Phương pháp mạ điện cũng đã có một lịch sử khá lâu, khoảng trên 200 năm. Kể từ năm 1805 do nhà bác học Luigi V. Brugnatelli khai sinh ra đến nay, ngành mạ điện cũng đã trải qua biết bao thăng trầm lịch sử. Trong suốt 30 năm đầu, kĩ thuật mạ điện chỉ có thể nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Nhưng cho đến khi máy phát điện ra đời thì kĩ thuật mạ điện đã bước sang một kỷ nguyên mới. Các sản phẩm mạ mang tính thương mại ra đời và phát triển rực rỡ, bởi ý nghĩa vô cùng to lớn của lớp mạ.Mạ vừa có tính trang trí, lại vừa có tính bảo vệ.Mật độ dòng điện tăng lên, năng suất lao động tăng, quá trình mạ được tự động hóa từ một phần đến hoàn toàn. Những dung dịch cùng với các phụ gia mới làm cho lớp mạ đạt chất lượng tốt hơn. Các lớp mạ được nghiên cứu phát triển để thỏa mãn cả yêu cầu chống ăn mòn lẫn trang trí, làm đẹp... Kể từ sau chiến tranh thế giới thứ hai, người ta còn nghiên cứu thành công kĩ thuật mạ crom cứng, mạ đa lớp...
Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 MỤC LỤC MỤC LỤC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ LỜI MỞ ĐẦU CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 17 1.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 17 1.2 Thông số bể trình gia công 18 1.3 Thuyết minh dây chuyền 21 Thiết kế 23 2.1 Tính toán kích thước bể 23 2.1.1 Diện tích sản phẩm 23 2.1.2 Chế độ làm việc 23 2.1.3 Kế hoạch sản xuất 23 2.1.4 Thời gian gia công 24 2.1.5 Chọn kích thước khung 27 2.1.5.1 Chọn kích thước khung 27 2.1.5.2 Nhịp hàng lý thuyết dây chuyền 28 2.5.1.3 Số bể mạ số bể gia công: 29 2.5.1.4 Nhịp hàng thực tế 30 2.5.1.5 Hệ số tận dụng thiết bị 32 2.1.6 Tính kích thước bể: 32 2.1.6.2 Chiều rộng bể 33 Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 2.1.6.3 Chiều cao bể 34 2.1.6.4 Thể tích bể 34 2.1.7 Sơ đồ dây chuyền tự động: 36 2.1.8 Kích thước dây chuyền: 36 2.2 Chọn nguồn điện chiều 37 2.2.1 Các thông số đầu vào 37 2.2.1.1 Cường độ dòng điện vào bể 37 2.2.1.2 Hiệu điện bể 38 2.2.2 Tính toán chọn nguồn điện chiều 39 2.2.2.1 Các bể phải cung cấp dòng điện chiều 39 2.2.2.2 Điện tiêu thụ cho nguồn điện chiều năm 41 2.2.3 Tính toán điện để đun nóng dung dịch 42 2.2.3.1 Nhiệt lượng để đun nóng dung dịch 42 2.2.3.2 Nhiệt lượng để giữ nhiệt ổn định trình làm việc 43 2.3 Tính toán thông gió 49 2.3.1 Thể tích không khí cần hút khỏi mặt thống bể 51 2.3.2 Phân luồng khí thải chọn quạt 53 2.3.2.1 Luồng 1: 54 2.3.2.2 Luồng 2: 54 2.3.2.3 Luồng 3: 54 2.3.3 Điện tiêu thụ để chạy quạt thông gió năm 55 2.4 Tính tiêu tốn nước rửa 55 2.5 Tiêu hao hóa chất tiêu hao anốt 58 2.5.1 Tiêu hao hóa chất 58 2.5.1.1 Tiêu hao hóa chất năm 58 2.5.1.2 Lượng tiêu hao hóa chất để hoàn thành kế hoạch năm 59 Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 2.5.1.3 Lượng hóa chất tiêu tốn lúc đầu Hm 61 2.5.2 Tính tiêu hao anot 64 2.5.2.1 Lượng anot tiêu tốn hàng năm để hoàn thành kế hoạch năm 66 2.5.2.2 Lượng anot cho bể lúc ban đầu 66 Hệ thống xử lý nước thải 67 3.1 Sơ đồ xử lý nước thải 68 3.2 Thuyết minh sơ đồ 69 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế: Dây chuyền mạ Ni – Cr chi tiết vành xe máy Yêu cầu: Chiều dày lớp mạ Ni mờ: 6,5 µm Chiều dày lớp mạ Ni bán bóng: µm Chiều dày lớp mạ Ni bóng: µm Chiều dày lớp mạ Crôm: 0,5µm Công suất: 12.000 m2/ năm Nội dung: Tính toán: - Các bể, kích thước - Thông số chỉnh lưu - Gia nhiệt - Hóa chất tiêu hao - Nước, điện tiêu hao - Hệ thống xử lý nước thải Vẽ: - Mặt (A0) - Bể mạ Ni, Cr - Thiết kế giá mạ Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 LỜI MỞ ĐẦU Phương pháp mạ điện có lịch sử lâu, khoảng 200 năm Kể từ năm 1805 nhà bác học Luigi V Brugnatelli khai sinh đến nay, ngành mạ điện trải qua thăng trầm lịch sử Trong suốt 30 năm đầu, kĩ thuật mạ điện nghiên cứu phòng thí nghiệm Nhưng máy phát điện đời kĩ thuật mạ điện bước sang kỷ nguyên Các sản phẩm mạ mang tính thương mại đời phát triển rực rỡ, ý nghĩa vô to lớn lớp mạ.Mạ vừa có tính trang trí, lại vừa có tính bảo vệ.Mật độ dòng điện tăng lên, suất lao động tăng, trình mạ tự động hóa từ phần đến hoàn toàn Những dung dịch với phụ gia làm cho lớp mạ đạt chất lượng tốt Các lớp mạ nghiên cứu phát triển để thỏa mãn yêu cầu chống ăn mòn lẫn trang trí, làm đẹp Kể từ sau chiến tranh giới thứ hai, người ta nghiên cứu thành công kĩ thuật mạ crom cứng, mạ đa lớp Trong đồ án này, em Th.S.LÊ THỊ THU HẰNG giao cho thiết kế dây chuyền mạ Ni - Cr tự động, mạ chi tiết tay nắm cửa Do hạn chế thời gian kiến thức, nên đồ án em tránh khỏi thiếu sót Em mong bảo tận tình thầy, Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 LÝ THUYẾT CHUNG 1.1.1 Quá trình catot 1.1.1.1 trình Dung dịch mạ thường muối kim loại môi trường kiềm hay axit, mạ từ dung dịch nước có chứa muối kim loại tương ứng trình trình điện hoá xảy sau: Men+ + ne Meo Quá trình trình phóng điện cation kim loại (quá trình khử), để phải trải qua nhiều giai đoạn khác như: - Cation mang vỏ hyđrat hoá Men+.nH2O di chuyển từ dung dịch vào bề mặt catot (giai đoạn tiền hấp phụ) - Cation vỏ hyđrat vào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt catôt (giai đoạn hấp phụ) - Electron từ catôt điền vào vành điện tử, hoá trị cation biến thành nguyên tử kim loại trung hồ dạng phóng điện - Các nguyên tử kim loại tạo thành mầm tinh thể mới, tham gia nuôi lớn mầm tinh thể sinh trước Mầm lớn thành tinh thể kết thành lớp mạ 1.1.1.2 Quá trình phụ Song song với trình phóng điện cation kim loai, có trình phóng điện nước ion hyđrô giải phóng khí H2 Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 Khi môi trường axit 2H++2e H2 Khi môi trường kiềm trung tính 2H2O+2e 2OH- + H2 Hoặc trình phóng điện cation kim loại từ hoá trị cao hoá trị thấp Me+ne + (n-m)e Mem+ Chính trình phụ làm cho hiệu suất dòng điện catôt ion kim loại mạ H ta thêm axit tới pH = 7, pH< ta thêm kiềm tới pH = trước thải môi trường Đối với nước rửa bể rửa vật mạ có lượng lớn ion kim loại Ni+, Fe2+, Fe3+… ta xử lý cách kết tủa hóa học cách cho thêm Ca(OH)2, để kết tủa ion kim loại đó, sau lọc để loại bỏ ion Ni2++ 2OH- = Ni(OH)2 Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 Fe3+ + 3OH = Fe(OH)3 Nước thải từ bể rửa vật mạ Cr có chứa nhiều ion Cr ion kim loại độc phải xử lý kỹ trước cho môi trường Làm Cr cách sau: Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang 67 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 Dựng bisunfit để chuyển Cr6+ thành Cr3+ 2Cr2O72- + 3S2O32- + H2O = 4Cr3+ + 6SO42- + 2H+ Kết tủa Cr3+ pH = đến 8,5 Ca(OH)2 Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3 Các chất oxy hóa thường dùng công nghiệp: clo khí lỏng, hợp chất clo (vơi clorua, hypoclorit), ozon, kali permanganat, sắt sunfat … Phổ biến vôi clorua hypoclorit Các chất sử dụng để oxy hóa phụ gia hữu cơ… 3.1 Sơ đồ xử lý nước thải Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang 68 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 Ghi chú: Bể xử lý nước thải hữu Bể chứa dung dịch hữu hỏng Trạm cân đong chất oxy hóa Chứa dung dịch crom hỏng Trạm cân đong chất khử Cấp axit Chứa dung dịch axit thải Chứa dung dịch kiềm thải Cấp vôi hay kiềm 10 Bể làm nước thải crom 11 Bể làm nước thải kiềm axit (chứa ion kim loại Cu2+, 12 Lắng gạn 13 Trạm làm 14 Máy ép bùn 15 Trạm khử nước Ni2+) 3.2 Thuyết minh sơ đồ Dung dịch kiềm thải trước tiên trung hòa tạm thời 5, Sau trung hòa chúng đưa vào bể 7, chúng tiếp tục trung hòa đến pH = sau chúng đưa sang bể lắng Cr đưa vào Cr3+ khử thành Cr6+ Sau đưa sang xảy trình: Cr3++ 3OH- = Cr(OH)3 Sau bùn đưa sang bể lắng Ở bùn ép qua máy ép 11 Nước quay lại tái sản xuất Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang 69 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 Nước thải chứa Ni2,Fe2+,Fe3+…được đưa vào bể 13 với nước để khử ion kim loại thành hợp chất kết tủa Trước thải môi trường từ máy ép 11 nước thải qua trạm khử 12 để khử mùi KẾT LUẬN Nội dung đồ án tốt nghiệp thiết kế phân xưởng mạ Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa, suất 12.000m2/năm với số liệu tính toán như: Tiêu hao hóa chất anot, tiêu hao điện năng, tính toán thông số kỹ thuật nguồn điện, mặt xử lý nước thải… Đồ án sử dụng công nghệ tự động đại với nhiều ưu điểm mà công nghệ đem lại, hệ thống làm việc chúng liên tục từ đầu kết thúc, thuận tiện cho việc thao tác vận hành Các vấn đề bố trí tổ chức sản xuất, vấn đề xử lý nước thải…đều áp dụng biện pháp kỹ thuật tốt nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm thân thiện với môi trường Sau thời gian trực tiếp thiết kế đồ án em nắm nguyên tắc trình thiết kế phân xưởng mạ điện Đồ Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang 70 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 án giúp em tổng hợp kiến thức chuyên ngành học kiến thức khác biết bố trí sản xuất, lựa chọn quy trình công nghệ đảm bảo phù hợp điều kiện cần thiết kèm theo Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Th.S.LÊ THỊ THU HẰNG tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn Bộ môn Công Nghệ Điện Hoá Bảo Vệ Kim Loại - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu thiết kế Hà Nội, tháng 10 năm 2012 Bùi Văn Hưng TÀI LIỆU THAM KHẢO Công nghệ mạ điện – PGS.TS.Trần Minh Hồng – Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội – 2001 Mạ điện – PGS.TS.Trần Minh Hồng – Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội – 2001 Phương pháp thiết kế phân xưởng mạ điện – PGS.TS.Trần Minh Hồng – Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội – 2001 Sổ tay mạ điện – Trần Minh Hồng, Nguyễn văn Thanh, Lê Đức Tri – Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội – 2003 Kỹ thuật mạ điện – Nguyễn Văn Lộc – Nhà xuất giáo dục – Hà Nội – 2001 Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang 71 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang 72 [...]... 27 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 Bảng 3: Số vật mạ trên khung Tổng diện Tên Số vật mạ tích bề mặt vật trên khung vật mạ trên mạ (cái/khung) khung Trọng Kích thước lượng 1 khung khung (mm) (kg) LxHxW 15 990x420x620 (m2/khung) Vành xe 30 0,6 Kế hoạch sản xuất Pn Số (m2) khung 12600 21000 Ghi Chú: Một năm cần mạ :21000 (mẻ) Một ngày cần mạ :84 (mẻ) Một giờ cần mạ. .. phụ lên bề mặt vật mạ, trên lớp mạ Ni bán bóng làm thay đổi tốc độ và khả năng phóng điện của Ni2+ và như vậy ta sẽ được lớp mạ mịn hơn Các hư hỏng khi mạ Ni và cách nhận biết: Khi mạ Ni thường xảy ra một số sự cố làm lớp mạ không đạt yêu cầu ta có thể nhận biết nguyên nhân gây hỏng lớp mạ dựa vào bề mặt lớp mạ Lớp mạ bong trúc : Do tẩy dầu mỡ, rỉ bề mặt vật mạ chưa sạch Lớp mạ gai dỏm : Do dung... tẩy chưa sạch Lớp mạ có màu cam nhạt do dung dịch bị lẫn dầu mỡ Lớp mạ bị dòn do pH cao hay quá thấp Sau khi mạ Ni bóng vật mạ được rửa 3 lần rồi đem mạ Cr 1.2.3.3 Mạ Cr Crôm(Cr) là kim loại trắng bạc, ánh xanh, độ cứng rất cao và chịu mài mòn rất tốt Trọng lượng nguyên tử là 52,01 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy là Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang 14 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi... Điện hóa K53 Trang 11 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 Lớp mạ Ni bán bóng cho độ kín cao, dễ gia công, ứng suất nội bộ, độ gắn bám nền và kim loại khác cao cho nên nó được dựng lớp mạ lót Lớp Ni bóng cho độ bóng cao, cứng cao nhưng ứng suất nội cao cho nên người ta mạ Ni bóng sau bán bóng để tăng tính trang sức và bảo vệ cho lớp mạ Ni Dung dịch mạ Ni không cho hiệu... Hiệu suất dòng điện rất thấp Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang 16 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ Mạ Ni bán bóng Mạ Ni bóng Mạ Ni mờ Rửa thu hồi 1 Rửa nước 5 Rửa thu hồi 2 Tẩy nhẹ Rửa nước 5 Rửa nước 4 Rửa nước 6 Rửa nước 3 Hoạt hóa Tẩy gỉ Mạ Crom Rửa nước 2 Rửa thu hồi 3 Tẩy dầu điện hóa Rửa nước 1 Tẩy dầu... Trang 22 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 2 Thiết kế Tính toán kích thước bể 2.1 2.1.1 Diện tích sản phẩm Chi tiết mạ là tay nắm cửa Tay nắm cửa có hình dạng như sau: Vật mạ được làm bằng thép, đúc thành khối có dạng như trên hình vẽ Các kích thước, ta ước lượng được diện tích tay nắm cửa là: 2 dm2 Công suất dây chuyền một năm phải đạt được: 12.000 dm2 Số vật mạ phải... được lớp mạ sáng Loại bỏ Zn bằng cách cho thêm nước vôi vào Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang 13 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 Loại bỏ Cr bằng cách cho 1,2 g/l thuốc tím hay 2,4 g/l PbSO4 vào dung dịch hay khử Cr6+ thành Cr3+ ở pH thấp ( pH bằng 3 và khuấy ) rồi tăng nhiệt độ nên 750C sau đó kết tủa ở pH cao 1.2.3.3 Mạ Ni bóng Mạ NiKel bóng cho lớp mạ có độ... Tẩy nhẹ 1 1300 800 650 676 676 9 Rửa nước 1 1300 800 650 676 676 10 Mạ Ni mờ 1 1300 800 650 676 676 1 100 800 650 676 676 1 1300 800 650 676 676 1 1300 800 650 676 676 1 1300 800 650 676 676 11 12 13 14 Mạ Ni bán bóng Mạ Ni bóng Thu hồi dd mạ 1 Thu hồi dd mạ 2 Bùi Văn Hưng – CN Điện hóa K53 dịch, l Trang 35 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa 2012 15 Rửa nước 5 1 1300 800... Văn Hưng – CN Điện hóa K53 Trang 21 Đồ án thiết kế dây chuyền mạ tự động Ni – Cr chi tiết tay nắm cửa - 2012 Vật mạ sau khi được gá lên giá mạ, được máy nâng đưa giá mạ vào bề tẩy dầu nóng - Sau một thời gian gia công, giá được đưa sang bể rửa nước 1, để loại bỏ các tạp bẩn còn dính trên giá mạ - Sau đó giá được đưa vào gia công tại bề tầy dầu điện, tại đây, giá mạ đóng vai trị là anot, còn catot là... điện giá mạ được chuyển sang bể rửa nước 2, để loại bỏ các tạp bẩn còn dính trên giá mạ - Tiếp đó giá mạ được chuyển qua bề tẩy gỉ, và được ngâm trong 5 phút - Sau thời gian gia công 5 phút, giá mạ được chuyển qua lần lượt bề rửa nước 3 & bể rửa nước 4 để loại sạch tạp bẩn và axit còn dính trên vật mạ - Giá mạ được đưa vào bề mạ Ni mờ - Sau đó được chuyển qua bề mạ Ni bán bóng - Tiếp theo là bề mạ Ni