Спосіб вимірювання об’єму розчину, який виноситься на поверхні виробів в гальванічних лініях

Способ измерения объема раствора, уносимого на поверхности изделий в гальванических линиях, включающий измерение сопротивления раствора гальванической ванны в промывной во 29577 ленном растворе, для конкретной загрузки и на неработающей линии, что невозможно из-за произвольной и меняющейся номенклатуры изделий, многочисленности типов растворов и неоправданно большой трудоемкости; д) для определения уноса необходимо точно определять величину площади поверхности изделий на загрузке. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения объема уносимого раствора (Mohler N. Drag in device. // Metal finishing. - 1983. - 81. № 3. p. 27-28), включающий использование специального модельного образца коробчатой формы как выносного датчика, который загружают вместе с остальными изделиями, но промывают в отдельной емкости, а после промывки измеряют сопротивление промывной воды, пересчитывают на концентрацию и определяют удельный объем уносимого раствора на единицу поверхности модельного образца. Точность этого способа выше чем предыдущего, так как измерения производятся на реальных промышленных растворах. К недостаткам прототипа относится низкая точность, обусловленная тем, что форма, материал и ориентация покрываемых изделий не совпадают с таковыми для модельного образца, нужна дополнительная промывная ванна, что усложняет технику измерения, а для расчетов необходимо вычислять величину поверхности изделий на загрузке, что снижает точность. В основу изобретения поставлена задача увеличения точности измерения объема уносимого раствора на поверхности загрузок и упрощение техники измерений. Увеличение точности измерения объема уносимого раствора достигается тем, что измерения производятся непосредственно на работающей гальванической линии и, следовательно, в измеренном результате автоматически учитываются все факторы, влияющие на измеряемую величину уноса. Упрощение техники измерений заключается в том, что вместо измерения концентраций методами химического или физико-химического анализа или электропроводности промывной воды в дополнительных лабораторных промывных ваннах измеряется электропроводность (сопротивление) воды в ваннах промывки самой гальванической линии. Поставленная задача решается предлагаемым способом измерения объема уносимого раствора на поверхности обрабатываемых изделий, включающем измерение сопротивления раствора гальванической ванны в промывной воде после промывки обработанных изделий и последующий расчет объема уносимого раствора, в котором согласно изобретению непосредственно в процессе работы гальванической линии измеряют градуировочную характеристику раствора ванны покрытия сопротивление - относительная концентрация, фиксируют моменты времени входа загрузок после операции покрытия в систему ванн промывки, измеряют сопротивление промывной воды в первой или двух первых ваннах промывки в фиксированные моменты времени на интервале 1-5 часов. Расчеты выполняют с помощью системы компьютерных программ на основании решения системы уравнений массового баланса раствора рабочей гальванической ванны и первой или первых двух ванн промывки методом нелинейного регрессионного анализа. Уравнение баланса вещества при переносе порции раствора Vp на загрузке имеет вид Co*Vp=(V+Vp)*C2-V*C1, (1) где С1 и С2 - концентрации раствора в промывной ванне с объемом V до и после погружения загрузки (промывки), Со - концентрация в гальванической ванне. Так как в формуле для расчета объема порции Vp, полученной из уравнения (1) Vp=V*[(С2-С1)/Со]/[1-C1/Co] (2) фигурируют не абсолютные, а относительные концентрации С/Со, градуировочная характеристика раствора в предлагаемом способе регистрируется в форме зависимости относительная концентрация - обратное сопротивление 1/R. Это позволяет для вычисления объема порции Vp использовать прямые показания любого кондуктометра (значение сопротивления R) без дополнительной калибровки измерительных ячеек по стандартному раствору и дополнительных расчетов удельной электропроводности, что упрощает процедуру измерения, расширяет возможности использования различных кондуктометров и уменьшает ошибку измерения за счет исключения дополнительных измерительных и расчетных операций. Точность измерения относительных концентраций повышается дополнительно за счет того, что градуировочную характеристику раствора гальванической ванны в предлагаемом способе получают путем измерения сопротивления проб, разбавляемых той же технической водой, которая подается в ванны промывки, и имеющей конечное сопротивление. На фиг. 1 и 5 видно, что на градуировочных характеристиках конкретных растворов при нулевой концентрации С/Со=0 измеряется (или экстраполируется по графику) ненулевое значение обратного сопротивления 1/R. Так как измерения производятся непосредственно в реальном технологическом процессе на действующей гальванической линии, показания кондуктометра в предлагаемом способе фиксируют фактический результат переноса раствора на поверхности изделий в промывную систему, в котором уже проявилось действие всех факторов, влияющих на величину уноса (форма и свойства поверхности изделий, свойства конкретного раствора, время выстоя). Это исключает все ошибки, характерные для прототипа и обусловленные тем, что в расчет уноса вводились числовые значения параметров, полученные в условиях, не адекватных реальному техпроцессу. Пример 1 Измеряют унос электролита из ванны электрополировки стали (состав: ортофосфорная кислота 800-1200 г/л, серная кислота 180-360 г/л, триоксид хрома 105-150 г/л) на подвесках с площадью загрузки 0,582 м2 в отдельную проточную ванну промывки объемом 1,214 м3. 1) снимают градуировочную кривую электролита на кондуктометре путем измерения электрического сопротивления проб, разбавленных технической проточной водой до объема 1000 мл: 2 29577 проба, мл сопротивление, кОм 0,6 0,7 1 2 5 24,5 22,0 16,0 8,975 4,6 данном примере равен 0,65/0,582=1,11 дм3/м2. Число большое, так как высококонцентрированный раствор имеет большую вязкость. Нормативное значение удельного уноса равно (Зубченко, с. 350) для деталей трех групп сложности 0,56; 0,68; 0,8 дм3/м2, что на 30-50% меньше, чем измеренное. Пример 2 Измеряется унос электролита из ванны лужения на подвесках (состав: хлористое олово 2050 г/л, ацетат натрия 15-25 г/л, NaOH 5-10 г/л) в отдельную непроточную ванну промывки (уловитель) объемом 1,986 м3. Площадь изделий на загрузке в среднем 1,34 м2, детали разнотипные. 1) градуировочная кривая электролита снимается как в примере 1, разбавлением проб раствора до 1000 мл: 10 2,65 2) Фиксируют моменты входа загрузок в ванну промывки и моменты времени отбора проб на измерение на интервалах между загрузками, измеряют сопротивления проб воды из ванны промывки: час мин 10 10 10 10 10 10 10 11 11 29 35 41 49 56 58 59 11 30 проба, мл загрузка загрузка 100 ... 100 100 100 ... 100 100 100 сумма, мл 200 ... 200 200 200 … 200 200 200 Сопротивление, кОм 32,25 …. 24,5 26,25 27,0 .... 19,5 21,0 24,5 проба, мл сопротивление, кОм 3 3,5 4 4,5 5 10 76 67,5 64 58 53,5 25,5 2) Фиксируют моменты входа загрузок в ванну промывки, измеряют сопротивления проб промывной воды. В данном случае моменты отбора проб на измерения точно фиксировать не обязательно, так как (фиг. 4) между загрузками в уловителе концентрация не изменяется. 3) Результаты градуировочных замеров обрабатывают первой программой, которая аппроксимирует данные полиномиальной функцией (используется далее), строит кривую градуировки и коридор ошибок с 95-% доверительным уровнем по критерию Стьюдента. Визуально по графику фиг. 1 в координатах относительная концентрация С/Со - обратное сопротивление 1/R контролируется качество и точность градуировки. Уравнение градуировочной кривой (парабола) С/Со=-0,000251+0,018988*(1/R)+ +0,021801*(1/R)*(1/R) 4) Результаты замеров сопротивлений воды в ванне промывки и характерных моментов времени (вход загрузок и отбор проб на измерения) обрабатывают программами поиска, которые в данном примере ищут скорость уноса раствора на загрузках и скорость протока воды через ванну проточной промывки. Программы находят эти величины путем подбора такой расчетной динамической характеристики промывной ванны (концентрация – время), которая наилучшим образом совпадает с экспериментальной динамической характеристикой. На фиг. 3 показана расчетная динамическая характеристика для примера 1 (линия) и экспериментальные данные (7 точек), включая первый замер в нулевой момент времени (начало отсчета). Параллельно программы строят поле относительного среднеквадратичного отклонения (СКО корень квадратный из суммы квадратов разностей между рассчитанными и измеренными значениями относительных концентраций, деленный на число измерений минус единица) в форме изолиний постоянного СКО. На фиг. 2 показано поле в виде четырех изолиний со значениями СКО соответственно 0,057, 0,062, 0,07 и 0,08. В центре системы эллипсов СКО находится решение: унос равен 0,65 дм3/загрузку, проток воды 0,725 м3/час. В точке решения относительная ошибка (СКО) минимальна и равна 0,0517 (5,17%). Удельный унос в час/мин 8 9 9 10 10 10 10 11 11 11 11 11 11 14 14 14 14 49 53 55 14 19 20 24 00 04 11 14 18 20 15 20 45 50 проба, мл загрузка загрузка загрузка загрузка загрузка загрузка загрузка загрузка 100 ... 100 ... 100 ... 100 ... 100 ... 100 ... 100 … 100 ... 100 сумма, мл 100 ... 100 … 100 ... 100 … 100 … 100 … 100 … 100 ... 100 Сопротивление, кОм 73,0 …. 69,5 …. 67,5 .… 66,5 ….. 65,25 …. 64,0 …. 62,0 …. 59,5 …. 58,5 3) Результаты градуировочных замеров обрабатывают первой программой. Градуировочная характеристика показана на фиг. 5, уравнение градуировочной кривой С/Со=-0,003016+0,518284*(1/R)-4,766259*(1/R)*(1/R) 4) Результаты замеров сопротивлений воды в ванне промывки и моментов входа загрузок обрабатывают программами поиска, которые в данном примере ищут только объем унесенного раствора на загрузках. Программы находят величину уноса так же, как в примере 1 и параллельно строят зависимость относительного среднеквадратичного отклонения (СКО) от величины уноса л/загрузку, которая для примера 2 показана на фиг. 6. Реше 3 29577 ние находится в точке минимума относительной ошибки (СКО=0,04718) и соответствует уносу 0,3125 дм3/м2. Удельный унос в данном примере равен 0,3125/1,986=0,157 дм3/м2. Нормативное значение удельного уноса равно по (Зубченко, с. 350) для деталей трех групп сложности 0,105; 0,115; 0,140 дм3/м2, по (Герасименко, Микитюк) для никелирования, кадмирования, меднения, никелирования, лужения соответственно 0,05; 0,08; 0,125 дм3/м2. Как видно из примеров, нормативные значения удельного объема уносимого раствора на обрабатываемых изделиях допускают большой разброс, не согласуются в разных источниках, не определяются точно по растворам и формам изделий (пример 2) и могут сильно отличаться от истинных значений (пример 1). Предлагаемое изобретение позволяет измерять объем уносимого раствора с относительной ошибкой не более 5-15%. Фиг. 1 Фиг. 2 4 29577 Фиг. 3 Фиг. 4 Фиг. 5 5 29577 Фиг. 6 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6