•  Prezentare generala proiect

•  Finantator , axa de finantare

•  Valoare proiect

•  Detalii despre proiect

•  Componenta consortiului

•  Durata implementarii :20 august 2013 - 30 noiembrie 2015

•  Obiectivul proiectului

Obiectivul proiectului este implementarea industrial a unei tehnologii si produse noi, inovative, cu valoare adaugata ridicata si cu consum redus de energie, care prezinta potential de exploatare comerciala pe piata interna si externa si care-i vor permite coordonatorului o dezvoltare socio-economica semnificativa. Proiectul isi propune obtinerea de benzi acoperite cu straturi protectoare de nichel-fosfor, nichel-fosfor aliate si acoperiri compozite in matrice de nichel, prin metoda reducerii chimice. Compozitiile chimice imbunatatite si de noutate, ale straturilor propuse prin prezentul proiect, se vor obtine utilizand diverse adaosuri in baia de nichelare si prin tratamente termice si chimice ulterioare acoperirii. Acestea vor fi corelate cu ceilalti parametri de proces (pH, conditii de agitare, temperatura, etc.). O etapa importanta din punct de vedere tehnologic va fi aceea de obtinere a unei calitati ridicate a suprafetei benzii de otel atat in procesul de laminare cat si in cel de pregatire a suprafetei deoarece la nichelarea chimica stratul urmareste fidel suprafata suportului, copiind defectele. In acest scop se vor derula cercetari privind imbunatatirea tehnologei de laminare si optimizarea proceselor de degresare si decapare a benzii de otel.

Caracterul inovativ in raport cu state-of-the-art . La nichelarea prin reducere chimica se vor cerceta si experimenta diverse solutii de nichelare si adaosuri in scopul obtinerii de straturi Ni-P, Ni-P-Me, Ni-P-MeO, Ni-P-Me1-Me2O, urmarindu-se stabilirea unor parametri optimi de proces si proiectarea unor tehnologii care sa permita obtinerea de straturi cu compozitii, structuri si proprietati inovative, care nu au facut rezultatul altor cercetari in domeniu si au caracteristici care raspund cerintelor pietii. Studiul aliajelor ternare sau complexe si a materialelor compozite si nanocompozite depuse prin aceasta metoda sunt directii de cercetare de actualitate.

Maturitatea tehnologiei Nichelarea prin reducere chimica face obiectul unor cercetari de actualitate deoarece metoda s-a dovedit a fi atractiva si in obtinerea unor produse de varf cum sunt nanomaterialele, dand totodata posibilitatea modificarii suprafetei materialelor cu obtinerea unei largi palete de proprietati si inclusiv de utilizari. Exista pe plan international firme care au reusit sa depuna straturi superficiale binare prin reducere chimica. Operatiile din fluxul tehnologic sunt cele specifice acoperirilor metalice: pregatirea suprafetei suportului, depunerea stratului, tratamente ale stratului depus cu particularitatile specifice privind baia de nichelare si tratamentul termic.

•  Rezultatele preconizate ale proiectului

Benzi de otel subtiri acoperite cu staturi de protectie anticoroziva cu proprietati speciale si imbunatatite, comparativ cu straturile depuse electrolitic. Aceste straturi au rezistenta mai buna la coroziune, uzura, oboseala, avind un ciclu de viata mai lung

Produsele astfel obtinute au segmente de piata specifice si pot reprezenta o alternativa de inlocuire a unor materiale scumpe cum este otelul inoxidabil.

•  Raportare (etape / activitati - pentru  fiecare etapa parcursa trebuie prezentate rezultatele obtinute insotite de 2-3 poze).

Planul de realizare al proiectului cuprinde trei etape principapele din care pana la data de 15 noiembrie 2014 au fost finalizate doua dupa cum urmeaza:

•  Etapa 1

Denumirea Etapei - Obtinerea benzilor din otel laminate la rece cu caracteristici dimensionale, de plasticitate si calitate a suprafetei corespunzatoare pentru acoperiri cu straturi protectoare.

In cadrul documentatiei sunt analizate in detaliu pe capitole distincte aspecte teoretice si tehnice cu privire la calitatea otelurilor destinate relaminarii in vederea obtinerii de benzi foarte subtiri destinate ambutisarii adanci sau foarte adanci. Deasemeni a fost luata in considerare si a doua etapa de procesare a acestor benzi respectiv operatii de acoperire cu un strat de protectie in vederea protejarii materialului de baza impotriva coroziunii.

Pentru aceasta a fost necesar studierea si punerea in evidenta a factoriilor ce determina calitatea finala a produselor destinate acestui segment de industrie. . Analiza acestora este destul de detaliata oferind informatii precise despre cauzele si ce influenteaza caracteristicile finale ale produselor supuse deformarii plastice la rece ale benzilor din otel foarte subtiri si nu in cele din urma a calitatii straturilor depuse. Ca urmare au fost definite mai multe activitati de cercetare dupa cum urmeaza :

Activitatea nr. 1.1

Stabilirea conditiilor tehnice de calitate a benzii laminata la rece (compozitia chimica, caracteristici mecanice, tolerante dimensionale, plasticitate, capacitatea de ambutisare adanca s.a).

Activitatea nr. 1.2

Analiza cauzelor aparitiei defectelor de suprafata in timpul laminarii la rece si tratamentului termic de recoacere

Activitatea nr. 1.3

Studiul comportarii emulsilor de laminare la rece

pe fluxul tehnologic integrat laminare-tratament termic-acoperire. in cuptoarele clopot

Activitatea nr. 1.4

Stabilirea masurilor de imbunatatire a calitatii suprafetei benzii laminate la rece in vederea asigurarii caracteristicilor optime de acoperire.

Activitatea nr. 1.5

Stabilirea parametrilor tehnologici preliminari pe fluxurile de fabricatie a benzilor laminate la rece de ambutisarea adanca destinate acoperirilor metalice (regim de reduceri la rece, diagrame ale ciclului de tratament termic)

Activitatea nr. 1.6

Imbunatatirea calitatii mediului in procesul de laminarea la rece a benzilor din otel.

In acest scop s-au derulat in cadrul primei etape cercetari privind imbunatatirea tehnologei de laminare si optimizarea proceselor de degresare si decapare a benzii de otel.

Baza a fost atat literatura de specialitate cat si efectuarea de analize tehnice macro si microstructurale pe esantioane de banda laminata la SC GALFINBAND SA .

Astfel s-au pus in evidenta o multitudine de defecte pe produsele cercetate avand cauze multiple si foarte diverse. Concluziile acestei activitati conduc catre un proces de fabricatie cu grad ridicat de eroare in reglarea parametrilor tehnologici.

Avand in vedere defectele puse in evidenta si cerintele foarte ridicate , in special pentru aspectul suprafetei se impune ca in etapa viitoare sa se dezvolte solutii pentru eliminarea factorilor perturbatori.din proces.

In paralel au fost studiate influenta complexa a emulsieide laminare im timpul procesului de prelucrare cat si impactul asupra mediului prin efluentii produsi cu regularitate.

Urmare studiilor efectuate s-au desprins o serie de concluzii dupa cum urmeaza :

Concluzii

•  Clasificarea defectelor benzilor laminate la rece se poate face dupa doua criterii :

-dupa aspectul si structura defectului;

-in functie de etapa tehnologica in care au aparut.

•  Analiza defectelor de suprafata pe benzile subtiri produse la Galfinband SA a condus la identificarea mai multor tipuri de defecte.

Analiza macroscopica a benzilor din otel pe fluxul de fabricatie de la Galfinband SA. a evidentiat apariria unor defecte cauzate de material prima, procesul de laminare la rece si procesul de tratament termic.

•  Materia prima prezinta in special pliuri de dresare, imprimari ale cilindrilor si pete de emulsie arsa. Aceste defecte pot fi eliminate partial sau total in procesul de obtinere a benzilor subtiri din otel.

•  Calitatea materiei prime influenteaza calitatea benzilor subtiri din otel si in acest sens este necesara o crestere a exigentelor in procesul de aprovizionare.

•  In procesul de laminare la rece, defectele de suprafata cu frecventa cea mai mare sunt imprimari ale cilindrilor de laminare, linii si figuri de curgere, imprimari ale rolelor, ondulatii.

•  Cele mai frecvente defecte de suprafata care apar in urma tratamentului de recoacere sunt marginile arse, culorile de revenire si petele de emulsie arsa.

•  Analiza microscopica a petelor de emulsie arsa a aratat o structura cu faze complexe rezultate ca urmare a: gradului de ardere, prin interactiunea emulsiei cu reziduurile contaminante si prin interactiunea emulsiei cu otelul suport. Pata de emulsie porneste de la o picatura de dimensiuni mari care a curs pe suprafata suportului de otel formand suvoaie radiante. Pata formata de picatura este densa si de culoare inchisa iar zona pe care s-a imprastiat este difuza si fara compactitate lasand sa sa observe suportul de otel care apare de culoare alba. La mariri mai mari de 100 se observa ca nucleul de la care a pornit pata de emulsie are o structura de asemenea eterogena prezentand zone mai arse de culoare neagra si cenusie si zone mai putin arse de culoare maron.

•  Lubrifierea corespunzatoare poate favoriza: reducerea grosimii benzii de otel la viteze acceptabile de laminare; controlul pierderilor de caldura si obtinerea unor suprafete de calitate pentru benzile subtiri obtinute prin laminare. Prin urmare, un sistem lubrifiant eficient trebuie sa asigure un echilibru intre ungere si racire.

•  Teoria a demonstrat ca, la un coeficient de frecare inferior sunt necesare forte de laminare mai mici. Implicit, in aceasta situatie se reduc fenomenele de uzare a cilindrilor de laminare si se micsoreaza cantitatea de caldura generata de frecarea care apare la contactul cilindrilor de lucru cu banda. In astfel de conditii este permisa marirea vitezei de laminare admisa si drept consecinta se reduc consumurile energetice si de materiale (in special a cilindrilor de laminare a caror uzura este mai lenta)

•  Frecarea si lubrifierea sunt influentate de o serie de parametri precum proprietatile materialului, gradul de finisare a suprafatelor, temperatura, viteza de alunecare, presiunea de contact, caracteristicile lubrifiantului. [ 6] .

•  Din punct de vedere al lubrifiantului, parametri care afecteaza frecarea si lubrifierea, respectiv parametri in functie de care variaza performanta unui lubrifiant si coeficientul de frecare, sunt: viscozitatea, grosimea filmului de lubrifiant, stabilitatea presiunii, stabilitatea temperaturii, aditivii utilizati in regimuri speciale de lucru (presiune si temperatura).

•  La Galfinband SA. se foloseste pentru prepararea emulsiei de laminare un concentrat emulsionabil pe baza de ulei mineral cu adaosuri bactericide si fungicide care-i asigura o perioada lunga de functionare. Acest ulei se foloseste la prepararea emulsiilor tehnologice de ungere si racire intr-o concentratie de 2-5% in apa.

•  Masurarea vascozitatii a aratat cresterea acesteia cu continutul de ulei mineral si cu gradul de uzare. Avand in vedere ca emulsia se aplica prin pulverizare este necesara mentinerea unei vascozitati cat mai mici .

•  pH emulsiei este modificat spre caracter slab acid de apa industriala cu care se face emulsionarea. Acest pH creste caracterul coroziv al emulsiei.

•  Grosimea filmului de ulei rezultat prin pulverizare este direct proportionala cu viscozitatea emulsiei. Avand in vedere recomandarile din literatura de specialitate consideram ca din acest punct de vedere este indicata utilizarea unor emulsii cu maxim 3,5% ulei

•  Reziduurile carbonice care raman pe suprafata benzii dupa laminare trebuiesc strict limitate deoarece influenteza negativ toate etapele ulterioare de prelucrare Cercetarile efectuate au aratat ca o crestere a gradului de impurificare aemulsiei prin recirculare si uzare poate conduce la o cantitate de reziduuri carbonice de 8 mg/m2

•  Reziduurile carbonice ar putea fi limitate prin alegerea unui sistem imbunatatit de stergere a emulsiei de laminare. La Galfinband SA. se realizeaza cu ajutorul unor raclete de cârpa sau parti textile cusute care absorb rapid uleiul si/sau emulsia. Aceste raclete devin ineficiente si neutilizabile in foarte scurt timp. In plus, eliberarea de fibre textile contribuie la murdarirea benzii si implicit conduce la probleme de calitate a benzii. In metodele mai recente si care par a fi mai eficiente, se folosesc raclete de plastic cu forme diferite, in combinatie cu aspiratia emulsiei.

•  Prezenta pe suprafata benzii de otel a particulelor fine de fier impreuna cu cea a oxizilor de fier, care joaca rol de catalizator, conduc la un un mediu puternic favorizant pentru desfasurarea procesului de oxidare a uleiului. In timpul tratamentului termic, produsii reziduali formati reactioneaza in continuare cu produsii gazosi, cu atmosfera cuptorului de tratament termic si cu suprafata benzii de otel si provoaca formarea de zone cu concentratii de carbon ridicat pe suprafata benzilor supuse tratamentului de recoacere.

•  Excesul de emulsie utilizata in procesul de laminare conduce la formarea de stropi pe banda laminata care in procedul de tratament cracheaza formand defectul pete de emulsie arsa De asemenea, s-a dovedit ca provoaca formarea de zone cu concentratii de carbon ridicat pe suprafata benzilor supuse tratamentului de recoacere.

•  Cercetarile au aratat ca atat reziduurile carbonice cat si petele de emulsie arsa ingreuneaza procesele de curatare a suprafetei benzilor din otel in vederea acoperirii custraturi de protectie. In aceasta operatie cu cat suprafata este mai impura cu atat creste consumul de materiale de curatare si durata procesului cu micsorarea productivitatii

Asadar plecand de la aceste rezultate in etapa urmatoare se va trece la dezvoltarea unei tehnologii de acoperire chimica cu nichel , in cadrul unui proces foarte laborios de experimentari. In acelasi timp vom incerca sa eliminam cauzele care determina o calitate slaba a suprafetei de acoperit. Intrucat astfel de acoperire respecta fidel textura suprafetei va fi foarte necesar imbunatatirea semnificativa a procesului de fabricatie.

•  Etapa 2

Denumirea Etapei - Elaborarea tehnologiei de obtinere a benzilor subtiri din otel acoperite cu aliaje de nichel si compozite in matrice de nichel prin metoda chimica

In cadrul documentatiei sunt analizate in detaliu pe capitole distincte aspecte teoretice si tehnice cu privire la tehnologiile de laminare a otelurilor in vederea obtinerii de benzi foarte subtiri destinate ambutisarii adanci sau foarte adanci. Deasemeni a fost luata in considerare si a doua etapa de procesare a acestor benzi respectiv operatii de acoperire cu un strat de protectie in vederea protejarii materialului de baza impotriva coroziunii.

Pentru aceasta a fost necesar studierea si punerea in evidenta a factoriilor ce determina calitatea finala a produselor destinate acestui segment de industrie. . Analiza acestora este destul de detaliata oferind informatii precise despre parametrii ce influenteaza caracteristicile finale ale produselor supuse deformarii plastice la rece ale benzilor din otel foarte subtiri si nu in cele din urma a calitatii straturilor depuse. Ca urmare au fost definite mai multe activitati de cercetare dupa cum urmeaza :

Activitatea nr. 2.1

Elaborarea tehnologiilor cadru de laminarea la rece si tratamentul termic de recoacere a benzilor subtiri destinate acoperirilor metalice.

Activitatea nr. 2.2

Adoptarea unei metode moderne si adecvate de pregatire a suprafetei benzilor din otel, avand in vedere compozitia chimica a bailor de degresare si decapare, temperatura de lucru si durata de imersie

Activitatea nr. 2.3

Imbunatatirea tehnologiei de pregatire a suprafetei benzilor din otel prin stimularea proceselor fizico-chimice a operatiilor din fluxul tehnologic.

Activitatea nr. 2.4

Experimentari privind utilizarea unor adaosuri in baia de nichelare pentru stimularea proceselor si obtinerea de noi compozitii si structuri (compozite, nanocompozite) ale stratului depus.

Activitatea nr. 2.5

Stabilirea parametrilor tehnologici optimi functie de caracteristicile stratului depuse

Activitatea nr. 2.6

Stabilirea tehnologiei de nichelare a benzilor din otel prin metoda chimica (alegerea compozitiei chimice a baii de acoperire si parametrilor de lucru, testarea unor metode agitare);

Activitatea nr. 2.7

Caracterizarea straturilor obtinute (aspect, aderenta, analiza chimica grosime de strat, macro si micro-structura structura, stralucire, duritate si microdu-ritate, rugozitate, plasticitate, rezistenta la uzura, rezistenta la abraziune).

Activitatea nr. 2.8

Aplicarea unor tratamente experimentale, ulterioare acoperirii pentru obti-nerea de noi structuri si pro-prietati ale stratului si imbunatatirea caracteristicilor benzilor acoperite cu aliaje de nichel si straturi compozite cu matrice de nichel.

Activitatea nr. 2.9

Stabilirea tehnologiei de tratament termic functie de caracteristicile proiectate

Activitatea nr. 2.10

Caracterizarea straturilor obtinute experimental in urma proceselor de tratament (aspect, aderenta, grosime de strat, morfologie si structura, stralucire, duritate si microduritate, rugozitate, plasticitate, rezistenta la uzura, rezistenta la abraziune).

Activitatea nr. 2.11

Testarea rezistentei la coroziune a straturilor obtinute experimental in diverse medii corozive utilizand metoda chimica (determinarea indicelui gravimetric si a indicelui de penetratie);

Activitatea nr. 2.12

Testarea comportarii la coroziune prin metode electrochimice in medii cu pH diferit,( trasarea si interpretarea curbelor de polarizare potentio-dinamica, determinarea rezistentei de polarizare in timp, voltametrie ciclica.);

Activitatea nr. 2.13

Stabilirea tipului de coroziune prin analize macro

si microscopice si stabilirea mecanismelor de producere.

Ideea proiectului este de a implementa industrial tehnologii si produse si noi, inovative, cu valoare adaugata ridicata si cu consum redus de energie, care prezinta potential de exploatare comerciala pe piata interna si externa si care-i vor permite coordonatorului o dezvoltare socio-economica semnificativa. Proiectul isi propune obtinerea de benzi acoperite cu straturi protectoare de nichel-fosfor, nichel-fosfor aliate si acoperiri compozite in matrice de nichel, prin metoda reducerii chimice. Compozitiile chimice imbunatatite si de noutate, ale straturilor propuse prin prezentul proiect, se vor obtine utilizand diverse adaosuri in baia de nichelare si prin tratamente termice si chimice ulterioare acoperirii. Acestea vor fi corelate cu ceilalti parametri de proces (pH, conditii de agitare, temperatura, etc.). O etapa importanta din punct de vedere tehnologic va fi aceea de obtinere a unei calitati ridicate a suprafetei benzii de otel atat in procesul de laminare cat si in cel de pregatire a suprafetei deoarece la nichelarea chimica stratul urmareste fidel suprafata suportului, copiind defectele.

In acest scop s-au derulat in cadrul etapei 2 cercetari privind imbunatatirea tehnologei de laminare si optimizarea proceselor de degresare si decapare a benzii de otel.

Scopul acestor experimentari este sa evidentieze particularitatile ecruisarii la deformare la rece a benzilor din otel de ambutisare, pornind de la materia prima, in vederea stabilirii relatiilor intre gradul de ecruisare si proprietati, precum si a posibilitatilor de imbunatatire a prelucrarii la rece prin controlul ecruisarii. Cunoasterea si controlul fenomenelor care se produc datorita ecruisarii materialului in timpul deformarii la rece, permit stabilirea unor parametri optimi ai tehnologiei de fabricatie a benzilor din otel, care sa conduca la realizarea unor produse performante din punct de vedere calitativ.

Baza a fost atat literatura de specialitate cat si efectuarea de analize tehnice macro si microstructurale pe esantioane de banda laminata la SC GALFINBAND SA .

Astfel s-au pus in evidenta o multitudine de defecte pe produsele cercetate avand cauze multiple si foarte diverse. Concluziile acestei activitati conduc catre un proces de fabricatie ce poate implica un grad ridicat de eroare in reglarea parametrilor tehnologici astfel :

•  Analiza defectelor de suprafata pe benzile subtiri produse la Galfinband SA a condus la identificarea mai multor tipuri de defecte.

Analiza macroscopica a benzilor din otel pe fluxul de fabricatie de la Galfinband SA. a evidentiat apariria unor defecte cauzate de material prima, procesul de laminare la rece si procesul de tratament termic.

•  Materia prima prezinta in special pliuri de dresare, imprimari ale cilindrilor si pete de emulsie arsa. Aceste defecte pot fi eliminate partial sau total in procesul de obtinere a benzilor subtiri din otel.

•  Calitatea materiei prime influenteaza calitatea benzilor subtiri din otel si in acest sens este necesara o crestere a exigentelor in procesul de aprovizionare.

•  In procesul de laminare la rece, defectele de suprafata cu frecventa cea mai mare sunt imprimari ale cilindrilor de laminare, linii si figuri de curgere, imprimari ale rolelor, ondulatii.

•  Cele mai frecvente defecte de suprafata care apar in urma tratamentului de recoacere sunt marginile arse, culorile de revenire si petele de emulsie arsa.

•  Analiza microscopica a petelor de emulsie arsa a aratat o structura cu faze complexe rezultate ca urmare a: gradului de ardere, prin interactiunea emulsiei cu reziduurile contaminante si prin interactiunea emulsiei cu otelul suport.

•  Lubrifierea corespunzatoare poate favoriza: reducerea grosimii benzii de otel la viteze acceptabile de laminare; controlul pierderilor de caldura si obtinerea unor suprafete de calitate pentru benzile subtiri obtinute prin laminare. Prin urmare, un sistem lubrifiant eficient trebuie sa asigure un echilibru intre ungere si racire.

•  Teoria a demonstrat ca, la un coeficient de frecare inferior sunt necesare forte de laminare mai mici. Implicit, in aceasta situatie se reduc fenomenele de uzare a cilindrilor de laminare si se micsoreaza cantitatea de caldura generata de frecarea care apare la contactul cilindrilor de lucru cu banda. In astfel de conditii este permisa marirea vitezei de laminare admisa si drept consecinta se reduc consumurile energetice si de materiale (in special a cilindrilor de laminare a caror uzura este mai lenta)

•  Din punct de vedere al lubrifiantului, parametri care afecteaza frecarea si lubrifierea, respectiv parametri in functie de care variaza performanta unui lubrifiant si coeficientul de frecare, sunt: viscozitatea, grosimea filmului de lubrifiant, stabilitatea presiunii, stabilitatea temperaturii, aditivii utilizati in regimuri speciale de lucru (presiune si temperatura).

•  La Galfinband SA. se foloseste pentru prepararea emulsiei de laminare un concentrat emulsionabil pe baza de ulei mineral cu adaosuri bactericide si fungicide care-i asigura o perioada lunga de functionare. Acest ulei se foloseste la prepararea emulsiilor tehnologice de ungere si racire intr-o concentratie de 2-5% in apa.

•  Masurarea vascozitatii a aratat cresterea acesteia cu continutul de ulei mineral si cu gradul de uzare. Avand in vedere ca emulsia se aplica prin pulverizare este necesara mentinerea unei vascozitati cat mai mici .

•  pH emulsiei este modificat spre caracter slab acid de apa industriala cu care se face emulsionarea. Acest pH creste caracterul coroziv al emulsiei.

•  Reziduurile carbonice care raman pe suprafata benzii dupa laminare trebuiesc strict limitate deoarece influenteza negativ toate etapele ulterioare de prelucrare Cercetarile efectuate au aratat ca o crestere a gradului de impurificare a emulsiei prin recirculare si uzare poate conduce la o cantitate de reziduuri carbonice de 8 mg/m2

•  Prezenta pe suprafata benzii de otel a particulelor fine de fier impreuna cu cea a oxizilor de fier, care joaca rol de catalizator, conduc la un un mediu puternic favorizant pentru desfasurarea procesului de oxidare a uleiului. In timpul tratamentului termic, produsii reziduali formati reactioneaza in continuare cu produsii gazosi, cu atmosfera cuptorului de tratament termic si cu suprafata benzii de otel si provoaca formarea de zone cu concentratii de carbon ridicat pe suprafata benzilor supuse tratamentului de recoacere.

•  Excesul de emulsie utilizata in procesul de laminare conduce la formarea de stropi pe banda laminata care in procedul de tratament cracheaza formand defectul pete de emulsie arsa De asemenea, s-a dovedit ca provoaca formarea de zone cu concentratii de carbon ridicat pe suprafata benzilor supuse tratamentului de recoacere.

•  Cercetarile au aratat ca atat reziduurile carbonice cat si petele de emulsie arsa ingreuneaza procesele de curatare a suprafetei benzilor din otel in vederea acoperirii custraturi de protectie. In aceasta operatie cu cat suprafata este mai impura cu atat creste consumul de materiale de curatare si durata procesului cu micsorarea productivitatii

Avand in vedere defectele puse in evidenta si cerintele foarte ridicate , in special pentru aspectul suprafetei se impune ca in etapa viitoare sa se dezvolte solutii pentru eliminarea factorilor perturbatori.din proces.

In urma experimentarilor pentru realizarea de straturi protectoare prin nichelare chimica, si a interpretarii rezultatelor din punct de vedere al compozitiei chimice, structurii, morfologiei si a unor proprietati mecanice a straturilor de aliaje Ni-P sau de compozite, ori nanocompozite realizate prin co-depunerea in matricea de Ni-P a particulelor de Al 2 O 3 de 0,3μm, respectiv de 20nm, se pot trage urmatoarele concluzii:

•  Experimentarile au urmarit stabilirea parametrilor de lucru optimi in procesele de nichelare chimica pentru obtinerea unor straturi de protectie anticorosiva de Ni-P si de Ni-P cu adaosuri, in vederea imbunatatirii rezistenta la coroziune si a cresterii unor proprietati mecanice;

•  Caracteristicile urmarite au fost: un aspect metalic stralucitor, aderenta ridicata, structura corespunzatoare, rezistenta ridicata la coroziune si uzura, grosime cat mai mare de strat realizata intr-un timp cat mai scurt, avand in vedere integrarea procesului de nichelare a benzilor intr-un flux continuu cu productivitate ridicata la Galfinband SA.;

•  I n experimentele de laborator efectuate pentru obtinerea straturilor de Ni-P s-au studiat trei bai de nichelare, avand compozitii chimice diferite, respectiv doua pe baza de sulfat si una pe baza de clorura de nichel. Baile experimentale pe baza de sulfat de nichel au condus la probe cu caracteristici optime ale stratului depus comparativ cu baia cu clorura de nichel din care au rezultat probe cu straturi de nuanta galbuie si cu rezistenta mai slaba la coroziune. t inand cont si de aspectele economice, s-a optat in final pentru solutia de nichelare cu 20-26g/L sulfat de nichel, 19-23g/L hipofosfit de sodiu, 9-15g/L acetat de sodiu, 1-3g/L acetat de plumb;

•  Straturile compozite si nanocompozite au fost obtinute in baie de nichelare cu aceeasi compozitie chimica, in care s-a adaugat alumina de inalta puritate (99,98%) in diferite proportii, respectiv: 3g/L, 5g/L si 8g/L . Cantitatea de alumina micrometrica inglobata in matricea de Ni-P este mica si relativ apropiata pentru cantitatile mai mici de microparticule introduse in electrolit, respectiv de 3g/L si 5g/L, fata de 8g/L la care gradul de inglobare este cu 60,3% mai mare. Gradul de includere si de dispersie al aluminei nanometrice este semnificativ mai bun fata de cea de dimensiuni micrometrice si depinde mai putin de cresterea continutului de alumina in electrolit si de durata de imersie;

•  In experimentarile efectuate la nivel de laborator s-au testat diferite valori ale pH-ului, avand ca punct de referinta pH-ul solutiei de nichelare proaspete, adica valoarea 6,67 si care a variat pana la un pH minim de 3,5. Valoarea pH-ului scade rapid in cursul procesului de nichelare necesitand corectari periodice;

•  Pentru reglarea pH-ului la nivelul dorit se poate utiliza acid acetic si hidroxid de sodiu;

•  Prin varierea pH-ului solutiei de nichelare chimica, au fost obtinute straturi cu continuturi diferite de fosfor, care au variat intre 4,84 si 12,42%P, rezultand implicit caracteristici diferite;

•  Cresterea grosimii de strat este determinate de cresterea vitezei reactiei de reducere a nichelului, la cresterea pH-ului solutiei de nichelare. Scaderea valorii pH-ului sub 4, conduce la scaderea semnificativa a grosimii de strat, procesul de depunere devenind foarte lent;

•  Cresterea temperaturii solutiei de nichelare favorizeaza obtinerea unor depozite consistente si de inalta calitate. Temperaturi de lucru peste 90 0 C nu sunt recomandate deoarece conduc la descompunerea baii de nichelare iar la temperaturi prea scazute, sub 65 0 C , depunerea nichelului este foarte lenta. Indicam o temperatura optima de lucru de 80- 85 0 C ;

•  Agitarea baii este necesara pentru inlaturarea H 2 astfel c a testele privind influenta vitezei de rotatie au fost analizate pornind de la o viteza de rotatie de 100 rot/min pana la 700 rot/min. In urma experiment a rilor efectuate, s-a optat pentru viteza de rotatie de 300 rot/min pentru straturile Ni-P si de 600 rot/min pentru straturile compozite. Industrial este indicata barbotarea cu aer sub presiune care determina un randament mai bun de scoatere a H 2 din baia de nichelare;

•  Pe benzi foarte subtiri din otel ( 0,4 mm ) cu suprafata fina si cu rugozitate scazuta, chiar si straturile subtiri depuse, de 2 m m, sunt uniforme comparative cu depunerile pe suprafete rugoase care la grosimi mici de strat urmaresc fidel profilul suportului de otel;

•  S-a constatat o foarte buna aderenta a straturilor evidentiata printr-o interfata continua intre strat si suport;

•  Principalul factor care afecteaza aderenta este modul de pregatire al suprafetei. Daca suprafata probelor nu a fost corect pregatita, intre suport si strat de acoperire realizat prin nichelare chimic a apar goluri si discontinuit a ti care denota o aderenta slaba sau o lipsa de aderenta;

•  Analiza SEM a morfologia suprafetei acoperirilor de Ni-P este diferita si confirma o dependenta certa de continutul de fosfor astfel: acoperirile de Ni-P cu un continut scazut de P, prezinta o suprafata cu particule sferice (nodule, cupole) de dimensiuni diferite iar acoperirile cu aliaje Ni-P cu un continut ridicat de P sau aliajele Ni-P cu un continut mediu de P prezinta o suprafata neteda cu particule de dimensiuni uniforme;

•  La acelasi continut de fosfor se observa ca grosimea de strat si gradul de finisare al suportului de otel influenteaza aspectul suprafetei depunerilor. Straturile subtiri, obtinute la durate mici, lasa sa se observe usor rizurile initiale de pe suportul de otel. Se mai poate observa de asemenea ca si la grosimi mari de strat probele cu Ni-P si un continut mediu de P si la probele cu Ni-P dar un continut ridicat de P ramane o dispunere in siruri a depunerii corespunzatoare rizurilor benzii de otel suport;

•  Co-depunerea particulelor de alumina in matricea de Ni-P schimba aspectul suprafetei care pierde din stralucire si din netezime;

•  Structura straturilor Ni-P depinde de mai multi factori care actioneaza in procesul de depunere, depunerile pot fi spongioase, cu porozitate mare, fibroase functie de compozitia baii de nichelare. Daca baia nu este suficient complexata sau stabilizata se formeaza structuri spongioase. Analiza in sectiunea de rupere a structurii straturilor Ni-P, obtinute in baia de nichelare selectata, releva o structura fibroasa relativ compacta;

•  Analiza XRD a straturilor Ni-P evidentiaza structuri dezordonate, cu o mare densitate de dislocatii similare celor amorfe. Aceasta dezordine se accentueaza la cresterea continutului de fosfor cand difractograma devine practic liniara;

•  Pentru straturile compozite cu Al 2 O 3 de 0,3 μm rezultatele analizei EDX au aratat in primul rand un continut mai mic de P in acoperire fata de cel obtinut in aceleasi conditii de lucru dar in absenta Al 2 O 3 , in al doilea rand s-a constatat o crestere a continutului de P in acoperire la cresterea continutului de Al 2 O 3 in baia de nichelare si implicit in strat;

•  Analiza EDX a straturilor nanocompozite a aratat, similar acoperirii compozite, un continut mai mic de P in acoperire fata de cel obtinut in aceleasi conditii de lucru dar in absenta Al 2 O 3 .

•  Comparativ insa cu straturile compozite s-a constatat o crestere mult mai mica a continutului de P in acoperire la cresterea continutului de Al 2 O 3, datorat probabil, unei incorporari si dispersii mult mai bune in strat a particulelor de alumina nanometrica. Pentru aceste straturi continutul de P a fost de aprox. 8%;

•  Analiza difractometrica a straturilor nanocompozite arata o structura semicristalina, picul de difractie pentru Ni fiind aplatizat; rezulta ca prin prezenta in cantitate mai mare a particulelor nanometrice se impiedica cresterea dezordinii data de un continut mare de P si se pastreaza zone cristaline alaturi de cele amorfe;

Asadar plecand de la aceste rezultate in etapa urmatoare se va trece la dezvoltarea unei tehnologii de acoperire chimica cu nichel , in cadrul unui proces foarte laborios de experimentari. In acelasi timp vom incerca sa eliminam cauzele care determina o calitate slaba a suprafetei de acoperit. Intrucat astfel de acoperire respecta fidel textura suprafetei va fi foarte necesar imbunatatirea semnificativa a procesului de fabricatie.

•  Etapa 3 ( in curs de executie)

Etapa 3 Elaborarea documentatiei tehnice de executie a instalatiei pilot. Elaborarea documentatiei de prezentare a tehnolo-giei de obtinere a benzilor subtiri acoperite prin metoda chimica cu aliaje de Ni si compozite in matrice de nichel

Activitatea nr. 3.1

Proiectarea instalatiei de acoperire chimica cu aliaje de nichel si compozite in matrice de nichel a benzilor subtiri din otel.

Activitatea nr. 3.2

Intocmirea specificatiilor tehnice si caietului de sarcini pentru achizitia elementelor necesare executiei instalatiei pilot

Activitatea nr. 3.3

Executie instalatie pilot de acoperire metalica a benzilor din otel prin reducere chimica.

Activitatea nr. 3.4

Experimentarea pe instalatia pilot a tehnologiei de acoperire chimica cu aliaje de nichel si compozite in matrice de nichel a benzilor subtiri din otel de ambutisare.

Activitatea nr. 3.5

Analiza calitatii produselor prototip (caracteristici mecanice, analiza chimica si structurala, probe tehnologice, etc.).

Activitatea nr. 3.6

Elaborarea manualului de prezentare a proceselor tehnologice pe intreg fluxul de fabricatie

Activitatea nr. 3.7

Elaborarea instructiunilor tehnologice de operare a instalatiei pilot

Activitatea nr. 3.8

Protejarea dreptului de proprietate industriala a tehnologilor elaborate in cadrul proiectului

Activitatea nr. 3.9

Diseminarea rezultatelor activitatilor de cercetare industriala si dezvoltare experimentala obtinute in cadrul proiectului

6.      Contact

Director Proiect - Cristinel ENI

Adresa : Galati , str. Calea Smardan nr.2A

e-mail : cristinel.eni@galfinband.ro

telefon: 0236 800 101, 0722 277 654

fax: 0236 449 777

web proiect: http://www.galfinband.ro/cercetare.html