自行车车圈电镀车间工艺设计(编辑修改稿)

自行车车圈电镀车间工艺设计(编辑修改稿)内容摘要：

镍 离子在外电流的作用下，在阴极上放电而获得 镍 镀层。 阳极的 镍 不断溶解来补充消耗的二价 镍 离子， Ni2++2e→Ni 镀铬原理 阴极反应： Cr2O72+6e+14H+=2Cr3++7H2O ； 2H++2e=H2↑ 在电解的过程中由于氢气的放出，溶液的 pH 值的升高， H2Cr2O7 变成 H2CrO4，H2CrO4放电形成金属铬。 CrO42+6e+4H+=Cr+4OH 阳极反应：镀铬工艺中采用不溶性阳极，因此不发 生阳极溶解反应 阴极反应 2Cr3+6e+7H2O=Cr2O72+14H+ ； 2H2O4e=O2↑+4H+ 电镀液主要组分功能原理 （ 1）主 盐： 指镀液中 能在阴极上沉积出所要求镀层金属的盐，用于提供金属离子。 （ 2） 导电盐：指提高溶液的电导率，对放电金属离子 起络合作用的碱 金属的盐类。 （ 3） 络合剂：能络合主盐中的金属离子形成络合物的物质。 （ 4）缓冲剂：一般由弱酸弱碱的酸式盐组成。 用来稳定溶液酸碱度的物质。 （ 5）添加剂：为了 改善镀层性能的物质。 可包括光亮剂、整平剂、润湿剂和抑雾剂。 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生 —— 电镀车间设计 4 3 车间 的分类和生产纲领 和计算过程 车间的分类 电镀车间工艺设计是体现出车间生产工作要求，反应出 车间的工艺水平及其配套设施的选用是否合理。 根据我们的流程图我们可以大致地将三类，即：前处理车间、电镀车间和后处理车间。 生产纲领 表 1：电镀车间车圈加工表 产品名称 永久牌自行车 处理种类 镀层厚度/181。 m 部件名称 车圈规格 材料 外直径 /mm 表面积 /mm2 自行车车圈 不锈钢 金属 600 151000 电镀加工 21 表 2：年生产纲领表 产品名称 处理种类 单件产品电镀量 年生产纲领 材料 表面积 /m2 件数(万 ) 表面积 /m2 车圈 电镀加工 不锈钢 金属 800 1208000 生产纲领的计算过程 我们设计是控制槽与槽的距离为 500mm，工件从一个槽到另一个槽的用时大概为30s，第一列（五个工件）工件加工结束总共用时间 t=5++5++++++5++5+++3+++++++6++++5++ 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生 —— 电镀车间设计 5 = 第二列（五个工件）工件加工结束是在第一列工件结束后的 42s 后， t=（工件直径 +工件间的距离） /速度 v=（ 600+100） /17=42s （式 ） 所以一天一条生产线的生产量为 = 5*（一天的工作总的时间 第一列产品的时间） /42 =5*（ 24**60） /42 =9870 件 由于我们年产 800 万件，年工作天数为 300 天，一天一条生产线 9870 件工件，所以生产线的条数 =8000000/（ 300*9870） = 条 实际设计为三条生产线。 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生 —— 电镀车间设计 6 4 工作制度和时间基数 工作制度 工作制度；我们的生产要求是年产 800 万个自行车车圈，年工作天数为 300 天，每天工作 24 个小时，三班倒。 时间基数 年时基数 = 年工作天数 *每天工作时间 （式 ） =300*24 =7200h 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生 —— 电镀车间设计 7 5 工艺过程的拟定和相应工艺规范 和工艺配方 工艺过程的拟定 加工成型 — 机械磨光（ 5min） — 上挂具（ 20s） — 化学除油（ 5min） — 水洗（ 15s）— 水洗（ 15s） — 酸洗（ 30s） — 水洗（ 15s） — 水洗（ 15s） — 阴极电解除油 （ 5min） —水洗（ 15s） — 阳极电解除油 （ 5min） — 水洗（ 15s） — 水洗 (15s)— 活化 (3min)— 水洗 (15s)— 碱性电镀镀铜 — 三级水洗 (45s)— 酸性电镀镀铜 — 水洗 (15s)— 水洗 (15s)— 酸性电镀镀镍 — 水洗 (15s)— 电镀铬 — 水洗 (15s)— 烘干 (5min)— 下挂具（ 30s） — 检验 [5] 相应工艺规范 （ 1） 镀层的种类与厚度音符和产品的技术要求； （ 2） 镀层的质量应适应零件的使用条件和工作环境； （ 3） 整个工艺过程的加工费用低廉，原料供应保证能够得到保证； （ 4） 电镀液的性能适应零件的特征； （ 5） 各种溶液性能稳定，调整维护方便，尽可能做到无毒，低污染； （ 6） 预处理及电沉积速度快。 工艺配方 根据生产要求和设计要求选择合适的配方指定如下表所示的工艺配方： 电镀工作液组成及其工艺条件： 表 51 各种工艺配方 工序名称 工作液 工艺条件 车间位置 1 化学除油 组成 g/L 碳酸钠 25 氢氧化钠 50 磷酸三钠 60 水玻璃 8 温度： 80~90℃ 时间：油除尽为止 前处理 车间 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生 —— 电镀车间设计 8 续上表 表 51 各种工艺配方 2 阴极电解除油 组成 g/L 碳酸钠 25 氢氧化钠 50 磷 酸三钠 60 水玻璃 8 温度： 70~80℃ 电流密度： 槽电压： 4V 除油时间： 5min 3 阳极电解除油 组成 g/L 碳酸钠 25 氢氧化钠 50 磷酸三钠 60 水玻璃 8 温度： 70~80℃ 电流密度： 槽电压： 4V 除油时间： 5min 4 活化 组成 g/L PdCl2 盐酸（ mL/L） 10 pH： ~ 温度： 15~25℃ 时间 :~5 5 碱性电镀铜 组成 g/L 氰化亚铜 90 铜 53 氰化铜 93 游离氰化物 15 氰化钾 115 氢氧化钠 30 氢氧化钾 42 铜 :游离氰化物 =1: 温度： 60~80℃ 阴 极 电 流 密 度 ：阳极电流密度： 阳极面积比 =3:2 槽电压： 阴极效率： 99% 搅拌方式：机械搅拌 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生 —— 电镀车间设计 9 续上表 表 51 各种工艺配方 6 酸性电镀铜 组成 g/L 硫酸铜 200 硫酸 60 氯离子 (mg/L) 70 醇硫基丙烷磺酸 5(mL/L) 二甲基甲酰胺基磺酸钠 (mL/L) 温度： 10~40℃ 阴极电流密度： 3A/dm2 阳极：磷铜板 搅拌：空气搅拌 槽电压 :4V 7 酸性镀镍 组成 g/L 硫酸镍 250 氯化镍 60 硼酸 40 丙烷磺酸吡啶嗡盐 2丙氧基丁炔二醇 8 十二烷基硫酸钠 1 pH： ~ 温度： 45~65℃ 电流密度 ： 4A/dm2 搅拌：空气搅拌或阴极搅拌 槽电压 : 8 镀铬 组成 g/L 氯化铬 110 甲酸钾 80 氯化铵 53 氯化钾 75 溴化铵 15 醋酸钠 25 硼酸 49 十二烷基苯磺酸钠 1 pH:~ 阴极电流密度： 温度： 20~25℃ 槽电压 : 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生 —— 电镀车间设计 10 6 生产设备的设计和计算 、工艺流程设 计和计算 生产设备的设计和计算 （ 1） 槽高 H 的计算 H=H1+H2+H3+H4 （式 ） H1 是挂具工作部位的高度，有车圈直径决定， H1=600mm； H2 是挂具下端距离槽底的高度，在 100150mm 之间，计算时取 H2=150mm H3 是挂具上端距离液面的高度，不少于 50mm，计算时取 H3=100mm H4 是液面至槽沿的距离，一般在 100150mm 之间，计算时取 H4=150mm 所以槽高 H=H1+H2+H3+H4=600+150+100+150=1000mm （ 2）槽宽 B 的确定 : B=nKB1+2nKB2+2B3+naδ （式 ） nK 是挂具或阳极列数，计算时取 nK=5 B1 是槽宽方向的挂具宽度，就是车圈的宽度， B1=40mm B2 是挂具边缘与阳极的距离，一般在 150250mm 之间，计算时取 B2=200mm B3 是阳极距离槽壁的距离，一般是 3050mm 之间，计算时取 B3=30mm na 是阳极设在精宽方向的列数，设计是阳极列数为 na=2 δ是阳极的厚度，设计阳极为铜片，镍片，铬片，厚度为 20mm 所以槽宽 B=nkB1+2nKB2+2B3+naδ =5*40+2*5*200+2*30+2*20=2300mm （ 3）槽长 L 的确定 : 槽长 L（起始） = m L1+(m1)L2+2L3 （式 ） m 是槽长方向的挂具数；我们设计是 2 列挂具， m=2 L1 是槽长方向挂具的宽度，由车圈的直径决定， L1=600mm L2 是槽长方向挂具间的距离，我们设计的距离为 L2=100mm L3 是挂具边缘与槽壁的距离，一般大于 100mm，我们取 L3=100mm， 所以，槽长 L（起始） = m L1+(m1)L2+2L3=2*600+100+2*100=1500mm 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生 —— 电镀车间设计 11 我们采取的是自动的工艺，控制运行速度 v 为 17mm/s，所以槽长还有加上运行路程的槽长。 碱性电镀铜的时间 t=，所以碱性电镀铜槽的槽长 L=L（起始） +t*v=1500+*17*60=3795mm 酸性电镀铜的时间 t=，所以酸性电镀铜槽的槽长 L=L（起始） +t*v=1500+*17*60=8385mm 酸性电镀镍的时间 t=6min，所以酸性电镀镍槽的槽长 L=L（起始） +t*v=1500+6*17*60=7620mm 电镀铬的时间 t=，所以电镀铬槽的槽长 L=L（起始） +t*v=1500+*17*60=3612mm 化学除油和电话除油的时间 t=5min，化学除油和电化学除油槽的槽长 L=L（起始） +t*v=1500+5*17*60=6600mm 活化的时间 t=3min，所以活化槽的槽长 L=L（起始） +t*v=1500+3*17*60=4560mm 酸洗的时间 t=30s，所以酸洗槽的槽长 L=L（起始） +t*v=1500+30*17=2020mm。