1、 2011 级课程设计 题目： 门铰链电镀黑镍工艺设计 (B) 专 业 名 称 金属材料工程（腐蚀与防护） 班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 评 分 日 期 科技 学院 2011 级专业课程设计任务书 班 材料与工程 系 金属材料工程 专业类 学生： 日期： 自 至 指导教师： 系主任： I、专业课程设计题目： 门铰链电镀黑镍工艺设计 (B) II、 专业课程设计任务及设计技术要求： 1 材 料： 45#钢制门铰链， 年产量 150 万件 2 工艺：电镀镍 3-4 m 电镀铜 1-2 m电镀黑镍 23 m 3 完成 工艺平面布置图 一张 （ A3） ； 4 编制 生产说明书 ，
2、编制工艺 规程。 III、 专业课程设计进度： 1. 2.5 周查资料并完成以上设计工作内容 2. 第 4 周周二上午交初稿，周五交正式稿 门铰链电镀黑镍工艺设计 前 言 镍是一种银白略带为黄色的金属，金属镍自身具有很高的化学稳定性，在空气中与氧作用形成钝化膜，是镍镀层具有良好的抗大气腐蚀性。镍镀层也有良好的塑性，易滚压与压延，同时具有较高的硬度，所以镍镀层常用于镀覆外科器械、印刷业中铅及铜锌样板表面处理以及塑料模具电铸等，由传统的防护 -装饰镀层发展到功能性镀层。 然而黑镍不同于黒铬和锌的黑色钝化 。镀黑镍具有优良的深度能力，因而形状复杂的零件镀是最合适的。黑镍还具有特殊的装饰效果，经抛光后
3、的黑镍能达到乌黑光亮的表面，用于工艺品或装饰件上更为美观。 按照电镀液种类，电镀镍工艺包括硫酸盐、硫酸盐 -氯化物、氯化物等；按照镀层外观可分为暗镍，半光亮镍、光亮镍、黑镍、沙镍等；按照镀层功能分；分为保护镍、装饰镍、耐磨性镍、电铸、镍封闭等。电镀黑镍是采用硫酸镍、硫酸锌、硫氰酸铵、硫酸镍铵为试剂，在电镀过层中，硫氰酸离子中的硫转化为硫离子，并与镍生成黑色的硫化镍。硫氰酸盐的分解产物则是镀层中有机物的主要来源。在钢 铁上直接镀黑镍，镀层的结合力差，可用镀铜层来作为中间层，但耐蚀性不够好。最好是用镀锌层作为中间层来提高结合力和耐蚀性。 门铰链电镀黑镍工艺设计 II 目 录 一、工艺设计说明书 .
4、 1 1 设计依据 . 1 1.1 工件名称、材质 和尺寸 . 1 1.2 车间生产任务及生产纲领 . 1 1.3 工作制度和年度基数 . 1 1.4 主要工序时间计算 . 2 2. 生产线布置 . 2 2.1 工艺流程 . 2 2.2 生产线的确定 . 2 3 挂具的设计 . 4 3.1 挂具材料的选择 . 4 3.2 挂具的结构 . 4 3.3 吊钩 . 5 3.4 提杆、主杆、支杆 . 5 3.5 挂钩 . 5 3.6 挂具的尺寸设计 . 5 4 槽体大小的设计 . 6 4.1 依据 . 6 4.2 中心槽的选择 . 6 4.3 中心槽尺寸的计算 . 6 4.4 槽体宽度计算 . 6 4
5、.5 槽体高度计算 . 7 4.6 零件之间的距离 . 7 4.7 镀槽数量的计算 . 8 5. 动力消耗 . 8 5.1 水质的要求 . 9 5.2 水压的要求 . 9 5.3 水温的要求 . 9 5.4 排水 . 9 5.5 用水量的计算 . 9 5.6 蒸汽消耗 . 10 5.7 致冷量的计算 . 13 5.8 冷却水量的计算 . 13 5.9 压缩空气量的计算 . 14 6 电的消耗 . 15 6.1 电力消耗的计算 . 15 6.2 电镀车间设备的要求 . 16 7 主要工艺设备的采用及计算 . 17 8 给水排水管道与防腐 . 18 9 车间面积、生产人员组成 . 21 10 电镀
6、产生对环境的影响 . 23 11 安全卫生及三废处理 . 23 门铰链电镀黑镍工艺设计 III 12 经济指数 . 25 二 、生产说明书 . 26 1 主要工序内容及适用范围 . 26 1.1 主要工序 . 26 1.2 适用范围 . 26 2 引用标准文 件 . 26 3 工艺流程 . 26 4 工序说明 . 26 4.1 化学除油 . 26 4.2 酸侵蚀 . 27 4.3 活化 . 27 4.4 电镀镍 . 28 4.5 电镀铜 . 32 4.6 电镀黑镍 . 36 4.7 钝化 . 39 4.8 烘干 . 39 4.9 入库 . 39 5 槽液分析方法 . 39 5.1 镀镍液主要成
7、分的分析方法 . 39 5.2 镀镍液杂质的分析 . 41 6 不合格镀层退除方法 . 41 6.1 不合格镀镍层的退除方法 . 41 6.2 不合格镀铜层退除方法 . 42 参考文献 . 43 西南交通大学本科毕业设 计（论文） 第 1 页 1 一、工艺设计说明书 1 设计依据 1.1 工件名称、材质和尺寸 门铰链、 45#钢、单个工件尺寸：长宽厚 =80mm50mm10mm 形状：长方形 工件表面积： 8cm5cm2=80cm2 年产量： 150 万件 使用环境：灰尘，盐分以及湿度相对中等的室内。 1.2 车间生产任务及生产纲领 （ 1） 车间生产任务 年产量：每年 150 万件，若考虑返
8、修和报废，按 5%计算，则实际年产量为 157.5万件 （ 2） 生产纲领 本车间负责对 45#钢制门铰链进行电镀黑镍工艺 1.3 工作制度和年度基数 （ 1） 工作制度：采用双班制，每班工作 8 小时 （ 2） 工作天数： 253 天（除去双休日，一些法定节日） （ 3）工人年时基数为全年时间和扣除病、产、事假及探亲等时间损失后的有效工作时间： 25316（ 25316） 7%3765h（ 7%为工人年时基数损失率） （ 4）设备年时基数（单班制）为全年工作 时间扣除设备检修及其他原因引起的停工时间： 2538（ 2538） 4%1943h（ 4%为设备年时基数损失率） （ 5）年产量： 1
9、57.5 万件 日产量 ： 1575000/2536226件 每小时： 6226/16390件 西南交通大学本科毕业设 计（论文） 第 2 页 2 1.4 主要工序时间计算 T=(60d)/(cJkk)(min) 式中注： T 电镀时间 (min)； P 镀层金属密度 (g/cm3)； d 镀层厚度 (m )； c 电化当量 (g/Ah)； Jk 阴极电流密度 (A/dm2)； k 阴极电流效率 (%) 已知镀层要求厚度为 ：镀镍层 3m；镀铜层 2m；黑镍层 2m。 根据公式以及镀层厚度要求计算得到主要工序的电镀时间为： 镀亮镍 : t=(608.93)/(1.095295)=7.7 min
10、 镀 黄 铜 : t=(608.92)/(1.186295)=4.8 min 镀黑镍： t=(608.52)/(1.1961.570)=8.0min 钝 化 : 13.0 min 由计算可知， 工艺流 程中，时间最长的工序为 13.0 分钟，采用每 15 分钟电镀一批零件，一小时电镀 四 批，每一批 4 挂，每挂 25 个零件。 2. 生产线布置 2.1 工艺流程 半成品检验上挂具碱性化学除油热水洗冷水洗 酸侵蚀 冷水洗活化冷水洗镀镍冷水洗镀铜冷水洗活化冷水洗镀黑镍冷水洗钝化冷水洗热水洗干燥烘干下挂具检验包装入库 2.2 生产线的确定 (1) 生产节拍 T=FK60/A=194380%60/1
11、575000=0.059/件 式中注： T 生 产节拍时间（ min/件 ， min/挂 ）； 西南交通大学本科毕业设 计（论文） 第 3 页 3 F 设备年时基数（ h）； K 负荷的不均衡因数（设备利用系数）目前在我国一般为 80% 90%，在发达国家一般大于 90%，本车间区 80% A 年纲领（台 /a，挂具 /a） (2) 线速度 v=Ad/FK60=6476810010-3/194385%60=0.56（ m/min） 式中 注： v 输送机的计算速度（线速度）（ m/min） A 年纲领挂具数（挂 /年） d 挂钩之间的间距（ mm） F 设备年时基数 (h) K 设备利用系数
12、(0.8 0.9) (3) 生产线的选择 在本工艺中采用直线吊车式电镀自动生产线。 1) 自动线吊车：吊车采用双钩吊车，可以缩短吊车水平行走的空程时间。吊车行走速度取 15m/min，吊钩升降速度选取 10m/min，制动方式选取直流能耗制动，主动轮与从动轮的轮距选用 1.5m。自动线上有三台吊车连续运行。 2) 自动线轨道：轨道采用工字钢与轻型钢轨组合形式。 3) 自动线的控制系统：该系统由手动控制系统及程序自动控制系统两部分组成，在调 试、检修、事故处理及吊运阳极板时采用手动控制，进行其他工作时采用自动控制。 (4) 镀槽种类的选择 1) 热、冷水清洗槽 冷水清洗槽通常是由硬聚氯乙烯塑料板
13、、聚丙烯硬板或碳钢板制成的，但酸浸蚀工序后的冷水槽因有酸液带入，宜采用硬聚氯乙烯塑料或其他耐酸材料制作。热水清洗槽通常由钢槽体及蒸汽加热管组成，由于热水槽容易沉积水垢，设计时应把排水、溢水管径适当加大。 2) 化学除油槽 化学除油槽由钢槽、蒸汽加热管及导电装置组成，溶液为碱性工作温度 7090 。 西南交通大学本科毕业设 计（论文） 第 4 页 4 3) 酸性镀槽 酸性镀槽必须选择耐酸材料制作镀槽，小槽子一般用硬聚 氯乙烯塑料制造，大槽子则用钢槽衬软氯乙烯塑料或用钢材作框架衬硬聚氯乙烯塑料。 4) 镀镍槽 镀镍槽根据溶液配方组成及工艺条件，选用酸性镀槽，槽体用聚氯乙烯塑料板，温度为 4560
14、。 5) 镀铜槽 镀铜槽根据溶液配方组成及工艺条件，为常温酸性镀槽，槽体用聚氯乙烯塑料板。 6) 钝化槽 钝化槽根据溶液配方组成及工艺条件，选用酸性镀槽，槽体采用聚氯乙烯塑料板，温度为 3040 。 7) 浸涂槽 为了防止镀镍层变色，经电镀黑镍的零件钝化处理后，还要涂覆一层透明的有机膜进行保护。 3 挂具的设计 挂 具是固定零件，连接电极，使电流均匀地传递到零件上而进行电镀的工具。因此合理地选用挂具对保证镀层质量、提高生产效率、降低劳动强度有重要意义。 设计挂具的基本原则是：有足够的机械强度和良好的导电性能；零件与挂具要接触牢固，装卸方便；此外还要力求质量小、体积小、坚固耐用、装载量适当。 3
15、.1 挂具材料的选择 挂具应选择资源丰富、成本较低、有足够的机械强度、导电性能好、不易腐蚀的材料。常用的有钢、铜、黄铜、磷青铜、钛、不锈钢、铝及其合金等。 3.2 挂具的结构 挂具的结构一般都由吊钩、提杆、主杆、支杆和挂钩五个 部分组成。 西南交通大学本科毕业设 计（论文） 第 5 页 5 3.3 吊钩 吊钩是挂具与极棒的连接结构，电镀时由它传递电流到挂具和零件上，因此，必须采用导电性能好的材料制作，本车间采用黄铜。吊钩和极棒应保持较大的接触面和良好的接触状态，以保证电流顺利通过。 3.4 提杆、主杆、支杆 提杆 ： 位于主杆的上部并和主杆垂直，用焊接的方法与主杆相连接。当挂具悬挂于镀槽时，提
16、杆的位置应高出液面 80mm左右。 主杆 ： 支撑整个挂具和所挂零件的质量，并通过主杆传递电流到各支杆和零件上。主杆的材料一般选用 6mm 8mm的黄铜棒。 支杆： 通常用焊接的方法固定在主杆上，工 作时承受悬挂零件的质量，支杆的材料一般用 4mm 6mm的黄铜棒 。 3.5 挂钩 挂钩在挂具上的分布密度要适当。应使挂具上的零件绝大部分表面或重要表面能朝向阳极，并避免压叠现象。本车间挂钩选用钢丝做挂钩。一般中小型镀件之间间隔 l5mm 30mm，杯状镀件的间隔一般为直径的 1.5 倍。 3.6 挂具的尺寸设计 镀件的重量 ： 一块镀件重量为 148g； 镀件的表面积 ： 一块镀件表面积为 80cm2； 挂具的长度： L=600mm； 挂具的宽度： K=500mm； 挂具的高度： H=80mm；
