Đồ Án Tốt Nghiệp Mạ Kim Loại

Đồ án tốt nghiệp mục luc Chơng I: Tổng quan 1.1 Giới thiệu vật mạ lớp mạ 1.1.1 Phơng pháp mạ hoá học 1.1.2 Mạ tăng cứng Ni - Cr 1.2 Đặc tính hàng mạ, chọn loại lớp mạ chiều dày lớp mạ 1.2.1 Đặc tính hàng mạ 1.2.2 Chọn lớp mạ chiều dày lớp mạ 16 1.3 Chọn khung treo 16 1.4 Chế độ làm việc xởng 18 1.4.1 Thời gian làm việc danh nghĩa 18 1.4.2 Thời gian làm việc thực tế 18 1.5 Quy trình công nghệ 19 1.6 Chọn thiết bị .24 Chơng II: Tính toán thiết kế 25 2.1 Xác định thời gian gia công bể 25 2.2 Tính thiết bị 26 2.2.1 Tính số bể mạ .27 2.2.2 Tính kích thớc bể mạ 29 2.3 Cấu trúc dây chuyền 30 2.4 Chọn nguồn điện chiều .31 2.4.1 Điện cho bể mạ Ni mờ 32 2.4.2 Điện cho bể mạ Ni bóng .33 2.4.3 Điện cho bể mạ Cr 34 2.5 Tính tiêu hao lợng điện đun nóng 35 2.5.1 Dối với bể mạ Ni mờ 37 2.5.2 Bể mạ Ni bóng 38 2.5.3 Bể mạ Cr 38 2.5.4 Bể mạu Cu hoá học, xâm thực, tẩy dầu mỡ, rửa nóng .39 2.6 Tiêu hao không khí nén 42 2.7 Tiêu tốn nớc 43 Lê Xuân Tuấn Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp 2.8 Quạt thông gió 45 2.8.1 Đối với bể tẩy dầu mỡ 46 2.8.2 Bể xâm thực bề mặt 46 2.8.3 Bể mạ đồng hoá học 46 2.8.4 Bể mạ Ni mờ Ni bóng .46 2.8.5 Bể mạ Cr 47 2.8.6 Chọn quạt 48 2.9 Tiêu tốn điện 48 2.9.1 Điện tiêu thụ cho nguồn điện chiều năm 49 2.9.2 Điện chạy động điện năm .50 2.9.3 Điện tiêu thụ cho máy sấy năm 50 2.9.4 Điện tiêu thụ chạy quạt thông gió năm 50 2.9.5 Điện để chạy máy sục dung dịch mạ tảy rửa 51 2.9.6 Điện chiếu sáng năm 51 2.10 Tiêu hao hoá chất anốt 52 2.10.11 Tiêu hao hoá chất 52 2.10.2 Tính lợng anốt hoà tan 55 Chơng III: Làm nớc thải từ xởng mạ .56 Chơng IV: Xây dựng tổ chức sản xuất 59 Chơng V: Kỹ thuật an toàn lao động 61 Chơng VI: Kết luận .63 Tài liệu tham khảo .64 Lê Xuân Tuấn Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp chơng I: tổng quan 1.1 GIới thiệu vật mạ lớp mạ Mạ kim loại lên bề mặt chất dẻo mở rộng phạm vi ứng dụng công nghiệp nhựa lên đáng kể sản phẩm hội tụ đợc u điểm hai vật liệu đỡ tốn đợc phần lớn kim loại, dễ gia công, khối lợng sản phẩm giảm xuống Chất dẻo mạ kim loại có thêm tính dẫn điện, dẫn nhiệt, hàn đợc, bề mặt đẹp, cứng hơn, chất dẻo đợc bảo vệ chậm lão hoá thay đợc cho vật liệu kim loại hợp kim màu Chất dẻo mạ kim loại đợc dùng nhiều công nghiệp ô tô, chế tạo thiết bị, công nghệ thông tin, điện tử chế tạo hàng dân dụng Bớc Mạ kim loại lên chất dẻo mạ hoá học: tạo đợc lớp kim loại kết tủa phản ứng hoá học tự xúc tác Cu Ni Sau mạ hoá học ta mạ tiếp lớp mạ hoá học khác lên lớp mạ ban đầu mạ điện lên lớp mạ hoá học nhằm tăng độ tính, chịu ăn mòn tính trang sức 1.1.1 Phơng pháp mạ hoá học Phơng pháp tạo lớp mạ hoá học nhờ xúc tác thờng đợc ứng dụng để mạ chi tiết chất dẻo, thuỷ tinh, sứ kỹ thuật phi kim khác Trong phơng pháp ngời ta thờng dùng chất khử có để khử ion kim loại mạ ION kim loại mạ đợc khử từ muối phức tạo đợc lớp mạ tốt muối đơn Tuỳ thuộc vào độ bền phức kim loại mạ, điện chất khử, nồng độ muối phức, nồng độ chất khử, pH dung dịch, nhiệt độ mà tốc độ lớp mạ hình thành nhanh hay chậm Phơng pháp tạo lớp mạ hoá học nhờ xúc tác diễn dung dịch tiếp xúc với chất xúc tác có mặt bề mặt mạ Chất xúc tác cho phản ứng khử thân kim loại hay kim loại cho vào dung dịch Trong trờng hợp mạ Cu lên chất dẻo chất xúc tác kim loại nh vàng (Au), bạc (Ag), Paladi (Pd) Pd có hoạt tính xúc tác lớn lại rẻ vàng bạc nên đợc sử dụng nhiều Lê Xuân Tuấn Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp Đối với mạ Cu hoá học muối Cu thờng đồng Sunfat, nhng đồng Nitrat, Clorua, Cacbonat Chất khử thờng dùng Forcualin Phản ứng xảy bề mặt xúc tác 2CHOH + Cu2+ + 4OH- Cu + H2 + 2HCOO- + 2H2O Lúc đầu bề mặt có xúc tác Pd sau Cu Cu thay Pd xúc tác cho phản ứng (phản ứng tự xúc tác) Đồng (Cu) kim loại dẻo, dễ đánh bóng Trong không khí ẩm, có mặt chất xâm thực, đồng dễ bị oxy hoá Không khí lẫn hợp chất lu huỳnh, đồng nhanh chóng bị phủ tín lớp CuS xám nâu xẫm Bị tác dụng ẩm axit Cacbonic đồng đợc phủ lớp cacbonat màu xanh Đồng hoà tan mạnh axitnitric, chậm axitcromic Axit sunfuric loãng axit clohydric hầu nh không tác dụng với đồng; nhiên có mặt oxy hay chất oxy hoá tốc độ ăn mòn trở nên đáng kể Đồng không bền amoniac, chất kiềm khác, đồng nhanh cháy bị đen, nhng hoà tan chậm Vì ngời ta dùng đồng để mạ cách học lên vật liệu nền, nên muốn dùng lớp mạ đồng cách độc lập nh lớp mạ bảo vệ trang sức khác thiết phải qua gia công, xử lý, hoàn thiện khác Lớp mạ đồng thờng làm lớp mạ lót cho lớp mạ khác nh Ni, Cr, Ag có tính gắn bám tốt với kim loại 1.1.2 Mạ tăng cờng Ni - Cr Sau có lớp mạ Cu hoá học mạ thêm hai lớp Ni - Cr lên đồng Lớp mạ liên hợp ba lớp Cu - Ni - Cr có tác dụng vừa bảo vệ vừa trang sức đợc sử dụng công nghiệp chế tạo máy móc, dụng cụ, ô tô, đồ gia dụng * Kền (Ni) kim loại trắng bạc, dẻo, dễ cán dát rèn đánh bóng Độ cứng lớp mạ kền phụ thuộc vào thành phần dung dịch điều kiện mạ kim loại kền bền điều kiện khí bị phủ lớp oxyt suốt làm thụ động bề mặt Nếu khí có chứa hợp chất lu huỳnh bề mặt kền nhanh chóng bị mờ Kền bền nớc tự nhiên, nớc cất nớc chảy, bị mờ Lê Xuân Tuấn Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp Kền dễ bị ăn mòn nớc biển tù Trong H2SO4 HCl loãng kền tan, thụ động HNO3 đặc Kền bền dung dịch kiềm kiềm nóng chảy, axit hữu tác dụng với kền tiếp xúc lâu ngày với Lớp mạ kền bảo vệ tốt phải lớp mạ dày để tránh châm kim, lỗ xếp Nhng kền kim loại đắt tiền nên thờng mạ lót lớp mạ Cu Tính chất điện hoá kền có lớp lót đồng lót thay đổi cách bản: cặp Cu - Ni, kền điện cực hoà tan, bị mờ dần bị ăn mòn không khí ẩm Nhợc điểm đợc khắc phục cách mạ thêm lớp Crom mỏng (0,3 - 0,5 um) trở lên Mạ điện Ni mạ từ dung dịch WATTS bao gồm Niken Sunsufat NiSO 4, NikenClorua NiCl2 axit bonic H3BO3 chất phụ mạ bền bóng Phản ứng catốt tạo lớp mạ Ni2+ + 2e Ni Đồng thỏi có khí H2 thoát 2H+ + 2e H2 Phản ứng anốt 2Cl- - 2e Cl2 Khi anốt bị thụ động hoàn toàn anốt lệch phía dng +1,5V Oxi bắt đầu thoát theo phản ứng: 4OH- - 4e O2 + 2H2O ION Cl- có tác dụng ngăn ngừa thụ động anốt, axit bo ric H 3BO3 chất đệm dung dịch mạ Niken, có vai trò giữ cho PH ổn định giới hạn 4,1 ữ 5,5 khoảng PH thu đợc lớp mạ có chất lợng tốt * Mạ Crôm Crôm (Cr) điện giải kim loại bạc có ánh xanh; có độ cứng cao chịu mài mòn tốt Nhiệt độ nóng chảy 1750 - 1800 0C Theo điện tiêu chuẩn (Cr/Cr3+ = -0,7V) thuộc kim loại hoạt động Nhng khí bề mặt Crôm đợc sinh lớp màng mỏng oxyt kín, chắc, chống ăn mòn tốt, làm cho Crôm giữ đợc màu dắc độ bóng cao Lê Xuân Tuấn Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp Crôm bền khí ẩm, không khí chứa H2S SO2; dung dịch axit sunfuric, nitric, photphoric, axit hữu dung dịch kiểm Nhng dung dịch axit HCl H2SO4 đặc nóng Crôm bị hoà tan màng oxyt bị phá huỷ Trong hợp chất, Crôm thờng có hoá trị +3 +6 Hợp chất Crôm hoá trị +6 chất oxy hoá mạnh CrO hoà tan nớc tạo thành hỗn hợp axit Cromic ứng dụng quan trọng Crôm điện giải là: mạ crôm trang sức mỏng hệ lớp mạ bảo vệ trang sức, mạ Crôm bảo vệ chống ăn mòn Mạ điện Crôm khác cách so với trình mạ điện khác kết tủa kim loại Crôm từ dung dịch axit Gromic (H 2CrO4), từ dung dịch muối hoà tan kim loại Sự kết tủa Crôm từ dung dịch axit Crômic (Crôm chứa anion CrO42-) thờng diễn với có mặt axit H2SO4, axit floboric HBF4, axitflosilicic H2SiF6 Những axit thêm vào tác dụng nh chất xúc tác, dung dịch mạ Crôm nhạy với chất bẩn Lý thuyết trình mạ điện Crôm cha đợc xác định hoàn toàn Một lý thuyết cho rằng, trình diễn catốt, từ Crôm có Oxy hoá 6+ (CrO3) chuyển thành Crôm có số Oxy hoá 3+ (trong Cr2O3) Crôm 2+ (CrO) cuối thành Crôm kim loại 2CrO3 + 6H+ + 6e Cr2O3 + 3H2O 2Cr2O3 + 4H+ + 4e 4CrO + 2H2O CrO + 2H+ + 2e Cr + H2O 2H+ + 2e H2 Thuyết Muller cho khoảng không gian Catốt có hình thành hợp chất Cr(OH)CrO4 bị khử theo trình: Cr(OH)CrO4 + H+ + e CrCrO4 + H2O CrCrO4 + 2e Cr + CrO42- Lê Xuân Tuấn Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp Mặc dù có nhiều công trình nghiên cứu chế khử axit Cromic thành kim loại Cr catốt Nhng cha chó thuyết đợc chấp nhận hoàn toàn Lê Xuân Tuấn Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp 1.2 Đặc tính hàng mạ, chọn loại lớp ma chiều day lớp ma 1.2.1 Đặc tính hàng mạ Vật liệu làm hàng mạ nhựa đợc đồng trùng hợp từ Acrylonnitril Butadien Styrol gọi tắt nhựa ABS Hiện nhựa ABS đợc dùng phổ biến để mạ kim loại có u điểm nh tẩy mòn đợc axit cách dễ dàng đồng thời lại phải bền hoá tất dung dịch dùng để chuẩn bị bề mặt mạ hoá học, không bị hỏng dung dịch đồng thời không làm hỏng dung dịch Nhựa dễ gia công, cứng Vật mạ đợc ép sen vòi nhà tắm thờng xuyên tiếp xúc với nớc khong khí ấn, hàng mạ cần có tính thấm mỹ cao nên vừa mang tính bảo vệ vừa mang tính trang sức nên tốt mạ nhiều lớp gồm Cu-NiCr Bộ sen vòi bao gồm chi tiết sau: - Tay vòi rửa tay thân sen (Hình 1) - Thân vòi rửa (Hình 2) - Thân sen (Hình 3) - Vòi hoa sen (Hình 4) - Tay gắn thân vòi (Hình 5) - Bút sen (Hình 6) - Núm sen (Hình 7) - ốc giữ thân sen (Hình 8) - Dây nối thân sen vòi sen (Hình 9) - ốc nối dây thân sen (Hình 10) - ốc nối dây vòi hoa sen (Hình 11) Lê Xuân Tuấn Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp 18 (mm) 52 (mm) 12 (mm) 65 (mm) Hình1 : Tay vòi rửa Tay thân sen Diện tích : Stay = 6.622 (mm2) = 0,006622 (m2) Vật liệu : Nhựa ABS Mạ : Đồng hoá học/ Nimờ/ Nibóng/ Crôm Số lợng : (mỗi bộ) Lê Xuân Tuấn Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp 95 (mm) 150 (mm) 50 (mm) 55 (mm) 30 (mm) 30 (mm) 45 (mm) 85 (mm) Hình 2: Thân vòi rửa Diện tích: Sthân = 24000 (mm2) = 0.024 (m2) Vật liệu: Nhựa ABS Mạ: Đồng hoá học/ Nimờ/ Nibóng/ Crôm Lê Xuân Tuấn 10 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp K - hệ số sử dụng thiết bị % n - số lu loại công suất T - Thời gian làm việc năm lu, h - hệ số hữu ích lu % - Điện tiêu thụ cho nguồn đện chiều bể mạ Ni mờ Pcl = 3,78 kw K = 0,89 n=3 T = 1806,42 h = 0,73 Thay vào ta có W1 = 3,78 0.89 1806,42/0,73 = 24974,62 Kwh - Điện tiêu cho lu bể mạ Nik bóng Pcl = 9,6 Kw K = 0,9 n = (cái) T = 1086,42 (h) = 0,71 Thay vào ta có W = 9,6 0,91 1086,42/0,71 = 21982,35 Kwh - Điện tiêu thụ cho bể mạ Cr Pcl = 75,6 Kw K = 0,36 n = (cái) T = 1806,42 (giờ) = 0,84 Thay số ta có: W = 75,6 0,36 1806,42/0,84 = 58,528 Kwh 2.9.2 Điện chạy động điện năm W2 = PđcKT (Kwh) Trong Pđc - công suất động cơ, Kw, Lê Xuân Tuấn 50 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp n - Số động công suất Tính W2 cho tất động công suất cộng lại phân xởng mạ, động đợc dùng khâu - Chạy máy nén khí - Chạy máy phun cát Chạy máy sục khí cho bể hoạt hoá, bể mạ động hoá học, bể mạ Ni mờ, bể mạ Ni bóng, bể mạ Cr, máy nén khí cho phun cát Chọn động có Pđc = (Kw) K hệ số sử dụng K = 0,95 n số động n = 10 T Thời gian thực tế làm việc thiết bị W2 = 10 0,95 1806,42 = 34321,98 (Kw) 2.9.3 Điện tiêu thụ cho máy sấy năm W3 = nPSKST Trong đó: Kwh PS - công suất máy sấy, Kw n - số máy sấy công suất KS - hệ số sử dụng máy sấy Chọn máy sấy có PS = 12Kw Số máy sấy n = Hệ số sử dụng máy sấy: K = 0,95 T thời gian làm việc T = 1806,42 Máy sấy 20 phút mẻ Thay số ta có W3 = 12 0,95 1806,42 = 41186,376 Kwh 2.9.4 Điện tiêu thụ chạy quạt thông gió năm W4 = Qq nT/ Trong đó: Kwh P4 - Công suất động kéo quạt Kw n - Số quạt loại công suất - hệ số hữu ích quat Lê Xuân Tuấn 51 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp - Quạt gió dùng cho hệ thốnghút bể xâm thực bể mạ Cr Pq = 0,12 Kw n=2 = 0,73 Vậy P = 0,12 1806,42/0,73 = 5,94 Kwh - Quạt gió cho hệ thống hút bể lại: Pq = 0,27 n=1 = 0,755 Vậy P = 0,27 1806,42/0,755 = 646 Kwh Vậy P4 = P + P = 1288 Kwh 2.9.5 Điện để đúc máy dung dịch mạ, tẩy, rửa Theo mục II.5 ta tính đợc điện dùng để đun nóng cho bể Vậy tổng điện dùng để làm nóng cho bể W5 = 270165 + 85833 + 34306 + 462655 = 852959 Kwh 2.9.6 Điện chiếu sáng năm W6 = 0,015STK, Kwh Trong đó: 0,015 - định mức công suất chiếu sáng, Kw/m2 S - diện tích cần chiếu sáng (m2) K - hệ số, tỷ số tổng thời gian chiếu sáng năm với T S = 36 12 = 408 (m2) (36, 12 chiều dài chiều trộng nhà) T = 13 + 25,2 = 3276 h (mỗi ngày chiếu 13 kể từ tối tới sáng) W6 = 0,015 408 3276 3276/1806,42 = 36360 Kwh Lê Xuân Tuấn 52 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp Bảng9: Tổng hợp tiêu hao điện W1 tiêu hao W2 tiêu hao lu Tiêu hao 105845 cho động W3 tiêu hao W4 tiêu hao W5 tiêu hao W6 tiêu hao cho máy cho quạt gió đun nóng chiếu sáng sấy 41186,376 34322 1288 852959 36360 (Kwh) Tổng lợng điện tiêu hao cho khâu W = 1071960,4 (Kwh) 2.10 Tiêu hao hoá chất anôt Xởng mạ sử dụng lợng lớn loại hoá chất, kim loại anôt, nguyên vật liệu khác Các vật t dùng để: - Bù vào lợng tiêu tốn để sinh lớp mạ trình sản xuất (QX): - Pha chế, đặt ban đầu đối dung dịch (Hx) 2.10.1 Tiêu hao hoá chất Hoá chất tiêu hao bao gồm - Tiêu hao để hình thành lớp mạ - Tiêu hao dung dịch theo vật mạ vớt - Tiêu hao dung dịch theo khí hút thông gió - Tiêu hao lọc, điều chỉnh, thay thế, chuyển đổi dung dịch - Tiêu hao hoá chất bị phân huỷ Bình thờng tiêu hao hoá chất 1m lớp mạ điện mạ hoá học không phụ thuộc vào chiều dày lớp mạ mà phụ thuộc vào độ phức tạp hình dạng vật mạ Tiêu hao cấu tử dung dịch (Hx) đợc tính theo công thức: Hl = K (A + B + C) c Trong đó: g/m2 K - hệ số, kiểu loại thiết bị định: Với mạ dây chuyền tự động bán tự động K = 0,8 A - mức tổn thất dung dịch theo vật mạ vớt ra, l/m2 B - mức tổn thất dung dịch theo khí thông gió, l/m2 C - mức tổn thất dung dịch lọc, điều chỉnh, chuyển đổi 0,05 l/m2 c - Nồng độ cấu từ x dung dịch g/l Với mạ vòi tắm hoa sen độ phức tạp vè hình dạng vật mạ nhóm II Lê Xuân Tuấn 53 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp Riêng tiêu hao CrO3 mạ Crom có nhiều điểm đặc biệt nên đợc tính nh sau: mạ Crôm có hiệu suất dòng điện thấp, hyđro thoát nhiều, lợng lớn dung dịch theo khí thông gió, nên định mức B tất phải phụ thuộc vào chièu dày lớp mạ, đồng thời phải tính lợng CrO3 cần để tạo thành lớp mạ Cr Hx = (A + C) c + (14 + Bc) g/m2 Trong đó: A - tổn hao dung dịch theo vật mạ vớt ra: 0,145 tơng ứng với nhóm II B - tổn thất dung dịch mạ Crôm cứng trang sức, 0,05 l/m2 C - Tổn thất lọc, điều chỉnh, chuyển đổi 0,05 l/m2 c - nồng độ CrO3 bằng300 g/l tơng ứng với mạ Crôm nớc - chiều dày lớp Crôm, um 0,3um; 14 - lợng CrO3 (g) cần để mạ 1m2 có độ dày 1um Lợng hoá chất cấu từ cần để hoàn thành kế hoạch năm Qn = HxPn/1000 Kg Trong đó: Pn - Sản lợng kế hoạch năm, m2 Pn = 15.900m2 Lợng hoá chất để pha chế lúc đầu Lợng hoá chất (Hm) để pha chế dung dịch: Hm = cVK/1000, Kg Trong đó: c - nồng độ cấu tử x dung dịch, g/l V - thể tích bể lít K - hệ số đổ đầy bể, thờng 0,7 - 0,9 Tất số liệu tính toán tiêu hoa hoá chất tập hợp thành bảng Lê Xuân Tuấn 54 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp Bảng 10: Lợng hoá chất tiêu tốn hàng năm Bớc quy Cấu tử trình Tẩy dầu NaCH mỡ hoá Na3PC412H2O học Na2SiC3 Chất HĐBM Xâm CrO3 thực H2SO4 Nhạy SuCl2 hoá HCl (d = 1,18) Hoạt PdCl2 hoá HCl (1,18) Mạ Cu CuSO4.5H2O hoá học Na2EDTA NaOH Formalin 37%, ml/l NiCl2.6H2O Na2S2O8 Natridictyl diticCacbonat Na Ni NiSO4 7H2O mờ NiCl 6H2O H3BC3 Mạ Ni NiSO4 7H2O bóng NiCl2 6H2O H3BO3 HCHO 1,4 Butindiol Mạ CrO3 Crôm H2SO4 Lê Xuân Tuấn Nồng độ Chiều Hx g/l dày g/m PX, m2 Qx, Kg Hm, Kg 55,332 30,051 18,444 5,5332 737,76 645,54 73,776 87,05568 67,36 33,6825 22,455 6,7365 698,2 785,925 89,82 105,9876 30 15 10 400 350 40 40 (ml/l) 3,48 1,89 1,16 0,348 46,4 40,4 4,64 5,4752 15900 0,5 (ml/l) 15 70 15 20(ml/l) 0,058 0,41064 1,74 8,12 1,74 2,32 15900 0,0008 0,015 0,232 9,88.10-5 1,74.10-3 310 50 40 250 50 30 0,8 2,5 15 15 15 35,96 5,8 4,64 29 5,8 3,48 0,116 0,0348 56,7 4,725 0,3 55 15900 15900 15900 15900 15900 15900 15900 0,9222 1,12275 6,53 7,94907 27,666 101,04 129,108 471,555 27,666 101,0475 36,888 10,664 (ml) (ml) 3,6888 13,473 -3 1,475.10 5,4.10-3 0,027666 0,1008 571,764 92,22 73,776 461,1 93,81 55,332 1,8444 0,55332 901,53 75,1275 2784,2 489,1 359,28 561,37 112,275 67,36 2,2455 1,7964 998 11,226 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp 2.10.2 Tính lợng anot hoà tan: Lợng anot hoà tan (Ha) dùng để mạ 1m bề mặt dày lên 1mm, kể 2ợng tiêu hao không mong muốn đợc tính theo công thức Ha = 1,068. g/m2 Trong 1,06 - hệ số xét đến tổn hao công nghệ nh tạo màu, bám vào khung treo, mẫu anot vụn không dùng đợc nữa, Lợng anot tiêu tốn hàng năm (Qa) để hoàn thành kế hoạch sản xuất năm là: Qa = HaPn/1000 Kg Trong - chiều dày lớp mạ, mm Pn - kế hoạch sản xuất năm, m2 Tính lợng anot cho bể lúc ban đầu: Anot tan anot không tan cần trang bị lúc đầu cho bể (Ha) đợc tính nh sau: Ha = n K1 K2 LT HT d/1000 Kg Trong đó: n - số cần anot K1 = 0,6 ữ 0,7 hệ số ken đầy anot theo chiều dài bể K2 = 0,8, hệ số đợc tính từ tỷ số chiều dài anot chiều cao; LT HT - chiều dài chiều cao bể, cm d - chiều dày anot, cm; d = 2,5cm - trọng lợng riêng kim loại anot g/cm3 Bảng 11: Anot tiêu tốn hàng năm lúc đầu Bớc quy trình Mạ Ni mờ Mạ Ni bóng Mạ Crôm Vật liệu Loại , mm Ha, g/m2 Pn, m2 Qa, Kg H a, Kg Ni Ni Pb anot tan tan không 15 0,3 9,434 9,434 15900 15900 15900 2250 1200 3364,2 841,05 1,6821 tan Lợng hoá chất tiêu tốn ban đầu tính thêm cho bể dự trữ gồm bể mạ Cu hoá học, bể mạ Ni, bể mạ Crôm Lê Xuân Tuấn 56 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp chơng III: làm nớc thải từ xởng mạ Xởng mạ vào sản xuất thải nhiều hoá chất độc hại qua đờng nớc thải, bao gồm axit, kiềm, kim loại kim loại độc nh Cr Đối với chất thải nh axit kiềm ta cho chúng tự dung hoà lẫn giấy thử PH PH = PH > ta thêm axit tới PH = PH < ta thêm kiềm tới PH = trớc thải môi trờng Đối với nớc rửa bể mạ Cu hoá học, bể rửa vật mạ Ni, có lợng lớn ION kim loại nh: Ni2+, Cu2+ ta xử lý Ni2+ + 2OH = Ni(OH)2 Ni3+ + 3OH = Ni(OH)3 Cu2+ + 2OH = Cu (OH)2 Nớc thải từ bể trung hoà, bể rửa vật mạ Cr có nhiễm ION Cr 6+ ION kim loại độc phải xử lý kỹ trớc cho môi trờng Ta làm Cr6+ cách: Dùng Sunfit chuyển Cr6+ thành Cr3+ Cr2 O 27 + 3SO 32 + 8H + = 2Cr 3+ + 3SO 24 + 4H O Kết tủa Cr3+ PH = ữ 8,5 (bằng Ca(OH)2 Cr3+ + 3OH- = 3Cr(OH)3 Lọc loại bỏ Cr(OH)3 trớc đa môi trờng Sơ đồ xử lý nớc thải qua sơ đồ sau Lê Xuân Tuấn 57 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp Phân xởng SO32Ni2+ Cr6+ axit Kiềm axit Cu2+ Ca(OH)2 Cr (OH)3 Ni(OH)3 Trung hoà Na2S CuS Thải cống Nước thải Nước thải Bã thải Bã thải Thuyết minh: Nớc thải từ xởng đợc chia làm nhánh: Nhánh nớc thải Cr cho vào bể sau cho SO32- vào để khử Cr6+ Cr3+ theo phản ứng sau với nớc thải bể mạ Ni cho vào bể sau cho Ca(OH)2 vào để chuyển thành Ni(OH)2, Cr(OH)3 nớc bể thải cống bã giữ lại Nớc thải bể mạ đồng hoá học cho vào bể sau cho axit vào để giảm pH để phá phức, Cu2+ giải phóng sau cho tiếp Na2S để tạo thành kế tủa CuS Giữ lại CuS kết tủa nớc thải cống Nớc thải kiềm axit cho vào bể tuỳ vào môi trờng axit bazơ mà cho vào kiềm axit để trung hoà chúng sau thải cống Lê Xuân Tuấn 58 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp chơng IV xây dựng tổ chức sản xuất Chúng ta tính đợc số liệu nh sau: Số bể mạ Ni mờ: bể Số bể mạ Ni bóng: bể Số bể mạ Cr: bể Số bể tẩy dầu mỡ hoá học:1 bể Số bể xâm thực: bể Số bể khử Cr6+: bể Số bể nhạy hoá: bể Số bể thuỷ pân: bể Số bể hoạt hoá: bể Số bể mạ Cu hoá học: bể Ngoài bể nữa, dự trữ cho mạ Ni mờ bóng, bể dự trữ cho mạ Cu hoá học Crôm Số lu : CSĐ 630 - 12 : CSM12/6- 1600 : CS6300 - 12 : Số máy khí: Số máy nén khí : 11 Số máy phun cát :2 Số máy đánh bóng : Số maysấy :2 Số máy bơm :2 Nhiệm vụ khâu bố trí, tổ chức sản xuất xây dựng mặt nhằm tạo lu thông phân xởng đợc dễ dàng nh phối hợp nhịp nhàng khâu việc sản xuất đợc liên tục, đặn, không chồng chéo Việc bố trí, tổ chức cho phải tiết kiệm sản xuất dễ dàng Lê Xuân Tuấn 59 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp Tổ chức sản xuất: Chúng ta có tất 24 bể mạ bể xử lý bể rửa, bố trí thành đờng thẳng, sử dụng dây chuyền bán tự động Mỗi ngày làm việc ca, ca làm tiếng Vì dây chuyền bán tự động nên cần công nhân thay phiên điều khiển bấm nút dây chuyền, công nhân treo vật mạ lên dây chuyền công nhân phục vụ máy sấy, công nhân treo vật mạ lên giá Vì thời gian thực công việc ngắn, nên sau xong công đoạn công nhân chuyển sang công đoạn khác đến công việc lần sau lại quay lại Nếu số công nhân phục vụ dây chuyển cần có Có hai máy phun cát hai máy đánh bóng máy cần công nhân Vậy tổng công nhân phục vụ xởng mạ 10 ngời Với quy mô xởng thiết kế số cán kỹ thuật cho ca ngời Chúng ta thấy có bể ni mờ, bể Ni bóng, bể Cr, bể Cu hoá học Để không gây ùn tắc chồng chéo sản phẩm mạ ta làm nh sau: Với bể ta treo hai khay lên cầu Catot với bể mạ bể rửa, bể xử lý nh nhau, đợc treo lên cần trục chạy dọc qua khâu xử lý mạ rửa dây chuyền công nghệ Đến bể cho cần trục hạ xuống sau di chuyển dòng dọc tới bể tiếp tục nh cuối dây chuyền Ta thấy bể mạ Cu hoá học hết 20 phút Trớc tiên treo vật mạ lên khung mắc lên dây chuyền sau nhúng vào bể tẩy dầu mỡ hoá học tiếp tục qua khâu đến bể mạ Cu hoá học 1.10 phút sau ta treo khung vật mạ lên dây chuyền làm tơng tự khâu đặt vào bể mạ Cu thứ Sau 10 phút ta nhấc khung treo bể mạ Cu thứ sang bể mạ Cu hoá học thứ 10 phút sau ta nhấc khung treo bể mạ Cu thứ sang bể Ni mờ thứ đặt khung treo vật mạ vào bể mạ Cu thứ 2, 10 sau nhấc khung treo bể mạ Cu thứ sang bể mạ Ni mờ thứ đặt khung treo vào bể mạ Cu thứ Sau nhấc khung treo vật mạ bể Ni mờ thứ sang bể mạ Ni bóng Cứ xen kẽ lập lại quy trình nh ta đợc dây chuyền hoạt động cách nhịp nhàng Các công nhân cán kỹ thuật vừa làm việc vừa quan sát, xử lý làm việc dây chuyền bị ự cố thiếu ngời đột xuất Lê Xuân Tuấn 60 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp chơng V: kỹ thuật an toàn lao động An toàn lao động vệ sinh công nghiệp phần quan trọng công tác tổ chức quản lý sản xuất Đây yếu tố sống đảm bảo sức khoẻ cho ngời lao động đồng thời bớc chất để tiến hành sản xuất lâu dài, tiết kiệm Nhiệm vụ nhà quản lý, tạo nên môi trờng sản xuất lành giúp giữ gìn, bảo vệ sức khoẻ cho ngời lao động Các yếu tố độc hại trình sản xuất ta đợc chia ra: - Tiếng ồn (Từ máy phun cát, máy đánh bóng, động ) - Hoá chất độc hại (Bể tẩy dầu mỡ, bể xâm thực, bể mạ ) - Các yếu tố học (do va đập máy phun cát, đánh bóng ) - Các yếu tố khí hậu (do chênh lệnh nhiệt độ xởng mạ) - Các yếu tố toàn diện Trong yếu tố độc hại tiếp xúc với hoá chất độc nguy hiểm nhất, đặc biệt qua .đến Cr hợp chất Cr hợp chất gây hại cho thận, gan, hệ hô hấp H3PO4 gây viêm, teo liên mạc, hỏng Muối chứa Ni gây nên viêm đờng hô hấp, hỏng da, hen Đồng hợp chất gây viêm da, gây tác hại cho răng, niêm mạc, loét dày H2SO4 khí SO2 tổn thơng niêm mạc đờng hô hấp H2SO4 làm hỏng da Để đảm bảo an toàn ta phải tách riêng khâu có đặc điểm sản xuất quy trình công nghệ khác nhau, nớc thải khác làm khu riêng biệt Nhà xởng không nên xây vật liệu hấp phụ chất độc, cần ốp gạch cao 2,8 đến 3m từ mặt sàn Sàn làm vật liệu không thấm ớt, bền axit, bền kiềm, không trơn trợt, đọng nớc Phòng nên khô ráo, thoáng đãng nên xây nhiều cửa sổ đợc cấp khí tơi thờng xuyên Lê Xuân Tuấn 61 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp Các máy mài, đánh bóng cần phải có hệ thống hút bụi chỗ, chụp bảo vệ Hệ thống thông gió yêu cầu đặt gần bể độc hại, hút bể trớc hút bể khác Phân xởng nên trang bị bình chữa cháy, bình hấp phụ khí độc Đối với công nhân tham gia tiến hành sản xuất phải găng, đeo trang đeo kính bảo vệ tham gia tiến hành sản xuất xởng gia công có bề mặt Tốt công nhân gang đề phòng cố điện giật Các dẫn điện phải đặt xa nơi ẩm ớt nên đặt chỗ cao nên sơn màu phù hợp Động điện nên dùng loại chống ẩm tốt, chống giật tốt, đặt nơi khô giáo Động nên chọn loại quay dễ gây hỏ hoạn Hàng ngày nên kiểm tra công tác an toàn lao động vệ sinh công nghiệp, kiểm tra nồng độ hó chất độc hại theo tiêu chuẩn dới đây: Bảng: Nồng độ tối đa chất độc hại phân xởng CaO3NaHC Hơi 0,001 CO Xyama 0,003 0,02 HCl HF HNO3 H2SO4 Cl2 Cl2 NH3 0,01 0,001 0,002 0,002 0,001 0,001 0,02 CCl4 DiClo Phennol H2S SO2 N2O3 ZuO H9Pb Xăng 0,05 Etan 0,05 0,005 0,01 0,02 0,005 0,005 0,00001 dầu 0,3 Lê Xuân Tuấn 62 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp chơng VI: kết luật Luận văn hoàn thành nội dung thiết kế phân xởng mạ bán tự động, thiết bị vệ sinh suất 15.000(m2/năm) với số liệu tính toán nh: tiêu hao hoá chất anốt, tiêu hao điện năng, tính toán thông số kỹ thuật nguồn, tổ chức sản xuất kinh tế, an toàn lao động vệ sinh công nghiệp Để hoàn thành luận văn em xin chân thành môn công nghệ Điện hoá Bảo vệ kim loại trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, thầy giáo TS Mai Thanh Tùng tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 02 tháng 06 năm 2006 Lê Xuân Tuấn 63 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp tài liệu tham khảo Trần Minh Hoàng Công nghệ mạ điện - NXB: Khoa học kỹ thuật 2001 Trần Minh Hoàng Mạ điện - XNB: Khoa học kỹ thuật 2001 Trần Minh hoàng - Phơng pháp thiết kế xởng mạ điện - NXB: khoa học kỹ thuật 2001 Trần Minh Hoàng, Nguyễn Văn Thanh, Lê Đức Tri - Sổ tay mạ điệnNXB Khoa học kỹ thuật 2003 Lê Xuân Tuấn 64 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 [...].. .Đồ án tốt nghiệp 175 (mm) 35 (mm) 30 (mm) 40 (mm) 90 (mm) 25 (mm) Hình 3: Thân sen Diện tích: Sthân = 32.700 (mm2) = 0,0327 (m2) Vật liệu: Nhựa ABS Mạ: Đồng hoá học/ Nimờ/ Nibóng/ Crôm Lê Xuân Tuấn 11 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp 65 (mm) 18 (mm) 30 (mm) 130 (mm) Hình 4: Vòi hoa sen Diện tích: Ssen = 23727 (mm2) = 0,023727 Vật liệu: Nhựa ABS Mạ: Đồng hoá học/ Nimờ/ Nibóng/... BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp 20 (mm) 30 (mm) 20 (mm) 24 (mm) Hình 5: Tay gắn thân vòi Diện tích: Stay = 4490 (mm2) = 0,00490 (m2) Vật liệu: Nhựa ABC Mạ: Đồng hoá học/ Nimờ/ Nibóng/ Crôm SL: 2 12 (mm) 45 (mm) 15 (mm) 20 (mm) Hình 6: Nút Sen Diện tích: SNút sen = 2640 (mm2) = 0,00364 (m2) Vật liệu: Nhựa ABS Mạ: Đồng hoá học/ Nimờ/ Nibóng/ Crôm Lê Xuân Tuấn 13 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp 23... Tuấn 17 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp 1.2.2 Chọn loại lớp mạ và chiều dày lớp từng lớp mạ Tốc độ kết tủa của Cu là 1 um/h Chiều dày lớp mạ Cu hoá học khoảng 0,2 ữ 03, (um) Ta chọn 0,3 um Chọn lớp mạ Ni nhiều lớp Lớp mạ Ni mờ bảo vệ thiết bị, tăng độ chịu mài mòn cho sản phẩm Lớp mạ Ni bóng có tác dụng trang sức bảo vệ, có độ bóng cao nhng nhợc điểm so với lớp mạ kền mờ là thấm nhiều hiđrô... K46 Đồ án tốt nghiệp Xử lý bề mặt (đã nhạy hoá) bằng dung dịch có tính xúc tác cao Pd2+ Khi nhúng một vật mạ vào sẽ xảy ra phản ứng Pd2+ + Sn2+ Pd + Sn4+ Pd sinh ra ở dạng rất nhỏ mịn phân tán là chất xúc tác cho quá trình khử hoá học đồng tiếp đó Thành phần dung dịch PdCl2 0,5 g/l HCl (d=1,19) 3 ml/l Nhiệt độ Phòng Thời gian 2 (phút) B13 Mạ đồng hoá học Tạo lớp dẫn điện cho chất dẻo bằng cách mạ đồng... Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp chơng II: tính toán thiết kế 2.1 Xác định thời gian gia công trong các bể Thời gian mạ T đợc xác định theo công thức T = T 1 + T 2 (2.1) Trong đó T 1: Thời gian điện phân (ph) T 2: Thời gian tháo lắp (ph) Khi điện kết tủa kim loại: T 1 đợc tính theo công thức T 1 = 60000/C.c.ph (2.2.) Trong đó: - chiều dày lớp mạ (mm) - trọng lợng riêng kim lại mạ g/cm3 C - Đơng... Đồ án tốt nghiệp 2.2.1 Tính số bể mạ Số đơn vị tải phải mạ một năm M M= Pn y (2.3) Pn: Kế hoạch phải sản xuất một năm m2 Pn = 15000 + 15000 (6%) = 15.900 (m2) y: đơn vị tái m2 Bố trí trong mỗi bể mạ một cầu catốt Trên mỗi cầu bố trí hai khung teo vật mạ Vậy đơn vị tái là: y = 2.81,75 = 163,5 (dm2) = 1,635 (m2) Số đơn vị tái M= Pn y 15900 1,635 = = 9725 - Số bể mạ Ni mờ Tổng thời gian cần thiết để mạ. .. 0,015 (g/l) pH 12 ữ 13 Nhiệt độ 50 ữ 700C B14 Rửa chảy tràn B15 Mạ Niken mờ Sau khi mạ đồng hoá học tạo lớp dẫn điện Mạ điện lớp Ni mờ lên nền Cu Lê Xuân Tuấn 23 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp Thành phần dung dịch NiSO4.7H2O 310 (g/l) NiCl2.6H2O 50 (g/l) H3BO3 40 (g/l) DK 3 ữ 7 (A/dm2) Nhiệt độ 50 ữ 700C pH 3ữ4 B16 Mạ Niken bóng Mạ lớp Ni bóng lên nền Ni mờ làm tăng độ bóng cho sản phẩm Thành... (m2) Vật liệu: Nhựa ABS Mạ: Đồng hoá học/ Nimờ/ Nibóng/ Crôm 28 (mm) 13 (mm) Hình 8: ốc giữ thân sen Diện tích: Sốc = 1140 (mm2) = 0,00114 (m2) Vật liệu: Nhựa ABS Mạ: Đồng hoá học/ Nimờ/ Nibóng/ Crôm Lê Xuân Tuấn 14 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp 15 (mm) 1400 (mm) Hình 9: Dây nối thân sen và vòi sen Diện tích: Sdây = 66000 (mm2) = 0,066 (m2) Vật liệu: Nhựa ABS Mạ: Đồng hoá học/ Nimờ/ Nibóng/... BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp - Đối với mạ Ni bóng = 8.10-3(mm) chiều dày lớp mạ = 8,9 (g/m3) Khối lợng riêng lớp mạ C = 1,095 (g/Ah) Đơng lợng điện hoá lớp mạ DK = 5 (A/dm2) Mật độ dòng điện catốt = 95 (%) Hiệu suất dòng điện Vậy T 1 = 8.10-3-.8,9.60000/1,095.5.95 = 8,2 (phút) Chọn T 2 = 1,8 (phút) Tổng thời gian T = T 1 + T 2 = 10 (phút) - Đối với mạ Cr Chọn = 0,3.10-3 (mm) chiều dày lớp mạ = 7,1... 750 (mm2) = 0,00075 (m2) Vật liệu: Nhựa ABS Mạ: Đồng hoá học/ Nimờ/ Nibóng/ Crôm 35 (mm) 22 (mm) Hình 11: ốc nối dây và vòi hoa sen Diện tích: Sốc = 2400 (mm2) = 0,0024 (m2) Vật liệu: Nhựa ABS Mạ: Đồng hoá học/ Nimờ/ Nibóng/ Crôm Lê Xuân Tuấn 15 Lớp: Điện hoá & BVKL K46 Đồ án tốt nghiệp Bảng 1: Đặc tính hàng cần mạ Bản vẽ số 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Tên vật mạ Tay vơi giữa và tay thân sen Thân vòi rữa