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电镀设计相关资料
一、加工成本核算
1、1um厚度镀层的质量
表1 1um厚度镀层的质量
金属镀层
/g.dm-2
金属镀层
/g.dm-2
铜 Cu
0.089
锗 Ge
0.054
镍 Ni
0.089
铟 In
0.073
铬 Cr
0.071
铱 Ir
0.223
锌 Zn
0.071
铁 Fe
0.079
锡 Sn
0.073
铅 Pb
0.113
银 Ag
0.105
锰 Mn
0.072
金 Au
0.194
钯 Pd
0.120
铝 Al
0.027
铂 Pt
0.214
锑 Sb
0.067
铑 Rh
0.125
砷 As
0.057
铼 Re
0.206
铋 Bi
0.098
硒 Se
0.048
镉 Cd
0.087
碲 Te
0.063
钴 Co
0.089
铊 Tl
0.119
镓 Ga
0.059
上图详情点击放大
2、计算方法
电镀成本包括以下方面:
金属成本、化工消耗、抛光、水、电、人工、设备折旧、税收、管理费
以江门长盛为例计算成本如下
金属成本(/dm-2)=镀层厚度×1um厚度镀层的质量×金属单价=15×0.089×0.3/0.90=0.45元dm-2
化工消耗根据不同镀种有不同的变化一般镀镍取 0.10元dm-2
抛光(根据不同基材有很大不同,铝轮毂0.5)取 0.10元dm-2
水成本=用水量×(水价+废水处理价)/生产量=648×(3+3)/80000=0.05元dm-2
(日用水648T,日生产8万dm2,自来水3元/T,废水处理3元/T)
电(使用电加热取装机容量50%,不使用电加热取30%)=生产时间×装机容量×50%×电价/生产量=20×1000×0.50×1/80000=0.125元dm-2
人工费=月平均工资×员工数/生产量=1500×60/2000000=0.045元dm-2
设备折旧(生产线按5年,厂房废水设备按10年)=(生产线价格/5 + 厂房废水设备/10)/年产量=(300/5 + 700/10)/(8×300)=0.05元dm-2
税收(以产值6%计算)=产值×6%=1.6×0.06=0.10元dm-2
管理费(以产值5%计算)=1.6×0.05=0.08元dm-2
其他费用 0.1元dm-2
合计1.2元dm-2
二、电镀槽设计
1.通常所说的电镀槽尺寸
电解槽内腔盛装电解液的体积(L)
内腔长度×宽度×溶液深度
2、基本条件
(1)满足加工零件的需要,如能够完全浸没加工工件
(2)防止电解液发生过热现象
(3)保持生产周期内电解液成分含量一定的稳定性
此外还有生产线上整体的协调性,电镀车间布局的合理性等
3、基本概念
Dk 阴极电流密度 Da阳极电流密度
d平均装载量 Dv体积电流密度/电流密度
Dk=I总/S阴 A/dm2 Da=I总/S阳 A/dm2
d=V/S加工(L/dm2)
Dv=I总/V (A/L)
4、经验数据
表3各镀种Dk和平均装载量的相关数据
镀种
Dk (A/dm2)
平均装载量(L/dm2)
氰化镀锌
1~3
7~10
碱性镀锌
1~3
7~10
氯化钾镀锌
1~3
7~10
氰化镀铜
1以上
7~8
硫酸盐镀铜
1~3
7~9
铜锡合金
1~2
6~8
碱性镀锡
0.5~1.5
6~8
酸性镀锡
1~3
7~9
镀银
0.2~0.5
5~8
镀镉
1~2.5
7~10
亮镍
2~4
6~8
暗镍
1~1.5
6~8
装饰铬
15~30
15~20
硬铬
25~60
25~30
铝氧化
0.8~1.5
10~15
注:镀铬选用电源时,应考虑到工艺中的冲击电流,总电流约比规范电流大50%
5、举例
某厂1000A直流电源,欲硫酸盐镀铜,电镀槽要多大合适?
查表 Dk=1~3A/dm2
d=7~9L/dm2
(1)以最大电流计算 1000/3=333dm2 可以镀零件总面积
(2)平均装载量取最小值 7L/dm2时 333×7=2331L
平均装载量取最大值 9L/dm2时 333×9=2997L
(3)根据生产计划选配槽
6、电镀槽的制备
常用的有聚氯乙烯,聚丙烯硬(软)板材,钛板、铅板、陶瓷等
电镀槽一般为长方形,宽度为600~1000mm
深度为800~1200mm
特殊要求另行制作
2000L以下使用10mmPP,超过2000L使用15mmPP
槽子的价格与使用的PP板面积(而非槽体积)成正比,一般为材料费用的2倍
如江门长盛镀槽为L3200×W1100×H1800mm
使用PP板面积=3.2×1.1+3.2×1.8×2+1.8×1.1×2=3.52+11.52+3.96=19m2
PP板厚15mm,PP板密度900Kg/m3
槽子总重量=19×0.015×900=256.5kg
槽子总价格=槽子重量(T)×PP价格(万/T)×2=0.2565×1.6×2=0.8208万元
其它不锈钢槽等计算方法类似
表4电镀常用单位
微米μ
毫克mg
升L
忽米cmm
厘克cg
克/升g/L
丝米dmm
分克dg
安/分米2A/dm2
毫米mm
克g
千安/时 KAH
厘米cm
公斤kg
时 H
分米dm
吨t
分 min
米m
毫升mL
秒 S
三、生产设备及辅助设备的换算
包括,主机、整流器、蒸汽量、制冷量、溶液搅拌、局部排风、纯水机、过滤机、冷却塔(镀铬用)
1、 主机(略,设备厂提供)
2、 整流器
计算原则:整流器功率=挂镀面积×常用电流密度×1.05(然后就近选择整数,如1000,1200,1500,2000等)
例如江门某厂电镀面积350dm2
挂具退铬选择 300A/12V
阴极除油: 350dm2×3.5A/dm2×1.05=1286 A(选1500A/12V)
阳极除油: 350dm2×3.5A/dm2×1.05=1286 A(选1500A/12V)
阴极活化: 350dm2×2.0A/dm2×1.05=735A (选1000A/12V)
冲击镍: 350dm2×3.5A/dm2×1.05=1286 A(选1500A/12V)
半光亮镍: 350dm2×3.5A/dm2×1.05=1286 A(选1500A/12V)
复合镍: 350dm2×3.5A/dm2×1.05=1286 A(选1500A/12V)
酸电解活化:350dm2×3.0A/dm2×1.05=1100 A(选1200A/12V)
光亮镍: 350dm2×3.5A/dm2×1.05=1286 A(选1500A/12V)
镍封: 350dm2×3.5A/dm2×1.05=1286 A(选1500A/12V)
镀铬: 350dm2×15A/dm2×1.05=5510 A(选6000A/12V)
3、 蒸汽量
工艺槽和热水槽起始温度20℃计算,经4个小时加热到工作温度
保温以最大蒸汽量的60%计算
计算原则=(操作温度-起始温度)×槽液体积÷加温时间×槽个数
(注释:这是个近似公式,槽液都以水计算,Cp(1Kcal/℃·Kg)×Δt×m(V×1Kg/L)=Δt ×V(注意单位))
比如超声波工作温度70℃,槽子体积4600L
需要热量=(70-20)×4600÷4×1=57500Kcal/h
保温时57500×60%=34500 Kcal/h
蒸汽含热量517Kcal(0.3MPa)
因此
加热需要蒸汽57500÷517=111.2kg/h
保温需要蒸汽34500÷517=66.7kg/h
以此类推累加即可
4、 制冷量计算
一般在铝合金电镀时比较明显,还有就是需要低温操作的电镀工艺,镀锡,硬质阳极氧化
Q=0.86UI U—平均工作电压,I-工作电流 Q-电镀过程产生的热量(Kcal/h)
工作时的计算冷量按下式计算
Q,=(1.1~1.3)Q
Q,-工作时的制冷量
Q-电镀槽产生的热量
1.1~1.3-未计入的冷量附加系数,中小型槽取大值,大型槽取小值,工作温度高于室温的槽,此系数取1
(注释:对于断续生产的槽子,如果需要核算预冷时的耗冷量,可按照下式进行核算
Q,,=VrcΔt0×(1.05~1.1)÷t0
Q,,-预冷时的耗冷量
V-槽液体积
rc-取1
Δt0-自室温或溶液的实际温度降到能工作温度的温度差(℃)
t0-预冷时的降温时间(h);一般取2h~3h或根据情况做一定调整
如果Q,,的数值远大于Q,的数值,而降温时间又不能再延长时,冷却惯应按照Q,,设计。)
例子:汽车轮毂酸性镀铜槽制冷量计算
Q=0.86UI U取8V I取4000A
Q=0.86×8×4000=27520Kcal/h
Q,=(1.1~1.3)Q,大槽取小值
Q,=1.1×27520=29975 Kcal/h
冷却管面积
F=Q,÷(KΔt2)
K-常数
Δt2=1/2(t1+t2)-1/2(t1,+t2,)=1/2(15+25)-1/2(11+14)=7.5
t1-工艺低温
t2-工艺高温
t1,-冷冻水进口温度
t2,-冷冻水出口温度
F=29975÷(324×7.5)=12.3m2
冷冻水循环量
G=Q,÷(rc×Δt3)=29975÷(1×3)=9991.7kg
rc-常数
Δt3-冷却水进出口温差
立式冷凝器-2~4℃
卧式冷凝器-4~8℃
淋激式冷宁器-2~3℃
5、 溶液搅拌用空气量计算
计算原则:所需风量:Q=F×K(m3/min)
式中:F-槽液表面积(m2)
K-搅拌系数,取0.2~0.4(m3/min.m2)(水槽取0.25,镀槽取0.4)
所需风压:P=0.1×HD+0.05(kgf/cm2)
式中:H-溶液深度(m)
D-溶液比重
0.05-补偿系数
比如镀镍槽(3.2×1.1×1.8)
Q=3.2×1.1×0.4=1.408m3/min(×60=84.48m3/h)
P=0.1×1.6×1.3+0.05=0.258(kgf/cm2=MPa)
全部累加后选取罗茨气泵
6、 局部排风
计算原则:L=(3~3.5)×Vx×A×B×(B/2A)0.2×3600(m3/h)
式中:Vx—槽面排风计算风速(取0.3~0.4m/s)(此工艺取.0.3)
A— 槽子长度(m)
B— 槽子宽度(m)
比如镀镍槽(3.2×1.1×1.8)
L=3×0.3×3.2×1.1×(1.1/2*3.2)0.2×3600=8019m3/h
全部酸碱槽,含铬雾抽风全部累加后选取风机!
7、 纯水机
纯水槽,按每槽0.2次/h计算:全部累加后选取纯水机
8、过滤机
选取原则:过滤机型号(T/h)=槽液体积(T)×过滤次数(次/h)÷过滤机效率
每小时过滤4~5次,过滤机效率60%,比如5000L槽
5×4.5÷60%=37.5T/h 选取两台20T/h过滤机
9、冷却塔
主要是镀铬槽的降温
四、生产用水和废水排放量
计算原则:自来水每槽0.3次/h,纯水和热水每槽0.2次/h
自来水和纯水及热水累加后为废水排放量
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