ćwiczenie nr1 galwanizacja


0x08 graphic

WYŻSZA SZKOŁA ZARZĄDZANIA

OCHRONĄ PRACY

w Katowicach

WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH

ZARZĄDZANIE I INŻYNIERIA PRODUKCJI

BEZPIECZEŃSTWO I HIGIENA PRACY

Temat: Zagrożenia chemiczne podczas miedziowania

w kąpieli cyjankowej

0x01 graphic

Prowadzący; Wykonawcy:

dr inż. Iwona Romanowska - Słomka Jeremi Gierula

Kazimierz Pławszewski

Monika Łobień - Pawlas

Katowice 2013

  1. Proces galwanizacji.

Galwanotechnika polega na elektrolitycznym wytwarzaniu powłok na rozmaitych podłożach. Powłoki można wytwarzać zarówno metodą osadzania na podłożu substancji pochodzących z elektrolitu, jak też i metodą przetwarzania materiału podłoża. Powłoki wytwarzane metodami galwanicznymi mają bardzo szerokie zastosowania. Mogą służyć do tworzenia warstwy chroniącej przed korozją elementy wystawione na działanie warunków atmosferycznych. Wykorzystywane są przy produkcji wyrobów o charakterze zdobniczym (np. wyroby jubilerskie) czy też użytkowym (np. nakrycia stołowe). Mają również liczne zastosowania w elektrotechnice i elektronice.

0x01 graphic

Rysunek 1 Miedziowane elementy obwodów drukowanych.

Do wymagań stawianych powłokom galwanicznym należą m.in.: dobra przyczepność powłoki do podłoża, wygląd zewnętrzny, drobnokrystaliczna struktura, szczelność, odpowiednia minimalna grubość dla danych warunków użytkowania.

0x01 graphic

Rysunek 2 Przykład miedziowanych detali metalowych.

Własności elektrolitycznych powłok miedzianych zależą w zasadniczy sposób od warunków osadzania, takich jak rodzaj i skład kąpieli, obecność substancji powierzchniowo czynnych, stężenie i intensywność mieszania elektrolitu, gęstość prądu, rodzaj elektrolitu, temperatura, własności metalu, na którym osadzana jest powłoka. Elektrolityczne powłoki miedziane osadza się zarówno w celach ochronno - dekoracyjnych - najczęściej jako jedną z warstw wielowarstwowej powłoki miedź-nikiel-chrom - jak i w celach technicznych - jako warstwy ochraniające przed nawęglaniem i azotowaniem, przy produkcji obwodów drukowanych, w galwanoplastyce itp.

Technologia nakładania powłok obejmuje :

Powłoki galwaniczne wymagają bardzo starannego i dokładnego przygotowania powierzchni metalu podłoże elektrolizy.

Powłoki elektrolityczne nakłada się w procesach elektrolizy na podłoże przewodzące prąd elektryczny. Odpowiednio oczyszczone, odtłuszczone i pozbawione warstwy tlenków elementy metalowe przeznaczone do nakładania powłok zanurzane są w roztworze elektrolitu zawierającego jony metalu powłokowego. W czasie przepływu prądu stałego przez elektrolit jony metalu przemieszczają się w kierunku pokrywanego podłoża (katody) i wydzielają na nim tworząc powłokę. Jednocześnie anoda, która zwykle jest z tego samego metalu, co wytwarzana powłoka, rozpuszcza się. Powstające jony metalu zasilają elektrolit, co pozwala utrzymywać ich określone stężenie podczas elektrolizy. Przemieszczanie się jonów podczas elektrolizy jest skutkiem nie tylko przepływu prądu, ale także dyfuzji i konwekcji.

Galwanizer w procesie galwanizacji nakłada powłokę na powierzchni przedmiotów metalowych. W tym celu uprzednio przedmioty te poddaje operacjom przygotowawczym. Następnie w zależności od wielkości poddawanych galwanizacji przedmiotów, a także rodzaju linii technologicznej, przygotowane elementy umieszczane są na tzw. zawieszkach w wannach wypełnionych odpowiednimi dla przeprowadzanego procesu roztworami bądź też w specjalnych bębnach (dotyczy to drobnych przedmiotów). Proces nakładania powłok galwanicznych może wymagać od galwanizera samodzielnego przenoszenia galwanizowanych elementów do kolejnych wanien, ale może być również zautomatyzowany przez wykorzystanie specjalnych bębnów lub zawieszek podwieszonych do suwnicy. Prowadzony proces wymaga kontroli galwanizera, który w określonych odstępach czasu wyjmuje galwanizowany element z wanien i ogląda go w celu sprawdzenia zgodności ze stawianymi wymaganiami. Na tej podstawie decyduje o ustawieniach natężenia prądu oraz długości przetrzymywania elementów w danej wannie galwanicznej. Do zadań galwanizera należy również doprawianie wykorzystywanych kąpieli (roztwory znajdujące się w wannach wymagają regularnej kontroli i w razie potrzeby uzupełniania o odpowiednie substancje chemiczne), okresowa wymiana kąpieli oraz dokładne czyszczenie wanien.

    1. Rys historyczny

Pierwsze powłoki miedziane otrzymywano jeszcze w starożytności i średniowieczu prawdopodobnie metodą opartą na reakcji wymiany między jonami miedzi i żelaza, zachodzącej przy zanurzeniu żelaza do roztworu siarczanu miedzi. Wzmianki o elektrolitycznym osadzaniu miedzi spotyka się począwszy od 1801 r. Jako początek rozwoju miedziowania można przyjąć rok 1830, kiedy Wagner i Jakobi uzyskali powłoki miedziane roztworów siarczanowych.

Zastosowanie cyjankowych kąpieli do miedziowania, umożliwiających osadzanie powłok miedzianych bezpośrednio na stali, rozpoczyna się opracowaniem przez Elkingtona w 1840 r. pierwszej cyjankowej kąpieli do miedziowania. Późniejsze usprawnianie kąpieli do miedziowania miało na celu zarówno znalezienie nowych typów kąpieli, jak i poprawę własności powłok otrzymywanych z kąpieli cyjankowych i kwaśnych.

    1. Kąpiele cyjankowe

Pomimo toksyczności stosowanych w tym typie kąpieli roztworów, konieczności unieszkodliwiania ścieków oraz związanych z tym wysokich kosztów, znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle. Wynika to między innymi z takich właściwości, jak:

Są to kąpiele o bardzo różnym składzie, w zależności od jej przeznaczenia, jej grubości, warunków pracy, połysku itd.

Na potrzeby niniejszego opracowania będziemy rozpatrywać kąpiel cyjankową o następujących parametrach:

  1. Wymagania prawne

Dla sporządzenia niniejszego opracowania, wykorzystano następujące akty prawne:

  1. ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 23 lipca 2009 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy procesach galwanotechnicznych (Dz. U. z dnia 10 sierpnia 2009 r.)

  2. ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 19 marca 2007 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy wykonywaniu prac z użyciem cyjanków do obróbki cieplnej metali, ich roztworów i mieszanin (Dz. U. z dnia 18 kwietnia 2007 r.)

  3. ROZPORZĄDZENIE MINISTRA PRACY I POLITYKI SPOŁECZNEJ z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. (Dz. U. z dnia 18 grudnia 2002 r.)

  4. ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI PRZESTRZENNEJ I BUDOWNICTWA z dnia 27 stycznia 1994 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy stosowaniu środków chemicznych do uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. (Dz. U. z dnia 15 lutego 1994 r.)

  5. ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ZDROWIA z dnia 2 lutego 2011 r. w sprawie badań i pomiarów czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. z dnia 16 lutego 2011 r.)

  6. USTAWA Z DNIA 26.06.1974 r. Kodeks pracy (z późniejszymi zmianami).

  7. ROZPORZĄDZENIE MINISTRA PRACY I POLITYKI SOCJALNEJ z dnia 26.09.1997 r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (Dz.U. z dnia 28 sierpnia 2003 tekst jednolity)

  8. ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. (Dz. U. z dnia 15 czerwca 2002 r.)

  1. DYREKTYWA Z DNIA 07.04.1998  Ochrona zdrowia i bezpieczeństwa pracowników przed ryzykiem związanym ze środkami chemicznymi w miejscu pracy (czternasta dyrektywa szczegółowa w rozumieniu art. 16 ust. 1 dyrektywy 89/931/EWG).

W Dzienniku Ustaw z dnia 10 sierpnia 2009 r. zostało opublikowane rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 23 lipca 2009 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy procesach galwanotechnicznych (Dz. U. Nr 126, poz. 1043), które zastąpiło podobne rozporządzenie z dnia 19 lutego 2002 r. (Dz. U. Nr 19, poz. 192).

Nowe rozporządzenie określa wymagania dotyczące bhp przy: