摩托车尾灯罩镀装饰铬车间设计

1、 车间工艺设计题 目： 摩托车尾灯罩电镀装饰铬工艺设计 院： 化学化工学院 专业： 应用化学 班级： 0901 学号： 笑嘻嘻小 学生姓名： 导师姓名： 肖 鑫 完成日期： 2012年11月18日2012年12月1日 目录1 设计方案简介12 设计工艺流程13 电镀工艺设计13.1 除应力13.2 化学除油23.3 粗化23.4 中和33.5 敏化33.6 活化33.7 化学镀铜43.8 光亮酸性镀铜43.9电解除膜43.10 光亮镀镍43.11 镀铬53.12 废水处理5 3.13电镀工艺守则64 主要的设备计算与选择84.1 镀槽尺寸和数量84.2整流器和辅助设备94.2.1光亮酸性镀铜9

2、4.2.2 光亮镀镍104.2.3 镀铬105 设计图的确定116 主要工艺设备一览表127 评述13参考文献131 设计方案简介根据设计任务的要求，设计一个年产20万只摩托车尾灯罩(材料：ABS塑料，每只4dm2)装饰性铬的电镀车间，镀层采用Cu/Ni /Cr体系。摩托车尾灯罩是ABS塑料，不能直接电镀，先通过化学镀使其形成一层导电镀层，再进行电镀。工艺选择比较成熟的生产工艺，采用防护装饰性镀层Cu/Ni /Cr体系。先对灯罩除应力，一系列的严格前处理，然后化学镀铜、接着光亮酸性镀铜、光亮镍，最后镀铬。化学镀铜使塑料表面形成导电层为后续电镀做准备，光亮酸性镀铜提高镀层光亮性，整平性及韧性，光

3、镍、镍封和微孔铬可以提高灯罩防护装饰性能。摩托车灯罩采用的镀层结构为：酸性镀铜（9m）、光亮镀镍（3m）、镀铬（0.5m）。工艺选定后，根据所采用的工艺及年生产纲领的要求，进行工艺的设计及计算。工艺的设计包括工艺流程的确定、各工序采用的工艺规范、各工序镀液的维护管理等。选择和计算各工序所采用的镀槽的尺寸及数量，选择车间所需的主要设备等。设备选型与计算完毕后，设计车间平面布置图、工艺流程布置图、以及镀槽的设计图，最后对所设计的内容进行评述。2 设计工艺流程 除应力流水洗化学除油热水洗流水洗粗化流水洗中和流水洗敏化流水洗活化流水洗化学镀铜流水洗光亮酸性镀铜回收流水洗除膜流水洗活化流水洗光亮镀镍回收

4、流水洗活化流水洗镀铬三次回收流水洗热水洗干燥检验3 电镀工艺设计 3.1 除应力 ABS塑料由于设计造型不合理或加工成型不当，而存在内应力，而且内应力对制品的影响远大于金属制品。有的塑料制品由于没有消除内应力，还未使用就因应力开裂而报废；有的制品电镀后放置时间稍长也会因应力的影响而开裂报废。因此，在电镀前就先消除内应力，以提高镀层的结合力。除应力目前主要采用热处理法和脱脂整面法，由于热处理法耗时、费电因此本设计采用脱脂整面法消除内应力。脱脂整面法：水：丙酮=3：1 室温浸泡2030min 3.2 化学除油 塑料表面有许多油脂污染物，去油的目的是除去基体表面的污垢，使制件在化学粗化液中能更快地、

5、均匀地被水所浸润,从而确保粗化均匀，提高镀层结合力。同时，去油溶液不仅能清除塑料表面的污垢, 而且还能稍微改变塑料表面的组织结构，为粗化提供良好的表面结构。若去油不净, 粗化层便不均匀, 镀层结合力不一致, 严重时导致镀层局部脱落；去油时溶液温度过高则制件容易变形, 温度过低则影响速度。其工艺规范及工艺条件：如表3-1表3-1 碱性除油工艺规范及工艺条件工艺规范1工艺规范1十二磺基硫酸钠1g/LOP乳化剂10mL/LNa3PO420 g/L温度/5060Na2CO330 g/L时间/分20 3.3 粗化ABS塑料是非极性的，它是一种疏水体，为了达到增大镀层的接触面和亲水的目的，必须进行粗化。A

6、BS塑料的内部结构是由A和S组份共聚构型，而橡胶状的B组份则以球形分散于S-A构型中。粗化液中的硫酸将制件表面的B组份蚀刻掉，对S-A构型则基本无影响，同时在酸性条件下，氧化剂也可对丁二烯起氧化作用，在制件表面生成较多的亲水性基团，如羰基、羟基、磺酸基等。这些极性基团的存在，极大地提高了制件表面的亲水性，有利于化学结合，从而有利于提高镀层的结合力。铬醉一硫酸粗化液能迅速完全地除去制件表面的污垢，而且粗化均匀，对制件表面光洁度及尺寸精度影响都很小。同时，由于粗化液只有两种成分，配制简单，而且很容易通过化学分析的方法，对溶液进行调整和维护。粗化时间与镀层的结合力关系密切，粗化时间太短，镀层的结合力

7、不够；时间太长，被层的结合力反而下降。另外，温度始终处于恒定值时，达到最佳粗化度的时间较短，粗化速度较快。其工艺规范及工艺条件：如表3-2 表3-2化学粗化工艺规范及工艺条件铬酐250g350g硫酸250350g水350550g润湿剂少量温度6575时间1560min3.4 中和这道工序的作用是清除粗化后的残夜，防止起氧化作用的六价铬带入下道敏化液中，加速敏化液的失效，同时残留在塑料表面上或空穴中的六价铬还会影响金属化时的结合力。工艺规范如表3-4表3-4 中和工艺规范水合肼2mLL10mLL盐酸10mLL15mLL室温浸洗35min3.5 敏化 敏化处理是将粗化过的制件置于含有敏化剂的溶液中

8、进行浸泡，在制件表面吸附一层易于氧化的二价锡离子。当二价锡离子的数量较多时，活化后可在制件的表面形成较多的活化中心，以获得结合力好、光滑一致的化学镀层。若二价锡离子的数量太少，活化后制件表面形成的活化中心少，化学镀难以进行。但若二锡离子的数量太多，易使镀层粗糙、疏松，结合力反而下降。敏化在制件表面形成的凝胶状的活化中心，不是在敏化液中形成的，而是在下一道工序水洗时产生的，所以敏化效果与制件在敏化液中的持续时间无关，而与敏化剂的酸度、二价锡的含量及塑料的结构、塑料表面的粗化度、塑料制件本身形状的复杂层度、清洗条件等有关。敏化时，要翻动制件，使敏化均匀，提高敏化效果。其工艺规范及工艺条件如表3-5

9、 表3-5 敏化工艺规范及工艺条件氯化亚锡10gL30gL盐酸（相对密度1.17）40mLL50mLL室温下浸35min3.6 活化活化石使塑料表面建立起无电镀时所需的贵金属催化中心。它是在含有Au+2、Ag+1、Pt+2、Pd+2的溶液中被敏化时吸附的还原剂所还原，还原出金属微粒。工艺规范及工艺条件如表3-6表3-6 活化工艺规范及工艺条件硝酸银1gL3gL氨水7mLL10mLL室温浸35min3.7 化学镀铜 工艺规范及工艺条件硫酸铜（200gL）35mLL氢氧化钠（200gL）35mLL酒石酸钾钠（200gL）170mLL甲醛（3637）13mLL稳定剂1mLL温度2830时间1520m

10、inpH12133.8 光亮酸性镀铜 工艺规范及工艺条件工艺规范1工艺规范1硫酸铜/(g/L)150220聚乙二醇（分子量6000）/（g/L）0.05硫酸/(g/L)5070十二烷基硫酸钠/（g/L）0.050.1氯离子/(mg/L)1080温度/202-巯基苯骈咪唑M/(g/L)0.0005阴极电流密度/(A/dm2)3乙撑硫尿N/（g/L）0.0003空气搅拌连续过滤阴极移动苯基聚二硫丙烷磺酸钠（g/L）0.016阳极板含磷0.10.3的铜板3.9电解除膜 工艺规范及工艺条件氢氧化钠20gL碳酸钠20gL阳极电流密度35Adm2温度3050时间515S3.10 光亮镀镍在普通镀镍溶液中，

11、加入某些特定结构的有机物或金属盐，就可以获得光亮的镍镀层，它不但可以省去繁重的抛光工序，改善操作条件，而且有利于进行自动化、连续化生产。光亮镀镍常用工艺规范见下硫酸镍（gL）250300氯化镍（gL）3050硼酸（gL）3540糖精（gL）0.61香豆素（gL）0.30.5十二烷基硫酸钠（gL）0.050.15pH44.6温度（）4050电流密度（Adm2）1.53阴极移动需要3.11 镀铬 工艺规范及工艺条件 铬酐（gL）80120硫酸（gL）0.30.4氟硅酸3.54.5温度（）50电流密度（Adm2）2535电镀时间（min）133.12 废水处理含铬废水采用亚硫酸氢钠法（兰西处理法）进

12、行处理。在酸性溶液中，亚硫酸氢钠和六价铬离子反应，使六价铬离子还原成三价硫酸铬。然后，用氢氧化钠调节pH使生成氢氧化铬沉淀，分离沉淀后，将沉淀烘干，送抛光膏厂回收利用。其方法是：（1）把含亚硫酸氢钠2-3g/L溶液放在化学洗净槽、，再加入20%硫酸调整pH至2.5-3。（2）沉淀槽溶液用20%氢氧化钠溶液调整pH至7-8。（3）1kg Cr6+ 需要亚硫酸钠的理论值为3.2kg。1kg Cr6+ 实际需要亚硫酸钠为4kg。 其流程图如图所示：排 放水 槽净化净化回收清洗槽清液沉 淀浓 缩3.13摩托车车尾灯罩电镀工艺守则如下： 摩托车车尾灯罩电镀工艺守则序号工序溶液成分工艺条件备注1除应力水丙

13、酮31常温 20-30排风2流水洗水常温3化学除油Na2CO3 30g/LNa3PO4 20g/L十二磺基硫酸钠 1g/LOP10乳化剂 10mL/L50-6020min排风4热水洗水50-605流水洗水常温6粗化铬酐 250-350g 硫酸 250-350g 水 350-550g 湿润剂 少量65-7515-60min7流水洗水常温8中和水合肼 2mLL-10mLL 盐酸 10mLL-15mLL 常温3-5min9流水洗水常温10敏化氯化亚锡 10gL-30gL 盐酸 40mLL-50mLL常温 3-5min11流水洗水常温12活化硝酸银 1gL-3gL 氨水 7mLL-10mLL常温3-5

14、min13流水洗水常温14化学镀铜硫酸铜 35mLL 氢氧化钠 35mLL 酒石酸钾钠 170mLL 甲醛 13mLL 稳定剂 1mLL28-3015-20minpH12-1315流水洗水常温16光亮镀铜硫酸铜 150-220gL 硫酸 50-70gL 氯离子 10-80mgL M 0.0005gL 203Adm2整流器排风N 0.0003gL 苯基聚二硫丙烷磺酸钠 0.016gL 聚乙二醇 0.05gL 十二磺基硫酸钠 0.05-0.1gL17回收18流水洗水常温19除膜氢氧化钠 20gL 碳酸钠 20gL 3-5Adm230-50 5-15s20流水洗水常温21活化12 盐酸常温排风22流

15、水洗水常温23光亮镀镍硫酸镍 250-300gL 氯化镍 30-50gL 硼酸 35-40gL 糖精 0.6-1gL 香豆素 0.3-0.5gL 十二磺基硫酸钠 0.05-0.15gL40-501.5-3Adm24-4.624回收25流水洗水常温26活化12 盐酸常温排风27流水洗水常温28镀铬铬酐 80-120gL 硫酸 0.3-0.4gL 氟硅酸 3.5-4.5gL 5025-35Adm21-3min整流器排风29三次回收30流水洗水常温31热水洗水50-6032干燥33检验铬镀层质量的检验: 镀层外观检验: 镀层应具有光泽且带有浅蓝色. 镀层应细致均匀. 不允许的缺陷:粗糙毛刺烧焦脱落和

16、树枝状镀层;表面不应有无铬,露底 镀层耐蚀性检验:浓硝酸浸渍试验:将受检镀件浸入密度为1.42的浓硝酸(试剂级)溶液中,在室温下经3秒后取出,清洗后主要表面无腐蚀现象评为合格.34成品4 主要的设备计算与选择 4.1 镀槽尺寸和数量 根据每槽电镀时所通过的最大电量，以及电镀零件的外形大小，基本上可以确定镀槽的大小。经过测算镀槽的大小为：前处理槽：长宽高=1000mm800mm800mm=640L 电镀槽： 长宽高=1000mm800mm800mm=640L固定槽数量的计算： 固定槽数量的计算根据电镀零件的表面按下式计算：式中:n槽子数量（个）；P年生产纲领（m2）；Y设备装载量（m2）；t1工

17、件在槽中的电镀时间（min）；t2工件装入，取出镀槽时所需的辅助时间（min）；T设备年时基数（h）；K1系数，考虑到上、下班前后工件表面准备和镀后工序所需的时间。P=8000m3 ，T=3900h，K1=1.02，K2=75%，t2=3min，Y铬=0.16 m2，Y铜=0.4m2，Y镍=0.4m2，Y铜=0.8m2工件在镀槽中的电镀时间按下式计算： t1=60d100KD式中： t1工件在槽中的电镀时间（min） 镀层厚度（um） d镀层金属密度（gcm3） K电化当量 D阴极电流密度（Adm3） 阴极电流效率电镀槽数量的计算结果如下表所示：镀槽计算一览表序号镀槽名称内部尺寸（mm）年生产

18、纲领P（m3）设备装载量Y（m3）每年负荷次数（次）每次处理时间t=t1+t2（min）全部工作所需时间ta=（h）设备年时基础T（h）设备数量（个）设备负荷率K2=n/n1（%）计算数n=taK1/T采用数n1n1光亮镀铜槽100080080080000.42000018600039001.583752光亮镀Ni槽100080080080000.42000011366739000.972753镀Cr槽100080080080000.16500006500039001.30 2754化学镀铜槽100080080080000.81000023383439001.012754.2整流器和辅助设备

19、4.2.1光亮酸性镀铜 所要求的阴极电流密度为3A/dm2，镀液的工作温度为20，则工作电流为：3A/dm216dm2=48（A）考虑到光亮酸性镀铜的实际受镀面积等情况，每槽可以确定选用6-8V、0-100A的直流电源1台，7000W钛加热管2支。4.2.2 光亮镀镍 所要求的阴极电流密度为1.5-3A/dm2，镀液的工作温度为40-50，则最大工作电流为：3A/dm216dm2=48（A）确定每槽选用6-8V、0-100A的直流电源1台，7000W钛加热管2支。4.2.3 镀铬所要求的阴极电流密度为25-35A/dm2。同时镀铬为保证质量，采用每槽一挂的方式电镀，每个挂具上的面积约75dm2

20、，这样所需要的电流流就相对少一些。30A/dm216dm2=480（A）可以确定每槽选用10-30V、500A的直流电源1台，7000W聚四氟乙烯加热管2支。各电镀槽技术条件见下表： 车间镀槽技术条件序号槽子名称溶液性质工作温度/槽体材料衬里材料逸出的有害物质极棒加热或冷却搅拌循环过滤供水排水空气搅拌通风123456789除应力槽化学除油槽水洗槽水洗槽浸蚀槽镀铜槽镀镍槽镀铬槽回收槽中性碱性中性中性酸性酸性酸性氧化酸性203050605060室温室温2040503050室温碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢PVCPVCPVCPVCPVCPVCPVCPVCPVC碱雾酸雾酸雾铬酸雾+10粗化槽酸性

21、65-75碳钢PVC11敏化槽酸性常温碳钢PVC酸雾12中和槽酸性常温碳钢PVC酸雾13化学镀铜槽碱性28-30碳钢PVC注：“”表示要，“”表示不要，“”表示要或不要，视具体情况而定。 5 设计图的确定5.1 电镀车间总平面布置图附图（一）设计的是摩托车车尾灯罩电镀车间总平面的布置简图。 5.2 工艺流程设计图工艺流程设计图见附图（二）由于要求灯罩年产量为20万只，电镀要求都为同一类零件，批量较大，故生产线采用椭圆线型自动生产线。其生产效率高，自动控制比较简单，适合于这样大批量零件的生产。5.3 电镀车间工艺主要设备图5.3.1 镀镍槽设计图镀镍槽设计图见附图（三）。镀镍过程中，镀液为酸性，

22、对槽体有腐蚀作用，故用塑料作衬里。镀液需要加热，采用电加热方式进行加热镀槽。5.3.2 镀铬槽设计图镀铬槽设计图见附图（四）。由于镀铬过程对渡槽的温度要求较严格，温度既要均匀，又要保温稳定，根据这种要求，故用水套式结构槽。镀铬溶液对钢铁的槽体有侵蚀作用，因此，用聚氯乙烯作衬里。镀铬时会产生大量铬雾，在槽体边设有吸风装置以及在槽中加抑雾剂，减少空气污染。6 主要工艺设备一览表摩托车车尾灯罩电镀车间设计中要用到得主要设备见下表所示：自行车车把电镀车间主要设备一览表序号设备名称规格或要求数量1除应力槽1000800800mm1个2化学除油槽1000800800mm2个3热水洗槽1000800800mm2个4流水洗槽1000800800mm13个5粗化槽1000800800mm1个中和槽1000800800mm1个敏化槽1000800800mm1个6浸蚀槽1000800800mm3个化学镀铜槽1000800800mm2个7电镀铜槽1000800800mm3个8镀Ni槽1000800800mm2个9镀Cr槽1000800800mm2个10回收槽1000800800mm5个11定时过