Химическая технология

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ

Программа модуля составлена в соответствии с Федеральными государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования

Код направления/ специальности	Название направления/ специальности	Реквизиты приказа Министерства образования и науки Российской Федерации об утверждении и вводе в действие ФГОС ВПО
Дата	Номер приказа
240100.68	Химическая технология	22.12.2009	792

Цели дисциплины

Целью данной дисциплины сформировать у студентов способности:

- применять естественнонаучные и инженерные знания и понимать научные принципы физических, химических и физико-химических процессов и явлений, относящихся к технологии нанесения металлических покрытий;

- применять знания о механизме коррозионно-защитных процессов в покрытии для обоснованного выбора металлических покрытий.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

знать свойства и методы получения металлических покрытий, механизм их защитного действия в том числе многослойных; знать последние разработки в области создания композиционных материалов, металлизации полимерных материалов; уметь обосновать выбор металлического покрытия, построить наиболее рациональную технологическую цепочку его нанесения в том числе на полимерные материалы; владеть основными приемами проектирования и инженерных расчетов электрохимических методов нанесения покрытий; владеть навыками оценки качества и толщины металлических покрытий; владеть навыками проведения электрохимических исследований с целью выбора оптимального режима получения металлического покрытия; владеть основными методами формирования композиционных покрытий.

Место дисциплины в структуре модуля и основной образовательной программы

В результате освоения данной дисциплины студент должен быть готов  к контролю существующего технологического процесса и выбору оборудования и технологической оснастки (ПК-4), к использованию методов математического моделирования материалов и технологических процессов (ПК-2); находить оптимальные решения при создании продукции с учетом требований качества, надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и экологической чистоты (ПК-10); использовать современные приборы и методики, организовывать проведение экспериментов и испытаний, проводить их обработку и анализировать их результаты (ПК-16); строить и использовать модели для описания и прогнозирования различных явлений, осуществлять их качественный и количественный анализ (ПК-17).

Трудоемкость дисциплины

Виды учебной работы, формы контроля	Всего, час.	Учебные семестры
1	2
Аудиторные занятия, час.	144	54	90
Лекции, час.	36	36
Практические занятия, час.	18	18
Лабораторные работы, час.	90	18	72
Самостоятельная работа студентов, час.	144	54	90
Вид промежуточного контроля	Зачет	Экзамен
Общая трудоемкость по учебному плану, час.	288	108	180
Общая трудоемкость по учебному плану, з. е.	8	3	5

Краткое описание дисциплины

Дисциплина направлена на изучение основ получения металлических покрытий различного назначения. Последовательно рассмотрены основные технологические мероприятия: выбор металлического покрытия, отвечающего определенным требованиям, определение технологической цепочки нанесения покрытия, включая подготовку поверхности, собственно нанесение покрытия и необходимость последующей обработки. Особое внимание уделено композиционным покрытиям.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Код разделов	Раздел дисциплины	Содержание
Р1	Классификация  металлических покрытий	Назначение металлических покрытий. Механизм защитного действия, в том числе многослойных. Требования к качеству металлических покрытий. Различные подходы к классификации металлических покрытий по способам нанесения.
Р2	Неэлектрохимические методы нанесения металлических покрытий	Основы методов диффузионного насыщения поверхности (метод погружения в расплав и термодиффузионный). Технологические особенности подготовки поверхности. Номенклатура получаемых этими методами покрытий, их структура и фазовый состав. Методы напыления (газотермические и вакуумно-конденсационные). Оборудование применяемое для реализации этих методов. Структура и свойства получаемых покрытий.
Р3	Электрохимические методы нанесения металлических покрытий	Технологические операции подготовки поверхности. Технология нанесения электролитических и химических покрытий (цинкование, никелирование, меднение, свинцевание, лужение и хромирование). Влияние различных параметров технологического процесса на качество и свойства гальванических покрытий. Нанесение сплавов. Металлизация пластмасс. Водоподготовка.

Р4	Композиционные электрохимические покрытия (КЭП)	Область применения КЭП. Преимущества КЭП по сравнению с традиционными гальваническими покрытиями. Особенности электроосаждения из электролитов-суспензий. Технология изготовления алмазного инструмента.
Р5	Металлонаполненные полимерные материалы	Состав металлнаполнаполненных полимерных материалов. Их классификация по типу полимерного связующего и по типу металлического пигмента.  Области применения и преимущества металнаполненных покрытий. Свойства металлнаполненных покрытий (денсиметрические, электропроводные, электрохимические). Механизм защитного действия протекторных лакокрасочных покрытий. Методы оценки защитных свойств протекторных лакокрасочных покрытий.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ

(по очной форме обучения)

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ, САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ И АТТЕСТАЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Лабораторный практикум

Номер п/п	Раздел дисциплины	Наименование работы	Объем учебного времени, час.
1	Р1	Сравнение защитного действия металлических покрытий анодного и катодного типов	6
2	Р1	Исследование контактных токов в паре медное покрытие – стальная основа	6
3	Р2	Определение толщины фазовых слоев горячецинкового покрытия методом гальваностатической поляризации	6
4	Р3	Оценка влияния состава электролита цинкования на кинетические параметры цинкования и качество осадка	12
5	Р3	Нанесение медного покрытия из комплексного и кислого электролитов	12
6	Р3	Нанесение никелевого покрытия	6
7	Р3	Нанесение многослойного металлического покрытия	12
8	Р4	Нанесение КЭП	12
9	Р5	Оценка денсиметрических свойств металлнаполненного покрытия	6
10	Р5	Оценка длительности протекторной защиты циннаполненного покрытия	12

Практические занятия

Номер п/п	Раздел дисциплины	Тема занятия	Объем учебного времени, час.
1	Р1	Расчет контактной пары	2
2	Р1	Выбор оптимальной толщины покрытия	2
3	Р2	Расчет состава порошковой смеси для термодиффузионного цинкования	2
4	Р3	Расчет размеров гальванической ванны	2
5	Р3	Выбор толщины покрытия и расчет времени электроосаждения	2
6	Р3	Расчет электрического напряжения гальванической ванны	2
7	Р3	Расчет изменения компонентного состава электролита гальванической ванны	2
8	Р5	Расчет электрической проводимости металлнаполненных покрытий	2
9	Р5	Модельный расчет продолжительности протекторной защиты цинкнаполненного покрытия	2

Самостоятельная работа студентов и мероприятия текущего контроля
Примерный перечень тем рефератов

Не предусмотрен

4.3.2.        Примерный перечень тем домашних работ

ДЗ 1 – Обосновать выбор металлического покрытия, его толщины и технологии нанесения на:

- металлоконструкции опор ЛЭП;

- деталей паровых турбин;

- пластмассового корпуса электронного прибора;

-  коэрцирующей головки записывающего устройства;

-  медицинского инструмента.

ДЗ 2 – Высокотехнологичные методы обработки металлической поверхности:

- лазерное упрочнение;

- электроискровое легирование;

- нанотолщинные металлические покрытия;

- ротапринтный метод;

- детонационный метод.

4.3.3.        Примерный перечень тем контрольных работ

КР 1 – Количественные закономерности электроосаждения металлических покрытий.

КР 2 – Свойства металлонаполненных полимерных покрытий.

4.3.4.        Примерный перечень тем расчетных работ

Не предусмотрен

4.3.5.        Примерный перечень тем расчетно-графических работ

Не предусмотрен

4.3.6.        Примерная тематика коллоквиумов

Не предусмотрена

Примерная тематика курсового проекта (работы)

Расчет материального, электрического и теплового балансов гальванической ванны:

- цинкования;

- хромирования;

- никелирования;

- лужения.

Примерный перечень контрольных вопросов для подготовки к аттестации по дисциплине Классификации металлических покрытий. Коррозионно-защитное поведение металлических покрытий, в том числе многослойных. Нанесение металлических покрытий методом погружения в расплав. Требования к металлу покрытия. Особенности технологии подготовки металлической поверхности перед нанесением. Структура и свойства покрытий. Нанесение покрытий термодиффузионным методом. Требования к металлу покрытия. Особенности структуры и свойств покрытий. Газотермические методы нанесения покрытий. Конструктивные особенности распылительных различных головок. Структура и свойства покрытий. Вакуумно-конденсационные методы нанесения покрытий. Разновидности методов. Особенности технологического процесса. Области применения. Технологические операции подготовки металлической поверхности перед электроосаждением покрытия. Цинкование. Состав электролитов цинкования. Свойства покрытий, нанесенных в различных электролитах. Никелирование. Состав электролитов цинкования. Свойства покрытий, нанесенных в различных электролитах. Хромирование. Состав электролитов цинкования. Свойства покрытий, нанесенных в различных электролитах. Металлизация пластмасс. Теоретические основы метода. Основные технологические операции. Нанесение сплавов. Особенности совместного электроосаждения металлов. Нанесение композиционных электролитических покрытий (КЭП). Области применения КЭП. Особенности электроосаждения из электролитов – суспензий. Металлонаполненные полимерные материалы. Состав. Свойства. Области применения. Цинкнаполненные лакокрасочные покрытия (ЦНП). Механизм защитного действия. Методы изучения коррозионно-защитного поведения ЦНП.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Рекомендуемая литература

5.1.1. Основная литература

Проектирование и технология печатных плат. – М.: Форум-Инфра-М, 2005. – 560 с. Электрохимические технологии металлопокрытий (гальванотехника). Метод. указания к лабораторным работам / Казан. гос. технол. ун-т: Сост: , , Казань, 2005. – 42 с. , , Моделирование распределения тока при электрохимической обработке и нанесении покрытий с использованием подвесочной оснастки (учебное пособие). – Казань: КГТУ, 2006. – 122 с. , Электролитическое хромирование. М.: Глобус, 2007. – 191 с. Цинкование. Техника и технология. – М.: Глобус, 2008. – 252 с.

5.1.2. Дополнительная литература

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Сборник государственных стандартов. , Металловедение покрытий. – М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999. – 296 с. , , Наночастицы металлов в полимерах. - М.: Химия, 2000. 672 с. Лакокрасочные материалы и покрытия. Теория и практика / Под редакцией Р. Ламбурна. М.: Химия, 1991. 500 с. , , Расчет коррозионного поведения контактных пар металлов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 20 с. , , Антикоррозионные грунтовки. С-Пб.: ЛКМ и П с ОП», 2006. 168с. Лакокрасочные материалы и покрытия. Стандарты ИСО. М.: 1998. 576 с. Практикум по прикладной электрохимии: Учеб. пособие для вузов/ , , и др.; Под ред. , . – 3-е изд., перераб. – Л.: Химия, 1990.  304 с. Технология защиты металлов от коррозии , , Екатеринбург: УрФУ, 2011. 104 с.

5.1.3. Методические разработки, в том числе электронные образовательные ресурсы

1. , , Расчет коррозионного поведения контактных пар металлов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 20 с.

2. Коррозия  защита металлов: учебно-методическое пособие / , , Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007, 80 с.

Электронные образовательные ресурсы

http://rushim. ru/books/electrochemistry/electrochemistry. htm - электронная библиотека

http://www. galvanicrus. ru  сайт Российского общества гальванотехников и специалистов в области обработки поверхности

Программное обеспечение

операционная система Microsoft Windows; Microsoft Office в составе Word, Excel; пакет программ для научных исследований MATCAD.

Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

http://yandex. ru, http://google. ru, http://rambler. ru – поисковые системы в Интернет;

http://www. chemport. ru/data,  http://www. xumuk. ru - электронные справочники по химии

Используемые СКУД и АПИМ

Средства контроля учебных достижений  (СКУД) не используются.

В качестве аттестационных педагогических измерительных материалов (АПИМ) используются нетестовые средства

5.6        Используемые информационные сервисы УрФУ

Портал информационно-образовательных ресурсов УрФУ www. study. ustu. ru

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1        Общие требования

Лабораторные работы должны выполняться в специализированных залах, оснащенных вытяжной вентиляцией, канализацией, емкостями для сбора сливов.

6.2        Сведения об оснащенности дисциплины специализированным и лабораторным оборудованием

Специализированная коррозионно-электрохимическая лаборатория, в состав которой входят: рН-метры, потенциостаты, высокоомные вольтметры, измерительные приборы, электрохимические ячейки, установки для очистки воды, средства  приготовления растворов и т. п., выпрямители. Компьютерный класс для моделирования технологических расчетов, а также  обработки экспериментальных данных.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1        Рекомендации для преподавателя

составление и обновление списка литературы, обязательной для изучения и дополнительной литературы; проведение собственных исследований в этой области; разработку и составление тестовых заданий, контрольных вопросов; разработку методики проведения и совершенствование тематики лабораторных работ; использование в лабораторном практикуме реальных данных и получение результатов, имеющих практический смысл для инженерных расчетов.

7.2        Рекомендации для студента

обязательное посещение лекций ведущего преподавателя; подготовку и активную работу на лабораторных занятиях; подготовка к лабораторным занятиям включает проработку материалов лекций, рекомендованной учебной литературы; перед выполнением каждой лабораторной работы необходимо подготовить и сдать коллоквиум по соответствующим разделам теоретического курса

ПРИМЕНЕНИЕ АКТИВНЫХ МЕТОДОВ ОБУЧЕНИЯ

[выбрать (пометить) применяемые методы, соответствующие форме учебного занятия]

Раздел дисциплины	Активные методы обучения	Формы учебных занятий
Лекция	Практич. занятие	Лабораторная работа	Коллоквиум	Курсовой проект	Курсовая работа	Расчетно-граф. работа	Расчетная работа	Домашняя работа	Реферат	Подготовка к ауд. занятиям
Р1	Проектный метод	+	+
Анализ конкретных ситуаций (кейс-анализ, case-study)	+
Деловая /имитационная игра
Обучение на основе опыта
Методы проблемного обучения (дискуссии, поисковые работы, исследовательский метод и т. п.)	+
Работа в команде
Опережающая самостоятельная работа
Другие (указать, какие)

Р2-Р4-Р5	Проектный метод	+	+
Анализ конкретных ситуаций (кейс-анализ, case-study)	+
Деловая /имитационная игра
Обучение на основе опыта
Методы проблемного обучения (дискуссии, поисковые работы, исследовательский метод и т. п.)
Работа в команде
Опережающая самостоятельная работа
Р3	Проектный метод	+	+
Анализ конкретных ситуаций (кейс-анализ, case-study)	+
Деловая /имитационная игра
Обучение на основе опыта
Методы проблемного обучения (дискуссии, поисковые работы, исследовательский метод и т. п.)	+	+
Работа в команде
Опережающая самостоятельная работа

Перечень клюЧевых слов дисциплины

№ раздела	Наименование раздела	Ключевые слова
Р1	Классификация  металлических покрытий	Назначение металлических покрытий, механизм защитного действия, многослойные покрытия, способы нанесения.
Р2	Неэлектрохимические методы нанесения металлических покрытий	Диффузионное насыщение поверхности, погружение в расплав, «горячий» метод, термодиффузионный метод, флюсование, диаграмма состояния, фазовый состав, интерметаллические соединения,  газотермическое напыление, электродуговое напыление, плазменное напыление, вакуумно-конденсационное напыление.
Р3	Электрохимические методы нанесения металлических покрытий	Травление, обезжиривание, электролит, рассеивающая способность электролита, цинкование, никелирование, хромирование, меднение, поляризация, выход потоку,  металлизация, сенсибилизация,
Р4	Композиционные электрохимические покрытия (КЭП)	Композиционное электролитическое покрытие, электролит-суспензия.
Р5	Металлонаполненные полимерные материалы	Полимерное пленкообразующее, металлический пигмент, связующее, объемная доля металлического пигмента, плотность, пористость, электропроводность, протекторная стадия, гидроизолирующая стадия, гальваностатическая поляризация, переходное время, фрактальная размерность, длительность протекторной защиты.

Лист регистрации изменений в рабочей программе дисциплины

Номер изменения	Номер пункта (подпункта)	Дата внесения изменения	Изменение	Подпись ответственного за внесение изменений
Измененного	Нового	Изъятого