32
Technologia Powierzchni i Powłok - Laboratorium
POLITECHNIKA KOSZALIŃSKA
TADEUSZ HRYNIEWICZ
Ćwiczenia laboratoryjne
z
Technologii Powierzchni i Powłok
KOSZALIN 1997
Spis treści
1. Wstęp
2. Organizacja ćwiczeń w Pracowni Technologii Powierzchni i Powłok
3. Bezpieczeństwo i higiena pracy w Pracowni Technologii Powierzchni i Powłok
4. Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych z Technologii Powierzchni i Powłok
4.0. Podział ćwiczeń
4.1. Wybrane metody badań korozji metali
4.2. Badanie odporności metali na działanie wody morskiej
4.3.Przygotowanie powierzchni pod powłoki ochronne
4.4. Polerowanie chemiczne i elektrochemiczne - określenie wydajności prądowej ECP
4.5. Badanie wgłębności procesu ECP w komórce szczelinowej
4.6. Wyznaczanie krzywej polaryzacji anodowej w procesie ECP stali
4.7. Cynkowanie elektrolityczne stali - określenie grubości powłoki i wydajności katodowej
4.8. Elektrolityczne nakładanie powłoki wielowarstwowej Cu-Ni-Cr
4.9. Badanie wgłębności elektrolitów do powlekania powlekania galwanicznego w komórkach Fielda i Hulla
4.10. Powłoki techniczne na przykładzie żelazowania stali
4.11. Fosforanowanie stali - powłoki konwersyjne i pseudokonwersyjne
4.12. Chromianowanie cynku i jego stopów
4.13. Powłoki tlenkowe na stali i żeliwie
4.14. Anodowanie i barwienie aluminium
4.15. Barwienie miedzi i jej stopów
4.16. Powłoki z tworzyw sztucznych - fluidyzacja
4.17. Nakładanie powłok ceramicznych
4.18. Malowanie zanurzeniowe - elektroforeza
4.19. Malowanie autoforetyczne
4.20. Pomiar grubości powłok ochronnych
4.21. Badanie powłok konwersyjnych
4.22. Usuwanie powłok wadliwych
5. Literatura
6. Wykaz norm podstawowych
6.1. Polskie Normy z zakresu badań korozyjnych i powłok ochronnych
6.2. Normy branżowe z zakresu badań korozyjnych i powłok ochronnych
6.3. Normy międzynarodowe ISO
Celem ćwiczeń przewidzianych do realizacji w ramach przedmiotu Technologia Powierzchni i Powłok jest praktyczne poznanie różnych rodzajów korozji, metod badań korozyjnych i zapobiegania korozji, poznanie procesów technologicznych przygotowania powierzchni, metod oceny czystości powierzchni, sposobów nakładania powłok metalowych - elektrolitycznych i osadzanych bezprądowo - wybranych metod nanoszenia powłok malarskich i powłok z tworzyw sztucznych, powłok konwersyjnych i ceramicznych, jak również poznanie technologii barwienia metali i metod badań jakości otrzymanych powłok. W programie przewidziano także kilka ćwiczeń służących poznaniu metod badania wgłębności w procesach powlekania galwanicznego, w procesie elektropolerowania, oraz przy malowaniu elektroforetycznym.
Niezbędne informacje do każdego ćwiczenia laboratoryjnego przedstawiono w postaci instrukcji. Każda instrukcja zawiera krótkie wprowadzenie teoretyczne, cel ćwiczenia, wykaz aparatury i przyrządów, odczynników i materiałów, sposób przygotowania próbki oraz opis wykonania ćwiczenia, opis wykonania sprawozdania z ćwiczenia, tabelki, wykresy i wnioski. Na końcu każdej instrukcji podano pytania kontrolne będące podstawą do sprawdzenia przygotowania studenta do ćwiczeń laboratoryjnych.
¨Studenci, przygotowani teoretycznie do ćwiczeń, wykonują ćwiczenia w grupach 2-3 osobowych według ustalonego wcześniej harmonogramu.
¨Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia każdy student powinien opanować podstawy teoretyczne zawarte w skrypcie Technologia Powierzchni i Powłok, oraz we wskazanej przez prowadzącego literaturze dodatkowej, celem uzyskania odpowiedzi na zawarte na końcu każdej instrukcji pytania, a także dobrze zapoznać się z przepisami bhp i regulaminem obowiązującym w Pracowni.
¨Przed przystąpieniem do ćwiczenia, prowadzący zajęcia nauczyciel akademicki sprawdza stopień opanowania materiału dotyczącego danego ćwiczenia laboratoryjnego, zwracając szczególną uwagę na zagadnienia bhp i p-poż.
¨W czasie wykonywania ćwiczeń obowiązuje studentów strój/ubiór ochronny, aktywny udział każdego studenta, zachowanie ciszy, oraz zakaz spożywania wszelkich pokarmów.
¨Niedopuszczalna jest samowolna zmiana stanowiska pracy lub opuszczanie pomieszczenia Pracowni bez zezwolenia. Zakazuje się wykonywanie
Strona tytułowa sprawozdania
Wydział Mechaniczny
Zakład Elektrochemii Powierzchni
L A B O R A T O R I U M
Z TECHNOLOGII POWIERZCHNI I POWŁOK
ĆWICZENIE NR . . .
Temat ćwiczenia:
Grupa/Rok studiów
Semestr
Sprawozdanie wykonał
Data wykonania ćwiczenia
Data zaliczenia
Sprawdził/Ocena
KOSZALIN
1997
jakichkolwiek czynności nie związanych z ćwiczeniem. Student nie może samowolnie włączać przyrządów i urządzeń bez zezwolenia prowadzącego zajęcia.
¨W przypadku zaobserwowania jakiejś nieprawidłowości w toku wykonywanego ćwiczenia, powstania pożaru, oparzenia, lub wypadku przy pracy - należy natychmiast głośno zawiadomić prowadzącego ćwiczenia i bezzwłocznie przystąpić do gaszenia ognia lub udzielenia pierwszej pomocy.
¨W trakcie ćwiczeń studenci notują wyniki doświadczeń i pomiarów i przedstawiają je na koniec każdego ćwiczenia prowadzącemu.
¨Na podstawie otrzymanych wyników należy sporządzić odpowiednie zestawie-nia, tablice danych, wykresy, itd., oraz wyprowadzić zależności, wnioski, itp. Wszystkie te dane należy umieścić w sprawozdaniu, dołączając wymagane instrukcją do danego ćwiczenia - podstawowe informacje teoretyczne. Sprawozdanie sporządza każdy student indywidualnie i oddaje je prowadzącemu tuż przed rozpoczęciem następnego ćwiczenia.
¨Po zakończeniu ćwiczenia należy zwrócić dokumentację, pobrany sprzęt i materiały oraz uporządkować stanowisko i aparaturę, po czym zawiadomić prowadzącego o zakończeniu ćwiczenia.
¨Na ocenę końcową z ćwiczeń laboratoryjnych składają się oceny cząstkowe wynikające z oceny wiadomości teoretycznych, realizacji praktycznej, oceny otrzymanych wyników doświadczeń, oceny sprawozdania i oceny przestrzegania podstawowych zasad organizacji ćwiczeń, w tym szczególnie dyscypliny i przepisów bhp i p-poż.
¨Odrabianie zaległych ćwiczeń i zaliczanie Pracowni odbywa się na dwóch ostatnich zajęciach z Technologii Powierzchni i Powłok.
¨Wzór strony tytułowej sprawozdania został zamieszczony powyżej.
3.1. Zasady ogólne
Studenci wykonujący ćwiczenia w Pracowni Technologii Powierzchni i Powłok mają do czynienia z dużym skupieniem czynników stwarzających potencjalne niebezpieczeństwo powstania wypadku przy pracy. Są to palne, trujące i żrące substancje chemiczne, szkło laboratoryjne - łatwo tłukące się, urządzenia pod napięciem, wysoka temperatura roztworów elektrolitów, oraz różny sprzęt mechaniczny - stwarzający możliwości urazów.
W takich warunkach bezpieczna praca wymaga szczególnej uwagi, znajomości i przestrzegania przepisów bhp i p-poż., oraz znajomości podstawowych zasad zarówno postępowania w razie zaistnienia wypadku, jak i udzielania pierwszej pomocy osobom poszkodowanym.
Podstawowym warunkiem bezpiecznej pracy są odpowiednie działania profilaktyczne. Dlatego też należy przede wszystkim opanować niezbędny zakres wiedzy teoretycznej dotyczącej sposobu właściwego wykonywania danego ćwiczenia, w tym także zalecenia bhp.
Należy wykonywać tylko tye czynności, i w takiej kolejności, jak to przewiduje instrukcja laboratoryjna a wszelkie inne działania, często niedokładnie przemyślana inwencja własna, mogą doprowadzić do groźnych następstw.
Jeżeli, mimo tego, wydarzy się w pracowni pożar lub nieszczęśliwy wypadek, to przede wszystkim należy opanować panikę, pamiętając, że szybkie i skuteczne działanie spowoduje stłumienie pożaru w zarodku i może w sposób decydujący wpłynąć na skutki pożaru, a czasem nawet uratować życie poszkodowanemu człowiekowi.
3.2. Porażenie prądem elektrycznym
Porażenie prądem elektrycznym może nastąpić przez dotknięcie nieizolowanych lub źle izolowanych przewodników prądu i metalowych przedmiotów znajdujących się pod napięciem.
Pod wpływem przepływającego przez ciało ludzkie prądu elektrycznego, w organizmie człowieka następują szkodliwe zmiany, prowadzące w zależności od wartości prądu, czasu działania i predyspozycji indywidualnych nawet do ciężkich poparzeń, zatrzymania akcji serca - aż do śmierci włącznie.
Zapobieganie porażeniom polega przede wszystkim na stosowaniu właściwej izolacji elektrycznej przewodów, wyłączników, oprawek, itp., oraz stosowaniu właściwych bezpieczników topikowych czy automatycznych, uniemożliwiających przepływ przez obwód zbyt dużego prądu. Również poprawnie działający system zerowania, właściwie wykonywane naprawy i częste kontrole stanu izolacji - przeprowadzane przez uprawnionych do tego specjalistów - są zasadniczym elementem działań profilaktycznych przed porażeniem prądem.
Wszelkie operacje załadunkowe i wyładunkowe, instalowanie mieszadeł, termometrów, pobieranie próbek, itp., mogą odbywać się wyłącznie, gdy dane urządzenie jest odłączone od sieci zasilającej.
Podłogi, obuwie, stoły, itd., muszą być stale suche, a nawet zaleca się stosowanie chodników izolacyjnych gumowych w oytoczeniu urządzeń zasilanych prądem.
Wszelkie prace związane z usuwaniem awarii, naprawy i wymiany bezpieczników, elementów obwodu elektrycznego, itp., mogą być wykonywane wyłącznie przez osoby posiadające specjalne przygotowanie zawodowe i ważne w danym czasie uprawnienia do takiej pracy.
Pierwsza pomoc w wypadku porażenia prądem elektrycznym polega na następujących działaniach:
- jak najszybciej uwolnić porażonego spod działania prądu,
- udzielić pierwszej pomocy,
- przewieźć poszkodowanego do szpitala.
Uwolnienie porażonego, u którego skurcz mięśni wywołany działaniem prądu spowodował zciśnięcie dłoni na przewodzie lub przedmiocie znajdującym się pod napięciem i charakterystyczne skrzywienie mięśni twarzy oraż często paraliż strun głosowych lub w przypadku poważniejszy nawet zatrzymanie akcji serca, sinicę ciała i rozszerzenie źrenic - polega na przerwaniu przepływu prądu przez ciało poszkodowanego. Można to wykonać przez wyłączenie dopływu prądu - przełączenie w pozycję “zero” wyłącznika głównego zasilania znajdującego się w tablicy rozdzielczej z bezpiecznikami, lub też przez wykręcenie - wyłączenie - bezpieczników.
Jeżeli nie można tego dokonać, należy przystąpić do ratowania pod napięciem. Nie wolno dotykać porażonego gołymi rękami, gdyż ratujący też ulegnie porażeniu. Jeżeli jest pod ręką drewniany, suchy kij lub drewniane krzesło, to stosując tzw. “dźwignię” należy starać się porażonego oderwać od urządzenia. Jeżeli nie ma takiego przedmiotu, to trzeba odrywać go jedną własną ręką owiniętą kilkakrotnie w suchą odzież (płaszcz, marynarkę, fartuch, koszulę, itp.), a pod swoje nogi podłożyć także warstwę izolacyjną - książkę, część ubrania, drewnianą deskę, itp.
Ratowanie poszkodowanego nieprzytomnego - po odłączeniu go od napięcia - polega na natychmiastowym stosowaniu sztucznego oddychania mającego za zadanie pobudzenie akcji serca. W tym celu nieprzytomnego kładzie się na plecach, pod łopatki podkłada się zwiniętą część odzieży, koc przeciwpożarowy, fartuchy, itp., aby głowa była odchylona do tyłu. Ratujący klęka z prawej strony przy głowie ratowanego, ujmuje go prawą ręką za brodę i odchyla głowę mocno w tył, aby udrożnić górne drogi oddechowe.. Następnie palcami lewej dłoni chwyta za nos - zatykając obie dziurki - i odciąga głowę ratowanego jeszcze do tyłu, co powoduje rozwarcie ust nieprzytomnego. Ratujący przytyka następnie swoje usta do ust ratowanego i wdmuchuje własne powietrze do jego płuc. Po wdechu odejmuje usta, aby wtłoczone powietrze mogło wydostać się na zewnątrz. Tę czynność wdmuchiwania do płuc ratowanego powietrza z płuc własnych ratujący powtarza z częstotliwością około 16 oddechów na minutę, to jest co cztery sekundy na jeden oddech, aż do przywrócenia u poszkodowanego odruch oddychania i powrotu akcji serca, wyczuwalnej jako bicie tętna. Nie należy jednak wdychać powietrza zbyt szybko i w zbyt dużej ilości, aby nie uszkodzić pęcherzyków płucnych.
W każdym przypadku porażenia prądem należy koniecznie wezwać lekarza do poszkodowanego, gdyż niekorzystne zmiany w organizmie, np. tak zwane migotanie zastawek serca, mogą objawić się później, nawet po kilku dniach od chwili porażenia - poszkodowany musi pozostać pod obserwacją lekarską.
3.3. Zatrucia i oparzenia chemiczne
Wiele substancji chemicznych spotykanych w Pracowni wykazuje działanie toksyczne lub żrące na organizm człowieka. Istnieją też związki chemiczne wykazujące działanie alergiczne w stosunku do osób wykazujących indywidualne uczulenie na określony rodzaj substancji. Te wszystkie oddziaływania powstają na skutek kontaktu danej substancji ze skórą, błonami śluzowymi, przewodem pokarmowym lub drogami oddechowymi człowieka. Działanie trucizn i alergenów zależy od ich rodzaju, od ilości i od częstotliwości kontaktów z nimi organizmu ludzkiego. Niektóre trucizny posiadają zdolność kumulowania się w organizmie i ujawniania swego działania dopiero po pewnym czasie.
Zapobieganie zatruciom i oparzeniom chemicznym polega przede wszystkim na unikaniu kontaktu substancji chemicznych, takich jak np. żywice, utwardzacze, plastyfikatory, barwniki, rozpuszczalniki, itp., z organizmem człowieka. Dlatego też wszelkie operacje z takimi substancjami należy wykonywać bardzo uważnie, pod sprawnie działającym wyciągiem oraz stosując środki ochrony osobistej, takie jak fartuchy ochronne, rękawice, okulary, osłony, itp. Niedopuszczalne też jest wykorzystywanie wyposażenia laboratoryjnego do przygotowywania posiłków, spożywania odczynników chemicznych, takich jak NaCl, kwas cytrynowy, NaHCO3, itd. oraz w ogóle spożywania w Pracowni posiłków czy picia jakichkolwiek napojów. Przy pracach z substancjami toksycznymi powinna pracującemu towarzyszyć druga osoba, dobrze znająca działanie toksyczne tych substancji i zasady udzielania pierwszej pomocy w nagłym wypadku. Po zakończeniu pracy w Pracowni Technologii Powierzchni i Powłok należy dokładnie umyć ręce z użyciem mydła pod bieżącą wodą.
Pierwsza pomoc w wypadku zatrucia lub oparzenia chemicznego polega na odmiennym działaniu w zależności od rodzaju czynnika:
· Kwasy mineralne ¾ kiedy dostaną się do przewodu pokarmowego należy natychmiast podać tlenek magnezu lub wodę wapienną i tę czynność powtarzać w krótkich odstępach czasu. Można podać mleko i białko z jajka. Nie należy podawać środków wymiotnych, tzw. “sodki”, amoniaku, itp. Przy oparzeniach stężonymi kwasami należy natychmiast dobrze przemyć miejsce oparzenia strumieniem bieżącej wody, przetrzymać pod wodą kilka minut a następnie przemyć 3% roztworem kwaśnego węglanu sodowego, a razie potrzeby nałożyć opatrunek.
· Stężone wodorotlenki i ługi żrące ¾ w przypadku dostania się do przewodu pokarmowego należy natychmiast podać 3% roztwór kwasu octowego, kwasku cytrynoweo, białka z jajka lub mleko. Nie należy stosować środków wymiotnych. Przy oparzeniach ługami należy natychmiast zmyć oparzone miejsca strumieniem bieżącej wody i przemyć 3% roztworem kwasu octowego. W wypadku uszkodzenia skóry należy na miejsca oparzone nałożyć jałowy opatrunek.
· Rozpuszczalniki: benzen, ksylen i pochodne. Poszkodowanego należy wynieść na świeże powietrze, podać - gdy zachodzi potrzeba - tlen do wdychania, środki pobudzające, takie jak kawa prawdziwa, kardiamid, itp. Gdy następuje utrata przytomności należy stosować sztuczne oddychanie.
· Rozpuszczalniki: aceton, inne ketony i aldehydy, alkohole. Należy spowodować wymioty, podawać białko z jajka, nie pozwolić poszkodowanemu usnąć. Wynieść poszkodowanego na świeże powietrze.
· Gazy trujące: CO, gaz świetlny, tlenki azotu. Należy przenieść zatrutego na świeże powietrze, a w wypadku utraty przytomności zastosować sztuczne oddychanie, podawać tlen. Chorego ciepło okryć.
· Gazy żrące: HCl, NH3, SO2, Cl2. Należy przenieść poszkodowanego na świeże powietrze, zastosować - gdy zachodzi taka potrzeba - sztuczne oddychanie, podawać do wdychania pary kwasu octowego, gdy wystąpi zatrucie NH3, natomiast - pary amoniaku - gdy zatrucie SO2, Cl2, HCl, itp.
· Substancje uczulające: żywice melaminowe, utwardzacze aminowe żywic epoksydowych, poliamidy, itp. Po wystąpieniu zaczerwienienia skóry, plam czerwono- lub fioletowo-żółtych, itp., natychmiast należy przerwać kontakt z tymi substancjami i zgłosić się do lekarza dermatologa.
3.4. Pożary i oparzenia termiczne
Zjawisko palenia się podlega takim samym prawom jak wszelkie reakcje chemiczne gwałtownego utleniania. Aby wystąpił pożar muszą być spełnione następujące warunki:
musi być substancja palna, która z tlenem z powietrza przereaguje na tlenowe produkty utleniania,
musi być dopływ tlenu do substancji palnej, a produkty spalania takie jak CO2 i H2O stanowią przeszkodę w jego dopływie do miejsca reakcji,
temperatura substancji palnej musi być wyższa od temperatury zapłonu lub samozapłonu. W przypadku zapłonu konieczne jest jeszcze zainicjowanie pożaru od rozgrzanego przedmiotu lub od ognia.
Te warunki konieczne do wystąpienia pożaru są wskazówkami co do sposobu działań profilaktycznych i sposobu gaszenia pożaru.
Podstawowe zasady gaszenia pożaru:
(1) odcięcie dopływu tlenu przez wytworzenie na powierzchni palącej się substancji warstwy z produktów niepalących: CO2, H2O, CCl4, piany, proszku niepalnego - którymi napełnione są gaśnice lub inny sprzęt przeciwpożarowy - nakrycie kocem przeciwpożarowym, warstwą piasku, nałożeniem pokrywki, itp.,
(2) obniżenie temperatury przez schłodzenie CO2 z gaśnicy śniegowej, wody z hydrantu lub z wiadra, itp., CCl4 z gaśnicy, piany, itp.,
(3) eliminowanie źródła ognia i wysokiej temperatury, a także mieszanin samozapalających się - zaolejone szmaty, tlen z butli, papiery pokryte świeżym lakierem olejnym, mieszaniny wybuchowe rozpuszczalników, NH3, CO, pyłów organicznych z powietrzem, itd.
W pomieszczeniach Pracowni Technologii Powierzchni i Powłok występuje...
kobzyk7