Физико-химические свойства никелевых покрытий, полученных из электролитов с наноуглеродными добавками

Результаты расчета представлены в таблице 10.

Таблица 10 ? Расчёт стоимости специального оборудования и суммы амортизационных отчислений

В процессе выполнения научно-исследовательской работы исполнитель подвергается воздействию опасных и вредных производственных факторов, которые подразделяются на физические и химические. К группе физических факторов относится, например, электрический ток. К опасным и вредным химическим производственным факторам можно отнести агрессивность реактивов, используемых в качестве реагентов.

В целях безопасности при выполнении дипломной, а так же любой другой научно-исследовательской работы (при работе в лаборатории и за компьютером) работающему сотруднику необходимо уделить должное внимание требованиям охраны труда и окружающей среды.

Список используемых веществ, их физико-химические свойства и характер воздействия на организм человека приводятся в таблице 13.

Таблица 13 - Характеристика физико-химических и токсических свойств веществ

1) Соли Ni - никель активирует или угнетает ряд ферментов (аргиназу, карбоксилазу и др.), в крови связывается с гамма-глобулином сыворотки. Ni имеет особое сродство к легочной ткани, при любом пути введения поражает ее. Оказывает влияние на кровотворение, углеводный обмен. Канцерогенное действие связано с нарушением метаболизма клеток. Поражает кожу, развивает повышенную чувствительность к металлу, рак носа, придаточных полостей и легких. Заболевания кожи - «никелевая экзема», «никелевая чесотка».

2) Н3ВО3 - смертельная доза при отравлении для взрослого - 15-20г. Борная кислота вызывает снижение половой активности, снижение оплодотворяющей способности спермы; заболевание верхних дыхательных путей, пищеварительных органов, гнойничковые заболевания кожи.

3) NaOH - действует на ткани прижигающим образом, растворяя белки с образованием щелочных альбуминатов. При попадании растворов или пыли на кожу и, в особенности, на слизистые, образуется мягкий струп. Проникает и в более глубокие ткани. После «ожогов» остаются рубцы. Растворы действуют тем сильнее, чем выше концентрация и температура. При постоянной работе язвы на пальцах рук, узелковые дерматиты. При попадании в глаза поражается роговица и глубокие части глаза, возможный исход - слепота.

4) NaCL - Натрий является основным внеклеточным ионом, обеспечивающим осмотическое давление крови и межклеточной жидкости. Раствор натрия хлорида восполняет объем циркулирующей крови при его уменьшении и восстанавливает ионное равновесие, обладает дезинтоксикационными свойствами. Натрия хлорид не раздражает ткани, используется для их промывания и в качестве растворителя при внутривенном введении многих лекарств. Применяется так же в пищевой промышленности и технике.

5) HCl - причина отравления - туман соляной кислоты, может образовываться AsH3. При высокой концентрации - раздражение слизистых, в особенности носа; конъюнктивит, помутнение роговицы. Охриплость, чувство удушья, покалывание в груди, насморк, кашель, иногда кровь в мокроте. Хроническое отравление вызывает катары дыхательных путей; разрушение зубов, изъявление слизистой носа и даже прободение носовой перегородки; желудочно-кишечные расстройства, воспалительные заболевания кожи.

На основании данных изложенных в таблице 13 можно сделать следующие выводы:

1) В лабораторных установках отсутствуют вещества, нагретые выше температуры их самовоспламенения;

2) Вещества, воспламеняющиеся при соприкосновении с водой, а также способные самовозгораться на воздухе, в процессе работы не образуются;

3) Химически нестойкие вещества в работе не применяются.

6.2 Характеристика помещения лаборатории, организация пожаро- и взрывобезопасности

Основные опасные и вредные производственные факторы классифицируются как химические (таблица 13) и физические (опасный уровень напряжения в электросети. В случае короткого замыкания возможно поражение электрическим током; воздействие высоких температур).

Исследования проводились в лаборатории кафедры технологии электрохимических производств. Данная лаборатория относится к категории В4 (Q<100 МДж/м2) пожарной опасности - горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть. Общая пожарная безопасность для объектов данной категории регламентируется требованиями.

Пожарная нагрузка помещения определяется по формуле:

где Q - пожарная нагрузка, МДж;

Gi - количества i-го материала пожарной нагрузки, кг;

QiP - низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг;

S - площадь помещения, м2.

Так как в лаборатории отсутствуют твердые сгораемые вещества помимо дерева, получаем:

Q = 90 • 19,784/18 = 98,92 МДж/м2

где 90 - масса дерева, кг;

19,784 - низшая теплота сгорания дерева, МДж/кг;

18 - площадь лаборатории, м2.

При выполнении работы взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ не образуются. Горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших количествах, недостаточных для создания взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5% свободного объема помещения. Работа с ЛВЖ проводится без применения открытого пламени.

По классификации зон помещений по ПЭУ лаборатория относится к классу В-1 б. Для предупреждения аварий, приводящим к пожарам, на распределительных щитах установлены автоматы, которые при коротком замыкании мгновенно отключают ток. В качестве средств пожаротушения в лаборатории имеется ящик с песком, асбестовые одеяла и огнетушитель марки ОУ-2 для тушения установок, находящихся под напряжением.

Уровень освещения определяется степенью точности зрительных работ. Характеристика выполняемой работы относится к средней точности, разряд зрительных работ - 4, наименьший объект различия 0,5 - 1 мм, поэтому согласно СНиП 23-05-95, норма освещения рабочей зоны составляет 200-250 Лк. Освещенность комбинированная: равномерно расположенные светильники под потолком и освещенность рабочего места. Лаборатория освещается также боковым естественным светом.

Вентиляция обеспечивается одним вытяжным шкафом типа 2Ш-НЖ. Скорость движения воздуха в рабочем проеме -- 1,5 м/с, что соответствует классу опасности веществ, используемых в работе.

Исследования проводились с использованием следующего оборудования:

· источники питания постоянного тока Б5-46 и Б5-ПРО;

· вольтметры В7-22А;

· весы аналитические ВСЛ-200/0;

· микротвердомер ПМТ-3;

· мешалка магнитная ММ-5;

· блок питания электромагнита Б-1361144.

Все электроприборы присоединялись к общей заземляющей магистрали. В схеме использовался источники питания постоянного тока Б5-46 и Б5-ПРО. По ПЭУ помещение лаборатории является помещением без повышенной опасности поражения человека электрическим током. Это сухое помещение (относительная влажность воздуха не превышает 60%), с токоизолирующим полом (линолеум).

Соблюдались следующие меры по обеспечению безопасности труда в соответствии с основными правилами безопасности:

· перед работой был проведен инструктаж по технике безопасности, согласно инструкциям по технике безопасности;

· все виды работ проводились в халате и перчатках;

· все работы с едкими жидкостями проводились на подносе под вытяжным шкафом;

· рабочие растворы хранились в закрытых емкостях с этикетками и с четкой надписью о содержимом;

· перед и во время работы с электрооборудованием производились проверка состояния изоляции, правильность размещения деталей и узлов оборудования;

· при возникновении неисправностей приборы отключались от сети, и об этом немедленно сообщалось руководителю работ.

Анализ технологических операций, проводимых в работе, с точки зрения потенциальной опасности приведены в таблице 14.

Таблица 14 - Анализ технологических операций с точки зрения опасностей и вредностей при их проведении

6.3 Оказание первой медицинской помощи

Работая с химическими реактивами и с электрооборудованием необходимо уметь оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим:

При химических ожогах кислотами или щелочами пораженные участки кожи промывают струей холодной воды в течение не менее 15 минут. Затем накладывают примочки из 2% бикарбоната натрия (ожоги кислотами), а при ожогах щелочами - 2% раствор уксусной кислоты. При попадании кислоты или щелочи в глаза нужно немедленно промыть их обильным количеством воды и сразу направить пострадавшего к врачу.

При отравлениях необходимо вывести пострадавшего на свежий воздух или в проветриваемое помещение. Пострадавшего необходимо уложить, создать ему полный покой, укрыть и ждать прихода врача.

При порезах необходимо наложить марлевую повязку, предварительно обработав рану йодом и удалив осколки стекла под струей холодной воды.

При поражении электрическим током необходимо:

· освободить пострадавшего от действия электрического тока;

· проверить наличие пульса и дыхания. Если пульс и дыхание имеются, необходимо переместить пострадавшего в удобное место, создать ему полный покой ждать прихода врача;

· если пострадавший плохо дышит (резко, судорожно) или вообще не дышит, необходимо делать искусственное дыхание и наружный массаж сердца до тех пор, пока пострадавший не станет дышать самостоятельно. Необходимо срочно вызвать врача, даже если кажется, что пострадавший вне опасности.

При термическом ожоге следует обработать область ожога и прилегающую к ней бактерицидным средством, например, слабым раствором перманганата калия, и наложить сухую стерильную марлевую повязку и направить пострадавшего в медпункт.

Аптечка и ее содержимое:

· аммиак (нашатырный спирт) - 25 мл

· бинты - 5шт

· бриллиантовая зелень (1%-ый раствор)

· вазелин - 1 тюбик

· вата гигроскопичная - 150 г

· горькая соль - 300 г

· йодная настойка - 20мл

· уголь активированный - 100г

· марганцево-кислый калий - 20г

· перекись водорода 3%-ый раствор - 100 г

· пластырь бактерицидный.

6.4 Охрана окружающей среды

В результате работы образуются вредные выбросы, которые влияют на окружающую среду - это выбросы со сточными водами. Нейтрализации подвергли около шести литров раствора. Характеристика производственных отходов дана в таблице 15.

Таблица 15 - Характеристика отходов и их утилизация

7. Заключение и выводы

По проведенному исследованию можно сделать следующие выводы:

· Введение в электролит никелирования состава:

NiSO4 7-водный 200г/л,

NaCl 10 г/л,

H3BO3 25 г/л,

рН=4,2, t=комнт.

добавки УДА-ТАН несколько облегчает процесс разряда никеля, способствует уменьшению размера зерна и уменьшению питтинга.

· Введение добавки АСМ практически не оказывает влияния на разряд никеля и так же способствует уменьшению размера зерна и уменьшению питтинга.

· Совместное введение добавок УДА-ТАН и АСМ практически не влияет на процесс разряда никеля, в анодной области наблюдается тот же эффект, что и при введении добавок по отдельности.

· Добавки УДА-ТАН, АСМ и АШ увеличивают выход по току.

Введение в электролит наноуглеродных добавок повышает микротвердость покрытия в среднем от 35 до 60 %. При этом наилучшие значения микротвердости получены для электролитов с добавкой УДА-ТАН при: i = 1,5 А/дмІ и Сдоб = 7 или 10 г/л;

с добавкой АШ при: i = 2 А/дмІ и Сдоб = 3 или 5 г/л;

· Исследование никелевых покрытий на износостойкость показали, что введение добавки УДА-ТАН и совместное введение добавок УДА-ТАН и АШ в электролит никелирования не дают увеличения износостойкости.

Анализ результатов исследования позволяет сделать вывод об успешности проведенной работы. Однако остаётся ещё много нерешённых вопросов, которые могут послужить основой для дальнейших исследований.

Список использованных источников

1. Технология электрохимических покрытий: Учеб. Для средних специальных учебных заведений/М.А. Дасоян, И.Я. Пальмская, Е.В. ахарова. - Л.: Машиностроение, 1989 - 391 с.

2. Электролитическое осаждение металлов подгруппы железа. (Библиотечка гальванотехника/под ред. Вячеславова П.М.), Левинон А.М. - Л.: Машиностроение, 1983. - 96с.

3. Блестящие электролитические покрытия под редакцией проф. Ю.Ю. Матулиса. - Вильнюс: Минтис, 1969

4. Справочник по гальваностегии. Каданер Л.И. - Киев: Техника, 1976, 254 с.

5. Электролитическое формование. Л.: Машиностороение, 1979, 198 с.

6. Электрохимические технологии металлопокрытий (гальванотехника). Методические указания к лабораторным работам/Казан. гос. технол. ун-т: Сост: И.Н. Андреев, Г.Г. Гильманшин, Ж.В. Межевич, Казань, 2005 г. - 42 с.

7. Прикладная электрохимия. Учеб. для вузов./ под ред. Н.П.Федотьева. Л., Госхимиздат, 1962. - 639 с.

8. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза. В.Ю. Долматов. С-Пб.: СПбГПУ, 2003. - 344 с.

9. Неорганические композиционные материалы/ Р.С. Сайфулин, М.: Химия. 1983

10. Основы гальваностегии/ В.И.Лайнер и Н.Т.Кудрявцев. Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии. 1953

11. Краткий справочник физико-химических величин/ под редакцией К.П. Мищенко и А.А. Равделя, Л.: Химия, 1974. - 200 с.

12. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник. В 2-х томах/ Под ред. М.А. Шлугера. - М.: Машиностроение, 1985 - Т.1. 1985. - 240 с., ил.

13. Грилихес С.Я., Тихонов К.И. Электролитические и химические покрытия. Теория и практика. - Л.: Химия, 1990. - 288 с., ил.

14. Электроосаждение металлических покрытий. Справ. изд. Беленький М.А., Иванов А.Ф. - М.: Металлургия, 1985. - 288 с.

15. Бабушкин П.К. Кинетика и механизм реакций разряда-ионизации металлов группы железа при повышенных температурах: Дисс. канд. хим. наук. /СПбГТИ (ТУ)/ СПб., 1998. - 151 с.

16. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений: Справочник: В2 т. Т.1. / Под ред. А.А. Герасименко. М.: Машиностроение, 1987. 688 с.

17. ГОСТ 9450-76 Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников.

18. Вячеславов П.М., Шмелева Н.М. Методы испытаний электролитических покрытий. - Л.: Машиностроение (Ленингр. Отд-ние), 1977. - 88 с.

19. Овари Ф. Исследование значений рН прикатодного слоя при электролизе растворов сульфата никеля // Журн. прикл. хим. - 1974. Т. 47, № 4 - с. 915.

20. Прикладная электрохимия/ под ред. проф. А.П. Томилова. - 3-е изд., перераб. - М.: Химия, 1984. 520 с.

21. Ресурсы интернет: http://ru.wikipedia.org/wiki/

Размещено на Allbest.ru