Паспорт безопасности на изделия с гальваническим покрытием

Экскурсия в гальванический цех

гальваническая ваннаПодготовительный урок. Повторяют сведения об электрохими­ческом ряде напряжений, сущности коррозии металлов, условиях и способах борьбы с ней, отмечают применение электролиза в электролити­ческом никелировании и хромировании изделий. При этом повторяют, опираясь на знания по курсу физики, устройство и прин­цип работы гальванического элемента. Учитель сообщает, что на все изделия, имеющие защитное гальваническое покрытие, должны быть разработаны паспорта безопасности на химическую продукцию. Учащимся целесообразно предложить фронтальную самостоятельную работу.

Об условиях проведения лабораторных занятий перед экскурсией

Задание. Составить полные химические уравнения с электронным балан­сом гальванических процессов. Учитель объясняет сущность гальванического покрытия метал­лов с целью защиты их от коррозии. Металл, на который наносят металлическое покрытие, служит одним из электродов; его опуска­ют в раствор соли того металла, который будет служить покрыти­ем, а затем проводят электролиз. Толщина слоя покрытия зави­сит от продолжительности электролиза.

Огромным преимуществом этого способа является сравнительная прочность и равномерность покрытия, легкое управление процессом Покрытие из олова на железе является катодным. При обра­зовании микрогальванического элемента железо как более актив­ный элемент, чем олово, выполняет функцию анода: отдает элект­роны и разрушается. Следовательно, лужение защи­щает железо только механически ‘.

О соблюдении условий безопасности на производстве во время экскурсии

Паспорт безопасности Экскурсия. Осмотр объектов проводится в определенной после­довательности, с учетом порядка обработки изделий. Во время вступительной беседы экскурсовод показывает учащимся изделия, поверхность которых еще не подготовлена к гальваническому по­крытию. Они замечают на поверхности изделий неровности, окали­ну, загрязнения. Экскурсовод объясняет, что все изделия перед нанесением покрытия проходят механическую, химическую и элект­рохимическую обработку поверхности. Это необходимо для того, чтобы металлическое покрытие хорошо держалось. Учащимся показывают различные виды механической обработ­ки  поверхности  изделий — шлифование, полирование, пескоструйную очистку и пр. В процессе механической обработки и от при­косновения рук изделия неминуемо загрязняются, их поверхность покрывается тонкой пленкой жира или смазочного материала, ко­торая будет мешать осаждению металла на поверхности изделия. Поэтому все изделия предварительно очищают также и от жира.

Об условиях химического обезжиривания

Обращают внимание учащихся на сущность химического обез­жиривания. Главное условие которого заключается в том, что для удаления расти­тельных и животных жиров изделия промывают в водных раство­рах щелочей (КОН и NaOH), а для удаления минеральных масел (смазочных материалов) — в органических растворителях (бензи­не, тетрахлориде углерода СС14, бензоле С6Н6, толуоле С6Н6СН3, дихлорэтане C2H4Cl2, трихлорэтене С2НС1з).

Учащиеся наблюдают, как проводят промывание и обезжири­вание изделий; им показывают различные растворители, назва­ния и формулы которых приводятся  не для запоминания.  Особый интерес вызывает обезжиривание с помощью ультра­звука. Учащимся показывают, как изделия опускают в ванну с обезжиривающим раствором и подвергают действию ультразву­ка. Экскурсовод объясняет, что ультразвуковые колебания вызы­вают то сжимающее, то растягивающее действие, в результате чего от поверхности изделий отделяются загрязняющие их веще­ства, которые сразу же смешиваются с раствором.

Какие условия создают соляная и серная кислота?

Затем учащиеся переходят к установкам для проведения трав­ления. Им объясняют, что химическое травление производят для того, чтобы удалить с поверхности металла оксиды. С этой целью используют соляную и серную кислоты, в которых растворяются как оксиды, так и сами металлы. Учащимся показывают электро­литическое травление, разъясняют его сущность.

Далее учащихся подводят к гальваническим ваннам. Экскурсо­вод называет различные виды покрытий, получаемые при мед­нении, никелировании, хромировании, цинковании, кадмировании, серебрении, лужении, латунировании, бронзовании, золочении и др., и демонстрирует изделия с некоторыми из этих покрытий.

В заключение учащимся показывают, как производят никели­рование. Экскурсовод отмечает, что никелирование широко ис­пользуется в гальванотехнике с целью защитно-декоративной об­работки изделий, используемых в машино- и приборостроения, а также предметов широкого потребления. Это объясняется тем, что никель в обычных атмосферных условиях хорошо противостоит коррозии, длительное время сохраняет свой блеск, он в 2—3 раза тверже железа и оказывает большее сопротивление истиранию.

По отношению к железу никель является катодным покрыти­ем, потому он защищает железо только при отсутствии царапин и других оголенных участков или пор. Для уменьшения пористо­сти покрытия сначала на сталь осаждают медь, а затем никель. Применяют и трехслойное покрытие: никель — медь — никель.

Условия работы гальванических ванн

изделия с гальваническим покрытиемУчащиеся подходят к электролитическим ваннам для никели­рования и осматривают их. Лаборант гальванического цеха (галь­ваник) рассказывает об их устройстве. Они изготовлены из дерева и выложены изнутри свинцовыми пластинами. На современных заводах электролитические ванны изготовляют из пластмассы (поливинилхлорида). Ванны заполнены раствором электролита, со­держащим сульфат никеля (II) и некоторые другие соли и кисло­ты. Реакция раствора на лакмус должна быть немного кислой. Это необходимо для того, чтобы избежать побочных процессов, ухудшающих свойства покрытий из никеля.

Учащиеся наблюдают, как гальваник подвешивает к анодной штанге никелевые пластины — растворимые аноды — для поддер­жания постоянной концентрации ионов Ni2+ в растворе. Процесс, протекающий на аноде: Ni — 2ё =Ni2+ Затем к катодной штанге он подвешивает металлические де­тали, которые следует отникелировать. Процесс, протекающий на катоде:  Ni2++2е= Ni Гальваник  объясняет,  что  детали  следует  полностью  погру­жать  в  раствор  электролита  и  равномерно размещать по отношению к аноду. В заключение он показывает ребятам готовые никелированные детали.

Высокий уро­вень автоматизации производства – главное условие работы цеха

Для цеха гальванопокрытий обычно характерен высокий уро­вень автоматизации производства, например введение линий с про­граммным управлением. Экскурсовод обращает внимание школь­ников на почти полное отсутствие рабочих в цехе, что имеет осо­бенно большое значение в связи с вредностью производства. Рас­сказывает о работе оператора по управлению линиями, подчерки­вая, что введение в цехе линий с программным управлением спо­собствует повышению производительности труда и улучшению ка­чества гальванопокрытий.

Итоговый урок. Повторяют основные виды коррозии металлов, разбирают сущность этого процесса, повторяют материал о технияческой документации – о паспортах безопасности и их важности для потребителя. Выясняют, для чего приме­няется гальваническое покрытие металлических изделий.

Следует проверить, поняли ли учащиеся его физико-химическую сущность. Исходя из электрохимического ряда напряжений металлов, объяснение может быть следующим. Медь менее активна, чем железо и никель, потому она осаждается на железе и затем находится между железом и никелем. Тем са­мым медь, с одной стороны, защищает железо от окисления, а с другой — при повреждении поверхностного слоя образует с нике­лем электрохимическую пару медь — никель, в которой будет раз­рушаться в первую очередь никель. Для закрепления, обобщения и систематизации знаний демон­стрируется кинофрагмент «Коррозия и защита металлов».