thiết kế phân xưởng mạ thiết bị, dụng cụ y tế năng suất 100.000 m2 một năm.

Trong bối cảnh đó,ngành mạ điện cũng không ngừng phát triển và ngày càng cho ra đời các sản phẩm mạ tốt hơn, đẹp hơn,phong phó và bền hơn.Ngày nay người ta đã mạ được các lớp hợp kim hai

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp

Bé Giáo dục và đào tạo Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Độc lập- tự do- hạnh phúc

********************************

-o0o -NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP.

Họ và tên: Nguyễn Duy Hanh

Khóa: 43, Ngành học…Ngành Điện hóa … ,Hệ:Chính quy

1 Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế phân xưởng mạ thiết bị,dông cụ y tế năng suất100 000 m2/ năm

2 Các số liệu ban đầu:

• Thiết bị ,dông cụ y tế tự chọn bao gồm 10 chi tiết

• Phân xưởng mạ thiết bị,dông cụ y tế năng suất100 000 m2/ năm

• Chất lượng cao

• Giá thành hợp lý

• Phế phẩm < 5%

3 Nội dung tính toán:

• Tiêu hao hóa chất và anot

• Tiêu hao hao điện năng, khí, nước rửa

• Tiêu hao nhân công

• Tổ chức sản xuất, vệ sinh công nghiệp và môi trường

4 Bản vẽ, đồ thị (Ghi rõ loại bản vẽ và kích thước bản vẽ)

Trang 2

Sinh viên Nguyễn Duy Hanh - Lớp Điện Hóa K43

• Bản vẽ bể mạ Ni

• Bản vẽ bể mạ Cr

• Bản vẽ bể mạ mặt bằng nhà xưởng và mặt cắt đứng nhà xưởng

5 Cán bộ hướng dẫn: Họ và tên các bé:

Phần: I PGS TS Trần Minh HoàngPhần: II PGS TS Trần Minh HoàngPhần: III PGS TS Trần Minh HoàngPhần: IV PGS TS Trần Minh HoàngPhần: V PGS TS Trần Minh HoàngPhần: VI PGS TS Trần Minh HoàngPhần: VIIPGS TS Trần Minh Hoàng PGS

TS TrÇn Minh Hoµng

(Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ

họ tên)

KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ SINH VIÊN ĐÃ HOÀN THÀNH

Trang 3

(vànộp bản thiết kế cho khoa)

-Quá trình thiết kế:……… Ngày… Tháng… Năm 200…

-Điểm duyệt: ……… (Ký tên)

-Bản thiết kế: ………

Ngày… Tháng… Năm 200…

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(Ký ghi rõ họ tên)

PHẦN I

MỞ ĐẦU Chương I:Tính thiết thực của đề tài

Trải qua hàng trăm năm hình thành và phát triển ngành Hoá học nóichung và công nghệ Điện hoá nói riêng đã có những bước tiến vượt bậc, đáp ứng phần nào đó nhu cầu đời sống kinh tế xã hội của loài người Trong bối cảnh đó,ngành

mạ điện cũng không ngừng phát triển và ngày càng cho ra đời các sản phẩm mạ tốt hơn, đẹp hơn,phong phó và bền hơn.Ngày nay người ta đã mạ được các lớp hợp kim hai,ba nguyên…Lớp mạ phủ bằng phương pháp điện hoá vừa cho chất lượng tốt,đẹp,bền tính năng cơ học,hoá học và thẩm

mĩ vượt trội lại dễ khống chế về mặt công nghệ cho nên đây

là phương pháp ưu việt hơn cả và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghệ khác nhau.Ngày nay lớp kim loại phủ mạ điện thường được dùng để làm lớp bảo

Trang 4

vệ chống ăn mòn, làm lớp phủ trang sức bề mặt,giảm ma sát

ở các ổ trục,đôi khi là để mạ phục hồi các chi tiết và thiết bị máy móc cũ bị mòn.Lớp kim loại phủ mạ điện còn có thể đáp ứng được yêu cầu của lớp mạ đa năng cho các chi tiết đòi hỏi chất lượng cao như tính năng bảo vệ chống ăn mòn,tính thẩm mĩ,tính năng cơ họcvượt trội hơn hẳn các lớp mạ bằng các phương pháp khác …

Trong thực tế ngành y tế,thiết bị,dông cụ y tế đòi hỏi phải có các yêu cầu như không bị han rỉ, độ bóng bề mặt cao

để tránh sự cư trú của vi khuẩn và đảm bảo sức khoẻ của bệnh nhân cho nên đây là lĩnh vực sử dụng nhiều sản phẩm của ngành công nghệ mạ.Lớp phủ bằng phương pháp mạ điên có lợi thể hơn thép không rỉ, inox ở chỗ cho sản phẩm giá rẻ, mặt khác mét sè thiết bị, dông cụ đòi hỏi cơ tính lớn

độ sắc cao thì thép không rỉ, inox không đáp ứng được nhu các cầu này Ngành công nghệ mạ có thể cho ra đời thiết

bị và dông cụ y tế có cả ưu việt của kim loại phủ và kim loại nền đó là chất lượng bề mặtcao (như độ bóng,độ kín lớn,tính bền hoá,cơ cao,lại không độc hại với người bệnh…) của các kim loại phủvà có cơ tính tốt của nền như (độ cứng,độ dẻo…) của các kim loại nền

Việc phát triển công tác y tế nhằm chăm sóc sức khoẻ cho mét lượng dân số 80 000 000 dân là một nhiệm vụ cấp thiết mà đảng và nhà nước ta

đang từng bước tiến hành Việc phát triển công tác y tế không thể tánh rời việc nâng cao chất lượng của thiết bị,dông

cụ y tế chính vì lý do này mà chúng ta phải cố gắng sản xuất

ra các thiết bị,dông cụ y tế chất lượng cao để phục vụ cho công tác y tế

Trang 5

Trong thực tế các thiết bị, dông cụ y tế được tiêu dùng một lượng lớn ở nước ta nhưng chúng ta lại chỉ sản xuất được một phần nhá cho dù các thiết bị, dông cụ y tế đa phần

là không khó sản xuất nhưngở nước ta lại bị bỏ ngỏ Hiện tại thiết bị, dông cụ y tế đa phần chúng ta nhập từ nước ngoài trong đó chủ yếu tõ Trung Quốc.Chính vì vậy mục tiêu của

đồ án là góp phần vào công tác sản xuất thiết bị và dông cụ y

• Tạo lớp phủ chống rỉ cho kim loại nền vì nếu để kim loại nền bị rỉ thì rất có thể gây nhiễm trùng hoặc gây hại cho sức khoẻ bệnh nhân

• Tạo lớp phủ nhẵn,kín cơ tính tốt nhằm tránh sự

cư trú của vi khuẩn trên các thiết bị và dông cụ y tế Thông thường để đáp ứng được yêu cầu của lớp mạ đa năng dùng trong y tế người ta thường sử dụng lớp mạ 3 lớp

Cu - Ni - Cr hay Ni bóng - Ni mê - Cr, có thể sử dụng công nghệ tự động, bán tự động hay thủ công Trong điều kiện nước ta nhân công rẻ, điều kiện áp dụng cơ giới hoá, tự động hoá chưa thuận lợi cho nên ta trong nội dung đò án của ta chúng ta sử dụng phương pháp mạ thủ công với lớp mạ ba lớp Ni bóng - Ni mê – Cr Trong lớp mạ 3 lớp này chức năng như sau:

• Lớp Ni độ kín lớn,ứng suất nhỏ lại bám dính tốt

dễ mạ,khi mạ lại khá ổn định được dùng làm lớp

mạ lót.Lớp mạ Ni mê có tác dụng gắn kết với nền,tạo ra lớp mạ kín,xít chặt nên không cho nền tiếp xúc với môi trường và bị phá huỷ…

Trang 6

• Lớp Ni bóng có ứng suất lớn nhưng cho độ bóng cao,nhẵn , tính trang sức,thẩm mĩ ưu việt

• Lớp mạ Cr làm cho thiết bị và dông cụ y tế

có mầu trắng xanh, đẹpcơ tính cao, Ýt mài mòn bền hoá học

Cả hai loại kim loại này lại hoàn toàn không độc, không có hại cho sức khoẻ con người và nó đang chứng tỏ được vai trò chủ đạo trong công nghệ phát triển lớp mạ bảo vệ và trang sức cho thiết bị,dông cụ y tế

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS

TS Trần Minh Hoàng cùng các thầy cô trong bộ môn Điện hoá và bảo vệ kim loại trường đại học bách khoa Hà nội đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Hà nội ngày 17/3/2003 Sinh viên: Nguyễn Duy Hanh

………….…………o0o………

PHẦN II

Chương I:Giới thiệu chung

I.1 Lịch sử phát triển của ngành mạ.

Công nghệ mạ đã ra đời, phát triển qua 2 thế kỷ và đang ngày càng hoàn thiện, ngay từ khi ra đời nó đã nhanh chóng trở thành một ngành kỹ thuật phát triển

Trang 7

mạnh mẽ, phục vụ đắc lực cho nhiều ngành kỹ thuật và đời sống tiêu dùng Lớp mạ kim loại trên bề mặt các thiết bị máy móc, thiết bị, dông cụ y tế, dông cụ sinh hoạt, các đồ nữ trang… đem lại cho các thiết bị và dông cụ sinh hoạt hàng ngày khả năng bảo vệ, chống xâm thực của môi trường, tăng tính thẩm mỹ, tăng khả năng chịu mài mòn để đạt được tính chất mài đó Tuỳ theo mục đích của sản phẩm mà các khả năng trên được ưu tiên lựa chọn.

Lịch sử phát triển ngành mạ gắn liền với công nghệ mạ Niken Ban đầu là lớp

mạ niken mê không ổn định, sau đó nhiều năm vào năm 1916, Watts cho

ra đời mét dung dịch mạ Niken mê có tính ổn định cao gồm: NiSO4, NiCl2,

H3BO3 và để tăng độ bóng lớp mạ phải được đánh bóng cơ học Từ đó công nghệ

mạ niken được chú ý phát triển, hàng loạt các dung dịch mạ niken ra đời nh dung dịch mạ niken bán bóng, dung dịch mạ niken bóng, dung dịch mạ niken đen…Ngày nay, do sù đang dạng hoá các sản phẩm tiêu dùng này phục vụ cho sản xuất công nghiệp, làm cho các vật dụng và trang thiết bị kim loại được sử dụng rất phổ biến, đó là đặc tính ưu việt của nó mà các vật liệu khác không thể thay thế được Nhưng do đặc tính ăn mòn của kim loại hàng năm một khối lượng rất lớn kim loại bị mất đi, ngoài ra khi ăn mòn bề mặt trở lên xấu xí, không còn tính thẩm

mỹ, giảm giá trị và thời gian sử dụng máy móc thiết bị đó Do vậy việc chống ăn mòn kim loại có ý nghĩa vụ cùng quan trọng

Có rất nhiều phương pháp chống ăn mòn kim loại nh: Sản xuất hợp kim chổng gỉ, xử lý môi trường ăn mòn, bảo vệ điện hoá, làm cho kim loại ở nguồn catốt hay anốt thụ động hoá… trong đó phương pháp mạ được dùng phổ biến nhất.Bản đồ án thiết kế phân xưởng mạ thiết bị, dông cụ y tế này đã kết hợp giữa

lý luận và thực tế Đồng thời đưa ra công nghệ mạ mới không độc hại về mạ

I.2 Giới thiệu sản phẩm mạ.

Trong thực tế ngành y tế, thiết bị,dông cụ y tế đòi hỏi phải có các yêu cầu như không bị han rỉ, độ bóng bề mặt cao

để tránh sự cư trú của vi khuẩn và đảm bảo sức khoẻ của bệnh nhân cho nên đây là lĩnh vực sử dụng nhiều sản phẩm

Trang 8

của ngành công nghệ mạ.Lớp phủ bằng phương pháp mạ điên có lợi thể hơn thép không rỉ, inox ở chỗ cho sản phẩm giá rẻ, mặt khác mét sè thiết bị, dông cụ đòi hỏi cơ tính lớn

độ sắc cao thì thép không rỉ, inox không đáp ứng được nhu các cầu này Ngành công nghệ mạ có thể cho ra đời thiết bị

và dông cụ y tế có cả ưu việt của kim loại phủ và kim loại nền đó là chất lượng bề mặt cao (như độ bóng, độ kín lớn,tính bền hoá,cơ cao,lại không độc hại với người bệnh…) của các kim loại phủ và có cơ tính tốt của nền như (độ cứng,

độ dẻo…) của các kim loại nền

Việc phát triển công tác y tế nhằm chăm sóc sức khoẻ cho mét lượng dân số 80 000 000 dân là một nhiệm vụ cấp thiết mà đảng và nhà nước ta đang từng bước tiến hành Việc phát triển công tác y tế không thể tánh rời việc nâng cao chất lượng của thiết bị,dông cụ y tế chính vì lý do này mà

chúng ta phải cố gắng sản xuất ra các thiết bị , dông cụ

y tế chất lượng cao để phục vụ cho công tác y tế

+ Vai trò lớp mạ.

Đối với thiết bị,dông cụ y tế ta chọn mạ 3 lớp vì nó bảo vệ kim loại nền tốt hơn mạ một lớp có cùng chiều dầy Do độ lỗ giảm, cân bằng ứng suất giữa lớp mạ Tuy nhiên việc mạ nhiều lớp cũng làm quy trình công nghệ phức tạp hơn

- Lớp mạ niken bán bóng: Không chứa lưu huỳnh, có độ bền chống ăn mòn cao, độ dẻo dai, độ gắn bám tốt

- Lớp mạ niken bóng: Cho lớp mạ có độ nhẵn bóng cao, giảm khâu đánh bóng sau mạ

- Lớp mạ Crôm: Làm tăng tính trang sức cho sản phẩm, tăng khả năng chịu mài mòn của thiết bị

+ Chọn chiều dầy lớp mạ.

Trang 9

Để bảo vệ kim loại nền tốt thì ngoài số lớp mạ, chiều dày lớp mạ cũng là một vấn đề quan trọng Nếu lớp mạ mỏng, độ lỗ sẽ nhiều tạo ra những vi phin gây ăn mòn kim loại Nếu lớp mạ dày quá thì ứng suất tăng làm lớp mạ sẽ bong và giá thành cao.

Do đó chọn chiều dày lớp mạ sao cho phù hợp với điều kiện làm việc của từng mặt hàng là vấn đề cần được xem xét cẩn thận

Nước ta nằm trong vòng khí hậu nhiệt đới Èm, điều kiện làm việc của hàng

mạ là ngoài trời, chịu nắng, chịu mưa, chịu nhiệt độ cao, chịu sù rung động mạnh khi làm việc Từ đó ta chọn chiều dày các lớp mạ nhsau:

Bảng 1: - Chiều dày lớp mạ Ni – Cr cho thiết bị,dông cụ y tế.

II Cơ sở thiết lập các bước quy trình sản xuất.

Nguyên tắc chung nhất để thiết lập, xem xét một dây chuyền mạ phải bắt nguồn từ cấu trúc hình thái bề mặt, mức độ nhiễm bẩn bề mặt của vật liệu (hình 1)

Trang 10

tiếp đến là các yêu cầu cảu sản xuất và thương mại nhằm đáp ứng các nhu cầu cần đòi hỏi của thị trường, đảm bảo tính lưu thông cao của sảnphẩm làm ra.

ở đây ta chỉ nói về những nguyên tắc nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm đầu ra Để hiểu rõ điều này ta xem xét tình hình vẽ mô tả hình thái cấu trúc tấn thép, lớp oxyt và tạp bẩn

Hình 1: - Hình thái cấu trúc tấm thép và lớp oxyt, tạp bẩn trên đó

Theo đó, để đảm bảo lớp mạ kim loại nào đó phủ đều và bám chính trên nền thép, các lớp tạp bẩn và oxyt cần được loại bỏ trước tiên để có bề mặt thÐp sạch

Bề mặt đó cần được bảo vệ, giữ nguyên cho đến tận khi mạ phủ một lớp kim loại

Do đó dây chuyền công nghệ mạ cần phải có các công đoạn sau:

- Làm sạch bề mặt trước khi mạ

- Mạ, điều chỉnh chiều dầy lớp mạ

- Sấy khô, kiểm tra đóng gói sản phẩm

Cơ chế tạo thành lớp mạ gồm hai giai đoạn: Tạo mầm và phát triển mầm Tốc

độ tạo mầm lín thì tinh thể sẽ nhỏ mịn Tốc độ phát triển mầm lớn thì tinh

Trang 11

thể thô và to Mỗi giai đoạn có một tốc độ nhất định và căn cứ vào điều kiện điện phân (nh nhiệt độ, mật độ dòng điện, khuấy trộn, thành phần dung dịch… )

mà giai đoạn nào sẽ chiếm ưu thế

Yêu cầu lớp mạ phải có kết tủa nhỏ mịn, sự kết hợp giữa các tinh thể chặt chẽ

Vì vậy phải dùng phương pháp làm tăng tốc độ hình thành mầm tinh thể Nếu tốc

độ hình thành mầm tinh thể càng cao thì trong mét đơn vị thời gian kết tủa trên bề mặt càng nhiều, tốc độ tạo mầm lớn hơn tốc độ phát triển

Muốn cho tốc độ mầm lớn hơn tốc độ phát triển mầm phải tăng phân cực katot Do đó phân cực catốt có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất mạ Ngoài ra, thành phần dung dịch, chế độ điện phân, chất phụ gia và công nghệ lại ảnh hưởng lớn đến phân cực katốt Khi tinh thể kết tinh thì những tinh thể và cách sắp xếp các tinh thể Êy nh thế nào trong kết tủa cũng có ảnh hưởng quyết định đến tính chất lớp mạ

Nhiều trường hợp các tinh thể sinh ra bố trí một cách hỗn độn trong kết tủa Nhưng trong điều kiện điện phân nhất định các tinh thể Êy có thể sắp xếp theo mét hướng và ở vị trí nhất định Định hướng càng cao thì cấu tróc tinh thể càng hoàn chỉnh và có ảnh hưởng rõ rệt đến độ bóng, độ giãn nở nhiệt của lớp mạ Thay đổi điều kiện phân, nhất là thay đổ mật độ dòng điện sẽ làm thay đổi tốc độ phát triển của các hướng khác nhau, đưa đến sù thay đổi cấu tróc tinh thể định hướng Tăng phân cực catốt trong phạm vi cho phép, mức độ hoàn chỉnh của các tinh thể định hướng càng tăng Sau đây là mét sè yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điện kết tủa kim loại

II ảnh hưởng của chất điện giải đến cấu trúc lớp mạ.

II 1 ảnh hưởng của bản chất điện giải.

Trong dung dịch muối đơn, kim loại đều ở dạng cation tự do, nồng độ ion lớn

Vì vậy ở điều kiện bình thường phân cực catôt bé do đó được lớp mạ thô, sần sùi, dày mỏng không đều Riêng nhóm sắt, cabon, niken vì quá thế phóng điện lớn nên ngay trong dung dịch muối đơn cũng có phân cực katôt lớn, lớp mạ mịn đẹp

Đối với dung dịch muối phức, ion kim loại “lằm trong” muối phức, chúng phóng điện và phân cực katôt lớn, lớp mạ mịn, kín, đều đặn

II.2 ảnh hưởng của nồng độ ion chất điện giải.

Nồng độ ion kim loại trong dung dịch có ảnh hưởng nhiều đến độ mịn của tinh thể Muốn thu được lớp mạ tốt, cần phải có nồng độ dung dịch thích hợp

Trang 12

Nếu nồng độ dung dịch qúa cao sẽ làm giảm phân cực katôt, lớp mạ kết tinh thô xấu Dung dịch tương đối loãng thì lớp mạ mịn, phân cực katôt tăng Nhưng nếu dung dịch loãng thì mật độ dòng điện giới hạn bé, tốc độ mạ giảm, hiệu suet dòng điện thấp, lớp mạ xấu, thô có khi hình thành nhánh cây Ngoài ra nồng độ dung dịch loãng quá thì độ dẫn điện kém, điện thế bể mạ cao, tèn nhiều năng lượng

II 3 ảnh hưởng của thành phần dung dịch điện giải.

Trong số các dung dịch mạ, ngoài muối kim loại ra còn cho thêm mét sè muối khác và axit tương ứng để đạt được các mục đích sau:

- Tăng độ dẫn điện của dung dịch

- Làm cho tổ chức lớp mạ tốt

- Khống chế độ pH của dung dịch

Để làm tăng độ dẫn điện, lớp mạ phân bố tốt, kết tinh nhá mịn thường cho vào muối của kim loại kiềm

II.4 ảnh hưởng của chất hữu cơ.

Các chất hữu cơ cho vào dung dịch mạ được dùng rộng rãi trong mạ Các chất hữu cơ với hàm lượng nhỏ, nhưng chúng làm tăng phân cực katôt, thay đổi cấu trúc lớp mạ, cho nên thường được lớp mạ mịn, bóng Chất hữu cơ chia làm ba loại Chất làm bóng, chất san bằng, chất thấm ướt Chất làm bóng có thể tạo nên lớp

mạ bóng, chất san bằng làm cho lớp mạ bằng phẳng, bổ khuyết chỗ lồi lõm của kim loại nền, đồng thời làm tăng độ bóng lớp mạ Chất thấm ướt làm tăng tính thấm ướt bề mặt, đề phòng sinh ra điểm rỗ và lỗ xốp Các chất hữu cơ thường dùng là: Gielatin, Cumarin, 1 - 4 bitindiol, các dẫn suất Sunfonaphtalen…

Khi cho chất hữu cơ vào phải lựa chọn cẩn thận, nghiên cứu tỉ mỉ tác dụng của nó, nếu không sẽ gây ra hiệu quả không tốt

III ảnh hưởng của chế độ điện phân đến cấu trúc lớp mạ.

III 1 ảnh hưởng của mật độ dòng điện.

Mật độ dòng điện biểu thị tốc độ kết tủa trên catôt, mật độ lớn thì kết tinh nhanh, mật độ dòng điện ảnh hưởng đến cấu trúc lớp mạ.Mật độ dòng điện nhỏ,

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	184,84 KB