钢铁零件表面电镀光亮镍工艺流程设计

1钢铁零件表面电镀光亮镍工艺流程设计说明书目录1课程设计任务说明-------------------------------------31.1设计题目------------------------------------------31.2设计技术参数--------------------------------------31.3设计要求------------------------------------------32光亮镀镍工艺-----------------------------------------33钢铁零件表面电镀光亮镍工艺流程设计-------------------43.1设计依据------------------------------------------43.2工艺规范选择--------------------------------------53.2工艺流程设计--------------------------------------63.3制定工艺卡片--------------------------------------83.4计算----------------------------------------------83.4.1确定单次生产时间-------------------------------83.4.2镍的电化当量-----------------------------------93.4.3确定生产时间-----------------------------------93.5生产设备选择-------------------------------------103.5.1热水清洗槽------------------------------------103.5.2冷水清洗槽------------------------------------103.5.3化学除油槽和电解除油槽------------------------103.5.4酸洗槽----------------------------------------103.5.5弱碱中和槽------------------------------------103.5.6电镀槽----------------------------------------113.5.7钝化槽----------------------------------------1123.5.8烘干槽----------------------------------------113.5.9各项辅助设备具体设置--------------------------114工艺质量控制----------------------------------------124.1镀层厚度的测试-----------------------------------124.2镀层结合强度测试---------------------------------124.3镀层耐蚀性的测试---------------------------------134.4镀层孔隙率的测试---------------------------------144.5镀液控制-----------------------------------------144.6操作注意事项-------------------------------------155原材料供应厂家、价格、利润--------------------------155.1原材料供应厂家及价格-----------------------------155.2成本及利润计算-----------------------------------166环保要求与清洁化生产--------------------------------166.1“三废”的产生及危害------------------------------166.2“三废”的治理------------------------------------177车间设计--------------------------------------------187.1车间设置要求-------------------------------------187.2车间设计原则-------------------------------------187.3车间内各处距离设置-------------------------------197.4生产车间设计-------------------------------------197.4.1车间组成--------------------------------------197.4.2电镀车间生产设备布局要点----------------------197.5电镀车间安全操作规程----------------------------20参考文献---------------------------------------------2131课程设计任务说明1.1设计题目钢铁零件表面电镀光亮镍工艺流程设计1.2设计技术参数零件名称：钉子等；零件材料：碳钢；电镀镍层厚度：20微米；每天处理量：200公斤；单槽处理量：10公斤。1.3设计要求设计钢铁零件表面电镀光亮镍的工艺流程，包括前处理、电镀、后处理的详细操作工艺条件、溶液配制方法、注意事项、工艺管理规程。原材料供应厂家、价格生产规模、生产成本、利润流程合理、符合标准2光亮镀镍工艺电镀光亮镍的镀液与电镀普通镍基本相同，其主要成分包括主盐、缓冲剂、电导盐、阳极活化剂以及润湿剂，所不同的是电镀光亮镍镀液中必须添加光亮剂。光亮剂由两种或三种组合，他们的功能也稍有差别，有的只起光亮作用，有的具有光亮和整平作用，而辅助光亮剂则起着提高出光速度和整平速度的作用。目前所指的光亮镀镍工艺是指既能得到镜面光泽的外观，又具有优4良整平性的镀镍工艺。根据镀液的性能和用途，镀镍液可以分为低浓度的预镀液、普通镀液、瓦特液和滚镀液。3钢铁零件表面电镀光亮镍工艺流程设计3.1设计依据根据设计任务书，镀件为钉子（小零件），因此，选择可以满足小零件的电镀方法（滚镀），并且要求镀液有良好的导电性和覆盖能力。常用镀镍液的电流效率大约在95%左右。表1当电流效率=95%时，镀镍所需时间（min）镍层厚度/um电流密度/A·dm-20.50.81.01,21,52.02.534123451015202530405010.320.53141511031542052563084105136.412.819.225.63264961281601922563215.110.215.420.525.751771031281542052574.38.612.817.121.44364861071281712143.46.810.313.717.1345168851031371712.65.17.710.312.825.6385164771031282.14.16.28.210.320.531415162821031.73.45.16.88.617.125.734435168861.32.63.85.16.412.818.225.63138516453.2工艺规范选择根据电流密度，选择光亮镀镍（滚镀）工艺规范见表2表2滚镀光亮镍工艺规范工艺规范含量/g·L-1硫酸镍氯化镍硼酸250-30030-6035-40光亮剂、添加剂/mL·L-1糖精0.6-0.11,4-丁炔二醇0.3-0.5十二烷基硫酸钠0.05-1.0温度/oCpH值镍阳极电流密度/A·dm-2阴极移动或空气搅拌50-653.8-4.4含碳镍阳极2-5阴极移动3.2工艺流程设计具体工艺流程如下:0原材料检查→1滚光→2化学除油→3热水洗→4冷水洗→5酸洗去锈→6冷水洗→7中和→8冷水洗→9电解除油→10热水洗→11冷水洗+喷淋→12酸活化→13冷水洗→14冷水洗+喷淋→15光亮镀镍（滚镀）→16回收→17冷水洗→18冷水洗+喷淋→19硝酸出光→20冷水洗→21钝化→22冷水洗+喷淋→23烘干→24检6验包装3.3制定工艺卡片序号工序名称配方及其他（温度、时间及其他条件）0原材料检查内容：检查零件是否符合外观规格，是否需要机械整平。要求：在正式开始工作前必须完成，此道工序不计入总流程。1滚光（如需机械整平）将原材料和磨料一起放入滚筒进行机械整平2化学除油NaOH30g/L海鸥洗涤剂3mL/LNa2CO340g/LNa3PO4·12H2O40g/L温度90oC时间30s3热水洗温度80oC时间5s4冷水洗时间5s5酸洗去锈工业盐酸(37%HCl)420mL/L工业磷酸420mL/L乳化剂OP-101g/L十二烷基硫酸钠1g/L添加剂（含羟基有机化合物）20g/L时间30s6冷水洗时间5s7中和工业纯碱（碳酸钠）30g/L时间10s8冷水洗时间5s79电解除油NaOH60g/L温度80℃电流密度10A/d时间60s10热水洗温度80oC时间5s11冷水洗+喷淋工件出槽时喷淋自动开启时间5s12酸活化工业盐酸(37%HCl)200mL/L时间6s13冷水洗时间5s14冷水洗+喷淋工件出槽时喷淋自动开启时间5s15光亮镀镍配方及操作条件见表216回收冷水回收镀液时间10s17冷水洗时间5s18冷水洗+喷淋工件出槽时喷淋自动开启时间5s19硝酸出光硝酸50g/L工业盐酸(37%HCl)100mL/L温度室温时间5s20冷水洗时间5s硅酸钠(40%)40g/L硫酸(98%)3g/L过氧化氢(38%)40g/L821钝化硝酸(10%)5g/LpH值2—3时间20s缓蚀添加剂1-羟基亚乙基二磷酸(50%)5g/L次氮基三甲磷酸(50%)5g/L乙二胺四亚甲基磷酸盐(50%)5g/L植酸5g/L22冷水洗+喷淋工件出槽时喷淋自动开启时间5s23烘干时间60s24检验包装内容：抽样检验成品，贴标签，包装。要求：于仓库内完成，不计入总电镀流程3.4计算3.4.1确定单次生产时间根据表2，光亮镀镍阴极电流密度为2-5A·dm-2,阴极电流密度选为3.0A·dm-2,镍层厚度为20微米，查表1可知单次光亮镀镍所需时间为34min。根据所制定的工艺卡片可知电镀前处理和镀后处理所需时间为30+5+5+30+10+60+5+5+6+5+5+10+5+5+5+5+20+5+60=281s=4.7min。9单次镀镍总时间为34+4.7=38.7min.3.4.2镍的电化当量K=58.69÷2÷26.8=1.095g/(A·h)3.4.3确定生产时间⑴综合考虑到工人体力、福利等各方面因素，选择采取两班制，即每日工作时间为早起8点至晚间24点，有效工作时间共16h（960min）。⑵考虑到有废品出现，选择取废品率为1%。则实际日处理量应达到202公斤。⑶单独光亮镍电镀时间为34min，整个流程为38.7min。可以看出整个流程中电镀时间最长。由于是采取全自动连续加工，则除每天第一次工作流程按全时45min（考虑有不可知因素存在取空余时间6.3min然后取整）算。根据以上三点，全天可以电镀次数为960÷40=21次（向下取整），单槽处理量要求为10公斤，21×10=210公斤，实际日处理量要求为202公斤，因此设置一个电镀槽，一条自动生产线即可完成额定目标。综合考虑后该生产时间安排满足各方面要求，则确定生产方式及时间安排如下：工人班组3组工作班次2班生产线1条工人每日工作时间8h工人平时上班时间安排上两天休息一天103.5生产设备选择3.5.1热水清洗槽热水清洗槽通常由钢体槽及蒸汽加热管组成，槽体上设有排水口和溢水口，由于热水槽容易沉积水垢，一般应该把排水、溢水管管径适当地选大一些。加热管一般均匀布置在槽体内侧壁，以便在换水清