Đồ án tốt nghiệp hóa vô cơ tính toán thiết kế xưởng mạ kẽm treo sản phẩm tay gương xe máy năng xuất 75000m2 năm

Các vật mạđiện có giá trị trang sức cao, ngoài ra còn có độ cứng, độ dẫn điện cao được ápdụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất thiết bị điện, oto, moto, xe đạp, dụng cụ y tế, các hàng

LỜI CẢM ƠN

Bản đồ án tốt nghiệp này thực hiện và hoàn thành dưới sự giúp đỡ của cácthầy cô, bạn bè và người thân của em Trước hết, em xin chân thành cảm ơn thầygiáo – ThS Nguyễn Xuân Huy, người đã quan tâm và trực tiếp hướng dẫn emhoàn thành bản đồ án này Em cũng chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô trong

bộ môn đã tạo điều kiện thuận lợi để cho em, cùng các bạn trong lớp có thể hoànthành tốt nhất đồ án của mình

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các bạn bè, người thân đã giúp đỡ

em trong suốt quá trình làm đồ án

Do còn nhiều hạn chế về mặt kiến thức cũng như thời gian nên trong quátrình thiết kế không tránh khỏi sai sót, em kính mong được các thầy cô chỉ bảothêm để em có thể hoàn thiện hơn bản đồ án này cũng như những kiến thức củamình

Em xin chân thành cám ơn!

Sinh viên thực hiện

Phạm Văn Linh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 7

PHẦN I TỔNG QUAN 9

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT NGÀNH MẠ ĐIỆN 9

1.1 LỊCH SỬ CỦA NGÀNH MẠ ĐIỆN 9

1.1.1 Công nghệ mạ trên thế giới 9

1.1.2 Công nghệ mạ tại Việt Nam 9

1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ MẠ 11

1.2.1 Khái niệm chung về mạ điện 11

1.2.2 Bản chất của công nghệ mạ điện 12

1.2.3 Nguồn điện dùng trong công nghệ mạ điện hoá 12

1.2.3.1 Quá trình catot 13

1.2.3.2 Quá trình anot 15

1.2.4 Sự hình thành lớp mạ 15

1.3 CÔNG NGHỆ MẠ KẼM 16

1.3.1 Các bước công nghệ 16

1.3.2 Lớp mạ kẽm 16

1.3.3 Các dạng dung dịch, chế độ mạ kẽm 17

1.3.3.1 Mạ kẽm trong dung dịch axit 17

1.3.3.2 Mạ kẽm từ dung dịch phức 18

2.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 20

2.2.1 Chuẩn bị mạ 20

2.2.1.1 Gia công cơ học 20

2.2.1.2 Tẩy dầu nóng 21

2.2.1.3 Tẩy dầu điện hóa 21

2.2.1.5 Hoạt hóa 22

2.2.2 Mạ kiềm kẽm treo 22

2.2.3 Hoàn thiện lớp mạ 24

PHẦN II THIẾT KẾ - TÍNH TOÁN 27

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 28

1.1 ĐẶT KHUNG THỜI GIAN LÀM VIỆC VÀ CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 28

1.1.1 Đặc tính hàng mạ 28

1.1.2 Chọn khung (gá) mạ 28

1.1.3 Dây chuyền 29

1.1.4 Thời gian làm việc của xưởng 29

1.1.5 Đơn vị tải 31

1.2 TÍNH THỜI GIAN MẠ VÀ THỜI GIAN GIA CÔNG CÁC BỂ 31

1.2.1 Thời gian mạ 31

1.2.2 Thời gian gia công các bể khác 32

1.3 TÍNH KÍCH THƯỚC BỂ VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DÂY CHUYỀN 32

1.3.1 Tính kích thước bể 32

1.3.1.1 Chiều dài trong của bể 32

1.3.1.2 Chiều rộng trong của bể 33

1.3.1.3 Chiều cao trong của bể 34

1.3.1.4 Thể tích của bể 34

1.3.2 Tính toán thông số cơ bản của dây chuyền 35

1.3.2.2 Tính số bể mạ và số bể gia công 35

1.3.2.3 Tính nhịp ra hàng thực tế 39

1.3.2.4 Số dây chuyền tự động 39

1.3.2.5 Năng suất của dây chuyền 39

1.3.2.6 Hệ số sử dụng dây chuyền tự động 40

1.4 CẤU TRÚC CỦA DÂY CHUYỀN TỰ DỘNG VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 40

1.4.1 Cấu trúc của dây chuyền tự động 40

1.4.2 Tính kích thước của dây chuyền 42

1.4.2.1 Tính chiều dài của dây chuyền 42

1.4.2.2 Chiều rộng của dây chuyền tự động 42

1.4.2.3 Chiều cao của dây chuyền 43

1.4.3 Các trang thiết bị phụ trợ 43

1.4.3.1 Máy sấy hàng mạ 43

1.4.3.2. Bể chứa dung dịch mạ 44

1.4.3.3. Thiết bị lọc dung dịch mạ 44

1.4.3.4. Các vấn đề khác 44

1.5 CHỌN NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU 45

1.5.1 Cường độ dòng điện vào bể 45

1.5.2 Hiệu điện thế của bể 45

1.5.3 Mật độ dòng thể tích 47

1.5.4 Tính toán chọn nguồn điện một chiều 47

1.5.5 Cách đấu nguồn điện 48

1.5.6 Chỉnh lưu cho bể điện giải ( tẩy điện hóa) 48

1.6 TÍNH TIÊU TỐN NƯỚC RỬA 49

1.7 XÁC ĐỊNH THÔNG GIÓ 51

1.7.1 Thể tích không khí cần hút khỏi mặt thoáng của bể 52

1.7.2 Phân luồng khí thải và chọn quạt 55

1.8 TÍNH TIÊU TỐN ĐIỆN NĂNG 56

1.8.1 Điện năng tiêu thụ cho nguồn điện một chiều trong một năm 56

1.8.2 Điện năng tiêu thụ để chạy quạt thông gió trong một năm 57

1.8.3 Điện năng để chiếu sáng trong một năm 57

1.8.4 Điện năng tiêu thụ máy sấy 58

1.8.5 Điện năng đun nóng bể tẩy dầu : 58

1.9 TIÊU TỐN KHÔNG KHÍ NÉN 61

1.10 TIÊU HAO HÓA CHẤT VÀ TIÊU HAO ANỐT 61

1.10.1 Tiêu hao hóa chất 61

1.10.1.1 Tổn thất hóa chất trong một năm 61

1.10.1.2 Lượng hóa chất tiêu tốn lúc đầu 64

1.10.2 Tính tiêu hao anot 66

CHƯƠNG 2: PHẦN XÂY DỰNG, TỔ CHỨC SẢN XUẤT 67

2.1 XÂY DỰNG NHÀ XƯỞNG 67

2.1.1 Đặc tính xưởng mạ 67

2.1.2 Mặt bằng xưởng mạ 67

2.1.3 Cấu trúc nhà xưởng 70

2.2 TỔ CHỨC SẢN XUẤT 70

CHƯƠNG 3 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 72

3.1 VỆ SINH CÔNG NGHIỆP 72

3.1.1 Những quy định chung 72

3.1.2 An toàn lao động 73

3.2 HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 73

CHƯƠNG 4 HIỆU QUẢ KINH TẾ XƯỞNG MẠ 75

4.1 CÁC KHOẢN CHI PHÍ 75

4.1.1 Xây dựng và lắp đặt ban đầu 75

4.1.2 Chi phí hoạt động hàng năm 75

4.2 Doanh thu hàng năm 77

4.3 Khả năng thu hồi vốn 77

KẾT LUẬN 78

MỞ ĐẦU

Mạ điện là một trong những phương pháp rất có hiệu quả để bảo vệ kimloại khỏi ăn mòn trong môi trường xâm thực và trong khí quyển Các vật mạđiện có giá trị trang sức cao, ngoài ra còn có độ cứng, độ dẫn điện cao được ápdụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất thiết bị điện, oto, moto, xe đạp, dụng

cụ y tế, các hàng kim khí tiêu dùng v.v…Ở các nước công nghiệp, ngành mạđiện phát triển rất mạnh

Ở nước ta ngành mạ điện luôn được hoàn thiện để đáp ứng được nhu cầungày càng phát triển của công nghiệp Mấy năm gần đây, những kỹ thuật mới,công nghệ mới về mạ đặc biệt là mạ trang sức, mạ vàng giả, mạ phi kim loại, mạphức tạp, mạ điện di v.v có nhiều thành quả nghiên cứu và ứng dụng phongphú

Sản phẩm tay gương xe máy Honda mạ lớp kẽm Lớp kẽm bảo vệ sẽ giúptăng thêm tính thẩm mỹ cho sản phẩm và vảo vệ sản phẩm khỏi sự ăn mòn, han

gỉ của môi trường, tăng độ bền cho hàng hóa trong sử dụng

Sản phẩm mạ thì có nhiều cách thức, quy trình công nghệ khác nhau Tuynhiên, với sản phẩm tay gương xe máy, khi chọn mạ kẽm trong môi trườngkiềm, sản phẩm mang trên mình nước mạ mịn hợn, độ đồng đều bề mặt cao hơn,thụ động màu đen và chọn chế độ mạ kẽm kiềm cho ra màu sắc đạt chỉ tiêu cao

● Phần 2 Tính toán và thiết kế

o Tính toán thông số kỹ thuật xưởng

o Xây dựng – tổ chức

o Vệ sinh – an toàn lao động

o Hiệu quả kinh tế

 Kết luận

PHẦN I TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT NGÀNH MẠ ĐIỆN

1.1 LỊCH SỬ CỦA NGÀNH MẠ ĐIỆN

1.1.1 Công nghệ mạ trên thế giới

Phương pháp mạ điện được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1800 của giáo

sư Luigi Brungnatelli Tuy nhiên lúc đó người ta không quan tâm lắm đến pháthiện của ông mà mãi sau này, đến năm 1840, khi các nhà khoa học Anh đã phátminh ra phương pháp mạ với xúc tác Xyanua và lần đầu tiên phương pháp mạđiện được đưa vào sản xuất với mục đích thương mại thì công nghiệp mạ chínhthúc phổ biến trên thế giới Sau đó là sự phát triển của các công nghệ mạ như:

mạ niken, mạ đồng, mạ kẽm, … Những năm 1940 của thế kỷ XX được coi làbước ngoặt lớn đối với ngành mạ điện bởi sự ra đời của công nghiệp điện tử

Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp hóa chất

và sự hiểu biết sâu rộng về lĩnh vực điện hóa, công nghiệp mạ điện cũng pháttriển tới múc độ tinh vi Sự phát triển của công nghiệp mạ điện đóng vai trò rấtquan trọng trong sự phát triển không chì của ngành công nghiệp khác

Xét riêng khu vực Đông Nam Á, sau chiến tranh thế giới thứ 2, một loạtcác cơ sở mạ điện quy mô vừa và nhỏ đac phát trển mạnh mẽ và hoạt động mộtcách độc lập Sự phát triển lớn mạnh của những cơ sở mạ điện quy mô nhỏ này

là do nhu cầu đáp ứng việc nâng cao chất lượng sản phẩm của ngành côngnghiệp vừa và nhẹ

1.1.2 Công nghệ mạ tại Việt Nam

Tại Việt Nam, cùng với sự phát triển của ngành cơ khí, ngành công nghiệp

mạ điện được hình thành từ khoảng 40 năm trước và đặc biệt phát triển mạntrong giai đoạn những năm 1970 – 1980 Các cơ sở mạ của Việt Nam hiện nay

phần, công ty tư nhân và công ty liên doanh với nước ngoài Các cơ sở này hầuhết có quy mô vừa và nhỏ, số ít có quy mô lớn, được tập trung ở các thành phốlớn với sản phẩm chủ yếu được mạ đồng, crom, kẽm, …Ngoài ra các loại hình

mạ điện đặc biệt như mạ cadini, mạ thiếc, mạ chì, mạ sắt, và mạ hợp kim cũngđược phát triển để đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp hiện đại

Ngành mạ điện trong nước hiện nay ngày càng được hoàn thiện và pháttriển kỹ thuật và công nghệ mới đáp ứng nhiều lĩnh vực khác nhau:

● Lĩnh vực xây dựng: mạ ống nước, đường sắt, các thiết bị ngoài trời, mạcác thiết bị chịu lực,

● Lĩnh vực viễn thông: mạ các cấu kiện trụ anten, thiếtbị phụ trợ khác,

● Trong sản xuất dân dụng: làm đồ trang sức, lư đồng, huy chương, bátđĩa, các vật dụng gia đình,

● Trong ngành kỹ thuật cao: sản xuất robot, tên lửa,

● Trong công nghiệp đóng tàu: thường mạ một lớp kẽm lên bề mặt vỏtàu

● Trong các công trình thủy: hiện nay ở Tokyo (Nhật Bản) mạ điện được

sử dụng để mạ các trụ cầu của dẫn qua cảng Tokyo, lớp phủ titanium(1mm Ti + 4mm thép tấm)

● Các lĩnh vực khác: mạ vàng, điện thoại, làm cho mạ điện nói chung

và mạ kẽm nói riêng thêm phong phú Tuỳ yêu cầu của sản phẩm màchọn phương pháp mạ và chiều dày lớp mạ cho phù hợp Phương pháp

mạ điện thường cho chiều dày lớp mạ kẽm từ 5 – 30 μm; phương phápm; phương phápnhúng nóng cho từ 50 – 200 μm; phương phápm

Với các phương pháp mạ khác nhau:

● Mạ đơn kim loại: mạ vàng, mạ kẽm, mạ đồng, mạ kền, …

● Mạ hợp kim: mạ giả vàng, mạ hợp kim kẽm

● Mạ đặc biệt: mạ nhúng nóng, sơn điện di, mạ phức hợp, mạ hóa học

Mỗi lớp mạ lại có những đặc điểm riêng tùy vào yêu cầu của nhà sản xuất

mà chọn lớp mạ cho phù hợp

1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ MẠ

1.2.1 Khái niệm chung về mạ điện

Mạ điện là quá trình kết tủa kim loại lên bề mặt nền một lớp phủ có nhữngtính chất cơ, lý, hóa… đáp ứng được các yêu cầu mong muốn Lớp mạ điện cóthể để trang sức, để bảo vệ, chống ăn mòn, tăng cứng, phục hồi kích thước…

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả quá trình mạ điện

1.2.2 Bản chất của công nghệ mạ điện

Mạ điện là dùng phương pháp điện phân để kết tủa trên lớp kim loại nềnmột lớp kim loại hoặc hợp kim mỏng, để chống sự ăn mòn, trang sức bề mặt,tăng tính dẫn điện, tăng kích thước, tăng độ cứng bề mặt Trong mạ điện, yếu tốquan trọng nhất không phải là tiết kiệm năng lượng, tăng hiệu suất, mà là vấn đềchất lượng lớp mạ Vì vậy phải tìm thành phần dung dịch, điều kiện điện phân,

1.2.3 Nguồn điện dùng trong công nghệ mạ điện hoá

Trong công nghệ mạ điện hoá, nguồn điện một chiều là yếu tố quan trọngảnh hưởng rất lớn tới chất lượng của lớp mạ

Hình 1.2 Sơ đồ mô tả quá trình mạ điện

Nguồn điện một chiều dùng trong mạ điện như: pin, ắc quy, máy phát điệnmột chiều, bộ biến đổi Ngày nay được dùng phổ biến nhất là bộ biến đổi Bộbiến đổi dùng cho quá trình điện phân có điện áp ra thấp: 3V, 6V, 12V, 24V Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật mà chọn điện áp ra cho phù hợp Một bộ biến đổi cóthể lấy ra một số điện áp cần thiết cho một số quy trình Ngoài ra do nguồn điệnmột chiều được lấy từ pin, ắc quy chỉ dùng trong phòng thí nghiệm, không ứngdụng được nhiều trong sản xuất lớn

Đối với máy phát điện một chiều, khắc phục được các nhược điểm của ắcquy, nhưng giá thành đầu tư cho máy phát điện lớn, cơ cấu điều khiển hoạt độngkhá phức tạp, cồng kềnh, làm việc gây tiếng ồn lớn Chính vì vậy, bộ biến đổidòng điện xoay chiều thành dòng một chiều được sử dụng nhiều hơn trong côngnghệ mạ điện

1.2.3.1 Quá trình catot

Catot là điện cực nối với cực âm của nguồn điện một chiều Trong mạ điệncatot là vật mạ Trên bề mặt vật mạ luôn diễn ra phản ứng khử các ion kim loạimạ

Catot (vật mạ) cần phải nhúng ngập vào dung dịch, thường ngập dưới nước

8 – 15cm và cách đáy bể khoảng 15cm Các chỗ nối phải đảm bảo chỗ tiếp xúcthật tốt, không để gây ra hiện tượng phóng điện trong chất điện phân Tuyệt đốikhông để chạm trực tiếp giữa anốt và catốt khi đã nối mạch điện

Khi có dòng điện chạy qua thì các ion dương (cation) sẽ theo chiều dòngđiện chạy về catot, nhận điện tử - bị khử Ion âm (anion) sẽ chạy về anot và mấtđiện tử - bị oxi hoá

a Quá trình chính

Dung dịch mạ thường là muối của các kim loại trong môi trường kiềm hayaxit, vì vậy khi mạ từ dung dịch nước có chứa muối kim loại tương ứng quátrình quá trình điện hoá xảy ra như sau:

Mn+ + ne → MQuá trình này là quá trình phóng điện của cation kim loại (quá trình khử),

để thực hiện được như vậy phải trải qua nhiều giai đoạn khác nhau như:

Cation mang vỏ hyđrat hoá Men+.nH2O di chuyển từ dung dịch vào bềmặt catot (giai đoạn tiền hấp phụ)

o Cation mất vỏ hyđrat vào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt catôt(giai đoạn hấp phụ)

o Electron từ catôt điền vào vành điện tử, hoá trị của cation biến

nó thành nguyên tử kim loại trung hòa ở dạng phóng điện

o Các nguyên tử kim loại này hoặc tạo thành mầm tinh thể mới,hoặc tham gia nuôi lớn mầm tinh thể đã sinh ra trước đó Mầmlớn phát triển thành tinh thể kết thành lớp mạ

2H2O + 2e → 2OH- + H2.Hoặc quá trình phóng điện của cation kim loại từ hoá trị cao về hoá trịthấp

men+ + (n-m)e → mem+

Chính những quá trình phụ này làm cho hiệu suất dòng điện catôt của ionkim loại mạgiảm xuống dưới 100%

Các cation kim loại tan vào dung dịch điện phân và đi đến catot Phản ứngđiện hoá ở anot là phản ứng oxi hoá.

1.3 CÔNG NGHỆ MẠ KẼM

1.3.1 Các bước công nghệ

Công nghệ mạ kẽm cũng trải qua đầy đủ các bước công nghệ như nhữngcông nghệ mạ khác:

● các bước gia công trước khi mạ

- gia công cơ học (nếu hàng hóa chuyển về chưa gia công)

âm hơn: -0,80 V trong dung dịch axit, -125 V trong dung dịch mạ xyanua

Kẽm là kim loại hoạt động, là chất khử mạnh Kẽm bền trong không khí

ẩm, trong nước ngọt, trong đất Kẽm dễ tan trong axit, trong kiềm Kẽm khôngbền trong khí công nghiệp (chưa hợp chất S, CO2) rất không bền trong môitrường khí hậu biền Tốc độ ăn mòn kẽm mỗi năm ở nông thôn khoảng 1-1,5

µm, vùng công nghiệp từ 6÷8µm

Lớp mạ kẽm khá dẻo, chịu uốn, bẻ, cán dát tốt Kẽm mới mạ dễ hàn, chỉcần hoạt hóa bằng nhựa thông, lớp mạ dùng lâu phải dùng axit hoạt hóa mới hànđược Lớp mạ kẽm trên nền sắt, thép, đồng … là lớp mạ anot, nên nếu lớp mạ bịxước hở nền kim loại ra thì kim loại nền vẫn được bảo vệ chừng nào lớp mạkẽm chưa bị mòn hết Nhưng nếu làm việc trên 70oC thì lớp mạ kẽm là lớp mạcatot so với thép, nên thép bị ăn mòn còn kẽm thì không Lớp mạ kẽm khôngbền với nhựa tổng hợp, dầu mau khô…

Mạ kẽm có thể thực hiện bằng nhiều cách: nhúng nóng, phun, nhiệt khuếchtán, mạ điện Mỗi cách có những đặc điểm riêng, phạm vi ứng dụng riêng, làmcho mạ kẽm thêm phong phú Tùy yêu cầu của sản phẩm mà chọn phương pháp

mạ và chiều dày lớp mạ cho phù hợp Phương pháp mạ điện thường cho chiềudày lớp mạ kẽm từ 5 – 30 μmm; phương pháp nhúng nóng cho từ 50 – 200 µm.Trong đề tài này chúng ta chỉ nghiên cứu phương pháp mạ điện

Chiều dày lớp mạ kẽm theo quy chuẩn của nhà nước thường dao độngtrong giới hạn sau: (Sách Công Nghệ Mạ điện - Trần Minh Hoàng- trang 62)

o Trong môi trường ăn mòn rất mạnh là 36 ÷ 42µm

o Trong môi trường ăn mòn mạnh là 25÷30µm

o Trong môi trường ăn mòn trung bình là 12÷15µm

o Trong môi trường ăn mòn yếu là 3÷5µm

1.3.3 Các dạng dung dịch, chế độ mạ kẽm

1.3.3.1 Mạ kẽm trong dung dịch axit

Dung dịch axit để mạ kẽm chính là dung dịch mạ đơn, thường dùng làdung dịch sunfat, rồi đến dung dịch clorua, dung dịch floborat Đặc điểm chungcủa các dung dịch này là: kẽm tồn tại dưới dạng ion đơn đã hydrat hóa, cho độphân cực bé khi phóng điện, dung dịch ổn định, cho phép dùng Dc lớn, nhất làkhi dung dịch được khuấy mạnh, hiệu suất dòng điện lớn (ngay cả khi nồng độ

axit cao) Nhược điểm chung của các dung dịch này là: cho lớp mạ có tinh thểthô, khả năng phân bố PB kém, nên chỉ dùng để mạ cho vật có hình thù đơn giảnnhư dây, băng, tấm…

1.3.3.2 Mạ kẽm từ dung dịch phức

Dung dịch phức (thường có môi trường kiềm hay trung tính) phổ biến nhất

là dung dịch xyanua, rồi đến dung dịch amoniacat, zincat, pyrophophat Đặcđiểm chung của nhóm dung dịch này là kẽm nằm dưới dạng ion phức, phóngđiện với phân cực catot lớn, cho lớp mạ mịn, khả năng phân bố tốt nên mạ đượccho các vật mạ có hình thù phức tạp Khuyết điểm chung của nhóm dung dịchnày là làm việc ít ổn định, mật độ dòng điện làm việc bé, nếu tăng mật độ dòngđiện thì hiệu suất dòng điện sẽ giảm

Dung dịch xyanua đặc trưng cho nhóm dung dịch phức, nên ta sẽ tậptrung nghiên cứu kỹ dung dịch này để làm cơ sở tìm hiểu, nghiên cứu các dungdịch phức khác khi cần thiết

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ MẠ KẼM CỦA SẢN PHẨM ĐỀ TÀI 2.1 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ

Sản phẩm tay gương xe máy Honda mạ lớp kẽm Lớp kẽm bảo vệ sẽ giúptăng thêm tính thẩm mỹ cho sản phẩm và vảo vệ sản phẩm khỏi sự ăn mòn, han

gỉ của môi trường, tăng độ bền cho hàng hóa trong sử dụng

Sản phẩm mạ thì có nhiều cách thức, quy trình công nghệ khác nhau Tuynhiên, với sản phẩm tay gương xe máy, khi chọn mạ kẽm trong môi trườngkiềm, sản phẩm mang trên mình nước mạ mịn hợn, độ đồng đều bề mặt cao hơn,thụ động màu đen và chọn chế độ mạ kẽm kiềm cho ra màu sắc đạt chỉ tiêu cao

so với chế độ mạ khác

Chọn quy trình mạ kẽm với dung dịch mạ kiềm KOH để đạt chất lượngcao và ít độc hơn so với chế độ mạ xianua

2.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Sơ đồ công nghệ

2.2.1 Chuẩn bị mạ

2.2.1.1 Gia công cơ học

Gia công cơ học là quá trình giúp cho bề mặt vật mạ có độ đồng đều và độnhẵn cao, giúp cho lớp mạ bám chắc và đẹp Có thể thực hiện gia công cơ họcbằng nhiều cách: mài, đánh bóng (là quá trình mà tinh) Đối với vật mạ là taygương xe máy Honda, các sản phẩm đem mạ đã có bề mặt đẹp vì vậy giai đoạn

gia công cơ học để khắc phục những chi tiết lỗi cho sản phẩm đầu ra với chấtlượng đồng đều.

2.2.1.2 Tẩy dầu nóng

Bề mặt chi tiết sau nhiều công đoạn sản xuất cơ khí, thường dính dầu mỡ,

dù rất ít cũng đủ làm cho bề mặt trở nên kị nước, không tiếp xúc được với dungdịch tẩy, dung dịch mạ

Dây chuyền này sẽ sử dụng phương pháp tẩy dầu nóng NaOH có bổ sungNa2SiO3, Na3PO4 (hay hợp chất có tên thương mại là EC110), với các chấthữu cơ có nguồn gốc động thực vật sẽ tham gia phản ứng xà phòng hóa vớiNaOH và bị tách ra khỏi bề mặt Với những loại dầu mỡ khoáng vật thì sẽ tách

ra dưới dạng nhũ hóa của Na2SiO3

- nồng độ chất tẩy EC: 130 – 150 g/l

- nhiệt độ 70°C

- thời gian: 10’

2.2.1.3 Tẩy dầu điện hóa

Bề mặt sản phẩm được tẩy sạch dầu mỡ bằng điện phân dung dịch NaOH

có bổ sung Na2SiO3, Na3PO4 nhưng nồng độ cao hơn (hay hợp chất có tênthương mại là EC2200) từ sản phâm mạ, khí tách ra do quá trình điện phân trên

bề mặt sẽ bóc lớp dầu còn dính bám, sản phẩm sẽ được sạch dầu mỡ hơn

loại nền Sau khi tẩy bề măt chi tiết sẽ được làm sạch lớp oxit tăng độ gắn bámcủa lớp mạ kẽm.

- 911A, 911B, 911C, NCZ là tên thương hiệu của chất bóng, chất dẻođược bán trên thị trường, là chất hoạt động bề mặt tăng độ dẻo cũngnhư độ bóng của lớp mạ

- Anot dùng thép không rỉ

- Nguồn điện 9 V

- Cân đủ lượng hóa chất cần thiết theo nồng độ yêu cầu và thể tíchcủa bể

- Cho nước sạch vào 1/3 bể, hòa tan KOH đã cân vào bể, vì KOH dễtan nên không cần đun nóng nước, quá trình hòa tan sinh nhiệt lớn

- Thả các tấm kẽm vào giỏ bằng sắt rồi thả chúng vào bể phụ để tạoion kẽm, đồng thời, pha bột than hoạt tính vào cả 2 bể để khử tạpchất, lấy mẫu và phân tích hàm lượng

- Điện phân dung dịch trong bể mạ 24h với dòng bé để tinh luyệndung dịch

- Nồng độ KOH 220 – 220 g/l, Zn2+ 10 – 16 g /l

- Sau khi điện phân, bổ sung các chất bóng, dẻo cho trực tiếp vàodung dịch với tỷ lệ 1 – 3 ml (911A, 911B, 911C)/ 1l dd mạ, NCZ 20– 25 ml/l

2.2.3 Hoàn thiện lớp mạ

Kẽm rất hoạt động nên dễ bị các tác nhân ăn mòn trong môi trường tácdụng, xâm thực, làm cho bề mặt dần xấu đi Để nâng cao tính bảo vệ và vẻ đẹphàng hóa, lớp mạ kẽm cần phải qua khâu hoàn thiện sau khi mạ như: thụ động,tẩy sáng

2.2.3.1 Tẩy sáng

Tẩy sáng: tẩy sáng bằng HNO3 2 – 50 g/l ở nhiệt độ thường trong 0,1 - 0,3phút rồi mới thụ động làm sáng bề mặt, tạo điều kiện cho màu sau thụ độngđược đẹp, bóng

2.2.3.2 Thụ động đen

Thụ động bằng kẽm Cr (Ш) – Cromit hóa) – Cromit hóa

Cấu tạo dung dịch: giống như lớp phủ cromat, lớp phủ cromit là màng vôđịnh hình có cấu trúc phức hợp gồm các chất sau: Cr2O3, Cr(OH)3, ZnO,Zn(OH)2, Cr, Zn(NO3)2, ZnCl2, Cr(NO3)3,CrCl3 , phức Lớp màng là một cấutrúc phức tạp bao gồm rất nhiều chất, lớp màng tạo thành bao phủ trên bề mặtkẽm Nhờ có màng này nên làm cho khả năng chống ăn mòn của Zn tăng lên rất

là nhiều Sản phẩm có thể để ngoài không khí một thời gian dài mà không bị oxyhóa

Lớp phủ Crôm(Ш) – Cromit hóa) có cấu trúc xốp nên dng dịch dễ thấm qua để tiếp xúcvới bề mặt kẽm thực hiện các phản ứng tạo ra màng thụ động Quá trình phát

triển màng thông qua trao đổi điện tích và chuyển khối qua các lỗ và khuyết tậttrên bề mặt cromit (ăn mòn từ phía trong) Lớp phủ cromit được xác định có mật

độ lỗ tương đối cao, do đó dung dịch và các sản phẩm ăn mòn dễ dàng đi xuyêncác lỗ, tạo điều kiện thuận lợi cả về chuyển khối và chuyển điện tích cho quátrình phát triển màng Chính vì vậy có thể dự đoán độ dày màng cromit có khảnăng dày lên theo thời gian, khác hoàn toàn so với màng cromat hóa chỉ có thểdày ở mức độ nhất định (10 – 1000nm)

Khả năng bảo vệ: Màng Cromit hóa bảo vệ bề mặt kẽm theo cơ chế chechắn (barie) Chính vì vậy khả năng chống ăn mòn phụ thuộc trực tiếp vào độ lỗcủa màng Khi tráng một lớp bảo vệ hữu cơ (sealing) thì khả năng chống ăn mòncủa màng tăng lên rất nhiều do các hợp chất hữu cơ này bịt được các lỗ trên bềmặt cromit Khi thêm màng phủ, khả năng chịu thử mù muối chống ăn mòn cóthể tăng gấp ba lần so với khi không có màng hữu cơ bao phủ Bảng 2 là số liệukhảo sát khi có và không có lớp phủ hữu cơ Cũng cần chú ý khả năng chống ănmòn của lớp màng thụ động ở nhiệt độ cao lại tốt hơn so với nhiệt độ thường,diều này có thể giải thích là ở nhiệt độ cao thì lớp màng thụ động giãn nở nên đăbịt kín lại các khe trống

Bảng 2: Sự phụ thuộc khả năng chống ăn mòn vào thời gian thụ động vào

thời gian thụ động và che phủ màng hữu cơ

Quá trình Nhiệt độ

oC

Thời gian

thụđộn

g (s)

Phủ màng

hữucơ

Thời gian

bịănmòn(h)Nhúng

Nt

Nt

Nt

70707070

661010

X-X

-4814448168

Nt

7070

66

x

-144484

Cơ chế quá trình cromít hoá: Cũng giống như quá trình cromát hoá Đầutiên trên bề mặt của kim loại nền kẽm tiếp xúc với dung dịch xảy ra phản ứngkẽm bị hoà tan bởi axít: Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑ (1)

Và sau đó ion Zn2+ sinh ra sẽ phản ứng với Cr(III) trong phức và trongdung dịch tạo sản phẩm: Zn2+ + xCr(III) + yH2O ↔ ZnCrxOy+ 2yH+ (2) Lượngaxit trong dung dịch thụ động tham gia vào quá trình hoà tan lớp kẽm Kết quả

là lượng axít bị giảm đi và giá trị pH ở đó tăng lên nhanh

Màu đen của lớp thụ động từ chất nhuộm màu pha với dung dịch thụđộng

PHẦN II THIẾT KẾ - TÍNH TOÁN

TAY GƯƠNG XE MÁY HONDA

Chất liệu: thép cacbon

Độ dài: 208 mmĐường kính: 5 mm

Độ cao: 150 mmDiện tích: 0,67 dm2

Cân nặng: 0,107 kgMàu sau mạ: đen tuyền,bóng, đẹp

~~~o0o~~~

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

1.1 ĐẶT KHUNG THỜI GIAN LÀM VIỆC VÀ CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 1.1.1 Đặc tính hàng mạ

Tay gương xe máy HONDA làm bằng thép có thế điện chuẩn âm hơn kẽmnên có thể sử dụng lớp mạ kẽm để bảo vệ cũng như nâng cao tính thẩm mỹ

Chọn lớp mạ có chiều dày 9 µm ([3]phụ lục 5 - trang 106, phương phápthiết kế xưởng mạ - Trần Minh Hoàng)

1.1.2 Chọn khung (gá) mạ

Khung treo vật mạ làm bằng thép không rỉ các thanh tròn bằng thép ϕ15 vàϕ5 hàn lại, khung treo và thanh ngang được quét một lớp sơn cách điện, móc vàcầu treo để hở

Kích thước khung treo: Chiều dài khung: 45 cm

Chiều cao khung (ko kể móc): 110 cmChiều rộng khung: 15cm

1.1.3 Dây chuyền

Chọn dây chuyền tự động, điều khiển bằng tủ điều khiển trung tâm đượclập trình chu trình làm việc Các thiết bị, chế độ làm việc của dây chuyền sảnxuất được kết nối với tủ điều khiển qua cảm biến và role đóng ngắt, senser, biếntần

1.1.4 Thời gian làm việc của xưởng

Xưởng làm việc 2 ca/ ngày, 8 giờ/ca Thời gian chuẩn bị và kết thúc côngviệc hàng ngày là 0,5 giờ Thời gian sửa chữa, bảo dưỡng cho thiết bị và dungdịch hàng năm chiếm 3 %

● Thời gian làm việc danh nghĩa:

Một năm công nhân được nghỉ 52 ngày chủ nhật, 7 ngày nghỉ tết nguyênđán, 3 ngày lễ lớn quốc gia, 12 ngày phép, 1 ngày nghỉ tết dương lịch Số ngàyđược nghỉ trong năm của công nhân là:

● Thời gian làm việc thực tế:

- Thời gian sửa chữa và bảo dưỡng thiết bị là:

4640 – 139,2 = 4500,8 (h)

Bảng 3: Thời gian làm việc của thiết bị và công nhân

Số giờ làm

việctron

g 1ca

Số ca làm

việctrongngày

Thời gian

danhnghĩ

a

Thời gian làm việc thực tế

hàng năm

Công nhân(giờ)

Thiết bị(giờ)

Do trong sản xuất bao giờ cũng có phế phẩm, ví vậy năng suất thực tế phảilớn hơn năng suất yêu cầu nên năng suất thực tế Pn được tính theo công thứcsau:

Pn = P0 + a%× P0

Trong đó:

- Pn là năng suất thực tế phải sản xuất (sản phẩm/năm)

- P0 là năng suất yêu cầu P0 = 75000m2 (sản phẩm/năm)

Trọnglượng(kg)

Diệntích(m2/

năm

Số lượng(sản phẩm/

năm)

Trọnglượng(kg)

Diệntích(m2/

năm

Số lượng

(sảnphẩ

m

Trọnglượng(kg)

Diệntích(m2/năm

) )

/năm)

Tổngdiệntíchmạ(m2)

Trọnglượngkhung(kg

Kích thước

khung(mm)L×R×C

Kế hoạch sản xuất

Pn (m2)Số khung

Sốmẻ/nămTay

1.2 TÍNH THỜI GIAN MẠ VÀ THỜI GIAN GIA CÔNG CÁC BỂ

1.2.1 Thời gian mạ

T = γ δ 60000

C Dc η =18 (phút ) ([3] : trang 17)Trong đó :

η: là hiệu suất dòng điện: η = 90%

γ là trọng lượng riêng của kim loại: γ = 7,14 (g/cm3)

1.2.2 Thời gian gia công các bể khác

● Thời gian tháo lắp gá, kiểm tra chất lượng: 10’

● Số lần tẩy dầu 1 - thời gian tẩy dầu hóa học: 10’

● Số lần rửa là 12 bể - thời gian rửa trong môi bể rửa = 0,5 phút

● Số lần rửa thu hồi là 1, thời gian rửa thu hồi: 0,5 phút

● Số lần tẩy điện hóa là 1, thời gian tẩy dầu điện hóa: 10 phút

● Thời gian tẩy gỉ :10 phút

Tổng thời gian gia công hàng mạ kể cả sấy là: 53 phút

Như vậy thời gian hoàn thành một mẻ mạ kể cả sấy là: 71 phút

Thời gian hoàn thành một mẻ mạ không kể sấy là: 66 phút

1.3 TÍNH KÍCH THƯỚC BỂ VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DÂY CHUYỀN 1.3.1 Tính kích thước bể

Mỗi bể treo 2 khung mạ/cầu

1.3.1.1 Chiều dài trong của bể

LT = n1 L1 + (n1 – 1) L2 + 2 L3

Trong đó:

LT: Chiều dài trong của bể (mm)

n1: Số khung (số đơn vị tải) trên một cầu treo (chiếc)

L1: Kích thước khung treo theo chiều dài bể (mm)

L2: Kích thước giữa các khung (mm)

L3: khoảng cách giữ thành bể và cạnh khung

Ta có tương ứng các giá trị như sau:

WT: chiều rộng trong của bể (mm)

W1: kích thước lớn nhất của vật mạ theo chiều rộng bể (mm)

W2: khoảng cách giữa anot và vật mạ tại điểm gần nhất (mm)

W: khoảng cách giữa thành bể và anot (mm)

n2: Số cầu catot (chiếc)

n3: số cầu anot (chiếc)

d: chiều dày anot (mm)

1.3.1.3 Chiều cao trong của bể

HT = H1 + H2 + H3 + H4

Trong đó:

HT: chiều cao bên trong của bể (mm)

H1: chiều cao khung chưa kể móc treo (mm) 1100

H2: khoảng cách từ đáy bể đến cạnh dưới của khung (mm)

1.3.2 Tính toán thông số cơ bản của dây chuyền

T : là quỹ thời gian làm việc thực tế của thiết bị T = 4355,8 giờ

y : là phụ tải mạ y = 2 m2/mẻ

Pn : là năng suất của dây chuyền Pn = 76875 m2/năm

K : là hệ số tính tới thời gian mất vào việc chuẩn bị - kết thúc sản xuấttrong 1 ngày làm việc

Với chế độ làm một ca thì k được tính như sau :

K = (16 – Tck) / 16

Tck là thời gian chuẩn bị - kết thúc sản xuất mỗi ngày, đây là thời gianchuẩn bị cho mẻ mạ đầu tiên đưa vào bể mạ và thời gian kết thúc mẻ cuối cùngsau khi lấy ra từ bể mạ, hay đây chính là thời gian gia công hàng mạ không kểsấy

Suy ra N4 = 2,79 đơn nguyên bể

Bảng 6: Phân số đơn nguyên bể và thời gian gia công trong quy trình