ABS塑料铭牌光亮镀铬工艺设计.doc

南昌航空大学南昌航空大学 2009 级学生专业课程设计任务书级学生专业课程设计任务书 I 专业课专业课程程设计题设计题目 目 ABS 塑料铭牌光亮镀铬工艺设计 II 专业课专业课程程设计设计任任务务及及设计设计技技术术要求 要求 零件材料为 ABS 塑料 电镀区域已注钯 单个表面积约 0 4dm2 年产量 300 万个 1 采用化学镀镍 酸铜 光亮镍及光亮铬工艺 2 编制设计说明书 完成光亮镀铬槽体图一张 A3 3 完成工艺说明书 编制工艺卡 III 专业课专业课程程设计进设计进度 度 1 3 5 周查资料并完成以上设计工作内容 2 第 4 周周二上午交初稿 1 月 5 日交正式稿 090125 班班 腐蚀与防护 系系 金属材料工程 专业专业 类类 学生 学生 刘兵和刘兵和 日期 自日期 自 2012 年年 12 月月 1 日至日至 2013 年年 1 月月 10 日日 指指导导教教师师 系主任 系主任 附注 任务书应该附在已完成的专业课程设计说明书首页页 2 40 I 40 目目 录录 设计说明书 1 1 生产依据 1 2 生产线上的主要设备及生产线的设计 1 2 1 槽体的尺寸 1 2 2 镀槽数量的计算 2 2 3 槽体材料和加热管材料 3 2 4 整流器的选择 4 2 5 过滤机 5 2 6 水泵 5 2 7 生产线形式的选择 5 2 8 生产线的控制 5 3 生产线上的水 电 气的设计 6 3 1 水消耗量计算 6 3 1 1 清洗槽用水量计算 6 3 1 2 夹套用水量计算 6 3 1 3 更换溶液用水 6 3 1 4 配制溶液液用水 7 3 1 5 车间用水总量计算 7 3 2 蒸汽消耗量计算 7 3 2 1 固定槽的蒸汽消耗量计算 7 3 2 2 车间蒸汽总消耗量计算 10 3 2 3 蒸汽的来源 10 3 3 压缩空气消耗量计算 11 3 3 1 喷嘴压缩空气消耗量 11 3 3 2 搅拌溶液的压缩空气消耗量 11 3 3 3 压缩空气消耗量计算 11 3 4 电力消耗量计算 12 3 4 1 各直流电源用电 12 3 4 2 机械搅拌移动 12 3 4 3 照明用电 12 II 40 4 挂具的设计 12 4 1 挂具的装载量 12 4 2 挂具的结构 12 4 3 挂具的材料 12 5 生产线上人员配置和管理 13 5 1 生产工人的人数 13 5 2 辅助工人 13 5 3 检验人员 13 5 4 行政管理及工程技术人员 13 5 5 勤杂人员 13 6 车间的设计 13 6 1 车间组成及面积 13 6 2 车间区划分 14 7 环保及安全措施 14 7 1 电镀废水处理 14 7 1 1 镀铬废水处理 14 7 1 2 硫酸镀铜废水处理 14 7 1 3 含镍废水处理 15 7 2 安全措施 15 7 2 1 局部排风 15 7 2 2 抑雾剂的使用 17 工艺说明书 18 1 工艺流程图 18 2 主要工序说明 18 2 1 除油 18 2 2 粗化 18 2 2 1 配方组成和工艺参数 19 2 2 2 槽液配制方法 19 2 3 中和 19 2 4 敏化 19 2 5 活化 19 2 6 还原 20 III 40 2 7 化学镍 20 2 7 1 化学镍槽液成分及工艺参数 20 2 7 2 槽液配制方法 20 2 7 3 化学镍镀液的分析 21 2 7 4 镀液的维护与调整 23 2 8 活化 24 2 9 光铜 24 2 9 1 光铜槽液成分及工艺参数 24 2 9 2 槽液配制方法 24 2 93 镀光铜常见故障及解决方法 25 2 9 4 阳极材料 25 2 10 活化 25 2 11 光镍 25 2 12 活化 26 2 13 铬酸钝化 26 2 14 镀光铬 26 2 14 1 光铬槽液成分及工艺参数 26 2 14 2 光铬槽液的配制 27 2 14 3 光铬常见故障及纠正方法 27 2 14 4 镀液的分析 28 2 14 5 镀铬液的调整与维护 30 2 14 6 阳极材料 30 2 15 压缩空气吹干 30 2 16 烘干 30 2 17 解撑 31 2 18 成品检查 入库 31 3 不合格产品镀层的退镀方法 31 参考文献 35 致谢 36 1 40 设计说明书 1 生产依据 零件材料为 ABS 塑料 电镀表面积为 80cm2 年产量 300 万个 使用的是已经注钯的材料 查阅资料大概各镀层的厚度如下 化学镍 0 3 m 光铜 10 m 光镍 8 m 光铬 1 5 m 工作中采用三班制 时间为 8h 8h 7h 一天总共工作 23 h 挂 具采用一挂 44 的方式 每个镀槽放 5 挂 最长工序为镀光铜 时间 为 23min 设备的年时基数为 251 23 251 23 4 5542 小时 年产量为 5542 60 23 220 318 万个 生产纲领 300 1 5 315 万个 故 能完成生产任务 2 生产线上的主要设备及生产线的设计 2 1 槽体的尺寸 槽体长度 L nL1 n 1 L2 2L3 式中 L 槽子长度 n 沿槽长方向的挂具数 n 5 L1 沿槽长方向挂具的宽度 L1 300 L2 沿槽长方向挂具间的距离 30 100 L3 挂具边缘至槽壁的距离 电镀槽为 80 100 如果采用阴极移动 再加阴极移动的行程 40 140 取 100 所以 L 5 300 4 30 80 100 1800 槽体宽度 b nk b1 2nk b2 nk 1 2b3 式中 b 槽体宽度 2 40 nk 挂具或阴极列数 nk 1 b1 沿槽宽方向的挂具 工件 宽度 b1 300 b2 挂具边缘至阳极表面的距离 150 250 b2 150 b3 阳极背面至槽壁的距离 30 50 b3 40 阳极或阳极篮的厚度 20 如果采用加热或冷却管 还应考虑加热管道的直径及管道与阳极 之间的距离 50 100 管道与槽壁的距离 50 等 取 150 所以 b 300 400 40 100 8400 由表 7 6 知槽宽取 1000 槽体高度 h h1 h2 h3 h4 式中 h 槽子高度 h1 挂具工作部位 工件 的高度 h1 440 h2 挂具 工件 下端距槽底的高度 100 200 h2 200 h3 挂具 工件 上端距液面的高度 80 150 h3 150 h4 液面至槽沿的距离 100 150 h4 150 所以 h 150 200 80 150 940 选用的槽子为长 1800 宽 1000 高 1000 容积 1086L 2 2 镀槽数量的计算 n p 1 a t k1 60 Y T 式中 n 镀槽数量 p 年生产量 p 240 t 每次电镀所需时间 min 包挂出入槽所需的辅助时间 3min 5min 内 t 26 min a 返修率 a 0 04 k1 应扣除的时间系数 k1 1 02 Y 设备的平均负荷量 Y 0 42 3 40 T 设备的年时基数 h T 5542 所以 n 240 1 0 04 26 1 02 60 5542 0 42 0 4741 1 所以镀 槽数量取 1 由于镀光铜的时间最长 镀槽也只需一个就可以 因此 其他镀液所需的槽子也只需一个即可 2 3 槽体材料和加热管材料 酸性镀液必须选择耐酸材料制作槽体 小槽子一般用硬聚氯乙烯 塑料制造 大槽子则用钢槽衬软聚氯乙烯塑料或用钢材做框架衬硬聚 氯乙烯塑料 碱性溶液对钢铁无腐蚀作用 可以直接用钢槽体 但是 为了不污染镀液 维护镀液的清洁 常用聚氯乙烯板衬里槽 化学镀 镍的要求很高 因为化学镀镍溶液有较强的还原性 容易在金属上沉 积 不宜采用金属材料制作槽体及加热器 又因镀液对杂质比较敏感 所以在实际生产中常用不锈钢 聚氯乙烯 搪瓷容器做化学镀槽 镀 铬液一般含有铬酐和硫酸 对钢铁有腐蚀作用 所以常用铅板 钛板 或硬聚氯乙烯作衬里 由于加热管是排放在镀液中的 为防腐蚀 所 以加热管材料常用铅锑合金做加热管材料 1 各槽子材料 尺寸 数量及槽子里加热管材料如表 1 所示 表表 1 各槽子材料 尺寸 数量及加热管材料各槽子材料 尺寸 数量及加热管材料 槽子名称镀槽材料镀槽尺寸槽子 数量 加热管材料 除油槽碳钢1800 1000 1000 1碳钢 粗化钢槽衬软聚氯乙 烯塑料 1800 1000 1000 1铅锑合金 中和碳钢1800 1000 1000 1不需加热 敏化钢槽衬软聚氯乙1800 1000 1000 1铅锑合金 4 40 烯塑料 还原钢槽衬软聚氯乙 烯塑料 1800 1000 1000 1铅锑合金 槽子名称镀槽材料镀槽尺寸槽子 数量 加热管材料 活化钢槽衬软聚氯乙 烯塑料 1800 1000 1000 5铅锑合金 不 加热不用 化学镍不绣钢1800 1000 1000 1铅锑合金 光铜钢槽衬软聚氯乙 烯塑料 1800 1000 1000 1铅锑合金 铬酸钝化钢槽衬软聚氯乙 烯塑料 1800 1000 1000 1不需加热 镀铬钢槽衬软聚氯乙 烯塑料 1800 1000 1000 1铅锑合金 热水洗槽碳钢1800 1000 1000 1碳钢 冷水洗槽硬聚氯乙烯塑料1800 1000 1000 30不需加热 2 4 整流器的选择 光铜 选用可控硅整流器 I 35A U 20V P 700W 光亮镍 选用可控硅整流器 I 20A U 30V P 600W 镀铬 选用可控硅整流器 I 20A U 25V P 500W 2 直流供电方式采用单机单槽供电的形式 这种供电方式调节电流 最方便 可使镀槽的电流电压平稳可靠 不受其他镀槽调节电流的干 扰 1 5 40 2 5 过滤机 需要连续过滤的溶液过滤机选择磁力泵加压的简式过滤机 其技 术规格为 最大过滤量为 20 m3 h 工作压力为0 23 Mpa 过滤面积为 1 53 使用温度68 外形尺寸为700 670 1150 mm 光铜 镀光 镍采用该过滤机 溶液在一定使用周期内的间歇过滤选择离心泵加压的简式过滤机 选择的过滤机型号为XT 20 其过滤面积为9 最大流量为20 m3 h 使用温度 70 光铬采用该过滤机 2 6 水泵 由于生产过程中的多道水洗是采用的是逆流水洗 因此生产中需 要用泵将后一道水洗槽的水不断的抽到前一道水洗槽中 根据要求选 用的水泵型号为1B 09 型不锈钢涡流泵 其流量为2 7 10 8 m3 h 生 产中需要19台这样的水泵 3 2 7 生产线形式的选择 生产线为环形电镀自动线 用自动线生产即可以提高生产效率 降低劳动强度又能稳定镀层质量和改善工作条件 所以进行大批量生 产的车间应该实现自动线生产 环形电镀自动线由于采用机械连动运 送装置 自动线上各个槽一般为满负荷状态 因此效率高 产量大 适合该生产要求 2 8 生产线的控制 生产线采用数据控制系统 各槽子采用温度自动控制系统来自动 调节镀槽的温度 3 生产线上的水 电 气的设计 6 40 3 1 水消耗量计算 3 1 1 清洗槽用水量计算清洗槽用水量计算 多道水洗采用的逆流水洗 每次换水时只补充最后一道水洗槽的 水 小时用水量 槽体有效容积 小时换水次数 最大小时用水量 槽体有效容积 维持用水小时换洗次数 1 0 计算平均小时用水量时 三班制生产的水槽按1小时最大用水量 与22小时维持用水量之和 以23 小时平均计算 根据 腐蚀与防护工程 表9 2 热水槽的换水次数为0 3次 h 小 时用水量为0 325m3 h 根据 腐蚀与防护工程 表9 3 最大小时用量 为2 16 m3 h 根据 腐蚀与防护工程 表9 3 冷水槽的小时平均消耗 量为1 08 m3 h 最大小时用水量为 365 m3 h 冷水槽的平均小时用水 量为 2 16 22 1 08 23 15 16 90m3 h 热水槽的平均小时用水量 为 1 365 22 0 315 23 1 0 36 m3 h 冷水槽的小时用水最大量为 2 12 15 31 8 m3 h 热水槽的小时用水最大量为1 365 1 1 365 m3 h 3 1 2 夹套用水量计算 夹套用水量按夹套的容积来计算的小时平均用水量为0 3 0 5夹套 容积 h 小时最大用水量为2 0夹套容积 h 夹套容积为1152 m3 工艺 中镀铬和化学镍槽均使用夹套式加热 因此夹套的小时平均用水量为 2 0 4 0 1152 0 092 m3 h 小时最大用水量为2 2 0 1152 0 4608 m3 h 3 1 3 更换溶液用水 除油为30天换一次 粗化90天换1 2 因此更换溶液用水为 1 05 30 24 1 1 05 180 24 1 0 0017 m3 h 7 40 3 1 4 配制溶液液用水 配制溶液液所需用水为1 05 42 44 1m3 3 1 5 车间用水总量计算 水量的总消耗按下式计算 Qvag Q1K1 Qmax Q2K2 式中 Qvag 车间小时用水平均总量 Qmax 车间小时用 水平最大总量 Q1 Q2分别为各用水设备的小时平均及最大值 K1 设备使用系数 采用0 7 0 9 使用系数 工作班内实际用水 时间 工作班时间 K2 设备同时换水系数 采用0 8 0 9 同时使用系数 同时使 用的用水设备数 用水设备总数 车间的小时平均总耗量和生产班次 可以算出车间的昼夜耗水量 而小时最大耗水量则作为车间管道计算的依据 在确定系统中各管道 直径时 其在管道当中的流速不宜大于2m s 一般以1m s为宜 Q1 14 91 0 36 0 092 0 0017 44 1 5124 15 37 m3 h Q2 31 8 1 365 0 4608 0 0017 44 1 5124 33 64 m3 h Qvag Q1K1 15 37 m3 h 0 8 12 296 m3 h Qmax Q2K2 33 64 m3 h 0 9 30 276m3 h 所以车间的年总耗水量为Qvag 5124 63004 704吨 3 2 蒸汽消耗量计算 3 2 1 固定槽的蒸汽消耗量计算 1 加热过程蒸汽计算 用蛇管或排管加热溶液所消耗的量为 Q V c t2 t1 t V q 4 186 Q 溶升温所需要的热量KJ h 8 40 V 槽液体积 L 溶液密度 Kg L c 溶液比热容 KJ Kg 水及水溶液 c 1 油 c 0 5 发蓝 槽 c 1 1 t1 镀液初始温度 室温 t2 镀液工作温度 q 单位体积水溶液加热过程中的平均耗热量 q值应根据槽子 的体积和工作温度在图7 11中查找 图中温度按 t2 t1 2计算 热量损失系数 槽子有保温层时 1 1 1 15 无保温层时 1 15 1 3 t 升温时间 h 根据表7 7得加温时间为1 5 h 蒸汽消耗量的计算 G Q y G 蒸汽消耗量 KJ h Q 镀液加热或热水槽工作时所需的热量 KJ h y 蒸汽的潜热 当电镀车间蒸汽压力p 0 pa时 y 2164 KJ Kg 当p 0 2MPa时 y 2135 KJ Kg 计算中取p 0 3MPa 蒸汽加热管的面积计算 所需的传热面积 S Q K t 式中 S 加热管所需的传热面积 Q 镀液加热或热水槽工作所需的热量 KJ h K 加热管的传递系数 见 腐蚀与防护工程 表7 9 t 饱和蒸汽温度与溶液平均温度差 所需加热管的长度的计算 L S D 9 40 式中 L 所需加热管长度 mm S 所需传热面积 mm2 D 选用的加热管的外径 根据 腐蚀与防护工程 表7 11 选择 2 保温时蒸汽消耗量计算 溶液保温时蒸汽消耗量可分为两部分计算 一部分是槽体内溶液 及水保温时的耗热量 另一部分是零件吸收的热量 可表示为 Q1 V q1 Wc1 t2 t1 G1 Q1 式中 Q1 溶液保温所需要的热量KJ h q1 单位体积溶液及水保温时耗热量 查 腐蚀与防护工程 图7 11 相同于加热过程中的平均消耗 W 单位时间内放进槽内的零件质量 Kg h t1 放进槽内之前零件的温度 t2 槽子工作温度 加热损失系数 1 11 3 根据以上各公式得到各加热槽所需的热量 蒸汽消耗量 加热管 直径和长度如下 除油 Q 113896 87KJ h Q1 1187 55 KJ h G 52 63 Kg h G1 0 54 Kg h 管长L 4 58m 管直径D 25mm 粗化 Q 168486KJ h Q1 2327 01KJ h G 77 85 Kg h G1 1 07 Kg h 加热管长L 6 36m 管直径D 40mm 敏化 Q 21903 245KJ h Q1 1074KJ h G 10 12Kg h G1 0 49 Kg h 加热管长L 1 82 m 管直径D 15mm 还原 Q 21903 245 KJ h Q1 1074KJ h G 10 12Kg h G1 0 49 10 40 Kg h 加热管长L 1 82 m 管直径D 15mm 化学镍 Q 68859 7 KJ h Q1 1156 26KJ h G 31 82 Kg h G 1 0 53 Kg h 管长L 3 184m 管直径D 20mm 活化 Q 21903 245 KJ h Q1 1074KJ h G 0 12 Kg h G1 0 49 Kg h 加热管长L 1 82 m 管直径D 15mm 光铜 Q 27836 9KJ h Q1 1088 64KJ h G 12 86Kg h G1 0 50 Kg h 加热管长L 1 765m 管直径D 20mm 活化 Q 79188 655KJ h Q1 1156 26 KJ h G 36 59Kg h G1 0 53 Kg h 加热管长L 4 26 m 管直径D 25mm 光镍 Q 113896 87KJ h Q1 1260KJ h G 52 63Kg h G1 0 58 Kg h 加热管长L 6 42m 管直径D 25mm 光铬Q 143887 47KJ h Q1 2083 2KJ h G 66 49 Kg h G1 0 96 Kg h 加热管长L 3 74m 管直径D 40mm 3 2 2 车间蒸汽总消耗量计算 蒸汽消耗总量可按下式计算 Gevg G1k1 Gmax G2K2 式中 Gevg Gmax 分别为车间蒸汽平均及最大总消耗量 Kg h G1 G2 各用蒸汽设备的平均及最大消耗量之和 Kg h k1 设备使用系数 采用0 7 0 9 K2 设备同时加热系数 采用0 8 1 0 根据以上公式得 Gevg 8 07 0 8 6 456Kg h Gmax 502 4 0 9 452 16 Kg h 3 2 3 蒸汽的来源 用锅炉产生蒸汽 锅炉为燃气锅炉 11 40 3 3 压缩空气消耗量计算 3 3 1 喷嘴压缩空气消耗量 采用直径为 5mm 的喷嘴 压缩空气压力为 0 3MPa 连续工作时自 由空气消耗量为 0 8m3 min 3 3 2 搅拌溶液的压缩空气消耗量 根据生产经验数据 可将每个空气吹孔的送风量定为 8 14 L min 所以搅拌的风量应为 Q 0 06 n q m3 min 式中 Q 送入槽内的风量 n 空气管的孔数 取 14 q 每个孔的送风量 8 14 L min 搅拌一般镀液时送风 量应选小值 用于清洗槽及镀槽教深时选最大值 搅拌一般镀液时 Q 0 06 14 8 6 72 m3 min 清洗槽及较深槽时 Q 0 06 14 14 11 76 m3 min 3 3 3 压缩空气消耗量计算 在计算压缩空气的平均消耗量及最大消耗量时 应考虑用气设备 的使用系数和同时作用系数 同时作用系数与各用气设备的用气特点 数量及作用等因素有关 一般可取 0 4 0 6 使用系数根据用气设备的 生产负荷 工作条件等具体情况确定 用气设备的使用系数为 吹嘴 0 1 0 3 搅拌溶液 0 5 0 8 根据以上数据可求出车间压缩空气的平均消耗量和最大消耗量 压缩空气平均消耗量 设备数量 每台设备连续工作时自由空气消 耗量 使用系数 m3 min 压缩空气最大消耗量 设备数量 每台设备连续工作时自由空气消 12 40 耗量 同时作用系数 m3 min 所以压缩空气平均消耗量 224 68 m3 min 压缩空气最大消耗量 179 744 m3 min 3 4 电力消耗量计算 3 4 1 各直流电源用电 镀光铜的可控硅整流器 P 700W 镀光亮镍的可控硅整流器 P 600W 镀光铬的可控硅整流器 P 500W 所以各电镀槽电镀工作用电总共为 P 1800W 3 4 2 机械搅拌移动 机械搅拌选用阴极移动 阴极移动往复次数为为 10 30 次 min 移动行程为 40 140mm 长度为 2000 mm 的镀槽使用 370W 电机 生产 线上总共有 3 个槽子需阴极移动 所以 P 3 370 1110W 1 3 4 3 照明用电 照明光源可采用荧光灯或白炽灯等 采用 50W 的白炽灯照明 4 挂具的设计 4 1 挂具的装载量 电镀中采用每挂零件数为 22 个 零件总面积为 1760cm2 4 2 挂具的结构 挂具支杆长 860mm 主杆为 480mm 支杆与提杆之间的距离为 280mm 每个挂钩之间的距离为 290mm 4 3 挂具的材料 挂具采用铜 钢合制的挂具 为保证挂具与导电杆接触并有良好 13 40 的导电能力 吊钩用铜金属 提杆 主杆 支杆采用普通钢 挂钩采 用弹簧钢 对挂具需缘部位用涂覆环氧树脂的方法 4 5 生产线上人员配置和管理 5 1 生产工人的人数 自动生产线上每台吊车 1 人 溶液维护调整 1 人 装卸零件工人 按自动机的量配备 2 人 每台吊车在生产线上总共需要 92min 每隔 23 装一挂 所以线上 保持有四台吊车 一天 3 班制 从而每天有 24 个工作岗位 在此基 础上增加 5 8 的顶替缺勤工人的系数 即生产工人 岗位人员 1 0 08 24 1 08 25 92 所以需要生产工人 26 名 5 2 辅助工人 一般为生产工人的 30 50 所以辅助工人有 13 名 5 3 检验人员 检验人员一般为生产工人的 4 5 所以检验人员有 2 人 5 4 行政管理及工程技术人员 一般为生产工人的 18 20 即 5 人 5 5 勤杂人员 一般为工人总数的 2 3 即 1 人 所以该车间的总人数为 47 人 6 车间的设计 6 1 车间组成及面积 1 生产部分 14 40 一般工艺流程确定后 按所绘平面布置图计算出所需生产面积 其面积为 S 48m2 2 辅助部分 辅助面积 生产面积 20 50 20 m2 3 生活部分 6 2 车间区划分 生产部分布置在厂房中间 辅助部分及生活间布置在两端 另外 设置底下室 地下室可布置通风室 3 7 环保及安全措施 7 1 电镀废水处理 7 1 1 镀铬废水处理 处理电镀含铬废水常用的方法用亚硫酸盐还原处理法 主要优点 是处理后水能达到排放标准 并能回收利用氢氧化铬 设备和操作也 较简单 处理电镀含铬废水流程如下 亚硫酸盐还原法处理含铬废水 一般采用间歇式处理流程 适用 小水量的处理 当用于处理水量教大的场合时 可采用连续式处理流 程 但必须设置自动检测和投试剂装置 以保证处理水的质量 也有 设计容积较大的两个调节池 交替使用 形成间歇式集水 连续式处 理的流程 5 7 1 2 硫酸镀铜废水处理 硫酸铜镀铜的镀件清洗水中 由于镀槽槽液的配方成分简单 因 此 废水中的铜离子用阳离子交换离子树脂很容易除区 一般采用 H 型强酸阳离子交换树脂 15 40 处理硫酸镀铜废水流程如下 一般均采用双阳极柱全饱和处理流程 第 1 个交换柱与第 2 个交 换柱串联运行 当第 1 交换柱树脂达到饱和后进行再生 再生后串联于 第 2 个交换柱后 这样反复交替运行水循环使用 过滤柱 交换柱的反洗 淋洗等的排水排入电镀混合废水系统中 处理合格后排放 交换柱的再 生洗脱液 一部分直接返回镀槽作为补充液 其不平衡部分的量定期进 行电解回收金属铜 7 1 3 含镍废水处理 由于镍盐价格较高 为节省资源 处理含镍废水多采用回收方法 离 子交换法能达到回收镍的目的 工艺操作比处理含铬废水简单 但其有 独特之处 处理含镍废水流程如下 采用固定床离子交换 一般采用双阳柱全饱和处理流程 即设置 2 个离子交换柱 当第 1 交换柱泄漏镍时 串联第 2 交换柱进行运行 当第 1 交换柱阳树脂交换达到饱和后进行再生 此时第 2 个交换柱单 柱运行 待第 2 交换柱泄漏镍时 再与已再生的第 1 交换柱串联 这 样 2 个交换柱交替换用 固定床树脂再生在柱内进行 5 7 2 安全措施 7 2 1 局部排风 1 电镀车间中 在位置固定的产生有害物质的槽边及工作地必须 设置局部排风 以排出散发出来的有害气体 有机溶剂挥发物以及在 喷砂 抛光过程中产生的大量粉尘 由于槽宽为 800 大于 500 所 以宜采用双侧或周边风罩 且槽子长度大于 1200 槽边风罩应设置导 流板或做成楔形条缝口或分段设置风罩 各固定槽的条缝式低截面双 侧性能如表 2 所示 16 40 表表 2 固定槽的条缝式低截面双侧性能固定槽的条缝式低截面双侧性能 槽子名称产生的有 害气体 Vx 排风计 算风速 排风量排风罩的 长度 条缝高 度 光亮铬或钝 化或粗化 铬酸雾0 42880100058 镀镍或化学 镍或镀铜 酸性蒸汽0 54360100054 化学除油碱雾0 32500100042 2 排风管道的设计及敷设 排风管道的风速和管道截面积的计算 排风管道的风速以固体不积累在管内为度 工业上排风系统的推 荐风速和阻力可参考 腐蚀与防护工程 表 7 26 如果槽子的排风量 已确定 再根据 腐蚀与防护工程 表 7 26 选定管内的风速 就可以 依下式计算凤管的截面积 S Q 3600v 式中 S 管道截面积 Q 排风量 m3 h v 管道风速 m s 根据上式可以得出上表中的各管道的截面积分别为 28 8 43 6 25 00 风管材料采用硬聚氯乙烯板焊接而成 17 40 风道的敷设方式 风管的敷设方式采用地下室形式 将通风管道和通风设备安装在 车间的地下室 通风设备集中 管理方便 车间内部比较整齐 通风机的选型 电镀车间使用的是离心式通风机 通风机的型号是塑料 4 72 11 主要用于排送酸 碱 盐腐蚀性气体 1 7 2 2 抑雾剂的使用 从镀铬槽中排出的酸雾废气 对人体的呼吸道粘膜及皮肤有强烈 的刺激作用 在生产中我们可以使用 F 53 做抑雾剂 使用 F 53 做抑 雾剂时 要用接近沸的水溶解 F 53 与十二烷基硫酸钠混用 质量比 为 1 4 有助于 F 53 的溶解 并可减少消耗量 3 18 40 工艺说明书 1 工艺流程图 工艺流程图如下 上挂 除油 热水洗 三道水洗 粗化 三道水洗 中和 二道水洗 敏化 水洗 活化 三道水洗 还原 水洗 化学镍 二道水洗 活化 盐酸 光铜 水 洗 活化 硫酸 二道水洗 光镍 三道水洗 活化 硫酸 二道水洗 铬酸钝化 镀光铬 五道水洗 压缩空气吹干 烘干 下挂 解撑 成品检查 入库 2 主要工序说明 2 1 除油 主要作用是去除塑料表面的油污 使之后的粗化易进行 除油槽 夜成分及工艺参数 6 如下 NaOH 50 80g L t 5 10 min Na3PO4 30 g L T 40 70 Na2CO3 15 20 g L 2 2 粗化 主要作用是增大制件表面的微观粗糙度和接触面积 以及亲水能 力 以此来提高制件与镀层的结合力和湿润性 这样塑料表面才能接 19 40 受金属的吸附 6 2 2 1 配方组成和工艺参数 粗化槽液组成及工艺参数如下 CrO3 20 mL H2SO4 600g L 水 400 mL L T 60 70 t 5 10min 6 2 2 2 槽液配制方法 首先将 CrO3溶解在少量水中 在不断搅拌下把计算量的 H2SO4 缓慢的加入到溶解了铬酐水溶液中 再稀释到要求的体积 6 2 3 中和 中和主要作用是除尽经过化学粗化后的零件表面微孔结构中含有 的一些六价铬和其他杂质 以免影响塑料与镀层的结合强度 还会污 染敏化液 中和槽液成分及工艺参数如下 NaOH 10 重量 室温 t 1 2 s 2 4 敏化 敏化主要作用是在经过粗化后的塑料表面上吸附一层容易被还原 的物质 以便在下道活化处理时通过还原反应 使塑料表面附着一层 金属薄层 它能胜任化学镀和电镀时的载荷电流 敏化槽液成分及工 艺参数如下 SnCl2 40g L HCl 70mL 锡条 1 根 T 18 25 PH 值 1 2 t 3 15 min 6 2 5 活化 活化主要作用是给塑料表面一层很薄而具有催化活性的金属层 20 40 当经过 SnCl2 敏化过的镀件 再浸入硝酸银溶液时 经过化学反应 金属银就会在镀件表面产生 活化槽液成分及工艺参数如下 硝酸银 0 1 0 3 g L 氨水 滴至透明 T 室温 t 3 5 min 6 2 6 还原 还原主要作用是除尽镀件表面上的活化剂 防止将它们带入化学 镀溶液中去 如果不事先进行还原 则有被优先还原而导致溶液提前 分解 过早失效的危险 还原槽液成分及工艺参数如下 次亚磷酸钠 10 35 g L T 18 25 t 3 10 s 6 2 7 化学镍 主要作用是镀液中 NiSO4 与 NaH2PO2在催化作用下产生化学镀 层 是前处理中的最后一步 使塑料表面具有导电性 以便能进行一 般性电镀 2 7 1 化学镍槽液成分及工艺参数 化学镍槽液成分及工艺参数如下 NiSO4 5H2O 20 g L PH 值 8 5 9 5 Na3C6H5O7 2H2O 10 g L T 35 45 NH4Cl 30 g L t 10min NaH2PO2 2H2O 30 g L 6 2 7 2 槽液配制方法 1 按配制镀液的体积分别称量出计算量的各种药品 将各种药品分 21 40 别分别预先溶解好 并过滤 由于镍盐在室温水中溶解速度很慢 所 以需要用热水并在搅拌下溶解 2 在镀槽中注入约 1 2 计算量的蒸馏水 依次加入预先溶解好并经 过过滤的柠檬酸钠和五水硫酸镍 3 加入 NH4Cl 缓冲剂 4 在搅拌条件下加入预先溶解好并过滤的还原剂 NaH2PO2 2H2O 5 测量 PH 值 并在搅拌下调整到工艺规定范围 6 补充蒸馏水到计算量 2 2 7 3 化学镍镀液的分析 1 亚磷酸钠的测定 试剂 5 碳酸氢钠溶液 1 1 醋酸 0 1N 标准碘液 0 1N 标准硫 代硫酸钠溶液 分析步骤 用移液管吸取 5 mL 镀液于 250 mL 碘液瓶中 加入碳 酸氢钠溶液 25 mL 准确加入 0 1N 碘溶液 迅速盖上瓶塞 摇匀 置 暗处 30 分钟 然后加入醋酸调至微酸性 约 3 mL 摇匀 使 CO2 溢出出 用 0 1N 硫代硫酸钠标准溶液滴至淡黄色 加淀粉指示剂 2 3 滴 继续滴定至蓝色消失为终点 Na2HPO3 g L 0 063 N1V1 N2V2 5 100 式中 N1 标准碘溶液的当量浓度 V1 标准碘溶液的毫升数 N2 标准硫代硫酸钠溶液的毫升数 2 镍的测定 方法概要 在氨性溶液中 以紫脲酸铵为指示计 用 EDTA 溶液滴定镍 三 乙醇胺和 Fe3 在碱性溶液中生成稳定的化合物 以除去铁的干扰 22 40 试剂 盐酸 相对密度 1 19 30 过氧化氢溶液 三乙醇胺 缓 冲溶液 PH 10 紫脲酸铵为指示计 0 05mol LEDTA 标准溶液 分析方法 用移液管吸取镀液 5 mL 于 250 mL 锥形瓶中 加水 100 mL 加 入三乙醇胺 2 mL 缓冲溶液 PH 10 10 mL 紫脲酸铵少许 以 0 05mol LEDTA 溶液滴定至由棕黄色转紫色为终点 近终点时滴定速 度要放慢 计算 NiSO4 5H2O c V 244 8 g L 式中 c EDTA 标准溶液的浓度 V 耗用 EDTA 标准溶液的体积 mL 3 次磷酸钠的测定 方法概要 在酸性溶液中 加入过量的碘溶液 次磷酸钠能定量地被碘氧化 多余的碘以淀粉为指示剂 用硫代硫酸钠滴定 NaH2PO2 I2 H2O NaH2PO3 2HI 酸性 2NaS2O3 I2 Na2S4O6 2NaI 试剂 0 1mol L 碘标准溶液 0 1mol L 硫代硫酸钠标准溶液 盐酸 淀 粉指示剂 分析方法 吸取镀液 2 mL 于 250 mL 碘瓶中 加入盐酸 25 mL 准确加入 0 1mol L 碘溶液 25mL 以盐酸 3 5mL 洗瓶颈及瓶塞 盖好瓶塞 在 暗处放置 30min 打开塞子 用少量水洗瓶塞 瓶颈 以 0 1mol L 硫 代硫酸钠滴定至浅黄色 加淀粉 3 mL 继续滴定至蓝色消失为终点 23 40 计算 含次磷酸钠 2c1V1 c2V2 106 4 g L 式中 c1 碘标准溶液的浓度 V1 耗用碘标准溶液的体积 mL c2 硫代硫酸钠标准溶液的浓度 V2 耗用硫代硫酸钠标准溶液体积 mL 11 2 7 4 镀液的维护与调整 1 防止镀液局部过热 在操作过程中 不能用电炉 电热棒或蒸汽直接加热镀液 以防 止局部过热 可以用蒸汽夹套加热 使镀液温度均匀 才能保证镀层 质量 并防止镀液的自然分解 为防止沉积出片状镀层 要严格控制 工作温度 波动不超过 2 2 控制镀液的装载量 镀液的装载量过高或过低都会直接影响镀层的沉积速度和镀液的 稳定性 装载量过高 反应进行过于剧烈时 镍颗粒可能从镀层上脱 落到镀液中 形成自催化还原中心 加速镀液的自发分解 另一方面 要避免镀液空载时间过长 一般化学镀镍装载量控制在 1 dm2 L 较为 合适 3 添加材料要及时 添加方法要正确 施镀时以镍离子和还原剂的消耗最快 若不及时补充镍盐和还原 剂 均会影响镀层质量和镀液的稳定性 在施镀时切不能直接向镀液 内加入固体化学药品 当需要添加时 将预先溶解好的液料边搅拌边 缓慢的加入 4 及时调整镀液的 PH 值 镀液的 PH 值随着反应的进行 逐渐降低 如不及时调整 亚磷 24 40 酸的积累就会明显增加 因此在生产中用氨水随时调整镀液 PH 值 7 2 8 活化 主要作用是除去氧化膜 使之后的金属镀层结合力增强 活化槽 液成分及工艺参数如下 盐酸 5 10 g L T 15 25 t 3 15 min 8 2 09 光铜 主要作用减少镍层的厚度 降低成本 2 10 1 光铜槽液成分及工艺参数 光铜槽液成分及工艺参数如下 硫酸铜 150 250 g L 硫酸 45 110 g L T 20 50 电流密度 1 3 A d 添加剂 适量 搅拌 压缩空气 t 23min 2 10 2 槽液配制方法 1 将所需的硫酸铜溶解在体积为所需镀液体积 2 3 的热蒸馏水中 冷却后加入 1 ml l 的 30 双氧水 搅拌 0 5 1h 除去双氧水 然后加入 3 g L 的粉末活性炭 继续搅拌 1h 静置过滤 2 在搅拌下 慢慢加入所需要的稀释化学纯硫酸 冷却后边搅边 加入所需光亮剂 待全混后加入蒸馏水至所需要的体积 2 10 3 镀光铜常见故障及解决方法 镀光铜常见故障及解决方法 4 如表 4 所示 25 40 表表 4 镀光铜常见故障及解决方法镀光铜常见故障及解决方法 故障产生原因解决方法 镀层粗电流密度过大 硫酸或者添加 剂含量不足 溶液中有悬浮物 应该过滤 镀层深镀能力差硫酸含量不足 溶液浓度不够应该分析后进行调整 镀层有光亮条纹溶液中有机杂质过多应该以 1 5g L 活性炭进 行处理 溶液导电性不好 在正常电压下 电 流较小 温度过低 硫酸含量不足提高温度 添加适量的 硫酸 镀层有黑色条纹溶液中含砷 锑等重金属杂质 过多 采用较高的电流密度电 解处理 2 10 4 阳极材料 含磷 0 04 0 3 的铜阳极 一般不采用电解铜 这是因为使用电解 铜阳极时表面容易产生氧化亚铜 使光亮剂消耗增加 镀层质量降低 为避免铜粉和一价铜离子的产生所以应采用该阳极材料 2 11 活化 主要作用是除去光铜表面的氧化膜和附着在镀层的光剂等 使铜 镀层与镍镀层的结合力良好 活化槽液成分及工艺参数如下 硫酸 0 5 3 T 40 2 t 2min 2 12 光镍 主要作用是光镍一种高 S 镍层 与半光镍构成自腐蚀电池 起到 防腐蚀作用 同时为最后镀铬提供良好的底层金属 光镍槽液成分及 工艺参数如下 26 40 硫酸镍 280 320 g 氯化钠 15 20 g L 硼酸 35 40 g L 糖精 C7H4O3NS 0 5 1 g L 十二烷基磺酸钠 0 1 0 2 g L T 50 55 PH 值 4 2 4 8 电流密度 2 0 4 0 A d 阴极移动 25 30 次 min t 13 61min 2 2 13 活化 主要作用是除去镍层表面氧化膜 增加结合力 活化槽夜成分及 工艺参数如下 硫酸 70 80 g L T 室温 t 0 5 1 min 2 14 铬酸钝化 主要作用是使镍层形成致密的钝化膜 减少氧化膜的生成 钝化 槽液成分及工艺参数如下 铬酐 5g L 硝酸 3g L 硫酸 0 4 g L 高锰酸钾 0 1 g L PH 值 0 8 1 3 T 室温 t 5 8s 2 2 15 镀光铬 主要作用是作为镍层的保护层 防止镍层氧化 铬硬度大耐腐蚀 不宜太厚 2 15 1 光铬槽液成分及工艺参数 光铬槽液成分及工艺参数 6 如下 铬酐 300 400 g L 硫酸 3 5 4 5 g L 27 40 T 55 60 t 2 min 阴极电流密度 15 20 A d 2 15 2 光铬槽液的配制 1 配制镀铬电解液时 首先在镀槽中加入槽体积 2 3 的水 并加热 至 45 60 再将计算量的铬酐溶解于槽中 然后加水至所需体积 2 取样分析 调整铬酐与硫酸含量至规定范围内 在 6 8 伏的电压 下 用大面积阴极 小面积阳极 SK SA 2 3 1 通电处理 3 6 小 时 使电解液产生一定数量的三价铬后即可使用 2 15 3 光铬常见故障及纠正方法 光铬常见故障及纠正方法如下 1 光亮度差产生原因 镀液温度过低 三价铬含量不正常 金属杂质含量过高 硫酸含量偏低 排除方法 升高镀液温 度 调整三价铬含量 电解去除 按分析补充 2 边缘易烧焦产生原因 电流密度过大 温度过低 酸含 量过多 排除方法 降低电流密度 高镀液温度 碳酸钡去除 3 乳白色镀层产生原因 电流密度过小 温度过高 排除方 法 提高电流密度 降低温度至规定值 4 覆盖能力差产生原因 硫酸含量过高 三价铬不足 温 度过高 镍层表面钝化 排除方法 用碳酸钡去除 小阴极大 阳极电解 降低镀液温度 镀镍后时间不能过长 或活化 5 镀层有裂纹产生原因 硫酸含量过高 亮镍脆性大 铬 层太厚 镀液温度低 排除方法 用碳酸钡去除 降低亮镍 槽光亮剂含量 减低铬层厚度 提高镀液温 6 镀层厚度不均匀产生原因 各部分与阳极距离不均 必要的辅 28 40 助阴极 象形阳极 铬酐与硫酸比值不当 排除方法 布置阴极 设 计阳极形状 采用辅助阴极与象形阳极 调整镀液铬酐与硫酸比值 7 电压能升上去 电流上不去产生原因 含有硝酸根杂质 排除方 法 1 2 A d 电解处理 8 镀层发花或呈暗灰产生原因 前处理不良 氯离子过高 温度太低 排除方法 加强镀铬前处理 用碳酸银去除 提 高镀液温度 2 2 15 4 镀液的分析 1 铬酐的测定 方法概要 先用已知过量的硫酸亚铁铵标准溶液 在硫酸存在下 将六价铬 还原为三价铬 然后再用高锰酸钾标准溶液 滴定剩余的硫酸亚铁铵 从而求得铬酐的含量 6 NH4 2Fe SO4 2 3CrO3 6H2SO4 Cr2 SO4 3 3Fe2 SO4 3 6H2O 6 NH4 2SO4 2KMnO4 10 NH4 2Fe SO4 2 8H2SO4 2MnSO4 K2SO4 10 NH4 2SO4 5Fe2 SO4 3 8H2O 分析方法 取镀铬溶液 5mL 稀释为 250mL 然后吸取稀释液 5mL 于 500mL 的锥形瓶中 加水 250mL 1 1 硫酸 20mL 用 0 2mol L 硫酸亚铁铵 标准溶液滴定至绿色 过量 1 2mL 记下所耗标准溶液的体积为 V1 然后用 0 1mol L 高锰酸钾标准溶液滴定过量的硫酸亚铁铵至呈现 微红色为终点 记下所消耗的体积为 V2 计算 CrO3 g L c1V1 c2V2 0 333 1000 0 1 29 40 式中 c1 硫酸亚铁铵标准溶液的摩尔浓度 V1 耗用硫酸亚铁铵标准溶液的毫升数 c2 高锰酸钾标准溶液的摩尔浓度 V2 耗用高锰酸钾标准溶液的毫升数 10 2 测定镀铬溶液中的硫酸 方法概要 硫酸根和氯化钡生成不溶于水的硫酸钡沉淀 可定量的测定硫酸 根 同时 铬酸根也和钡生成不溶于水的铬酸钡沉淀 干扰测定 本 法先用乙醇将铬酸根还原成三价铬 然后加入氯化钡 使硫酸根沉淀 将沉淀溶解于氨性的 EDTA 溶液中 过量的 EDTA 以铬黑 T 为指示 剂 用锌标准溶液回滴 反应式如下 H2SO4 BaCl2 BaSO4 2HCl BaSO4 H2Y2 BaY2 H2SO4 H2Y2 过量 剩余 H2Y2 Zn2 ZnH2Y 剩余 Ba2 与 H2Y2 形成 1 1 的络合物 即 Ba2 毫摩尔数 SO4 2 毫摩尔数 EDTA 毫摩尔数 分析方法 取镀液 10mL 于 250mL 烧杯中 加入水 100mL 加乙醇混合液 既一体积乙醇 一体积浓盐酸 一体积冰醋酸混合而成 30mL 煮 沸 10min 待试镀液完全呈三价铬的绿色时 趁热在不断搅拌下 缓 慢加入 10 氯化钡 20mL 煮沸 1min 置于温暖处 1h 以定量滤纸过 滤 用 5 热盐酸水洗沉淀数次 将沉淀及滤纸放回原烧杯中 加水 100mL 用移液管加入 0 05mol L 锌液滴定至由蓝色转为终点 30 40 计算 H2SO4 g L c1V1 c2V2 0 098 1000 n SO42 g L c1V1 c2V2 0 096 1000 n 式中 c1 EDTA 标准溶液的摩尔浓度 V1 耗用 EDTA 标准溶液毫升数 c2 锌标准溶液摩尔浓度 V2 耗用锌标准溶液毫升数 n 吸取镀液毫升数 10 2 15 5 镀铬液的调整与维护 1 控制 CrO3 H2SO4 100 1 的比值 2 控制 Cr3 在 2 5 g L 当 Cr3 含量大于 10 g L 时 可用阴极电 流密度 1 5 2 A d Sk SA 10 3 1 在 45 50 通电处理降低三价铬的 含量 3 在正常状况下 每月分析 1 3 次溶液 根据分析结果再进行调整 并保持每周过滤一次溶液 6 2 15 6 阳极材料 阳极材料为铅板 因为铬的表面极易钝化 并且电流效率极低 所以不用铬板 2 16 压缩空气吹干 主要作用是便于后面的烘干 2 17 烘干 主要作用是使镀层变干 T 50 60 t 1 2min 2 18 解撑 31 40 主要作用是将挂具上的 Cu Ni Cr 镀层脱去 避免以上物质掉在粗 化或其他溶液中 污染镀液 影响生产出的货品质量 同时保持挂具的良 好导电性 2 19 成品检查 入库 3 不合格产品镀层的退镀方法 塑料电镀不合格镀层的返修处理 一般是先用盐酸江镀铬层退出 后 再用化学法退除铜镀层和镍镀层 表 5 为常见的塑料制品镀层退 除工艺规范 浓度