【文章內(nèi)容簡介】 鎳 離子在外電流的作用下，在陰極上放電而獲得 鎳 鍍層。陽極的 鎳 不斷溶解來補充消耗的二價 鎳 離子， Ni2++2e→Ni 鍍鉻原理 陰極反應： Cr2O72+6e+14H+=2Cr3++7H2O ； 2H++2e=H2↑ 在電解的過程中由于氫氣的放出，溶液的 pH 值的升高， H2Cr2O7 變成 H2CrO4，H2CrO4放電形成金屬鉻。 CrO42+6e+4H+=Cr+4OH 陽極反應：鍍鉻工藝中采用不溶性陽極，因此不發(fā) 生陽極溶解反應 陰極反應 2Cr3+6e+7H2O=Cr2O72+14H+ ； 2H2O4e=O2↑+4H+ 電鍍液主要組分功能原理 （ 1）主 鹽： 指鍍液中 能在陰極上沉積出所要求鍍層金屬的鹽，用于提供金屬離子。 （ 2） 導電鹽：指提高溶液的電導率，對放電金屬離子 起絡合作用的堿 金屬的鹽類。 （ 3） 絡合劑：能絡合主鹽中的金屬離子形成絡合物的物質(zhì)。 （ 4）緩沖劑：一般由弱酸弱堿的酸式鹽組成。用來穩(wěn)定溶液酸堿度的物質(zhì)。 （ 5）添加劑：為了 改善鍍層性能的物質(zhì)。可包括光亮劑、整平劑、潤濕劑和抑霧劑。 北京理工大學珠海學院 2020 屆本科生 —— 電鍍車間設計 4 3 車間 的分類和生產(chǎn)綱領 和計算過程 車間的分類 電鍍車間工藝設計是體現(xiàn)出車間生產(chǎn)工作要求，反應出 車間的工藝水平及其配套設施的選用是否合理。 根據(jù)我們的流程圖我們可以大致地將三類，即：前處理車間、電鍍車間和后處理車間。 生產(chǎn)綱領 表 1：電鍍車間車圈加工表 產(chǎn)品名稱 永久牌自行車 處理種類 鍍層厚度/181。m 部件名稱 車圈規(guī)格 材料 外直徑 /mm 表面積 /mm2 自行車車圈 不銹鋼 金屬 600 151000 電鍍加工 21 表 2：年生產(chǎn)綱領表 產(chǎn)品名稱 處理種類 單件產(chǎn)品電鍍量 年生產(chǎn)綱領 材料 表面積 /m2 件數(shù)(萬 ) 表面積 /m2 車圈 電鍍加工 不銹鋼 金屬 800 1208000 生產(chǎn)綱領的計算過程 我們設計是控制槽與槽的距離為 500mm，工件從一個槽到另一個槽的用時大概為30s，第一列（五個工件）工件加工結(jié)束總共用時間 t=5++5++++++5++5+++3+++++++6++++5++ 北京理工大學珠海學院 2020 屆本科生 —— 電鍍車間設計 5 = 第二列（五個工件）工件加工結(jié)束是在第一列工件結(jié)束后的 42s 后， t=（工件直徑 +工件間的距離） /速度 v=（ 600+100） /17=42s （式 ） 所以一天一條生產(chǎn)線的生產(chǎn)量為 = 5*（一天的工作總的時間 第一列產(chǎn)品的時間） /42 =5*（ 24**60） /42 =9870 件 由于我們年產(chǎn) 800 萬件，年工作天數(shù)為 300 天，一天一條生產(chǎn)線 9870 件工件，所以生產(chǎn)線的條數(shù) =8000000/（ 300*9870） = 條 實際設計為三條生產(chǎn)線 。 北京理工大學珠海學院 2020 屆本科生 —— 電鍍車間設計 6 4 工作制度和時間基數(shù) 工作制度 工作制度；我們的生產(chǎn)要求是年產(chǎn) 800 萬個自行車車圈，年工作天數(shù)為 300 天，每天工作 24 個小時，三班倒。 時間基數(shù) 年時基數(shù) = 年工作天數(shù) *每天工作時間 （式 ） =300*24 =7200h 北京理工大學珠海學院 2020 屆本科生 —— 電鍍車間設計 7 5 工藝過程的擬定和相應工藝規(guī)范 和工藝配方 工藝過程的擬定 加工成型 — 機械磨光（ 5min） — 上掛具（ 20s） — 化學除油（ 5min） — 水洗（ 15s）— 水洗（ 15s） — 酸洗（ 30s） — 水洗（ 15s） — 水洗（ 15s） — 陰極電解除油 （ 5min） —水洗（ 15s） — 陽極電解除油 （ 5min） — 水洗（ 15s） — 水洗 (15s)— 活化 (3min)— 水洗 (15s)— 堿性電鍍鍍銅 — 三級水洗 (45s)— 酸性電鍍鍍銅 — 水洗 (15s)— 水洗 (15s)— 酸性電鍍鍍鎳 — 水洗 (15s)— 電鍍鉻 — 水洗 (15s)— 烘干 (5min)— 下掛具（ 30s） — 檢驗 [5] 相應工藝規(guī)范 （ 1） 鍍層的種類與厚度音符和產(chǎn)品的技術(shù)要求； （ 2） 鍍層的質(zhì)量應適應零件的使用條件和工作環(huán)境； （ 3） 整個工藝過程的加工費用低廉，原料供應保證能夠得到保證； （ 4） 電鍍液的性能適應零件的特征； （ 5） 各種溶液性能穩(wěn)定，調(diào)整維護方便，盡可能做到無毒，低污染； （ 6） 預處理及電沉積速度快。 工藝配方 根據(jù)生產(chǎn)要求和設計要求選擇合適的配方指定如下表所示的工藝配方： 電鍍工作液組成及其工藝條件： 表 51 各種工藝配方 工序名稱 工作液 工藝條件 車間位置 1 化學除油 組成 g/L 碳酸鈉 25 氫氧化鈉 50 磷酸三鈉 60 水玻璃 8 溫度： 80~90℃ 時間：油除盡為止 前處理 車間 北京理工大學珠海學院 2020 屆本科生 —— 電鍍車間設計 8 續(xù)上表 表 51 各種工藝配方 2 陰極電解除油 組成 g/L 碳酸鈉 25 氫氧化鈉 50 磷 酸三鈉 60 水玻璃 8 溫度： 70~80℃ 電流密度： 槽電壓： 4V 除油時間： 5min 3 陽極電解除油 組成 g/L 碳酸鈉 25 氫氧化鈉 50 磷酸三鈉 60 水玻璃 8 溫度： 70~80℃ 電流密度： 槽電壓： 4V 除油時間： 5min 4 活化 組成 g/L PdCl2 鹽酸（ mL/L） 10 pH： ~ 溫度： 15~25℃ 時間 :~5 5 堿性電鍍銅 組成 g/L 氰化亞銅 90 銅 53 氰化銅 93 游離氰化物 15 氰化鉀 115 氫氧化鈉 30 氫氧化鉀 42 銅 :游離氰化物 =1: 溫度： 60~80℃ 陰 極 電 流 密 度 ：陽極電流密度： 陽極面積比 =3:2 槽電壓： 陰極效率： 99% 攪拌方式：機械攪拌 北京理工大學珠海學院 2020 屆本科生 —— 電鍍車間設計 9 續(xù)上表 表 51 各種工藝配方 6 酸性電鍍銅 組成 g/L 硫酸銅 200 硫酸 60 氯離子 (mg/L) 70 醇硫基丙烷磺酸 5(mL/L) 二甲基甲酰胺基磺酸鈉 (mL/L) 溫度： 10~40℃ 陰極電流密度： 3A/dm2 陽極：磷銅板 攪拌：空氣攪拌 槽電壓 :4V 7 酸性鍍鎳 組成 g/L 硫酸鎳 250 氯化鎳 60 硼酸 40 丙烷磺酸吡啶嗡鹽 2丙氧基丁炔二醇 8 十二烷基硫酸鈉 1 pH： ~ 溫度： 45~65℃ 電流密度 ： 4A/dm2 攪拌：空氣攪拌或陰極攪拌 槽電壓 : 8 鍍鉻 組成 g/L 氯化鉻 110 甲酸鉀 80 氯化銨 53 氯化鉀 75 溴化銨 15 醋酸鈉 25 硼酸 49 十二烷基苯磺酸鈉 1 pH:~ 陰極電流密度： 溫度： 20~25℃ 槽電壓 : 北京理工大學珠海學院 2020 屆本科生 —— 電鍍車間設計 10 6 生產(chǎn)設備的設計和計算 、工藝流程設 計和計算 生產(chǎn)設備的設計和計算 （ 1） 槽高 H 的計算 H=H1+H2+H3+H4 （式 ） H1 是掛具工作部位的高度，有車圈直徑?jīng)Q定， H1=600mm； H2 是掛具下端距離槽底的高度，在 100150mm 之間，計算時取 H2=150mm H3 是掛具上端距離液面的高度，不少于 50mm，計算時取 H3=100mm H4 是液面至槽沿的距離，一般在 100150mm 之間，計算時取 H4=150mm 所以槽高 H=H1+H2+H3+H4=600+150+100+150=1000mm （ 2）槽寬 B 的確定 : B=nKB1+2nKB2+2B3+naδ （式 ） nK 是掛具或陽極列數(shù)，計算時取 nK=5 B1 是槽寬方向的掛具寬度，就是車圈的寬度， B1=40mm B2 是掛具邊緣與陽極的距離，一般在 150250mm 之間，計算時取 B2=200mm B3 是陽極距離槽壁的距離，一般是 3050mm 之間，計算時取 B3=30mm na 是陽極設在精寬方向的列數(shù)，設計是陽極列數(shù)為 na=2 δ是陽極的厚度，設計陽極為銅片，鎳片，鉻片，厚度為 20mm 所以槽寬 B=nkB1+2nKB2+2B3+naδ =5*40+2*5*200+2*30+2*20=2300mm （ 3）槽長 L 的確定 : 槽長 L（起始） = m L1+(m1)L2+2L3 （式 ） m 是槽長方向的掛具數(shù)；我們設計是 2 列掛具， m=2 L1 是槽長方向掛具的寬度，由車圈的直徑?jīng)Q定， L1=600mm L2 是槽長方向掛具間的距離，我們設計的距離為 L2=100mm L3 是掛具邊緣與槽壁的距離，一般大于 100mm，我們?nèi)?L3=100mm， 所以，槽長 L（起始） = m L1+(m1)L2+2L3=2*600+100+2*100=1500mm 北京理工大學珠海學院 2020 屆本科生 —— 電鍍車間設計 11 我們采取的是自動的工藝，控制運行速度 v 為 17mm/s，所以槽長還有加上運行路程的槽長。 堿性電鍍銅的時間 t=，所以堿性電鍍銅槽的槽長 L=L（起始） +t*v=1500+*17*60=3795mm 酸性電鍍銅的時間 t=，所以酸性電鍍銅槽的槽長 L=L（起始） +t*v=1500+*17*60=8385mm 酸性電鍍鎳的時間 t=6min，所以酸性電鍍鎳槽的槽長 L=L（起始） +t*v=1500+6*17*60=7620mm 電鍍鉻的時間 t=，所以電鍍鉻槽的槽長 L=L（起始） +t*v=1500+*17*60=3612mm 化學除油和電話除油的時間 t=5min，化學除油和電化學除油槽的槽長 L=L（起始） +t*v=1500+5*17*60=6600mm 活化的時間 t=3min，所以活化槽的槽長 L=L（起始） +t*v=1500+3*17*60=4560mm 酸洗的時間 t=30s，所以酸洗槽的槽長 L=L（起始） +t*v=1500+30*17=2020mm