Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài Thiết kế nguồn mạ một chiều
ƒ2———*»s$§ ? ‹ Đồ án Thiêt kê ngn mạ chiêu b -Ä Cao Chién Thang chiêu À sau k1 Thiết kế nguồn mạ ws ˆ A oA z r Đề tài: 7hiết kế nguồn mạ chiêu có tham so A Phuong an + Điện áp :24 V + Dong tai Imax : 6000 (A) + Đảo chiều : không Nguồn mạ làm việc theo ngun tắc giữ dịng điện khơng đổi suốt q trình mạ Mạch có khâu bảo vệ ngắn mạch Đại học Bách Khoa Hà Nội -1- Cao Chién Thang chiêu Thiết kế nguồn mạ Lời nói đầu Mạ kim loại đời phát triển hàng trăm năm nay.Ngày mạ kim loại trở thành ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ hầu giới, phục vụ cách đắc lực cho ngành khoa học kỹ thuật sản xuất đời sống văn minh người Lớp mạ kim loại bề mặt tiết má: „dụng cụ sinh hoạt, phương tiện sản xuất, giao thông vận tải, khai thác mỏ địa chât,thông tin liên lạc, kỹ thuật điện tử, khí xác, thiết bị y tế, trang trí bao bì Vậy mạ điện ? Một cách đơn giản hiểu mạ điện trình kết tủa kim loại lên bề mặt lớp phủ có tính chất cơ, lý, hố đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mong muốn Mạ kim loại khơng làm mục đích bảo vệ khỏi bị ăn mịn mà cịn có tác dun trang tri, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho dụmh cụ máy móc đồ trang SỨC Ngày khơng riêng nước phát triển mà nước ta kỹ thuật mạ có bước phát triển nhảy vọt, thoả mãn yêu cầu kỹ thuật sản xuất cung kinh doanh Kỹ thuật mạ địi hỏi phải khơng ngừng phát triển nghiên cứu cal tiến kỹ thuật ,máy móc chuyên dùng thiết bị dây chuyển sản xuất đồng tự động hoá với độ tin cậy cao Điều giúp nâng cao chất lượng mạ hạ giá thành sản phẩm, chốngơ nhiễm mơi trường Để có lớp mạ tốt ngồi yếu tố khác nguồn điện dùng để mạ quan trọng Đối với sinh viên tự động hóa, mơn học điện tử cơng suất mơn quan trọng Với giảng dạy nhiệt tình thầy cô khoa em tưng bước tiếp cận mơn học Để có thẻ vững lý thuyết đẻ áp dụng vào thực tố, học kỳ em thầy giao cho đồ án môn học với đề tai: Thiết kế nguồn mạ chiều Đây đề tài có quy mơ ứng dụng thực tế Với cố gắng thân với bảo rhầy cô giáo môn đặc biệt thầy Đỗ Trọng Tín giúp em hồn thành đồ án Đại học Bách Khoa Hà Nội -iÖ:~ Cao Chién Thang chiêu Thiết kế nguồn mạ Do lần đầu làm đồ án điện tử cơng suất kinh nghiệm chưa có lên em khơng tránh khỏi sai sót mong thây giúp đỡ Cuôi em xin chân thành cam on ! Hà nội, ngày 20 tháng năm 2004 „ Sinh viên : Cao Chiến Thang MUC LUC CHUONGI điện : Giới thiệu chung công nghệ ma CHƯƠNG H : Chương II CHƯƠNG IV: : Lựa chọn phương án Tinh Chọn Mạch Lực Thiết kế mạch điều khiến Đại học Bách Khoa Hà Nội -3- Cao Chién Thang chiêu CHƯơNGI: điện Thiết kế nguồn mạ Giới thiệu chung công nghệ mạ Từ nhiều năm công nghệ mạ điện đời phát triển mạnh mẽ ngày hầu giới công nghệ mạ điện phát triển cách vượt bậc có ứng dụng rộng rãi thực tế ,đời sống phục vụ đắc lực cho nghành khoa học kỹ thuật mạ vật liệu tiết máy, ứng dụng đời thường,các vật trang trí Cho đến kỹ thuật mạ dã có bước tiến nhảy vọt thoả mãn yêu cầu kỹ thuật tạo lớp mạ dày, có cấu trúc tốt độ cứng cao chịu ma sát tốt,chịu áp lực ỏ nhiệt độ cao pít tơng ,xi lanh Mặc dù mạ có bước phát triển đáng kế xong thé giới nhà khoa học khơng ngừng nghiên cứu tìm tịi sag tạo phương pháp mạ tốt họ tập trung tìm tịi chất phụ gia ,phương pháp điện phân đe tạo lớp mạ tốt có cấu trúc tinh thể mịn, dẻo,đọ cứng cao không bong xứơc điều kiện thay đổi nhiệt độ va chạm mạnh Đối với đất nước điều kiện phát triển trình độ mạ cịn thấp để đáp ứng nhu cầu thực tế phải khơng ngừng nâng cao trình độ có nhữmg bước vững cần hình thành trung tâm nghiên cứu kỹ thuật mạ để tạo lớp mạ có chất lượng cao giá thành rẻ Đại học Bách Khoa Hà Nội -4- Cao Chién Thang chiêu Thiét ké nguon ma mét MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG LỚP MẠ ĐIỆN Lớp mạ điện có nhiều ứng dụng thực tế kỹ thuật có thê bảo vệ tốt cho kim loại khỏi bị ăn mòn hố học hay điên hố mơi trường sử dụng Xuất phát từ khả gười ta ứng dụng để tạo lớp mạ cần thiết bảo vệ bề mặt cho loại náy móc công nghiệp nghành khoa học s* lớp mạ kim loại bề mặt tiết máy, dụng cụ sinh hoạt giúp bảo vệ dụng cụ tiết khỏi tác động mơi trường ngồi s* lớp mạ có tác dụng trang trí bên ngồi sản phẩm làm tăng vẻ đẹp sản phẩm sức thu hút dụng cụ máy móc , đồ dùng cá nhân ,trang sức * có số tiết máy nhu cầu thực tế giá thành hạ không cần dùng kim loại hay hợp kim đắt tiền để chế tạo người ta sử dụng kim loại hay hợp kim rẻ tiền mạ lớp mạ lên tạo điều kiện cho việc tiêu thụ sản phẩm tốt % Ngồi lớp mạ thơng thường cịn có lớp mạ kỹ thuật lớp mạ có tính chất lý hoá đặc biệt mà lớp kim loại khơng có Y lớp mạ chống ma sát ,mài mịn + lớp mạ làm thay đổi kích thước tiết máy “ lớp mạ làm tăng độ dẫn điện lớp mạ cho độ bám cao khơng bong tróc H,PHÂN LOẠI LỚP MẠ Gồm loại : > Lớp mạ bảo vệ > Lop ma trang tri > Lớp mạ trang trí bảo vệ > Lớp mạ kỹ thuật Lớp mạ bảo vệ Dùng để bảo vệ khỏi ăn mịn kim loại mơi trường sử dụng bảo vệ kim loại có hai lớp mạ bảo vệ: Lớp mạ ca tot: lớp mạ mà kim loại mạ có điện dương điện kim loại Lớp mạ Anốt: lớp mạ mà kim loại mạ có điện âm điện kim loại Lớp mạ trang trí Lớp mạ có độ bang sáng mau hap dan giữ lâu ví dụ :mạ vàng mạ bạc Thường dùng mạ ca tốt Người ta tạo lớp mạ trang trí cách tạo lớp mỏng kim loại bề mặt vật cần mạ, độ bóng tạo cách đánh bóng khí hố học điện hố Đại học Bách Khoa Hà Nội -5- Cao Chién Thang chiêu Thiết kế nguồn mạ Lớp mạ trang trí bảo vệ Là loại lớp mạ vừa trang trí vừa bảo vệ kim loại Ví dụ:dùng lớp mạ ca tốt niken-crơm,đồng -crơm niken có độ bền cao nên đóng vai trò lớp bảo vệ Lớp mạ kỹ thuật Chúng ta sử dụng rộng rãi có ứng dụng thực tê như: e © © Mạ làm tăng độ bền chống ma sát ổ trục Ma phục hồi tiết máy Mạ tăng độ dẫn điện Ma lam tăng độ chống mài mòn IILSO DO DIEN PHAN Đề tài thiết kế công nghệ Để thấy rõ thiết bị nguồn mạ chiều đề tài có mạ nguồn điện chiều yếu tố trị đề tài, trước hết ta cần phải năm có liên quan đến trình mạ điện Ta dựa vào sơ đồ điện phân sau: Đại học Bách Khoa Hà Nội -6- giá trị thực tế lớn, quan trọng rõ sô khái niệm phân Cao Chién Thang chiêu Thiết kế nguồn mạ nguồn chiế! nốt wee _— dung dịch mạ catố\(chỉ lết cần mạ) Sơ đồ mơ hình dùng phạm vi nhỏ phịng thí nghiệm đồng thời dùng qui mô sản xuất lớn Các thành phần sơ đồ điện phân : Nguồn điện chiều : pin, ắc qui, máy phát điện chiều, biến đổi Ngày dùng phổ biến biến đổi Bộ biến đổi cho trình điện phân có điện áp thấp: 3V, 6V, 12V, 24V - Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật mà chọn điện áp cho phù hợp Một biến đổi lấy số điện áp cần thiết cho số qui trình VD : Mạ niken thường dùng điện áp 6V hay 12V Để mạ Crôm dùng 12V Để đánh bóng điện hóa nhơm thường dùng điện áp 12 ~ 24V Anốt : Là điện cực nối vơi cực dương nguồn điện chiều Trước điện phân anót cần phải đánh dầu mỡ, lớp gi Anốt dùng mạ điện có hai loại : anốt hịa tan anốt khơng hồ tan Anốt hoà tan dùng tronh trường hợp mạ niken, mạ đồng, mạ kẽm, mạ thiếc Trong trình điện phân anốt tan vào dung dịch mạ theo phản ứng điện cực : Ni-2e = Ni* Cụ — 2e = Cụ?” Các cation kim loại tan vào dung dịch điện phân đến catốt Phản ứng điện hóa anốt phản ứng oxi hóa Anốt khơng hịa tan dùng trường hợp mạ Crém Đại học Bách Khoa Hà Nội Cao Chién Thang chiêu Thiết kế nguồn mạ Khi điện phân bề mặt anốt khơng hồ tan diễn q trình oxi hóa H,O,OH",Cl 2CI” ~2e = Cl, 40H” -4e=2H,O+O, † Khí anót q trình điện phân thường Ø, hay C, Catốt : điện cực nối với cực âm nguồn điện chiều Trong mạ điện catốt vật mạ Trên bề mặt vật mạ diễn phản ứng khử ion kim loại mạ Ví dụ : Mạniken Mạ kẽm : N'+2e=Mi} Zn?'+2e=Zn Ì Đồng thời với iôn kim loại bị khử, 77,Ø* bị khử giải phóng khí , theo phản ứng : 2/;ø” +2e= H, † +H,O Khí z, bề mặt ca tốt có khả thấm sâu vào mạng tỉnh thể kim loại mạ kim loại nền, làm giảm độ bền học kim loại (khí „, gặp nhiệt độ cao giãn nở mạnh gây rạn nứt, giòn kim loại) Người ta gọi tượng tượng “ giòn kim loại “ Để kim loại mạ bám chặt vào bề mặt kim loạ đồng thời cho lớp mạ đồng đều, bóng sáng hấp dẫn, trước mạ ta cần phải gia công cho bề mặt tiết phẳng, bóng chất dầu mỡ màng oxít Catốt vật mạ cần phải nhúng ngập vào dung dịch, thường ngập mặt nước — 15cm cách day bể khonảg 15cm Các chỗ nói phải đảm bảo tiếp xúc thật tốt, khơng để gây hiên tượng phóng điện chất điện phân Tuyệt đối không để chạm trựctiếp anót catốt nối mạch điện Dung dich chất điện phân: dung dịch chất điện phân dùng để mạ thường có hai phần: Thành phần : gom muối hợp chất chứa iôn kim loại mạ số hoá chất thiết u khác, thiếu hóa chất dung dich dùng để mạ _ Thành phần thứ hai : bao gồm chất phụ gia + Chất làm bóng lớp mạ +Chất đệm giữ cho pH dung dịch ổn định +Chat giảm sức căng nội đảm bảo lớp mạ không bong nứt +Chat san đảm bảo cho lớp mạ đồng +Chat lam tang độ dẫn điện cho lớp mạ đồng +Chất chống thụ động hóa anốt nhằm ổn định mạ Một số đặc điểm dung dịch mạ : _ Dung dịch mạ cần phải có độ đẫn điện cao Độ đẫn điện dung dịch giảm tơn thấtđiện q trình mạ mà cịn làm cho lớp mạ đông đêu Đại học Bách Khoa Hà Nội -8- Cao Chién Thang chiêu Thiết kế nguồn mạ _ Mỗi dung dịch cho lớp mạ có chất lượng khoảng pH định Vi du ma Niken pH=4,5 dén 5,5 Ma dung dịch amôniclorua đên 5,5 Mạ kẽm dung dịch axít pH= 3,5 đên 4,0 pH= 4,5 _ Mỗi dung dịch cho lớp mạ có chất lượng cao khoảng nhiệt độ định VD mạ Niken khoảng nhiệt độ 55->70C, mạ vàng 60->70€C Nhìn chung, điện phân nhiệt độ dung dịch không vượt qua nhiệt độ sôi dung dịch _ Mỗi dung dịch có khoang mật độ dịng catốt thích hợp _ Dung dịch chứa muối phức kim loại thường cho lớp mạ có chất lượng tốt lớp mạ từ kim loại thu từ nuối đơn VD lớp mạ thu từ dung dịch Z»(CAN)? Zz(CN)7 tốt lớp mạ thu từ dung dịch muối CuSO, Bể điện phân : Làm từ vật liệu cách điện, bền hóa học, bền nhiệt Thành mặt bể thường lót chất dẻo có độ bền hóa học, bền nhiệt Lớp chất dẻo lót phải kín tuyệt đối, nước khơng thắm qua Mặt ngồi sơn nhiều lớp chống gi Bé ma thường có dạng hình chữ nhật, điều giúp cho lớp mạ phân bố bể có hình dạng khác Có nhiều bể mạ bể mạ tĩnh, thùng mạ quay, Trên dây toàn sơ đồ tổng quát trình mạ điện phân Trong cơng nghệ mạ cịn có sơ yêu cầu gia công bề mặt trước mạ.Yêu cầu bề mặt trước mạ : - Trước mạ vật cần mạ tiến hành gia công khí để có bề mặt phẳng, đồng thời tẩy xóa lopứ gỉ, đánh bóng bề mặt theo yêu cầu sử dụng mạ - Tay dầu mỡ hợp chất hóa học khác có bề mặt vật Tóm lại trước lúc tiết vào bể điện phân, bề mặt cần phải thật phẳng, sắc nét bóng tuyệt đối dầu mỡ, màng oxit có Trong điều kiện lớp mạ thu có độ bóng tốt, khơng sước, khơng san sùi, bóng tồn lớp mạ đồng ý Phương pháp gia công bề mặt kim loại trước - Phương pháp gia cơng khí bao quay bóng hay sóc bóng thùng quay - Phương pháp gia cơng hóa học hay tây gỉ, tẩy lại làm bóng bề mặt, rửa Sự lựa chọn phương pháp gia công cho mạ : gồm : mài thô, mài tỉnh, đánh bóng điện hóa họcbao gồm: tẩy dầu mỡ, hiệu qủa tốt lại có giá thành rẻ, địi hỏi người kỹ thuật viên phải có hiểu biết đầy đủ phải có kinh nghiệm sản xuất Bất kỳ thiếu sót dù nhỏ việc chuẩn bị bề mặt dẫn đến giảm sút chất lượng lớp mạ phụ thuộc cách vào thuật điều kiện tiến hành chuẩn bị bề mặt lớp nhẹ việc chuẩn bị bề mặt vật mạ đánh giá khơng cơng lượng hình thức lớp mạ Chất phương pháp lựa chọn, kỹ mạ Không coi Đại học Bách Khoa Hà Nội -9- ... tiết máy Mạ tăng độ dẫn điện Ma lam tăng độ chống mài mòn IILSO DO DIEN PHAN Đề tài thiết kế công nghệ Để thấy rõ thiết bị nguồn mạ chiều đề tài có mạ nguồn điện chiều yếu tố trị đề tài, trước... chiêu Thiết kế nguồn mạ CHƯƠNGHn : Lựa chọn phương an Nhiệm vụ đặt đồ án thiết kế nguồn mạ chiều có điện áp thấp dòng lớn Nguồn mạ làm việc theo nguyên tắc giữ dịng điện mạ q trình nạp Mạch có... Thang chiêu À sau k1 Thiết kế nguồn mạ ws ˆ A oA z r Đề tài: 7hiết kế nguồn mạ chiêu có tham so A Phuong an + Điện áp :24 V + Dong tai Imax : 6000 (A) + Đảo chiều : không Nguồn mạ làm việc theo nguyên