铜质件镀银车间工艺设计

1 铜质件镀银车间设计铜质件镀银车间设计 1 1 设计方案简介设计方案简介 根据设计任务的要求 设计一个年产 10000m2铜质件镀银车间 采用氰化 镀银工艺 铜质件表面比较粗糙 经处理后采用工艺比较成熟的氰化镀银工艺 经过 除油酸洗后尚需进行特殊的前处理 预镀或预镀银 才能保证与基体金属的结 合力 然后镀银 铬酸钝化 去膜 亮化 浸防变色剂处理 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 2 工艺设计及计算工艺设计及计算 2 12 1 确定工艺流程确定工艺流程 根据要求 我们可以先确定其工艺流程 上挂具 有机溶剂除油 干燥 化学除油 热水洗 化学抛光 流水洗 活化 1 2HCl 流水洗 预浸银 卤洗 镀银 回收 流水洗 铬酸盐钝化 流 水洗 浓 NH3 H3O 去膜 清洗 浸亮处理 流水洗 去离子水洗 干燥 浸防 变色剂 干燥 检验 成品 共 26 道工序 2 2 2 2 各工艺的确定各工艺的确定 2 2 2 2 1 1 有机溶剂除油有机溶剂除油 有机溶剂除油是皂化油和非皂化油的普遍溶解过程 三氯乙烯属于有机氢化烃类溶剂 其特点是除油效率高 不燃 室温操作 除油 3 到 5 分钟 零件必须干燥 而且温度不能高 否则三氯乙烯会分解出盐 酸和剧毒的光气 在槽的上方布置蛇形管冷却管 则不会溢散到空气中 而冷 凝流回槽中 零件从气 液相中提出时速度要小于 3 米 分 以免带出其蒸汽 2 2 2 22 2 2 干燥干燥 镀件经过有机溶剂除油后干燥 900C 烘干 10 分钟 2 2 32 2 3 化学除油化学除油 采用碱性化学除油 并在加热的条件下进行 有利于皂化和乳化作用的加 强 加快除油速度 而且 温度升高 肥皂在其中的溶解度增加 对清洗和延 长除油液使用寿命都有利 但温度过高 蒸发加快 控制温度在 60 80 之间 常用的化学除油工艺规范如下所示 Na2CO3 10 20g L Na3PO4 10 20g L Na2SiO3 10 20g L OP 10 乳化剂 1 3g L 温度 60 70 时间 3 5 min 2 2 42 2 4 热水洗热水洗 镀件在经过除油完成后 先经一道热水 80 清洗 因热水对洗去碱液 乳浊液及硅酸盐效果好 2 2 52 2 5 化学抛光化学抛光 化学抛光是指在合适的溶液中 不实用外接电源 依靠化学浸蚀作用对工 件进行的抛光 化学抛光的工艺规范如下所示 硝酸 40ml 冰醋酸 60ml 重铬酸钾 5g 氯化铜 3g 时间 5 10s 2 2 62 2 6 流水洗流水洗 镀件在进行除油 活化 电镀 回收完后以及热水洗后都要进行清洗 洗 3 掉残留在镀件上的液体 水洗采用流水洗或三级逆流漂洗的方法 2 2 72 2 7 活化活化 镀件用 1 2HCl 活化三分钟 2 2 82 2 8 预镀银预镀银 镀件经常规的除油后尚需进行特殊的预镀银处理才能保证与基体的结合力 预镀银的工艺条件如下 氰化银 3 5g L 氰化钾 75 90g L 碳酸钾 5 10g L 温度 18 300C 阴极电流密度 1 5 2A dm2 电镀时间 20 30S 2 2 92 2 9 镀银镀银 普通无光泽镀银是应用最广泛的工艺 用连续过滤 可相应提高阴极电流 密度 工艺如下 氰化银 25 35g L 氰化钾 35 45g L 碳酸钾 15 30g L 硫代硫酸铵 0 5 1g L 温度 室温 阴极电流密度 0 2 0 4A dm2 2 2 102 2 10 回收回收 银是贵重金属之一 对废液中和漂洗水中的银都应设法收回 1 含氰废液中的银 在通风条件下 徐徐加入过量的盐酸 使银离子全 部生成氰化银沉淀 澄清 多次洗涤即可复用 加酸时要特别小心 防止剧毒 的氰氢气体散发 2 对于漂洗水可用电解法 以钢片作阴阳极 小极距离电流密度电解 4 沉积出银层用硝酸溶解下来 进一步精制 2 2 112 2 11 铬酸盐钝化铬酸盐钝化 铬酸盐钝化 在银层上形成一层铬酸盐转化膜 适合于要求不高的电接触件或某些装 饰件 无光泽镀银件要经过铬酸盐浸蚀 氨水浸亮和化学钝化三个主要步骤 1 浸蚀处理 CrO 30 60g L NaCl 1 3 5g L PH 1 5 1 8 时间 5 10S 这时银生成一层疏松的黄膜 由 AgCl Ag2Cr2O7 Ag2CrO4等组成 在表面凹处厚 凸处薄 2 在氨水中溶膜 用浓氨水或 1 1 氨水 浸渍中溶解除去了黄膜 银层光亮平滑 3 化学钝化 重铬酸钾 10 15g L 硝酸 10 15mg L 时间 10 20S 2 2 122 2 12 电解钝化电解钝化 银层电解钝化工艺如下 重铬酸钾 25 35g L 氢氧化铝 0 5 0 7g L PH 值 3 4 温度 室温 阴极电流密度 0 1 0 2 A dm2 时间 1 2 分钟 2 2 132 2 13 浸防变色剂浸防变色剂 浸有机化合物以形成银与有机物的表面络合物或聚合物 几乎不影响银层 外观 接触电阻和钎焊性能 操作方便 1 的烷基巯基化合物 300C 浸 3 分钟 2 2 14 废水处理 废水中的主要含有氰和铬 含氰废水处理 利用漂白粉将氰根氧化车 N2和 CO2 第一步在 PH10 11 进行举报氧化 第 二步在 PH7 5 8 5 下保持约 1 小时 进行完全氧化 5 含铬废水处理 含铬废水采用亚硫酸氢钠法 兰西处理法 进行处理 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 2 所示 综上所述铜质件镀银工艺如下 序号工序成分工艺条件备注 1 有机溶剂除 油 三氯乙烯室温 3 到 5 分 钟 槽上方设蛇形 冷凝管 2 干燥 3 化学除油 Na2CO3 10 20g L Na3PO4 10 20g L Na2SiO3 10 20g L OP 10 乳化剂 1 3g L 60 80 40 min 排风 4 热水洗水 50 600C 5 流水洗水常温 6 化学抛光硝酸 40ml 冰醋酸 60ml 重铬酸钾 5g 10 15S 排风 6 氯化铜 3g 7 流水洗水常温 8 活化 1 2HCl20 30S 排风 9 流水洗水常温 10 预镀银氰化银 3 5g L 氰化钾 75 90g L 碳酸钾 5 10g L 18 300C 1 5 2A dm2 20 30S 整流器排风 11 镀银氰化银 25 35g L 氰化钾 35 45g L 碳酸钾 15 30g L 硫代硫酸铵 0 5 1g L 室温 0 2 0 4A dm2 1 2min 整流器排风 12 回收盐酸过量 通风 排风 13 流水洗水常温 14 浸蚀处理CrO 30 60g L NaCl 1 3 5g L PH 1 5 1 8 5 10S 排风 15去膜浓氨水常温排风 16铬酸盐钝化重铬酸钾 10 15g L 硝酸 10 15mg L 10 20S排风 17流水洗水常温 18电解钝化铬酸钾 25 35g L 氢化铝 0 5 0 7g L PH3 4 常温 阴极电流密度 0 1 0 2A dm2 1 2min 整流器排风 19流水洗水常温 20去离子水洗去离子水常温 21干燥 22浸防变色剂1 的烷基巯基化合物300C 3 分钟 排风 23干燥 24检验1 银镀层应是银白色 稍带浅黄色调的银白色 2 镀层应细致均匀 25成品 7 3 3 主要设备的计算与选择主要设备的计算与选择 3 13 1 镀槽尺寸和数量镀槽尺寸和数量 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 1000mm 1000mm 2500mm 2500L 电镀槽 长 宽 高 1000mm 1000mm 2500mm 2500L 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 支 Y 设备装载量 支 t1 工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 10000m2 T 3900h K1 1 04 K2 75 t预镀 0 5min t镀银 2min t电解 2min Y 0 5m2 t2 2min 电镀槽数量的计算结果见表 2 所示 设备数量 个 序 号 镀槽 名称 内部尺寸 mm 年生 产纲 领 P 万 m2 设备 装载 量 Y m 2 每年 负荷 次数 Y P X 次 每次 处理 时间 t t1 t 2 m in 全部工 作所需 时间 ta h 60 Xt 设备 年时 基础 T h 计算 数 n ta K1 T 采用 数 n1 n 设备 负荷 率 K2 n n 1 1 预镀 银 1000 100 0 2500 10 5200002 583339000 22122 2镀银 1000 100 0 2500 10 5200004133339000 36136 8 3电解 1000 100 0 2500 10 5200004133339000 36136 3 3 2 2 整流器和辅助设备整流器和辅助设备 3 2 13 2 1 预镀银预镀银 预镀银所要求的阴极电流密度为 2A dm2 工作温度为 18 300C 则最大 工作电流为 2A dm2 50dm2 100A 考虑到实际情况 可选 0 12V 200A 直流电源一台 7000W 钛加热管 2 只 3 2 23 2 2 镀银镀银 镀银所要求的阴极电流密度为 0 3A dm2 工作温度为室温 则最大工作电 流为 0 3A dm2 50dm2 15A 考虑到实际情况 可选 0 12V 20A 直流电源一台 3 2 33 2 3 电解钝化电解钝化 电解钝化所要求的阴极电流密度为 0 1 0 2A dm2 工作温度为室温 则 最大工作电流为 0 2A dm2 50dm2 10A 考虑实际情况 可选 0 12V 20A 直流电源一台 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 1 2 3 4 5 6 7 有机溶剂 除油 化学除油 槽 热水洗槽 水洗槽 化学抛光 槽 活化槽 预镀槽 中性 碱性 中性 中性 酸性 酸性 碱性 室温 60 80 50 60 室温 室温 室温 18 300C 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC 三氯化 乙烯 碱雾 酸雾 酸雾 氰化雾 9 8 9 10 11 12 13 镀银槽 浸蚀槽 去膜槽 铬酸钝化 槽 电解钝化 槽 防变色剂 槽 碱性 酸性 碱性 酸性氧 化性 酸性 中性 室温 室温 室温 室温 室温 300C 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 PVC PVC PVC PVC PVC PVC 氰化雾 酸雾 碱雾 铬酸雾 酸雾 注 表示要 表示不要 4 4 设计图的确定设计图的确定 4 14 1 电镀车间总平面布置图电镀车间总平面布置图 附图 一 设计的是铜质件镀银电镀车间总平面的布置简图 4 24 2工艺流程设计图工艺流程设计图 工艺流程设计图见附图 二 由于要求车把年产量为 10000m2 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 4 34 3 电镀车间工艺主要设备图电镀车间工艺主要设备图 4 3 14 3 1 镀银槽设计镀银槽设计 镀银槽设计图见附图 三 镀银溶液对钢铁的槽体有侵蚀作用 因此 用聚氯乙烯作衬里 氰化镀银 镀液有毒 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 4 44 4 化学除油槽化学除油槽 化学除油槽设计图见附图 四 5 5 主要工艺设备一览表主要工艺设备一览表 铜质件镀银电镀车间设计中要用到得主要设备见表 4 所示 序 号 设备名称规格或要求数量 1 有机溶剂除油槽 2500 1000 1000mm 1 个 2 化学除油槽 2500 1000 1000mm 1 个 3 热水洗槽 2500 1000 1000mm 1 个 4 流水洗槽 2500 1000 1000mm 9 个 5 回收槽 2500 1000 1000mm 1 个 6 浸蚀槽 2500 1000 1000mm 1 个 7 预镀槽 2500 1000 1000mm 1 个 10 8 镀银槽 2500 1000 1000mm 1 个 9 铬酸钝化槽 2500 1000 1000mm 1 个 10 电解钝化槽 2500 1000 1000mm 1 个 11 去膜槽 2500 1000 1000mm 1 个 12 去离子水洗槽 2500 1000 1000mm 1 个 13 定时过滤机 20T h 1 台 14 空压机1 台 15 不锈钢电加热器 7000W 8 支 16 钛加热棒 7000W 4 支 17 高频开关电源0 12V 0 200A1 台 18 高频开关电源0 12V 0 20A1 台 19 高频开关电源0 12V 0 2000A11 台 20 恒温控制器水银恒温温度计和继电器开关4 套 6 6 评述评述 本设计内容设计的是年镀 10000m2铜质件镀银的电镀车间 本铜质件镀银电镀车间设计 工艺采用在铜质件上氰化镀银的工艺 能够 得到结合力良好的镀层 而且防护和装饰性都很好 电镀成本低廉 因此选用 它可带来的较高经济效益 虽然氰化镀银电镀有毒而且污染环境 但严格做好 三废的处理 达到国家排放的标准 方案还是可行的 设计根据年产量的要求 计算了年时基数 设备台数 镀槽的数量等 工 艺设计了各个工序的工艺规范及镀液的维护要点 设计了各电镀工艺的镀槽 工艺流程以及电镀车间里工艺的平面布置图 此设计方案采用较成熟和先进的 工艺 采用机械化程度较高的椭圆线式自动生产线 采用了一些先进的设备 能提高生产效率 在废水处理方面 镀件的清洗方式采用串联逆流漂洗的方式 不仅清洗彻底 节约用水 而且清洗效果非常好 废水的处理采用较经济的化 学处理法集中治理 严格控制排放量 达到环保要求 参考文献参考文献 1 肖鑫 防护工艺设计 湖南工程学院内部资料 2000 2 电镀手册 编写组 电镀手册 下 M 北京 国防工业出版社 1997 3 冯立明 王玥 孔华等 电镀工艺与设备 M 北京 化学工业出版社 2005 4 肖鑫 电镀理论与工艺 湖南工程学院内部资料 2000 5 刘仁志 非金属电镀与精饰 技术员与实践 M 北京 化学工业出版社 20