铜质件镀银车间设计
1 设计方案简介
根据设计任务的要求，设计一个年产10000m2铜质件镀银车间，采用氰化镀银工艺。
铜质件表面比较粗糙，经处理后采用工艺比较成熟的氰化镀银工艺。经过除油酸洗后尚需进行特殊的前处理—预镀或预镀银，才能保证与基体金属的结合力。然后镀银，铬酸钝化，去膜，亮化，浸防变色剂处理。
工艺选定后，根据所采用的工艺及年生产纲领的要求，进行工艺的设计及计算。工艺的设计包括工艺流程的确定、各工序采用的工艺规范、各工序镀液的维护管理等。选择和计算各工序所采用的镀槽的尺寸及数量，选择车间所需的主要设备等。
设备选型与计算完毕后，设计车间平面布置图、工艺流程布置图、以及镀槽的设计图，最后对所设计的内容进行评述。
2 工艺设计及计算
2.1确定工艺流程
根据要求，我们可以先确定其工艺流程：
上挂具→有机溶剂除油→干燥→化学除油→热水洗→化学抛光→流水洗→活化(1∶2HCl) →流水洗→预浸银→卤洗→镀银→回收→流水洗→铬酸盐钝化→流水洗→浓NH3·H3O去膜→清洗→浸亮处理→流水洗→去离子水洗→干燥→浸防变色剂→干燥→检验→成品
共26道工序
2．2 各工艺的确定
2．2．1有机溶剂除油
有机溶剂除油是皂化油和非皂化油的普遍溶解过程。
三氯乙烯属于有机氢化烃类溶剂，其特点是除油效率高，不燃。室温操作，除油3到5分钟。零件必须干燥，而且温度不能高，否则三氯乙烯会分解出盐酸和剧毒的光气。在槽的上方布置蛇形管冷却管，则不会溢散到空气中，而冷凝流回槽中，零件从气、液相中提出时速度要小于3米╱分，以免带出其蒸汽。
2.2.2干燥
镀件经过有机溶剂除油后干燥。900C烘干10分钟。
2.2.3化学除油
采用碱性化学除油，并在加热的条件下进行，有利于皂化和乳化作用的加强，加快除油速度，而且，温度升高，肥皂在其中的溶解度增加，对清洗和延长除油液使用寿命都有利，但温度过高，蒸发加快，控制温度在60-80℃之间。常用的化学除油工艺规范如下所示：
Na2CO3 10-20g/L Na3PO4 10-20g/L
Na2SiO3 10-20g/L OP—10乳化剂 1-3g/L 温度 60—70℃ 时间 3—5 min
2.2.4热水洗
镀件在经过除油完成后，先经一道热水（80℃）清洗，因热水对洗去碱液、乳浊液及硅酸盐效果好。
2.2.5化学抛光
化学抛光是指在合适的溶液中，不实用外接电源，依靠化学浸蚀作用对工件进行的抛光。
化学抛光的工艺规范如下所示： 硝酸 40ml 冰醋酸 60ml 重铬酸钾 5g 氯化铜 3g 时间 5—10s
2.2.6流水洗
镀件在进行除油，活化，电镀，回收完后以及热水洗后都要进行清洗，洗掉残留在镀件上的液体，水洗采用流水洗或三级逆流漂洗的方法。
2.2.7活化
镀件用1﹕2HCl活化三分钟
2.2.8预镀银
镀件经常规的除油后尚需进行特殊的预镀银处理才能保证与基体的结合力。 预镀银的工艺条件如下： 氰化银 3—5g∕L 氰化钾 75—90g∕L 碳酸钾 5—10g∕L 温度 18—300C 阴极电流密度 1.5—2A∕dm2 电镀时间 20—30S
2.2.9镀银
普通无光泽镀银是应用最广泛的工艺，用连续过滤，可相应提高阴极电流密度。
工艺如下：
氰化银 25—35g∕L 氰化钾 35—45g∕L 碳酸钾 15—30g∕L 硫代硫酸铵 0.5—1g∕L 温度 室温
阴极电流密度 0.2—0.4A∕dm2
2.2.10回收
银是贵重金属之一，对废液中和漂洗水中的银都应设法收回。
（1）含氰废液中的银，在通风条件下，徐徐加入过量的盐酸，使银离子全部生成氰化银沉淀，澄清，多次洗涤即可复用，加酸时要特别小心，防止剧毒的氰氢气体散发。
（2）对于漂洗水可用电解法，以钢片作阴阳极，小极距离电流密度电解，沉积出银层用硝酸溶解下来，进一步精制。
2.2.11铬酸盐钝化
铬酸盐钝化，在银层上形成一层铬酸盐转化膜，适合于要求不高的电接触件或某些装饰件，无光泽镀银件要经过铬酸盐浸蚀，氨水浸亮和化学钝化三个主要步骤。
（1）浸蚀处理：CrO，30—60g∕L，NaCl，1—3.5g∕L，PH 1.5—1.8，时间5—10S，这时银生成一层疏松的黄膜，由AgCl、Ag2Cr2O7、Ag2CrO4等组成，在表面凹处厚，凸处薄。
（2）在氨水中溶膜，用浓氨水或1﹕1氨水，浸渍中溶解除去了黄膜，银层光亮平滑。 （3）化学钝化
重铬酸钾 10—15g∕L 硝酸 10—15mg∕L 时间 10—20S
2.2.12电解钝化
银层电解钝化工艺如下：
重铬酸钾 25—35g∕L 氢氧化铝 0.5—0.7g∕L PH值 3—4 温度 室温
阴极电流密度 0.1—0.2（A∕dm2） 时间 1—2分钟
2.2.13浸防变色剂
浸有机化合物以形成银与有机物的表面络合物或聚合物，几乎不影响银层外观，接触电阻和钎焊性能。操作方便。
1％的烷基巯基化合物，300C，浸3分钟。 2、2、14废水处理 废水中的主要含有氰和铬 ①含氰废水处理：
利用漂白粉将氰根氧化车N2和CO2。第一步在PH10—11进行举报氧化，第二步在PH7.5—8.5下保持约1小时，进行完全氧化。
②含铬废水处理：
含铬废水采用亚硫酸氢钠法（兰西处理法）进行处理。在酸性溶液中，亚硫酸氢钠和六价铬离子反应，使六价铬离子还原成三价硫酸铬。然后，用氢氧化钠调节pH使生成氢氧化铬沉淀，分离沉淀后，将沉淀烘干，送抛光膏厂回收利用。其方法是：
（1）把含亚硫酸氢钠2-3g/L溶液放在化学洗净槽Ⅰ、Ⅱ，再加入20%硫酸调整pH至2.5-3。
（2）沉淀槽溶液用20%氢氧化钠溶液调整pH至7-8。
（3）1kg Cr6+ 需要亚硫酸钠的理论值为3.2kg。1kg Cr6+ 实际需要亚硫酸钠为4kg。
其流程图如图2所示：
综上所述铜质件镀银工艺如下：
3 主要设备的计算与选择
3.1 镀槽尺寸和数量
根据每槽电镀时所通过的最大电量，以及电镀零件的外形大小，基本上可以确定镀槽的大小。经过测算镀槽的大小为：
前处理槽：长×宽×高=1000mm×1000mm×2500mm=2500L 电镀槽： 长×宽×高=1000mm×1000mm×2500mm=2500L 固定槽数量的计算：
固定槽数量的计算根据电镀零件的表面按下式计算：
式中:
n——槽子数量（个）； P——年生产纲领（支）； Y——设备装载量（支）；
t1——工件在槽中的电镀时间（min）；
t2——工件装入，取出镀槽时所需的辅助时间（min）； T——设备年时基数（h）；
K1——系数，考虑到上、下班前后工件表面准备和镀后工序所需的时间。
P=10000m2，T=3900h，K1=1.04，K2=75%，t预镀=0.5min，t镀银=2min，t电解=2min， Y=0.5m2，t2=2min
电镀槽数量的计算结果见表2所示：
3．2 整流器和辅助设备
3.2.1预镀银
预镀银所要求的阴极电流密度为2A∕dm2，工作温度为18—300C，则最大工作电流为：
2A∕dm2×50dm2=100A
考虑到实际情况，可选0—12V，200A直流电源一台。7000W钛加热管2只。
3.2.2镀银
镀银所要求的阴极电流密度为0.3A∕dm2，工作温度为室温，则最大工作电流为：
0.3A∕dm2×50dm2=15A
考虑到实际情况，可选0—12V，20A直流电源一台。
3.2.3电解钝化
电解钝化所要求的阴极电流密度为0.1—0.2A∕dm2，工作温度为室温，则最大工作电流为：
0.2A∕dm2×50dm2=10A
考虑实际情况，可选0—12V，20A直流电源一台。
4 设计图的确定
4.1 电镀车间总平面布置图
附图（一）设计的是铜质件镀银电镀车间总平面的布置简图。
4.2 工艺流程设计图
工艺流程设计图见附图（二）
由于要求车把年产量为10000m2，电镀要求都为同一类零件，批量较大，故生产线采用椭圆线型自动生产线。其生产效率高，自动控制比较简单，适合于这样大批量零件的生产。
4.3 电镀车间工艺主要设备图
4.3.1镀银槽设计
镀银槽设计图见附图（三）
镀银溶液对钢铁的槽体有侵蚀作用，因此，用聚氯乙烯作衬里。氰化镀银镀液有毒，在槽体边设有吸风装置以及在槽中加抑雾剂，减少空气污染。
4.4化学除油槽
化学除油槽设计图见附图（四）
5 主要工艺设备一览表
6 评述
本设计内容设计的是年镀10000m铜质件镀银的电镀车间。
本铜质件镀银电镀车间设计，工艺采用在铜质件上氰化镀银的工艺，能够得到结合力良好的镀层，而且防护和装饰性都很好，电镀成本低廉，因此选用它可带来的较高经济效益。虽然氰化镀银电镀有毒而且污染环境，但严格做好三废的处理，达到国家排放的标准，方案还是可行的。
设计根据年产量的要求，计算了年时基数，设备台数，镀槽的数量等。工艺设计了各个工序的工艺规范及镀液的维护要点。设计了各电镀工艺的镀槽、工艺流程以及电镀车间里工艺的平面布置图。此设计方案采用较成熟和先进的工艺，采用机械化程度较高的椭圆线式自动生产线，采用了一些先进的设备，能提高生产效率。在废水处理方面，镀件的清洗方式采用串联逆流漂洗的方式，不仅清洗彻底，节约用水，而且清洗效果非常好。废水的处理采用较经济的化学处理法集中治理，严格控制排放量，达到环保要求。
2
参考文献
[1] 肖鑫．防护工艺设计．湖南工程学院内部资料，2000
[2] 《电镀手册》编写组．电镀手册（下）[M]．北京：国防工业出版社．1997 [3] 冯立明，王玥，孔华等．电镀工艺与设备[M]．北京：化学工业出版社．2005 [4] 肖鑫．电镀理论与工艺．湖南工程学院内部资料，2000
[5] 刘仁志．非金属电镀与精饰—技术员与实践[M]．北京：化学工业出版社．2006 [6] 冯绍彬．电镀清洁生产工艺[M]．北京：化学工业出版社．2004
[7] 陈亚，李士嘉，王春林等．现代实用电镀技术[M]．北京：国防工业出版社．2002 [8] 安茂忠．电镀理论与技术[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社．2004
化学化工学院课程设计评分表
专业班级 姓名 学号
注：按优（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（60分
以下）五档制评定成绩。
铜质件镀银车间设计
1 设计方案简介
根据设计任务的要求，设计一个年产10000m2铜质件镀银车间，采用氰化镀银工艺。
铜质件表面比较粗糙，经处理后采用工艺比较成熟的氰化镀银工艺。经过除油酸洗后尚需进行特殊的前处理—预镀或预镀银，才能保证与基体金属的结合力。然后镀银，铬酸钝化，去膜，亮化，浸防变色剂处理。
工艺选定后，根据所采用的工艺及年生产纲领的要求，进行工艺的设计及计算。工艺的设计包括工艺流程的确定、各工序采用的工艺规范、各工序镀液的维护管理等。选择和计算各工序所采用的镀槽的尺寸及数量，选择车间所需的主要设备等。
设备选型与计算完毕后，设计车间平面布置图、工艺流程布置图、以及镀槽的设计图，最后对所设计的内容进行评述。
2 工艺设计及计算
2.1确定工艺流程
根据要求，我们可以先确定其工艺流程：
上挂具→有机溶剂除油→干燥→化学除油→热水洗→化学抛光→流水洗→活化(1∶2HCl) →流水洗→预浸银→卤洗→镀银→回收→流水洗→铬酸盐钝化→流水洗→浓NH3·H3O去膜→清洗→浸亮处理→流水洗→去离子水洗→干燥→浸防变色剂→干燥→检验→成品
共26道工序
2．2 各工艺的确定
2．2．1有机溶剂除油
有机溶剂除油是皂化油和非皂化油的普遍溶解过程。
三氯乙烯属于有机氢化烃类溶剂，其特点是除油效率高，不燃。室温操作，除油3到5分钟。零件必须干燥，而且温度不能高，否则三氯乙烯会分解出盐酸和剧毒的光气。在槽的上方布置蛇形管冷却管，则不会溢散到空气中，而冷凝流回槽中，零件从气、液相中提出时速度要小于3米╱分，以免带出其蒸汽。
2.2.2干燥
镀件经过有机溶剂除油后干燥。900C烘干10分钟。
2.2.3化学除油
采用碱性化学除油，并在加热的条件下进行，有利于皂化和乳化作用的加强，加快除油速度，而且，温度升高，肥皂在其中的溶解度增加，对清洗和延长除油液使用寿命都有利，但温度过高，蒸发加快，控制温度在60-80℃之间。常用的化学除油工艺规范如下所示：
Na2CO3 10-20g/L Na3PO4 10-20g/L
Na2SiO3 10-20g/L OP—10乳化剂 1-3g/L 温度 60—70℃ 时间 3—5 min
2.2.4热水洗
镀件在经过除油完成后，先经一道热水（80℃）清洗，因热水对洗去碱液、乳浊液及硅酸盐效果好。
2.2.5化学抛光
化学抛光是指在合适的溶液中，不实用外接电源，依靠化学浸蚀作用对工件进行的抛光。
化学抛光的工艺规范如下所示： 硝酸 40ml 冰醋酸 60ml 重铬酸钾 5g 氯化铜 3g 时间 5—10s
2.2.6流水洗
镀件在进行除油，活化，电镀，回收完后以及热水洗后都要进行清洗，洗掉残留在镀件上的液体，水洗采用流水洗或三级逆流漂洗的方法。
2.2.7活化
镀件用1﹕2HCl活化三分钟
2.2.8预镀银
镀件经常规的除油后尚需进行特殊的预镀银处理才能保证与基体的结合力。 预镀银的工艺条件如下： 氰化银 3—5g∕L 氰化钾 75—90g∕L 碳酸钾 5—10g∕L 温度 18—300C 阴极电流密度 1.5—2A∕dm2 电镀时间 20—30S
2.2.9镀银
普通无光泽镀银是应用最广泛的工艺，用连续过滤，可相应提高阴极电流密度。
工艺如下：
氰化银 25—35g∕L 氰化钾 35—45g∕L 碳酸钾 15—30g∕L 硫代硫酸铵 0.5—1g∕L 温度 室温
阴极电流密度 0.2—0.4A∕dm2
2.2.10回收
银是贵重金属之一，对废液中和漂洗水中的银都应设法收回。
（1）含氰废液中的银，在通风条件下，徐徐加入过量的盐酸，使银离子全部生成氰化银沉淀，澄清，多次洗涤即可复用，加酸时要特别小心，防止剧毒的氰氢气体散发。
（2）对于漂洗水可用电解法，以钢片作阴阳极，小极距离电流密度电解，沉积出银层用硝酸溶解下来，进一步精制。
2.2.11铬酸盐钝化
铬酸盐钝化，在银层上形成一层铬酸盐转化膜，适合于要求不高的电接触件或某些装饰件，无光泽镀银件要经过铬酸盐浸蚀，氨水浸亮和化学钝化三个主要步骤。
（1）浸蚀处理：CrO，30—60g∕L，NaCl，1—3.5g∕L，PH 1.5—1.8，时间5—10S，这时银生成一层疏松的黄膜，由AgCl、Ag2Cr2O7、Ag2CrO4等组成，在表面凹处厚，凸处薄。
（2）在氨水中溶膜，用浓氨水或1﹕1氨水，浸渍中溶解除去了黄膜，银层光亮平滑。 （3）化学钝化
重铬酸钾 10—15g∕L 硝酸 10—15mg∕L 时间 10—20S
2.2.12电解钝化
银层电解钝化工艺如下：
重铬酸钾 25—35g∕L 氢氧化铝 0.5—0.7g∕L PH值 3—4 温度 室温
阴极电流密度 0.1—0.2（A∕dm2） 时间 1—2分钟
2.2.13浸防变色剂
浸有机化合物以形成银与有机物的表面络合物或聚合物，几乎不影响银层外观，接触电阻和钎焊性能。操作方便。
1％的烷基巯基化合物，300C，浸3分钟。 2、2、14废水处理 废水中的主要含有氰和铬 ①含氰废水处理：
利用漂白粉将氰根氧化车N2和CO2。第一步在PH10—11进行举报氧化，第二步在PH7.5—8.5下保持约1小时，进行完全氧化。
②含铬废水处理：
含铬废水采用亚硫酸氢钠法（兰西处理法）进行处理。在酸性溶液中，亚硫酸氢钠和六价铬离子反应，使六价铬离子还原成三价硫酸铬。然后，用氢氧化钠调节pH使生成氢氧化铬沉淀，分离沉淀后，将沉淀烘干，送抛光膏厂回收利用。其方法是：
（1）把含亚硫酸氢钠2-3g/L溶液放在化学洗净槽Ⅰ、Ⅱ，再加入20%硫酸调整pH至2.5-3。
（2）沉淀槽溶液用20%氢氧化钠溶液调整pH至7-8。
（3）1kg Cr6+ 需要亚硫酸钠的理论值为3.2kg。1kg Cr6+ 实际需要亚硫酸钠为4kg。
其流程图如图2所示：
综上所述铜质件镀银工艺如下：
3 主要设备的计算与选择
3.1 镀槽尺寸和数量
根据每槽电镀时所通过的最大电量，以及电镀零件的外形大小，基本上可以确定镀槽的大小。经过测算镀槽的大小为：
前处理槽：长×宽×高=1000mm×1000mm×2500mm=2500L 电镀槽： 长×宽×高=1000mm×1000mm×2500mm=2500L 固定槽数量的计算：
固定槽数量的计算根据电镀零件的表面按下式计算：
式中:
n——槽子数量（个）； P——年生产纲领（支）； Y——设备装载量（支）；
t1——工件在槽中的电镀时间（min）；
t2——工件装入，取出镀槽时所需的辅助时间（min）； T——设备年时基数（h）；
K1——系数，考虑到上、下班前后工件表面准备和镀后工序所需的时间。
P=10000m2，T=3900h，K1=1.04，K2=75%，t预镀=0.5min，t镀银=2min，t电解=2min， Y=0.5m2，t2=2min
电镀槽数量的计算结果见表2所示：
3．2 整流器和辅助设备
3.2.1预镀银
预镀银所要求的阴极电流密度为2A∕dm2，工作温度为18—300C，则最大工作电流为：
2A∕dm2×50dm2=100A
考虑到实际情况，可选0—12V，200A直流电源一台。7000W钛加热管2只。
3.2.2镀银
镀银所要求的阴极电流密度为0.3A∕dm2，工作温度为室温，则最大工作电流为：
0.3A∕dm2×50dm2=15A
考虑到实际情况，可选0—12V，20A直流电源一台。
3.2.3电解钝化
电解钝化所要求的阴极电流密度为0.1—0.2A∕dm2，工作温度为室温，则最大工作电流为：
0.2A∕dm2×50dm2=10A
考虑实际情况，可选0—12V，20A直流电源一台。
4 设计图的确定
4.1 电镀车间总平面布置图
附图（一）设计的是铜质件镀银电镀车间总平面的布置简图。
4.2 工艺流程设计图
工艺流程设计图见附图（二）
由于要求车把年产量为10000m2，电镀要求都为同一类零件，批量较大，故生产线采用椭圆线型自动生产线。其生产效率高，自动控制比较简单，适合于这样大批量零件的生产。
4.3 电镀车间工艺主要设备图
4.3.1镀银槽设计
镀银槽设计图见附图（三）
镀银溶液对钢铁的槽体有侵蚀作用，因此，用聚氯乙烯作衬里。氰化镀银镀液有毒，在槽体边设有吸风装置以及在槽中加抑雾剂，减少空气污染。
4.4化学除油槽
化学除油槽设计图见附图（四）
5 主要工艺设备一览表
6 评述
本设计内容设计的是年镀10000m铜质件镀银的电镀车间。
本铜质件镀银电镀车间设计，工艺采用在铜质件上氰化镀银的工艺，能够得到结合力良好的镀层，而且防护和装饰性都很好，电镀成本低廉，因此选用它可带来的较高经济效益。虽然氰化镀银电镀有毒而且污染环境，但严格做好三废的处理，达到国家排放的标准，方案还是可行的。
设计根据年产量的要求，计算了年时基数，设备台数，镀槽的数量等。工艺设计了各个工序的工艺规范及镀液的维护要点。设计了各电镀工艺的镀槽、工艺流程以及电镀车间里工艺的平面布置图。此设计方案采用较成熟和先进的工艺，采用机械化程度较高的椭圆线式自动生产线，采用了一些先进的设备，能提高生产效率。在废水处理方面，镀件的清洗方式采用串联逆流漂洗的方式，不仅清洗彻底，节约用水，而且清洗效果非常好。废水的处理采用较经济的化学处理法集中治理，严格控制排放量，达到环保要求。
2
参考文献
[1] 肖鑫．防护工艺设计．湖南工程学院内部资料，2000
[2] 《电镀手册》编写组．电镀手册（下）[M]．北京：国防工业出版社．1997 [3] 冯立明，王玥，孔华等．电镀工艺与设备[M]．北京：化学工业出版社．2005 [4] 肖鑫．电镀理论与工艺．湖南工程学院内部资料，2000
[5] 刘仁志．非金属电镀与精饰—技术员与实践[M]．北京：化学工业出版社．2006 [6] 冯绍彬．电镀清洁生产工艺[M]．北京：化学工业出版社．2004
[7] 陈亚，李士嘉，王春林等．现代实用电镀技术[M]．北京：国防工业出版社．2002 [8] 安茂忠．电镀理论与技术[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社．2004
化学化工学院课程设计评分表
专业班级 姓名 学号
注：按优（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（60分
以下）五档制评定成绩。