ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ МЕТАЛЛОВ И ПЛАСТМАСС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ИЛИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (ИТС 36-2017)

Содержание

Введение

Предисловие

VIII

Область применения

Раздел 1. Общая информация о состоянии и развитии технологии

обработки поверхности металлов и пластмасс с использованием

электролитических или химических процессов в Российской Федерации

1.1 Основные отрасли промышленности, в которых используются

технологии обработки поверхности металлов и пластмасс с

использованием электролитических или химических процессов

1.2 Обзор гальванического производства

1.3 Обзор производства печатных плат и металлизации пластмасс

1.4 Экологические аспекты обработки поверхности металлов и

пластмасс с использованием электролитических или химических

процессов и воздействие предприятия на окружающую среду

Раздел 2. Описание технологических процессов обработки поверхности

металлов и пластмасс с использованием электролитических или

химических процессов

2.1 Схема входных и выходных потоков производства

2.2 Технологические процессы и способы обработки поверхности

металлов и пластмасс в гальванохимическом производстве с

использованием электролитических или химических процессов

2.2.1 Схемы технологических процессов подготовки поверхности

перед нанесением покрытий

2.2.2 Схемы технологических процессов дополнительной обработки

покрытий

2.3 Базовые технологии обработки поверхности металлов, сплавов и

неметаллических компонентов (пластмассы, пластики)

2.3.1 Механические методы подготовки поверхности

2.3.2 Обезжиривание

2.3.3 Травление и активация металлов

2.3.4 Полирование металлов

2.3.5 Цинкование

2.3.6 Кадмирование

2.3.7 Меднение

2.3.8 Никелирование

2.3.9 Хромирование

2.3.10 Оловянирование

2.3.11 Серебрение

2.3.12 Золочение

2.3.13 Палладирование

2.3.14 Химическое нанесение покрытий Ni-P, Ni-B

2.3.15 Металлизация пластмасс

2.3.16 Оксидирование (алюминия, стали, меди)

2.3.17 Фосфатирование сталей

2.3.18 Пассивирование (хроматирование)

2.4 Операции промывки и унос

2.5 Оборудование, применяемое при гальваническом производстве и

производстве печатных плат

2.5.1 Оборудование, применяемое при гальваническом

производстве

2.5.2 Оборудование, применяемое при производстве печатных плат

105

2.6 Материалы, применяемые в гальваническом производстве и

производстве печатных плат

105

2.6.1 Материалы, применяемые в гальваническом производстве

105

2.6.2 Материалы, применяемые при производстве печатных плат

106

2.7 Основные участки производства

106

2.8 Очистные сооружения: очистка выбросов (отходящих газов) и

сбросов (сточных вод)

108

2.8.1 Методы и сооружения очистки выбросов (отходящих газов)

108

2.8.2 Методы и сооружения очистки сбросов (сточных вод и

растворов)

126

2.9 Вспомогательные участки производства

166

2.10 Меры по сокращению воздействия на окружающую среду и

повышению ресурсоэффективности производства

167

Раздел 3. Экологические проблемы обработки поверхности металлов и

пластмасс с использованием электролитических или химических

процессов

169

3.1 Текущие уровни эмиссий в окружающую среду и потребления

ресурсов

169

3.2 Общие подходы к рационализации уровня воздействия на

окружающую среду и потребления ресурсов

172

Раздел 4. Определение наилучших доступных технологий

185

4.1 Критерии отнесения технологических процессов, оборудования,

технических способов, методов к наилучшей доступной технологии

186

4.1.1 Критерий «Промышленное внедрение технологии,

технологических процессов, оборудования, технических способов,

методов на двух и более объектах в Российской Федерации,

оказывающих негативное воздействие на окружающую среду»

187

4.1.2 Критерий «Наименьший уровень негативного воздействия»

190

4.1.3 Критерий «Применение ресурсо- и энергосберегающих

методов»

190

4.1.4 Критерий «Экономическая эффективность внедрения и

эксплуатации технологических процессов, оборудования,

технических способов, методов»

191

4.1.5 Критерий «Период внедрения технологических процессов,

оборудования, технических способов, методов»

192

4.1.6 Принятие членами ТРГ решения об отнесении технологии к

наилучшей доступной технологии

193

4.2 Внедрение наилучшей доступной технологии

193

Раздел 5. Наилучшие доступные технологии обработки поверхности

металлов и пластмасс с использованием электролитических или

химических процессов

194

III

5.1 Системы менеджмента

195

5.2 Технологические и технические решения, применимые в качестве

НДТ обработки поверхности металлов и пластмасс в целом

201

5.2.1 Потребление энергии

201

5.2.2 Рациональное водопотребление

201

5.2.3 Снижение уноса химических веществ

202

5.2.4 Сокращение образования отработанных технологических

растворов

202

5.2.5 Сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

203

5.2.6 Сокращение поступления в сточные воды токсичных

загрязняющих веществ

203

5.2.7 Минимизация образования объемов сточных вод и отходов

производства

204

5.2.8 Гальванохимическая обработка поверхности в производстве

печатных плат

204

5.2.9 Нанесение металлических и неметаллических неорганических

покрытий

205

Раздел 6. Экономические аспекты реализации наилучших доступных

технологий

205

Раздел 7. Перспективные технологии обработки поверхности металлов и

пластмасс

207

7.1 Перспективные технологические и технические решения обработки

поверхности металлов и пластмасс (импортозамещение)

207

7.2 Разработка отечественных аналогов импортных добавок для

процессов обработки поверхности металлов и пластмасс

208

7.3 Регенерация растворов хромирования с использованием погружных

электрохимических модулей

209

7.4 Регенерация растворов цианистого меднения, цинкования и

кадмирования с использованием погружных электрохимических

модулей

211

7.5 Регенерация растворов щелочного обезжиривания с

использованием электрофлотационного метода

211

7.6 Регенерация растворов травления меди с использованием

экстракции

212

7.7 Внедрение современных систем очистки сточных вод, включающих

извлечение фоторезиста

214

7.8 Кондиционирование гальваношламов и области применения

твердых отходов гальванохимических производств

215

Заключительные положения и рекомендации

215

Приложение А (справочное) Сфера распространения справочника НДТ

217

Приложение Б (справочное) Перечень национальных стандартов серии

«Энергосбережение»

218

Приложение В (обязательное) Энергоэффективность

219

Приложение Г (обязательное) Перечень НДТ

222

Библиография

223

Введение

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным

технологиям ИТС 36-2017 «Обработка поверхностей металлов и пластмасс с исполь-

зованием электролитических или химических процессов» (далее - справочник НДТ)

представляет собой документ по стандартизации, разработанный в результате анализа

технологических, технических и управленческих решений, применяемых при обработке

поверхностей металлов и пластмасс с использованием электролитических или химиче-

ских процессов.

Термин «наилучшие доступные технологии» (далее - НДТ) определен в статье 1

Федерального закона № 7-ФЗ [1], согласно которому НДТ - это технология производ-

ства продукции (товаров), выполнения работ, оказания услуг, определяемая на основе

современных достижений науки и техники и наилучшего сочетания критериев достиже-

ния охраны окружающей среды при условии наличия технической возможности ее

применения.

Краткое содержание справочника НДТ

Введение. Во введении приводится краткое содержание справочника НДТ и об-

зор документов, использованных при его разработке.

Предисловие. В предисловии указывается цель разработки справочника НДТ,

его статус, законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в соот-

ветствии с установленным порядком, взаимосвязь с аналогичными международными

документами, а также порядок его применения.

Область применения. Перечислены основные виды деятельности, на которые

распространяется действие настоящего справочника НДТ.

В разделе 1 представлена общая информация о состоянии и развитии техноло-

гии обработки поверхности металлов и пластмасс с использованием электролитиче-

ских или химических процессов в Российской Федерации.

Рассмотрены основные отрасли промышленности, в которых используются тех-

нологии обработки поверхности металлов и пластмасс с использованием электролити-

ческих или химических процессов. Выполнен общий обзор гальванического производ-

ства, производства печатных плат и металлизации пластмасс. Представлена общая

информация по экологическим аспектам обработки поверхности металлов и пластмасс

с использованием электролитических или химических процессов и воздействия пред-

приятия на окружающую среду.

В разделе 2 приводится описание технологий и технологических процессов, ис-

пользуемых в настоящее время при обработке поверхностей металлов и пластмасс

с использованием электролитических или химических процессов.

Представлены и проанализированы схемы входных и выходных потоков произ-

водства. Описаны технологические процессы и способы обработки поверхности ме-

таллов и пластмасс в гальванохимическом производстве с использованием электроли-

тических или химических процессов.

Рассмотрено современное оборудование, применяемое при гальваническом

производстве и производстве печатных плат. Определены материалы, применяемые

в гальваническом производстве и производстве печатных плат. Выделены основные и

вспомогательные участки производства.

Представлены очистные сооружения, включающие очистку выбросов (отходящих

газов) и сбросов (сточных вод). Указаны меры по сокращению воздействия на окружа-

ющую среду и повышению ресурсоэффективности производства.

В разделе 3 приводится общая информация об экологических аспектах при об-

работке поверхностей металлов и пластмасс с использованием электролитических или

химических процессов. Дана оценка потребления энергоресурсов и уровней эмиссий

в окружающую среду, характерных для обработки поверхностей металлов и пластмасс

с использованием электролитических или химических процессов, в Российской Федера-

ции. Раздел подготовлен на основе данных, представленных предприятиями Россий-

ской Федерации в рамках разработки справочника НДТ, а также различных литератур-

ных источников.

В разделе 4 приводится описание определения технологии в качестве наилуч-

шей доступной технологии (НДТ) в соответствии с Методическими рекомендациями по

определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии, утвержденными

приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Мин-

промторг России) от 31 марта 2015 г. № 665.

В разделе 5 приводится описание НДТ, позволяющих сократить эмиссии в окру-

жающую среду, потребление сырья, воды, энергии и снизить воздействие отходов на

окружающую среду при обработке поверхностей металлов и пластмасс с использова-

нием электролитических или химических процессов.

В разделе 6 описаны экономические аспекты реализации НДТ на предприятиях

Российской Федерации.

В разделе 7 приводится описание перспективных технологий, применяемых при

обработке поверхностей металлов и пластмасс с использованием электролитических

или химических процессов и находящихся на стадии научно-исследовательских, опыт-

но-конструкторских работ, опытно-промышленного внедрения, а также зарубежных

технологий, не получивших в настоящее время широкого внедрения на территории

Российской Федерации, направленных на повышение энергоэффективности, ресурсо-

сбережения, снижение эмиссий загрязняющих веществ, эффективное обращение с от-

ходами, промежуточными и побочными продуктами, позволяющих повысить эффек-

тивность производства и сократить эмиссии в окружающую среду.

Заключительные положения и рекомендации. В разделе приводятся сведе-

ния о членах технической рабочей группы, принимавших участие в разработке спра-

вочника НДТ, их взаимное согласие по отдельным положениям справочника НДТ. При-

водятся рекомендации о направлениях проведения дальнейших исследований и сбора

информации в области НДТ для обработки поверхностей металлов и пластмасс с ис-

пользованием электролитических или химических процессов.

Приложения. В приложениях к справочнику НДТ приводится дополнительная

информация.

Библиография. Приведен перечень основных источников информации, исполь-

зованных при разработке справочника НДТ.

Справочник НДТ разработан с учетом имеющихся в Российской Федерации тех-

нологий, оборудования, сырья, других ресурсов, а также с учетом климатических, эко-

номических и социальных особенностей Российской Федерации.

В качестве источников информации об областях применения НДТ, применяемых

на практике технологиях, относящихся к НДТ, были использованы сведения, получен-

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок разработки настоящего справочника НДТ

установлены

постановлением

Правительства

Российской

Федерации

от 23 декабря 2014 г. № 1458 «О порядке определения технологии в качестве наилуч-

шей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования инфор-

мационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям».

1 Статус документа

Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации.

2 Информация о разработчиках

Настоящий справочник НДТ разработан технической рабочей группой «Обработ-

ка поверхностей металлов и пластмасс с использованием электролитических или хи-

мических процессов» (ТРГ 36), состав которой утвержден в соответствии спротоколом

совещания под председательством заместителя Министра промышленности и торгов-

ли Российской Федерации В.С.Осьмакова от 22 марта 2017 г. № 15-ОВ/12.

Дополнительная информация о разработчиках приведена в разделе «Заключи-

тельные положения и рекомендации».

Настоящий справочник НДТ представлен на утверждение Бюро наилучших до-

ступных технологий (далее - Бюро НДТ) (www.burondt.ru ).

3 Краткая характеристика

Настоящий справочник НДТ содержит описание применяемых при обработке по-

верхностей металлов и пластмасс с использованием электролитических или химиче-

ских процессов технологических процессов, оборудования, технических способов, ме-

тодов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую сре-

ду, водопотребление, повысить энергоэффективность, ресурсосбережение. Из описан-

ных технологических процессов, оборудования, технических способов, методов опре-

делены решения, являющиеся НДТ.

Разработка справочника НДТ проводилась в соответствии с порядком определе-

ния технологии в качестве НДТ, разработки, актуализации и опубликования информа-

ционно-технических справочников по НДТ, утвержденным постановлением Правитель-

ства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. № 1458 «О порядке определения

технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуали-

зации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим до-

ступным технологиям» [4], Методическими рекомендациями по определению техноло-

гии в качестве наилучшей доступной технологии, утвержденными приказом Министер-

ства промышленности и торговли Российской Федерации от 31 марта 2015 г. № 665 [8].

4 Взаимосвязь с международными аналогами

При разработке настоящего справочника НДТ использованы материалы дей-

ствующего справочника Европейского союза по НДТ «Обработка поверхностей метал-

лов и пластмасс» (Integrated Pollution Prevention and Control. Reference Document on

Best Available Techniques for the Surface Treatment of Metals and Plastics).

5 Сбор данных

Информация о технологических процессах, оборудовании, технических спосо-

бах, методах, применяемых при обработке поверхностей металлов и пластмасс с ис-

VIII

пользованием электролитических или химических процессов, отнесенных к НДТ, со-

брана в процессе разработки настоящего справочника НДТ в соответствии с Порядком

сбора данных, необходимых для разработки справочника НДТ и анализа приоритетных

проблем отрасли, утвержденным приказом Минпромторга России от 18 апреля 2017 г.

№ 1234 [12].

6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ, раз-

рабатываемыми в соответствии с распоряжением Правительства от 31 октября 2014 г.

№ 2178 р, приведена в разделе «Область применения».

7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

Настоящий справочник НДТ утвержден приказом Росстандарта от 15 декабря

2017 г. № 2842.

Настоящий справочник НДТ введен в действие с 1 июля 2018 г. официально

опубликован в информационной системе общего пользования - на официальном сай-

те Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Ин-

тернет (www.gost.ru ).

И Н Ф О Р М А Ц И О Н Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й С П Р А В О Ч Н И К

П О Н А И Л У Ч Ш И М Д О С Т У П Н Ы М Т Е Х Н О Л О Г И Я М

ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ МЕТАЛЛОВ И ПЛАСТМАСС

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ

ИЛИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Surface treatment of metals and plastics using electrolytic or chemical processes

Дата введения - 2018-07-01

Область применения

Настоящий межотраслевой («горизонтальный») справочник НДТ разработан во

взаимосвязи с отраслевыми справочниками НДТ, разрабатываемыми в соответствии с

распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. № 2178-р,

и включает в себя описание универсальных подходов и методов, применимых при об-

работке поверхностей металлов и пластмасс с использованием электролитических или

химических процессов на предприятиях, относящихся к областям применения НДТ,

определенным распоряжением Правительства Российской Федерации от

24 декабря 2014 г. № 2674-р.

Справочник НДТ носит методический характер и содержит обобщенную инфор-

мацию, сведения общего характера, общие подходы к межотраслевым технологиям,

техническим и управленческим решениям по обработке поверхностей металлов и

пластмасс с использованием электролитических или химических процессов. Справоч-

ник НДТ не содержит перечней маркерных веществ и технологических показателей для

каких-либо отраслей промышленности.

Рекомендации, содержащиеся в настоящем межотраслевом («горизонтальном»)

справочнике НДТ, подлежат применению в случае отсутствия соответствующих реко-

мендаций в отраслевом («вертикальном») справочнике НДТ, к области применения ко-

торого относится рассматриваемое предприятие (объект). Для областей применения

НДТ в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от

24 декабря 2014 г. № 2674-р разрабатываются соответствующие отраслевые («верти-

кальные») справочники.

Настоящий межотраслевой справочник НДТ предназначен для специалистов,

работающих на предприятиях, использующих технологии обработки поверхности ме-

таллов, сплавов, полимерных материалов. Предприятия машиностроения, приборо-

строения, авиационно-космической отрасли, радиоэлектроники и ряда других отраслей

имеют в своем составе цеха и участки гальванохимии, производства печатных плат,

производства электронных компонентов, а также участки цеха подготовки поверхности

металлов, сплавов (титана, стали, алюминия, меди и других металлов).

Справочник НДТ необходим для принятия решений при модернизации, рекон-

струкции цехов (участков) гальванохимических процессов с целью выбора НДТ с уче-

том ресурсосбережения и экологической безопасности производства, а также с учетом

новых растворов и добавок отечественного производства.

Настоящий справочник НДТ распространяется на следующие основные виды

деятельности, определяемые в соответствии с общероссийским классификатором ви-

дов экономической деятельности (ОКВЭД 2) ОК 029-2014 (КДЕС Ред. 2) (принят и вве-

ден в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и

метрологии от 31 января 2014 г. № 14-ст) (приложение А):

- Раздел С. Обрабатывающие производства

22 Производство резиновых и пластмассовых изделий

22.2 Производство изделий из пластмасс

24 Производство металлургическое

24.10.5 Производство листового холоднокатаного стального проката плакиро-

ванного с гальваническим или иным покрытием

25 Производство готовых металлических изделий, кроме машин и оборудования

25.2. Производство металлических цистерн, резервуаров и прочих емкостей

25.6 Обработка металлов и нанесение покрытий на металлы; механическая об-

работка металлов

25.61 Обработка металлов и нанесение покрытий на металлы

26.11 Производство элементов электронной аппаратуры

26.12 Производство электронных печатных плат

29 Производство автотранспортных средств, прицепов и полуприцепов

30 Производство прочих транспортных средств и оборудования

Справочник НДТ также распространяется на процессы, связанные с основными

видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы эмиссий и (или) мас-

штабы загрязнения окружающей среды:

- методы предотвращения и сокращения эмиссий и образования отходов;

- производственные процессы вспомогательных производств;

- хранение и подготовка сырья;

- хранение и подготовка продукции.

Справочник НДТ не распространяется на:

- процессы обработки поверхности металлов с использованием физических и

термических методов;

- процессы обработки поверхности металлов и пластика электрофоретическими

методами (окраска поверхности);

- вопросы, относящиеся исключительно к обеспечению промышленной безопас-

ности или охране труда.

Вопросы обеспечения промышленной безопасности и охраны труда рассматри-

ваются частично и только в тех случаях, когда оказывают влияние на виды деятельно-

сти, включенные в область применения настоящего справочника НДТ.

Дополнительные виды деятельности при обработке поверхностей металлов и

пластмасс с использованием электролитических или химических процессов и соответ-

ствующие им справочники НДТ (названия справочников НДТ даны в редакции распо-

ряжения Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. № 2178-р) приве-

дены в таблице 1.

Таблица 1 - Дополнительные виды деятельности, осуществляемые при обработке

поверхностей металлов и пластмасс с использованием электролитических или

химических процессов и соответствующие им справочники НДТ

Вид деятельности

Наименование соответствующего справочника НДТ

Очистка выбросов вредных (за-

справочник НДТ ИТС 22-2016 «Очистка выбросов

грязняющих) веществ в атмо-

вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный

сферный воздух

воздух при производстве продукции (товаров), а

также при проведении работ и оказании услуг на

крупных предприятиях»

Очистка сточных вод

справочник НДТ ИТС 8-2015 «Очистка сточных вод

при производстве продукции (товаров), выполне-

нии работ и оказании услуг на крупных предприя-

тиях»

Утилизация и обезвреживание

справочник НДТ ИТС 15-2016 «Утилизация и обез-

отходов

вреживание отходов (кроме обезвреживания тер-

мическим способом (сжигание отходов))»

Складирование и хранение сырья

справочник НДТ ИТС 46-2017 «Сокращение выбро-

и продукции

сов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих

веществ при хранении и складировании товаров

(грузов)»

Повышение энергетической эф-

справочник НДТ ИТС 48-2017 «Повышение энерге-

фективности

тической эффективности при осуществлении хо-

зяйственной и (или) иной деятельности»

Вопросы производственно-

справочник НДТ ИТС 22.1-2016 «Общие принципы

экологического контроля

производственного экологического контроля и его

метрологического обеспечения»

Справочник НДТ подготовлен для применения на объектах, оказывающих нега-

тивное воздействие на окружающую среду и отнесенных к объектам I категории в соот-

ветствии с критериями, утвержденными постановлением Правительства Российской

Федерации от 28 сентября 2015 № 1029 «Об утверждении критериев отнесения объек-

тов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и

IV категорий» [13].

Раздел 1. Общая информация о состоянии и развитии

технологии обработки поверхности металлов и пластмасс с

использованием электролитических или химических процессов

в Российской Федерации

1.1 Основные отрасли промышленности, в которых

используются технологии обработки поверхности металлов и

пластмасс с использованием электролитических или

химических процессов

Поверхностная обработка (ПО) металлов осуществляется с целью изменения

свойств их поверхности, как правило, для:

- декоративной отделки и отражательной способности;

- повышения твердости и износостойкости;

- предотвращения коррозии;

- в качестве основы для повышения прочности других видов обработки, таких как

окрашивание или светочувствительное покрытие для нанесения рисунков.

Пластмассы, которые легко поддаются формованию и литью, сохраняют свои

свойства, такие как теплоизоляция и гибкость, являются коррозионно-стойким и изоля-

ционным материалом, и им при соответствующей поверхностной обработке могут при-

даваться свойства металлов для:

- художественного оформления, чтобы добиться высокой ценности и придать

внешний вид золота, латуни и хрома металлоподобным материалам;

- придания отражательной способности, подобно хрому;

- увеличения прочности, поскольку пластик мягче металла;

- увеличения электрической проводимости, обычно в определенных областях.

Печатные платы (ПП) являются особым случаем, когда сложные электронные

схемы изготавливаются посредством нанесения металлов на поверхность пластмасс.

Сама по себе ПО не является четко выраженным вертикальным сектором, так

как используется в различных отраслях промышленности. ПП могли бы считаться ко-

нечными продуктами, но они широко используются в производстве, например, компью-

теров, мобильных телефонов, бытовой техники, транспортных средств и т. д.

ПО металлов и пластмасс самостоятельно не формирует индивидуальный вер-

тикальный промышленный сектор. ПО не создает изделия, она лишь изменяет свой-

ства поверхности ранее сформированных компонентов или изделий для последующего

использования. ПП можно было бы считать уже готовыми изделиями, но они являются

составными частями, произведенными для использования в других изделиях. ПП изго-

тавливаются при проведении значительного числа взаимозависимых производствен-

ных стадий. Поэтому поверхностная обработка металлов и пластиков - это неотъем-

лемый и важный процесс, присутствующий во многих отраслях промышленности.

Основными отраслями промышленности, в которых используются технологии

ПО, являются:

- автомобильное и сельскохозяйственное машиностроение;

- авиационно-космическая и медицинская промышленность;

- металлообработка;

- микроэлектроника;

- приборостроение и судостроение;

- телекоммуникации и информационные системы и др.

Диапазон изделий, подвергающихся ПО, варьируется от шурупов, гаек и болтов,

фурнитуры для легкой промышленности, ювелирных украшений и оправ для очков, де-

талей для автомобильной и других отраслей промышленности до стальных валков ве-

сом до 30 т и более и 2 м в ширину для прессования кузовов автомобилей, тары для

пищевых продуктов и напитков и т. д.

Приблизительная структура рынка: автомобильная промышленность - 20 % -

25 %, строительство - 8 % - 10 %, производство тары для пищевых продуктов и

напитков - 8 % - 10 %, электротехническая промышленность - 6 % - 8 %, электро-

ника -

6 % -

8 %, промышленное оборудование -

5 % -

6 %, авиационно-

космическая промышленность - 5 % - 6 %, медицинская техника - 5 % - 6 %, дру-

гие отрасли - 20 % - 35 %. В таблице 1.1 приведены примеры основных видов ПО и

области их применения в отраслях промышленности.

Таблица 1.1 - Основные виды ПО металлов и пластмасс и области их применения

Вид обработки

Основа

Области применения

Полученные свойства

Осаждение цин-

Сталь

Крепежные изделия (гайки, бол-

Защита от коррозии.

ка и хроматная

ты, винты, гвозди, специальные

Художественное

пассивация

конструкции и т. д.) для строи-

оформление

тельства, автомобилей, фурниту-

ры.

Компоненты автомобильной тор-

мозной системы и компоненты

системы очистки лобового стек-

ла.

Каркас и корпусы бытовой техни-

ки (телевизоры, магнитофоны,

видеомагнитофоны, стиральные

машины, холодильники)

Твердое хроми-

Сталь

Мощные двигатели (судовые

Прочность.

рование

и т. д.).

Предотвращение

Подшипники прокатных станов

слипания.

(сталь и цветной металл).

Микрогладкая по-

Валики (в бумажной промышлен-

верхность

ности).

Аэрокосмическое шасси и компо-

ненты контроля.

Медицинское оборудование.

Автомобильные амортизаторы

Хромирование

Листовая

Упаковка, предназначенная для

Защита от коррозии.

сталь

продуктов питания, бытовых и

Декоративное

коммерческих изделий (тары)

оформление

Продолжение таблицы 1.1

Вид обработки

Основа

Области применения

Полученные свойства

Никель, автока-

Пластмас-

Оборудование ванной комнаты.

Защита от коррозии.

талитическое

са, сталь,

Комплектующие детали фурниту-

Художественное

нанесение по-

алюминий

ры.

оформление

крытия (для по-

и т. д.

Текстильное и полиграфическое

следующего

оборудование.

процесса хро-

Металлическая отделка автомо-

мирования)

биля

Электролитиче-

Сталь

Монеты (все валюты ЕС). Детали

Защита от коррозии.

ский никель

(винты и т. д.). Металлическая

Декоративное

отделка автомобиля

оформление

Электрооса-

Сталь

Монеты. Детали

Художественное

ждение меди и

оформление

медных сплавов

(латуни)

Кадмирование

Сталь

Аэрокосмические детали

Защита от коррозии.

Предотвращение

слипания

Электрооса-

Медь, пе-

Разъемы и провода для теле-

Защита от коррозии.

ждение золота

чатные

коммуникаций и IS-аппаратуры

Высокая проводи-

платы

мость

Электрооса-

Сталь,

Ювелирные изделия, украшения

Художественное

ждение драго-

медь, ла-

(полые), оправы для очков

оформление.

ценных метал-

тунь, спла-

Предотвращение

лов (золота, се-

вы

коррозии

ребра, иридия,

платины)

Анодирование

Алюминий

Составные части автомобиля.

Защита от коррозии.

Аэрокосмическое крыло и фюзе-

Декоративное

ляж.

оформление (с или

Дверь здания и оконная рама,

без цвета)

облицовочные панели.

Упаковка и товары широкого по-

требления

Твердое аноди-

Алюминий

Несущие поверхности турбины

Долговечность -

рование

компрессора, установленного в

повышенная твер-

автомобильных двигателях

дость

Окончание таблицы 1.1

Вид обработки

Основа

Области применения

Полученные свойства

Конверсионные

Сталь,

Гайки, болты, винты, трубы.

Защита от коррозии.

покрытия, такие

алюминий

Шестерни двигателя, распреде-

Долговечность (сма-

как фосфатные,

и другие

лительные валы, поршни, редук-

зывание поверхно-

хроматные и др.

металлы

торы, клапаны.

сти для холодного

Холодная формовка проводов,

проката, или фор-

труб и т. д.

мовки).

Упаковка продовольственных и

Предотвращение

бытовых товаров.

поверхностных не-

Автомобильные кузова и панели.

ровностей.

Бытовые электрические товары,

Адгезия краски

и т. д.

Печатные пла-

Медь

на

Системы контроля за аэрокосмо-

Системы электрон-

ты (оловяниро-

пластике

навтикой, автомобильная продук-

ных схем

вание и медне-

ция (система управления двига-

ние, травление

телем, тормозная система и т. д.),

и т. д.)

авиационная промышленность,

телекоммуникации, бытовые то-

вары

1.2 Обзор гальванического производства

Цеха и участки гальванических производств существенно различаются по мощ-

ности, оборудованию, номенклатуре покрытий, условиям водопотребления и водоот-

ведения.

По оценке специалистов в настоящее время в Российской Федерации действует

несколько сотен гальванических цехов, в которых наносятся сотни тысяч квадратных

метров покрытий в год из металлов, сплавов и конверсионных слоев (фосфатных, ок-

сидных и др.). В гальваническом производстве применяется боле 200 видов металли-

ческих и неметаллических неорганических покрытий [14].

В приборостроении и радиоэлектронике в основном используется многопро-

фильная гальваника, которая характеризуется большим разнообразием покрытий и

вспомогательных операций при сравнительно небольшой мощности по отдельным по-

крытиям. Характерна частая смена видов покрытий. Гальванические участки обычно

насыщены самым разнообразным оборудованием. Требования, предъявляемые к ка-

честву используемой воды, высоки.

Предприятия автомобиле- и машиностроения характеризуются мощными галь-

ваническими цехами и участками при ограниченной и постоянной номенклатуре покры-

тий: защитно-декоративные (медь, никель, хром) и коррозионно-стойкие (цинк).

Существует узкопрофильная гальваника, когда на участке преобладает один вид

покрытий и необходимые вспомогательные операции. Сюда можно отнести хромиро-

вание износостойкой оснастки для производства поршневых колец.

Наиболее существенными факторами, характеризующими гальваническое про-

изводство, являются серийность производства, площадь покрытия в единицу времени.

Так, по серийности производства цеха металлопокрытий следует классифицировать

как единичные и мелкосерийные (площадь поверхности покрытия до 50 000 м²/г), сред-

несерийные (от 50 000 до 150 000 м²/г), крупносерийные (от 150 000 до 300 000 м²/г) и

массовые (свыше 300 000 м²/г). В одном цехе одновременно может осуществляться

производство покрытий с разной серийностью.

В целом по видам покрытий объем производства распределяется в процентном

соотношении следующим образом: цинкование - 40 % - 50 %, никелирование -

8 % - 10 %, меднение - 7 % - 8 %, хромирование - 7 % - 8 %, кадмирование -

4 % - 5 %, лужение - 3 % - 4 % и другие - 15 % - 33 %.

Номенклатура покрытий зависит от целевого назначения гальванического покры-

тия. Например, в машиностроении преобладает цинкование, никелирование, меднение

и хромирование.

По основному назначению покрытия подразделяются на защитные, защитно-

декоративные и специальные.

При выборе покрытий учитывают: назначение детали, назначение покрытия,

условия эксплуатации детали с покрытием, материал детали, свойства покрытия и его

влияние на механические и другие характеристики материала детали, способ получе-

ния покрытия и его влияние на механические и другие характеристики материала де-

тали, экологичность металла покрытия и технологического процесса нанесения, допу-

стимость контакта металлов и металлических и неметаллических покрытий, экономи-

ческую целесообразность.

При обработке основного металла используются следующие способы: крацева-

ние, электрохимическое полирование, штампование, «снежное» травление, штрихова-

ние, обработка «под жемчуг», вибронакатывание, нанесение дугообразных линий, ал-

мазная обработка, нанесение волосяных линий, сатинирование, пассивирование, ма-

тирование, механическое полирование, химическое полирование.

Основными способами получения покрытия в гальваническом производстве яв-

ляются: катодное восстановление, конденсационный (вакуумный), анодное окисление,

контактный, химический, контактно-механический, горячий, катодное распыление,

диффузионный, вжигание, термическое напыление, эмалирование, термическое раз-

ложение, плакирование.

1.3 Обзор производства печатных плат и металлизации

пластмасс

В производстве приборов, средств вычислительной техники, различных видов

электронных устройств и бытовой радиотехнической аппаратуры как средство автома-

тизации монтажно-сборочных операций широко применяются печатные платы [15]-[20].

Они обеспечивают снижение металлоемкости, габаритных размеров, а также по-

вышение эксплуатационных свойств изделий.

При изготовлении печатных плат в зависимости от их конструктивных особенно-

стей и масштабов производства применяются различные варианты технологических

процессов, в которых используется комплекс гальванохимических операций: бестоко-

вая (химическая) металлизация, получение защитных рисунков, вытравливание меди и

гальваническая обработка.

Электрохимические процессы обеспечивают в первую очередь основные свой-

ства плат: способность к пайке, электропроводность, необходимую эластичность и

равномерность распределения металлических покрытий. Все эти свойства определяют

качество печатных плат и их надежность в эксплуатации.

Печатная плата представляет собой плоское изоляционное основание, на одной

или обеих сторонах которого, в соответствии с электрической схемой, расположены то-

копроводящие полоски металла (проводники). Для монтажа электрорадиоэлементов

(ЭРЭ) на плату служат монтажные отверстия, которые при двустороннем расположе-

нии проводников металлизируются.

Печатные платы по конструктивным признакам делятся на следующие типы: од-

носторонние (ОПП), двусторонние (ДПП), многослойные (МПП) и гибкие (ГПП) платы.

Производство плат осуществляется следующими способами: химического трав-

ления, электрохимическим и комбинированным [15], [16].

Химический способ основан на вытравливании металла. Исходным материалом

служит фольгированный диэлектрик, т. е. изоляционный материал, обычно гетинакс, на

поверхность которого с одной или двух сторон наклеена медная фольга толщиной

35 мкм. На поверхность медной фольги вначале наносится неэлектропроводное по-

крытие в виде рисунка, защищающее проводники при последующей операции вытрав-

ливания меди. Защитный рисунок схемы выполняется стойкими к воздействию тра-

вильных растворов материалами. В результате травления полностью удаляется медь с

пробельных мест и создается проводящий рисунок. Отверстия для установки выводов

ЭРЭ сверлятся или штампуются после вытравливания меди и не подвергаются метал-

лизации.

Пайка выводов ЭРЭ производится непосредственно к контактным площадкам

печатных проводников.

Химический способ применяется главным образом в производстве плат бытовой

радиоаппаратуры и некоторых приборов.

При электрохимическом (полуаддитивном) способе проводящий рисунок созда-

ется в результате электрохимического осаждения металла, а не вытравливанием. При-

ставка «полу» означает, что в технологии изготовления сохранена операция травле-

ния, но очень тонкого слоя металла, который образуется по всей поверхности металла

при химической металлизации. Исходными материалами в этом случае служат

нефольгированные диэлектрики. Защитный рисунок, в отличие от предыдущего мето-

да, наносят таким образом, чтобы открытыми оставались те участки поверхности, ко-

торые подлежат металлизации с целью образования проводниковых элементов схемы.

Полуаддитивный метод предусматривает получение металлизированных отверстий

одновременно с проводниками и контактными площадками.

Комбинированный способ представляет собой сочетание первых двух и являет-

ся наиболее распространенным в производстве ДПП. Исходным материалом служит

фольгированный с двух сторон диэлектрик, поэтому проводящий рисунок получают вы-

травливанием меди, а металлизация отверстий осуществляется методом химического

меднения с последующим электрохимическим наращиванием слоя меди и далее дру-

гих покрытий.

Пайка ЭРЭ производится путем заполнения припоем монтажных отверстий, в ко-

торых находятся выводы ЭРЭ. Комбинированный метод является основным в произ-

водстве ДПП и МПП для аппаратуры разнообразного назначения.

Аддитивный способ заключается в получении проводящего рисунка посредством

толстослойного химического (бестокового) меднения, что позволяет исключить приме-

нение гальванических операций и операции травления. Исходным материалом служит

нефольгированный диэлектрик.

К аддитивному можно также отнести способ переноса проводящего рисунка, по-

лученного гальваническим осаждением меди на листе из коррозионно-стойкой стали,

на диэлектрические материалы.

Структура использования ПП в мире складывается следующим образом [21]:

30 % - 32 % ПП используется в телекоммуникации, около 30 % - в вычислительной

технике, 10 % - 12 % - в бытовой технике, 6 % - 8 % - в военной электронике,

7 % - 8 % - в автомобильной промышленности, 5 % - 6 % - в медицинской технике.

В России распределение ПП по сферам применения несколько другое: военная

электроника - 20 % - 25 %; системы безопасности и контроля доступа - 10 % -

15 %; телекоммуникации: гражданские и военные - 20 % - 25 %; автомобильная

электроника - 10 % - 15 %; вычислительная техника, контроллеры - 17 % - 21 %;

медицинская аппаратура - 7 % - 10 %; бытовая электроника - 7 % - 10 %; про-

чие - 10 % - 15 %.

1.4 Экологические аспекты обработки поверхности металлов и

пластмасс с использованием электролитических или

химических процессов и воздействие предприятия на

окружающую среду

Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников

загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водое-

мов, ввиду образования большого объема сточных вод, содержащих вредные примеси

тяжелых металлов, неорганических кислот и щелочей, поверхностно-активных веществ

и других высокотоксичных соединений, а также большого количества твердых отходов,

особенно от реагентного способа обезвреживания сточных вод, содержащих тяжелые

металлы в малорастворимой форме [22].

Соединения металлов, выносимые сточными водами гальванопроизводства,

весьма вредно влияют на экосистему «водоем - почва - растение - животный мир -

человек».

Многие химические вещества, поступающие в окружающую среду, в том числе и

в водоемы, а через питьевую воду в организм человека, помимо токсического дей-

ствия, обладают канцерогенным (способны вызвать злокачественные новообразова-

ния), мутагенным (могут вызвать изменения наследственности) и тератогенным дей-

ствием (способны вызвать уродства у рождающихся детей). Канцерогенное действие

на теплокровных животных при поступлении в организм с питьевой водой оказывают

мышьяк, селен и палладий, а при поступлении в организм другими путями - хром, бе-

риллий, свинец, ртуть, кобальт, никель, серебро, платина. Тератогенное действие на

животных в экспериментальных условиях оказали кадмий, свинец, мышьяк, кобальт,

алюминий и литий. В опытах с радужной форелью описано мутагенное действие суль-

фида цинка. Некоторые неорганические соединения, например соединения хрома (VI),

оказывают на людей аллергенное действие. Многие неорганические соединения даже

в очень малых концентрациях оказывают вредное воздействие на рыб и их кормовые

ресурсы. Большинство водных организмов более чувствительно к действию токсичных

веществ, чем человек и теплокровные животные. Разные виды организмов неодинако-

во переносят действие неорганических соединений. Так, ЛК50 (летальная концентра-

ция, при которой гибнет 50 % особей) кадмия составляет для циклопов 3,8 мг/л, а для

дафний - 0,055 мг/л. Икра лососевых рыб более чувствительна, чем взрослые особи,

к действию меди и цинка.

Кумуляция вредных неорганических соединений тканями рыб создает угрозу

отравления людей, употребляющих такую пищу. Они накапливается микроорганизма-

ми, рыбами и их кормовыми ресурсами до высоких концентраций. Кадмия в тканях рыб

обнаружено в 200 раз больше, чем содержалось в воде, что подтверждено опытами на

молоди окуня черного большеротого и ушастого, продолжавшимися 6 мес, при концен-

трациях кадмия в воде 0,0005-0,85 мг/л. Ткани устриц из водоемов кумулируют свинец,

кадмий, цинк, медь и кобальт, мидий - кадмий.

В крупных городах и промышленных центрах вредные вещества поступают в во-

доемы в виде различных соединений и смесей, оказывающих совместное, или так

называемое комбинированное, действие на организм человека, теплокровных живот-

ных, флору и фауну водоемов, на микрофлору очистных сооружений канализации. Это

может быть: 1) синергизм, или потенционирование, когда эффект действия больше

простого суммирования; 2) антагонизм, когда действие нескольких ядов бывает мень-

ше суммированного и 3) аддитивное, или простое суммирование. Нередко наблюдают-

ся и отступления от этой схемы. Кадмий в сочетании с цинком и цианидами в воде уси-

ливает их действие, мышьяк является антагонистом селена. В опытах с радужной фо-

релью токсичность смеси сульфидов цинка и меди в малых концентрациях была при-

мерно такая же, как и каждого компонента в отдельности, а при высоких концентрациях

наблюдался синергизм. Часто одни и те же элементы могут выступать как синергисты

для одних функциональных систем организмов и как антагонисты для других. Так, мар-

ганец и медь проявляют синергизм в процессах кроветворения и антагонизм при воз-

действии на центральную и периферическую нервные системы. Полных схем комбини-

рованного действия вредных веществ в настоящее время не существует.

Физико-химические свойства воды - температура, содержание кислорода, жест-

кость и pH - влияют на токсичность многих неорганических веществ. С повышением

температуры воды увеличивается обмен веществ водных организмов, и они получают

больше яда. При увеличении общей жесткости воды с 20 до 260 мг/л по карбонату

кальция средние летальные концентрации (ЛКср) различных соединений кадмия, меди,

олова и свинца увеличиваются примерно в 100 раз. Увеличение pH с 6,6 до 8,0 также

снижает токсичность многих веществ. Таким образом, в водоемах с малой жесткостью

воды ядовитое действие металлов, как правило, будет больше, хотя и бывают исклю-

чения из этой закономерности. Поэтому снижение жесткости водопроводной воды мо-

жет повысить токсичность содержащихся в ней металлов.

Концентрации загрязняющих сточные воды примесей при поступлении их в во-

доем постепенно уменьшаются за счет разбавления, осаждения на дне и химического

взаимодействия примесей с веществами, присутствующими в воде водоема, а также

вследствие разложения многих примесей (главным образом органических) с помощью

аэробных микроорганизмов, всегда имеющихся в воде водоема. Способность водое-

мов к ликвидации загрязняющих примесей и восстановлению природных качеств воды

водоема называется самоочищающей способностью водоема. Процессы биологиче-

ского самоочищения связаны с потреблением кислорода, растворенного в воде водое-

ма. Для предотвращения нарушения кислородного режима водоема количество орга-

нических веществ, попадающих со сточными водами в водоем, не должно превышать

определенную величину, соответствующую количеству кислорода, поступающего из

атмосферы. В противном случае содержание кислорода в воде водоема начнет сни-

жаться, что приведет к гибели флоры и фауны. Процессы биологического самоочище-

ния водоемов могут нарушаться при попадании в них солей тяжелых металлов. Само-

очищающая способность водоемов зависит от их мощности, глубины водоема, скоро-

сти течения, температуры воды и т. д.

Некоторые неорганические соединения оказывают губительное действие на

микроорганизмы очистных сооружений, прекращают или замедляют процессы биоло-

гической очистки сточных вод и сбраживание осадков в метантенках.

При использовании воды загрязненных водоемов для орошения цветные метал-

лы выносятся на поля и концентрируются в верхнем, наиболее плодородном гумусосо-

держащем слое почвы. Концентрация металлов в этом слое приводит к снижению

азотфиксирующей способности почвы и урожайности сельскохозяйственных культур,

накоплению металлов выше допустимых концентраций в кормах и других продуктах.

В настоящее время тяжелые металлы занимают лидирующее место среди

наиболее опасных факторов в общем загрязнении окружающей среды.

Серьезную опасность представляет сброс в водоемы, особенно малопроточные

(озера, водохранилища), сточных вод, загрязненных биогенными элементами (соеди-

нениями фосфора и азота). В воде, содержащей органические вещества и биогенные

элементы, происходит интенсивное размножение микроскопических водорослей -

сине-зеленых. Временами поверхность воды покрывается сплошным слоем водорос-

лей ядовито-зеленого цвета, происходит эвтрофикация водоемов (цветение). Некото-

рые сине-зеленые водоросли выделяют в воду токсичные вещества. Отмирая, сине-

зеленые водоросли полностью обескислороживают воду водоема и загрязняют ее про-

дуктами разложения.

Экологическая опасность гальванического производства определяется вредным

воздействием его отходов на окружающую среду. В первую очередь от загрязнения

компонентами технологических растворов страдают поверхностные водоемы. В них

попадают сточные воды, образующиеся при промывке деталей, а также концентриро-

ванные жидкие отходы, образующиеся как при замене отработанных технологических

растворов, так и после некоторых методов очистки сточных вод (ионообменного, элек-

тродиализного, ультра- и гиперфильтрационного и др.). Во вторую очередь компонен-

тами технологических растворов загрязняются почвы и подземные водоемы. Источни-

ком такого вида загрязнения окружающей среды служат твердые отходы гальваниче-

ского производства, образующиеся после очистки сточных вод и отработанных техно-

логических растворов реагентным и некоторыми другими методами [23], [24].

Рассмотрим сначала воздействие сточных (промывных) вод на поверхностные

водоемы. Наиболее уязвимы водоемы рыбохозяйственного назначения. Для оценки

экологической опасности сточных вод введем понятие «экологический критерий» (ЭК),

который определим как отношение конечной концентрации компонента раствора

в сбрасываемой (очищенной) воде Скон к его ПДК в воде рыбохозяйственных водоемов

[23]:

Скон

ЭК =

(1.1)

ПДК.

Чем больше экологический критерий, тем большую экологическую опасность

представляют сточные воды, содержащие тот или иной компонент раствора.

Концентрация компонентов в сбрасываемой в водоемы воде Скон зависит от эф-

фективности работы очистных сооружений, которая определяется степенью очистки

α сточных вод от того или иного компонента раствора и зависит от концентрации ком-

понентов в сточной воде, подаваемой на очистку:

Сст - Скон

α =

(1.2)

Сст

где Сст - концентрация компонента в сточной воде, подаваемой на очистку, г/л;

Скон - концентрация компонента в очищенной воде, г/л.

Концентрация компонента технологического раствора в сточной воде, подавае-

мой на очистку, Сст, в свою очередь, зависит от расхода воды Q, л/ч, на промывные

операции по всему цеху и скорости уноса технологического раствора q, л/ч, деталями

из технологической ванны и определяется кратностью разбавления q/Q:

Сст

(1.3)

Q =

Со или Сст = Со^·

где Со - концентрация компонента в технологическом растворе, г/л.

Преобразовав уравнение (1.2) и подставив в него выражение (1.3), получаем:

Скон = Сст · (1 - α) = Со · (1 - α) ·

(1.4)

Подставив полученное выражение в уравнение (1.1), получаем:

Со

ЭК =

(1.5)

ПДК ·

Q · (1 - α).

Таким образом, экологический критерий прямо пропорционально зависит от кон-

центрации компонента в технологическом растворе, кратности разбавления промыв-

ными водами выносимого из ванны раствора и обратно пропорционально зависит от

степени очистки сточных вод. Чем больше экологический критерий, тем большую эко-

логическую опасность представляют сточные воды, содержащие компоненты того или

иного технологического раствора.

Если ПДК какого-либо вещества определяет его экологическую опасность, то

кратность превышения концентрации этого вещества в растворе Cо над его ПДК в воде

рыбохозяйственных водоемов Cо/ПДК определяет экологическую опасность (ЭО) рас-

твора этого вещества:

Со

ЭО =

(1.6)

ПДК.

В таблице 1.2 представлены величины ПДК токсичных компонентов технологи-

ческих растворов и электролитов для воды водоемов рыбохозяйственного значения, а

также значения экологической опасности растворов этих компонентов, концентрация Со

которых соответствует рабочим концентрациям растворов и электролитов, применяе-

мых в гальванопроизводстве.

Таблица 1.2 - Степень экологической опасности компонентов растворов и

электролитов

Назначение растворов и электролитов,

Экологическая

Компоненты

наименование технологической операции,

ПДК,

опасность

растворов

технологического процесса,

мг/л

растворов

в которых используются компоненты

компонентов

Этилендиамин

Меднение, цинкование

0,001

(70  30) · 10⁶

Отработанные растворы травления меди

60 · 10⁶

Меднение в кислых электролитах

(56  64) · 10⁶

Cu²⁺

Меднение в цианистых электролитах

(32  85) · 10⁶

Меднение в пирофосфатных электролитах

(20  26) · 10⁶

Химическое меднение

0,001

4  9 · 10⁶

Хромирование

(3,9  10,2) · 10⁶

Сr⁶⁺

Хроматирование покрытий

(0,9  4,8) · 10⁶

Анодирование в хромовой кислоте

0,02

(0,8  1,5) · 10⁶

Осаждение кобальта

10 · 10⁶

Сo²⁺

Осаждение сплавов Ni-Co, Zn-Co

0,01

4,2 · 10⁶

Катапин

Травление сталей

0,000 7

10 · 10⁶

Никелирование электролитическое

(5,2  9,1) · 10⁶

Ni²⁺

Химическое никелирование

0,01

(0,6  1,5) · 10⁶

Кадмирование в аммиакатных электроли-

тах

(5,2  8,8) · 10⁶

Кадмирование в цианистых электролитах

(5,2  7,8) · 10⁶

Cd²⁺

Кадмирование в кислых электролитах

(5,2  6,6) · 10⁶

Кадмирование в пирофосфатных электро-

литах

0,005

1,8 · 10⁶

Цинкование в кислых электролитах

(2,7  7,2) · 10⁶

Цинкование в аммиакатных электролитах

(1,4  5,7) · 10⁶

Цинкование в цианистых электролитах

(0,8  3,6) · 10⁶

Zn²⁺

Цинкование в цинкатных электролитах

(0,8  2,8) · 10⁶

Цинкование в пирофосфатных электроли-

тах

0,01

(1,4  1,8) · 10⁶

I^-

Серебрение в иодидных электролитах

0,08

4,3 · 10⁶

Травление титана, осветление алюминие-

F^-

вых сплавов, содержащих кремний

0,05

4 · 10⁶

Sr²⁺

Хромирование

0,001

3,3 · 10⁶

Цинкование, кадмирование, оловянирова-

ПЭИ

ние

0,001

3 · 10⁶

Продолжение таблицы 1.2

Назначение растворов и электролитов,

Экологическая

Компоненты

наименование технологической операции,

ПДК,

опасность

растворов

технологического процесса,

мг/л

растворов

в которых используются компоненты

компонентов

NO2-

Оксидирование сталей

0,08

(1,3  2,1) · 10⁶

Цианистое кадмирование

(1,4  2,1) · 10⁶

Цианистое золочение

(0,6  2) · 10⁶

CN^-

Цианистое цинкование

(0,4  1,1) · 10⁶

Цианистое серебрение

(0,3  1,3) · 10⁶

Цианистое меднение

0,05

(0,3  1) · 10⁶

CNS^-

Серебрение из роданистых электролитов

0,1

1,8 · 10⁶

Mo⁶⁺

Пассивация цинковых покрытий

0,001 2

1,3 · 10⁶

Al³⁺

Травление и анодирование алюминия

0,04

0,9 · 10⁶

Feобщ

Травление стальных деталей, железнение

0,1

0,6 · 10⁶

Фосфатирование в растворе соли Мажеф,

Mn²⁺

оксидирование медных сплавов

0,01

0,5 · 10⁶

Цинкование, кадмирование, оловянирова-

ОС-20

ние, обезжиривание

0,01

0,5 · 10⁶

Pb²⁺

Свинцевание, покрытие сплавом Sn-Pb

0,1

0,4 · 10⁶

Сr³⁺

Хромирование, хроматирование

0,07

0,4 · 10⁶

Диспергатор НФ

Цинкование, кадмирование

0,25

0,4 · 10⁶

Фосфаты по Р

Электрополирование

2,0

0,3 · 10⁶

NH4+

Цинкование, кадмирование

0,5

0,2 · 10⁶

Алюмокалиевые

Цинкование

квасцы

0,63

9 · 10⁴

Se⁴⁺

Меднение пирофосфатное, серебрение

0,001 6

3 · 10⁴

Ba²⁺

Фосфатирование сталей

0,74

3 · 10⁴

Пирофосфаты

Меднение, цинкование и кадмирование из

по Р

пирофосфатных электролитов

2,0

(1,5  4,3) · 10⁴

Травление медных сплавов, осветление

алюминия

2 · 10⁴

NO3-

Осветление цинковых и кадмиевых покры-

тий

40,0

1 · 10³

Синтанол ДС-10

Химическое и электрохимическое обезжи-

0,000 5

20 · 10⁶

Пеногаситель

ривание

КЭ-10-12

0,001

2 · 10²

Синтамид-5

0,1

8 · 10⁴

Сульфонол

НП-3

0,1

6 · 10⁴

Сульфонол

НП-5

0,1

6 · 10⁴

Сульфирол-8

0,1

3 · 10⁴

ОП-7

0,3

1,7 · 10⁴

Окончание таблицы 1.2

Назначение растворов и электролитов,

Экологическая

Компоненты

наименование технологической операции,

ПДК,

опасность

растворов

технологического процесса,

мг/л

растворов

в которых используются компоненты

компонентов

ОП-10

0,5

1,2 · 10⁴

Травление титана, цианистые цинкование

Ti²⁺

и кадмирование

0,06

1,7 · 10⁴

1,4-бутиндиол

Блестящее никелирование

0,1

1,5 · 10⁴

Цинкование, никелирование, кадмирова-

Н3BО3 по В

ние, эматалирование

0,5

1,1 · 10⁴

Красители:

Наполнение анодно-окисных покрытий

Глубоко-черн.

0,8

2 · 10⁴

акт. черн. К

0,5

3 · 10⁴

кисл. черн. С

0,05

3 · 10⁵

оранж. 2Ж

0,01

1 · 10⁵

чисто-голубой

0,01

1 · 10⁵

красный 2С

0,01

5 · 10⁵

SO42-

Травление медных сплавов, сталей

100,0

0,9 · 10⁴

Нанесение фосфатных, оксидных фос-

Фосфаты по Р

фатных покрытий, обезжиривание

2,0

0,8 · 10⁴

Электрополирование меди, цинкование,

Тиомочевина

кадмирование

1,0

0,3 · 10⁴

Cl^-

Травление сталей, снятие шлама

300,0

1,4 · 10³

Mg²⁺

Никелирование, цинкование

40,0

1,5 · 10²

Флокулянт ПАА

Очистка сточных вод

0,88

5,7

SO32-

Обезвреживание хромсодержащих стоков

1,9

В зависимости

S2O52-

(восстановление Cr⁶⁺ до Cr³⁺)

1,7

от передозиров-

S2O32-

2,2

ки

Из этой таблицы видно, что, кроме растворов этилендиамина и катапина,

наибольшей экологической опасностью обладают растворы ионов тяжелых металлов:

ЭО от (20  85) · 10⁶ для меди до 0,2 · 10⁶ для молибдена. Среди растворов кислотных

остатков и лигандов наибольшей экологической опасностью обладают йодидные, фто-

ридные и цианидные растворы (ЭО = (4,3  2) · 10⁶), наименьшей - растворы сульфа-

тов, хлоридов и нитратов (ЭО = (9  1) · 10³). Аммонийные (ЭО = 2 · 10⁵) и пирофос-

фатные (ЭО = 1,1  4,3) · 10⁴) растворы занимают промежуточное положение.

Так как практически для всех компонентов технологических растворов гальвани-

ческого производства ПДК установлены по одному и тому же лимитирующему показа-

телю вредности (токсикологическому), то экологическую опасность технологических

растворов и электролитов можно определять суммированием значений степени эколо-

гической опасности раствора каждого компонента.

В качестве примера в таблице 1.3 приведена сравнительная оценка экологиче-

ской опасности некоторых электролитов цинкования: за счет более высокой концен-

трации компонентов (особенно ионов цинка) кислые электролиты, как это

ни парадоксально, обладают наибольшей экологической опасностью, превышающей

экологическую опасность цианистых электролитов. Парадоксальность данного утвер-

ждения объясняется путаницей в терминологии: экологическая опасность часто пута-

ется с токсичностью для человека. Так, например, общеизвестно, что цианиды ядови-

тее соединений цинка: смертельная доза сульфата цинка для теплокровных животных

составляет 750 мг/кг массы тела, а средняя смертельная доза цианидов для человека

почти в 1000 раз меньше и составляет 0,7-3,5 мг/кг массы тела. В тоже время для эко-

логии ионы цинка в 5 раз опаснее, чем цианиды: для ионов цинка ПДКр.х. = 0,01 мг/л,

для цианид-анионов ПДКр.х. = 0,05 мг/л. Следовательно, токсичность для человека

электролитов цинкования определяется главным образом содержанием цианидов, а

экологическая опасность - в бóльшей степени содержанием соединений цинка и в

мéньшей степени наличием цианидов.

Интервалы значений экологической опасности применяемых в гальванотехнике

технологических растворов представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.3 - Сравнительная оценка экологической опасности электролитов

цинкования

Цианистые

Цинкатные

Кислые

Мало-

Аммиа-

Компоненты

Обыч-

Серно-

Хлори-

циа-

№ 1

№ 2

катный

ный

кислый

стый

нистый

ZnO

40-45

8-10

35-40

ZnSO4·7H2O

200-300

ZnCl2

135-150

NaCN

80-85

18-20

NaOH

40-60

60-80

100-120

Na2SO4

50-100

NaCl

200-230

Al2(SO4)3·18H2O

30-50

NH4Cl

200-220

ПЭИ

0,5-1,0

ЛВ-8490

1-4

Уротропин

20-25

Препарат ОС-20

4-5

Диспергатор НФ

6-8

Декстрин

8-10

Экологическая опас-

ность

4,5 · 10⁶

1,02 · 10⁶

1,8 · 10⁶

0,8 · 10⁶

3,88 · 10⁶

6,8 · 10⁶

7,2 · 10⁶

Таблица 1.4 - Интервалы значений экологической опасности применяемых в

гальванотехнике технологических растворов

Интервал значений

Наименование технологической операции

экологической опасности

технологических растворов

Электрохимическое обезжиривание

5 · 10³-80 · 10³

Химическое обезжиривание

2 · 10³-10 · 10⁶

Травление:

Продолжение таблицы 1.4

Интервал значений

Наименование технологической операции

экологической опасности

технологических растворов

- углеродистых, низко- и среднелегированных

сталей, чугунов

0,2 · 10³-11,0 · 10⁶

- коррозионно-стойких сталей

0,3 · 10³-1,0 · 10⁶

- хромистых и хромоникелевых сталей

8 · 10³-70 · 10⁶

- алюминия и его сплавов

0,1 · 10³-3,0 · 10⁶

- меди и ее сплавов

1,5 · 10³-27,0 · 10⁶

Электрохимичесое полирование металлов

0,22 · 10⁶-11,6 · 10⁶

Химичесое полирование металлов

1 · 10⁶-32 · 10⁶

Цинкование:

- в цинкатных электролитах

0,8 · 10⁶-4,0 · 10⁶

- в цианистых электролитах

1 · 10⁶-5 · 10⁶

- в кислых электролитах

2 · 10⁶-9 · 10⁶

- в аммиакатных электролитах

1,8 · 10⁶-12,0 · 10⁶

Кадмирование:

- в аммиакатных электролитах

5 · 10⁶-8 · 10⁶

- в цианистых электролитах

8 · 10⁶-10 · 10⁶

- в кислых электролитах

5 · 10⁶-19 · 10⁶

Меднение:

- в пирофосфатных электролитах

14 · 10⁶-37 · 10⁶

- в цианистых электролитах

17 · 10⁶-50 · 10⁶

- в кислых электролитах

40 · 10⁶-158 · 10⁶

Никелирование

2,5 · 10⁶-9,0 · 10⁶

Химическое покрытие Ni-P

0,5 · 10⁶-3,2 · 10⁶

Химическое покрытие Ni-B

0,8 · 10⁶-66,5 · 10⁶

Хромирование

3,9 · 10⁶-10,5 · 10⁶

Оловянирование

0,1 · 10⁶-10 · 10⁶

Нанесение сплава олово-свинец

0,1 · 10⁶-1,1 · 10⁶

Нанесение сплава олово-висмут

0,04 · 10⁶-30,0 · 10⁶

Серебрение

0,02 · 10⁶-3,0 · 10⁶

Золочение

0,05 · 10⁶-3,0 · 10⁶

Палладирование

0,03 · 10⁶-1,0 · 10⁶

Анодирование алюминия и его сплавов:

- защитное и защитно-декоративное

0,1 · 10³-2,6 · 10⁶

- эматалирование

50 · 10³-3 · 10⁶

Химическое оксидирование алюминия и его спла-

вов

0,1 · 10⁶-0,3 · 10⁶

Химическое оксидирование магниевых сплавов

0,4 · 10⁶-2,7 · 10⁶

Химическое оксидирование сталей

1,8 · 10⁶-2,0 · 10⁶

Фосфатирование стали

0,3 · 10⁶-3,8 · 10⁶

2.2 Технологические процессы и способы обработки

поверхности металлов и пластмасс в гальванохимическом

производстве с использованием электролитических или

химических процессов

2.2.1 Схемы технологических процессов подготовки поверхности перед

нанесением покрытий

Стали углеродистые низко- и среднелегированные с временным сопротивлением

разрыву до 1350 МПа:

- окалина и ржавчина

4/5 - 1 - 8 - 1 - 10 - 1 - 6 - 1 -

11 - 1

- ржавчина

8 - 1 - 10 - 1 - 6 - 1 - 11 - 1 или

9 - 1 - 10 - 1 - 11 - 1

Стали углеродистые низко- и среднелегированные с временным сопротивлением

разрыву более 1350 МПа:

4/5 - 1 - 27 - 3 - 11 - 1

Стали коррозионно-стойкие:

- высокотемпературная окалина, обра-

3б - 5 - 1 - 7 - 1 - 8 - 1 - 10 -

зованная в воздушной среде при закал-

1 - 14 - 1

ке, закалке с последующим отпуском

- окисная пленка, образованная при

5 - 1 - 7 - 1 - 8 - 1 - 10 - 1 -

нагреве в защитной среде или при от-

14 - 1 или 3б

пуске

- поверхностный слой пониженной кор-

5 - 1 - 7 - 1 - 8 - 1 - 10 - 1 -

розионной стойкости или с измененным

14 - 1

составом пониженной прочности, в том

числе окисная пленка сварного соеди-

нения

Медь и ее сплавы:

4/5 - 1 - 7 - 1 - 8 - 1 - 10 - 1 - 5/6 - 1 - 11 - 1

Механически полированные медь и ее сплавы, цинковые сплавы, металлические

покрытия:

4/5 - 1 - 6 - 1- 11 - 1

Алюминий и его сплавы:

- поверхность, механически не полиро- 4 - 8 - 1 - 10 - 1 - (12/13 - 14 -

ванная

1) */16 - 1

- поверхность механически полирован-

4 - 5/6 - 1 - 10 - 1 - (12/13 -

ная или обработана с допусками разме-

14 - 1) */16 - 1

ров по 8 - 10 квалитету

Титановые сплавы:

4/5 - 1 - 15 - 11 - 1

* Операция проводится при необходимости.

2.2.2 Схемы технологических процессов дополнительной обработки

покрытий

Цинкование и кадмирование:

- с хроматированием: 17 - 2 - 1 - (20 - 1 - 21)/22 - 1- 27 или

17 - 2 - 1 - 27 - 30 - 11 - 1 - 21 - 1- 27

- с фосфатированием: 17 - 2 - 1 - 23 - 1 - 26 - 2 - 1 - 27 - 30 - 28/29

Хромирование, меднение, никелирование, оловянирование, серебрение, золо-

чение, палладирование, нанесение сплавов и химических покрытий никель-фосфор и

никель-бор:

17 - 2 - 1 - 24 * - 1 - 27 - 30 *

Оксидирование, фосфатирование, пассивирование:

18/19/23/24 - 1 - 25/26 - 1 - 27 - 28/29 *

Условные обозначения:

1 - промывка в проточной воде

16 - иммерсионное цинкование или ни-

келирование

2 - промывка в непроточной воде

17 - нанесение металлического покрытия

3а, 3б - гидро- (а) или пескоструйная (б)

18 - оксидирование химическое

обработка

4 - обезжиривание органическими рас-

19 - оксидирование электрохимическое

творителями

5 - обезжиривание химическое

20 - осветление

6 - обезжиривание электрохимическое

21 - хроматирование

7 - рыхление окалины

22 - одновременное осветление и хрома-

тирование

8 - травление

23 - фосфатирование

9 - одновременное травление и обезжи-

24 - пассивирование

ривание

10 - снятие травильного шлама

25 - наполнение в воде

11 - активация

26 - наполнение в хроматном растворе

12 - полирование химическое

27 - сушка

13 - полирование электрохимическое

28 - пропитка маслами, лаками и др.

14 - нейтрализация

29 - гидрофобизирование

15 - гидридная обработка

30 - термообработка

* Операция проводится при необходимости.

2.3 Базовые технологии обработки поверхности металлов,

сплавов и неметаллических компонентов (пластмассы,

пластики) [23], [25]-[32]

2.3.1 Механические методы подготовки поверхности

Механическая обработка поверхности производится перед нанесением защитно-

декоративных покрытий для доведения поверхности до требуемого класса чистоты, а

также после нанесения покрытия для придания поверхности блеска.

Основными механическими методами подготовки поверхности являются шлифо-

вание, полирование и голтование.

2.3.1.1 Шлифование и полирование

Процесс шлифования заключается в снятии тонкой стружки металла абразивны-

ми кругами или абразивной шкуркой.

Требуемая чистота поверхности достигается путем последовательной обработки

деталей абразивами разной зернистости в несколько переходов. Распространенным

в гальванических цехах способом шлифования является обработка при помощи мягких

кругов (из бязи, войлока или фетра) с абразивным порошком.

Процесс полирования заключается в удалении микронеровностей с поверхности

полируемого изделия и придании ей блеска. Полирование производится мягкими кру-

гами (из бязи и войлока) с помощью паст. Состав пасты выбирается в зависимости от

характера полируемого металла.

Область применения. Для стальных деталей - подготовка поверхности перед

покрытием, не требующим зеркального блеска, перед декоративным покрытием с по-

лируемым или с неполируемым подслоем меди или без подслоя меди; для алюминия и

сплавов - перед декоративным анодированием, электрохимической полировкой, де-

коративной отделкой; полирование медных, никелевых и хромовых покрытий.

2.3.1.2 Галтование

При галтовании (сухом или подводном) происходит трение деталей и абразива

среды во вращающихся барабанах, в результате чего сглаживаются неровности, риски

и заусенцы. Среда, в которой производится галтование (стальные шарики, куски абра-

зива, обрезки кожи и т. п.), способствует получению гладкой, ровной и при необходимо-

сти блестящей поверхности.

Преимуществом подводного галтования является возможность обработки дета-

лей сложной конфигурации, изготовленных из мягких металлов.

В качестве абразива используется бой шлифовальных электрокорундовых кру-

гов в виде кусочков неправильной формы. Величина кусочков абразива выбирается в

соответствии с размерами и формой обрабатываемых деталей. В галтовочный бара-

бан загружаются абразив и детали. Жидкой средой, в которой производится шлифова-

ние, служат щелочные растворы мыла, тринатрийфосфата, кальцинированной соды.

Кроме полирующего материала и деталей, в полировочный барабан засыпается

твердый наполнитель для предохранения обрабатываемых деталей от поломок и де-

формаций. Обычно в качестве твердого наполнителя применяют стальные шарики.

В большинстве случаев подводное полирование производится в перфорирован-

ных барабанах, погруженных в жидкую среду. Изменением уровня раствора в ванне

можно регулировать скорость полирования: при понижении уровня раствора скорость

полирования увеличивается, при повышении - уменьшается.

При сухом галтовании в качестве абразива для шлифования применяют

шлифпорошки, для полирования - ммкропорошки с обрезками кожи. В этом случае

применяют неперфорированные барабаны.

Для интенсификации сухого галтования можно применять вибрацию, что сокра-

щает время обработки по сравнению с обычным сухим галтованием до 2 раз. Режимы

работы выбираются в зависимости от формы деталей и обрабатываемого металла.

Виброгалтованию подлежат детали из стали и цветных металлов размером до 100 мм.

Для ускорения виброгалтования в мельницу вместе с деталями загружается шлифпо-

рошок.

Продолжительность сухого или подводного галтования зависит от исходного со-

стояния обрабатываемой поверхности, требуемого класса чистоты и конфигурации де-

талей.

2.3.2 Обезжиривание

В таблице 2.1 представлены наиболее распространенные составы растворов

электрохимического, а в таблице 2.2 - химического обезжиривания с указанием их

экологической опасности и режимов обработки.

Таблица 2.1 - Составы растворов электрохимического обезжиривания, их

экологическая опасность и режимы обработки

Состав электролита

Режим обработки

Экологи-

Продолжитель-

Обрабатываемый

Количе-

Темпе-

Плот-

ческая

Компо-

ность, мин

металл, покрытие

опас-

ствово,

ратура,

ность то-

ненты

на като-

г/л

°С

ка, А/дм²

ность

на аноде

де

Все металлы, спла-

Трина-

вы, покрытия

трийфос-

20-40

фат

Карбонат

20-40

30-80

2-10

0,5-10

1-5

5,5 · 10³

натрия

Стекло

натриевое

3-5

жид.

Окончание таблицы 2.1

Состав электролита

Режим обработки

Экологи-

Продолжитель-

Обрабатываемый

ческая

Количе-

Темпе-

Плот-

Компо-

ность, мин

металл, покрытие

ствово,

ратура,

ность то-

опас-

ненты

на като-

ность

г/л

°С

ка, А/дм²

на аноде

де

Сталь всех марок, ко-

Натр ед-

вар

кий

20-40

Трина-

трийфос-

5-15

фат

Стекло

50-70

2-8

0,5-5,0

0,5-3,0

8 · 10⁴

натриевое

10-30

жид.

Обезжи-

риватель

1,4-1,9

ДВ-301

Цинковые сплавы, в

Натр ед-

том числе ЦАМ

кий

8-12

Трина-

трийфос-

4-6

фат

Карбонат

8-12

60-70

1-2

0,5

2,6 · 10⁴

натрия

Силикат

25-30

натрия

Сульфо-

0,1-0,3

нол НП-3

Составы моющих препаратов, приведенных в таблице, следующие, %: ТМС-31:

олеиновая кислота - 4, моноэтаноламин - 10, мыла натриевые - 7, эстефат 383-6,

триэтаноламин - 8, изопропанол - 10, вода - 55; лабомид-203: карбонат натрия - 50,

триполифосфат натрия - 30, метасиликат натрия - 10, синтанол ДС-10-8, алкил-

сульфонаты - 2; МЛ-52: карбонат натрия - 50, триполифосфат натрия - 30, метаси-

ликат натрия - 10, сульфонол НП-3-1,8, смачиватель ДБ - 8,2.

Из таблиц 2.1 и 2.2 видно, что практически все составы обезжиривания поверх-

ности деталей содержат в своем составе щелочной агент, фосфаты и ПАВ, а их эколо-

гическая опасность определяется главным образом синтанолом ДС-10, ПДКрыб. хоз кото-

рого составляет всего 0,000 5 мг/л. Поэтому рекомендуется в раствор обезжиривания

вводить другое ПАВ, у которого ПДКрыб. хоз не менее 0,1 мг/л, что на три порядка

уменьшает экологическую опасность обезжиривающих растворов.

Хочется отметить, что зачастую неоправданно ограничивают применение так

называемых биологически жестких ПАВ. Такое ограничение связано со значительными

трудностями при окислении биологически жестких ПАВ микроорганизмами при биоло-

гической очистке сточных вод на городских очистных сооружениях. Однако, если кон-

центрация таких ПАВ в сточных водах, поступающих на биологическую очистку, ниже

ПДКрыб.хоз, то ограничение в применении биологически жестких ПАВ лишено смысла.

Действительно, при содержании в растворах обезжиривания ОП-7 или ОП-10 в концен-

трации 1-2 г/л их содержание в промывных водах после операции обезжиривания со-

ставит не более 2-4 мг/л (обычно кратность разбавления составляет 500), в сточных

водах гальванического производства - не более 0,5-1,0 мг/л (как правило, операции

обезжиривания составляют не более 25 % от общего количества технологических опе-

раций гальванического цеха), а в сточных водах предприятия - не более 0,2-0,3 мг/л

(в среднем объем водопотребления гальванического цеха не превышает 30 % от обще-

го водопотребления предприятия). Таким образом, в сточных водах на выходе с пред-

приятия содержание ОП-7 и ОП-10 не будет превышать их ПДК (для ОП-7

ПДКрыб. хоз = 0,3 мг/л, для ОП-10 ПДКрыб. хоз = 0,5 мг/л), а с учетом разбавления промыш-

ленных сточных вод сточными водами от жилищного фонда города концентрация ука-

занных ПАВ будет еще ниже.

Таблица 2.2 - Составы растворов химического обезжиривания, их экологическая

опасность и режимы обработки

Состав растворов

Режим обработки

Экологиче-

Назначение

Обрабатываемый

Вре-

ская опас-

Кол-

Темпера-

операции

металл

Компоненты

мя,

ность

во, г/л

тура, °С

мин

растворов

Очистка от

Все металлы и

Средство моющее

60-80

70-80

5-10

7 · 10⁶

шлифоваль-

сплавы, шлифован-

ТМС-31

ных и поли-

ные и полированные

Средство моющее

роваль-ных

поверхности и по-

«Полинка»

60-80

70-80

5-10

7 · 10⁶

паст

крытия

(ТМС-31А) или

«Вертолин-74»

Очистка от

Все металлы, спла-

Средство моющее

20-30

60-80

3-10

4,8 · 10⁶

рабочих и

вы и покрытия

«Лабомид-203»

консерваци-

Стали разных марок

Натр едкий

5-15

онных масел,

Тринатрийфосфат

15-35

60-80

3-20

10 · 10⁶

смазок и дру-

Карбонат натрия

15-35

гих жировых

Синтанол ДС-10

3-5

загрязнений

Натр едкий

20-40

Тринатрийфосфат

5-15

Силикат натрия

5-15

50-70

2-5

1 · 10⁵

Обезжириватель

ДВ-301

3-5

Все металлы, спла-

вы и покрытия, кро-

Тринатрийфосфат

15-35

ме полированного

Карбонат натрия

15-35

60-80

5-20

10 · 10⁶

алю-миния и его

Синтанол ДС-10

3-5

сплавов

Алюминий и его

Натр едкий

8-12

сплавы

Тринатрийфосфат

20-50

40-70

3-10

3 · 10⁴

Стекло жидкое

25-30

Очистка от

Все металлы и

Карбонат натрия

10-15

60-80

1-5

6 · 10⁶

смазочно-ох-

сплавы

Синтанол ДС-10

1-3

лаждающих

Препараты мою-

жидкостей

щие технические

15-35

70-80

1-5

2 · 10⁵

МЛ-51, МЛ-52

Цинковые сплавы

марок ЦАМ-4-1;

Тринатрийфосфат

25-50

50-60

1-2

2 · 10³

ЦАМ-9-1,5; ЦАМ-4

Следовательно, применение биологически жестких ПАВ в растворах обезжири-

вания должно ограничиваться лишь необходимостью достижения их ПДК в стоках

предприятия.

2.3.3 Травление и активация металлов

В таблице 2.3 представлены составы наиболее распространенных растворов

травления углеродистых, низко- и среднелегированных сталей и чугунов, в табли-

це 2.4 - растворов травления коррозионно-стойких сталей, а в таблице 2.5 - раство-

ров травления хромистых и хромоникелевых сталей.

Таблица 2.3 - Составы растворов травления углеродистых, низко- и

среднелегированных сталей и чугунов, их экологическая опасность и режимы

обработки

Состав раствора

Режим обработки

Экологическая

Металл основы

Количе-

Температу-

Время,

опасность рас-

Компоненты

ство, г/л

ра, °С

мин

твора

Сталь, чугун

H2SO4

150-250

Ингибитор КИ-1

3-5

Синтанол ДС-10 или

сульфонол НП-3

3-5

40-60

10,7 · 10⁶

Сталь, ковар

HCl

120-200

Ингибитор БА-6

40-50

18-25

до 60

>10 · 10⁶

HCl

150-350

Уротропин

40-50

15-45

1,2 · 10³

HCl

200-220

Ингибитор КИ-1

5-7

15-30

1,0 · 10⁶

Стальные детали с точ-

H2SO4

100-200

ностью по 5-7-му ква-

0,8-1,0

литету

Ингибитор КИ-1

8-10

60-80

1,4 · 10⁶

Сталь углеродистая

H2SO4

15-20

термообработанная

HCl

35-40

60-70

2,3 · 10²

Чугунное литье

Н3РО4

120-160

60-70

2,6 · 10⁴

Таблица 2.4 - Составы растворов травления коррозионно-стойких сталей, их

экологическая опасность и режимы обработки

Состав раствора

Режим обработки

Экологическая

Металл основы

Количе-

Температу-

Время,

Компоненты

опасность

ство, г/л

ра, °С

мин

Стали марок

HCl

90-100

40-45

10-15

0,3 · 10³

20Х13, 40Х13 и др.

H2SO4

350-450

HNO3

70-90

40-45

1-2

7 · 10³

HCl

70-90

Стали марок

15-50

15-30

до 60

1 · 10⁶

12Х18Н9Т, 12Х21Н5Т,

HNO3

50-150

08Х17Н5М3 и др.

15-25

15-30

15-20

5,1 · 10⁵

HNO3

350-400

Состав раствора

Режим обработки

Экологическая

Металл основы

Количе-

Температу-

Время,

Компоненты

опасность

ство, г/л

ра, °С

мин

HNO3

220-240

NaF

20-25

15-30

до 60

2,8 · 10⁵

NaCl

20-25

HNO3

70-200

H2SO4

80-110

15-30

до 60

1 · 10⁶

15-50

Сульфоуголь

1,0-1,6

Таблица 2.5 - Составы растворов травления хромистых и хромоникелевых сталей,

их экологическая опасность и режимы обработки

Состав раствора

Режим обработки

Экологическая

Вре-

Металл основы

Количе-

Температу-

Компоненты

мя,

опасность

ство, г/л

ра, °С

мин

Сталь типа 18-8

HNO3

100

18-25

5-10

3 · 10⁵

KF·HF

Жаропрочная сталь ти-

HCl

2 об.

18-25

7 · 10⁶

па 8Х4ВФ2-Ш

1 об.

HNO3

2 об.

H2SO4

1 об.

18-25

2 · 10⁴

FeSO4

Деформируемые сплавы на

H2SO4

650

18-25

7,8 · 10³

основе никеля

HCl

350

Хромоникелевоалюминиевый

HNO3

300 мл

сплав типа 40ХНЮ

CH3COOH

600-700 мл

HCl

6 мл

1-2

70 · 10⁶

Краситель ме-

тиленовый го-

лубой

1 г

В таблице 2.6 представлены составы наиболее распространенных растворов

травления алюминия и его сплавов. Их экологическая опасность незначительна, кроме

растворов со фторидами, которые, однако, легко обезвреживаются при нейтрализации

сточных вод кальциевыми реагентами (известью, известковым молоком).

Таблица 2.6 - Составы растворов травления алюминия и его сплавов, их

экологическая опасность и режимы обработки

Состав раствора

Режим обработки

Продолжи-

Экологическая

Металл основы

Количество,

Температура,

Компоненты

тельность,

опасность

г/л

°С

мин

Алюминий, деформи-

руемые и литейные

NaOH

50-150

45-80

До 1,5

сплавы

Окончание таблицы 2.6

Состав раствора

Режим обработки

Экологическая

Продолжи-

Металл основы

Количество,

Температура,

Компоненты

тельность,

опасность

г/л

°С

мин

Литейные сплавы,

80-140

в том числе высоко-

15-30

До 3,0

2,8 · 10⁶

HNO3

450-680

кремнистые

Сварные детали с не-

H3PO4

80-100

герметизированным

15-30

До 10

1,6 · 10⁴

K2SiF6

4-6

швом

Матирование алюми-

ния марок АД1, АМц,

АМг2, 1915 (перед

NaOH

125-150

50-60

0,5-1,0

1 · 10²

эматалированием или

NaCl

25-35

анодированием в сер-

ной кислоте

Декоративное мати-

рование алюминия

марок АД1, АД, АД0,

HCl

10-20

13-18

2-60

0,7 · 10²

АД00 («снежное»

травление)

Из приведенных таблиц (2.3-2.5) видно, что экологическая опасность растворов

травления поверхности стальных деталей определяется главным образом ионами

фтора и ингибиторами коррозии. При этом ионы фтора удаляются из сточных вод при

их обезвреживании самым распространенным реагентным методом за счет образова-

ния малорастворимого фторида кальция. В то же время практически ни одним из мето-

дов очистки сточных вод гальванического производства невозможно очистить стоки от

ингибиторов коррозии, в большинстве своем обладающих высокой экологической

опасностью. Например, ингибитор КИ-1 представляет собой смесь циклического амина

в виде солянокислой соли и алкилбензилпиридинийхлорида (катапина), у которого

ПДКрыб. хоз = 0,000 7 мг/л.

Еще более экологически опасен синтанол ДС-10, его ПДКрыб. хоз = 0,0005 мг/л.

Поэтому если применение синтанола ДС-10 и сульфонола НП-3 технологически равно-

ценно (см. таблицу 2.3), то с точки зрения экологической опасности предпочтительно

применение сульфонола НП-3, у которого ПДКрыб. хоз = 0,1 мг/л. Таким образом, фтор-

содержащие растворы желательно использовать только лишь в технически обоснован-

ных случаях, а в качестве ингибитора лучше использовать уротропин.

В таблице 2.7 представлены составы наиболее распространенных растворов

травления меди и ее сплавов. Они обладают незначительной экологической опасно-

стью, за исключением растворов, содержащих уксусную кислоту. Однако в процессе

работы в растворах травления накапливаются ионы меди, которые в силу низкого зна-

чения предельно допустимой концентрации (ПДКрыб. хоз = 0,001 мг/л) резко увеличивают

их экологическую опасность. Так, например, при накоплении меди до 30 г/л экологиче-

ская опасность растворов возрастает до 3 · 10⁷, т. е. в сотни и тысячи раз и сравнива-

ется с самым экологически опасным раствором травления меди и ее сплавов.

Таблица 2.7 - Составы растворов травления меди и ее сплавов, их экологическая

опасность и режимы обработки

Металл основы и

Состав раствора

Режим обработки

Экологиче-

назначение опера-

ская опас-

Компонен-

Количе-

Температу-

Продолжитель-

ции

ты

ство, г/л

ра, °С

ность, с

ность

Предварительное

H2SO4

140-250

50-60

До удаления оксидов

2,5 · 10³

травление после

термообработки или

HCl

300-450

50-60

До удаления оксидов

1,5 · 10³

длительного хране-

ния

Матовое травление

NH4NO3

600-800

3,8 · 10⁵

деталей высокой

По 10-30 последова-

прочности и деталей

тельно в обоих рас-

15-30

с допусками разме-

H3РО4

1300-1400

творах без промежу-

2,2 · 10⁵

ров по 5-10-му ква-

точной промывки

литету

Матовое травление

H2SO4

750-850

пружин, тонкостен-

HNO3

50-70

15-30

5-10

1,0 · 10⁴

ных и резьбовых де-

HCl

1-5

талей

Медные сплавы с

паяными швами мяг-

СН3СООН

260-265

кими припоями и

H3РО4

830-850

15-25

0,5-1,5

26,6 · 10⁶

припоем марки

Н2О2 (30 %)

90-110

МЦФЖ

Блестящее травле-

NH4NO3

100-200

135-145

20-40 мин

9,5 · 10⁴

ние термообрабо-

NaOH

400-650

танных бронз, в том

числе бериллиевых

HCl

450-500

15-30

30-60

1,7 · 10³

(кроме марок ОЦС и

БрКМЦ)

Блестящее травле-

H2SO4

900-920

ние меди и латуни

HNO3

440-450

15-30

До 10

2,0 · 10⁴

NaCl

5-10

Блестящее травле-

H3РО4

935-950

ние деталей с точ-

HNO3

280-290

15-30

0,5-1,5 мин

26,2 · 10⁶

ными размерами

СН3СООН

250-260

NH2CSNH2

0,2-0,3

Непосредственно перед нанесением покрытий проводят операцию активации

поверхности с целью удаления тонких оксидных пленок, ухудшающих сцепление по-

крытий с основой.

Стальные детали выдерживают в 5 % - 10%-ном растворе соляной или серной

кислоты или в смеси, содержащей по 30-50 г/л каждой из кислот, в течение 0,1-

1,0 мин. Высококремнистые стали можно активировать в 0,5 % - 1,0%-ном растворе

плавиковой кислоты. В случае меднения стали 20 в пирофосфатном электролите ре-

комендовано активирование поверхности в смеси концентрированных кислот (объем-

ная доля, %): азотной - 40, фосфорной - 40, серной - 20. Особенно большое вни-

мание необходимо обратить на активирование хромоникелевых сталей ти-

па 12Х18Н9Т, характеризующихся высокой склонностью к пассивации. Так, перед се-

ребрением в роданистожелезистосинеродистом электролите можно проводить химиче-

ское активирование в течение 20-30 мин в растворе, содержащем 100 г/л азотной кис-

лоты и 30 г/л бифторида калия, с последующим катодным активированием в растворе,

содержащем 80 г/л хлористого никеля и 40 г/л соляной кислоты. Удовлетворительные

результаты дает также анодное активирование в 10 % - 15%-ном растворе серной

кислоты при плотности тока 10-15 А/дм² в течение 1-2 мин. Для подготовки к осажде-

нию покрытий на коррозионно-стойкую сталь и никелевые сплавы, например пермал-

лой, их можно активировать катодной обработкой в 15 % - 20%-ной соляной кислоте в

течение 20-30 с при плотности тока 8-10 А/дм².

Представляет интерес процесс катодного активирования с одновременным оса-

ждением на детали тонкого слоя металла. Хорошие результаты были получены при та-

кой обработке деталей из углеродистой стали перед пирофосфатным меднением в

электролите, содержащем 250 г/л сернокислого никеля и 50 г/л серной кислоты, при ка-

тодной плотности тока 8-10 А/дм² в течение 20-30 с.

Детали из сплава 40ХНЮ-ВИ перед никелированием рекомендуется обычно по-

сле активирования в разбавленной соляной кислоте обрабатывать в течение 1-2 мин в

смеси концентрированных кислот, мл: уксусной - 650, азотной - 300, соляной - 5 с

добавлением 1 г красителя метиленового голубого.

Для активирования поверхности деталей из меди и ее сплавов можно использо-

вать 0,5-1,0%-ный раствор соляной кислоты. Перед нанесением покрытий из циани-

стых электролитов хорошие результаты дает предварительная обработка в 3-6%-ном

растворе цианистого калия или в растворе, содержащем 30-40 г/л цианистого калия,

20-30 г/л углекислого калия при плотности тока 3-5 А/дм² в течение 0,5-1,0 мин.

2.3.4 Полирование металлов

2.3.4.1 Электрохимическое полирование сталей

В таблице 2.8 представлены составы наиболее распространненых растворов

электрохимического полирования сталей. Экологическая опасность хромсодержащих

электролитов определяется концентрацией соединений шестивалентного хрома,

остальных электролитов - содержанием триэтаноламина и фосфатов.

Таблица 2.8 - Составы и экологическая опасность электролитов и режимы

электрохимического полирования стали

Номер и состав электролитов, г/л

Компоненты элек-

Хроми-

тролита и режим

Углеродистые ста-

Стали хромоникелевые, никелевые и

стые

ли

хромоникелевые с титаном

стали

H3PO4

1000-

1200-

1400-

700-800

1100

1400

1800

H2SO4

260-280

280-350

300-350

540-580

300-350

CrO3

80-110

150-170

Уротропин

8-12

Малеиновая кислота

18-22

Ингибитор КИ-1

2-3

Окончание таблицы 2.8

Номер и состав электролитов, г/л

Компоненты элек-

тролита и режим

Хроми-

Углеродистые ста-

Стали хромоникелевые, никелевые и

стые

ли

хромоникелевые с титаном

стали

Триэтаноламин

4-6

Температура, °С

70-90

60-70

30-40

40-50

30-40

70-80

40-50

Плотность тока, А/дм²

70-90

40-50

30-40

20-60

30-40

Продолжительность,

5-10

До 10

10-15

4-5

8-10

мин

Экологическая опас-

3,04 · 10⁶

4,64 · 10⁶

0,22 · 10⁶

0,23 · 10⁶

0,29 · 10⁶

0,73 · 10⁶

0,29 · 10⁶

ность раствора

2.3.4.2 Электрохимическое полирование цветных металлов

В таблице 2.9 представлены составы и экологическая опасность некоторых элек-

тролитов и режимы электрохимического полирования цветных металлов.

Таблица 2.9 - Составы и экологическая опасность электролитов и режимы

электрохимического полирования цветных металлов

Номер и состав электролитов, г/л

Компоненты

электролита и

масс. %

режим

Медь и ее сплавы

Алюминий и его сплавы

H3PO4

1000-

800-

40-50

750-830

1 л

1200

1300

CrO3

100-150

6-5

580-640

H2SO4

80-100

40-35

Триэтаноламин

40-

4-6

50 мл/л

Моноэтаноламин

40-

100 мл

50 мл/л

Молочная кислота

5-10

Катапин БПВ

0,5-1,0

Глицерин

Вода

14-10

Ост

Температура, °С

18-30

65-70

60-80

60-65

20-25

Плотность тока,

15-50

15-70

20-50

15-40

А/дм²

Продолжитель-

3-10

4-10

2-10

1-10

3-5

2-10

10-15

ность, мин

Экологическая

11,3 · 10⁶

8,2 · 10⁶

4 · 10⁶

5,9 · 10⁶

11,6 · 10⁶

2,6 · 10⁶

опасность раствора

2.3.4.3 Химическое полирование металлов

В таблице 2.10 представлены составы и экологическая опасность некоторых

электролитов и режимы химического полирования.

Таблица 2.10 - Составы и экологическая опасность электролитов и режимы

химического полирования

Номер и состав электролитов, г/л

масс.%

масс. %

Компоненты

Коррозионно-

электролита и

стойкая сталь

режим

Углеродистая

Алюминий и его

типа

Медь и ее сплавы

сталь

сплавы

12Х18

12Х18Н

Н9Т

10Т

H3PO4

1300-

935-

1300-

1 л

1400

1300

950

1400

H2SO4

620-

200-

8-10

32-35

0,015

630

250

290

HNO3

110-

280-

60-70

6-10

10-12

150

290

HCl

70-80

10-15

0,4-0,5

Н3ВО3

0,2

Н2С2О4

2,5

СН3СООН

230-

260

Н2О2 (30 %)

1,3

CrO3

Na2SiO3

KMnO4

NaCl

10-12

KNO3

460-

500

CuNO3

Краситель черный

3-5

3М

Полиакриламид

0,1-

1,5 г/л

0,12

ОП-10

0,2-

1-3 г/л

0,25

Карбокси-

0,8-

метилцеллюлоза

0,85

Вода

Ост

Температура, °С

100-

18-28

70-75

65-75

15-30

90-100

20-40

105

110

Продолжитель-

30-90

2-5

5-15

2-4

До 5

1-6

0,5-2,0

1-8

ность, мин

Экологическая

опасность раство-

12 · 10⁶

8 · 10³

10,2 · 10³

9 · 10⁶

10,2 · 10⁶

32 · 10⁶

9 · 10⁶

1 · 10³

ра

2.3.5 Цинкование

В таблице 2.11 представлены составы и экологическая опасность некоторых ци-

анистых, в таблице 2.12 - цинкатных, в таблице 2.13 - кислых, в таблице 2.14 - ам-

миакатных электролитов цинкования.

Таблица 2.11 - Составы и экологическая опасность цианистых электролитов

цинкования, режимы осаждения

Компоненты

Номер и состав электролитов, г/л

электролита и

режим

ZnO

8-10

4-10

12,5

10-18

18-20

40-45

NaCN (KCN)

18-20

15-40

11-30

20-30

30-65

60-80

80-90

75-110

NaOH (KOH)

60-80

10-24

80-90

50-70

60-80

75-110

70-85

40-60

Na2S (K2S)

0,5-5,0

0,7-7,0

0,1-0,3

Глицерин

0,5-1,0

0,5-5,0

BC-1, мл/л

3-4

BC-2, мл/л

6-8

ЦКН-02, мл/л

5-10

6-12

10-20

Метатитанат ка-

0,5-1,0

лия (по Ti)

Температура, °С

15-25

38-40

15-30

18-35

15-30

Плотность тока,

0,5-2,5

0,5-2,0

0,5-2,5

0,2-4,0

1,5-3,0

1-6

0,5-2,0

0,5-2,5

А/дм²

Экологическая

опасность элек-

1,0 · 10⁶

1,2 · 10⁶

1,3 · 10⁶

2,3 · 10⁶

3,8 · 10⁶

4,6 · 10⁶

4,8 · 10⁶

тролита

Таблица 2.12 - Составы и экологическая опасность цинкатных электролитов,

режимы осаждения

Компоненты

Номер и состав электролитов, г/л

электролита и

режим

ZnO

6-10

8-12

10-14

10-17

5-20

NaOHобщ

90-150

90-120

80-120

100-120

90-120

80-200

ЭКОМЕТ-Ц1

3-4

A1-DM

10-13

ДХТИ-ГИАП-160

4-8

ЦКН-01, мл/л

7-15

C-2 (С-2К, С-2М)

9-11

NBC-O

4-6

NBC-K

4-6

ЛВ-8490 («Карат»)

1-4

Трилон-Б

0-2

Триэтаноламин

Полиэпоксиамин

1,5

п-Диметиламино-

0,4

бензальдегид

Температура, °С

20-50

20-40

18-45

18-30

20-30

18-30

15-50

18-25

Окончание таблицы 2.12

Компоненты

Номер и состав электролитов, г/л

электролита и

режим

Плотность тока,

До 1,2

0,5-20

0,2-8,0

0,2-25

1-4

1-8

1-4

0,5--40

1-4

А/дм²

Экологическая

опасность элек-

0,8 · 10⁶

1,0 · 10⁶

1,2 · 10⁶

1,4 · 10⁶

1,6 · 10⁶

4,2 · 10⁶

тролита

Таблица 2.13 - Составы и экологическая опасность кислых электролитов

цинкования, режимы осаждения

Компоненты

Номер и состав электролитов, г/л

электролита и

режим

ZnSO4·7H2O

140-

200-

250-

50-100

160

250

300

400

ZnCl2

60-120

Zn(BF4)2

250-

300

Al2(SO4)3·18H2O

20-30

КAl(SO4)2·12H2O

50-60

Na2SO4·10H2O

50-100

80-100

KCl

180-

220

230

NH4Cl

1-3

1,5-3,0

(NH4)2SO4

10-12

20-30

H2SO4

80-100

Н3ВО3

15-25

15-30

10-15

NH4BF4

25-30

Декстрин

8-10

1-2

Блескообразова-

0,5-1,0

тель БЦУ

Закрепитель У-2

1,5-2

ЦКН-3, мл/л

25-40

ЭКОМЕТ-Ц31А

18-25

ЭКОМЕТ-Ц31Б

18-25

Limeda NC-10

30-70

Limeda NC-20

2,5-5

ОП-10

8-10

Тиокарбамид

2-3

4,5-6,0

3,6-4,4

4,5-6,0

4,5-5,5

3,0-4,0

3,0-4,5

Температура, °С

18-30

15-30

18-40

18-30

15-25

15-30

Плотность тока,

1-3

1,0-2,6

1-4

1-3

0,5-3,0

2,0-4,5

до 4-5

0,5-5,0

А/дм²

Экологическая

опасность элек-

2,3 · 10⁶

3,7 · 10⁶

5,7 · 10⁶

6 · 10⁶

7 · 10⁶

8,5 · 10⁶

9,1 · 10⁶

тролита

Экологическая опасность электролитов цинкования определяется главным обра-

зом концентрацией ионов цинка: в кислых, цинкатных и аммиакатных электролитах до-

Таблица 2.14 - Составы и экологическая опасность аммиакатных электролитов цинкования, режимы осаждения

Номер и состав электролитов, г/л

Компоненты

электролита и режим

ZnO

10-20

32,5

25-40

ZnCl2

60-120

80-120

80-130

30-200

ZnSO4·7H2O

50-100

30-120

120-140

70-100

NH4Cl

200-300

200-220

150-200

200

240-280

200-250

100-230

180-230

180-200

200-220

CH3COONH4

30-40

80-100

H3BO3

25-30

10-20

25-30

20-30

20-25

Клей

1-2

NH4CNS

Уротропин

20-25

Диспергатор НФ

70-80

50-70

6-8

ОС-20

4-5

Тиомочевина

10-15

ЦКН-3, мл/л

25-40

ЭКОМЕТ-Ц31А

18-25

ЭКОМЕТ-Ц31Б

18-25

ДХТИ-

30-50

ГАЛТЭКС-106

ДХТИ-

10-15

ГАЛТЭКС-107

Limeda LVC-1

20-60

Limeda LVC-2М

2-8

Добавка А

30-50

Добавка В

3-6

AC-45А

30-50

AC-45В

2-6

ДХТИ-102А

80-100

ДХТИ-102МЭ

1-10

5,9-8,4

4,5-6,0

4,7-5,5

6,5-8,0

4,5-6,0

3,5-5,0

4-6

4,8-5,7

7,5-8,2

Температура, °С

15-30

18-30

18-35

18-25

15-40

18-25

15-30

15-35

15-45

18-35

20-35

Благодаря простоте состава и доступности химикатов, аммиакатные электроли-

ты все еще находят применение в промышленности, однако они обладают теми же не-

достатками, что и слабокислые электролиты, содержащие аммониевые соли, а по ста-

бильности уступают им. В последние годы аммиакатные электролиты успешно заме-

няются более современными, слабокислыми. В таблице 2.15 показаны примерные со-

ставы некоторых слабокислых электролитов цинкования.

Таблица 2.15 - Составы некоторых слабокислых электролитов цинкования

Компонент

№ 1

№ 2

№ 3

№ 4

№ 5

Хлорид цинка

30-60

30-80

Сульфат цинка

120

30-60

Хлорид аммония

120-180

30-60

120-180

Хлорид калия

120-180

160-250

200

Борная кислота

Добавка А

30-50

30-60

30-50

Добавка Б

1-5

0,5-5

1-5

0,5-5

Плотность тока, А/дм²

0,3-5

0,3-8

1,3-10

0,5-6

0,3-3

Температура, °С

18-40

18-50

18-45

18-40

5-6

5,1-5,8

4,5-5,8

4,5-6

2.3.6 Кадмирование

В таблице 2.16 представлены составы и экологическая опасность некоторых из-

вестных цианистых, в таблице 2.17 - кислых, в таблице 2.18 - аммиакатных электро-

литов кадмирования.

Экологическая опасность электролитов кадмирования определяется главным

образом концентрацией ионов кадмия: в кислых и аммиакатных электролитах доля

кадмия в экологической опасности электролита составляет до 100 %, а в цианистых

электролитах - до 85 %. Поэтому при выборе того или иного электролита при прочих

равных условиях следует по возможности избегать наличия в электролитах таких до-

бавок, как фурфурол в аммиакатных электролитах (его доля в экологической опасности

раствора составляет до 15 %).

Таблица 2.16 - Составы и экологическая опасность цианистых электролитов

кадмирования

Номер и состав электролитов, г/л

Компоненты электролита и

режим

CdO

15-40

28-40

35-45

40-45

25-40

NaCN (КCN)

(100-150)

140-200

90-130

90-120

40-60

NaOH

20-30

5-15

Na2SO4·7H2O

40-50

40-90

NiSO4·7H2O

1,0-1,5

Cd(OH)2

До насыщения

(NH4)2SO4

10-30

Декстрин

1-5

8-12

Limeda ВК-2S

15-20

Сульфированное касторовое

масло

10-12

Метатитанат калия (по Ti)

0,3-0,8

Окончание таблицы 2.16

Компоненты электролита и

Номер и состав электролитов, г/л

режим

Температура, °С

18-25

18-30

15-30

18-25

20-40

Плотность тока, А/дм²

1,0-2,5

2-3

0,5-2,0

0,5-1,5

0,8-2,0

Экологическая опасность элек-

тролита

8,8 · 10⁶

9,1 · 10⁶

9,3 · 10⁶

9,4 · 10⁶

>10 · 10⁶

Таблица 2.17 - Составы и экологическая опасность кислых электролитов

кадмирования, режимы осаждения

Компоненты

Номер и состав электролитов, г/л

электролита и режим

CdSO4·8/3H2O

40-60

60-65

50-75

Cd(BF4)2

140-160

200-220

CdO

15-30

Al2(SO4)3·18H2O

25-30

35-40

40-45

H2SO4

38-75

Н3ВО3

20-30

Na2SO4

40-50

(NH4)2SO4

30-35

NH4BF4

25-40

Клей мездровый

0,5-0,7

1-2

3-5

Закрепитель ДЦУ

1-2

Синтанол ДС-10

4-6

Limeda BК-10А, мл/л

15-30

ДХТИ-203МА

30-40

ДХТИ-203МБ

10-20

1,0

1,5-3,0

3,5-5,5

<1,0

3,2-3,6

0,5-1,5

Температура, °С

15-25

18-35

15-25

18-25

Плотность тока, А/дм²

1-4

1,5-4,0

0,5-1,0

3-4

2-3

1,0-2,5

Экологическая опасность

электролита

5,3 · 10⁶

5,7 · 10⁶

13,4 · 10⁶

18,2 · 10⁶

18,6 · 10⁶

Таблица 2.18 - Составы и экологическая опасность аммиакатных электролитов

кадмирования, режимы осаждения

Компоненты электролита

Номер и состав электролитов, г/л

и режим

CdSO4·8/3H2O

40-60

45-55-

40-60

CdO

25-30

30-40

CdCl2·2,5H2O

40-50

50-75

(NH4)2SO4

140-160

200-250

240-250

190-210

250-300

NH4Cl

200-280

NaCl

30-40

30-35

H3BO3

20-30

Na2B4O7·10H2O

15-20

Диспергатор НФ-Б, мл/л

50-100

Диспергатор НФ-А, мл/л

70-80

ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ МЕТАЛЛОВ И ПЛАСТМАСС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ИЛИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (ИТС 36-2017) - часть 1