де случаев и такие малые количества посторонних веществ, попада  в электролит , ухудшают покрытие. Поэтому целесооб- разно использовать в качестве пенообразовател  или включать в его состав компоненты электролита, например блеско- образователи. Может оказатьс  полезным периодическое включение в состав пены вещества , нейтрализующего действие избытка этого компонента, разруша  его, например, окислением.The concentration of the foaming agent should be minimal, providing a foam time of 3-10 s, this is the time of the jet to flow from the parts. For various substances, this concentration is in the range of 0.01-5 g / l. But in a number of cases, such small amounts of foreign substances entering the electrolyte also worsen the coating. Therefore, it is advisable to use as a foaming agent or to include electrolyte components, for example, brighteners, in its composition. It may be useful to periodically include in the foam a substance that neutralizes the action of the excess of this component, destroying it, for example, by oxidation.

Подача пены перед началом подъема деталей создает на поверхности ванны пенный слой, в котором удаление химикатов с деталей начинаетс  еще в электролите и протекает более эффективно. В этом случае, кроме того, улучшаютс  услови  труда, так как пенный слой существенно уменьшает объем вредных испарений, которые во врем  подъема деталей не улавливают бортовые отсосы.The supply of foam before lifting the parts creates a foam layer on the surface of the bath in which the removal of chemicals from the parts begins in the electrolyte and proceeds more efficiently. In this case, in addition, working conditions are improved, since the foam layer significantly reduces the amount of harmful fumes which, during the lifting of parts, do not trap the side suction.

Предлагаемый способ иллюстрируетс  следующими примерами его осуществлени ,The proposed method is illustrated by the following examples of its implementation,

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). Дл  промывки использовали питьевую воду, в качестве пенообразовател  - 0,05%-ный раствор сульфанола. Форсунки были установлены напротив обрабатываемых в ванне деталей и отрегулированы так, чтобы струи пены не достигали противоположного борта ванны.Example: In a standard electrolyte, shafts were chromed, load 0.5 m2. To the bath with dimensions of 2000x600x2000 mm were pipelines of water and compressed air. Four stationary end nozzles with foam-generating nozzles (exit cross section 150x20 mm) were placed on the sides of the longitudinal walls of the bath. Eight similar side nozzles were installed on the sides of the transverse walls of the bathtub on a frame connected to a telescopic air lift (outlet cross section 200x25 mm). Drinking water was used for washing, and a 0.05% sulfanol solution was used as a foaming agent. The nozzles were installed opposite the parts to be processed in the bath and adjusted so that the foam jets did not reach the opposite side of the bath.

После окончани  хромировани  в момент подвесок с детал ми 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 кра ми ванны до 1,3 м. Одновременно перекрывались заслонкой воздуховоды, уменьша  т гу в бортовых отсосах .After chromium plating at the time of suspension with electrolyte parts, the water supply with a foaming agent and compressed air to the nozzles was switched on, as well as the compressed air supply to the pneumatic lift, so that the frame with side nozzles rose above the edges of the bath to 1.3 m. At the same time, they overlapped damper ducts, reducing thu in the side suction.

Врем  подъема автооператора составл ло 16с, деталей - 14 с. Торцевые форсунки работали с четвертой до дес той 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.The autooperator’s recovery time was 16 s, and the details were 14 s. The end nozzles worked from the fourth to the tenth second of ascent, the side nozzles from the sixth to the sixteenth. The water was supplied by pulses in the mode: pulse 1, pause 0.5 s, flow rate in the end nozzle 0.05-0.1 l / s, in side nozzle ke 0.1-0.2 l / s. Compressed air consumption (total) 0.2-0.5 m3 / s.

Кратность пены в течение импульса измен ли , регулиру  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 высто  автооператора с детал ми пневматический подъемник возвращал раму с боковыми форсунками в исходное положение , воздуховоды открывались.The multiplicity of the foam during the pulse was changed by adjusting the flow rate of compressed air according to a harmonic law with a period of 1 s. From the first impulse to the subsequent, the multiplicity of the foam was monotonously reduced. Thus, in the first pulse, the foam multiplicity ranged from 200-250 at the maximum to 50-100 at the minimum, and in the last - the sixth - from 100-150 to 10-30, respectively. At the time of the operator’s stand with details, the pneumatic elevator returned the frame with side nozzles to the initial position, the air ducts opened.

П р и м е р 2. Хромировали валы в услови х примера 1, но со следующими сущест- венными отличи ми. В качестве пенообразовател  использовали добавку хромин в количестве 1,5 г/л, котора  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.PRI me R 2. Chrome plated shafts in the conditions of example 1, but with the following significant differences. A 1.5 g / L chromin additive was used as a foaming agent, which does not undergo thermochemical degradation and does not form a film like sulfanol on the surface of the electrolyte over time. However, the foaming on the surface of the electrolyte became excessive over time, and hydrogen peroxide destructing it was introduced into the wash water — 1 g / l. The presence of chromin, in addition, increased the life of the electrolyte.

В этом примере боковые форсунки укрепл ли на гибких телескопических пластиковых трубопроводах, которые в исходном положении были свернуты в спирали за торцевыми бортами ванн вне дос гаемости автооператоров , а при подаче сжатого воздуха разворачивались в пр мые линии.In this example, the side nozzles were fixed on flexible telescopic plastic pipelines, which in the initial position were coiled behind the end walls of the bathtubs beyond the reach of the auto-operators, and turned into straight lines when compressed air was supplied.

Примерз. Производили молочноеSample Made dairy

хромирование валов при загрузке 0,8 м2 в два р да (три р да анодов). Размеры ванны 2000x1100x2000 мм, трубопроводы дл  подачи воды с пенообразователем и сжатого воздуха и стационарные форсунки с пеногенераторными насадками были установлены по периметру ванны и над средней катодной штангой.chrome plating of shafts when loading 0.8 m2 in two rows (three rows of anodes). The dimensions of the bath are 2000x1100x2000 mm, pipelines for supplying water with a blowing agent and compressed air, and stationary nozzles with foam-generating nozzles were installed around the perimeter of the bath and above the middle cathode rod.

Уровень электролита был на 0,7 м ниже верхнего кра  ванны, соответственно былиThe electrolyte level was 0.7 m below the upper edge of the bath, respectively

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 форсункиsuspension brackets are extended. When you turn on the lift, the auto operator began to dispense foam; by the time the suspensions came out, the parts passed through a layer of unstable foam with a height of 100-200 mm. All nozzles

работали первые 12с подъема автооператора . Остальные услови  соответствовали примерам 1 и 2.The first 12s of the auto operator’s rise worked. The remaining conditions corresponded to examples 1 and 2.

Во всех случа х управление велось от командоаппарата с помощью электромагнитных клапанов. Ванны промывки и ванна нейтрализации были демонтированы, за исключением двух ванн непроточной гор чей промывки перед сушкой, т.е. вместо 10 вспомогательных ванн осталось две.In all cases, control was carried out from the control unit using electromagnetic valves. The washing baths and neutralization bathtub were dismantled, with the exception of two baths with non-flowing hot washing before drying, i.e. instead of 10 auxiliary baths, two remained.

Качество отмывки деталей соответствовало требовани м ГОСТ 9.305-84.The quality of washing parts corresponded to the requirements of GOST 9.305-84.

Внедрение предлагаемого способа кроме экономии воды, химикатов, конструкционных материалов и электроэнергииThe implementation of the proposed method in addition to saving water, chemicals, structural materials and electricity

позвол ет, разместив на месте демонстрированных ванн дополнительное оборудование , увеличить объем производства, а за счет сокращени  суммарного времени обработки повысить производительность имеющихс  линий.allows, by placing additional equipment in place of the bathtubs shown, to increase production volume and, by reducing the total processing time, to increase the productivity of existing lines.

Ожидаема  годова  экономи  от внедрени  предложенного способа при объеме производства 50 тыс.кв.м хромировани  в год составит не менее7тыс. руб., не счита The expected annual savings from the implementation of the proposed method with a production volume of 50 thousand square meters of chromium plating per year will be at least 7 thousand. rub., not counting

улучшени  условий труда вследствие уменьшени  расхода химикатов.improved working conditions due to reduced chemical consumption.