年产两亿个小饰金镀工艺初步设计.doc
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1、湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计( 论 文 )题目 年产两亿个小饰金镀工艺初步设计作者张志远学院化学化工学院专业应用化学学号1006020205指导教师聂会东二一四年 月 日湖 南 科 技 大 学毕业设计(论文)任务书 化学化工学院 院 应用化学 系(教研室)系(教研室)主任: (签名) 年 月 日学生姓名: 张志远 学号: 1006020205 专业: 应用化学 1 设计(论文)题目及专题: 年产两亿个小饰品仿金电镀的电镀初步设计 2 学生设计(论文)时间:自 2014年 3 月 15日开始至 2014 年 5月31 日止3 设计(论文)所用资源和参考资料:(1)电镀手册(第四版); (
2、2)电镀工程手册;(3)彩色电镀技术; (4)电镀理论与技术;(5)电镀工艺与设备; (6)其他网上论文资源。4 设计(论文)应完成的主要内容:(1)电镀仿金发展的历史、现状和趋势;(2)合金电镀的原理及相关知识;(3)工艺流程选型和论证; (4)工艺计算和相关设备的选取;(5)生产纲领和经济分析; (6)三废处理和环境保护;(7)本次设计的总结和致谢。5 提交设计(论文)形式(设计说明与图纸或论文等)及要求:(1)设计说明书按学校要求的格式编排;(2)设计说明书规范、整洁,文字力求简练流畅;(3)设计图纸规范、整洁;(4)按毕业设计大纲要求完成规定数量的图纸;(5)设计图纸采用CAD制图。6
3、 发题时间: 2014 年 3 月 5 日指导教师: 学 生: 湖 南 科 技 大 学毕业设计(论文)指导人评语主要对学生毕业设计(论文)的工作态度,研究内容与方法,工作量,文献应用,创新性,实用性,科学性,文本(图纸)规范程度,存在的不足等进行综合评价指导人: 年 月 日 指导人评定成绩: 湖 南 科 技 大 学毕业设计(论文)评阅人评语主要对学生毕业设计(论文)的文本格式、图纸规范程度,工作量,研究内容与方法,实用性与科学性,结论和存在的不足等进行综合评价评阅人: 年 月 日 评阅人评定成绩: 湖 南 科 技 大 学毕业设计(论文)答辩记录日期: 2014年 6月 5日 学生: 张志远 学
4、号: 1006020205 班级: 10应用化学二班 题目: 年产两亿个小饰品仿金电镀工艺的初步设计 提交毕业设计(论文)答辩委员会下列材料:1 设计(论文)说明书共61页2 设计(论文)图 纸共3页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计(论文)答辩委员会评语:主要对学生毕业设计(论文)的研究思路,设计(论文)质量,文本图纸规范程度和对设计(论文)的介绍,回答问题情况等进行综合评价答辩委员会主任: (签名)委员: (签名)(签名)(签名)(签名) 答辩成绩: 总评成绩: 摘 要仿金镀由于外表美观,而且实用耐磨,近年来得到很快的发展。本设计的任务是年产量为两亿个戒指的无氯仿金电镀的工艺初步设计。本文
5、主要利用金属共沉积原理,电镀以HEDP、硫酸铜、硫酸锌等为原料,主要介绍了钢制手镯的无氰仿金电镀生产过程,以及生产流程,生产工艺的确定和论证,同时,对镀液的选择、电镀的前处理、三废的处理和经济核算等一些问题也进行了简单的阐述。关键词:仿金镀;无氰;金属共沉积;生产工艺;经济核算湖南科技大学本科生毕业设计(论文)ABSTRACT Since imitation gold-plated looks beautiful, but also practical wear, fast development in recent years. The mission is designed annual
6、production capacity of two hundred million preliminary design process ring imitation of non-cyanide gold plating. In this paper, the use of the principle of co-deposition of metal plating to HEDP, copper sulfate, zinc sulfate and other raw materials, mainly steel bracelet introduced non-cyanide gold
7、 plating imitation production process, as well as the production process, the production process to identify and demonstrate the same time, for choose some of the problems of the bath, plating pre-treatment, waste processing and economic accounting, also a simple exposition.Keywords: gold imitation
8、plating; non cyanide; metal deposition; production process; economic accounting.目 录第一章 绪论- 1 - 1.1 仿金镀的简介- 1 - 1.2 金属共沉积- 1 - 1.2.1 金属共沉积的概念- 1 - 1.2.2 金属共沉积的发展- 1 - 1.2.3 仿金电镀工艺的现状- 2 - 1.2.4 按电镀的特性和用途,可将电镀合金分为以下四类:- 2 - 1.2.5 电镀合金的特点- 3 - 1.2.6 金属电沉积的条件- 3 - 1.2.7 金属共沉积的类型- 4 - 1.2.8 金属共沉积的影响因素- 5
9、 - 1.3 仿金电镀的应用- 7 - 1.3.1 含氰仿金电镀体系- 7 - 1.3.2 无氰仿金电镀体系- 7 -第二章 电镀工艺的选择及论证- 12 - 2.1 镀层的要求- 12 - 2.1.1 电镀镀层的基本要求1- 12 - 2.1.2 小饰品的镀层要求- 12 - 2.2 电镀线的选择- 12 - 2.3 各工序镀液的选择和配制- 12 - 2.3.1 酸浸蚀- 12 - 2.3.2 预镀铜- 13 - 2.3.3 镀光亮铜- 14 - 2.3.4 活化- 16 - 2.3.5 镀亮镍- 16 - 2.3.6 仿金镀- 18 - 2.3.7 钝化处理- 19 - 2.4 仿金电镀
10、常见故障及排除方法- 20 - 2.5 不合格铜锌合金镀层的退除- 20 -第三章 电镀工艺流程的选择- 22 - 3.1 工艺流程- 22 - 3.2 流程选择与论证- 22 - 3.2.1 电镀前处理- 22 - 3.2.2 电镀后处理- 24 -第四章 工艺计算- 25 - 4.1 生产线的确定- 25 - 4.1.1 镀件尺寸- 25 - 4.1.2 车间任务- 25 - 4.1.3 工作制度和年时基数- 26 - 4.1.4 主要工序时间计算- 26 - 4.1.5 生产线的确定- 27 - 4.2 挂具的确定- 27 - 4.2.1 挂具材料的选择- 27 - 4.2.2 挂具的结
11、构- 28 - 4.2.3 挂具的设计- 28 -4.2.4 挂具的绝缘- 29 - 4.2.5 挂具方式选择- 29 - 4.3 预镀镍工序计算- 29 - 4.3.1 预镀镍工序物料衡算- 29 - 4.3.2 预镀镍工序能量衡算- 32 - 4.4 镀光亮铜工序计算- 33 - 4.4.1 镀光亮铜工序物料衡算- 33 - 4.4.2 镀光亮铜工序能量衡算- 36 - 4.5 镀亮镍工序计算- 36 - 4.5.1 镀亮镍工序物料衡算- 36 - 4.5.2 镀亮镍工序能量衡算- 38 - 4.4 仿金电镀工序计算- 40 - 4.4.1 仿金电镀工序物料衡算- 40 - 4.4.2 仿
12、金电镀工序能量衡算- 43 - 4.5 工序计算列表如下- 44 -第五章 辅助设备与设备选型设计- 45 - 5.1 镀槽的设计- 45 - 5.1.1 镀槽种类- 45 - 5.1.2 槽体尺寸及个数的确定- 45 - 5.2 各镀槽密度计算- 46 - 5.2.1 预镀镍密度计算- 47 - 5.2.2 光亮铜镀液密度计算- 48 - 5.2.3 光亮镍镀液密度计算- 48 - 5.2.4 仿金镀液密度计算- 49 - 5.3 管道的工艺计算- 50 - 5.3.1 管径的计算- 50 - 5.3.2 选择管子规格- 50 - 5.3.3 选择验算- 51 - 5.4 泵的工艺计算- 5
13、1 - 5.4.1 流量与扬程的工艺计算- 51 - 5.4.2 泵型号的选择- 52 - 5.4.3 各种性能参数的校验- 52 - 5.5 鼓风机的工艺计算- 52 - 5.5.1 Q0和P0的计算- 52 - 5.5.2 风机型号的确定- 53 -第六章 经济预算- 54 - 6.1 电镀过程用电费用- 54 - 6.2 其他项目费用- 55 - 6.3 成本估算- 56 -第七章 三废处理- 57 - 7.1 电镀三废与环境保护- 57 - 7.2 仿金电镀三废来源- 57 - 7.3 仿金电镀三废处理- 57 - 7.3.1 电镀废气的抑制和净化- 57 - 7.3.2 电镀废水的处
14、理- 58 -结论- 61 -参考文献- 62 -致谢- 63 -iii第一章 绪论1.1 仿金镀的简介绚彩夺目的金色,自古以来就受到人们的喜爱,历几千年而不衰。据有关研究,金色是永远的流行色。不论家用器皿、灯具、钟表、工艺品、装潢五金、衣服首饰、电器用品及奖杯等,一旦装饰上金色,立即显得雍容华贵、珠光宝气、瑰丽夺目。作为金属表面加工工艺,这个要求可以用镀金的方法来解决,但当前金价昂贵、资源有限。因此成本低廉又有金色效果的仿金色就应运而生了,成为彩色电镀中得佼佼者,并已在产品装饰上得到广泛的应用。1.2 金属共沉积 1.2.1 金属共沉积的概念电镀合金是利用电化学的方法使两种或两种以上的金属(
15、也包括非金属)共沉积的过程。合金镀层是指含有两种或两种以上金属的镀层,合金镀层要结晶致密,肉眼不能区别开来。1.2.2 金属共沉积的发展电镀合金已有160多年的发展史。早在十九世纪四十年代前后,有关电镀合金的报道就陆续出现,最早的是电镀金合金、银合金(主要以装饰为目的)和电镀铜锌合金(黄铜)、铜锡合金(青铜)。1850-1883年间,美国和英国大约发表了380篇关于电镀的专利,其中近30篇是电镀合金方面,包括电镀黄铜,青铜以及银基和金基合金等。电镀黄铜等大量应用于工业化生产。1916年有人研究了电镀的沉积电位及工艺条件对沉积合金组成的影响,并用量显微镜观察了电沉积层的组织结构。1925年施尔策
16、在电化学杂志上发表了电镀黄铜及其电沉积理论的文章。1950年后,美国布伦纳等人系统地研究了铁族金属与钨,磷生成的合金。在英国研究了以锡为基与锑铜镍的合金。在苏联主要研究了含钨、锰、铬、钼与其它金属组成的合金,还有电沉积合金添加剂。此外,劳布、洛温海姆和费多特等人相继发表了关于电镀合金的文章和专著。仓知三夫,东敬,小西三朗和林忠夫等日本电镀权威人士也对电镀合金进行了研究,推动了合金电镀的迅速发展。由于影响电镀合金工艺的因素较多,所以为了获得具有特殊性能的合金镀层,需要严格控制工艺条件和电解液成分。相比单金属电沉积,对合金电沉积动力学的研究要困难得多,以此,在开始时相当长的时间内发展较为缓慢,因而
17、合金镀层未能广泛地应用到电镀生产上。随着科学技术和现代工业的飞速发展,对材料表面性能的要求越来越高,表面处理技术也随之有了长足的发展。逐渐表面处理技术所起的作用和发展趋势引起人们的极大重视。到目前为止,电沉积代表性的镀层有:Cu-Zn、Cu-Sn、Ni-Co、Sn-Ni、Pb-Sn、Cd-Ti、Zn-Ni、Zn-Sn、Ni-Fe、Au-Co、Au-Ni、Pb-In、Pb-Sn-Cu等。 1.2.3 仿金电镀工艺的现状金色以其色泽瑰丽夺目的高贵绚丽色彩深受人们的青睐,因此,金色电镀在装饰性电镀中一直占有较大比例。目前,金色电镀可分为仿金电镀和纯金电镀两大类,但纯金的价格昂贵,用于装饰成本高。而仿
18、金电镀则既降低了成本,又保持了金黄色的外观,从而调节了装饰要求与价格之间的矛盾。且仿金镀层效果可以达到18K、24K、玫瑰金等色泽,从1841年发展至今,仿金电镀己广泛应用于灯具、家用器具、工艺制品、首饰、钟表等的装饰领域。通常,仿金电镀工艺包括Cu-Zn和Cu-Sn等合金电镀。近几年,研究者进一步研究得到三元仿金电镀液,通过引入某些无机或有机添加剂,使镀液电流密度范围加宽,所加成分简单,而所得镀层色泽柔和。但目前,已应用的成熟工艺仍然是二元合金电镀。在获得仿金合金沉积的电镀工艺中,镀液主要分为有氰和无氰,而有氰镀液根据含氰量的不同又分为高氰、中氰、低氰和微氰镀液。由于氰化物覆盖和能力分散能力
19、较好,对铜离子有较强的络合能力,且镀液呈碱性、去油能力强,镀层结晶细致、镀层结合力良好。因此,已在国内得到广泛应用。但考虑到氰化物为剧毒物质,对人体和环境都有危害。根据1992年联合国环境发展大会二十一世纪国际行动议程的“清洁生产”和我国已正式实施中华人民共和国清洁生产促进法规定,我们必须开发应用无污染、无危害的无氰电镀工艺。从1841年申请氰化电镀黄铜的专利成功开始至今,仿金电镀已逐渐得到广泛应用。近年来,仿金电镀虽然有长足的发展,但仍存在许多问题。例如生产中欲达到24K的仿金色泽,不褪、变色,能较长时间保持金色,现在依然是一个难题。这涉及到从镀件的表面处理至后续的钝化和浸涂涂料的封闭等每一
20、道工序。因此,我们应加强工艺选择,筛选优良的电镀工艺以提高产品质量。1.2.4 按电镀的特性和用途,可将电镀合金分为以下四类: (1)电镀防护性合金。目前已在应用的镀层有锌钴、锌镍、镉钛和锡锌等。它们对钢铁来说属于阳极镀层,对基体具有电化学保护作用,可用用来防止近视零件的腐蚀。另外,由于这类合金镀层的低氢脆特性,因此,特别适用于对低氢脆和高耐蚀性要求高的产品。(2)电镀装饰性合金。可采用一些的合金镀层来替代某些装饰性能良好但价格昂贵、资源短缺的金属。如Sn-Ni、Sn-Co、锡镍钴、锡镍锌合金等,镀层外观与Cr相似,可替代装饰性良好的Cr。(3)电镀功能性合金。为了满足工业生产或科学技术的一些
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