Разработка технологического процесса предварительного гальванического меднения печатных плат

доповидь.docx

Шановна комісія! Хочу представити вашій увазі Бакалаврський дипломний проект метою якого була розробка технологічного процесу попереднього міднення друкованих плат.
Друкована плата являє собою ізоляційну основу з одного чи обох боків якої розташовані струмопровідні смужки металу у відповідності з електричною схемою.
Друковані плати є основним компонентом що забезпечує роботу всіх вузлів електронної техніки та прилягаючих приладів і комплектуючих мають велике значення у виробництві радіоелектронної апаратури.
Одним з гальванічних процесів які широко використовується у виробництві ДП є попереднє міднення .
Мідне покриття що використовують повинно мати хорошу адгезію з попереднім шаром а також мати хорошу пластичність та забезпечувати додаткову міцність плати. Осаджуване покриття також повинно мати дрібнокристалічну структуру блиск і не мати дефектів.
Товщина покриття згідно з вимогами стандарту ГОСТ 23751-86 становлять 5-7 мкм. Для нанесення мідного покриття
використовують такі типи ел-ів:
Ціаністі ( найбільш високу розсіювальну здатність ) але через високу лужність розчинів (рн 10-12) агресивність стосовно матеріалів друкованих плат і високу токсичність їх не застосовують для миднення плат.
Пірофосфатні електроліти мають високу розсіювальну здатність і малу агресивність стосовно основного матеріалу друкованих плат (текстоліту) досить стійкі для тривалого виробничого застосування.
Недоліками пірофосфатних електролітів є включення фосфору в мідне покриття що призводить до утруднень при пайці й крихкості осаду.
Сульфатні електролітів міднення найбільш широко застосовуються електроліти що відрізняються простотою складу дешевизною хімічною стійкістю й допустимими високими густинами струму. Вихід за струмом в цих електролітах наближається до 100% і майже не змінюється зі зміною густини струму. Недоліками кислих електролітів є їх незначна розсіювальна здатність і більш груба структура осадів у порівнянні з лужними комплексними електролітами. З метою істотного підвищення ефективності процесів міднення в кислих електролітах розроблені склади з добавками компонентів які дають блискоутворюючий і вирівнюючий ефекти наприклад добавки фірми «АТОТЕСН» (Німеччина) та ін.
З огляду на те що сірчанокислі електроліти доступні й порівняно дешеві легкі в експлуатації легко готуються й корегуються у розроблюваному проекті пропонується використовувати електроліт такого складу:Мідь сірчанокисла (гідрат) (по міді)150 гл
Кислота сірчана (пит. вага 184 х.ч.)150 гл
Хлор-он (вводиться у вигляді хлориду натрію)50 мгл
Передбачаються такі види контролю:
).Здійснюють візуально за допомогою простих оптичних приладів.
). Контроль товщини покриття в отворах друкованої плати.
). Визначення пластичності мідного покриття.
). Оцінка міцності покриття на відшаровування.
Для нанесення мідного покриття на ДП у проекті розроблений технологічний процес схема якого наведена на плакаті. Процесс включає такі операції: .
Для нанесення мідного покриття на ДП вибрана двохпозиційна гальванічна
Яка має таку будову.
Для очистки стічних вод у проекті передбачається використовувати реагент ний метод очистка здійснюється таким чином ( плакат).
Проектом передбачається автоматичне регулювання таких параметрів:
При розробці проекту були розраховані такі техніко-економічні показники процесу:

схема техпроцеса.cdw

2) Хімічне знежирення:
Гідроксид натрію 10-15 гл
Карбонат натрію 20-30 гл
Фосфат натрію 50-60 гл
Силікат натрію 5-6 гл; 3 хв. t=50
непроточна водопровідна вода час=1 хв
)Активація суміщена:
Паладій хлористий 1 гл
Олово двохлористе 45 гл
Соляна кислота 180 гл
Дистильована вода до 1000 мл; 7-10 хв t=40
)Міднення хімічне: Мідь сірчанокисла 15 гл;
натрію гідроксид- 15 гл;
формалін ( 37 % ) - 20млл;
рН 128 -13; t=18-25 0С; час 20 30 хв.
) Промивка холодна: час = 1-2 хв
)Попереднє гальванічне міднення:
Мідь сірчанокисла (гідрат) - 150 гл
Кислота сірчана - 150 гл
С; густина струму 2Адм2
) Уловлення: час = 1-2 хв t = 15-25
Соляна кислта 50-100млл
Водопровідна вода до 1000 млл
) Висушування заготовок гарячим повітрям:
час = 5 хв t = 70-90
Схема технологічного процесу попереднього
гальванічного міднення друкованих плат
непроточна водопровідна вода 1 хв 30-45
Схема технологічного процесу
попереднього міднення друкоаних плат
) Монтаж плат на підвіску

Зміст.doc

Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
1. Субтрактивний метод виготовлення друкованих плат.
2. Субтрактивний негативний метод
3. Субтрактивний позитивний метод.
4. Адитивний метод виготовлення друкованих плат.
5. Електрохімічний метод виготовлення друкованих плат.
Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих платах
Вибір технологічного процесу нанесення гальванічного покриття на
1 Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням
гальванічних покриттів
2. Активація діелектриків у суміщеному розчині
3. Хімічна металізація
4. Розчини для хімічного міднення друкованих плат
5.Коригування розчинів хімічного міднення.
6. Зберігання розчинів хімічного міднення.
7. Утилізація відпрацьованих розчинів хімічного міднення.
Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття
1. Електроліти для міднення друкованих плат.
1.1. Комплексні електроліти.
Вибір і обгрунтування завершальних операцій
Контроль якості гальванічного покриття
Приготування аналіз і корегування електролітів. Способи усунення
неполадок у роботі електролітів
1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
2. Коректування складу ванни міднення
3. Визначення сірчанокислої міді об'ємним тригонометричним
4. Визначення сірчаної кислоти
5. Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом
6. Повітряна продувка
7. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних покриттів на
друковані плати. Технологічні розрахунки
1. Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання
2. Визначення виробничої програми обладнання
3. Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та
розрахунок його кількості
4.Перерахунок діючого обладнання
5. Баланс струму на гальванічній ванні
6. Баланс напруги на гальванічній ванні
7. Вибір джерела струму для гальванічної ванни
8. Визначення джоулевої теплоти складання балансу енергії
9. Тепловий розрахунок гальванічних ванн
Розрахунок витрат матеріалів
1. Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання
2. Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої програми
Розрахунок витрат хімічних реактивів
1. Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання
2. Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої
Розрахунок витрат води
1. Витрати води на приготування електроліту
2. Витрати води на випаровування з поверхні електроліту
3. Витрати води на промивні операції
Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процесу
1 Автоматизація процесу міднення
2. Аналіз технологічного процесу міднення як об’єкта автоматизації
3. Опис розробленої схеми автоматизації
1. Техніко-економічне обрунтування проекту виробництва друковани
1.1. Розрахунок виробничої потужності цеху виробництва друкованих
1.2. Розрахунок ефективного фонду робочого часу цеху виробництва
2. Розрахунок собівартості продукту
2.1. Розрахунок собівартості продукції цеху. Амортизаційні
2.2. Розрахунок вартості сировини матеріалів та
напівфабрикатів цеху
2.3. Розрахунок вартості палива та енергії на технологічні
потреби цеху виробництва друкованих плат
2.4. Розрахунок основної та додаткової заробітної плати
виробничих працівників цеху виробництва друкованих плат із
2.5. Розрахунок витрат на утримання та експлуатацію
2.6. Розрахунок цехових витрат
2.7. Розрахунок загальнозаводських витрат цеху
2.8. Розрахунок собівартості продукції
1. Виявлення та аналіз шкідливих небезпечних виробничих факторів на
проектному об’єкті. Заходи з охорони праці
1.1. Повітря робочої зони
1.2. Виробниче освітлення
1.3. Захист від виробничого шуму та вібрації
1.4. Електробезпека.
1.5. Безпека технологічних процесів та обслуговування
1.6. Пожежна безпека
2. Визначення кількості повітря яке видаляється бортовими
3. Аналіз небезпеки об’єкта.
3.1. Визначення параметрів об’єкта ураження (ОУ) і можливого
попадання цеху в зону ураження (ЗУ).
3.2. Визначення ступеня руйнувань елементів цеху та
3.3. Визначення можливих утрат виробничого персоналу
3.4. Визначення можливого характеру пожеж на об’єкті
1 Екологічно небезпечні наслідки гальванічного виробництва та
напрямки запобігання їм
2 Класифікація стічних вод
3 Ступінь очистки стічних вод. Класифікація методів очистки
4. Метод очистки стічних вод від іонів міді обраний для
розроблюваного проекту
5. Основні технологічні параметри процесу очищення
6. Технологічна схема очистки

схема тех.процесу.frw

РЕЦЕНЗІЯ.doc

освітньо-кваліфікаційного рівня «бакалавр»
виконаний на тему: «Розробка технологічного процесу попереднього
гальванічного міднення плат друкованого монтажу»
студентом Чирюкіном Богданом Борисовичом.
Рецензована робота є актуальна і спрямована на виробництво плат
Виконаний проект повністю відповідає затвердженій темі та завданню
на дипломне проектування.
Пояснювальна записка викладена українською мовою з використанням
правильних технічних термінів оформлена якісно. Графічний матеріал містить
креслення які відповідають вимогам СКД і відображують основний зміст
На основі аналізу про сучасні досягнення гальванотехніки у
технологічній частині проекту обрунтовується вибір сульфатного електроліту
міднення з високоефектиною добакою. Запропонований електроліт забезпечує
отримання високоякісних блискучих покриттів.
Для нанесення мідного покриття у проекті обрунтований вибір
гальванічної ванни обладнаної відповідними пристроями.
Дипломником правильно виконані всі передбачені конструктивні і
технологічні розрахунки.
В економічній частині проекту проведені розрахунки основної
заробітної плати виробничих працівників.
У розділі «Автоматизація» розроблена принципова схема регулювання
основних технологічних параметрів процесу міднення.
Дипломником охарактеризована екологічна небезпека гальванічного
процесу міднення та обрунтований вибір очистки стічних вод реагентним
У дипломному проекті виявлені та проаналізовані небезпечні та
шкідливі виробничі фактори та вимоги безпеки до розроблюваного процесу
міднення і використовуваного обладнання.
Виконаний проект свідчить що Чирюкін Б.Б. здатний самостійно
приймати рішення з вибраного напрямку підготовки.
Рецензований проект заслуговує оцінку «відмінно» а Чирюкін Богдан
Борисович присвоєння кваліфікації бакалавр з хімічної технології та
інженерії спеціальності 6.091603 «Технічна електрохімія»
Старший викладач кафедри
ТНР та ЗХТ НТУУ «КП» к.т.н. Косогіна .В.

Чертеж.cdw

міднення друкованих плат

РЕФЕРАТ.doc

Гальванічні покриття в приладобудуванні. Розробка технологічного
процесу попереднього гальванічного міднення плат друкованого монтажу.
Чирюкін Б.Б. – Київ: НТУУ «КП» ХТФ ХЕ-01
Дипломний проект 2014 рік. Кількість сторінок -93 таблиць –29
рисунків – 2 літературних джерел – 11 .
У проекті розроблений технологічний процес попереднього
гальванічного міднення плат друкованого монтажу з використанням
сірчанокислого електроліту з добавками «МДЕЛ». Для нанесення
електролітичного покриття вибрана і розрахована гальванічна двохпозиційна
ванна із складу автоматичної лінії “Діна плюс 130” з продуктивністю 120 000
В проекті передбачені заходи щодо техніки безпеки автоматизації
параметрів процесу запропонований спосіб очистки стічних вод реагентним
методом розраховані основні техніко-економічні показники.
Ключові слова: попереднє міднення густина струму гальванічна ванна
джерело струму друкована плата сірчанокислий електроліт.
Galvanic coatings in instrumentation. Development of technological
process of pre-galvanic copper plating of printed circuit boards.
Chirukin B.B. - Kyiv: NTUU "KPI" ChTF ChE-01
Diploma project 2014. The number of pages-93 tables -29 figures - 2
literary sources-11. .
The project developed a technological process prior galvanic copper plating
of printed circuit boards using the sulphate electrolyte with additives
MDЕL". For the application of electrolytic coatings selected and designed
galvanic dogmatizing bathroom with automatic line “Dina plus 130” with a
capacity of 120 000 boardsyear.
The project envisages measures on safety automation of process parameters
the proposed method of wastewater treatment reagentum method calculated
basic technical and economic indicators.
Keywords : copper plating current density plating baths a current
source print circuit board sulfate electrolyte the conductive drawing.

загальна ПЗ.pdf

1. Технологічна частина
1. Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з
металізованими отворами
Методи виготовлення друкованих плат можна поділити таким чином:
– субтрактивний негативний та позитивний метод;
– електрохімічний метод;
– комбінований негативний та позитивний метод.
1.1. Субтрактивний метод виготовлення друкованих плат.
Цей метод заснований на травленні металу. Як вихідний матеріал
використовують фольгований діелектрик.
Суть методу: струмопровідний рисунок отримують шляхом
витравлювання міді з пробільних ділянок. Для захисту струмопровідного
рисунка від дії травильного розчину на нього попередньо наносять захисний
рельєф. Як захисний рельєф використовують друкарські фарби фоторезисти
або метали чи сплави які називають металорезисти. Навісні
електрорадіоелементи закріплюють у неметалізованих монтажних отворах і
припаюють до монтажних площадок. На всю поверхню плати за
виключенням місць паяння наносять захисну або паяльну масу яка захищає
плату від дії навколишнього середовища від механічних пошкоджень від
короткого замикання навісними електрорадіоелементами.
розрізняють негативний варіант і позитивний варіант методу. У разі
струмопровідний рисунок.
електороосадження металу (або ж хімічного осадження металу).
1.2. Субтрактивний негативний метод
Схема технологічного процесу:
Виготовлення заготовок друкованих плат. Листи фольгованого
діелектрика розрізають за допомогою гільйотинних або роликових ножиць.
Розмір заготовок визначають з урахуванням технологічного поля.
Виготовлення базових або фіксуючих отворів на технологічному полі
заготовок здійснюють шляхом свердлення за допомогою шаблонів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги. Поверхню фольги
зачищають за допомогою щіток і знежирюють.
Нанесення захисного рельєфу на струмопровідний рисунок
здійснюють методом трафаретного друку або ж методом фотохімічного
друку з використанням негатива зображення.
Травлення міді з пробільних ділянок.
Видалення захисного рельєфу з поверхні заготовок.
Виготовлення монтажних отворів шляхом свердлення.
Нанесення захисної або паяльної маски на всю поверхню плати за
виключенням місць паяння здійснюють методом трафаретного або
фотохімічного друку.
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) на місця пайки гарячим
способом. Плату занурюють у розплав через шар флюсу надлишок
розплавленого металу видаляють обдуваючи плату гарячим (220С)
стисненим повітрям (повітряний ніж). Ця операція виконується на
спеціальних автоматизованих установках.
Обробка плати за контуром. Шляхом фрезерування видаляють
Контроль якості друкованої плати.
Точність методу складає 02 мм і обмежена боковим підтравлюванням
Преваги методу: простота і можливість повної автоматизації.
Не дозволяє виготовляти двобічні плати з перехідними з’єднаннями.
Великі витрати міді внаслідок її витравлювання (витравлюється 70%
Метод екологічно небезпечний вимагає значних витрат на
регенерацію міді та очистку стічних вод.
Субтрактивний негативний метод - один з самих поширених методів
виготовлення вдрукованих плат.
1.3. Субтрактивний позитивний метод.
Метод передбачає використання фотошаблона з позитивним
зображенням струмопровідного рисунка. При цьому захисний рельєф
наноситься на пробільні ділянки і захищає їх від наступного
електроосадження металу.
Виготовлення заготовок друкованих плат.
Виготовлення базових отворів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги.
Нанесення захисного рельєфу на пробіль місця.
Гальванічне нанесення захисного металевого покриття (Ag Au) на
Видалення захисного рельєфу з пробільних ділянок.
Виготовлення монтажних отворів.
Обробка плати за контуром.
Субтрактивний позитивний метод призначений для виготовлення
друкованих плат для НВЧ-діапазоту. Для нанесення захисного покриття у
цьому разі використовують срібло.
1.4. Адитивний метод виготовлення друкованих плат.
Метод призначений для виготовлення для виготовлення двобічних
друкованих плат з перехідними з’єднаннями.
Сутність методу. Вихідним матеріалом є нефольгований діелектрик
спеціальних сортів. Формування струмопровідного рисунка та металізацію
отворів здійснюють шляхом хімічного товстошарового осадження міді.
Пробільні ділянки від осадження металу попередньо захищають шляхом
нанесення захисного рельєфу.
Схема технологічного процесу.
Виготовлення вбазових отворів.
Свердлення отворів які підлягають металізації на верстатах з ЧПУ.
Нанесення захисного рельєфу на пробільні ділянки.
Хімічне міднення струмопровідного рисунка та отворів до товщини 30
Видалення захисного рельєфу.
Нанесення паяльної маски на всю поверхню плати за виключенням
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) гарячим методом з
вирівнюванням покриття гарячим стисненим повітрям.
Контроль якості плати.
Нефольговані діелектрики для адитивного методу:
СТАМ - склотекстоліт у склад якого вводять 01÷02% каталітичних
агентів які підвищують якість металізації;
СТЕК - склотекстоліт на поверхню якого нанесено напівзатверділий
клейовий шар епоксикаучукової композиції яка покращує адгезію шару міді
Преваги адитивного методу:
Висока точність відтворення рисунка - 01 мм так як відсутня
операція травлення міді.
Можна виготовляти плати самого високого класу точності.
Малі витрати міді на виробництво плат.
Велика надійність з’єднань металізованих отворів і друкованих
Рівномірне покриття міддю по всій поверхні плати.
Можливість повторного використання бракованих плат після
Невелика кількість обладнання високий коефіцієнт використання
Недоліки адитивного методу:
Мала швидкість осадження міді тривалість процесу складає
Мала продуктивність висока собівартість виробництва.
Складно підібрати захисний фоторезист який був би стійким протягом
годин у сильнолужному середовищі.
Хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до діелектрика
друковані провідники можуть відшаруватися від поверхні плати.
Адитивний метод знаходить обмежене застосування але проводяться
роботи з його вдосконалення.
1.5. Електрохімічний метод виготовлення друкованих плат.
Суть методу. Як вихідний матеріал застосовують нефольгований
склотекстоліт марки СТЕК. Формування струмопровідного рисунка і
металізацію отворів здійснюють шляхом хімічного і наступного
гальванічного міднення. Товщина шару хімічно осадженої міді складає
шару міді здійснюють електролітичним шляхом що значно скорочує
тривалість процесу формування рисунку.
Свердлення отворів що підлягають металізації.
Підготовка поверхні діелектрика з метою надання їй гідрофільності та
потрібної дрібношорсткості.
Хімічне міднення всієї поверхні до товщини ≥1 мкм.
Попереднє гальванічне міднення (гальванічна затяжка) до товщини
Гальванічне міднення струмопровідного рисунка до товщини 25 мкм в
Гальванічне нанесення металорезисту на струмопровідний рисунок.
Як металорезист часто використовують сплав ПОС-61.
Травлення тонкого шару міді ( 5 мкм) з пробільних ділянок.
Освітлення і оплавлення сплаву Sn-Pb.
Обробка плат за контуром.
Контроль якості друкованих плат.
У цьому методі витравлюється тонкий шар міді ( 5 мкм) і бокове
підтравлення друкованих провідників незначне. З огляду на це точність
методу висока і складає 015 мм.
Електрохімічний метод не знайшов широкого застосування у
промисловості через те що хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію
до діелектрика і можливе відшарування друкованих провідників з поверхні
Для даного дипломного проекту оберемо субтрактивний позитивний
2. Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих
Вимоги до мідних покриттів на друкованих платах:
Дрібнокристалічна структура
Рівномірність товщини в отворах та на боковій поверхні плати
Відсутність тріщин в отворах
Висока адгезія до фольги чи провідного шару
Низький питомий опір
Висока пластичність покриття.
Мідне покриття повинно забезпечити високонадійне електричне
з’єднання елементів плати в умовах термоудару (швидке розігрівання і
охолодження плати в діапазоні температур -20÷240С). Таким вимогам буде
відповідати мідне покриття з високою пластичністю і товщиною в отворах
не менше 5 мкм. За вимогами стандарту мідні покриття на платах повинні
витримувати дію 6÷10 термоударів. Товщина мідного покриття в отворах та
його пластичність строго контролюються в процесі виробництва друкованих
На друковані плати наносять блискучі мідні покриття. Це пов`язано з
тим що якість мідного покриття багато в чому визначає якість
металорезисту який наноситься поверх міді. Чим більш гладенька і якісна
поверхня мідного покриття тим тонший шар металорезисту можна
наносити. У разі використання блискучого мідного покриття товщина шару
металорезисту буде мінімальною.
3. Вибір технологічного процесу нанесення гальванічного покриття на
3.1 Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням
гальванічних покриттів
В даному проекті розробляється процес попереднього міднення
призначений для покриття внутрішньої частини отворів шаром міді.
Операції що передують гальванічному мідненню:
Очищення отворів від задирок;
Хімічне нанесення шару міді на діелектрик в отворах;
При хімічному в стаціонарних ваннах знежирюють розчинами з
підвищеним вмістом їдкого натру (40-50 гл) і кальцинованої соди (100-150
гл). Температура знежирення 80-90°С час 3-10 хв.
Для знежирення всіх металів сплавів і покриттів застосовують
розчин складу (гл); їдкий натр 5-10; вуглекислий натрій 20-40;
тринатрійфосфат 20-40. Режим роботи: температура 60-80°С; густина
струму на катоді 2-10 Адм2; час витримки 3-10 хв.
Будем використоуати саме його.
3.2. Активація діелектриків у суміщеному розчині
Розчин призначений для активування фольгованих діелектриків і
розроблений з метою скорочення технологічного циклу та покращання
якості металізації. У промисловості використовується розчин такого складу
: PdC SnC HC KCl -150 гл . Цей розчин являє
собою колоїдну систему. Паладій знаходиться у вигляді комплексної
сполуки PdSnCl4 яка стабілізована SnCl2. KCl слугує стабілізатором
Металевий паладій майже не виділяється на мідній фользі;
Більша стабільність розчину в роботі;
Менш витрати паладію;
Більша адгезія паладію до діелектрика.
Перед обробкою в суміщеному розчині заготовки попередньо
занурюють у розчин HCl. Це потрібно для того щоб суміщений розчин не
розбавлявся водою інакше рН розчину буде підвищуватися і він буде
мовірний механізм активування діелектриків у суміщеному розчині.
Розрізняють 4 стадії процесу :
– Адсорбція частинок PdSnCl4 на поверхні діелектрика заповнення
мікровпадин здійснюється шляхом занурювання в розчин.
– Промивання. Відбувається гідроліз комплексу на поверхні
PdSnCl4 + Н2О = Sn(ОН)Cl + PdCl2 + HCl
Важкорозчинні частинки зачіплюють і колоїдні частки паладію. На
поверхні заготовки утворюється желеподібний шар який містить ці
– Обробка заготовок у розчині прискорювача ( HCl H2SO4 HBF4 та
ін.). У кислому розчині на поверхні заготовки відбувається реакція :
Sn(ОН)Cl + PdCl2 = Pd + Sn(ОН)Cl3
– Промивання проточною водою. Частки Sn(ОН)Cl3 вимиваються і на
поверхні залишається металевий паладій.
Промивні операції є надзвичайно важливими. Коли промивання не
достатнє то гідроліз проходить у недостатній мірі частинки Sn(ОН)Cl3
також відмиваються недостатньо. На заготовці плати буде мало металевого
паладію – недостатня активація. При надмірній промивці з поверхні плати
змиваються компоненти розчину і металевий паладій на поверхні може бути
Недоліки розчину суміщеного активування такі ж як розчину
активування за двостадійною схемою.
Особливості експлуатації розчинів активування.
Не можна зберігати у металевих нефутерованих ємкостях так як
паладій буде контактно виділятися на стінках і на поверхні металевої
Перемішувати розчин треба механічно.
У неробочий час ванни рекомендується закривати кришками.
Після ванни активування разташовують дві ванни-збірники. Розчини із
цих ванн використовують для доливання основної ванни.
3.3. Хімічна металізація
Як відновник у процесі зазвичай використовують формалін
(формальдегід) який має такі переваги: реагує за кімнатної температури
недорогий недефіцитний. Товарний формалін має 35 – 40% СН2О і 10÷15%
СН3ОН який вводять для запобігання можливої полімеризації. У
промисловості використовують також параформ триоксан
поліоксиметиленгліколь – який у лужному середовищірозкладається з
Процеси які перебігають на умовних катодних та анодних ділянках
поверхні каталізатора:
A: HCOH + 3OH - = HCOO- + 2H2O + 2e
HCOH + OH- = HCOO- + H2
Cu2+ + 2HCOH + 4OH- = Cu + 2HCOO- + H2 + 2 H2O
Процес хімічного відновлення міді відбувається тільки в лужному
середовищі тому Cu2+ необхідно зв’язати в комплексну сполуку. Для цього
застосовують комплексоутворювачі. Швидкість процесу хімічного міднення
в сильній мірі залежить від величини рН розчину ( рН 12÷13 ). Коли рН 14
розчин розкладається а коли рН ≤ 11 поверхня плати пасивується і процес
осадження міді припиняється.
Процес хімічного міднення проходить на межі поділу фаз. Можна
виділити такі стадії процесу: доставка компонентів до межі поділу
адсорбція компонентів на каталізаторі окислювально-відновна реакція
десорбція видалення продуктів реакції з межі поділу. Установлено що
швидкість десорбції водню визначає швидкість усього процесу хімічного
Розчини хімічного міднення є нестабільними можуть самовільно
змінювати свій склад і навіть розкладатися що є їх недоліком.
3.4. Розчини для хімічного міднення друкованих плат
Розчини для хімічного міднення повинні містити такі компоненти: солі
міді комплексоутворувач відновник луг стабілізатори. Розчини
класифікуються за природою комплексоутворивача. Які
комплексоутворювачі використовують: калій - натрій виннокислий Трилон
Б етилендиамін гліцерін.
Розглянемо мкмгод. характеристики розчинів найбільш поширених у
Розчин на основі калій - натрію виннокислого: мідь сірчанокисла –
гл; калій - натрій винограднокислий – 60 гл; натрію гідроксид – 15 гл;
натрій вуглекислий - 4 гл; нікель хлористий – 4 гл; формалін ( 37 % ) – 15
млл; натрій сірчанокислий – 1 ÷ 2 мгл. Величина рН 126 -128;
температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20 ÷ 30 хв. питома площа
завантаження 3÷4дм2л.
Цей розчин найбільш поширенний у промисловості є економічним
містить не дорогі компоненти. Швидкість осадження міді 25 мкмгод.
Товщина отриманого мідного покриття до 1 мкм.
Розчин на основі калій-натрію винограднокислого (синтетичний
ізомер сегнетової солі): мідь сірчанокисла – 25 гл; калій - натрій
виннокислий – 30 гл; натрію гідроксид – 30 гл; формалін ( 37 % ) – 15 млл;
натрію диетилтіокарбонат – 30 мгл. Величина рН 131÷133; температура 18
– 25 0С; тривалість процесу 15 ÷ 25 хв. питома площа завантаження 2÷3
Цей розчин більш дешевий ніж попередній але меньш стійкий.
Розчин на основі Трилону Б: мідь сірчанокисла – 15 гл; Трилону Б –
гл; натрію гідроксид – 15 гл; формалін (37 %) – 20 млл; натрію
диетилтіокарбонат – 30 мгл калію гаксафероціанат – 40 мгл. Величина рН
8 -130; температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20÷30 хв. питома
площа завантаження 2÷3 дм2л.
Комплексна сіль міді з Трилоном Б є більш стійкою сполукоючерез це
цей розчин характеризується великою стабільністю і ньому можна
наносити шар міді товщиною 3 мкм за 30 хвилин.
Оберемо розчин на основі трилону Б для розроблюваного проекту.
3.5.Коригування розчинів хімічного міднення.
Корегування за вмістом сірчанокислої міді гідроксиду натрію та
формаліну здійснюється щоденно перед початком роботи за результатами
хімічних аналізів. Стабілізатор вводять у розчин в кінці робочого дня в
від рецептурного значення. Коригування за вмістом
комплексоутворювача здійснюється 1 раз на тиждень.
3.6. Зберігання розчинів хімічного міднення.
З метою запобігання розкладання розчині під час зберігання їх
підкислюють сірчаною кислотою таким чином:
– у разі зберігання більше 24 годин розчин підкислюють до рН 5÷6;
– у разі зберігання менше 24 годин розчин підкислюють до рН 12.
3.7. Утилізація відпрацьованих розчинів хімічного міднення.
У процесі експлуатації у розчинах хімічного міднення накопичується
сірчанокислий натрій та оцтовокислий натрій що призводить до погіршення
якості осадів і їх змінюють на нові. Відпрацьовані розчини утилізують з
метою вилучення міді та інших компонентів. Технологія утилізації
визначається природою комплексоутворювача.
Вилучення міді із розчинів на основі калію-натрію виннокислого.
Роблять хімічний аналіз на вміст Cu2+ та С4Н4О6
- добавляють Cu2+ для вирівнювання концентрації з С4Н4О6
-. Після цього розчин підкислюють
Н2SO4 до рН = 4. При цьому випадає осад CuС4Н4О6. Сіль декантують
промивають висушують та використовують для приготування нових
розчинів хімічного міднення.
Вилучення міді з розчинів на онові трилону Б здійснюю за допомогою
двохстадійного процесу.
Відпрацьований розчин нагрівають до 60С. Додають розчин лугу і
формалін перемішують протягом двох годин відстоюють протягом десяти
годин. Утворений порошок міді відфільтровуть промивають. Висушують в
електропечах і здають на переплавку.
Вилучення кислотного залишку трилону Б. Фільтрат підкисляють
H2SO4 до рН 1÷2 перемішують протягом двох годин. При цьому
утворюється етилендіамінтетраоцтової кислоти. Розчин відстоюють дев`ять
годин фільтрують. Осад промивають висушують і здають на переробку.
Обладнання для хімічного міднення друкованих плат.
Активацію діелектрика і хімічну металізацію в цих лініях виконують
на модулі хімічного міднення.
4. Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття
На даний час в промисловості використовують сульфатні
бористоводневі пірофосфатні і ціанідні електроліти міднення.
відповідати мідне покриття з високою пластичністю.
4.1. Електроліти для міднення друкованих плат.
Вимоги до електролітів міднення:
Висока розсіювальна здатність;
Можливість отримання пластичних покриттів;
Висока продуктивність;
Невелика агресивність до фоторезистів та діелектриків;
Стійкість невелика вартість та доступність.
4.1.1. Комплексні електроліти.
Мають більш високу розсіювальну здатність ніж інші електроліти.
Ціанисті електроліти – мають саму високу
розсіювальну здатність але у виробництві плат не використовуються через
такі недоліки: висока токсичність електроліт руйнує діелектрик невисокий
вихід за струмом мала продуктивність.
Пірофосфатні електроліти також мають високу розсіювальну
здатність але вони не токсичні. Один із варіантів застосовуваних
електролітів має такий склад: мідь сірчанокисла – 90 гл; пірофосфат калію –
0 гл; лимона кислота – 20 гл; аміак водний – (25%) – 2 млл; селеніт
натрію – 0002 гл; рН 83÷85; катодна густина струму 08 ÷ 17 Адм2;
температура електроліту 30÷500С.
Переваги електроліту:
) Дрібнокристалічна структура покриття ;
) Висока розсіювальна здатність (товщина шару міді в отворах складає
% від товщини на контактних площадках);
) Відсутність органічних добавок дозволяє здійснювати безперервну
фільтрацію електроліту через активоване вугілля що дозволяє зберігати
добрі механічні властивості міді в тому числі і еластичність і на протязі
тривалої експлуатації електроліту.
Недоліки електроліту:
) Мала продуктивність;
) Вузький діапазон рН який складно підтримувати;
) Схильність анодів до пасивації що робить необхідним підтримувати
підвищену температуру;
) Фосфор включається в склад осаду що призводить до їх крихкості ;
) Електроліт лужний і тому не можна застосовувати перспективні
фоторезисти СПФ – ВЩ;
) Електроліт містить дорогі компоненти.
Наявність відмічених недоліків обмежує широке розповсюдження
пірофосфатних електролітів у промисловості.
Кислі електроліти. Мають меншу разсіювальну здатність але є більш
стійкими і більш продуктивними.
Борфтористоводневий електроліт який знаходить застосування в
промисловості має такий склад ( гл ):мідь борфтористоводнева – 250;
кислота борфтористоводнева – 15; кислота борна – 40; температура
електроліту 15÷200С; катодна густина струму 3÷5 Адм2.
) Порівняно невисока розсіювальна здатність ( товщина шару міді в
отворах складає 40÷50% від товщини на контактних площадках );
) Агресивний до фоторезистів що призводить до накопичення
органічних домішок в електроліті і втрати пластичності покриття;
) Складність при очищенні стічних вод через наявність фторборатів;
) Мітить дорогі компоненти.
Борфтористоводневі електроліти можна застосовувати у виробництві
друкованих плат з низькою густиною струмопровідного рисунка.
Сульфатні електроліти. Сульфатні електроліти є найбільш простими
за складом і дуже стабільними в роботі. х легко готувати і коригувати.
Однак стандартний електроліт має низьку розсіювальну здатність а
отримані осади є крупнокристалічними. Продуктивність електроліту
невисока. Такі електроліти є не придатними для міднення друкованих плат.
Введення високоефективних блискоутворюючих з одночасною зміною
співвідношення концентрації міді і сірчаної кислоти в бік збільшення
останньої що значно покращує характеристики сульфатних електролітів.
За величиною розсіювальної здатності вони наближаються до
комплексних електролітів однак забезпечують високу продуктивність.
У промисловості використовують такі блискоутворюючі добавки як “
ЛТИ ” “ МДЕЛ ” RV-M Cupracid BL-CT та Cupracid BL і ін.
Наприклад використання добавки “ МДЕЛ ” ( виробник – Україна )
дозволяє отримувати осади стійки до термічних навантажень які
витримують не менше 10 термоударів. Відносне видовження покриття
÷12%. Розподіл металу в отворах і на контактних площадках складає
5÷09 блиск – 95%. Добавка “МДЕЛ” стійка у сильно кислих
середовищах. Вона не токсична не містить біологічно жорстких речовин.
На теперішній час сульфатний електроліт з блискоутворюючими
добавками є основним для міднення друкованих плат.
Для прикладу можна навести склади електролітів міднення на базі
добавки “ МДЕЛ ” які є найбільш поширені в промисловості:
Електроліт №1: мідь сірчанокисла 70÷80 гл; сірчана кислота 170÷180
гл; натрій хлористий 0030 ÷ 0050 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 1÷4Адм2; температура
електроліту 15÷300С.
Електроліт №2: мідь сірчанокисла 150÷160 гл; сірчана кислота
0÷150гл; натрій хлористий 0050÷0080 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 2÷5Адм2; температура
електроліту 20÷300С.
В обох електролітах передбачається використовувати аноди марки
АМФ застосовувати хитання катодних штанг та перемішування стисненим
Електроліт №1 характеризується підвищеною разсіювальною здатністю
і використовується для виробництва багатошарових друкованих плат та
складних плат з діаметром отворів менше 07мм.
Електроліт №2 дозволяє використовувати підвищену густину струму і
використовується для виготовлення звичайних двобічних плат.
Для даного проекту обиремо електроліт №2
Для нанесення блискучих мідних покриттів застосовують аноди марки
АМФ (аноди мідні фосфорвмісні) які містять 007 ÷ 01% фосфору і
відносяться до категорії безшламових. Наявний додаток фосфору в анодах
виконує такі функції:
Сприяє разкисленю мідного зерна при прокатуванні анодів.
Одновалентна мідь яка утворюється поблизу анодів реагує з
фосфором і утворює на поверхні анодів чорну плівку Cu3P яка призупиняє
подальше утворення Cu+ так як Cu2+ не буде контактувати з металевою
міддю. Таким чином унеможливлюється перебіг реакції
диспропорціонування з утворення частинок металевої міді.
Плівка Cu3P перешкоджає можливе розкладання ПАР на анодах.
На роботу анодів АМФ дуже впливає вміст хлор-аніона в електроліті.
Коли цей вміст перевищує 80 млл то буде спостерігатися суцільне
шламоутворення що призведе до погіршення фізико-механічних
властивостей покриття.
Для попередження сольової пасивації величина анодної поверхні
повинна в два рази перевищувати величину катодної поверхні.
Недоліком анодів марки АМФ: при експлуатації анодів в електроліті з
часом накопичується фосфор що призводить до крихкості утворених осадів.
Домішки фосфору видаляють шляхом обробки електроліту активованим
5. Вибір і обгрунтування завершальних операцій
Оскільки після міднення отворів плати покривають фоторезистом то
завершальними стадіями після міднення є:
Холодна промивка для видалення електроліту з поверхні;
Гаряча промивка для зменшення товщини шару Прандля;
Сушка необхідна оскільки фоторезист має наноситись на суху
поверхню. Холодна промивка здійснюється хлодною проточною водою з
подальшим очищенням.
Гаряча промивка відбувається в ванні об’ємом 1-2 м3 гарячою водою
яка змінюеться при досягненні певної критичної концентрації електроліту.
Сушка здійснюється промисловим калорифером. Гаряча промивка
здійснюється з метою зменшення теплоти при сушінні плат.
При збільшенні температури зменшується в’язкість електроліту який
залишився на заготовці в шарі Прантля.
6. Контроль якості гальванічного покриття
Контроль наявності покриття на усіх ділянках плати та його
зовнішнього виду. Здійснюють візуально за допомогою простих оптичних
приладів. Контролюють наявність покриття та його колір наявність
дендрітів підгорілих ділянок.
Контроль товщини покриття в отворах друкованої плати за допомогою
металографічних шліфів.
Плату розрізають по центру отворів готують шліф за спеціальною
методикою і за допомогою мікроскопа вимірюють товщину. Метод дозволяє
отримувати об’єктивні данні забезпечує високу точність вимірювання але є
Визначення пластичності мідного покриття.
Відповідним чином підготовлену пластину із нержавіючої сталі
завантажують разом із пластинами у ванну і наносять мідне покриття
товщиною 30мкм. За допомогою скальпеля отриману мідну фольгу
відшаровують на її поверхні визначають голкою контрольні точки А і Б за
допомогою відлікового мікроскопа вимірюють відстань АБ = l ( у межах 30
мм). Потім фольгу розтягають до початку руйнування у розривній машині
знову вимірюють відстань АБ = lк . Відносне видовження розраховують за
Виконують декілька вимірювань і усереднюють результати. За
величиною відносного видовження роблять висновок про пластичність
Оцінка міцності покриття на відшаровування.
На технологічному полі друкованої плати за допомогою скальпеля
вирізають та відокремлюють смужку з покриттям близько 50мм. Полоску
перегинають 5 раз під кутом 1800 і коли на величині виникають пухирці
вздуття то адгезія мідного покриття не достатня.
7. Приготування аналіз і корегування електролітів. Способи усунення
неполадок у роботі електролітів
Для приготування електроліту використовують деіонізовану або
знесолену воду. Електроліт можна приготувати використовуючи як окремі
хімікати так і попередньо приготовлені концентрати.
1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування із солей
Таблиця 7.1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування 100 літрів
Вода повністю знесолена
Мідь ()-сульфат-5-гідрат *
* Залізо(Fe): мах 01 % по масі
Хлорид (С): мах 002% по масі
Порядок приготування
Розчиняють сульфат міді в повністю знесоленій воді. Вода може бути
Додають 10 мл перекису водню (Н2О2 30%). Залишають на чотири
години реагувати при перемішуванні й фільтрації.
Додають необхідну кількість сірчаної кислоти (сірчана кислота
Додають 02 кг фільтруючого вугілля Schering N. Протягом 1 години
розчин повинен циркулювати й після 6-8 годин охолоджуватися.
Ретельно відфільтрувати розчин.
Остудити до 25°С и додати добаку «МДЕЛ».
Без дозування проробляють розчин при 4А-годл (катодна густина струму
Проводять аналіз на вміст іонів хлору й при необхідності коректують.
Вміст міді становить 384 гл.
7.2. Коректування складу ванни міднення
Для виробничого контролю треба через певні інтервали часу проводити
аналітичний контроль нижче наведених компонентів ванни:
При заправленні У процесі
Сірчана кислота 150 гл
рH ванни становить менше 10 і не вимагає перевірки.
Для ванни що довго проробила треба час від часу проводити
визначення вмісту заліза в електроліті.
Якщо вміст міді електроліту впаде в процесі роботи нижче заданого
значення то додають мідь (II) сульфат - 5 гідрат. Для цього розчиняють сіль
у теплій знесоленій воді або дистильованій воді й розчин як описано в
розділі “Приготування ванни” обробляють фільтрувальним вугіллям.
Schering N. Після ретельної фільтрації розчин можна додати в електроліт.
Додавання 04 кг. міді (П) сульфат - 5 гідрату на 100 л ванни підвищує вміст
міді приблизно на 1 гл.
Для підвищення вмісту сірчаної кислоти використовують сірчану
кислоту концентровану ч.д.а. (густина 184 гсм3). Додавання 05 л на 100 л.
ванни підвищує вміст сірчаної кислоти на 92 гл.Сірчану кислоту додають
при помішуванні щоб запобігти місцевому нагріванню.
Низький вміст хлоридів коректують за допомогою хлориду натрію
ч.д.а. Добавка 1 кг хлориду натрію на 100 л ванни підвищує вміст хлоридів
Хлорид натрію перед додаванням варто розчинити в невеликій кількості
7.3. Визначення сірчанокислої міді об’ємним трилонометричним
Мідь із двонатрієвою сіллю етилендиамін тетраоцтової кислоти
(трилон Б) утворить міцний розчинний комплекс. В аміачному середовищі
дана реакція протікає миттєво й строго в еквівалентних кількостях. Завдяки
цьому визначення міді може бути виконано із застосуванням індикатора
мурексида що в еквівалентній точці дає зміну забарвлення розчину в синьофіолетовий колір.
Аміак водний 25% розчин;
Буферний розчин (54 г NH4Cl розчинити в 200 мл води долити 350 мл 25%
розчину аміаку долити дистильованої води до 1 л і перемішати);
ндикатор - мурексид;
Трилон Б 01Н розчин;
Стандартний розчин міді (10 г сірчанокислої міді розчинити до мітки
дистильованою водою). 100 мл електроліту відібрати піпеткою в мірну
колбу ємністю 100 мл довести об'єм колби до мітки дистильованою водою
перемішати. Відібрати цього розчину 10 мл піпеткою в конічну колбу
ємністю 250 мл розбавити розчин до 100 мл долити 1-2 краплі метилового
оранжевого й нейтралізувати розчин до жовтого забарвлення 10% розчином
аміаку долити 3-4 мл буферного розчину додати на кінчику шпателя
індикатора мурексида й титрувати отриманий розчин точно 01Н трилоном
Б до одержання малиново- фіолетового забарвлення.
Вміст сірчанокислої міді в гл розраховують по формулі:
де Н - кількість сірчанокислої міді г;
а - кількість 01Н трилона Б витраченого на титрування мл;
Т - титр 01Н трилона Б по міді (теоретично титр 0003177);
т - кількість електроліту узятого на аналіз мл;
93 - коефіцієнт перерахування з міді на сірчанокислу мідь.
Контроль точності аналізу:
За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох
паралельних визначень припустимі розбіжності між якими не повинні
7.4. Визначення сірчаної кислоти
ндикатор метиловий жовтогарячий 01% розчин;
дкий натр 01Н розчин.
Проведення аналізу:.
Частина розчину що містить 1 мл електроліту розбавити водою до
0-240 мл додати 2-3 краплі метилового оранжевого й титрувати
отриманий розчин 01Н розчином їдкого натру до переходу забарвлення з
Вміст сірчаної кислоти в гл розраховують по формулі:
де Н – кількість сірчаної кислоти г;
а – кількість 01Н їдкого натру витраченого на титрування мл;
Т – титр 01Н NaОН по
(теоретично титр 00049) гл;
т – кількість електроліту узятого на аналіз мл;
7.5. Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом
1 М розчин азотнокислого срібла;
Налити в склянку 50 мл розчину електроліту й розбавити пробу 50 мл
дистильованою водою. Підключити хлорсрібний електрод до позитивного а
ртутносульфатний - до негативного полюсів рн-метра. Електроди занурити в
розчин для титрування. Установити діапазон виміру в 350 мВ при
безперервному перемішуванні невеликими порціями доливати розчин
азотнокислого срібла. Через 45 секунд після надходження кожної порції
необхідно записати об'єм доданого розчину й зміни потенціалу. Кінець
титрування наступає при різниці потенціалів приблизно 200 мВ. Для чіткого
фіксування моменту стрибка потенціалу останні порції додавати обережно
Розрахунок вмісту хлоридів проводять по формулі гл:
де V - об'єм розчину азотнокислого срібла що пішов на останнє титрування
N - нормальність розчину азотнокислого срібла.
7.6. Повітряна продувка
Необхідний об'єм повітря - 12 - 20 м3год на кожний метр довжини
катодної штанги. Трубки через які подається повітря розташовуються
паралельно штанзі на висоті З0 - 80 мм від дна ванни. Залежно від розмірів
ванни отвори в них діаметром 3 мм на відстані 80- 100 мм один від одного
свердлятся під кутом 45° до дна ванни. Кожна трубка у такий спосіб має
два ряди отворів розташованих навпроти один одного з інтервалами 40 - 50
мм . Рекомендується встановлювати у ванні щонайменше дві такі трубки із
внутрішнім діаметром 20 - 40 мм. Відстань між ними становить 150-250 мм.
7.7. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
та способи їх усунення
Можливі причини Способи усунення
Поліпшити підготовку
поверхні друкованої плати
перед гальванічним мідненням.
Привести температуру
електроліту у відповідність із
Проробити електроліт при
блискоутворюючо 3=1Адм2 застосовуючи
блискоутворюючо )=1Адм2 застосовуючи
технологічні заготовки до
рисунка ("муар" добавки
завислих часток в електроліту.
Завищена густина Знизити густину струму й
увести перемішування.
Додати необхідну кількість
блискоутворюючої добавки.
блискоутворюючо Застосувати додаткові екрани.
8. Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних
покриттів на друковані плати. Технологічні розрахунки
8.1. Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання
Розробюване підприємство працює в одну восьмигодинну зміну
п’ять днів на тиждень. Враховуючи 10 святкових і 104 вихідних днів час
роботи цеху складатиме
Tн (365 104 10) 8 2008год.
Дійсний річний фонд часу роботи обладнання Т (год) визначають
виходячи із Т з урахуванням загальних річних витрат часу на неминучі
простої обладнання (К) які в гальванічному виробництві можуть
складати від 2 до 8 %. При роботі неавтоматизованого немеханізованого
обладнання і стаціонарних ванн загальні витрати часу на простої
обладнання яке працює в одну зміну складає 2 %
Т д Т н К пр Т н 2008 0 02 2008 1968год.
8.2. Визначення виробничої програми обладнання
Річна прграма даного підприємства складає 120 тис. плат. Враховуючи
що брак скадатиме 1% ми маємо виробляти
Р р РЗ К бр РЗ 120 0 01 120 121 2тис.шт.
Тобто в день ми маємо вирбляти
8.3. Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та
розрахунок його кількості
В розроблюваному проекті використовується автоматична лінія АГ44М з двопозиційними гальванічними ваннами.
Час нанесення мідного покриття на заготовку складає
n d м 60 102 5 892 60 102
де п – товщина покриття мкм; dм – густина металу покриття гсм3; Вс –
катодний вихід за струмом (доля одиниці); Ке – електрохімічний еквівалент
гА.год; iк – середня катодна густина струму Адм2.
Тривалість обробки однієї завантажувальної одиниці (підвіски з
хв-час на завантаження і вивантаження плат на підвіску.
Таким чином кількість оброблюваних завантажень
Разове завантаження всіх ванн:
8.4.Перерахунок діючого обладнання
ln l 2l1 1 28 2 01 1 08 м
hn h h1 h2 h3 094 0 2 0 05 0 24 0 47 м
де h – внутрішня висота ванни м; h1 – відстань від дна ванни до нижнього
краю підвіски; h2 – відстань від верхнього краю підвіски до дзеркала
електроліту ; h3 – відстань від дзеркала електроліту до верхнього краю
Габаритні розміри плати 150х290мм відстань між платами 10мм.
Таким чином кільксть плат на підвісці
S n (108 2 0 005) (0 47 2 0 005)
Sдп (015 2 0 005) (0 29 2 0 005)
Але якщо розмстити плати так щоб 150мм-сторона розсташовувалась
вздож висоти(рис. 1) то
Рис.1 схема розсташування заготовок на підвісці
N 0 З nn N n 9 2 18шт.
nB N оз Т д 18 1968 60
8.5. Баланс струму на гальванічній ванні
I K ik S0 З 115 200 015 0 29 9 2 180 А
де коефіцієнт К ураховує втрати електрики на осаджування металу на
контактах підвісного пристрою
Cu+2e=Cu2+ (Вс=100%)
Cu2+=Cu+2e (Вс=100%)
Таблиця 8.5. Баланс електрики ванни міднення
8.6. Баланс напруги на гальванічній ванні
Визначити напругу та скласти баланс напруги на ванні гальванічного
міднення за такими вихідними даними: ік = 200 Ам2; іа = 80 Ам2; Еіа = +035
В; Еік = +025 В; = 3610–2 Омм; lа-к = 0155 м.
Баланс напруги процесу міднення розраховують за формулою:
U Eia Eik U ом U I U К
де різниця потенціалів
При середній густині струму яка проходить через електроліт
iср ik ia 200 80 1265 A м 2
падіння напруги в електроліті становитиме
ΔU ом K i ср lа к 1 01 126 5 0155 3 6 102 0 713В
Тоді напруга на ванні
U Ea Ek U ом 09 01 0 713 09 0903В
Сума падіння напруги на електродах провідниках і контактах ванни:
U U k 01 0903 0 09 В
Таблиця 8.6. Баланс напруги на ванні міднення
Різниця потенціалів під струмом 01
Падіння напруги в електроліті
Падіння напруги в електродах
контактах і провідниках U1 +
8.7. Вибір джерела струму для гальванічної ванни
Джерело струму що використовується повинно підтримувати силу
струму не менше 180 А і напругу 0903 В і мати потужність
N U I 180 0903 1625 Вт
Оберемо джерело струму марки ТЕ - 40012Т номінальною
напругою 12 В і силою струму 400 А.
Для вибраного випрямного агрегату коефіцієнт завантаження
Отже вибране нами джерело стуму такожможе живити іншу
гальанічну пару й другу гальанічну ванну.
8.8. Визначення джоулевої теплоти складання балансу енергії
Визначити кількість джоулевої теплоти та скласти баланс енергії на
годину роботи ванни міднення за такими вихідними даними: = 180А;
U 0903B ; тривалість електролізу за одну астрономічну годину складає
Wдж 3 6 I U 60 3 6 180 0903 4655 60 454кДж .
Так як процес міднення відбувається з розчинними анодами а катодний
і анодний вихід за струмом близькі до 100 % то
Таблиця 8.8. Баланс енергії на ванні міднення
8.9. Тепловий розрахунок гальванічних ванн
Максимально можливу температуру розігріву ванни tk оС визначається
V1 C1 d1 C2 m 2 C3 m3 C4 m 4
де V1 C1 d1 - відповідно об’єм питома масова теплоємність і густина
електроліту що нагрівається; C2 - теплоємність матеріалу корпуса ванни
для сталі – близько 500 Дж (кг К ) ; m2 - маса ванни; C3 - теплоємність
матеріалу футеровки для вініпласту близько 1630 Дж (кг К ) ; m3 - маса
футеровки; C4 - теплоємність матеріалу анода; m4 - маса анодів у ванні;
t k - кінцева температура електроліту.
Розрахунок показує що за умови відсутності теплообміну
температура електролізера не зросте більш як на 134 С тому
охолодження не потрібне.
9. Розрахунок витрат матеріалів
9.1. Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання
Gаз = К1 . К2 . nаш . lв. hв . а . da . nв 0 48 4 1 3 095 8 92 0 01 2 0 423кг
де К1 – коефіцієнт який враховує співвідношення сумарної ширини анодів
до довжини ванни (приймають К1 = 06); К2 – коефіцієнт який враховує
анодних штанг у ванні; da – густина
матеріалу анодів кгм3; а – товщина анодів м; nв – кількість ванн даного
9.2. Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої
Ці витрати Gap кг визначають за формулою:
де S – сумарна площа нанесеного покриття при виконанні річної програми
м2; п – товщина покриття в мікрометрах; Ap – норма витрат розчинних
анодів на нанесення покриття товщиною один мікрометр кгм2. Значення Ap
визначають виходячи з чистої маси покриття технологічних втрат та
Ap = dп . (1 + 006) . 10-6 кгм2
де dп – густина металу покриття кгм3.
Gap 121200 0 29 015 2 8 92 (1 0 06) 106 5 0 4975кг
10. Розрахунок витрат хімічних реактивів
10.1. Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання
Витрати кожного компонента електроліту Gі (кг) визначається за
Gi = Ci . Vв . Kзап. nв
де Сі – концентрація відповідного компонента електроліту кгм3; Vв – обєм
ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни Кзап = 07 09; nв – кількість
Витрати для мідного купоросу
G1 150 1 63 085 2 415 65кг
Для сірчаної кислоти
G3 1 1 63 085 2 2 771кг
Для хлористого натрію
G4 0 05 1 63 085 2 0139кг
10.2. Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої
Розрахунок витрат кожного компонента здійснюється за формулою:
де Vвт – сумарний обєм електроліту який виноситься із ванни при
виконанні річної виробничої програми м3.
Величину Vвт можна визначити як:
де S’ – сумарна геометрична поверхня плат яка обробляється за рік м2;
коефіцієнт 115 – враховує площу занурюваної частини підвісок; Ае – норма
витрат електроліту який виноситься з деталями м3м2.
G1* 150 115 10544 4 015 10 3 272836кг
G3* 1 115 1544 4 015 10 3 1819кг
G4* 0 05 115 10544 4 015 103 0 091кг
Отже загальні итрати компонентів
для мідного купоросу
G1** 272836 415 65 688 486кг
G3** 1819 2 771 459кг
G4** 0 091 0139 0 23кг
11. Розрахунок витрат води
11.1. Витрати води на приготування електроліту
Такі витрати G Н О (кг) визначаються за формулою:
де С Н О – вміст води в одному м3 електроліту кгм3; Vзаг – сумарні витрати
електроліту на виконання річної виробничої програми м3.
Величину С Н О можна визначати за формулою:
C H O d ел С1 С 2 С n
де dел – густина електроліту кгм3 С1 С2 Сn – вміст компонентів в
Сумарні витрати електроліту знаходять за формулою:
Vзаг Vв К зап n в Vвт
де Vв – обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни nв – кількість
ванн; Vвт – обєм електроліту винесеного деталями
G * H 2O (1100 (150 150 1 0 05)) (1 63 085 1819) 8015кг
11.2. Витрати води на випаровування з поверхні електроліту
Такі витрати води C IV
H O (кг) розраховують за формулою:
6 К в Sе Р Н2О Р п Т д n в
де 456 – коефіцієнт пропорціональності кгм2год; Кв – коефіцієнт
величина якого залежить від швидкості руху повітря над дзеркалом
електроліту (для спокійного повітря Кв = 056; для повільного руху повітря
Кв = 071; для швидкого руху повітря Кв = 086); Sе – поверхня дзеркала
електроліту м2; nв – кількість ванн даного типу; Рп – парціальний тиск
водяної пари за температури та вологості навколишнього середовища Па.
Величину Рп визначають за формулою:
де Ps – тиск насиченої водяної пари за
температури навколишнього
середовища повітря Па; – вологість повітря в умовах цеху %.
Оскільки максимальна вологість
цеху даного типу 60% то для
розрахунку оберемо саме таку. =60% при t=200C Pп=06·466=280 Па.
11.3. Витрати води на промивні операції
При одноступеневому промиванні способом занурювання погодинні
витрати води 1Vгод визначають за формулою:
Vгод А е К Рг дм год.
де Ае – норми виносу розчину із ванни поверхнею плат дм3м2 (наведені в
додатку 7); Рг – годинна виробнича програма ванни м2год; К – критерій
остаточної промивки плат. Його визначають за співвідношенням:
де С0 – концентрація основного компонента у ванні після якої
проводиться промивка гдм3; Ск – гранично допустима концентрація
основного компонента у воді після промивки гдм3.
Сумарні витрати води на промивку при виконанні виробничої програми
Vсум Vгод Т д 15 дм3
де коефіцієнт 15 враховує можливе падіння тиску води у водопровідній
8 15 103 2177 28кг зміна
Загальні річні витрати води
V p (2177 28 0988) 251 8015 547546 768кг рік
Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процесу
1 Автоматизація процесу міднення
механізація та автоматизація. Механізація та автоматизація можуть бути
частковими якщо охоплюються деякі агрегати та деякі процеси повними
або комплексними якщо охоплюють весь гальванічний цех. В цьому випадку
ручна праця повністю виключена а управління процесами здійснюється
оператором за допомогою приладів дистанційного керування. Комплексна
механізація та автоматизація повинні забезпечувати підвищення якості та
довговічності машин що випускаються різних приладів та пристроїв
підвищення умов праці в гальванічному цеху забезпечення захисту
навколишнього середовища.
Основними параметрами з якими пов’язане налагодження автоматичної
Таким чином гальванічні ванни в автоматичній лінії обладнані
датчиками та пристроями для контролю та регулювання величин параметрів
що були зазначені вище.
2. Аналіз технологічного процесу міднення як об’єкта автоматизації
В автоматизованих системах вимірювання температури здійснюється
на основі фізичних властивостей тіл що функціонально пов’язані з
температурах 20 30 °С. Температуру можна вимірювати різними видами
У процесі нанесення мідного покриття може змінюватись склад
електроліту його об’єм а також рН розчину. Об’єм електроліту може
змінюватись при його розбризкуванні під час вивантаження деталей.
Що стосується зміни складу електроліту та рН то цей факт може
призвести до погіршення структури осаду та його рівномірності що
негативно вплине на його якість. Саме тому слід автоматично підтримувати
постійний склад електроліту його рівень та рН.
Не менш важливим параметром процесу міднення є густина струму.
При зменшенні густини струму знижується швидкість осадження металу а
при підвищенні покриття буде губчастим порошкоподібним.
технологічного режиму визначено необхідний об’єм автоматизації процесу
який подано у вигляді таблиці 2.1.
Параметри регулювання та контролю процесу нанесення мідного покриття
3. Опис розробленої схеми автоматизації
Схема автоматизації є основним технічним документом що визначає
функціональну структуру в блочному вигляді окремих вузлів автоматичного
контролю керування і регулювання технологічного процесу та оснащення
об’єкта керування приладами і засобами автоматизації.
Під час розроблення схеми автоматизації необхідно слідкувати за
забезпеченням наступних факторів:
отримання первинної інформації про стан технологічного
процесу та обладнання;
стабілізація технологічних параметрів процесу;
контроль та реєстрація технологічних параметрів процесу та
стану технологічного обладнання.
Поставлені вище задачі можна вирішити проаналізувавши умови роботи
технологічного обладнання на базі виявлених законів та критеріїв керування
технічних засобів зокрема відбірних пристроїв засобів отримання первинної
інформації засобів перетворення та обробки інформації засобів подання
інформації обслуговуючому персоналу.
Схема автоматизації виконана у вигляді креслення на якому схематично
показано: технологічне устаткування комунікації органи керування і засоби
автоматизації із зазначенням зв’язків між технологічним устаткуванням і
засобами автоматизації а також зв’язків між окремими функціональними
блоками і елементами автоматики.
В першому контурі системи керування процесом
використовуємо показувальний і реєструвальний вторинний прилад 1-2 і
нормувальний перетворювач 1-3.
У другому контурі проводимо контролювання рівня електроліту в
електролітичній ванні для цього у електролізері встановлено буйковий
рівнемір 2-1 який подає пневматичний сигнал тому на щиті керування було
встановлено пневмоелектричний перетворювач 2-2 з якого сигнал поступає
на пневматичний регулятор 2-3 який передає сигнал на виконавчий механізм
– пневмопривід мембранний 2-4. Контури 5 6 працюють аналогічно.
Контроль сили струму та напруги на клемах ванни виконується за допомогою
випрямного агрегату 3-1 який передає сигнал на пульт дистанційного
В наступному контурі проводимо контроль рН для цього у ванні
встановлено чутливий елемент 4-1 який передає сигнал на високоомний
перетворювач 4-2 який передає сигнал на реєструвальний і показувальний
прилад 4-3 з якого сигнал поступає до регулюючого блоку 4-4 з якого сигнал
передається на виконавчий механізм 3-5.
цинкування представлена у додатку 1.
Таким чином поставлені задачі щодо автоматизації процесу нанесення
мідного покриття регулювання контролю та сигналізації параметрів було
досягнуто шляхом обладнання гальванічних ванн датчиками та приладами
для контролю та регулювання величин параметрів що були зазначені вище а
саме: температури сили струму рівня електроліту напруги та рН.
Схема автоматизації є основним технічним документом що зазначає
функціональні види окремих вузлів автоматичного контролю керування і
регулювання технологічного процесу та оснащення об’єкта керування
приладами і засобами автоматизації.
виконання організаційно-економічної частини дипломного
проекту відповідно до діючої «Галузевої інструкції з планування обліку
виробництва та калькуляції собівартості на підприємствах хімічної
промисловості» необхідно розрахувати техніко економічні показники цеху
з виробництва плат друкованого монтажу та повну собівартість продукції.
Для цього необхідно зробити наступні розрахунки:
виробничої потужності;
ефективного фонду робочого часу цеха;
капітальних витрат на будівництво нового цеху;
амортизаційних відрахувань;
вартості сировини та матеріалів;
вартості палива та енергії на технологічні потреби;
основної та додаткової заробітної плати виробничих робітників з
витрати на утримання та експлуатацію обладнання;
загальнозаводські витрати.
На підставі проведених розрахунків проводиться аналіз
економічних показників на підставі якого роблять висновки про доцільність
створення виробничого підрозділу для підприємства.
задовольняти потреби споживачів і при цьому збільшувати норми прибутків
за рахунок збільшення конкурентної здатності розширенням ринку збуту та
забезпечення стабільної роботи всього підприємства в цілому.
1. Техніко-економічне обрунтування проекту виробництва друкованих
Будівництво корпуса по виробництву плат друкованого монтажу з
комплексом допоміжних споруд передбачається на існуючій площадці радіо приладового заводу Київський радіозавод” що знаходиться у місті Києві.
Завод має можливість використовувати міську електричну мережу для
постачання виробництва електроенергією. Також він розташований поблизу
водних басейнів де є достатня кількість артезіанської води що задовольняє
технічним вимогам пропонованих до даного виробництва.
Основною продукцією даного заводу є радіо - електронні апаратури
тому вироблені плати необхідні для комплектації приладів на цьому ж заводі
тим самим вирішується проблема збуту й транспортування готової продукції
проектованого цеху. Крім цього описуваний завод перебуває в безпосередній
близькості до мережі автомобільних доріг і залізничних колій і не потрібно
значних витрат на створення під'їзних колій і комунікацій. А також з огляду
на рівень безробіття легко вирішується питання з вільними трудовими
Можлива організація очищення й повернення у виробництво а також
видалення умовно чистих стічних вод при збереженні навколишнього
Проектом передбачаються ефективні заходи щодо створення умов
праці які відповідають нормативно – припустимим вимогам а також
розроблені заходи щодо охорони навколишнього середовища й зменшення
концентрації шкідливих викидів в атмосферу до ГДК.
Зі сказаного вище можна зробить висновок що намічуваний до
будівництва корпус на навколишнє середовище шкідливого впливу не
зробить а також крім переваг обумовлених вигідним географічним
закордонного устаткування й використанням механізації й автоматизації
обладнання що дозволяє збільшити продуктивність проектованого цеху й
зменшити собівартість продукції.
1.1. Розрахунок виробничої потужності цеху виробництва друкованих
провідного агрегату виробнича потужність цеху у свою чергу визначається
продуктивністю провідної ділянки.
Розрахунок виробничої потужності при заданій програмі зводиться до
коефіцієнта його завантаження.
Основним обладнанням проектованого цеху є хіміко-гальванічна лінія
«Діна плюс – 130» виробництва фірми «АТОТЕХ» ФРГ.
Номінальний річний фонд часу роботи обладнання:
Тн = (365-10-104)*8=2008 годрік
де Тк – кількість календарних днів у році; Тв - кількість вихідних днів у році;
Тсв - кількість святкових днів у році.
Після вибору режиму роботи проектованого цеху (періодичний)
розрахунку загального часу роботи підрозділу протягом року з урахуванням
продуктивність праці в цеху:
ПП = 121200251=483 платдень;
Виходячи з потужності обраного основного технологічного обладнання
та запланованої потужності цеху розраховуємо плановану кількість одиниць
n = 483*1760*8*17=1 ванна;
Тривалість роботи лінії між ремонтами ( Тр ) становить:
- для поточного ремонту (Тп) = 168 годин;
- для середнього ремонту (Тс) = 1008 годин;
- для капітального ремонту (Тк) = 3955 годин.
Кількість ремонтів і-того виду за рік розраховуємо за формулою:
Кількість капітальних ремонтів:
Кількість середніх ремонтів:
ас = (20081008) – 05 = 15
Кількість поточних ремонтів:
ап = (2008168) –15-05=10
1.2. Розрахунок ефективного фонду робочого часу цеху виробництва
Ефективний фонд робочого часу підприємства – час витрачений
безпосередньо на випуск продукції без урахування неробочих днів та днів
простою через планові ремонти.
Загальний час простою у ремонтах визначаємо за формулою:
Тпр = ак · tк. + аc · tс. + ап · tп. = 05·85 + 15·13 + 10·6 = 122 години
де ак аc ап – кількість капітальних середніх поточних ремонтів даного виду
обладнання протягом року од.; tк tс tп. – тривалість простою даного виду
обладнання у капітальному середньому поточному ремонтах годод.
При 8-ми годинному робочому дні у дві зміни та 5-денному робочому тижні з
урахуванням скорочення робочого часу в передсвяткові дні на дві години
номінальний річний фонд часу складе:
Ефективний фонд часу роботи підприємства
Теф = Тн – Трем = 2008-122 =1886 годин
Режим роботи підприємства обчислюємо у вигляді таблиці (13.1)
Таблиця 3.1. Річний фонд робочого часу підприємства з виробництва
Календарний фонд робочого часу підприємства діб
Тривалість робочого дня підприємства год.
Календарний фонд робочого часу підприємства год.
Час простою у планово-попереджувальних
ремонтах протягом року год.
Річний фонд робочого часу підприємства год.
Будуємо річний графік планово-попереджувальних ремонтів автоматичної
Таблиця 3.2. Графік планово-попереджувальних ремонтів цеху провідного
п - п - - с - п - - п -
Тривалість простою в
Ефективний фонд часу
- п - - п - п - - п - к
- п - п - - - п - - п 244
п - - - п - - - п - - п
- - с - - п - - - п - - - - п - - п - с - - -
2. Розрахунок собівартості продукту
2.1. Розрахунок собівартості продукції цеху. Амортизаційні
Собівартість продукції на великих підприємствах до яких належать і
підприємства хімічної промисловості розраховують на підставі калькуляції
складеної за окремими статтями.
До собівартості входить вартість основних виробничих фондів цеху
оборотні кошти та оборотні фонди а також інші витрати (вартість
утримання адміністративно-управлінського персоналу та інші витрати які
неможливо безпосередньо віднести на собівартість готової продукції даного
Результати заносимо в таблицю 13.3.
Таблиця 3.3. Розрахунок суми амортизаційних відрахувань цеху виробництва
2.2. Розрахунок вартості сировини матеріалів та напівфабрикатів
Розрахунок вартості сировини матеріалів і напівфабрикатів базується
на нормах витрат встановлених галузевими нормативами стандартами та
технологічними регламентами підприємств обраним проектним рішенням.
Результати розрахунків наведені в таблиці 13.4.
Таблиця 3.4. Розрахунок вартості сировини на річну програму цеху
Витрати на одиницю продукції
2.3. Розрахунок вартості палива та енергії на технологічні потреби цеху
виробництва друкованих плат
Розрахунок витрат робимо за окремими елементами.
Підприємство одержує електроенергію від державної мережі.
вартості електроенергії на технологічні цілі проводиться по двоставочному тарифу
тобто окремо оплачується кожна кВт-год приєднаної потужності і кожна кВт-год
спожитої електроенергії.
Розрахунок за формулою:
Еф = (Мц · Теф · Кпот)Кпоп
де Мц – установлена максимальна потужність одиниці обладнання кВт
Мц = 25 кВт; Теф – ефективний час роботи обладнання год. Теф = 1886год; Кпот –
коефіцієнт збільшення потужності обладнання; Кпоп – коефіцієнт попиту на
Коефіцієнт попиту (Кпоп) становить для обладнання працюючого в
періодичному процесі 07.
Коефіцієнт збільшення потужності (Кпот) за рахунок втрат енергії в
електрообладнанні та кабельних мережах становить 147.
Еф = (25· 1886 · 147)07 = 99015 кВтрік
Розрахунок вартості електроенергії проводимо шляхом множення
розрахункової кількості електричної енергії на заводську її собівартість.
Заводська собівартість електроенергії:
Се = (Те + Ре)Еф · Квт = (1485225 + 14852) 99015 · 095 = 174
де Те – вартість спожитої електроенергії грн.; Ре – витрати на утримання
заводського енергогосподарства грнрік Ре = 10% від Те; Еф – запланована до
споживання електроенергія кВтрік; Квт – коефіцієнт втрат в електромережі
де С – ринкова вартість електроенергії (15 грн. за даними заводу-прототипу);
Те =99015 · 15 = 1485225 грн
Технологічне обладнання
Паспортна потужність
одиниці обладнання кВт *
Потужність усього електро
Коефіцієнт потужності
Коефіцієнт збільшення
Загальна потужність кВт
Ефективний фонд роботи
Таблиця 3.5. Розрахунок річних витрат електроенергії на річну програму
Діна плюс компакт 130”:
Подібним чином розраховуємо витрати на інші енергоносії і результати
розрахунків подаємо у вигляді таблиці 3.6.
Таблиця 3.6. Розрахунок витрат на різні види енергії та палива на річну
Електроенергія9901кВт·год
2.4. Розрахунок основної та додаткової заробітної плати виробничих
працівників цеху виробництва друкованих плат із нарахуваннями
Фонд заробітної плати виробничих працівників розраховуємо
виходячи із чисельності їх за списком тарифного розряду тарифної ставки
кількості робочих днів відпрацьованих одним працівником протягом року з
урахуванням режиму роботи цеху.
Розрахунок річного часу підприємства наведений в табл. 13.1.
З урахуванням режиму роботи цеху розраховуємо режим роботи одного
робітника. Згідно з відомчими нормами технічного проектування режим
роботи одного робітника характеризується 7-часовим робочим днем та 8годинною робочою зміною в умовах безперервного робочого тижня при
Виходячи з режиму роботи працівника та режиму роботи цеху
розраховуємо річний фонд робочого часу одного працівника.
Результати розрахунків подаємо у вигляді таблиці 13.7.
Таблиця 3.7. Режим роботи та річний фонд робочого часу одного
умовах перерваного режиму
із тривалістю роб. дня 8
Календарний фонд робочого
часу підприємства діб
Неробочі дні з розрахунку на
Цілоденні невиходи на роботу:
— основна відпустка;
Час роботи одного працівника
При розрахунку тарифних ставок і фонду заробітної плати
враховують норми мінімальної заробітної плати в Україні. Наприклад
мінімальна заробітна плата від 01.10.2014 становить 1301 грн. Ефективний
фонд робочого часу робітника 1-го розряду в нормальних умовах роботи
протягом року становить:
Теф = 220 · 8 = 1760 годрік;
де Теф - ефективний фонд робочого часу робітника протягом року;
0 – кількість днів роботи одного робітника в нормальних умовах праці
протягом року (табл. 13.7.); 8 – тривалість робочої зміни годдень.
Тоді тарифна ставка не повинна бути менше за:
ТС = (1301 . 12)1760 = 780.
Таким чином тарифна ставка робітника 1-го розряду
менш ніж 780 грнгод а заробітна плата 1301 грнмісяць.
Таблиця 3.8. Тарифна сітка підприємства
Розрахунок чисельності працівників виконують на підставі норм
виробітку норм обслуговування обладнання та апаратури в умовах повного
навантаження робочих місць. При однозмінному режимі роботи:
Таблиця 3.9. Розрахунок кількості працівників цеху
Допоміжні працівникі
Обслуговування та ремонт обладнання
Розраховуючи фонд оплати праці ураховують явочну чисельність
персоналу чисельність його за списком тарифні ставки та тарифні розряди
(табл. 3.10. 3.11.). Результати розрахунків наведені в табл. 3.1. Для
розрахунку фонду оплати праці необхідно розділити працівників на групи
щодо участі у виробничому процесі (основні допоміжні по догляду за
Таблиця 3.10. Розрахунок фонду заробітної плати робітників цеху
Допоміжні працівники
Річний фонд заробітної плати інженерно-технічного персоналу
розраховують на підставі місячних окладів. Розмір окладів не повинен бути
менше ніж мінімальний розмір заробітної плати в Україні на даний час і
залежить від умов колективного договору на даному підприємстві.
Річний фонд оплати праці інженерно-технічного персоналу та
службовців розраховують за окремою формою. Розрахунок подаємо у
вигляді таблиці 3.11.
2.5. Розрахунок витрат на утримання та експлуатацію обладнання
Витрати на утримання та експлуатацію обладнання містять всі
калькуляційні елементи утримання обладнання та робочих місць.
Таблиця 3.12. Кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання
Таблиця 3.11. Річний фонд заробітної плати ТР службовців
2.6. Розрахунок цехових витрат
Цехові витрати пов'язані з організацією виробництва у даному цеху та
управління ним. Ці витрати зокрема витрати на електроенергію для
освітлення амортизаційні відрахування на цехові будівлі та споруди.
Розрахунки наведені в таблиці 13.13.
Таблиця 3.13. Кошторис цехових витрат
Зарплата цехового персоналу та
допоміжних працівників
табл. 13.10. п. 3-9 +
електроенергія на освітлення
амортизація будинків та
Поточний ремонт будинків та
Витрати на охорону праці
Усього по статтях 1 6
швидкоспрацьовуваного
2.7. Розрахунок загальнозаводських витрат цеху
Заводські витрати нараховують на собівартість продукції всіх цехів
підприємства непрямі витрати пропорційно розмірам фондів заробітної
плати виробничих робітників.
Результати зводять у вигляді таблиці 13.14.
Таблиця 13.14. Розрахунок загальнозаводських виробничих витрат
управлінського персоналу
2.8. Розрахунок собівартості продукції
Собівартість розраховують на підставі калькуляції що складають або
по елементах (для підприємства в цілому) або по статтях (для окремого
підрозділу). Результати зводимо у вигляді табл. 13.15.
Таблиця 3.15. Калькуляційна собівартість готової продукції цеху
Сировина та матеріали
Витрати на експлуатацію
Цехова собівартість грн
Як видно з технологічної частини проекту у виробництві плат
речовини і матеріали. Відходи виробництва характеризуються такими ж
властивостями. Проектом передбачено використання теплової електричної і
використання безрейкових ТЗ (електрокари електронавантажувачі) а також
конвеєрний і трубопровідний транспорт. Проект виконаний з урахуванням
всіх сучасних норм і вимог з охороні праці.
1. Виявлення та аналіз шкідливих небезпечних виробничих
факторів на проектному об’єкті. Заходи з охорони праці
1.1. Повітря робочої зони
У проектованому цеху всі види робіт відносяться до категорії 2-б
(фізичні роботи середньої тяжкості). Для даної категорії робіт згідно
санітарним нормам мікроклімату виробничих приміщень ДСН 3.3.6.042-99
встановлені оптимальні умови в робочій зоні які представлені в таблиці 14.1.
Таблиця 4.1. Оптимальні і допустимі норми температури відносної
вологості і швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень.
допустима Опти допустима
місцях більш постійних і
постійни ніж непостійни
пост непос пост непос
ійни тійн ійни тійни
В таблицю 4.2 приводимо коротку санітарну характеристику цеху що
Санітарна група виробничого
Клас підприємства згідно СН 245.71
Метод контролю вмісту шкідливих
речовин у повітрі робочої зони
Засоби долікарняної допомоги
Група шкідливої речовини
характеристика шкідливого впливу
Засоби індивідуального захисту
Шкідливі речовини що виділяються
ГДК шкідливої речовини у повітрі
Клас небезпечності шкідливої
Назва виробничої дільниці
Таблиця 4.2 Коротка санітарна характеристика підприємства
Рукавички При вдиханні
полум’яноізоляційний
Рукавички При отруєнні
респіратор інгаляції 2%
або 5%-ним рм діоніну з
золюючий При вдиханні
Респіратор При вдиханні ХПИ-1
Для підтримки оптимальних умов в цеху в холодний період
однотрубна з нижнім підведенням. Крім водяного опалення виробничі
приміщення в цеху є повітряне опалювання суміщене з проточною
вентиляцією. Входи в цех обладнані тамбурами для оберігання працівників
від протягів повітряними тепловими завісами з метою запобігання
проникнення в приміщення холодного повітря через отвори дверей.
Відповідно до СНиП 2.04.05-91 в цеху передбачається природна і
механічна вентиляція. Для надходження повітря передбачені отвори на
висоті 45 м від рівня підлоги так щоб холодне повітря не потрапляло взимку
в зону робочих місць. Влітку відкривають нижній ряд вікон починаючи з
висоти 12 м від рівня підлоги. Пристрої для приймання повітря знаходяться
на висоті 2 м від поверхні землі. Отвори для витоку повітря розташовуються
вище за пристрої для приймання повітря.
застосовуються системи механічної вентиляції і місцевої витяжки.
концентрованими розчинами так і з промивками. Ванни з концентрованими
розчинами мають суцільні бортові відсмоктувачі а ванна гальванічного
міднення що має розмір по довжині понад 1 м обладнана секційними
бортовими відсмоктуваннями. Бортові відсмоктувачі виконують у вигляді
окремих секцій з самостійним патрубком які сполучаються в загальний
вивідний канал. Окрім бортових відсмоктувачів передбачена загальна
витяжка з верхніх зон приміщення при цьому розраховують загальний
притік повітря так щоб не допустити концентрації парів газів і отруйних
виділень вище граничної норми. При вирішенні питання про послідовність
включення гальванічних і підготовчих ванн у вентиляційну систему
враховують наступні вимоги: ванни з легколетучими і шкідливими
розчинниками і розчинами включаються у вентиляційну мережу раніше
інших тобто вони розташовані ближче до вентилятора за цими ваннами
поміщають ванни знежирення в лужних розчинах.
Витяжна система має верхню розводку труби прокладені уздовж стін
на висоті 35-4 м від підлоги і мають нахил у бік ванн для видалення
концентрату з вентиляційних кожухів. Кратність повітрообміну К = 5 ч 1 .
Повітряний баланс негативний в вентиляції переважає надходження повітря.
Компенсація повітря що видаляється місцевою вентиляцією і обмінною
вентиляцією на 98% здійснюється за рахунок механічного притоку повітря з
підігрівом його в холодну пору року. Об'єм повітря що надходить на 10 - 15%
менше об'єму повітря що відводиться. Для зменшення утворення над
ваннами дисперсного туману розчину останнім часом застосовують накриття
дзеркала випаровування ванни плаваючими тілами або пінозахисним шаром.
Такими тілами можуть бути кулі з оргскла або поліетиленові кулі діаметром
до 40 мм. У цеху діє витяжна загальнообмінна механічна вентиляція яка
забезпечує як надходження так і відведення повітря.
Схема організації повітрообміну при загальнообмінній
вибрана зверху «вниз» із-за наявності парів кислот густина яких перевищує
У цеху також передбачена аварійна вентиляція у разі раптового
виділення токсичної пари яка приводиться в дію тільки у разі аварії і
здійснюється витяжною вентиляцією для створення розрідження усередині
приміщення тим самим не даючи шкідливим речовинам розповсюдиться в
сусідні приміщення. Аварійна вентиляція включається як від датчиків
газосигналізаторів налаштованих на величину ГДК контрольованих речовин
так і уручну. Кратність повітрообміну для аварійної вентиляції 8 ч 1 разом з
1.2. Виробниче освітлення
Норми освітленості робочих місць вибираються відповідно до СНиП
-4-79 в даному цеху вид виконуваних робіт відповідає IV розряду. У
виробничих приміщеннях застосовується природне штучне суміщене
люмінесцентні лампи.
Норми освітлення приміщень приведені в таблиці 14.3.
Розряд зорової роботи
розпізнаваного об'єкту мм
Таблиця 4.3. Норми освітлення приміщень
передбачено неактивне освітлення.
Передбачено аварійне освітлення яке забезпечує освітленість підлоги
не менше 2 лк за всією площею світильники приєднані до незалежного
джерела живлення справність перевіряється один раз в квартал. Контроль
освітленості на робочому місці проводиться за допомогою люксмерів типу 10
– 116 по ГОСТ 14841-80 не рідше ніж один раз на квартал (або на вимогу) у
всіх виробничих приміщеннях.
1.3. Захист від виробничого шуму та вібрації
Основними джерелами шуму в цеху є різні механічні установки:
вентиляційні стінки на механічній дільниці
хитна штанга робочий
супутник на хіміко-гальванічній лінії та ін. устаткування цеху а також
генератори постійного струму і випрямлячі змінного струму. Рівень шуму в
цеху залежить від одночасної роботи всіх видів устаткування і згідно ДСН
3.6.037-99 сягяє 76-80 дБА за даними лабораторних вимірів (допустиме
Для максимального зменшення шумового фону електродвигуни
монтуються з прокладками із шумозахисного матеріалу і ховаються в
спеціальні шумоізолюючі кожухи.
Стіни приміщення в яких розташовуються вентиляційні установки
виконуються із звукопоглинаючого матеріалу. Корпуси генераторів і
випрямлячів виконані також із шумоізолюючого матеріалу. На ділянках з
навушниками. Для захисту від вібрації використовується віброізоляція
(зниження рівня вібрації об'єкту шляхом зменшенням коливань які
передаються від їх джерела). Також використовується динамічне гасіння
(введення в систему що коливається додаткових мас або збільшення
жорсткості системи).
1.4. Електробезпека.
Приміщення гальванічних дільниць відносяться до класу особливо
небезпечних по ступеню ураження людини електричним струмом згідно
СНиП 12.1.014-18 ССБТ.
Це пояснюється наявністю наступних чинників:
- наявність струмопровідних шин;
- висока хімічна активність середовища;
технологічних апаратів сполучених із землею і з струмопровідними
частинами електроустаткування.
Проектом передбачено живлення еобладнання від трифазної мережі
змінного струму промислової частоти з глухо-заземленою нейтралью
Джерелами ураження електричним струмом на гальванічній дільниці є
випрямлячі струмопровідники струмопровідні частини шини а також
металевий корпус лінії. Причиною ураження може бути перехід напруги
мережі 220 В в ланцюг живлення гальванічної лінії в результаті порушення
цілісності ізоляції.
Електричне устаткування має ізолюючі кожухи. Основним захистом від
ураження струмом є ізоляція проводів справність ізоляції безперервно
контролюється пристроєм УАКИ. При живленні електроустаткування
трьохфазною мережею з глухозаземленою нейтралью напругою до 1000 В як
ефективний захист від ураження електричним струмом використовується
Допустимі значення струму і напруги:
- у нормальному режимі роботи
Iл = 03 мА і Uпр = 2 В при часі дії до 10 хвдобу;
у аварійному режимі роботи:
Iл = 6 мА і Uпр = 36 В при контакті більше 1 с.
Особливо небезпечне ураження електричним струмом можливе при
заземлених газових і водопровідних комунікацій. Найчастіше зустрічаються
два випадки замикання ланцюга струму через тіло людини: коли він
доторкається одночасно двох провідників (двофазне) і коли він доторкається
тільки одного провідника (однофазне).
Однофазний дотик зустрічається набагато частіше ніж двофазний.
Такий дотик менш небезпечний тому що до тіла людини прикладається
Струм який проходить через людину в цьому випадку складе:
де Uф = 220 В – фазна напруга В; Rл = 2000 Ом – опір тіла людини Ом; R0 =
Ом – опір нейтралі заземлення Ом.
При цьому напруга дотику складе:
U дот I л R л 0 1098 2000 219 6 В
Порівнюючи розраховані значення струмів з гранично допустимими
згідно ГОСТ 12.1.038-82 можна зробити висновок що при порушенні вимог
ПУЕ в цеху можливі електротравми з тяжкими наслідками.
1.5. Безпека технологічних процесів та обслуговування обладнання
У проектованому гальванічному цеху найбільш небезпечним потрібно
рахувати процес гарячого лудіння установка «Quick silver». В процесі
гарячого лудіння можливі відхилення у разі засмічення повітряних ножів і
крильчатки (із-за шламу що виділяється з сплаву олово-свинець). У наслідок
цього: відсутність переливу і перегрів однієї частини установки. Для
усунення шламу потрібно зайвий раз герметизувати систему відповідно
зайвий викид випаровувань олова та свинцю. Робоча температура 250 –
0°С тиск на ножах 2МПа.
Небезпечним є процес травлення із-за використання в ньому аміаку 25%
і хлористого амонію 185гл та тиску на форсунках 15 – 24МПа. Можливі
відхилення: відсутність аміаку в модулі аміачної промивки (із-за відмови
автоматики яка включає насос для закачування коректуючого розчину).
Відмова автоматики відбувається із-за кристалізації травильного розчину на
датчику. Це приводить до того що не дотравлюються плати. Для усунення
розчину що викристалізувався і закачування нового розчину потрібно
розкривати машину а це приводить
до зайвого викиду аміаку. При
герметизації усуваються вентиляцією.
1.6. Пожежна безпека
Причинами пожеж електрообладнання є: коротке замикання між
токонесучими частинами обладнання (шини електроди) розряди статичної
електрики пошкодження обладнання та елелектропроводки.
Електростатичний розряд виникає під час тертя двох ізольованих
матеріалів. При цьому електрони з однієї поверхні переходять з однієї
поверхні на другу в результаті чого на одній поверхні утворюється
надлишок електронів і заряд. Розряд статичної електрики може виникнути
під час роботи вентилятора. Тому з метою запобігання цього використовуюсь
суміш графіту і сажі. А також передбачено знімати з себе статичну електрику
шляхом дотику до заземленої частини устаткування. Електроосвітлення в
даному приміщенні виконується з вибухобезпечного матеріалу.
При нещільних контактах в місцях з'єднання електропроводки а також
при окисленні місць з'єднання виникає перехідний опір що приводить до
місцевих нагрівів і пожеж. Попередження перегріву проводів від перехідних
опорів досягається збільшенням площі опору контактів застосування
пружних контактів. Для відведення статичної електрики застосовують
металевих частин технологічного устаткування майданчиків
рукояток приладів і поручнів де можлива електризація поверхні а також
металевих резервуарів
Для гасіння пожежі передбачена стаціонарна система пожежогасіння з
повітряно-механічною піною а також водопровідна мережа обладнана у
вигляді системи стояків на яких встановлені пожежні крани. Пожежні крани
розташовані один від одного на відстані 20 м і на висоті 135 м. Згідно СНиП
102-85 витрата води на гасіння пожежі усередині будівлі приймається з
розрахунку на два струмені продуктивністю 25 мс кожна.
Будівля захищена від прямого удару блискавки (відповідно до СН 305 –
) за допомогою громовідводу що складається з блискавкоприймача (що
сприймає на себе розряд блискавки) заземлювача і струмопровідника. Тип
вертикальний стрижньовий: Н = 100м висота його зони захисту під землею
Но = 092 * 100 = 92 м. Радіус зони захисту на рівні землі 0 = 15 * 100 = 150
м. У цеху окрім стаціонарної системи пожежогасінні на дільницях є
вуглекислотні та порошкові вогнегасники ОУБ-8-2 і ОПС-6.
електроізоляції дротів попадання на неізольовані дроти струмопровідних
предметів дія на дроти хімічно активних речовин. Для попередження
перевантажень і короткого замикання в електричних мережах передбачено
застосування плавких запобіжників і спеціальних автоматів включених в
Устаткування періодично буде протирається від пилу і грязі яка може
призвести до нагріву деталей і стати причиною спалаху горючих речовин.
струмопровідників в небезпечних місцях її прокладають в метал-рукавах.
У коморі ЛВЖ причиною спалаху легкозаймистих рідин може бути іскра
при включенні електроприладів.
У даному розділі проекту була проведена оцінка пожежо - і
вибухонебезпечності проектованого цеху яка надана в таблиці 14.3.
Категорія об’єкта та тип зони
Клас приміщення (зони) за БПЕ
Категорія приміщення за ОНТП
Засоби пожежогасіння
Температура самозаймання
Температура займання
Агресивний стан речовини за
Речовини які утворюються на
Найменування будівель
Таблиця 4.4. Показники пожежо- і вибухонебезпечності речовин і металів.
2. Визначення кількості повітря яке видаляється бортовими
розраховуємо за формулою:
Де B p - розрахункова ширина ванни м;
H p - розрахункова відстань до дзеркала електроліту;
K 1 - коефіцієнт врахування конструкції відсмоктувача ( K 1 = 1);
K t - коефіцієнт врахування температури електролізу ( K 1 = 116);
виділяються з поверхні розчину в ванні прийнятий в залежності від складу
Гальванічна лінія міднення складається з декількох ванн тому витрати
видаленого повітря бортових відсмоктувачів будуть дорівнювати сумі витрат
повітря на кожній ванні
Lзаг Lз LH 12 LСТ LТ . ПР 934 12 257 326 4344 м 3 год
Результати розрахунків наведені в табл.14.5.
Таблиця 4.5. Розрахунок повітря видаленого бортовими відсмоктувачами
Найменування Кількість
3. Аналіз небезпеки об’єкта.
Об’єкт відноситься до В класу небезпеки згідно ПЛАС. На
підприємстві у наявності є небезпечні режими роботи обладнання такі як
камера піскоструминної обробки ванни з органічними знежирювачами
ванни травлення та знежирення. У ваннах з органічними знежирювачами у
якості знежирюючої речовини використовують бензин «Нефрас» та
розчинником Р-5А які є дуже вибухопожежонебезпечними речовинами і при
недотримані правил пожежної безпеки можливий вибух а як наслідок
пожежа. В результаті вибуху можливе зруйнування обладнання. При значній
пожежі полум’я може перекидатися на інші об’єкти в тому числі на ділянку
піскоструминної обробки. Для забезпечення пожежної безпеки підприємство
обладнане вогнегасниками пожежними рукавами та іншим протипожежним
Для ліквідації пожежі необхідно діяти згідно інструкціям пожежної
безпеки та виконувати наступні дії. В першу чергу необхідно сповістити
пожежну охорону про пожежу. Потім ввімкнути систему безпеки і
пожежогасіння якщо автоматичні системи не спрацювали. З зони займання
необхідно вивести робітників що не беруть участі в ліквідації пожежі.
Співробітники які беруть участь у ліквідації пожежі мають необхідні
службові інструкції згідно яким вони виконують конкретні дії та
відповідають за їх виконання .
За командою керівництва необхідно зупинити виробництво і
знеструмити електрообладнання а також відключити вентиляцію
перекрити подачу горючих речовин.
Тільки після цього можна розпочати гасіння пожежі. Тут також
необхідне чітке виконання усіх правил і застережень щоб уникнути ще
більшого матеріального збитку псування власності підприємства та
завдання шкоди здоров’ю тих хто приймає участь у ліквідації пожежі.
Після прибуття пожежної бригади всі робітники підприємства повинні
залишити небезпечну зону.
– відстань від цеху до місця аварії (вибуху) R0 = 06 км;
– тип вибухової речовини – тротил;
– маса вибухової речовини Q = 600 т;
– характеристики елементів цеху:
– будівля цеху: з металевим каркасом одноповерхова;
– межа вогнестійкості несучих стін – 1 год перекриттів – 025 год;
– обладнання: верстати середньої важкості контрольно-вимірювальна
апаратура в цеху трубопроводи наземні кабельні мережі наземні;
– категорія виробництва з пожежної небезпеки – В;
– щільність забудови об’єкта Щ = 20 %.
3.1. Визначення параметрів об’єкта ураження (ОУ) і можливого
попадання цеху в зону ураження (ЗУ).
) Виходячи з того що тип вибухової речовини – тротил параметри
визначаємо з графіка 14.1.
Радіус ОУ Rос і радіус зони слабких руйнувань Rсл (на зовнішній межі якої ΔPф =
кПа) за вибуху продукту масою Q = 600 т становить Rос = Rсл = 1140 м.
Радіус зони середніх руйнувань Rср = 700 м якщо ΔPф = 20 кПа; сильних Rсил
= 530 м якщо ΔPф = 30 кПа; повних Rп = 400 м якщо ΔPф = 50 кПа.
Рис. 4.1. Графіки залежності надмірного тиску від кількості тротилу і
відстані до центру вибуху
) Порівнюємо відстань від цеху до місця аварії R0 = 06 км і радіус ОУ
Оскільки R0 Rос цех може опинитися в осередку ураження ударної
хвилі вибуху в зоні середніх руйнувань.
2.3.2. Визначення величини надмірного тиску УХ очікуваного в районі
Надмірний тиск на відстані R0 від ЦВ у разі вибуху тротилу
визначаємо за формулою кПа:
де Q – кількість вуглеводневого продукту т; R0 – відстань від ЦВ до об’єкта
Висновок. У місці розташування цеху очікується максимальний надмірний
3.2. Визначення ступеня руйнувань елементів цеху та очікуваних
) Визначаємо можливий ступінь руйнувань кожного елемента цеху за
величиною ΔPф = 1974 кПа і заносимо данні у таблицю 5.6.
Ступінь руйнування об’єкта залежно від надмірного тиску ударної хвилі ΔPф
Будівлі з металевим або
залізобетонним каркасом
Контрольно-вимірювальна
Трубопроводи наземні
Кабельні наземні мережі
) Очікувані збитки визначаємо за табл. 5.7 виходячи із ступеня
руйнувань елементів. Результати заносимо в підсумкову табл. 5.8.
Збитки залежно від ступеня руйнувань елементів об’єкта (цеху)
Слабкі Середні Сильні Повні
Збитки зруйновані елементи обладнання
–30 30–50 50–90 90–100
3.3. Визначення можливих утрат виробничого персоналу.
За ΔPф = 1974 кПа у разі слабких руйнувань будівель загибель людей
малоймовірна але частина з них може отримати травми різного ступеня від
3.4. Визначення можливого характеру пожеж на об’єкті.
На об’єкті можуть виникнути окремі пожежі з переходом у суцільні через 1–
год виходячи з того що:
– категорія виробництва за пожежною небезпекою – В;
– очікується надмірний тиск УХ ΔPф 20 кПа;
– щільність забудови Щ = 20 %;
ступінь вогнестійкості будівель – III (для заданих меж
вогнестійкості несучих стін – 1 год перекриттів – 025 год).
Таблиця 4.8.Результати прогнозування та оцінювання наслідків аварії
об’єкт. Елементи цеху руйнува і збитки
Трубопроводи слабкі 10 – 30 пожежі з
переходом частина з них може
слабкі 10–30 у суцільні
Контрольновимірювальна середні 30 – 50
У разі аварії з вибухом цех може опинитися в зоні середніх руйнувань.
Елементи цеху не зазнають сильних руйнувань тому цех стійкий до дії УХ.
Для зменшення наслідків упливу вибуху на цех здійснити такі заходи:
– укріпити будівлю цеху установленням додаткових колон підкосів;
– верстати надійно закріпити на фундаменті установити захисні
– трубопроводи та кабельні мережі прокласти під землею;
– установити на вікнах металеві сітки щоб розбите скло не потрапляло
Екологічна безпека гальванічного виробництва
У даному розділі проекту аналізують екологічну безпеку
передбаченого технологічного процесу наводять і описують принципову
схему очистки стічних вод яку вибирають у залежності від складу стоків та
їх кількості. Вибрана схема очистки повинна грунтуватися на розумному
співвідношенні між інтересами економіки виробництва та захисту
навколишнього середовища від забруднень.
1 Екологічно небезпечні наслідки гальванічного виробництва та
напрямки запобігання їм
Забезпечення екологічної безпеки гальванічного виробництва потребує
запобігання надходження у довкілля токсичних речовин які містяться у
рідких газоподібних та твердих відходах виробництва. Найбільш
небезпечними речовинами є сполуки важких металів (ВМ) бо вони чинять не
тільки токсичну дію яка виявляється у появі отруєнь різноманітних хвороб
але й мають інші не менш шкідливі наслідки. Так вони можуть бути
канцерогенами (тобто викликати злоякісні новоутворення) мутагенами
(змінювати спадковість) тератогенами (викликати виродливість у
дітей) алергенами. Важкі метали можуть негативно впливати на
рослинний світ накопичуючись у грунті спричиняти загибель водних
мікроорганізмів що порушує харчовий природний ланцюг чинить
негативний вплив на біологічну очистку води.
Серед усіх виробництв саме гальванічні виробництва тримають
першість серед забруднювачів природи важкими металами. Основний шлях
попадання в довкілля цих речовин - стічні води які утворюються в результаті
промивки деталей та обладнання переробки та заміни відпрацьованих
До найбільш екологічно небезпечних металів слід віднести в першу
чергу кадмій та хром (VI). Свинець є також одним з найнебезпечніших
металів але доля його в гальванічних процесах значно менша ніж хрому.
Цинк та мідь є менш токсичними для людей і тварин але згубно впливають
на водні організми гальмують біологічну очистку води.
Найбільша кількість хімічних сполук із гальванічних ванн виноситься з
промивними водами об'єм яких може коливатися у широких межах: від 02
до 5 м3 на м2 поверхні деталей.
2 Класифікація стічних вод
Велика кількість домішок які забруднюють природні та стічні води
потребує класифікації вод для вибору методу їхньої очистки. Класифікацію
стічних вод гальванічного виробництва можна здійснити за різними
параметрами. Так класифікація може грунтуватися на ідеї виявлення
спільності фізико-хімічної поведінки домішок у воді тобто на їх здатності
утворювати гомогенні чи гетерогенні системи. Така класифікація забруднень
передбачає що вибір методів очистки води визначається насамперед
фізичним станом домішок а в разі гетерогенних систем – і їх дисперсністю.
Суть запропонованої класифікації полягає в тому що всі домішки
поділяють на чотири групи. Дві групи належать до гетерогенних систем
дві – до гомогенних. Гетерогенні системи – це суспензії емульсії піни
колоїди; гомогенні – це речовини що утворюють з водою молекулярні або
Для кожного фазово-дисперсного стану домішок існує відповідна
сукупність методів обробки води що дає змогу досягти її необхідних якісних
та кількісних показників. Так наприклад грубо дисперсні домішки можна
виділити механічним розділенням (відстоюванням центрифугуванням). Зі
зменшенням величини часточок для очистки води необхідно застосовувати
фільтруючі матеріали з відповідно меншим ефективним діаметром пор. онні
розчини фільтрують через напівпроникні мембрани які пропускають тільки
Вибір адсорбентів також залежить від фазово-дисперсного стану
домішок а не тільки від їхньої природи. Так адсорбцію дисперсних
домішок доцільно проводити на глинистих матеріалах гідроксидах
фероціанідах металів. Органічні домішки добре адсорбуються на
активованому вугіллі а іони краще за все фіксуються на твердій фазі іонітів.
Часто іони важких металів переводять у нерозчинні сполуки для
наступної фільтрації при цьому прагнуть одержати часточки з якомога
Крім фазово-дисперсного стану стічні води гальванічного виробництва
класифікують за концентрацією домішок: концентровані – це відпрацьовані
електроліти розведені – промивні води та стічні води утворені після миття
обладнання іонітів мембран посуду підлоги тощо. За режимом скидання
стічні води поділяють на ті що скидають постійно (промивні води) і
періодично (всі інші води).
Всі вище названі параметри класифікації стічних вод являють собою
основу для вибору методу їхньої очистки. Але найчастіше основою
класифікації є склад забруднень. По вмісту домішок стічні води гальванічних
виробництв поділяють на лужні (від знежирення виробів) кислотні (від
травлення виробів нанесення покриттів у кислотних електролітах) хромові
(від процесів хромування пасивації) ціанисті (від нанесення покриттів у
ціанистих електролітах) фторидні (від процесів травлення лудіння).
Звичайно води двох перших типів змішують а інші відводять окремо.
3 Ступінь очистки стічних вод. Класифікація методів очистки
Очистку стічних вод найчастіше виконують централізовано на станціях
нейтралізації де збирають всі рідкі відходи гальванічного виробництва. На
теперішній час більш раціональними визнані децентралізовані системи
водного господарства які передбачають локальну роздільну очистку усіх
Повноту очистки розчину оцінюють за ступенем очистки α (%):
де Со – початкова концентрація компоненту в розчині що поступає на
очистку Ск – кінцева концентрація компонента після очистки.
За механізмом процесів методи очистки стічних вод поділяють на
чотири групи: механічні хімічні (або реагентні) фізико-хімічні біологічні.
До механічних методів відносять відстоювання фільтрацію
центрифугування. Ці методи не змінюють ні хімічного ні фазового стану
речовин і використовуються для виділення дисперсних домішок.
Хімічні методи приводять до зміни хімічного складу домішок внаслідок
реакцій які являють собою осадження і кристалізацію домішок
нейтралізацію окисно-відновлювальну або каталітичну обробку розчинів.
Найбільша група – це фізико-хімічні методи. Група складається із
чотирьох підгруп: сорбційні електрохімічні мембранні та температурні
методи. При виділенні домішок фізико-хімічними методами можливими але
не обов'язковими є зміни як хімічного складу так і фазового стану домішок.
4. Метод очистки стічних вод від іонів міді обраний для
розроблюваного проекту.
Виробничі стічні води звичайно очищають від іонів важких металів
реагентним методом за допомогою каустику або вапна. Очищення мідьвмісних промивних вод проводять при оптимальному рН осадження іонів
міді у вигляді гідроокису міді що випадає в осад:
Сu2+ + 2ОН- = Сu(ОН)2
5. Основні технологічні параметри процесу очищення
вихідна концентрація іонів мідімгдм3 – до 200;
концентрація їдкого натру - реагенту – 4%-ва;
концентрація вапняного молока – 5-10%-ва;
величина значення оптимального рН – 9-105;
час змішування з реагентом хв. – 2-3;
освітлення й відстоювання знешкоджених вод год. – 2-4;
Коагуляційна очистка:
маса завантажуваного скрапу і коксу в співвідношенні 4:1 кг. –400:100;
відмивання завантажуваного скрапу водою з об'ємною витратою
тривалість відмивання год – до 24;
маса довантажуваного скрапу у добу кг – 19-32;
маса довантажуваного коксу у тиждень кг – 10-25;
об'ємна витрата води що надходить на очищення м3год – до 4;
оптимальна величина рН стоків мідевмісних вод – 60 ±025;
вихідна концентрація міді мгдм3 – 1-125;
величина рН знешкодження – 61-65;
час обробки хв – 20;
кінцева концентрація міді мгдм3 – не вище ГДК (05 мгдм3);
освітлення та відстоювання доочищених стічних вод год – 6-12.5.6.
Технологічна схема очистки
Технологічна схема знешкодження промивних мідь-вмісних стічних
вод передбачає такі етапи:
нагромадження та усереднення мідевмісних стічних вод відбувається в
знешкодження стічних вод реагентним методом у реакторах;
освітлення та відстоювання знешкоджених стічних вод у відстійниках і
поступають у накопичувач освітлених вод.
Доочищення на фільтрі типу ФСД.
подача осаду з відстійників на мулоущільнювач з наступним
зневодненням осаду на прес-фільтрі;
складування знешкодженого осаду в спеціально відведеному місці для
подальшої переробки й утилізації.
В даному дпломному проекті обраний реагентний метод очистки
стічних вод з наступним виділенням з них міді. Реагентом для осадження міді
у вигляді гідроксиду є вапняне молоко(гідроксид кальцію).

Спецификация.spw

Ванна попереднього міднення
Корпус сталевий футероаний зі
Бортоий відсмоктувач з
катодними опорами-вловлювачами

вода.cdw

Накопичувач освітлених
Схема очистки стічних вод
Фільтр змішаного типу
В побутову каналізацію

referat.doc

Технологічна частина
1 Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
1.1 Класифікація друкованих плат .
1.2 Загальні вимоги до друкованих плат .
1.3 Конструкційні матеріали для виготовлення друкованих плат
1.4 Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
2 Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих платах ..
3 Вибір технологічного процесу нанесення мідного покриття на друковані
3.1 Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням гальванічних
3.2 Активація заготовок друкованих плат в суміщеному розчині.
3.3 Хімічне осадження міді. .
3.4 Розчини для хімічного міднення друкованих плат
3.5 Вибір електроліту для попереднього гальванічного міднення .
3.5.1 Режим роботи електроліту .
3.5.2 Приготування електроліту .
3.6 Вибір і обгрунтування завершальних операцій
4 Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних покриттів на
друковані плати. Технологічні розрахунки ..
4.1 Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання
4.2 Визначення виробничої програми обладнання .
4.3 Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та розрахунок
4.4 Баланс струму на гальванічній ванні .
4.5 Баланс напруги на гальванічній ванні .. .
4.6 Вибір джерела струму для гальванічної ванни . ..
4.7 Визначення джоулевої теплоти складання балансу
4.8 Тепловий розрахунок гальванічної ванни .
4.8.1 Тепловий розрахунок гальванічних ванн які працюють за кімнатної
4.9 Розрахунок витрат
4.9.1 Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання . ..
4.9.2 Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої
4.9.3 Розрахунок витрат хімічних реактивів . .
4.9.4 Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання
4.9.5 Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої
4.9.6 Розрахунок витрат води . .
4.9.6.1 Витрати води на приготування електроліту ..
4.9.6.2 Витрати води на випаровування з поверхні електроліту
4.9.6.3 Витрати води на промивні операції ..
Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процесу .
1.1 Автоматизація процесу міднення
1.2 Аналіз технологічного процесу міднення як об’єкта автоматизації
1.3 Опис розробленої схеми автоматизації ..
Економічна частина ..
1.1 Техніко-економічне обрунтування проекту виробництва друкованих
1.2. Розрахунок виробничої потужності цеху друкованих плат .
1.3. Розрахунок ефективного фонду робочого часу цеху виробництва
1.4. Розрахунок собівартості продукції . Амортизаційні відрахування
1.5 Розрахунок вартості сировини матеріалів та напівфабрикатів цеху .
1.6 Розрахунок вартості палива та енергії на технологічні потреби цеху
виробництва друкованих плат .
1.7. Розрахунок основної та додаткової заробітної плати виробничих
працівників цеху виробництва друкованих плат із нарахуваннями
1.8. Розрахунок витрат на утримання та експлуатацію обладнання цеху ..
1.9. Розрахунок цехових витрат .
2. Розрахунок загальнозаводських витрат цеху
Екологічна безпека гальванічного виробництва
1.1Екологічно небезпечні наслідки гальванічного виробництва та напрямки
1.2 Класифікація стічних вод ..
1.3 Ступінь очистки стічних вод. Класифікація методів очистки ..
1.4 Метод очистки стічних вод від іонів міді обраний для розроблюваного
1.5 Основні технологічні параметри процесу очищення
1.6. Технологічна схема очистки
1. Виявлення та аналіз шкідливих небезпечних виробничих факторів на
проектному об’єкті. Заходи з охорони праці ..
1.1. Повітря робочої зони ..
1.2. Виробниче освітлення ..
1.3. Захист від виробничого шуму та вібрації ..
1.4. Електробезпека ..
1.5. Безпека технологічних процесів та обслуговування обладнання ..
1.6. Пожежна безпека ..
2. Визначення кількості повітря яке видаляється бортовими
Список використаної літератури ..
У проекті розроблений технологічний процес попереднього гальванічного
міднення плат друкованого монтажу з використанням сірчанокислого
електроліту з добавками «МДЕЛ». Цей електроліт характеризується високою
розсіювальною здатністю рівномірним розподілом міді по поверхні плати
пластичності та міцності шару.
Для нанесення електролітичного покриття в проекті розрахована
гальванічна двохпозиційна ванна із складу автоматичної лінії Діна плюс
0” з продуктивністю 120 000 платрік.
В проекті передбачено обладнання гальванічної ванни датчиками та
приладами для контролю та регулювання основних параметрів процесу.
Наведена та описана принципова схема очистки промивних мідь-вмісних
стічних вод реагентним способом.
Проведений аналіз умов праці робітників на проектованому гальванічному
виробництві і передбачені заходи які забезпечують безпеку праці.
В економічній частині проекту розрахована собівартість нанесення
покриття а також основні техніко-економічні показники цеху з виробництва
плат друкованого монтажу. Рентабельність проектованого цеху становить
82% при виробництві 120000 шт.рік друкованих плат з одиничною
собівартістю 1501грн.шт.
Гальванічні покриття в приладобудуванні. Розробка технологічного
процесу попереднього гальванічного міднення плат друкованого монтажу.
Чирюкін Б.Б. – Київ: НТУУ «КП» ХТФ ХЕ-01
Дипломний проект 2014 рік. Кількість сторінок - таблиць –28
рисунків – 2 літературних джерел – 11 .
У проекті розроблений технологічний процес попереднього
гальванічного міднення плат друкованого монтажу з використанням
сірчанокислого електроліту з добавками «МДЕЛ». Для нанесення
електролітичного покриття вибрана і розрахована гальванічна двохпозиційна
ванна із складу автоматичної лінії “Діна плюс 130” з продуктивністю 120 000
В проекті передбачені заходи щодо техніки безпеки автоматизації
параметрів процесу запропонований спосіб очистки стічних вод реагентним
методом розраховані основні техніко-економічні показники.
Ключові слова: попереднє міднення густина струму гальванічна ванна
джерело струму друкована плата сірчанокислий електроліт.
Galvanic coatings in instrumentation. Development of technological
process of pre-galvanic copper plating of printed circuit boards.
Chirukin B.B. - Kyiv: NTUU "KPI" ChTF ChE-01
Diploma project 2014. The number of pages tables -28 figures - 2
literary sources-11. .
The project developed a technological process prior galvanic copper plating
of printed circuit boards using the sulphate electrolyte with additives
MDЕL". For the application of electrolytic coatings selected and designed
galvanic dogmatizing bathroom with automatic line “Dina plus 130” with a
capacity of 120 000 boardsyear.
The project envisages measures on safety automation of process parameters
the proposed method of wastewater treatment reagentum method calculated
basic technical and economic indicators.
Keywords : copper plating current density plating baths a current
source print circuit board sulfate electrolyte the conductive drawing.
Використана література
Якименко Г. Я. «Технологія виробництва друкованих плат»: Навч.
посібник. – Харків: НТУ «ХП» 2001. - 152 с.
Ильин В.А. «Химические и электрохимические процессы в производстве
печатных плат» - М: Из-во ВИНИТИ 1994. - 142 с.
А. Медведев «Технология производства печатных плат» Москва:
Техносфера 2005 – 360 с.
РСВ 602.71. 3031. Міднення електрохімічне 2006 р.
Методичні вказівки надані фірмою «АТОТЕСН Deutschland GmbH».
Гальванічні покриття у виробництві друкованих плат. Вибір
електролітів технологічні та енергетичні розрахунки при виконанні
дипломного проекту осітньо-кваліфікаційного рівня “”бакалавр”.
Навчальний посібник. Напрям 6.051301 “Хімічна технологія”. Професійна
спрямованість “Технічна електрохімія”. Уклад. Л.А.Яцюк Т..
Мотронюк О.В. Лінючева О.. Букет Ю.Ф.Фатеєєв – К: НТУУ "КП
Под ред. Сухотина А. М. «Справочник по электрохимии». – Л.: Химия
А.М.Когановский Л.А.Кульский «Очистка промышленных сточных вод». –
издательство «Техника». 1981 г.
Метод. вказівки до викон. розділу «Охорона праці» в дипломних проектах
і роботах для студ. хіміко-технол. ф-ту. Уклад.:А. Т. Орленко Н. А.
Праховнік Ю. О. Полукаров. – К.: НТУУ «КП» 2012. – 22 с.
Макаров Г. В. Охрана труда в химической промышлености. – М.: Химия
Безопасность труда в промышлености. К. Н. Ткачук Д. Ф. Иванчук
Р. В. Сабарно. – К.:Техника 1982. – 509 с.
ДП ХЕ0123.1450.00.000 ПЗ

KOMPAS -- вода - Системный видЛист 1.pdf

Схема очистки стічних вод
Накопичувач освітлених
Фільтр змішаного типу
Инв. № подл.Взам. инв. № Инв. № дубл.и дата
Не для коммерческого использования
В побутову каналізацію
Разраб. Чирюкін Б.Б.

KOMPAS -- схема техпроцеса - Системный видЛист 1.pdf

Схема технологічного процесу попереднього
гальванічного міднення друкованих плат
)Міднення хімічне: Мідь сірчанокисла 15 гл;
натрію гідроксид- 15 гл;
формалін ( 37 % ) - 20млл;
рН 128 -13; t=18-25 0С; час 20 30 хв.
) Монтаж плат на підвіску
) Хімічне знежирення:
Гідроксид натрію 10-15 гл
Карбонат натрію 20-30 гл
Фосфат натрію 50-60 гл
Силікат натрію 5-6 гл; 3 хв. t=50 о
) Промивка холодна: час = 1-2 хв
непроточна водопровідна вода 1 хв 30-45
)Попереднє гальванічне міднення:
Мідь сірчанокисла (гідрат) - 150 гл
Кислота сірчана - 150 гл
Натрiй хлористий - 80 мгл
час=135 хв; 20-30 С; густина струму 2Адм2
непроточна водопровідна вода час=1 хв
) Уловлення: час = 1-2 хв t = 15-25 C
Соляна кислта 50-100млл
Водопровідна вода до 1000 млл
) Висушування заготовок гарячим повітрям:
час = 5 хв t = 70-90 ОC
)Активація суміщена:
Паладій хлористий 1 гл
Олово двохлористе 45 гл
Соляна кислота 180 гл
Дистильована вода до 1000 мл; 7-10 хв t=40 о
Инв. № подл.Взам. инв. № Инв. № дубл.и дата
Не для коммерческого использования
Изм.№ докум.Дата Схема технологічного процесу
Разраб. Чирюкін Б.Б.
попереднього міднення друкоаних плат Лист1

загальна ПЗ.doc

Технологічна частина ..8
1. Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
1.1. Субтрактивний метод виготовлення друкованих плат ..8
1.2. Субтрактивний негативний метод 8
1.3. Субтрактивний позитивний метод .10
1.4. Адитивний метод виготовлення друкованих плат 10
1.5. Електрохімічний метод виготовлення друкованих плат .12
2. Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих платах 14
3. Вибір технологічного процесу нанесення гальванічного покриття на
3.1 Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням гальванічних
3.2. Активація діелектриків у суміщеному розчині 15
3.3. Хімічна металізація .17
3.4. Розчини для хімічного міднення друкованих плат ..18
3.5.Коригування розчинів хімічного міднення 19
3.6. Зберігання розчинів хімічного міднення 19
3.7. Утилізація відпрацьованих розчинів хімічного міднення 19
4. Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття 21
4.1. Електроліти для міднення друкованих плат .21
4.1.1. Комплексні електроліти 22
5. Вибір і обгрунтування завершальних операцій 26
6. Контроль якості гальванічного покриття .27
7. Приготування аналіз і корегування електролітів. Способи усунення
неполадок у роботі електролітів ..28
7.1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді ..28
7.2. Коректування складу ванни міднення 29
7.3. Визначення сірчанокислої міді об'ємним трилонометричним
7.4. Визначення сірчаної кислоти .31
7.5. Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом ..31
7.6. Повітряна продувка .32
7.7. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті ..32
8. Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних покриттів на
друковані плати. Технологічні розрахунки 34
8.1. Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання .34
8.2. Визначення виробничої програми обладнання 34
8.3. Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та розрахунок
8.4.Перерахунок діючого обладнання ..35
8.5. Баланс струму на гальванічній ванні .36
8.6. Баланс напруги на гальванічній ванні 37
8.7. Вибір джерела струму для гальванічної ванни .38
8.8. Визначення джоулевої теплоти складання балансу енергії 38
8.9. Тепловий розрахунок гальванічних ванн ..39
9. Розрахунок витрат матеріалів 40
9.1. Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання 40
9.2. Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої програми.40
10. Розрахунок витрат хімічних реактивів 41
10.1. Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання 41
10.2. Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої
11. Розрахунок витрат води 43
11.1. Витрати води на приготування електроліту 43
11.2. Витрати води на випаровування з поверхні електроліту 43
11.3. Витрати води на промивні операції .44
Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процессу ..45
1 Автоматизація процесу міднення ..45
2. Аналіз технологічного процесу міднення як об’єкта автоматизації .45
3. Опис розробленої схеми автоматизації 47
Економічна частина .50
1. Техніко-економічне обрунтування проекту виробництва друковани х
1.1. Розрахунок виробничої потужності цеху виробництва друкованих
1.2. Розрахунок ефективного фонду робочого часу цеху виробництва
друкованих плат ..53
2. Розрахунок собівартості продукту 55
2.1. Розрахунок собівартості продукції цеху. Амортизаційні відрахування55
2.2. Розрахунок вартості сировини матеріалів та напівфабрикатів цеху 56
2.3. Розрахунок вартості палива та енергії на технологічні потреби цеху
виробництва друкованих плат 56
2.4. Розрахунок основної та додаткової заробітної плати виробничих
працівників цеху виробництва друкованих плат із нарахуваннями 59
2.5. Розрахунок витрат на утримання та експлуатацію обладнання цеху 64
2.6. Розрахунок цехових витрат 65
2.7. Розрахунок загальнозаводських витрат цеху 66
2.8. Розрахунок собівартості продукції 66
1. Виявлення та аналіз шкідливих небезпечних виробничих факторів на
проектному об’єкті. Заходи з охорони праці 68
1.1. Повітря робочої зони 68
1.2. Виробниче освітлення .73
1.3. Захист від виробничого шуму та вібрації .74
1.4. Електробезпека 74
1.5. Безпека технологічних процесів та обслуговування обладнання 76
1.6. Пожежна безпека .77
2. Визначення кількості повітря яке видаляється бортовими
3. Аналіз небезпеки об’єкта 80
3.1. Визначення параметрів об’єкта ураження (ОУ) і можливого попадання
цеху в зону ураження (ЗУ) 81
3.2. Визначення ступеня руйнувань елементів цеху та очікуваних збитків.83
3.3. Визначення можливих утрат виробничого персоналу .83
3.4. Визначення можливого характеру пожеж на об’єкті 83
1. Екологічно небезпечні наслідки гальванічного виробництва та напрямки
2. Класифікація стічних вод ..86
3. Ступінь очистки стічних вод. Класифікація методів очистки 87
4. Метод очистки стічних вод від іонів міді обраний для розроблюваного
5. Основні технологічні параметри процесу очищення ..88
6. Технологічна схема очистки .89
Список використаної літератури ..92
Друкована плата— пластина виконан здіелектрика(текстоліт
гетинакстощо) на якій сформований хоча б одинпровідниймалюнок. На
друковану плату монтуютьсяелектронні компоненти які з'єднуються своїми
виводами з елементами провідного малюнкапаянням або значно рідше
зварюванням у результаті чого збираєтьсяелектронний модуль(або
змонтована друкована плата).
Типи друкованих плат:
Одностороння друкована плата - друкована плата на одній стороні якої
виконані елементи провідного малюнка. Вони прості по конструкції і
економічні у виготовленні. х застосовують для монтажу побутової апаратури
блоків живлення і інших нескладних виробів.
Двостороння друкована плата - друкована плата на обох сторонах якого
виконані елементи провідного малюнка і всі необхідні з'єднання відповідно
до електричної принципової схемою. Електричний зв'язок між сторонами
здійснюється за допомогою металізованих отворів. Розміщувати
электрорадіовироби можна як на одній так і на двох сторонах друкованої
плати. Двосторонні друковані плати використовуються у вимірювальній
техніці системах керування автоматичного регулювання та ін.
Багатошарова друкована плата - друкована плата що складається з
почергово розсташованих шарів ізоляційного матеріалу з провідними малюнками
на двох або більше шарах між якими виконані необхідні з'єднання.
Електрична зв'язок між провідними шарами може бути виконана спеціальними
об'ємними деталями друкованими елементами або хіміко-гальванічної
металізацією отворів. Багатошарові друковані плати характеризуються
підвищеною надійністю і щільністю монтажу стійкістю до кліматичних і
механічних впливів меншими розмірами і меншим числом контактів.
Гнучка друкована плата - друкована плата що має гнучку основу. Гнучка
друкована плата є аналогом жорсткої друкованої плати за розташуванням
друкованих провідників контактних майданчиків та інших елементів
друкованого монтажу по розміщенню електрорадіовиробів(переважно модульних
і поверхнево-вмонтовуваних компонентів) при цьому вона має гнучку основу
товщиною 01 05 мм може згинатися працювати на перегини і приймати
Гнучкі друковані плати застосовуються у випадках коли плата в процесі
експлуатації піддається багаторазових вигинів вібрацій або коли їй
необхідно надати для роботи вигнуту компактну форму. За допомогою гнучкої
друкованої плати можна з'єднувати різні елементи електронної апаратури
використовуючи відгалуження від загальної основи гнучкої друкованої плати.
Основною відмінністю гнучкої друкованої плати від жорсткої є можливість
монтажу в тривимірному просторі і огинання кутів інших блоків. Гнучкі
друковані плати можуть виготовлятися в комбінації з жорсткими друкованими
платами чи гнучкими друкованими кабелями. Однак багатошарові гнучкі
друковані плати не є аналогом жорстких багатошарових друкованих плат так
як кожен з шарів може бути продовжений в будь-яку сторону і
використовуватися як гнучкий друкарський кабель для з'єднання з іншими
модулями електронної апаратури.
Гнучкий друкарський кабель - має тонку ізоляційну основу довжиною до
декількох метрів з розташованими паралельно один одному друкованими
провідниками ширина і крок яких відповідають стандартним з’єднувачам.
Гнучко-жорсткі плати - є складними з'єднувальними структурами в
електронній апаратурі. Проста гнучко-жорстка друкована плата має один
жорсткий і один гнучкий шар. Складні гнучко-жорсткі друковані плати можуть
мати 20 і більше з'єднувальних наборів з односторонніх і двосторонніх
гнучких друкованих плат між жорсткими зовнішніми друкованими платами.
Провідна друкована плата - друкована плата на діелектричній онові якої
розміщені окремі елементи друкованого малюнка (контактні площадки шини
землі і живлення і ін) а електричні з'єднання замість друкованих
провідників виконані ізольованими проводами. Контактні з'єднання на
друкованій платі можуть бути отримані пайкою зварюванням або хіміко-
гальванічної металізацією. Провідні друковані плати застосовують при
макетуванні розробці дослідних зразків і в дрібносерійному виробництві.
Технологічна частина
Методи виготовлення друкованих плат можна поділити таким чином:
– субтрактивний негативний та позитивний метод;
– електрохімічний метод;
– комбінований негативний та позитивний метод.
1.1. Субтрактивний метод виготовлення друкованих плат.
Цей метод заснований на травленні металу. Як вихідний матеріал
використовують фольгований діелектрик.
Суть методу: струмопровідний рисунок отримують шляхом
витравлювання міді з пробільних ділянок. Для захисту струмопровідного
рисунка від дії травильного розчину на нього попередньо наносять захисний
рельєф. Як захисний рельєф використовують друкарські фарби фоторезисти
або метали чи сплави які називають металорезисти. Навісні
електрорадіоелементи закріплюють у неметалізованих монтажних отворах і
припаюють до монтажних площадок. На всю поверхню плати за
виключенням місць паяння наносять захисну або паяльну масу яка захищає
плату від дії навколишнього середовища від механічних пошкоджень від
короткого замикання навісними електрорадіоелементами.
В залежності від виду фотошаблона який застосовується розрізняють
негативний варіант і позитивний варіант методу. У разі використання
негативу зображення захисний рельєф наносять на струмопровідний рисунок.
У разі використання позитиву зображення захисний рельєф наноситься на
пробільні ділянки і захищає їх від наступного електороосадження металу (або
ж хімічного осадження металу).
1.2. Субтрактивний негативний метод
Схема технологічного процесу:
Виготовлення заготовок друкованих плат. Листи фольгованого
діелектрика розрізають за допомогою гільйотинних або роликових ножиць.
Розмір заготовок визначають з урахуванням технологічного поля.
Виготовлення базових або фіксуючих отворів на технологічному полі
заготовок здійснюють шляхом свердлення за допомогою шаблонів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги. Поверхню фольги
зачищають за допомогою щіток і знежирюють.
Нанесення захисного рельєфу на струмопровідний рисунок
здійснюють методом трафаретного друку або ж методом фотохімічного
друку з використанням негатива зображення.
Травлення міді з пробільних ділянок.
Видалення захисного рельєфу з поверхні заготовок.
Виготовлення монтажних отворів шляхом свердлення.
Нанесення захисної або паяльної маски на всю поверхню плати за
виключенням місць паяння здійснюють методом трафаретного або
фотохімічного друку.
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) на місця пайки гарячим
способом. Плату занурюють у розплав через шар флюсу надлишок
розплавленого металу видаляють обдуваючи плату гарячим (220С)
стисненим повітрям (повітряний ніж). Ця операція виконується на
спеціальних автоматизованих установках.
Обробка плати за контуром. Шляхом фрезерування видаляють
Контроль якості друкованої плати.
Точність методу складає 02 мм і обмежена боковим підтравлюванням
Преваги методу: простота і можливість повної автоматизації.
Не дозволяє виготовляти двобічні плати з перехідними з’єднаннями.
Великі витрати міді внаслідок її витравлювання (витравлюється 70%
Метод екологічно небезпечний вимагає значних витрат на
регенерацію міді та очистку стічних вод.
Субтрактивний негативний метод - один з самих поширених методів
виготовлення вдрукованих плат.
1.3. Субтрактивний позитивний метод.
Метод передбачає використання фотошаблона з позитивним
зображенням струмопровідного рисунка. При цьому захисний рельєф
наноситься на пробільні ділянки і захищає їх від наступного
електроосадження металу.
Виготовлення заготовок друкованих плат.
Виготовлення базових отворів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги.
Нанесення захисного рельєфу на пробіль місця.
Гальванічне нанесення захисного металевого покриття (Ag Au) на
струмопровідний рисунок.
Видалення захисного рельєфу з пробільних ділянок.
Виготовлення монтажних отворів.
Обробка плати за контуром.
Субтрактивний позитивний метод призначений для виготовлення
друкованих плат для НВЧ-діапазоту. Для нанесення захисного покриття у
цьому разі використовують срібло.
1.4. Адитивний метод виготовлення друкованих плат.
Метод призначений для виготовлення для виготовлення двобічних
друкованих плат з перехідними з’єднаннями.
Сутність методу. Вихідним матеріалом є нефольгований діелектрик
спеціальних сортів. Формування струмопровідного рисунка та металізацію
отворів здійснюють шляхом хімічного товстошарового осадження міді.
Пробільні ділянки від осадження металу попередньо захищають шляхом
нанесення захисного рельєфу.
Схема технологічного процесу.
Виготовлення вбазових отворів.
Свердлення отворів які підлягають металізації на верстатах з ЧПУ.
Нанесення захисного рельєфу на пробільні ділянки.
Хімічне міднення струмопровідного рисунка та отворів до товщини 30
Видалення захисного рельєфу.
Нанесення паяльної маски на всю поверхню плати за виключенням
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) гарячим методом з
вирівнюванням покриття гарячим стисненим повітрям.
Контроль якості плати.
Нефольговані діелектрики для адитивного методу:
СТАМ - склотекстоліт у склад якого вводять 01÷02% каталітичних
агентів які підвищують якість металізації;
СТЕК - склотекстоліт на поверхню якого нанесено напівзатверділий
клейовий шар епоксикаучукової композиції яка покращує адгезію шару міді
Преваги адитивного методу:
Висока точність відтворення рисунка - 01 мм так як відсутня
операція травлення міді.
Можна виготовляти плати самого високого класу точності.
Малі витрати міді на виробництво плат.
Велика надійність з’єднань металізованих отворів і друкованих
Рівномірне покриття міддю по всій поверхні плати.
Можливість повторного використання бракованих плат після
Невелика кількість обладнання високий коефіцієнт використання
Недоліки адитивного методу:
Мала швидкість осадження міді тривалість процесу складає
Мала продуктивність висока собівартість виробництва.
Складно підібрати захисний фоторезист який був би стійким протягом
годин у сильнолужному середовищі.
Хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до діелектрика
друковані провідники можуть відшаруватися від поверхні плати.
Адитивний метод знаходить обмежене застосування але проводяться
роботи з його вдосконалення.
1.5. Електрохімічний метод виготовлення друкованих плат.
Суть методу. Як вихідний матеріал застосовують нефольгований
склотекстоліт марки СТЕК. Формування струмопровідного рисунка і
металізацію отворів здійснюють шляхом хімічного і наступного
гальванічного міднення. Товщина шару хімічно осадженої міді складає лише
÷10 мкм і тільки забезпечує необхідну електропровідність а нарощування
шару міді здійснюють електролітичним шляхом що значно скорочує тривалість
процесу формування рисунку.
Свердлення отворів що підлягають металізації.
Підготовка поверхні діелектрика з метою надання їй гідрофільності та
потрібної дрібношорсткості.
Хімічне міднення всієї поверхні до товщини ≥1 мкм.
Попереднє гальванічне міднення (гальванічна затяжка) до товщини
Гальванічне міднення струмопровідного рисунка до товщини 25 мкм в
Гальванічне нанесення металорезисту на струмопровідний рисунок.
Як металорезист часто використовують сплав ПОС-61.
Травлення тонкого шару міді ( 5 мкм) з пробільних ділянок.
Освітлення і оплавлення сплаву Sn-Pb.
Обробка плат за контуром.
Контроль якості друкованих плат.
У цьому методі витравлюється тонкий шар міді ( 5 мкм) і бокове
підтравлення друкованих провідників незначне. З огляду на це точність
методу висока і складає 015 мм.
Електрохімічний метод не знайшов широкого застосування у
промисловості через те що хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до
діелектрика і можливе відшарування друкованих провідників з поверхні
Для даного дипломного проекту оберемо субтрактивний позитивний метод.
2. Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих платах
Вимоги до мідних покриттів на друкованих платах:
Дрібнокристалічна структура
Рівномірність товщини в отворах та на боковій поверхні плати
Відсутність тріщин в отворах
Висока адгезія до фольги чи провідного шару
Низький питомий опір
Висока пластичність покриття.
Мідне покриття повинно забезпечити високонадійне електричне
з’єднання елементів плати в умовах термоудару (швидке розігрівання і
охолодження плати в діапазоні температур -20÷240С). Таким вимогам буде
відповідати мідне покриття з високою пластичністю і товщиною в отворах не
менше 5 мкм. За вимогами стандарту мідні покриття на платах повинні
витримувати дію 6÷10 термоударів. Товщина мідного покриття в отворах та
його пластичність строго контролюються в процесі виробництва друкованих
На друковані плати наносять блискучі мідні покриття. Це пов`язано з
тим що якість мідного покриття багато в чому визначає якість
металорезисту який наноситься поверх міді. Чим більш гладенька і якісна
поверхня мідного покриття тим тонший шар металорезисту можна наносити. У
разі використання блискучого мідного покриття товщина шару металорезисту
В даному проекті розробляється процес попереднього міднення
призначений для покриття внутрішньої частини отворів шаром міді.
Операції що передують гальванічному мідненню:
Очищення отворів від задирок;
Хімічне нанесення шару міді на діелектрик в отворах;
При хімічному в стаціонарних ваннах знежирюють розчинами з підвищеним
вмістом їдкого натру (40-50 гл) і кальцинованої соди (100-150 гл).
Температура знежирення 80-90°С час 3-10 хв.
Для знежирення всіх металів сплавів і покриттів застосовують
розчин складу (гл); їдкий натр 5-10; вуглекислий натрій 20-40;
тринатрійфосфат 20-40. Режим роботи: температура 60-80°С; густина струму на
катоді 2-10 Адм2; час витримки 3-10 хв.
Будем використоуати саме його.
3.2. Активація діелектриків у суміщеному розчині
Розчин призначений для активування фольгованих діелектриків і
розроблений з метою скорочення технологічного циклу та покращання якості
металізації. У промисловості використовується розчин такого складу : PdCl2–
гл ; SnC HC KCl -150 гл . Цей розчин являє собою
колоїдну систему. Паладій знаходиться у вигляді комплексної сполуки PdSnCl4
яка стабілізована SnCl2. KCl слугує стабілізатором розчину.
Металевий паладій майже не виділяється на мідній фользі;
Більша стабільність розчину в роботі;
Менш витрати паладію;
Більша адгезія паладію до діелектрика.
Перед обробкою в суміщеному розчині заготовки попередньо занурюють у
розчин HCl. Це потрібно для того щоб суміщений розчин не розбавлявся
водою інакше рН розчину буде підвищуватися і він буде розкладатися.
мовірний механізм активування діелектриків у суміщеному розчині.
Розрізняють 4 стадії процесу :
– Адсорбція частинок PdSnCl4 на поверхні діелектрика заповнення
мікровпадин здійснюється шляхом занурювання в розчин.
– Промивання. Відбувається гідроліз комплексу на поверхні
PdSnCl4 + Н2О = Sn(ОН)Cl + PdCl2 + HCl
Важкорозчинні частинки зачіплюють і колоїдні частки паладію. На
поверхні заготовки утворюється желеподібний шар який містить ці сполуки.
– Обробка заготовок у розчині прискорювача ( HCl H2SO4 HBF4 та
ін.). У кислому розчині на поверхні заготовки відбувається реакція :
Sn(ОН)Cl + PdCl2 = Pd + Sn(ОН)Cl3
– Промивання проточною водою. Частки Sn(ОН)Cl3 вимиваються і на
поверхні залишається металевий паладій.
Промивні операції є надзвичайно важливими. Коли промивання не
достатнє то гідроліз проходить у недостатній мірі частинки Sn(ОН)Cl3
також відмиваються недостатньо. На заготовці плати буде мало металевого
паладію – недостатня активація. При надмірній промивці з поверхні плати
змиваються компоненти розчину і металевий паладій на поверхні може бути
Недоліки розчину суміщеного активування такі ж як розчину
активування за двостадійною схемою.
Особливості експлуатації розчинів активування.
Не можна зберігати у металевих нефутерованих ємкостях так як
паладій буде контактно виділятися на стінках і на поверхні металевої
Перемішувати розчин треба механічно.
У неробочий час ванни рекомендується закривати кришками.
Після ванни активування разташовують дві ванни-збірники. Розчини із
цих ванн використовують для доливання основної ванни.
3.3. Хімічна металізація
Як відновник у процесі зазвичай використовують формалін
(формальдегід) який має такі переваги: реагує за кімнатної температури
недорогий недефіцитний. Товарний формалін має 35 – 40% СН2О і 10÷15%
СН3ОН який вводять для запобігання можливої полімеризації. У
промисловості використовують також параформ триоксан
поліоксиметиленгліколь – який у лужному середовищірозкладається з
Процеси які перебігають на умовних катодних та анодних ділянках
поверхні каталізатора:
A: HCOH + 3OH - = HCOO- + 2H2O + 2e
Cu2+ + HCOH + 3OH- = Cu + HCOO-+ 2 H2O
Процес хімічного відновлення міді відбувається тільки в лужному
середовищі тому Cu2+ необхідно зв’язати в комплексну сполуку. Для цього
застосовують комплексоутворювачі. Швидкість процесу хімічного міднення
в сильній мірі залежить від величини рН розчину ( рН 12÷13 ). Коли рН 14
розчин розкладається а коли рН ≤ 11 поверхня плати пасивується і процес
осадження міді припиняється.
Процес хімічного міднення проходить на межі поділу фаз. Можна
виділити такі стадії процесу: доставка компонентів до межі поділу
адсорбція компонентів на каталізаторі окислювально-відновна реакція
десорбція видалення продуктів реакції з межі поділу. Установлено що
швидкість десорбції водню визначає швидкість усього процесу хімічного
Розчини хімічного міднення є нестабільними можуть самовільно
змінювати свій склад і навіть розкладатися що є їх недоліком.
3.4. Розчини для хімічного міднення друкованих плат
Розчини для хімічного міднення повинні містити такі компоненти: солі
міді комплексоутворувач відновник луг стабілізатори. Розчини
класифікуються за природою комплексоутворивача. Які
комплексоутворювачі використовують: калій - натрій виннокислий Трилон
Б етилендиамін гліцерін.
Розглянемо мкмгод. характеристики розчинів найбільш поширених у
Розчин на основі калій - натрію виннокислого: мідь сірчанокисла –
гл; калій - натрій винограднокислий – 60 гл; натрію гідроксид – 15
натрій вуглекислий - 4 гл; нікель хлористий – 4 гл; формалін ( 37 % ) –
млл; натрій сірчанокислий – 1 ÷ 2 мгл. Величина рН 126 -128;
температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20 ÷ 30 хв. питома площа
завантаження 3÷4дм2л.
Цей розчин найбільш поширенний у промисловості є економічним
містить не дорогі компоненти. Швидкість осадження міді 25 мкмгод.
Товщина отриманого мідного покриття до 1 мкм.
Розчин на основі калій-натрію винограднокислого (синтетичний
ізомер сегнетової солі): мідь сірчанокисла – 25 гл; калій - натрій
виннокислий – 30 гл; натрію гідроксид – 30 гл; формалін ( 37 % ) – 15
натрію диетилтіокарбонат – 30 мгл. Величина рН 131÷133; температура 18
– 25 0С; тривалість процесу 15 ÷ 25 хв. питома площа завантаження 2÷3
Цей розчин більш дешевий ніж попередній але меньш стійкий.
Розчин на основі Трилону Б: мідь сірчанокисла – 15 гл; Трилону Б –
гл; натрію гідроксид – 15 гл; формалін (37 %) – 20 млл; натрію
диетилтіокарбонат – 30 мгл калію гаксафероціанат – 40 мгл. Величина рН
8 -130; температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20÷30 хв. питома
площа завантаження 2÷3 дм2л.
Комплексна сіль міді з Трилоном Б є більш стійкою сполукоючерез це
цей розчин характеризується великою стабільністю і ньому можна наносити
шар міді товщиною 3 мкм за 30 хвилин.
Оберемо розчин на основі трилону Б для розроблюваного проекту.
3.5.Коригування розчинів хімічного міднення.
Корегування за вмістом сірчанокислої міді гідроксиду натрію та
формаліну здійснюється щоденно перед початком роботи за результатами
хімічних аналізів. Стабілізатор вводять у розчин в кінці робочого дня в
кількості 12 від рецептурного значення. Коригування за вмістом
комплексоутворювача здійснюється 1 раз на тиждень.
3.6. Зберігання розчинів хімічного міднення.
З метою запобігання розкладання розчині під час зберігання їх
підкислюють сірчаною кислотою таким чином:
– у разі зберігання більше 24 годин розчин підкислюють до рН 5÷6;
– у разі зберігання менше 24 годин розчин підкислюють до рН 12.
3.7. Утилізація відпрацьованих розчинів хімічного міднення.
У процесі експлуатації у розчинах хімічного міднення накопичується
сірчанокислий натрій та оцтовокислий натрій що призводить до погіршення
якості осадів і їх змінюють на нові. Відпрацьовані розчини утилізують з
метою вилучення міді та інших компонентів. Технологія утилізації
визначається природою комплексоутворювача.
Вилучення міді із розчинів на основі калію-натрію виннокислого.
Роблять хімічний аналіз на вміст Cu2+ та С4Н4О6
- добавляють Cu2+ для вирівнювання концентрації з С4Н4О6
-. Після цього розчин підкислюють
Н2SO4 до рН = 4. При цьому випадає осад CuС4Н4О6. Сіль декантують
промивають висушують та використовують для приготування нових
розчинів хімічного міднення.
Вилучення міді з розчинів на онові трилону Б здійснюю за допомогою
двохстадійного процесу.
Відпрацьований розчин нагрівають до 60С. Додають розчин лугу і
формалін перемішують протягом двох годин відстоюють протягом десяти
годин. Утворений порошок міді відфільтровуть промивають. Висушують в
електропечах і здають на переплавку.
Вилучення кислотного залишку трилону Б. Фільтрат підкисляють H2SO4 до
рН 1÷2 перемішують протягом двох годин. При цьому утворюється
етилендіамінтетраоцтової кислоти. Розчин відстоюють дев`ять годин
фільтрують. Осад промивають висушують і здають на переробку.
Обладнання для хімічного міднення друкованих плат.
Активацію діелектрика і хімічну металізацію в цих лініях виконують на
модулі хімічного міднення.
4. Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття
На даний час в промисловості використовують сульфатні бористоводневі
пірофосфатні і ціанідні електроліти міднення.
відповідати мідне покриття з високою пластичністю.
4.1. Електроліти для міднення друкованих плат.
Вимоги до електролітів міднення:
Висока розсіювальна здатність;
Можливість отримання пластичних покриттів;
Висока продуктивність;
Невелика агресивність до фоторезистів та діелектриків;
Стійкість невелика вартість та доступність.
4.1.1. Комплексні електроліти.
Мають більш високу розсіювальну здатність ніж інші електроліти.
Ціанисті електроліти – мають саму високу
розсіювальну здатність але у виробництві плат не використовуються через
такі недоліки: висока токсичність електроліт руйнує діелектрик невисокий
вихід за струмом мала продуктивність.
Пірофосфатні електроліти також мають високу розсіювальну здатність
але вони не токсичні. Один із варіантів застосовуваних електролітів має
такий склад: мідь сірчанокисла – 90 гл; пірофосфат калію – 350 гл; лимона
кислота – 20 гл; аміак водний – (25%) – 2 млл; селеніт натрію – 0002
гл; рН 83÷85; катодна густина струму 08 ÷ 17 Адм2; температура
електроліту 30÷500С.
Переваги електроліту:
) Дрібнокристалічна структура покриття ;
) Висока розсіювальна здатність (товщина шару міді в отворах складає
% від товщини на контактних площадках);
) Відсутність органічних добавок дозволяє здійснювати безперервну
фільтрацію електроліту через активоване вугілля що дозволяє зберігати
добрі механічні властивості міді в тому числі і еластичність і на протязі
тривалої експлуатації електроліту.
Недоліки електроліту:
) Мала продуктивність;
) Вузький діапазон рН який складно підтримувати;
) Схильність анодів до пасивації що робить необхідним підтримувати
підвищену температуру;
) Фосфор включається в склад осаду що призводить до їх крихкості ;
) Електроліт лужний і тому не можна застосовувати перспективні
фоторезисти СПФ – ВЩ;
) Електроліт містить дорогі компоненти.
Наявність відмічених недоліків обмежує широке розповсюдження
пірофосфатних електролітів у промисловості.
Кислі електроліти. Мають меншу разсіювальну здатність але є більш
стійкими і більш продуктивними.
Борфтористоводневий електроліт який знаходить застосування в
промисловості має такий склад ( гл ):мідь борфтористоводнева – 250;
кислота борфтористоводнева – 15; кислота борна – 40; температура
електроліту 15÷200С; катодна густина струму 3÷5 Адм2.
) Порівняно невисока розсіювальна здатність ( товщина шару міді в
отворах складає 40÷50% від товщини на контактних площадках );
) Агресивний до фоторезистів що призводить до накопичення
органічних домішок в електроліті і втрати пластичності покриття;
) Складність при очищенні стічних вод через наявність фторборатів;
) Мітить дорогі компоненти.
Борфтористоводневі електроліти можна застосовувати у виробництві
друкованих плат з низькою густиною струмопровідного рисунка.
Сульфатні електроліти. Сульфатні електроліти є найбільш простими за
складом і дуже стабільними в роботі. х легко готувати і коригувати. Однак
стандартний електроліт має низьку розсіювальну здатність а отримані осади
є крупнокристалічними. Продуктивність електроліту невисока. Такі
електроліти є не придатними для міднення друкованих плат.
Введення високоефективних блискоутворюючих з одночасною зміною
співвідношення концентрації міді і сірчаної кислоти в бік збільшення
останньої що значно покращує характеристики сульфатних електролітів.
За величиною розсіювальної здатності вони наближаються до
комплексних електролітів однак забезпечують високу продуктивність.
У промисловості використовують такі блискоутворюючі добавки як “
ЛТИ ” “ МДЕЛ ” RV-M Cupracid BL-CT та Cupracid BL і ін.
Наприклад використання добавки “ МДЕЛ ” ( виробник – Україна )
дозволяє отримувати осади стійки до термічних навантажень які
витримують не менше 10 термоударів. Відносне видовження покриття
÷12%. Розподіл металу в отворах і на контактних площадках складає
5÷09 блиск – 95%. Добавка “МДЕЛ” стійка у сильно кислих
середовищах. Вона не токсична не містить біологічно жорстких речовин.
На теперішній час сульфатний електроліт з блискоутворюючими
добавками є основним для міднення друкованих плат.
Для прикладу можна навести склади електролітів міднення на базі
добавки “ МДЕЛ ” які є найбільш поширені в промисловості:
Електроліт №1: мідь сірчанокисла 70÷80 гл; сірчана кислота 170÷180
гл; натрій хлористий 0030 ÷ 0050 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 1÷4Адм2; температура електроліту
Електроліт №2: мідь сірчанокисла 150÷160 гл; сірчана кислота
0÷150гл; натрій хлористий 0050÷0080 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 2÷5Адм2; температура
електроліту 20÷300С.
В обох електролітах передбачається використовувати аноди марки
АМФ застосовувати хитання катодних штанг та перемішування стисненим
Електроліт №1 характеризується підвищеною разсіювальною здатністю і
використовується для виробництва багатошарових друкованих плат та
складних плат з діаметром отворів менше 07мм.
Електроліт №2 дозволяє використовувати підвищену густину струму і
використовується для виготовлення звичайних двобічних плат.
Для даного проекту обиремо електроліт №2
Для нанесення блискучих мідних покриттів застосовують аноди марки
АМФ (аноди мідні фосфорвмісні) які містять 007 ÷ 01% фосфору і
відносяться до категорії безшламових. Наявний додаток фосфору в анодах
виконує такі функції:
Сприяє разкисленю мідного зерна при прокатуванні анодів.
Одновалентна мідь яка утворюється поблизу анодів реагує з
фосфором і утворює на поверхні анодів чорну плівку Cu3P яка призупиняє
подальше утворення Cu+ так як Cu2+ не буде контактувати з металевою
міддю. Таким чином унеможливлюється перебіг реакції
диспропорціонування з утворення частинок металевої міді.
Плівка Cu3P перешкоджає можливе розкладання ПАР на анодах.
На роботу анодів АМФ дуже впливає вміст хлор-аніона в електроліті.
Коли цей вміст перевищує 80 млл то буде спостерігатися суцільне
шламоутворення що призведе до погіршення фізико-механічних
властивостей покриття.
Для попередження сольової пасивації величина анодної поверхні
повинна в два рази перевищувати величину катодної поверхні.
Недоліком анодів марки АМФ: при експлуатації анодів в електроліті з
часом накопичується фосфор що призводить до крихкості утворених осадів.
Домішки фосфору видаляють шляхом обробки електроліту активованим вугіллям.
5. Вибір і обгрунтування завершальних операцій
Оскільки після міднення отворів плати покривають фоторезистом то
завершальними стадіями після міднення є:
Холодна промивка для видалення електроліту з поверхні;
Гаряча промивка для зменшення товщини шару Прандля;
Сушка необхідна оскільки фоторезист має наноситись на суху поверхню.
Холодна промивка здійснюється хлодною проточною водою з подальшим
Гаряча промивка відбувається в ванні об’ємом 1-2 м3 гарячою водою
яка змінюеться при досягненні певної критичної концентрації електроліту.
Сушка здійснюється промисловим калорифером. Гаряча промивка здійснюється з
метою зменшення теплоти при сушінні плат.
При збільшенні температури зменшується в’язкість електроліту який
залишився на заготовці в шарі Прантля.
6. Контроль якості гальванічного покриття
Контроль наявності покриття на усіх ділянках плати та його
зовнішнього виду. Здійснюють візуально за допомогою простих оптичних
приладів. Контролюють наявність покриття та його колір наявність
дендрітів підгорілих ділянок.
Контроль товщини покриття в отворах друкованої плати за допомогою
металографічних шліфів.
Плату розрізають по центру отворів готують шліф за спеціальною
методикою і за допомогою мікроскопа вимірюють товщину. Метод дозволяє
отримувати об’єктивні данні забезпечує високу точність вимірювання але є
Визначення пластичності мідного покриття.
Відповідним чином підготовлену пластину із нержавіючої сталі
завантажують разом із пластинами у ванну і наносять мідне покриття
товщиною 30мкм. За допомогою скальпеля отриману мідну фольгу
відшаровують на її поверхні визначають голкою контрольні точки А і Б за
допомогою відлікового мікроскопа вимірюють відстань АБ =[pic]( у межах 30
мм). Потім фольгу розтягають до початку руйнування у розривній машині
знову вимірюють відстань АБ =[pic]. Відносне видовження розраховують за
Виконують декілька вимірювань і усереднюють результати. За
величиною відносного видовження роблять висновок про пластичність
Оцінка міцності покриття на відшаровування.
На технологічному полі друкованої плати за допомогою скальпеля
вирізають та відокремлюють смужку з покриттям близько 50мм. Полоску
перегинають 5 раз під кутом 1800 і коли на величині виникають пухирці
вздуття то адгезія мідного покриття не достатня.
неполадок у роботі електролітів
Для приготування електроліту використовують деіонізовану або знесолену
воду. Електроліт можна приготувати використовуючи як окремі хімікати так
і попередньо приготовлені концентрати.
7.1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування із солей
Таблиця 7.1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування 100 літрів Літр кг
Вода повністю знесолена До 100
Мідь ()-сульфат-5-гідрат * 15
Н2S04х.ч.( d=184) 815 15
* Залізо(Fe): мах 01 % по масі
Хлорид (С): мах 002% по масі
Порядок приготування
Розчиняють сульфат міді в повністю знесоленій воді. Вода може бути
Додають 10 мл перекису водню (Н2О2 30%). Залишають на чотири години
реагувати при перемішуванні й фільтрації.
Додають необхідну кількість сірчаної кислоти (сірчана кислота
Додають 02 кг фільтруючого вугілля Schering N. Протягом 1 години
розчин повинен циркулювати й після 6-8 годин охолоджуватися.
Ретельно відфільтрувати розчин.
Остудити до 25°С и додати добаку «МДЕЛ».
Без дозування проробляють розчин при 4А-годл (катодна густина струму
Проводять аналіз на вміст іонів хлору й при необхідності коректують.
Вміст міді становить 384 гл.
7.2. Коректування складу ванни міднення
Для виробничого контролю треба через певні інтервали часу проводити
аналітичний контроль нижче наведених компонентів ванни:
Компонент При заправленні У процесі
Сірчана кислота 150 гл 150 гл
Хлориди 50 мгл 50 мгл
рH ванни становить менше 10 і не вимагає перевірки.
Для ванни що довго проробила треба час від часу проводити визначення
вмісту заліза в електроліті.
Якщо вміст міді електроліту впаде в процесі роботи нижче заданого
значення то додають мідь (II) сульфат - 5 гідрат. Для цього розчиняють
сіль у теплій знесоленій воді або дистильованій воді й розчин як описано в
розділі “Приготування ванни” обробляють фільтрувальним вугіллям.
Після ретельної фільтрації розчин можна додати в електроліт. Додавання 04
кг. міді (П) сульфат - 5 гідрату на 100 л ванни підвищує вміст міді
Для підвищення вмісту сірчаної кислоти використовують сірчану кислоту
концентровану ч.д.а. (густина 184 гсм3). Додавання 05 л на 100 л. ванни
підвищує вміст сірчаної кислоти на 92 гл.Сірчану кислоту додають при
помішуванні щоб запобігти місцевому нагріванню.
Низький вміст хлоридів коректують за допомогою хлориду натрію ч.д.а.
Добавка 1 кг хлориду натрію на 100 л ванни підвищує вміст хлоридів на 6
Хлорид натрію перед додаванням варто розчинити в невеликій кількості води.
7.3. Визначення сірчанокислої міді об’ємним трилонометричним
Мідь із двонатрієвою сіллю етилендиамін тетраоцтової кислоти (трилон
Б) утворить міцний розчинний комплекс. В аміачному середовищі дана реакція
протікає миттєво й строго в еквівалентних кількостях. Завдяки цьому
визначення міді може бути виконано із застосуванням індикатора мурексида
що в еквівалентній точці дає зміну забарвлення розчину в синьо- фіолетовий
Аміак водний 25% розчин;
Буферний розчин (54 г NH4Cl розчинити в 200 мл води долити 350 мл 25%
розчину аміаку долити дистильованої води до 1 л і перемішати);
ндикатор - мурексид;
Трилон Б 01Н розчин;
Стандартний розчин міді (10 г сірчанокислої міді розчинити до мітки
дистильованою водою). 100 мл електроліту відібрати піпеткою в мірну колбу
ємністю 100 мл довести об'єм колби до мітки дистильованою водою
перемішати. Відібрати цього розчину 10 мл піпеткою в конічну колбу ємністю
0 мл розбавити розчин до 100 мл долити 1-2 краплі метилового оранжевого
й нейтралізувати розчин до жовтого забарвлення 10% розчином аміаку долити
-4 мл буферного розчину додати на кінчику шпателя індикатора мурексида й
титрувати отриманий розчин точно 01Н трилоном Б до одержання малиново-
фіолетового забарвлення.
Вміст сірчанокислої міді в гл розраховують по формулі:
де Н - кількість сірчанокислої міді г;
а - кількість 01Н трилона Б витраченого на титрування мл;
Т - титр 01Н трилона Б по міді (теоретично титр 0003177);
т - кількість електроліту узятого на аналіз мл;
93 - коефіцієнт перерахування з міді на сірчанокислу мідь.
Контроль точності аналізу:
За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох паралельних
визначень припустимі розбіжності між якими не повинні перевищувати 1%.
7.4. Визначення сірчаної кислоти
ндикатор метиловий жовтогарячий 01% розчин;
дкий натр 01Н розчин.
Проведення аналізу:.
Частина розчину що містить 1 мл електроліту розбавити водою до 150-
0 мл додати 2-3 краплі метилового оранжевого й титрувати отриманий
розчин 01Н розчином їдкого натру до переходу забарвлення з рожевої в
Вміст сірчаної кислоти в гл розраховують по формулі:
де Н – кількість сірчаної кислоти г;
а – кількість 01Н їдкого натру витраченого на титрування мл;
Т – титр 01Н NaОН по (теоретично титр 00049) гл;
т – кількість електроліту узятого на аналіз мл;
7.5. Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом
1 М розчин азотнокислого срібла;
Налити в склянку 50 мл розчину електроліту й розбавити пробу 50 мл
дистильованою водою. Підключити хлорсрібний електрод до позитивного а
ртутносульфатний - до негативного полюсів рН-метра. Електроди занурити в
розчин для титрування. Установити діапазон виміру в 350 мВ при
безперервному перемішуванні невеликими порціями доливати розчин
азотнокислого срібла. Через 45 секунд після надходження кожної порції
необхідно записати об'єм доданого розчину й зміни потенціалу. Кінець
титрування наступає при різниці потенціалів приблизно 200 мВ. Для чіткого
фіксування моменту стрибка потенціалу останні порції додавати обережно по
Розрахунок вмісту хлоридів проводять по формулі гл:
де V - об'єм розчину азотнокислого срібла що пішов на останнє титрування
N - нормальність розчину азотнокислого срібла.
7.6. Повітряна продувка
Необхідний об'єм повітря - 12 - 20 м3год на кожний метр довжини
катодної штанги. Трубки через які подається повітря розташовуються
паралельно штанзі на висоті З0 - 80 мм від дна ванни. Залежно від розмірів
ванни отвори в них діаметром 3 мм на відстані 80- 100 мм один від одного
свердлятся під кутом 45° до дна ванни. Кожна трубка у такий спосіб має два
ряди отворів розташованих навпроти один одного з інтервалами 40 - 50 мм .
Рекомендується встановлювати у ванні щонайменше дві такі трубки із
внутрішнім діаметром 20 - 40 мм. Відстань між ними становить 150-250 мм.
7.7. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
та способи їх усунення
Види дефектів Можливі причини Способи усунення
Погане Неякісна Поліпшити підготовку поверхні
зчеплення підготовка друкованої плати перед
мідного поверхні перед гальванічним мідненням.
покриття гальванічним
Завищена Привести температуру
температура електроліту у відповідність із
електроліту. вимогами.
Високий вміст Проробити електроліт при
блискоутворюючої 3=1Адм2 застосовуючи
добавки. технологічні заготовки до
Обробити електроліт
активованим вугіллям з
наступною фільтрацією.
Поява Завищення вмісту Проробити електроліт при
поверхневих блискоутворюючої )=1Адм2 застосовуючи
дефектів типу добавки технологічні заготовки до
рисунка ("муар" зникнення дефекту.
мідного Обробити електроліт
покриття). активованим вугіллям з
Наявність Присутність Зробити фільтрацію
непокритих завислих часток велектроліту.
областей біля електроліті.
Завищена густина Знизити густину струму й
Шероховатість струму. увести перемішування.
Підгорілі Мала концентраціяДодати необхідну кількість
місця й блискоутворюючої блискоутворюючої добавки.
дендрити по добавки. Застосувати додаткові екрани.
друковані плати. Технологічні розрахунки
8.1. Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання
Розробюване підприємство працює в одну восьмигодинну зміну п’ять днів
на тиждень. Враховуючи 10 святкових і 104 вихідних днів час роботи цеху
Дійсний річний фонд часу роботи обладнання Т (год) визначають
виходячи із Т з урахуванням загальних річних витрат часу на неминучі
простої обладнання (К) які в гальванічному виробництві можуть складати від
до 8 %. При роботі неавтоматизованого немеханізованого обладнання і
стаціонарних ванн загальні витрати часу на простої обладнання яке працює в
одну зміну складає 2 %
8.2. Визначення виробничої програми обладнання
Річна прграма даного підприємства складає 120 тис. плат. Враховуючи
що брак скадатиме 1% ми маємо виробляти
Тобто в день ми маємо вирбляти
В розроблюваному проекті використовується автоматична лінія АГ-44М з
двопозиційними гальванічними ваннами.
Час нанесення мідного покриття на заготовку складає
де п – товщина покриття мкм; dм – густина металу покриття гсм3; Вс –
катодний вихід за струмом (доля одиниці); Ке – електрохімічний еквівалент
гА.год; iк – середня катодна густина струму Адм2.
Тривалість обробки однієї завантажувальної одиниці (підвіски з
деталями) ( складає:
хв-час на завантаження і вивантаження плат на підвіску.
Таким чином кількість оброблюваних завантажень
Разове завантаження всіх ванн:
8.4.Перерахунок діючого обладнання
де h – внутрішня висота ванни м; h1 – відстань від дна ванни до нижнього
краю підвіски; h2 – відстань від верхнього краю підвіски до дзеркала
електроліту ; h3 – відстань від дзеркала електроліту до верхнього краю
Габаритні розміри плати 150х290мм відстань між платами 10мм. Таким
чином кільксть плат на підвісці
Але якщо розмстити плати так щоб 150мм-сторона розсташовувалась вздож
Рис.1 схема розсташування заготовок на підвісці
8.5. Баланс струму на гальванічній ванні
де коефіцієнт К ураховує втрати електрики на осаджування металу на
контактах підвісного пристрою
Cu+2e=Cu2+ (Вс=100%)
Cu2+=Cu+2e (Вс=100%)
Таблиця 8.5. Баланс електрики ванни міднення
Надходження I А % Витрати I А %
На катоді: 180 100 На осадження міді 180 100
Разом 180 100 Разом 180 100
На аноді: 180 100 На розчинення міді 180 100
8.6. Баланс напруги на гальванічній ванні
Визначити напругу та скласти баланс напруги на ванні гальванічного
міднення за такими вихідними даними: ік = 200 Ам2; іа = 80Ам2; Еіа =
+035 В; Еік = +025 В; ( = 36(10–2 Ом(м; lа-к = 0155 м.
Баланс напруги процесу міднення розраховують за формулою:
де різниця потенціалів
При середній густині струму яка проходить через електроліт
падіння напруги в електроліті становитиме
Тоді напруга на ванні
Сума падіння напруги на електродах провідниках і контактах ванни:
Таблиця 8.6. Баланс напруги на ванні міднення
Надходження В % Витрати В %
Напруга на 0903 100 Різниця потенціалів під струмом 01 11
ванні Ea – Ek 0713 79
Падіння напруги в електроліті
Падіння напруги в електродах
контактах і провідниках U1 + Uk
Разом 0903 100 Разом 0903 100
8.7. Вибір джерела струму для гальванічної ванни
Джерело струму що використовується повинно підтримувати силу струму
не менше 180 А і напругу 0903 В і мати потужність
Оберемо джерело струму марки ТЕ - 40012Т номінальною напругою 12 В і
Для вибраного випрямного агрегату коефіцієнт завантаження
Отже вибране нами джерело стуму такожможе живити іншу гальанічну
пару й другу гальанічну ванну.
8.8. Визначення джоулевої теплоти складання балансу енергії
Визначити кількість джоулевої теплоти та скласти баланс енергії на
годину роботи ванни міднення за такими вихідними даними: = 180А; [p
тривалість електролізу за одну астрономічну годину складає (=4655 хв.
Так як процес міднення відбувається з розчинними анодами а катодний і
анодний вихід за струмом близькі до 100 % то
Таблиця 8.8. Баланс енергії на ванні міднення
Надходження кДж % Витрати кДж %
Електрична 454 100 Джоулева
енергія від теплота 454 100
Разом 454 100 Разом 454 100
8.9. Тепловий розрахунок гальванічних ванн
Максимально можливу температуру розігріву ванни tk оС визначається за
[pic]де V1 C1 d1 - відповідно об’єм питома масова теплоємність і густина
електроліту що нагрівається; [pic]- теплоємність матеріалу корпуса ванни
для сталі – близько [p [p [pic]- теплоємність матеріалу
футеровки для вініпласту близько [p [p [pic]-
теплоємність матеріалу анода; [p [pic]- кінцева
температура електроліту.
Розрахунок показує що за умови відсутності теплообміну температура
електролізера не зросте більш як на 134[pic] тому охолодження не
9. Розрахунок витрат матеріалів
9.1. Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання
Gаз = К1 . К2 . nаш . lв. hв . а . da . nв[pic]
де К1 – коефіцієнт який враховує співвідношення сумарної ширини анодів до
довжини ванни (приймають К1 = 06); К2 – коефіцієнт який враховує анодних
штанг у ванні; da – густина матеріалу
анодів кгм3; а – товщина анодів м; nв – кількість ванн даного типу.
9.2. Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої програми
Ці витрати Gap кг визначають за формулою:
де S – сумарна площа нанесеного покриття при виконанні річної програми
м2; п – товщина покриття в мікрометрах; [pic] – норма витрат розчинних
анодів на нанесення покриття товщиною один мікрометр кгм2. Значення
[pic] визначають виходячи з чистої маси покриття технологічних втрат та
Ap = dп . (1 + 006) . 10-6 кгм2
де dп – густина металу покриття кгм3.
10. Розрахунок витрат хімічних реактивів
10.1. Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання
Витрати кожного компонента електроліту Gі (кг) визначається за
Gi = Ci . Vв . Kзап. nв
де Сі – концентрація відповідного компонента електроліту кгм3; Vв –
обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни Кзап = 07 09; nв
– кількість ванн даного типу.
Витрати для мідного купоросу
Для сірчаної кислоти
Для хлористого натрію
10.2. Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої програми
Розрахунок витрат кожного компонента здійснюється за формулою:
де Vвт – сумарний обєм електроліту який виноситься із ванни при
виконанні річної виробничої програми м3.
Величину Vвт можна визначити як:
де S’ – сумарна геометрична поверхня плат яка обробляється за рік м2;
коефіцієнт 115 – враховує площу занурюваної частини підвісок; Ае – норма
витрат електроліту який виноситься з деталями м3м2.
Отже загальні итрати компонентів
для мідного купоросу
11. Розрахунок витрат води
11.1. Витрати води на приготування електроліту
Такі витрати [pic] (кг) визначаються за формулою:
де [p [pic] – сумарні
витрати електроліту на виконання річної виробничої програми м3.
Величину [pic] можна визначати за формулою:
де dел – густина електроліту кгм3 С1 С2 Сn – вміст компонентів в
Сумарні витрати електроліту знаходять за формулою:
де Vв – обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни nв –
кількість ванн; Vвт – обєм електроліту винесеного деталями
11.2. Витрати води на випаровування з поверхні електроліту
Такі витрати води [pic] (кг) розраховують за формулою:
де 456 – коефіцієнт пропорціональності кгм2(год; Кв – коефіцієнт
величина якого залежить від швидкості руху повітря над дзеркалом
електроліту (для спокійного повітря Кв = 056; для повільного руху повітря
Кв = 071; для швидкого руху повітря Кв = 086); Sе – поверхня дзеркала
електроліту м2; nв – кількість ванн даного типу; Рп – парціальний тиск
водяної пари за температури та вологості навколишнього середовища Па.
Величину Рп визначають за формулою:
де Ps – тиск насиченої водяної пари за температури навколишнього
середовища повітря Па; [pic] – вологість повітря в умовах цеху %.
Оскільки максимальна вологість цеху даного типу 60% то для
розрахунку оберемо саме таку. [pic]=60% при t=200C Pп=06·466=280 Па.
11.3. Витрати води на промивні операції
При одноступеневому промиванні способом занурювання погодинні витрати
води 1Vгод визначають за формулою:
де Ае – норми виносу розчину із ванни поверхнею плат дм3м2 (наведені в
додатку 7); Рг – годинна виробнича програма ванни м2год; К – критерій
остаточної промивки плат. Його визначають за співвідношенням:
де С0 – концентрація основного компонента у ванні після якої проводиться
промивка гдм3; Ск – гранично допустима концентрація основного компонента
у воді після промивки гдм3.
Сумарні витрати води на промивку при виконанні виробничої програми
де коефіцієнт 15 враховує можливе падіння тиску води у водопровідній
Загальні річні витрати води
Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процесу
1 Автоматизація процесу міднення
Найважливішими задачами гальванічного виробництва є його механізація
та автоматизація. Механізація та автоматизація можуть бути частковими якщо
охоплюються деякі агрегати та деякі процеси повними або комплексними
якщо охоплюють весь гальванічний цех. В цьому випадку ручна праця повністю
виключена а управління процесами здійснюється оператором за допомогою
приладів дистанційного керування. Комплексна механізація та автоматизація
повинні забезпечувати підвищення якості та довговічності машин що
випускаються різних приладів та пристроїв підвищення продуктивності
праці зниження собівартості покриття підвищення умов праці в
гальванічному цеху забезпечення захисту навколишнього середовища.
Основними параметрами з якими пов’язане налагодження автоматичної лінії
Таким чином гальванічні ванни в автоматичній лінії обладнані
датчиками та пристроями для контролю та регулювання величин параметрів що
були зазначені вище.
2. Аналіз технологічного процесу міднення як об’єкта автоматизації
В автоматизованих системах вимірювання температури здійснюється на
основі фізичних властивостей тіл що функціонально пов’язані з температурою
останніх. Процес міднення ведуть при кімнатних температурах 20 30 °С.
Температуру можна вимірювати різними видами термометрів.
У процесі нанесення мідного покриття може змінюватись склад
електроліту його об’єм а також рН розчину. Об’єм електроліту може
змінюватись при його розбризкуванні під час вивантаження деталей.
Що стосується зміни складу електроліту та рН то цей факт може
призвести до погіршення структури осаду та його рівномірності що негативно
вплине на його якість. Саме тому слід автоматично підтримувати постійний
склад електроліту його рівень та рН.
Не менш важливим параметром процесу міднення є густина струму. При
зменшенні густини струму знижується швидкість осадження металу а при
підвищенні покриття буде губчастим порошкоподібним.
Таким чином на підставі аналізу технологічної схеми норм
технологічного режиму визначено необхідний об’єм автоматизації процесу
який подано у вигляді таблиці 2.1.
Параметри регулювання та контролю процесу нанесення мідного покриття
№ Назва стадії Назва параметру Норми Вимоги до
пп процесу місце що контролюється технологічного рівня
заміру параметру чи регулюється режиму та автоматизації
допустимі (контроль
відхилення регулювання
Стадія нанесення Температура 20 30 °С Контроль
мідного покриття регулювання
Стадія нанесення Рівень 900 950 мм Контроль
Стадія нанесення Напруга та сила 900 А; 324 В Контроль
мідного покриття струму регулювання
Стадія нанесення рН 5 58 Контроль
3. Опис розробленої схеми автоматизації
Схема автоматизації є основним технічним документом що визначає
функціональну структуру в блочному вигляді окремих вузлів автоматичного
контролю керування і регулювання технологічного процесу та оснащення
об’єкта керування приладами і засобами автоматизації.
Під час розроблення схеми автоматизації необхідно слідкувати за
забезпеченням наступних факторів:
– отримання первинної інформації про стан технологічного процесу та
– стабілізація технологічних параметрів процесу;
– контроль та реєстрація технологічних параметрів процесу та стану
технологічного обладнання.
Поставлені вище задачі можна вирішити проаналізувавши умови роботи
технологічного обладнання на базі виявлених законів та критеріїв керування
Задачі автоматизації реалізуються за допомогою різноманітних технічних
засобів зокрема відбірних пристроїв засобів отримання первинної
інформації засобів перетворення та обробки інформації засобів подання
інформації обслуговуючому персоналу.
Схема автоматизації виконана у вигляді креслення на якому схематично
показано: технологічне устаткування комунікації органи керування і засоби
автоматизації із зазначенням зв’язків між технологічним устаткуванням і
засобами автоматизації а також зв’язків між окремими функціональними
блоками і елементами автоматики.
В першому контурі системи керування процесом для контролю температури
в схемі автоматизації нанесення мідного покриття використовуємо платиновий
термоперетворювач опору 1-1. Також використовуємо показувальний і
реєструвальний вторинний прилад 1-2 і нормувальний перетворювач 1-3.
У другому контурі проводимо контролювання рівня електроліту в
електролітичній ванні для цього у електролізері встановлено буйковий
рівнемір 2-1 який подає пневматичний сигнал тому на щиті керування було
встановлено пневмоелектричний перетворювач 2-2 з якого сигнал поступає на
пневматичний регулятор 2-3 який передає сигнал на виконавчий механізм –
пневмопривід мембранний 2-4. Контури 5 6 працюють аналогічно.
Контроль сили струму та напруги на клемах ванни виконується за допомогою
випрямного агрегату 3-1 який передає сигнал на пульт дистанційного
В наступному контурі проводимо контроль рН для цього у ванні
встановлено чутливий елемент 4-1 який передає сигнал на високоомний
перетворювач 4-2 який передає сигнал на реєструвальний і показувальний
прилад 4-3 з якого сигнал поступає до регулюючого блоку 4-4 з якого сигнал
передається на виконавчий механізм 3-5.
Специфікація устаткування матеріалів і виробів для процесу цинкування
представлена у додатку 1.
Таким чином поставлені задачі щодо автоматизації процесу нанесення
мідного покриття регулювання контролю та сигналізації параметрів було
досягнуто шляхом обладнання гальванічних ванн датчиками та приладами для
контролю та регулювання величин параметрів що були зазначені вище а саме:
температури сили струму рівня електроліту напруги та рН.
Схема автоматизації є основним технічним документом що зазначає
функціональні види окремих вузлів автоматичного контролю керування і
регулювання технологічного процесу та оснащення об’єкта керування приладами
і засобами автоматизації.
Для виконання організаційно-економічної частини дипломного
проекту відповідно до діючої «Галузевої інструкції з планування обліку
виробництва та калькуляції собівартості на підприємствах хімічної
промисловості» необхідно розрахувати техніко економічні показники цеху з
виробництва плат друкованого монтажу та повну собівартість продукції.
Для цього необхідно зробити наступні розрахунки:
виробничої потужності;
ефективного фонду робочого часу цеха;
капітальних витрат на будівництво нового цеху;
амортизаційних відрахувань;
вартості сировини та матеріалів;
вартості палива та енергії на технологічні потреби;
основної та додаткової заробітної плати виробничих робітників
витрати на утримання та експлуатацію обладнання;
загальнозаводські витрати.
На підставі проведених розрахунків проводиться аналіз техніко -
економічних показників на підставі якого роблять висновки про доцільність
створення виробничого підрозділу для підприємства.
А саме чи буде вироблена продукція проектованого цеху
задовольняти потреби споживачів і при цьому збільшувати норми прибутків за
рахунок збільшення конкурентної здатності розширенням ринку збуту та
забезпечення стабільної роботи всього підприємства в цілому.
1. Техніко-економічне обрунтування проекту виробництва друкованих плат
Будівництво корпуса по виробництву плат друкованого монтажу з
комплексом допоміжних споруд передбачається на існуючій площадці радіо -
приладового заводу Київський радіозавод” що знаходиться у місті Києві.
Завод має можливість використовувати міську електричну мережу для
постачання виробництва електроенергією. Також він розташований поблизу
водних басейнів де є достатня кількість артезіанської води що задовольняє
технічним вимогам пропонованих до даного виробництва.
Основною продукцією даного заводу є радіо - електронні апаратури
тому вироблені плати необхідні для комплектації приладів на цьому ж заводі
тим самим вирішується проблема збуту й транспортування готової продукції
проектованого цеху. Крім цього описуваний завод перебуває в безпосередній
близькості до мережі автомобільних доріг і залізничних колій і не потрібно
значних витрат на створення під'їзних колій і комунікацій. А також з
огляду на рівень безробіття легко вирішується питання з вільними трудовими
Можлива організація очищення й повернення у виробництво а також
видалення умовно чистих стічних вод при збереженні навколишнього
Проектом передбачаються ефективні заходи щодо створення умов праці
які відповідають нормативно – припустимим вимогам а також розроблені
заходи щодо охорони навколишнього середовища й зменшення концентрації
шкідливих викидів в атмосферу до ГДК.
Зі сказаного вище можна зробить висновок що намічуваний до
будівництва корпус на навколишнє середовище шкідливого впливу не зробить а
також крім переваг обумовлених вигідним географічним розташуванням даного
проекту цех проектується із застосуванням закордонного устаткування й
використанням механізації й автоматизації обладнання що дозволяє
збільшити продуктивність проектованого цеху й зменшити собівартість
1.1. Розрахунок виробничої потужності цеху виробництва друкованих плат
Виробнича потужність ділянки визначається продуктивністю провідного
агрегату виробнича потужність цеху у свою чергу визначається
продуктивністю провідної ділянки.
Розрахунок виробничої потужності при заданій програмі зводиться до
визначення необхідної кількості одиниць основного обладнання та коефіцієнта
Основним обладнанням проектованого цеху є хіміко-гальванічна лінія
«Діна плюс – 130» виробництва фірми «АТОТЕХ» ФРГ.
Номінальний річний фонд часу роботи обладнання:
Тн = (365-10-104)*8=2008 годрік
де Тк – кількість календарних днів у році; Тв - кількість вихідних днів у
році; Тсв - кількість святкових днів у році.
Після вибору режиму роботи проектованого цеху (періодичний)
розрахунку загального часу роботи підрозділу протягом року з урахуванням
вихідних святкових неробочих днів визначаємо проектовану продуктивність
ПП = 121200251=483 платдень;
Виходячи з потужності обраного основного технологічного обладнання та
запланованої потужності цеху розраховуємо плановану кількість одиниць
n = 483*1760*8*17=1 ванна;
Тривалість роботи лінії між ремонтами ( Тр ) становить:
- для поточного ремонту (Тп) = 168 годин;
- для середнього ремонту (Тс) = 1008 годин;
- для капітального ремонту (Тк) = 3955 годин.
Кількість ремонтів і-того виду за рік розраховуємо за формулою:
Кількість капітальних ремонтів:
Кількість середніх ремонтів:
ас = (20081008) – 05 = 15
Кількість поточних ремонтів:
ап = (2008168) –15-05=10
Ефективний фонд робочого часу підприємства – час витрачений
безпосередньо на випуск продукції без урахування неробочих днів та днів
простою через планові ремонти.
Загальний час простою у ремонтах визначаємо за формулою:
Тпр = ак · tк. + аc · tс. + ап · tп. = 05·85 + 15·13 + 10·6 = 122
де ак аc ап – кількість капітальних середніх поточних ремонтів даного
виду обладнання протягом року од.; tк tс tп. – тривалість простою даного
виду обладнання у капітальному середньому поточному ремонтах годод.
При 8-ми годинному робочому дні у дві зміни та 5-денному робочому тижні з
урахуванням скорочення робочого часу в передсвяткові дні на дві години
номінальний річний фонд часу складе:
Ефективний фонд часу роботи підприємства
Теф = Тн – Трем = 2008-122 =1886 годин
Режим роботи підприємства обчислюємо у вигляді таблиці (13.1)
Таблиця 3.1. Річний фонд робочого часу підприємства з виробництва
Показник Норма робочого часу
Календарний фонд робочого часу підприємства діб 365
Тривалість робочого дня підприємства год. 8
Календарний фонд робочого часу підприємства год.2008
Час простою у планово-попереджувальних ремонтах 122
Річний фонд робочого часу підприємства год. 1886
Будуємо річний графік планово-попереджувальних ремонтів автоматичної лінії
Таблиця 3.2. Графік планово-попереджувальних ремонтів цеху провідного
Найменування Вид Види ремонту ТривалЕфекти
обладнання ремонту ість вний
тривалість простофонд
Цехова споруда 1 313730 5 156865
Гальванічна лінія 137286
Діна плюс ком пакт 15 205929
Сума амортизаційних 362795
нструменти 2540 7% від суми
Виробничий та 7256 2% від суми
господарський амортиз.
інвентар відрахувань
2.2. Розрахунок вартості сировини матеріалів та напівфабрикатів цеху
Розрахунок вартості сировини матеріалів і напівфабрикатів базується
на нормах витрат встановлених галузевими нормативами стандартами та
технологічними регламентами підприємств обраним проектним рішенням.
Результати розрахунків наведені в таблиці 13.4.
Таблиця 3.4. Розрахунок вартості сировини на річну програму цеху
Сировина та Витрати на рік Витрати на одиницю продукції
КількістьСума грн Кількість кгшт. Ціна грнод.
Мідь 6885 кг 7505 54*10-3 62*10-2
Кислота сірчана 702 кг 8775 58*10-3 724*10-3
Натрій хлористий023 кг 0245 19*10-6 2*10-6
Добавка «МДЕЛ» 459 кг 89 378*10-5 73*10-2
Аноди мідні АМФ 092 кг 2116 76*10-6 174*10-2
виробництва друкованих плат
Розрахунок витрат робимо за окремими елементами.
Підприємство одержує електроенергію від державної мережі. Розрахунок
вартості електроенергії на технологічні цілі проводиться по двоставочному
тарифу тобто окремо оплачується кожна кВт-год приєднаної потужності і
кожна кВт-год спожитої електроенергії.
Розрахунок за формулою:
Еф = (Мц · Теф · Кпот)Кпоп
де Мц – установлена максимальна потужність одиниці обладнання кВт
Мц = 25 кВт; Теф – ефективний час роботи обладнання год. Теф =
86год; Кпот – коефіцієнт збільшення потужності обладнання; Кпоп –
коефіцієнт попиту на електроенергію.
Коефіцієнт попиту (Кпоп) становить для обладнання працюючого в
періодичному процесі 07.
Коефіцієнт збільшення потужності (Кпот) за рахунок втрат енергії в
електрообладнанні та кабельних мережах становить 147.
Еф = (25· 1886 · 147)07 = 99015 кВтрік
Розрахунок вартості електроенергії проводимо шляхом множення
розрахункової кількості електричної енергії на заводську її собівартість.
Заводська собівартість електроенергії:
Се = (Те + Ре)Еф · Квт = (1485225 + 14852) 99015 · 095 = 174
де Те – вартість спожитої електроенергії грн.; Ре – витрати на утримання
заводського енергогосподарства грнрік Ре = 10% від Те; Еф –
запланована до споживання електроенергія кВтрік; Квт – коефіцієнт втрат в
електромережі (Квт = 095).
де С – ринкова вартість електроенергії (15 грн. за даними заводу-
Те =99015 · 15 = 1485225 грн
Таблиця 3.5. Розрахунок річних витрат електроенергії на річну програму
Технологічне Паспортна потужність одиниці обладнання кВт *Кількіс
Подібним чином розраховуємо витрати на інші енергоносії і результати
розрахунків подаємо у вигляді таблиці 3.6.
Таблиця 3.6. Розрахунок витрат на різні види енергії та палива на річну
Енергоносій Витрати на рік Витрати на одиницю продукції
Кількість Сума грн Кількість Ціна грнод.
Холодна вода 600 м3 6000 495 дм3 005
Електроенергія9901кВт·год 14852 00817 кВт·год 013
працівників цеху виробництва друкованих плат із нарахуваннями
Фонд заробітної плати виробничих працівників розраховуємо виходячи із
чисельності їх за списком тарифного розряду тарифної ставки кількості
робочих днів відпрацьованих одним працівником протягом року з урахуванням
Розрахунок річного часу підприємства наведений в табл. 13.1.
З урахуванням режиму роботи цеху розраховуємо режим роботи одного
робітника. Згідно з відомчими нормами технічного проектування режим роботи
одного робітника характеризується 7-часовим робочим днем та 8-годинною
робочою зміною в умовах безперервного робочого тижня при роботі у дві
Виходячи з режиму роботи працівника та режиму роботи цеху
розраховуємо річний фонд робочого часу одного працівника.
Результати розрахунків подаємо у вигляді таблиці 13.7.
Таблиця 3.7. Режим роботи та річний фонд робочого часу одного працівника
Показник Тривалість дібрік в умовах
перерваного режиму із
тривалістю роб. дня 8 годин
Календарний фонд робочого часу 365
Неробочі дні з розрахунку на
Номінальний фонд робочого часу 251
Цілоденні невиходи на роботу:
основна відпустка; 18
виконання держ. обов'язків; 1
Час роботи одного працівника 220
При розрахунку тарифних ставок і фонду заробітної плати враховують
норми мінімальної заробітної плати в Україні. Наприклад мінімальна
заробітна плата від01.10.2014 становить 1301 грн. Ефективний фонд робочого
часу робітника 1-го розряду в нормальних умовах роботи протягом року
Теф = 220 · 8 = 1760 годрік;
де Теф - ефективний фонд робочого часу робітника протягом року;
0 – кількість днів роботи одного робітника в нормальних умовах праці
протягом року (табл. 13.7.); 8 – тривалість робочої зміни годдень.
Тоді тарифна ставка не повинна бути менше за:
ТС = (1301 . 12)1760 = 780.
Таким чином тарифна ставка робітника 1-го розряду повинна бути не менш
ніж 780 грнгод а заробітна плата 1301 грнмісяць.
Таблиця 3.8. Тарифна сітка підприємства
Тарифна ставка78 936 1248 1482 1714 195
Тарифний 10 13 16 19 22 25
Розрахунок чисельності працівників виконують на підставі норм
виробітку норм обслуговування обладнання та апаратури в умовах повного
навантаження робочих місць. При однозмінному режимі роботи:
Таблиця 3.9. Розрахунок кількості працівників цеху
№ НайменуваТарифникількіскільЯвочнЧисло Число Заміна уОбліков
пння й ть кісте робочиднів вихідні е число
п професії розряд працюючь числох днівроботи дні робітни
их у змінпраці 1 ків *
зміну у вникі працівн
гальванікIV 2 2 4 251 226 1 4
оператор IV 2 2 4 251 226 1 4
Допоміжні працівникі
диспетчерIV 1 2 2 251 226 1 2
коректуваIV 1 2 2 251 226 1 2
лаборант-VI 1 2 2 251 226 1 2
вантажникI 1 2 2 251 226 1 2
Обслуговування та ремонт обладнання
інструменV 1 2 2 251 226 1 2
слюсар V 1 2 251 226 1 2
електрик V 1 2 2 251 226 1 2
Розраховуючи фонд оплати праці ураховують явочну чисельність
персоналу чисельність його за списком тарифні ставки та тарифні розряди
(табл. 3.10. 3.11.). Результати розрахунків наведені в табл. 3.1. Для
розрахунку фонду оплати праці необхідно розділити працівників на групи щодо
участі у виробничому процесі (основні допоміжні по догляду за
Таблиця 3.10. Розрахунок фонду заробітної плати робітників цеху
№ Найменуван-Тарифна ТарифнПреміїОсновнДодат диний
пня професіїставка ий та ий кова соціал
п фонд доплатфонд зп ьний
зп и грнзп грн внесок
грн (15%) грн (10%)Річний грн
гальванік 1482 118561214971822413972213972153694 59172
оператор 1482 118561214971822413972213972153694 59172
усього 307388 118344
Допоміжні працівники
диспетчер 1482 118563037445562349303493 192118 14793
коректуваль1482 118563037445562349301746192118 14793
лаборант- 195 156 390525858 449104491 247009 19020
вантажник 78 62 21696 32544249502495 137227 10566
Слесар 176 1408 347135207 399201996 219563 16906
електрик 176 1408 347135207 399201996 219563 16906
РАЗОМ: 296410 228236
Річний фонд заробітної плати інженерно-технічного персоналу
розраховують на підставі місячних окладів. Розмір окладів не повинен бути
менше ніж мінімальний розмір заробітної плати в Україні на даний час і
залежить від умов колективного договору на даному підприємстві.
Річний фонд оплати праці інженерно-технічного персоналу та службовців
розраховують за окремою формою. Розрахунок подаємо у вигляді таблиці 3.11.
Таблиця 3.11. Річний фонд заробітної плати ТР службовців
КваліфіКількісУстановНадбавкМісячниРічний диний
Посада кація ть лений и й окладфонд соціаль
штатнихоклад грн.(12з зп ний
од. грн. %) надбавкгрн. внесок
- нач. цеху; ТР 1 4500 540 5040 60480 23284
- мастер; ТР 1 4000 480 4480 53760 20697
- ТР 1 3900 468 4368 52416 20180
інженер-технолог;ТР 1 3700 444 4134 49656 19117
- економіст; служ 1 3200 384 3584 43008 16558
- норміровщик; служ 1 3000 360 3360 40320 15523
- табельщик; МОП 1 1600 192 1792 21500 8277
РАЗОМ 4 321130 123636
2.5. Розрахунок витрат на утримання та експлуатацію обладнання цеху
Витрати на утримання та експлуатацію обладнання містять всі
калькуляційні елементи утримання обладнання та робочих місць.
Таблиця 3.12. Кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання
Стаття витрат Витрати грн Обрунтування для
1 електроенергія на основне
обладнання; 14852 табл. 13.6.
2. вода холодна 6000 табл.13.6.
Амортизація виробничого
обладнання коштовного 362795 табл. 13.3.
Ремонт інструментів 2540
2.6. Розрахунок цехових витрат
Цехові витрати пов'язані з організацією виробництва у даному цеху та
управління ним. Ці витрати зокрема витрати на електроенергію для
освітлення амортизаційні відрахування на цехові будівлі та споруди.
Розрахунки наведені в таблиці 13.13.
Таблиця 3.13. Кошторис цехових витрат
Стаття витрат Витрати грн. Обрунтування для
Зарплата цехового персоналу та 617550 табл. 13.10. п.3-9
допоміжних працівників + т.13.11.
Нарахування на зп 351872
Витрати на утримання будівель табл. 13.10. п. 3-9
та споруд: 71244 + т.13.11.
- електроенергія на освітлення156865
- амортизація будинків та 1564 п. 13.2.3.
споруд табл.. 13.3.
Поточний ремонт будинків та 580
Витрати на випробування
дослідження реконструкцію 435 20 грн.люд.
Витрати на охорону праці 580 10% від (
Усього по статтях 1 6 99539
Відшкодування зношування
швидкоспрацьовуваного інвентарю
2.7. Розрахунок загальнозаводських витрат цеху
Заводські витрати нараховують на собівартість продукції всіх цехів
підприємства непрямі витрати пропорційно розмірам фондів заробітної плати
виробничих робітників.
Результати зводять у вигляді таблиці 13.14.
Таблиця 13.14. Розрахунок загальнозаводських виробничих витрат
Утримання 109493 10% табл. 13.13.
адміністративно-управлінськ
2.8. Розрахунок собівартості продукції
Собівартість розраховують на підставі калькуляції що складають або по
елементах (для підприємства в цілому) або по статтях (для окремого
підрозділу). Результати зводимо у вигляді табл. 13.15.
Таблиця 3.15. Калькуляційна собівартість готової продукції цеху
Стаття калькуляції Витрати на Витрати на Обрунтування
річну одиницю розрахунків
Сировина та матеріали грн144929 016 табл.13.4.
Енерговитрати грн 156865 013 табл.13.6.
Зарплата виробничих 51 табл.13.10.
працівників грн 617550 29 п.1-2
Нарахування грн 351872
Витрати на експлуатацію 008 табл.13.10.
обладнання грн 9703 604 п.1-2
Цехова собівартість грн 1746492 1441
Загальнозаводські витрати7321182 06 табл. 13.14.
Повна собівартість продукції181970382 1501
Як видно з технологічної частини проекту у виробництві плат
друкованого монтажу використовуються шкідливі пожежонебезпечні речовини і
матеріали. Відходи виробництва характеризуються такими ж властивостями.
Проектом передбачено використання теплової електричної і механічної
У якості транспортних засобів в даному проекті передбачено використання
безрейкових ТЗ (електрокари електронавантажувачі) а також конвеєрний і
трубопровідний транспорт. Проект виконаний з урахуванням всіх сучасних норм
і вимог з охороні праці.
проектному об’єкті. Заходи з охорони праці
1.1. Повітря робочої зони
У проектованому цеху всі види робіт відносяться до категорії 2-б
(фізичні роботи середньої тяжкості). Для даної категорії робіт згідно
санітарним нормам мікроклімату виробничих приміщень ДСН 3.3.6.042-99
встановлені оптимальні умови в робочій зоні які представлені в таблиці
Таблиця 4.1. Оптимальні і допустимі норми температури відносної
вологості і швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень.
ПеріодКатегоТемпература 0С Відносна Швидкість руху
року рія вологість % мс
оптидопустима оптимдопустимаОптимадопустима
маль альнана льна на робочих
на робочих не місцях
місцях більш постійних і
постійнихніж непостійних
пост непостійних постійних
Освітленість лк КЕО %
3. Аналіз небезпеки об’єкта.
Об’єкт відноситься до В класу небезпеки згідно ПЛАС. На підприємстві у
наявності є небезпечні режими роботи обладнання такі як камера
піскоструминної обробки ванни з органічними знежирювачами ванни травлення
та знежирення. У ваннах з органічними знежирювачами у якості знежирюючої
речовини використовують бензин «Нефрас» та розчинником Р-5А які є дуже
вибухопожежонебезпечними речовинами і при недотримані правил пожежної
безпеки можливий вибух а як наслідок пожежа. В результаті вибуху можливе
зруйнування обладнання. При значній пожежі полум’я може перекидатися на
інші об’єкти в тому числі на ділянку піскоструминної обробки. Для
забезпечення пожежної безпеки підприємство обладнане вогнегасниками
пожежними рукавами та іншим протипожежним обладнанням
Для ліквідації пожежі необхідно діяти згідно інструкціям пожежної
безпеки та виконувати наступні дії. В першу чергу необхідно сповістити
пожежну охорону про пожежу. Потім ввімкнути систему безпеки і пожежогасіння
якщо автоматичні системи не спрацювали. З зони займання необхідно вивести
робітників що не беруть участі в ліквідації пожежі. Співробітники які
беруть участь у ліквідації пожежі мають необхідні службові інструкції
згідно яким вони виконують конкретні дії та відповідають за їх виконання .
За командою керівництва необхідно зупинити виробництво і знеструмити
електрообладнання а також відключити вентиляцію перекрити подачу горючих
Тільки після цього можна розпочати гасіння пожежі. Тут також необхідне
чітке виконання усіх правил і застережень щоб уникнути ще більшого
матеріального збитку псування власності підприємства та завдання шкоди
здоров’ю тих хто приймає участь у ліквідації пожежі. Після прибуття
пожежної бригади всі робітники підприємства повинні залишити небезпечну
– відстань від цеху до місця аварії (вибуху) R0 = 06 км;
– тип вибухової речовини – тротил;
– маса вибухової речовини Q = 600 т;
– характеристики елементів цеху:
– будівля цеху: з металевим каркасом одноповерхова;
– межа вогнестійкості несучих стін – 1 год перекриттів – 025 год;
– обладнання: верстати середньої важкості контрольно-вимірювальна
апаратура в цеху трубопроводи наземні кабельні мережі наземні;
– категорія виробництва з пожежної небезпеки – В;
– щільність забудови об’єкта Щ = 20 %.
3.1. Визначення параметрів об’єкта ураження (ОУ) і можливого
попадання цеху в зону ураження (ЗУ).
) Виходячи з того що тип вибухової речовини – тротил параметри
визначаємо з графіка 14.1.
Радіус ОУ Rос і радіус зони слабких руйнувань Rсл (на зовнішній межі якої
ΔPф = 10 кПа) за вибуху продукту масою Q = 600 т становить Rос = Rсл = 1140
Радіус зони середніх руйнувань Rср = 700 м якщо ΔPф = 20 кПа; сильних Rсил
= 530 м якщо ΔPф = 30 кПа; повних Rп = 400 м якщо ΔPф = 50 кПа.
Рис. 4.1. Графіки залежності надмірного тиску від кількості тротилу і
відстані до центру вибуху
) Порівнюємо відстань від цеху до місця аварії R0 = 06 км і радіус
Оскільки R0 Rос цех може опинитися в осередку ураження ударної
хвилі вибуху в зоні середніх руйнувань.
2.3.2. Визначення величини надмірного тиску УХ очікуваного в районі
Надмірний тиск на відстані R0 від ЦВ у разі вибуху тротилу визначаємо
де Q – кількість вуглеводневого продукту т; R0 – відстань від ЦВ до
Висновок. У місці розташування цеху очікується максимальний надмірний тиск
3.2. Визначення ступеня руйнувань елементів цеху та очікуваних
) Визначаємо можливий ступінь руйнувань кожного елемента цеху за
величиною ΔPф = 1974 кПа і заносимо данні у таблицю 5.6.
Ступінь руйнування об’єкта залежно від надмірного тиску ударної хвилі ΔPф
Елементи об’єкта Ступінь руйнувань
Слабкі Середні Сильні Повні
Будівлі з металевим або 20–30 30–40 40–50 50–60
залізобетонним каркасом
Верстати середні 15–25 25–35 35–45 –
Контрольно-вимірювальна 5–10 10–20 20–30 30
Трубопроводи наземні 20 50 130 –
Кабельні наземні мережі 10–30 30–50 50–60 60
) Очікувані збитки визначаємо за табл. 5.7 виходячи із ступеня
руйнувань елементів. Результати заносимо в підсумкову табл. 5.8.
Збитки залежно від ступеня руйнувань елементів об’єкта (цеху)
Ступінь руйнувань Слабкі СередніСильні Повні
Збитки зруйновані елементи обладнання %10–30 30–50 50–90 90–100
3.3. Визначення можливих утрат виробничого персоналу.
За ΔPф = 1974 кПа у разі слабких руйнувань будівель загибель людей
малоймовірна але частина з них може отримати травми різного ступеня від
3.4. Визначення можливого характеру пожеж на об’єкті.
На об’єкті можуть виникнути окремі пожежі з переходом у суцільні через 1–2
год виходячи з того що:
– категорія виробництва за пожежною небезпекою – В;
– очікується надмірний тиск УХ ΔPф 20 кПа;
– щільність забудови Щ = 20 %;
– ступінь вогнестійкості будівель – III (для заданих меж вогнестійкості
несучих стін – 1 год перекриттів – 025 год).
Таблиця 4.8.Результати прогнозування та оцінювання наслідків аварії
В якій зоні Елементи цехуСтупіньОчікуванХарактер Ступінь ураження
руйнувань руйнуваі пожеж виробничого
об’єкт. ння збитки персоналу
Зона Будівля слабкі 10 – 30 Окремі Легкі травми.
середніх пожежі з Загибель людей
руйнувань переходом малоймовірна але
ΔPф = 1974 у суцільнічастина з них може
кПа через 1–2 отримати травми
год різного ступеня від
Верстати слабкі 10 – 30
Трубопроводи слабкі 10 – 30
Кабельні слабкі 10–30
Контрольно-висередні30 – 50
У разі аварії з вибухом цех може опинитися в зоні середніх руйнувань.
Елементи цеху не зазнають сильних руйнувань тому цех стійкий до дії УХ.
Для зменшення наслідків упливу вибуху на цех здійснити такі заходи:
– укріпити будівлю цеху установленням додаткових колон підкосів;
– верстати надійно закріпити на фундаменті установити захисні ковпаки
– трубопроводи та кабельні мережі прокласти під землею;
– установити на вікнах металеві сітки щоб розбите скло не потрапляло
Екологічна безпека гальванічного виробництва
У даному розділі проекту аналізують екологічну безпеку передбаченого
технологічного процесу наводять і описують принципову схему очистки
стічних вод яку вибирають у залежності від складу стоків та їх кількості.
Вибрана схема очистки повинна грунтуватися на розумному співвідношенні між
інтересами економіки виробництва та захисту навколишнього середовища від
1 Екологічно небезпечні наслідки гальванічного виробництва та напрямки
Забезпечення екологічної безпеки гальванічного виробництва потребує
запобігання надходження у довкілля токсичних речовин які містяться у
рідких газоподібних та твердих відходах виробництва. Найбільш небезпечними
речовинами є сполуки важких металів (ВМ) бо вони чинять не тільки токсичну
дію яка виявляється у появі отруєнь різноманітних хвороб але й мають
інші не менш шкідливі наслідки. Так вони можуть бути
канцерогенами (тобто викликати злоякісні новоутворення) мутагенами
(змінювати спадковість) тератогенами (викликати виродливість у
дітей) алергенами. Важкі метали можуть негативно впливати на
рослинний світ накопичуючись у грунті спричиняти загибель водних
мікроорганізмів що порушує харчовий природний ланцюг чинить негативний
вплив на біологічну очистку води.
Серед усіх виробництв саме гальванічні виробництва тримають першість
серед забруднювачів природи важкими металами. Основний шлях попадання в
довкілля цих речовин - стічні води які утворюються в результаті промивки
деталей та обладнання переробки та заміни відпрацьованих електролітів.
До найбільш екологічно небезпечних металів слід віднести в першу чергу
кадмій та хром (VI). Свинець є також одним з найнебезпечніших металів але
доля його в гальванічних процесах значно менша ніж хрому. Цинк та мідь є
менш токсичними для людей і тварин але згубно впливають на водні
організми гальмують біологічну очистку води.
Найбільша кількість хімічних сполук із гальванічних ванн виноситься з
промивними водами об'єм яких може коливатися у широких межах: від 02 до
м3 на м2 поверхні деталей.
2 Класифікація стічних вод
Велика кількість домішок які забруднюють природні та стічні води
потребує класифікації вод для вибору методу їхньої очистки. Класифікацію
стічних вод гальванічного виробництва можна здійснити за різними
параметрами. Так класифікація може грунтуватися на ідеї виявлення
спільності фізико-хімічної поведінки домішок у воді тобто на їх здатності
утворювати гомогенні чи гетерогенні системи. Така класифікація забруднень
передбачає що вибір методів очистки води визначається насамперед фізичним
станом домішок а в разі гетерогенних систем – і їх дисперсністю. Суть
запропонованої класифікації полягає в тому що всі домішки
поділяють на чотири групи. Дві групи належать до гетерогенних
систем дві – до гомогенних. Гетерогенні системи – це суспензії
емульсії піни колоїди; гомогенні – це речовини що утворюють з водою
молекулярні або іонні розчини.
Для кожного фазово-дисперсного стану домішок існує відповідна
сукупність методів обробки води що дає змогу досягти її необхідних якісних
та кількісних показників. Так наприклад грубо дисперсні домішки можна
виділити механічним розділенням (відстоюванням центрифугуванням). Зі
зменшенням величини часточок для очистки води необхідно застосовувати
фільтруючі матеріали з відповідно меншим ефективним діаметром пор. онні
розчини фільтрують через напівпроникні мембрани які пропускають тільки
Вибір адсорбентів також залежить від фазово-дисперсного
стану домішок а не тільки від їхньої природи. Так адсорбцію
дисперсних домішок доцільно проводити на глинистих матеріалах гідроксидах
фероціанідах металів. Органічні домішки добре адсорбуються на активованому
вугіллі а іони краще за все фіксуються на твердій фазі іонітів.
Часто іони важких металів переводять у нерозчинні сполуки для
наступної фільтрації при цьому прагнуть одержати часточки з якомога
Крім фазово-дисперсного стану стічні води гальванічного виробництва
класифікують за концентрацією домішок: концентровані – це відпрацьовані
електроліти розведені – промивні води та стічні води утворені після миття
обладнання іонітів мембран посуду підлоги тощо. За режимом скидання
стічні води поділяють на ті що скидають постійно (промивні води) і
періодично (всі інші води).
Всі вище названі параметри класифікації стічних вод являють собою
основу для вибору методу їхньої очистки. Але найчастіше основою
класифікації є склад забруднень. По вмісту домішок стічні води гальванічних
виробництв поділяють на лужні (від знежирення виробів) кислотні (від
травлення виробів нанесення покриттів у кислотних електролітах) хромові
(від процесів хромування пасивації) ціанисті (від нанесення покриттів у
ціанистих електролітах) фторидні (від процесів травлення лудіння).
Звичайно води двох перших типів змішують а інші відводять окремо.
3 Ступінь очистки стічних вод. Класифікація методів очистки
Очистку стічних вод найчастіше виконують централізовано на станціях
нейтралізації де збирають всі рідкі відходи гальванічного виробництва. На
теперішній час більш раціональними визнані децентралізовані системи водного
господарства які передбачають локальну роздільну очистку усіх стоків.
Повноту очистки розчину оцінюють за ступенем очистки α (%):
де Со – початкова концентрація компоненту в розчині що поступає на
очистку Ск – кінцева концентрація компонента після очистки.
За механізмом процесів методи очистки стічних вод поділяють на чотири
групи: механічні хімічні (або реагентні) фізико-хімічні біологічні.
До механічних методів відносять відстоювання фільтрацію
центрифугування. Ці методи не змінюють ні хімічного ні фазового стану
речовин і використовуються для виділення дисперсних домішок.
Хімічні методи приводять до зміни хімічного складу домішок внаслідок
реакцій які являють собою осадження і кристалізацію домішок
нейтралізацію окисно-відновлювальну або каталітичну обробку розчинів.
Найбільша група – це фізико-хімічні методи. Група складається із
чотирьох підгруп: сорбційні електрохімічні мембранні та температурні
методи. При виділенні домішок фізико-хімічними методами можливими але не
обов'язковими є зміни як хімічного складу так і фазового стану домішок.
Виробничі стічні води звичайно очищають від іонів важких металів
реагентним методом за допомогою каустику або вапна. Очищення мідь-вмісних
промивних вод проводять при оптимальному рН осадження іонів міді у вигляді
гідроокису міді що випадає в осад:
Сu2+ + 2ОН- = Сu(ОН)2
5. Основні технологічні параметри процесу очищення
вихідна концентрація іонів мідімгдм3 – до 200;
концентрація їдкого натру - реагенту – 4%-ва;
концентрація вапняного молока – 5-10%-ва;
величина значення оптимального рН – 9-105;
час змішування з реагентом хв. – 2-3;
освітлення й відстоювання знешкоджених вод год. – 2-4;
Коагуляційна очистка:
маса завантажуваного скрапу і коксу в співвідношенні 4:1 кг.
відмивання завантажуваного скрапу водою з об'ємною витратою м3год– 2-
тривалість відмивання год – до 24;
маса довантажуваного скрапу у добу кг – 19-32;
маса довантажуваного коксу у тиждень кг – 10-25;
об'ємна витрата води що надходить на очищення м3год – до 4;
оптимальна величина рН стоків мідевмісних вод – 60 ±025;
вихідна концентрація міді мгдм3 – 1-125;
величина рН знешкодження – 61-65;
час обробки хв – 20;
кінцева концентрація міді мгдм3 – не вище ГДК (05 мгдм3);
освітлення та відстоювання доочищених стічних вод год – 6-1
6. Технологічна схема очистки
Технологічна схема знешкодження промивних мідь-вмісних стічних вод
передбачає такі етапи:
нагромадження та усереднення мідевмісних стічних вод відбувається в
знешкодження стічних вод реагентним методом у реакторах;
освітлення та відстоювання знешкоджених стічних вод у відстійниках і
поступають у накопичувач освітлених вод.
Доочищення на фільтрі типу ФСД.
подача осаду з відстійників на мулоущільнювач з наступним
зневодненням осаду на прес-фільтрі;
складування знешкодженого осаду в спеціально відведеному місці для
подальшої переробки й утилізації.
В даному дпломному проекті обраний реагентний метод очистки стічних
вод з наступним виділенням з них міді. Реагентом для осадження міді у
вигляді гідроксиду є вапняне молоко(гідроксид кальцію).
У проекті розроблений технологічний процес попереднього гальванічного
міднення плат друкованого монтажу з використанням сірчанокислого
електроліту з добавками «МДЕЛ». Цей електроліт характеризується високою
розсіювальною здатністю рівномірним розподілом міді по поверхні плати
пластичності та міцності шару.
Для нанесення електролітичного покриття в проекті розрахована
гальванічна двохпозиційна ванна із складу автоматичної лінії Діна плюс
0” з продуктивністю 120 000 платрік.
В проекті передбачено обладнання гальванічної ванни датчиками та
приладами для контролю та регулювання основних параметрів процесу.
Наведена та описана принципова схема очистки промивних мідь-вмісних
стічних вод реагентним способом.
Проведений аналіз умов праці робітників на проектованому гальванічному
виробництві і передбачені заходи які забезпечують безпеку праці.
В економічній частині проекту розрахована собівартість нанесення
покриття а також основні техніко-економічні показники цеху з виробництва
плат друкованого монтажу. Рентабельність проектованого цеху становить
82% при виробництві 120000 шт.рік друкованих плат з одиничною
собівартістю 1501грн.шт.
Використана література
Якименко Г. Я. «Технологія виробництва друкованих плат»: Навч.
посібник. – Харків: НТУ «ХП» 2001. - 152 с.
Ильин В.А. «Химические и электрохимические процессы в производстве
печатных плат» - М: Из-во ВИНИТИ 1994. - 142 с.
А. Медведев «Технология производства печатных плат» Москва:
Техносфера 2005 – 360 с.
РСВ 602.71. 3031. Міднення електрохімічне 2006 р.
Методичні вказівки надані фірмою «АТОТЕСН Deutschland GmbH».
Гальванічні покриття у виробництві друкованих плат. Вибір
електролітів технологічні та енергетичні розрахунки при виконанні
дипломного проекту осітньо-кваліфікаційного рівня “”бакалавр”.
Навчальний посібник. Напрям 6.051301 “Хімічна технологія”. Професійна
спрямованість “Технічна електрохімія”. Уклад. Л.А.Яцюк Т..
Мотронюк О.В. Лінючева О.. Букет Ю.Ф.Фатеєєв – К: НТУУ "КП
Под ред. Сухотина А. М. «Справочник по электрохимии». – Л.: Химия
А.М.Когановский Л.А.Кульский «Очистка промышленных сточных вод». –
издательство «Техника». 1981 г.
Метод. вказівки до викон. розділу «Охорона праці» в дипломних проектах
і роботах для студ. хіміко-технол. ф-ту. Уклад.:А. Т. Орленко Н. А.
Праховнік Ю. О. Полукаров. – К.: НТУУ «КП» 2012. – 22 с.
Макаров Г. В. Охрана труда в химической промышлености. – М.: Химия
Безопасность труда в промышлености. К. Н. Ткачук Д. Ф. Иванчук
Р. В. Сабарно. – К.:Техника 1982. – 509 с.

чирюкин.doc

1. Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
Методи виготовлення друкованих плат можна поділити таким чином:
– субтрактивний негативний та позитивний метод;
– електрохімічний метод;
– комбінований негативний та позитивний метод.
1. Субтрактивний метод виготовлення друкованих плат.
Цей метод заснований на травленні металу. Як вихідний матеріал
використовують фольгований діелектрик.
Суть методу: струмопровідний рисунок отримують шляхом
витравлювання міді з пробільних ділянок. Для захисту струмопровідного
рисунка від дії травильного розчину на нього попередньо наносять захисний
рельєф. Як захисний рельєф використовують друкарські фарби фоторезисти
або метали чи сплави які називають металорезисти. Навісні
електрорадіоелементи закріплюють у неметалізованих монтажних отворах і
припаюють до монтажних площадок. На всю поверхню плати за
виключенням місць паяння наносять захисну або паяльну масу яка захищає
плату від дії навколишнього середовища від механічних пошкоджень від
короткого замикання навісними електрорадіоелементами.
В залежності від виду фотошаблона який застосовується розрізняють
негативний варіант і позитивний варіант методу. У разі використання
негативу зображення захисний рельєф наносять на струмопровідний рисунок.
У разі використання позитиву зображення захисний рельєф наноситься на
пробільні ділянки і захищає їх від наступного електороосадження металу (або
ж хімічного осадження металу).
2. Субтрактивний негативний метод
Схема технологічного процесу:
Виготовлення заготовок друкованих плат. Листи фольгованого
діелектрика розрізають за допомогою гільйотинних або роликових ножиць.
Розмір заготовок визначають з урахуванням технологічного поля.
Виготовлення базових або фіксуючих отворів на технологічному полі
заготовок здійснюють шляхом свердлення за допомогою шаблонів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги. Поверхню фольги
зачищають за допомогою щіток і знежирюють.
Нанесення захисного рельєфу на струмопровідний рисунок
здійснюють методом трафаретного друку або ж методом фотохімічного
друку з використанням негатива зображення.
Травлення міді з пробільних ділянок.
Видалення захисного рельєфу з поверхні заготовок.
Виготовлення монтажних отворів шляхом свердлення.
Нанесення захисної або паяльної маски на всю поверхню плати за
виключенням місць паяння здійснюють методом трафаретного або
фотохімічного друку.
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) на місця пайки гарячим
способом. Плату занурюють у розплав через шар флюсу надлишок
розплавленого металу видаляють обдуваючи плату гарячим (220С)
стисненим повітрям (повітряний ніж). Ця операція виконується на
спеціальних автоматизованих установках.
Обробка плати за контуром. Шляхом фрезерування видаляють
Контроль якості друкованої плати.
Точність методу складає 02 мм і обмежена боковим підтравлюванням
Преваги методу: простота і можливість повної автоматизації.
Не дозволяє виготовляти двобічні плати з перехідними з’єднаннями.
Великі витрати міді внаслідок її витравлювання (витравлюється 70%
Метод екологічно небезпечний вимагає значних витрат на
регенерацію міді та очистку стічних вод.
Субтрактивний негативний метод - один з самих поширених методів
виготовлення вдрукованих плат.
3. Субтрактивний позитивний метод.
Метод передбачає використання фотошаблона з позитивним
зображенням струмопровідного рисунка. При цьому захисний рельєф
наноситься на пробільні ділянки і захищає їх від наступного
електроосадження металу.
Виготовлення заготовок друкованих плат.
Виготовлення базових отворів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги.
Нанесення захисного рельєфу на пробіль місця.
Гальванічне нанесення захисного металевого покриття (Ag Au) на
струмопровідний рисунок.
Видалення захисного рельєфу з пробільних ділянок.
Виготовлення монтажних отворів.
Обробка плати за контуром.
Субтрактивний позитивний метод призначений для виготовлення
друкованих плат для НВЧ-діапазоту. Для нанесення захисного покриття у
цьому разі використовують срібло.
4. Адитивний метод виготовлення друкованих плат.
Метод призначений для виготовлення для виготовлення двобічних
друкованих плат з перехідними з’єднаннями.
Сутність методу. Вихідним матеріалом є нефольгований діелектрик
спеціальних сортів. Формування струмопровідного рисунка та металізацію
отворів здійснюють шляхом хімічного товстошарового осадження міді.
Пробільні ділянки від осадження металу попередньо захищають шляхом
нанесення захисного рельєфу.
Схема технологічного процесу.
Виготовлення вбазових отворів.
Свердлення отворів які підлягають металізації на верстатах з ЧПУ.
Нанесення захисного рельєфу на пробільні ділянки.
Хімічне міднення струмопровідного рисунка та отворів до товщини 30
Видалення захисного рельєфу.
Нанесення паяльної маски на всю поверхню плати за виключенням
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) гарячим методом з
вирівнюванням покриття гарячим стисненим повітрям.
Контроль якості плати.
Нефольговані діелектрики для адитивного методу:
СТАМ - склотекстоліт у склад якого вводять 01÷02% каталітичних
агентів які підвищують якість металізації;
СТЕК - склотекстоліт на поверхню якого нанесено напівзатверділий
клейовий шар епоксикаучукової композиції яка покращує адгезію шару міді
Преваги адитивного методу:
Висока точність відтворення рисунка - 01 мм так як відсутня
операція травлення міді.
Можна виготовляти плати самого високого класу точності.
Малі витрати міді на виробництво плат.
Велика надійність з’єднань металізованих отворів і друкованих
Рівномірне покриття міддю по всій поверхні плати.
Можливість повторного використання бракованих плат після
Невелика кількість обладнання високий коефіцієнт використання
Недоліки адитивного методу:
Мала швидкість осадження міді тривалість процесу складає
Мала продуктивність висока собівартість виробництва.
Складно підібрати захисний фоторезист який був би стійким протягом
годин у сильнолужному середовищі.
Хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до діелектрика
друковані провідники можуть відшаруватися від поверхні плати.
Адитивний метод знаходить обмежене застосування але проводяться
роботи з його вдосконалення.
5. Електрохімічний метод виготовлення друкованих плат.
Суть методу. Як вихідний матеріал застосовують нефольгований
склотекстоліт марки СТЕК. Формування струмопровідного рисунка і
металізацію отворів здійснюють шляхом хімічного і наступного
гальванічного міднення. Товщина шару хімічно осадженої міді складає лише
÷10 мкм і тільки забезпечує необхідну електропровідність а нарощування
шару міді здійснюють електролітичним шляхом що значно скорочує
тривалість процесу формування рисунку.
Свердлення отворів що підлягають металізації.
Підготовка поверхні діелектрика з метою надання їй гідрофільності та
потрібної дрібношорсткості.
Хімічне міднення всієї поверхні до товщини ≥1 мкм.
Попереднє гальванічне міднення (гальванічна затяжка) до товщини
Гальванічне міднення струмопровідного рисунка до товщини 25 мкм в
Гальванічне нанесення металорезисту на струмопровідний рисунок.
Як металорезист часто використовують сплав ПОС-61.
Травлення тонкого шару міді ( 5 мкм) з пробільних ділянок.
Освітлення і оплавлення сплаву Sn-Pb.
Обробка плат за контуром.
Контроль якості друкованих плат.
У цьому методі витравлюється тонкий шар міді ( 5 мкм) і бокове
підтравлення друкованих провідників незначне. З огляду на це точність
методу висока і складає 015 мм.
Електрохімічний метод не знайшов широкого застосування у
промисловості через те що хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до
діелектрика і можливе відшарування друкованих провідників з поверхні
Для даного дипломного проекту оберемо субтрактивний позитивний метод.
Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих платах
Вимоги до мідних покриттів на друкованих платах:
Дрібнокристалічна структура
Рівномірність товщини в отворах та на боковій поверхні плати
Відсутність тріщин в отворах
Висока адгезія до фольги чи провідного шару
Низький питомий опір
Висока пластичність покриття.
Мідне покриття повинно забезпечити високонадійне електричне
з’єднання елементів плати в умовах термоудару (швидке розігрівання і
охолодження плати в діапазоні температур -20÷240С). Таким вимогам буде
відповідати мідне покриття з високою пластичністю і товщиною в отворах не
менше 5 мкм. За вимогами стандарту мідні покриття на платах повинні
витримувати дію 6÷10 термоударів. Товщина мідного покриття в отворах та
його пластичність строго контролюються в процесі виробництва друкованих
На друковані плати наносять блискучі мідні покриття. Це пов`язано з
тим що якість мідного покриття багато в чому визначає якість
металорезисту який наноситься поверх міді. Чим більш гладенька і якісна
поверхня мідного покриття тим тонший шар металорезисту можна наносити. У
разі використання блискучого мідного покриття товщина шару металорезисту
Вибір технологічного процесу нанесення гальванічного покриття на
1 Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням гальванічних
В даному проекті розробляється процес попереднього міднення
призначений для покриття внутрішньої частини отворів шаром міді.
Операції що передують гальванічному мідненню:
Очищення отворів від задирок;
Хімічне нанесення шару міді на діелектрик в отворах;
При хімічному в стаціонарних ваннах знежирюють розчинами з підвищеним
вмістом їдкого натру (40-50 гл) і кальцинованої соди (100-150 гл).
Температура знежирення 80-90°С час 3-10 хв.
Для знежирення всіх металів сплавів і покриттів застосовують
розчин складу (гл); їдкий натр 5-10; вуглекислий натрій 20-40;
тринатрійфосфат 20-40. Режим роботи: температура 60-80°С; густина струму на
катоді 2-10 Адм2; час витримки 3-10 хв.
Будем використоуати саме його.
2. Активація діелектриків у суміщеному розчині
Розчин призначений для активування фольгованих діелектриків і
розроблений з метою скорочення технологічного циклу та покращання якості
металізації. У промисловості використовується розчин такого складу : PdCl2–
гл ; SnC HC KCl -150 гл . Цей розчин являє собою
колоїдну систему. Паладій знаходиться у вигляді комплексної сполуки PdSnCl4
яка стабілізована SnCl2. KCl слугує стабілізатором розчину.
Металевий паладій майже не виділяється на мідній фользі;
Більша стабільність розчину в роботі;
Менш витрати паладію;
Більша адгезія паладію до діелектрика.
Перед обробкою в суміщеному розчині заготовки попередньо занурюють у
розчин HCl. Це потрібно для того щоб суміщений розчин не розбавлявся
водою інакше рН розчину буде підвищуватися і він буде розкладатися.
мовірний механізм активування діелектриків у суміщеному розчині.
Розрізняють 4 стадії процесу :
– Адсорбція частинок PdSnCl4 на поверхні діелектрика заповнення
мікровпадин здійснюється шляхом занурювання в розчин.
– Промивання. Відбувається гідроліз комплексу на поверхні
PdSnCl4 + Н2О = Sn(ОН)Cl + PdCl2 + HCl
Важкорозчинні частинки зачіплюють і колоїдні частки паладію. На
поверхні заготовки утворюється желеподібний шар який містить ці сполуки.
– Обробка заготовок у розчині прискорювача ( HCl H2SO4 HBF4 та
ін.). У кислому розчині на поверхні заготовки відбувається реакція :
Sn(ОН)Cl + PdCl2 = Pd + Sn(ОН)Cl3
– Промивання проточною водою. Частки Sn(ОН)Cl3 вимиваються і на
поверхні залишається металевий паладій.
Промивні операції є надзвичайно важливими. Коли промивання не
достатнє то гідроліз проходить у недостатній мірі частинки Sn(ОН)Cl3
також відмиваються недостатньо. На заготовці плати буде мало металевого
паладію – недостатня активація. При надмірній промивці з поверхні плати
змиваються компоненти розчину і металевий паладій на поверхні може бути
Недоліки розчину суміщеного активування такі ж як розчину
активування за двостадійною схемою.
Особливості експлуатації розчинів активування.
Не можна зберігати у металевих нефутерованих ємкостях так як
паладій буде контактно виділятися на стінках і на поверхні металевої
Перемішувати розчин треба механічно.
У неробочий час ванни рекомендується закривати кришками.
Після ванни активування разташовують дві ванни-збірники. Розчини із
цих ванн використовують для доливання основної ванни.
3. Хімічна металізація
Як відновник у процесі зазвичай використовують формалін
(формальдегід) який має такі переваги: реагує за кімнатної температури
недорогий недефіцитний. Товарний формалін має 35 – 40% СН2О і 10÷15%
СН3ОН який вводять для запобігання можливої полімеризації. У
промисловості використовують також параформ триоксан
поліоксиметиленгліколь – який у лужному середовищірозкладається з
Процеси які перебігають на умовних катодних та анодних ділянках
поверхні каталізатора:
A: HCOH + 3OH - = HCOO- + 2H2O + 2e
HCOH + OH- = HCOO- + H2
Cu2+ + 2HCOH + 4OH- = Cu + 2HCOO- + H2 + 2 H2O
Процес хімічного відновлення міді відбувається тільки в лужному
середовищі тому Cu2+ необхідно зв’язати в комплексну сполуку. Для цього
застосовують комплексоутворювачі. Швидкість процесу хімічного міднення
в сильній мірі залежить від величини рН розчину ( рН 12÷13 ). Коли рН 14
розчин розкладається а коли рН ≤ 11 поверхня плати пасивується і процес
осадження міді припиняється.
Процес хімічного міднення проходить на межі поділу фаз. Можна
виділити такі стадії процесу: доставка компонентів до межі поділу
адсорбція компонентів на каталізаторі окислювально-відновна реакція
десорбція видалення продуктів реакції з межі поділу. Установлено що
швидкість десорбції водню визначає швидкість усього процесу хімічного
Розчини хімічного міднення є нестабільними можуть самовільно
змінювати свій склад і навіть розкладатися що є їх недоліком.
4. Розчини для хімічного міднення друкованих плат
Розчини для хімічного міднення повинні містити такі компоненти: солі
міді комплексоутворувач відновник луг стабілізатори. Розчини
класифікуються за природою комплексоутворивача. Які
комплексоутворювачі використовують: калій - натрій виннокислий Трилон
Б етилендиамін гліцерін.
Розглянемо мкмгод. характеристики розчинів найбільш поширених у
Розчин на основі калій - натрію виннокислого: мідь сірчанокисла –
гл; калій - натрій винограднокислий – 60 гл; натрію гідроксид – 15
натрій вуглекислий - 4 гл; нікель хлористий – 4 гл; формалін ( 37 % ) –
млл; натрій сірчанокислий – 1 ÷ 2 мгл. Величина рН 126 -128;
температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20 ÷ 30 хв. питома площа
завантаження 3÷4дм2л.
Цей розчин найбільш поширенний у промисловості є економічним
містить не дорогі компоненти. Швидкість осадження міді 25 мкмгод.
Товщина отриманого мідного покриття до 1 мкм.
Розчин на основі калій-натрію винограднокислого (синтетичний
ізомер сегнетової солі): мідь сірчанокисла – 25 гл; калій - натрій
виннокислий – 30 гл; натрію гідроксид – 30 гл; формалін ( 37 % ) – 15
натрію диетилтіокарбонат – 30 мгл. Величина рН 131÷133; температура 18
– 25 0С; тривалість процесу 15 ÷ 25 хв. питома площа завантаження 2÷3
Цей розчин більш дешевий ніж попередній але меньш стійкий.
Розчин на основі Трилону Б: мідь сірчанокисла – 15 гл; Трилону Б –
гл; натрію гідроксид – 15 гл; формалін (37 %) – 20 млл; натрію
диетилтіокарбонат – 30 мгл калію гаксафероціанат – 40 мгл. Величина рН
8 -130; температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20÷30 хв. питома
площа завантаження 2÷3 дм2л.
Комплексна сіль міді з Трилоном Б є більш стійкою сполукоючерез це
цей розчин характеризується великою стабільністю і ньому можна наносити
шар міді товщиною 3 мкм за 30 хвилин.
Оберемо розчин на основі трилону Б для розроблюваного проекту.
5.Коригування розчинів хімічного міднення.
Корегування за вмістом сірчанокислої міді гідроксиду натрію та
формаліну здійснюється щоденно перед початком роботи за результатами
хімічних аналізів. Стабілізатор вводять у розчин в кінці робочого дня в
кількості 12 від рецептурного значення. Коригування за вмістом
комплексоутворювача здійснюється 1 раз на тиждень.
6. Зберігання розчинів хімічного міднення.
З метою запобігання розкладання розчині під час зберігання їх
підкислюють сірчаною кислотою таким чином:
– у разі зберігання більше 24 годин розчин підкислюють до рН 5÷6;
– у разі зберігання менше 24 годин розчин підкислюють до рН 12.
7. Утилізація відпрацьованих розчинів хімічного міднення.
У процесі експлуатації у розчинах хімічного міднення накопичується
сірчанокислий натрій та оцтовокислий натрій що призводить до погіршення
якості осадів і їх змінюють на нові. Відпрацьовані розчини утилізують з
метою вилучення міді та інших компонентів. Технологія утилізації
визначається природою комплексоутворювача.
Вилучення міді із розчинів на основі калію-натрію виннокислого.
Роблять хімічний аналіз на вміст Cu2+ та С4Н4О6
- добавляють Cu2+ для вирівнювання концентрації з С4Н4О6
-. Після цього розчин підкислюють
Н2SO4 до рН = 4. При цьому випадає осад CuС4Н4О6. Сіль декантують
промивають висушують та використовують для приготування нових
розчинів хімічного міднення.
Вилучення міді з розчинів на онові трилону Б здійснюю за допомогою
двохстадійного процесу.
Відпрацьований розчин нагрівають до 60С. Додають розчин лугу і
формалін перемішують протягом двох годин відстоюють протягом десяти
годин. Утворений порошок міді відфільтровуть промивають. Висушують в
електропечах і здають на переплавку.
Вилучення кислотного залишку трилону Б. Фільтрат підкисляють H2SO4 до
рН 1÷2 перемішують протягом двох годин. При цьому утворюється
етилендіамінтетраоцтової кислоти. Розчин відстоюють дев`ять годин
фільтрують. Осад промивають висушують і здають на переробку.
Обладнання для хімічного міднення друкованих плат.
Активацію діелектрика і хімічну металізацію в цих лініях виконують на
модулі хімічного міднення.
Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття
На даний час в промисловості використовують сульфатні бористоводневі
пірофосфатні і ціанідні електроліти міднення.
відповідати мідне покриття з високою пластичністю.
1. Електроліти для міднення друкованих плат.
Вимоги до електролітів міднення:
Висока розсіювальна здатність;
Можливість отримання пластичних покриттів;
Висока продуктивність;
Невелика агресивність до фоторезистів та діелектриків;
Стійкість невелика вартість та доступність.
1.1. Комплексні електроліти.
Мають більш високу розсіювальну здатність ніж інші електроліти.
Ціанисті електроліти – мають саму високу
розсіювальну здатність але у виробництві плат не використовуються через
такі недоліки: висока токсичність електроліт руйнує діелектрик невисокий
вихід за струмом мала продуктивність.
Пірофосфатні електроліти також мають високу розсіювальну здатність
але вони не токсичні. Один із варіантів застосовуваних електролітів має
такий склад: мідь сірчанокисла – 90 гл; пірофосфат калію – 350 гл; лимона
кислота – 20 гл; аміак водний – (25%) – 2 млл; селеніт натрію – 0002
гл; рН 83÷85; катодна густина струму 08 ÷ 17 Адм2; температура
електроліту 30÷500С.
Переваги електроліту:
) Дрібнокристалічна структура покриття ;
) Висока розсіювальна здатність (товщина шару міді в отворах складає
% від товщини на контактних площадках);
) Відсутність органічних добавок дозволяє здійснювати безперервну
фільтрацію електроліту через активоване вугілля що дозволяє зберігати
добрі механічні властивості міді в тому числі і еластичність і на протязі
тривалої експлуатації електроліту.
Недоліки електроліту:
) Мала продуктивність;
) Вузький діапазон рН який складно підтримувати;
) Схильність анодів до пасивації що робить необхідним підтримувати
підвищену температуру;
) Фосфор включається в склад осаду що призводить до їх крихкості ;
) Електроліт лужний і тому не можна застосовувати перспективні
фоторезисти СПФ – ВЩ;
) Електроліт містить дорогі компоненти.
Наявність відмічених недоліків обмежує широке розповсюдження
пірофосфатних електролітів у промисловості.
Кислі електроліти. Мають меншу разсіювальну здатність але є більш
стійкими і більш продуктивними.
Борфтористоводневий електроліт який знаходить застосування в
промисловості має такий склад ( гл ):мідь борфтористоводнева – 250;
кислота борфтористоводнева – 15; кислота борна – 40; температура
електроліту 15÷200С; катодна густина струму 3÷5 Адм2.
) Порівняно невисока розсіювальна здатність ( товщина шару міді в
отворах складає 40÷50% від товщини на контактних площадках );
) Агресивний до фоторезистів що призводить до накопичення
органічних домішок в електроліті і втрати пластичності покриття;
) Складність при очищенні стічних вод через наявність фторборатів;
) Мітить дорогі компоненти.
Борфтористоводневі електроліти можна застосовувати у виробництві
друкованих плат з низькою густиною струмопровідного рисунка.
Сульфатні електроліти. Сульфатні електроліти є найбільш простими за
складом і дуже стабільними в роботі. х легко готувати і коригувати. Однак
стандартний електроліт має низьку розсіювальну здатність а отримані осади
є крупнокристалічними. Продуктивність електроліту невисока. Такі
електроліти є не придатними для міднення друкованих плат.
Введення високоефективних блискоутворюючих з одночасною зміною
співвідношення концентрації міді і сірчаної кислоти в бік збільшення
останньої що значно покращує характеристики сульфатних електролітів.
За величиною розсіювальної здатності вони наближаються до
комплексних електролітів однак забезпечують високу продуктивність.
У промисловості використовують такі блискоутворюючі добавки як “
ЛТИ ” “ МДЕЛ ” RV-M Cupracid BL-CT та Cupracid BL і ін.
Наприклад використання добавки “ МДЕЛ ” ( виробник – Україна )
дозволяє отримувати осади стійки до термічних навантажень які
витримують не менше 10 термоударів. Відносне видовження покриття
÷12%. Розподіл металу в отворах і на контактних площадках складає
5÷09 блиск – 95%. Добавка “МДЕЛ” стійка у сильно кислих
середовищах. Вона не токсична не містить біологічно жорстких речовин.
На теперішній час сульфатний електроліт з блискоутворюючими
добавками є основним для міднення друкованих плат.
Для прикладу можна навести склади електролітів міднення на базі
добавки “ МДЕЛ ” які є найбільш поширені в промисловості:
Електроліт №1: мідь сірчанокисла 70÷80 гл; сірчана кислота 170÷180
гл; натрій хлористий 0030 ÷ 0050 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 1÷4Адм2; температура електроліту
Електроліт №2: мідь сірчанокисла 150÷160 гл; сірчана кислота
0÷150гл; натрій хлористий 0050÷0080 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 2÷5Адм2; температура
електроліту 20÷300С.
В обох електролітах передбачається використовувати аноди марки
АМФ застосовувати хитання катодних штанг та перемішування стисненим
Електроліт №1 характеризується підвищеною разсіювальною здатністю і
використовується для виробництва багатошарових друкованих плат та
складних плат з діаметром отворів менше 07мм.
Електроліт №2 дозволяє використовувати підвищену густину струму і
використовується для виготовлення звичайних двобічних плат.
Для даного проекту обиремо електроліт №2
Для нанесення блискучих мідних покриттів застосовують аноди марки
АМФ (аноди мідні фосфорвмісні) які містять 007 ÷ 01% фосфору і
відносяться до категорії безшламових. Наявний додаток фосфору в анодах
виконує такі функції:
Сприяє разкисленю мідного зерна при прокатуванні анодів.
Одновалентна мідь яка утворюється поблизу анодів реагує з
фосфором і утворює на поверхні анодів чорну плівку Cu3P яка призупиняє
подальше утворення Cu+ так як Cu2+ не буде контактувати з металевою
міддю. Таким чином унеможливлюється перебіг реакції
диспропорціонування з утворення частинок металевої міді.
Плівка Cu3P перешкоджає можливе розкладання ПАР на анодах.
На роботу анодів АМФ дуже впливає вміст хлор-аніона в електроліті.
Коли цей вміст перевищує 80 млл то буде спостерігатися суцільне
шламоутворення що призведе до погіршення фізико-механічних
властивостей покриття.
Для попередження сольової пасивації величина анодної поверхні
повинна в два рази перевищувати величину катодної поверхні.
Недоліком анодів марки АМФ: при експлуатації анодів в електроліті з
часом накопичується фосфор що призводить до крихкості утворених осадів.
Домішки фосфору видаляють шляхом обробки електроліту активованим вугіллям.
Вибір і обгрунтування завершальних операцій
Оскільки після міднення отворів плати покривають фоторезистом то
завершальними стадіями після міднення є:
Холодна промивка для видалення електроліту з поверхні;
Гаряча промивка для зменшення товщини шару Прандля;
Сушка необхідна оскільки фоторезист має наноситись на суху поверхню.
Холодна промивка здійснюється хлодною проточною водою з подальшим
Гаряча промивка відбувається в ванні об’ємом 1-2 м3 гарячою водою
яка змінюеться при досягненні певної критичної концентрації електроліту.
Сушка здійснюється промисловим калорифером. Гаряча промивка здійснюється з
метою зменшення теплоти при сушінні плат.
При збільшенні температури зменшується в’язкість електроліту який
залишився на заготовці в шарі Прантля.
Контроль якості гальванічного покриття
Контроль наявності покриття на усіх ділянках плати та його
зовнішнього виду. Здійснюють візуально за допомогою простих оптичних
приладів. Контролюють наявність покриття та його колір наявність
дендрітів підгорілих ділянок.
Контроль товщини покриття в отворах друкованої плати за допомогою
металографічних шліфів.
Плату розрізають по центру отворів готують шліф за спеціальною
методикою і за допомогою мікроскопа вимірюють товщину. Метод дозволяє
отримувати об’єктивні данні забезпечує високу точність вимірювання але є
Визначення пластичності мідного покриття.
Відповідним чином підготовлену пластину із нержавіючої сталі
завантажують разом із пластинами у ванну і наносять мідне покриття
товщиною 30мкм. За допомогою скальпеля отриману мідну фольгу
відшаровують на її поверхні визначають голкою контрольні точки А і Б за
допомогою відлікового мікроскопа вимірюють відстань АБ =[pic]( у межах 30
мм). Потім фольгу розтягають до початку руйнування у розривній машині
знову вимірюють відстань АБ =[pic]. Відносне видовження розраховують за
Виконують декілька вимірювань і усереднюють результати. За
величиною відносного видовження роблять висновок про пластичність
Оцінка міцності покриття на відшаровування.
На технологічному полі друкованої плати за допомогою скальпеля
вирізають та відокремлюють смужку з покриттям близько 50мм. Полоску
перегинають 5 раз під кутом 1800 і коли на величині виникають пухирці
вздуття то адгезія мідного покриття не достатня.
Приготування аналіз і корегування електролітів. Способи усунення
неполадок у роботі електролітів
Для приготування електроліту використовують деіонізовану або знесолену
воду. Електроліт можна приготувати використовуючи як окремі хімікати так
і попередньо приготовлені концентрати.
1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування із солей
Таблиця 7.1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування 100 літрів Літр кг
Вода повністю знесолена До 100
Мідь ()-сульфат-5-гідрат * 15
Н2S04х.ч.( d=184) 815 15
* Залізо(Fe): мах 01 % по масі
Хлорид (С): мах 002% по масі
Порядок приготування
Розчиняють сульфат міді в повністю знесоленій воді. Вода може бути
Додають 10 мл перекису водню (Н2О2 30%). Залишають на чотири години
реагувати при перемішуванні й фільтрації.
Додають необхідну кількість сірчаної кислоти (сірчана кислота
Додають 02 кг фільтруючого вугілля Schering N. Протягом 1 години
розчин повинен циркулювати й після 6-8 годин охолоджуватися.
Ретельно відфільтрувати розчин.
Остудити до 25°С и додати добаку «МДЕЛ».
Без дозування проробляють розчин при 4А-годл (катодна густина струму
Проводять аналіз на вміст іонів хлору й при необхідності коректують.
Вміст міді становить 384 гл.
2. Коректування складу ванни міднення
Для виробничого контролю треба через певні інтервали часу проводити
аналітичний контроль нижче наведених компонентів ванни:
Компонент При заправленні У процесі
Сірчана кислота 150 гл 150 гл
Хлориди 50 мгл 50 мгл
рH ванни становить менше 10 і не вимагає перевірки.
Для ванни що довго проробила треба час від часу проводити визначення
вмісту заліза в електроліті.
Якщо вміст міді електроліту впаде в процесі роботи нижче заданого
значення то додають мідь (II) сульфат - 5 гідрат. Для цього розчиняють
сіль у теплій знесоленій воді або дистильованій воді й розчин як описано в
розділі “Приготування ванни” обробляють фільтрувальним вугіллям.
Schering N. Після ретельної фільтрації розчин можна додати в електроліт.
Додавання 04 кг. міді (П) сульфат - 5 гідрату на 100 л ванни підвищує
вміст міді приблизно на 1 гл.
Для підвищення вмісту сірчаної кислоти використовують сірчану кислоту
концентровану ч.д.а. (густина 184 гсм3). Додавання 05 л на 100 л. ванни
підвищує вміст сірчаної кислоти на 92 гл.Сірчану кислоту додають при
помішуванні щоб запобігти місцевому нагріванню.
Низький вміст хлоридів коректують за допомогою хлориду натрію ч.д.а.
Добавка 1 кг хлориду натрію на 100 л ванни підвищує вміст хлоридів на 6
Хлорид натрію перед додаванням варто розчинити в невеликій кількості води.
3. Визначення сірчанокислої міді трилонометричним
Мідь із двонатрієвою сіллю етилендиамін тетраоцтової кислоти (трилон
Б) утворить міцний розчинний комплекс. В аміачному середовищі дана реакція
протікає миттєво й строго в еквівалентних кількостях. Завдяки цьому
визначення міді може бути виконано із застосуванням індикатора мурексида
що в еквівалентній точці дає зміну забарвлення розчину в синьо- фіолетовий
Аміак водний 25% розчин;
Буферний розчин (54 г NH4Cl розчинити в 200 мл води долити 350 мл 25%
розчину аміаку долити дистильованої води до 1 л і перемішати);
ндикатор - мурексид;
Трилон Б 01Н розчин;
Стандартний розчин міді (10 г сірчанокислої міді розчинити до мітки
дистильованою водою). 100 мл електроліту відібрати піпеткою в мірну колбу
ємністю 100 мл довести об'єм колби до мітки дистильованою водою
перемішати. Відібрати цього розчину 10 мл піпеткою в конічну колбу ємністю
0 мл розбавити розчин до 100 мл долити 1-2 краплі метилового оранжевого
й нейтралізувати розчин до жовтого забарвлення 10% розчином аміаку долити
-4 мл буферного розчину додати на кінчику шпателя індикатора мурексида й
титрувати отриманий розчин точно 01Н трилоном Б до одержання малиново-
фіолетового забарвлення.
Вміст сірчанокислої міді в гл розраховують по формулі:
де Н - кількість сірчанокислої міді г;
а - кількість 01Н трилона Б витраченого на титрування мл;
Т - титр 01Н трилона Б по міді (теоретично титр 0003177);
т - кількість електроліту узятого на аналіз мл;
93 - коефіцієнт перерахування з міді на сірчанокислу мідь.
Контроль точності аналізу:
За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох паралельних
визначень припустимі розбіжності між якими не повинні перевищувати 1%.
4. Визначення сірчаної кислоти
ндикатор метиловий жовтогарячий 01% розчин;
дкий натр 01Н розчин.
Проведення аналізу:.
Частина розчину що містить 1 мл електроліту розбавити водою до 150-
0 мл додати 2-3 краплі метилового оранжевого й титрувати отриманий
розчин 01Н розчином їдкого натру до переходу забарвлення з рожевої в
Вміст сірчаної кислоти в гл розраховують по формулі:
де Н – кількість сірчаної кислоти г;
а – кількість 01Н їдкого натру витраченого на титрування мл;
Т – титр 01Н NaОН по (теоретично титр 00049) гл;
т – кількість електроліту узятого на аналіз мл;
5. Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом
1 М розчин азотнокислого срібла;
Налити в склянку 50 мл розчину електроліту й розбавити пробу 50 мл
дистильованою водою. Підключити хлорсрібний електрод до позитивного а
ртутносульфатний - до негативного полюсів рн-метра. Електроди занурити в
розчин для титрування. Установити діапазон виміру в 350 мВ при
безперервному перемішуванні невеликими порціями доливати розчин
азотнокислого срібла. Через 45 секунд після надходження кожної порції
необхідно записати об'єм доданого розчину й зміни потенціалу. Кінець
титрування наступає при різниці потенціалів приблизно 200 мВ. Для чіткого
фіксування моменту стрибка потенціалу останні порції додавати обережно по
Розрахунок вмісту хлоридів проводять по формулі гл:
де V - об'єм розчину азотнокислого срібла що пішов на останнє титрування
N - нормальність розчину азотнокислого срібла.
6. Повітряна продувка
Необхідний об'єм повітря - 12 - 20 м3год на кожний метр довжини
катодної штанги. Трубки через які подається повітря розташовуються
паралельно штанзі на висоті З0 - 80 мм від дна ванни. Залежно від розмірів
ванни отвори в них діаметром 3 мм на відстані 80- 100 мм один від одного
свердлятся під кутом 45° до дна ванни. Кожна трубка у такий спосіб має два
ряди отворів розташованих навпроти один одного з інтервалами 40 - 50 мм .
Рекомендується встановлювати у ванні щонайменше дві такі трубки із
внутрішнім діаметром 20 - 40 мм. Відстань між ними становить 150-250 мм.
7. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
та способи їх усунення
Види дефектів Можливі причини Способи усунення
Погане Неякісна Поліпшити підготовку поверхні
зчеплення підготовка друкованої плати перед
мідного поверхні перед гальванічним мідненням.
покриття гальванічним
Завищена Привести температуру
температура електроліту у відповідність із
електроліту. вимогами.
Високий вміст Проробити електроліт при
блискоутворюючої 3=1Адм2 застосовуючи
добавки. технологічні заготовки до
Обробити електроліт
активованим вугіллям з
наступною фільтрацією.
Поява Завищення вмісту Проробити електроліт при
поверхневих блискоутворюючої )=1Адм2 застосовуючи
дефектів типу добавки технологічні заготовки до
рисунка ("муар" зникнення дефекту.
мідного Обробити електроліт
покриття). активованим вугіллям з
Наявність Присутність Зробити фільтрацію
непокритих завислих часток велектроліту.
областей біля електроліті.
Завищена густина Знизити густину струму й
Шероховатість струму. увести перемішування.
Підгорілі Мала концентраціяДодати необхідну кількість
місця й блискоутворюючої блискоутворюючої добавки.
дендрити по добавки. Застосувати додаткові екрани.
Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних покриттів на
друковані плати. Технологічні розрахунки
1. Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання
Розробюване підприємство працює в одну восьмигодинну зміну п’ять днів
на тиждень. Враховуючи 10 святкових і 104 вихідних днів час роботи цеху
Дійсний річний фонд часу роботи обладнання Т (год) визначають
виходячи із Т з урахуванням загальних річних витрат часу на неминучі
простої обладнання (К) які в гальванічному виробництві можуть складати від
до 8 %. При роботі неавтоматизованого немеханізованого обладнання і
стаціонарних ванн загальні витрати часу на простої обладнання яке працює в
одну зміну складає 2 %
2. Визначення виробничої програми обладнання
Річна прграма даного підприємства складає 120 тис. плат. Враховуючи
що брак скадатиме 1% ми маємо виробляти
Тобто в день ми маємо вирбляти
3. Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та розрахунок
В розроблюваному проекті використовується автоматична лінія АГ-44М з
двопозиційними гальванічними ваннами.
Час нанесення мідного покриття на заготовку складає
де п – товщина покриття мкм; dм – густина металу покриття гсм3; Вс –
катодний вихід за струмом (доля одиниці); Ке – електрохімічний еквівалент
гА.год; iк – середня катодна густина струму Адм2.
Тривалість обробки однієї завантажувальної одиниці (підвіски з
деталями) ( складає:
хв-час на завантаження і вивантаження плат на підвіску.
Таким чином кількість оброблюваних завантажень
Разове завантаження всіх ванн:
4.Перерахунок діючого обладнання
де h – внутрішня висота ванни м; h1 – відстань від дна ванни до нижнього
краю підвіски; h2 – відстань від верхнього краю підвіски до дзеркала
електроліту ; h3 – відстань від дзеркала електроліту до верхнього краю
Габаритні розміри плати 150х290мм відстань між платами 10мм. Таким
чином кільксть плат на підвісці
Але якщо розмстити плати так щоб 150мм-сторона розсташовувалась вздож
Рис.1 схема розсташування заготовок на підвісці
5. Баланс струму на гальванічній ванні
де коефіцієнт К ураховує втрати електрики на осаджування металу на
контактах підвісного пристрою
Cu+2e=Cu2+ (Вс=100%)
Cu2+=Cu+2e (Вс=100%)
Таблиця 8.5. Баланс електрики ванни міднення на одну годину
Надходження Q А % Витрати Q А %
На катоді: 180 100 На осадження міді 180 100
Разом 180 100 Разом 180 100
На аноді: 180 100 На розчинення міді 180 100
6. Баланс напруги на гальванічній ванні
Визначити напругу та скласти баланс напруги на ванні гальванічного
міднення за такими вихідними даними: ік = 500 Ам2; іа = 500Ам2; Еіа =
+035 В; Еік = +025 В; ( = 36(10–2 Ом(м; lа-к = 0155 м.
Баланс напруги процесу міднення розраховують за формулою:
де різниця потенціалів
При середній густині струму яка проходить через електроліт
падіння напруги в електроліті становитиме
Тоді напруга на ванні
Сума падіння напруги на електродах провідниках і контактах ванни:
Таблиця 8.6. Баланс напруги на ванні міднення
Надходження В % Витрати В %
Напруга на 0903 100 Різниця потенціалів під струмом 01 11
ванні Ea – Ek 0.713 79
Падіння напруги в електроліті
Падіння напруги в електродах
контактах і провідниках U1 + Uk
Разом 0903 100 Разом 0903 100
7. Вибір джерела струму для гальванічної ванни
Джерело струму що використовується повинно підтримувати силу струму
не менше 180 А і напругу 0903 В і мати потужність
Оберемо джерело струму марки ТЕ - 40012Т номінальною напругою 12 В і
Для вибраного випрямного агрегату коефіцієнт завантаження
Отже вибране нами джерело стуму такожможе живити іншу гальанічну
пару й другу гальанічну ванну.
8. Визначення джоулевої теплоти складання балансу енергії
Визначити кількість джоулевої теплоти та скласти баланс енергії на
годину роботи ванни міднення за такими вихідними даними: = 180А; [p
тривалість електролізу за одну астрономічну годину складає (=4655 хв.
Так як процес міднення відбувається з розчинними анодами а катодний і
анодний вихід за струмом близькі до 100 % то
Таблиця 8.8. Баланс енергії на ванні міднення
Надходження кДж % Витрати кДж %
Електрична 454 100 Джоулева
енергія від теплота 454 100
Разом 454 100 Разом 454 100
9. Тепловий розрахунок гальванічних ванн
Максимально можливу температуру розігріву ванни tk оС визначається за
[pic]де V1 C1 d1 - відповідно об’єм питома масова теплоємність і густина
електроліту що нагрівається; [pic]- теплоємність матеріалу корпуса ванни
для сталі – близько [p [p [pic]- теплоємність матеріалу
футеровки для вініпласту близько [p [p [pic]-
теплоємність матеріалу анода; [p [pic]- кінцева
температура електроліту.
Розрахунок показує що за умови відсутності теплообміну температура
електролізера не зросте більш як на 134[pic] тому охолодження не
Розрахунок витрат матеріалів
1. Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання
Gаз = К1 . К2 . nаш . lв. hв . а . da . nв[pic]
де К1 – коефіцієнт який враховує співвідношення сумарної ширини анодів до
довжини ванни (приймають К1 = 06); К2 – коефіцієнт який враховує анодних
штанг у ванні; da – густина матеріалу
анодів кгм3; а – товщина анодів м; nв – кількість ванн даного типу.
2. Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої програми
Ці витрати Gap кг визначають за формулою:
де S – сумарна площа нанесеного покриття при виконанні річної програми
м2; п – товщина покриття в мікрометрах; [pic] – норма витрат розчинних
анодів на нанесення покриття товщиною один мікрометр кгм2. Значення
[pic] визначають виходячи з чистої маси покриття технологічних втрат та
Ap = dп . (1 + 006) . 10-6 кгм2
де dп – густина металу покриття кгм3.
Розрахунок витрат хімічних реактивів
1. Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання
Витрати кожного компонента електроліту Gі (кг) визначається за
Gi = Ci . Vв . Kзап. nв
де Сі – концентрація відповідного компонента електроліту кгм3; Vв –
обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни Кзап = 07 09; nв
– кількість ванн даного типу.
Витрати для мідного купоросу
Для сірчаної кислоти
Для хлористого натрію
2. Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої програми
Розрахунок витрат кожного компонента здійснюється за формулою:
де Vвт – сумарний обєм електроліту який виноситься із ванни при
виконанні річної виробничої програми м3.
Величину Vвт можна визначити як:
де S’ – сумарна геометрична поверхня плат яка обробляється за рік м2;
коефіцієнт 115 – враховує площу занурюваної частини підвісок; Ае – норма
витрат електроліту який виноситься з деталями м3м2.
Отже загальні итрати компонентів
для мідного купоросу
Розрахунок витрат води
1. Витрати води на приготування електроліту
Такі витрати [pic] (кг) визначаються за формулою:
де [p [pic] – сумарні
витрати електроліту на виконання річної виробничої програми м3.
Величину [pic] можна визначати за формулою:
де dел – густина електроліту кгм3 С1 С2 Сn – вміст компонентів в
Сумарні витрати електроліту знаходять за формулою:
де Vв – обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни (Кзап =
09); nв – кількість ванн; Vвт – обєм електроліту винесеного
деталями (див. вище у даному розділі ***- можливо варто ввести нумерацію
рівнянь щонайменше для тих на які є посилання-***).
2. Витрати води на випаровування з поверхні електроліту
Такі витрати води [pic] (кг) розраховують за формулою:
де 456 – коефіцієнт пропорціональності кгм2(год; Кв – коефіцієнт
величина якого залежить від швидкості руху повітря над дзеркалом
електроліту (для спокійного повітря Кв = 056; для повільного руху повітря
Кв = 071; для швидкого руху повітря Кв = 086); Sе – поверхня дзеркала
електроліту м2; nв – кількість ванн даного типу; Рп – парціальний тиск
водяної пари за температури та вологості навколишнього середовища Па.
Величину Рп визначають за формулою:
де Ps – тиск насиченої водяної пари за температури навколишнього
середовища повітря Па; [pic] – вологість повітря в умовах цеху %.
Оскільки максимальна вологість цеху даного типу 75% то для
розрахунку оберемо саме таку. [pic]=75% при t=200C Pп=075·466=3495
3. Витрати води на промивні операції
При одноступеневому промиванні способом занурювання погодинні витрати
води 1Vгод визначають за формулою:
де Ае – норми виносу розчину із ванни поверхнею плат дм3м2 (наведені в
додатку 7); Рг – годинна виробнича програма ванни м2год; К – критерій
остаточної промивки плат. Його визначають за співвідношенням:
де С0 – концентрація основного компонента у ванні після якої проводиться
промивка гдм3; Ск – гранично допустима концентрація основного компонента
у воді після промивки гдм3.
Сумарні витрати води на промивку при виконанні виробничої програми
де коефіцієнт 15 враховує можливе падіння тиску води у водопровідній
Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процесу
1 Автоматизація процесу міднення
Найважливішими задачами гальванічного виробництва є його механізація
та автоматизація. Механізація та автоматизація можуть бути частковими якщо
охоплюються деякі агрегати та деякі процеси повними або комплексними
якщо охоплюють весь гальванічний цех. В цьому випадку ручна праця повністю
виключена а управління процесами здійснюється оператором за допомогою
приладів дистанційного керування. Комплексна механізація та автоматизація
повинні забезпечувати підвищення якості та довговічності машин що
випускаються різних приладів та пристроїв підвищення продуктивності
праці зниження собівартості покриття підвищення умов праці в
гальванічному цеху забезпечення захисту навколишнього середовища.
Основними параметрами з якими пов’язане налагодження автоматичної лінії
Таким чином гальванічні ванни в автоматичній лінії обладнані
датчиками та пристроями для контролю та регулювання величин параметрів що
були зазначені вище.
2. Аналіз технологічного процесу міднення як об’єкта автоматизації
В автоматизованих системах вимірювання температури здійснюється на
основі фізичних властивостей тіл що функціонально пов’язані з температурою
останніх. Процес міднення ведуть при кімнатних температурах 20 30 °С.
Температуру можна вимірювати різними видами термометрів.
У процесі нанесення мідного покриття може змінюватись склад
електроліту його об’єм а також рН розчину. Об’єм електроліту може
змінюватись при його розбризкуванні під час вивантаження деталей.
Що стосується зміни складу електроліту та рН то цей факт може
призвести до погіршення структури осаду та його рівномірності що негативно
вплине на його якість. Саме тому слід автоматично підтримувати постійний
склад електроліту його рівень та рН.
Не менш важливим параметром процесу міднення є густина струму. При
зменшенні густини струму знижується швидкість осадження металу а при
підвищенні покриття буде губчастим порошкоподібним.
Таким чином на підставі аналізу технологічної схеми норм
технологічного режиму визначено необхідний об’єм автоматизації процесу
який подано у вигляді таблиці 12.1.
Параметри регулювання та контролю процесу нанесення мідного покриття
№ Назва стадії Назва параметру Норми Вимоги до
пп процесу місце що контролюється технологічного рівня
заміру параметру чи регулюється режиму та автоматизації
допустимі (контроль
відхилення регулювання
Стадія нанесення Температура 20 30 °С Контроль
мідного покриття регулювання
Стадія нанесення Рівень 900 950 мм Контроль
Стадія нанесення Напруга та сила 900 А; 324 В Контроль
мідного покриття струму регулювання
Стадія нанесення рН 5 58 Контроль
3. Опис розробленої схеми автоматизації
Схема автоматизації є основним технічним документом що визначає
функціональну структуру в блочному вигляді окремих вузлів автоматичного
контролю керування і регулювання технологічного процесу та оснащення
об’єкта керування приладами і засобами автоматизації.
Під час розроблення схеми автоматизації необхідно слідкувати за
забезпеченням наступних факторів:
– отримання первинної інформації про стан технологічного процесу та
– стабілізація технологічних параметрів процесу;
– контроль та реєстрація технологічних параметрів процесу та стану
технологічного обладнання.
Поставлені вище задачі можна вирішити проаналізувавши умови роботи
технологічного обладнання на базі виявлених законів та критеріїв керування
Задачі автоматизації реалізуються за допомогою різноманітних технічних
засобів зокрема відбірних пристроїв засобів отримання первинної
інформації засобів перетворення та обробки інформації засобів подання
інформації обслуговуючому персоналу.
Схема автоматизації виконана у вигляді креслення на якому схематично
показано: технологічне устаткування комунікації органи керування і засоби
автоматизації із зазначенням зв’язків між технологічним устаткуванням і
засобами автоматизації а також зв’язків між окремими функціональними
блоками і елементами автоматики.
В першому контурі системи керування процесом для контролю температури
в схемі автоматизації нанесення мідного покриття використовуємо платиновий
термоперетворювач опору 1-1. Також використовуємо показувальний і
реєструвальний вторинний прилад 1-2 і нормувальний перетворювач 1-3.
У другому контурі проводимо контролювання рівня електроліту в
електролітичній ванні для цього у електролізері встановлено буйковий
рівнемір 2-1 який подає пневматичний сигнал тому на щиті керування було
встановлено пневмоелектричний перетворювач 2-2 з якого сигнал поступає на
пневматичний регулятор 2-3 який передає сигнал на виконавчий механізм –
пневмопривід мембранний 2-4. Контури 5 6 працюють аналогічно.
Контроль сили струму та напруги на клемах ванни виконується за допомогою
випрямного агрегату 3-1 який передає сигнал на пульт дистанційного
В наступному контурі проводимо контроль рН для цього у ванні
встановлено чутливий елемент 4-1 який передає сигнал на високоомний
перетворювач 4-2 який передає сигнал на реєструвальний і показувальний
прилад 4-3 з якого сигнал поступає до регулюючого блоку 4-4 з якого сигнал
передається на виконавчий механізм 3-5.
Специфікація устаткування матеріалів і виробів для процесу цинкування
представлена у додатку 1.
Таким чином поставлені задачі щодо автоматизації процесу нанесення
мідного покриття регулювання контролю та сигналізації параметрів було
досягнуто шляхом обладнання гальванічних ванн датчиками та приладами для
контролю та регулювання величин параметрів що були зазначені вище а саме:
температури сили струму рівня електроліту напруги та рН.
Схема автоматизації є основним технічним документом що зазначає
функціональні види окремих вузлів автоматичного контролю керування і
регулювання технологічного процесу та оснащення об’єкта керування приладами
і засобами автоматизації.
Для виконання організаційно-економічної частини дипломного
проекту відповідно до діючої «Галузевої інструкції з планування обліку
виробництва та калькуляції собівартості на підприємствах хімічної
промисловості» необхідно розрахувати техніко економічні показники цеху з
виробництва плат друкованого монтажу та повну собівартість продукції.
Для цього необхідно зробити наступні розрахунки:
виробничої потужності;
ефективного фонду робочого часу цеха;
капітальних витрат на будівництво нового цеху;
амортизаційних відрахувань;
вартості сировини та матеріалів;
вартості палива та енергії на технологічні потреби;
основної та додаткової заробітної плати виробничих робітників
витрати на утримання та експлуатацію обладнання;
загальнозаводські витрати.
На підставі проведених розрахунків проводиться аналіз техніко -
економічних показників на підставі якого роблять висновки про доцільність
створення виробничого підрозділу для підприємства.
А саме чи буде вироблена продукція проектованого цеху
задовольняти потреби споживачів і при цьому збільшувати норми прибутків за
рахунок збільшення конкурентної здатності розширенням ринку збуту та
забезпечення стабільної роботи всього підприємства в цілому.
1. Техніко-економічне обрунтування проекту виробництва друкованих плат
Будівництво корпуса по виробництву плат друкованого монтажу з
комплексом допоміжних споруд передбачається на існуючій площадці радіо -
приладового заводу Київський радіозавод” що знаходиться у місті Києві.
Завод має можливість використовувати міську електричну мережу для
постачання виробництва електроенергією. Також він розташований поблизу
водних басейнів де є достатня кількість артезіанської води що задовольняє
технічним вимогам пропонованих до даного виробництва.
Основною продукцією даного заводу є радіо - електронні апаратури
тому вироблені плати необхідні для комплектації приладів на цьому ж заводі
тим самим вирішується проблема збуту й транспортування готової продукції
проектованого цеху. Крім цього описуваний завод перебуває в безпосередній
близькості до мережі автомобільних доріг і залізничних колій і не потрібно
значних витрат на створення під'їзних колій і комунікацій. А також з
огляду на рівень безробіття легко вирішується питання з вільними трудовими
Можлива організація очищення й повернення у виробництво а також
видалення умовно чистих стічних вод при збереженні навколишнього
Проектом передбачаються ефективні заходи щодо створення умов праці
які відповідають нормативно – припустимим вимогам а також розроблені
заходи щодо охорони навколишнього середовища й зменшення концентрації
шкідливих викидів в атмосферу до ГДК.
Зі сказаного вище можна зробить висновок що намічуваний до
будівництва корпус на навколишнє середовище шкідливого впливу не зробить а
також крім переваг обумовлених вигідним географічним розташуванням даного
проекту цех проектується із застосуванням закордонного устаткування й
використанням механізації й автоматизації обладнання що дозволяє
збільшити продуктивність проектованого цеху й зменшити собівартість
1.1. Розрахунок виробничої потужності цеху виробництва друкованих плат
Виробнича потужність ділянки визначається продуктивністю провідного
агрегату виробнича потужність цеху у свою чергу визначається
продуктивністю провідної ділянки.
Розрахунок виробничої потужності при заданій програмі зводиться до
визначення необхідної кількості одиниць основного обладнання та коефіцієнта
Основним обладнанням проектованого цеху є хіміко-гальванічна лінія
«Діна плюс – 130» виробництва фірми «АТОТЕХ» ФРГ.
Номінальний річний фонд часу роботи обладнання:
Тн = (365-10-104)*8=2008 годрік
де Тк – кількість календарних днів у році; Тв - кількість вихідних днів у
році; Тсв - кількість святкових днів у році.
Після вибору режиму роботи проектованого цеху (періодичний)
розрахунку загального часу роботи підрозділу протягом року з урахуванням
вихідних святкових неробочих днів визначаємо проектовану продуктивність
ПП = 120000251=478 платдень;
Виходячи з потужності обраного основного технологічного обладнання та
запланованої потужності цеху розраховуємо плановану кількість одиниць
n = 478(30*8)=2 ванни;
Тривалість роботи лінії між ремонтами ( Тр ) становить:
- для поточного ремонту (Тп) = 168 годин;
- для середнього ремонту (Тс) = 1008 годин;
- для капітального ремонту (Тк) = 3955 годин.
Кількість ремонтів і-того виду за рік розраховуємо за формулою:
Кількість капітальних ремонтів:
Кількість середніх ремонтів:
ас = (20081008) – 05 = 15
Кількість поточних ремонтів:
ап = (2008168) –15-05=10
1.2. Розрахунок ефективного фонду робочого часу цеху виробництва
Ефективний фонд робочого часу підприємства – час витрачений
безпосередньо на випуск продукції без урахування неробочих днів та днів
простою через планові ремонти.
Загальний час простою у ремонтах визначаємо за формулою:
Тпр = ак · tк. + аc · tс. + ап · tп. = 05·85 + 15·13 + 10·6 = 122
де ак аc ап – кількість капітальних середніх поточних ремонтів даного
виду обладнання протягом року од.; tк tс tп. – тривалість простою даного
виду обладнання у капітальному середньому поточному ремонтах годод.
При 8-ми годинному робочому дні у дві зміни та 5-денному робочому тижні з
урахуванням скорочення робочого часу в передсвяткові дні на дві години
номінальний річний фонд часу складе:
Ефективний фонд часу роботи підприємства
Теф = Тн – Трем = 2008-122 =1886 годин
Режим роботи підприємства обчислюємо у вигляді таблиці (13.1)
Таблиця 13.1. Річний фонд робочого часу підприємства з виробництва
Показник Норма робочого часу
Календарний фонд робочого часу підприємства діб 365
Тривалість робочого дня підприємства год. 8
Календарний фонд робочого часу підприємства год.2008
Час простою у планово-попереджувальних ремонтах 122
Річний фонд робочого часу підприємства год. 1886
Будуємо річний графік планово-попереджувальних ремонтів автоматичної лінії
Таблиця 13.2. Графік планово-попереджувальних ремонтів цеху провідного
Найменування Вид Види ремонту ТривалЕфекти
обладнання ремонту ість вний
тривалість простофонд
Цехова споруда 1 313730 5 156865
Гальванічна лінія 1372860
Діна плюс ком пакт 15 205929
Сума амортизаційних 2216155
нструменти 15513 7% від суми
Виробничий та 4432 2% від суми
господарський амортиз.
інвентар відрахувань
2.2. Розрахунок вартості сировини матеріалів та напівфабрикатів цеху
Розрахунок вартості сировини матеріалів і напівфабрикатів базується
на нормах витрат встановлених галузевими нормативами стандартами та
технологічними регламентами підприємств обраним проектним рішенням.
Результати розрахунків наведені в таблиці 13.4.
Таблиця 13.4. Розрахунок вартості сировини на річну програму цеху
Сировина та Витрати на рік Витрати на одиницю продукції
КількістьСума грн КількістьЦіна Сума грн
Мідь 5661 кг 45175 00037 798 003
Кислота сірчана 2142 кг 130448 0014 609 0085
Натрій хлористий047 кг 07 307·10-6 147 45·10-6
Cupracid BL-CT 14076 кг 33118 92·10-4 23528 022
Cupracid BL 188 кг 75 123·10-5 3987 49·10-4
Аноди мідні АМФ 4437 кг 866546 0029 1953 057
2.3. Розрахунок вартості палива та енергії на технологічні потреби цеху
виробництва друкованих плат
Розрахунок витрат робимо за окремими елементами.
Підприємство одержує електроенергію від державної мережі. Розрахунок
вартості електроенергії на технологічні цілі проводиться по двоставочному
тарифу тобто окремо оплачується кожна кВт-год приєднаної потужності і
кожна кВт-год спожитої електроенергії.
Розрахунок за формулою:
Еф = (Мц · Теф · Кпот)Кпоп
де Мц – установлена максимальна потужність одиниці обладнання кВт
Мц = 28 кВт; Теф – ефективний час роботи обладнання год. Теф = 3772;
Кпот – коефіцієнт збільшення потужності обладнання; Кпоп – коефіцієнт
попиту на електроенергію.
Коефіцієнт попиту (Кпоп) становить для обладнання працюючого в
періодичному процесі 07.
Коефіцієнт збільшення потужності (Кпот) за рахунок втрат енергії в
електрообладнанні та кабельних мережах становить 147.
Еф = (28 · 3772 · 147)07 = 221793 кВтрік
Розрахунок вартості електроенергії проводимо шляхом множення
розрахункової кількості електричної енергії на заводську її собівартість.
Заводська собівартість електроенергії:
Се = (Те + Ре)Еф · Квт = (3992274 + 3992) 221793 · 095 = 019
де Те – вартість спожитої електроенергії грн.; Ре – витрати на утримання
заводського енергогосподарства грнрік Ре = 10% від Те; Еф –
запланована до споживання електроенергія кВтрік; Квт – коефіцієнт втрат в
електромережі (Квт = 095).
де С – ринкова вартість електроенергії (15 грн. за даними заводу-
Те = 221793 · 15 = 3326895 грнкВт*год
Таблиця 13.5. Розрахунок річних витрат електроенергії на річну програму
Технологічне Паспортна потужність одиниці обладнання кВт *Кількіс
Подібним чином розраховуємо витрати на інші енергоносії і результати
розрахунків подаємо у вигляді таблиці 13.6.
Таблиця 13.6. Розрахунок витрат на різні види енергії та палива на річну
Енергоносій Витрати на рік Витрати на одиницю продукції
Кількість Сума грн Кількість Ціна Сума грн
Холодна вода 7306560 м3 2191968 0048 03 00144
Електроенергія266151 7186077 046 027 01242
* Річна витрата води на технологічні цілі розраховуємо виходячи з даних
технологічної частини проекту та норм витрат води а річна витрата
електроенергії узята з таблиці 13.8.
2.4. Розрахунок основної та додаткової заробітної плати виробничих
працівників цеху виробництва друкованих плат із нарахуваннями
Фонд заробітної плати виробничих працівників розраховуємо виходячи із
чисельності їх за списком тарифного розряду тарифної ставки кількості
робочих днів відпрацьованих одним працівником протягом року з урахуванням
Розрахунок річного часу підприємства наведений в табл. 13.1.
З урахуванням режиму роботи цеху розраховуємо режим роботи одного
робітника. Згідно з відомчими нормами технічного проектування режим роботи
одного робітника характеризується 7-часовим робочим днем та 8-годинною
робочою зміною в умовах безперервного робочого тижня при роботі у дві
Виходячи з режиму роботи працівника та режиму роботи цеху
розраховуємо річний фонд робочого часу одного працівника.
Результати розрахунків подаємо у вигляді таблиці 13.7.
Таблиця 13.7. Режим роботи та річний фонд робочого часу одного працівника
Показник Тривалість дібрік в умовах
перерваного режиму із
тривалістю роб. дня 8 годин
Календарний фонд робочого часу 365
Неробочі дні з розрахунку на
Номінальний фонд робочого часу 251
Цілоденні невиходи на роботу:
основна відпустка; 18
виконання держ. обов'язків; 1
Час роботи одного працівника 220
При розрахунку тарифних ставок і фонду заробітної плати враховують
норми мінімальної заробітної плати в Україні. Наприклад мінімальна
заробітна плата від01.10.2014 становить 1301 грн. Ефективний фонд робочого
часу робітника 1-го розряду в нормальних умовах роботи протягом року
Теф = 220 · 8 = 1760 годрік;
де Теф - ефективний фонд робочого часу робітника протягом року;
0 – кількість днів роботи одного робітника в нормальних умовах праці
протягом року (табл. 13.7.); 8 – тривалість робочої зміни годдень.
Тоді тарифна ставка не повинна бути менше за:
ТС = (1301 . 12)1760 = 780.
Таким чином тарифна ставка робітника 1-го розряду повинна бути не менш
ніж 780 грнгод а заробітна плата 1301 грнмісяць.
Таблиця 13.8. Тарифна сітка підприємства
Тарифна ставка78 936 1248 1482 1714 195
Тарифний 10 13 16 19 22 25
Розрахунок чисельності працівників виконують на підставі норм
виробітку норм обслуговування обладнання та апаратури в умовах повного
навантаження робочих місць. При двозмінному режимі роботи:
Таблиця 13.9. Розрахунок кількості працівників цеху
№ НайменуваТарифникількіскільЯвочнЧисло Число Заміна уОбліков
пння й ть кісте робочиднів вихідні е число
п професії розряд працюючь числох днівроботи дні робітни
их у змінпраці 1 ків *
зміну у вникі працівн
гальванікIV 2 2 4 251 226 1 4
оператор IV 2 2 4 251 226 1 4
Допоміжні працівникі
диспетчерIV 1 2 2 251 226 1 2
коректуваIV 1 2 2 251 226 1 2
лаборант-VI 1 2 2 251 226 1 2
вантажникI 1 2 2 251 226 1 2
Обслуговування та ремонт обладнання
інструменV 1 2 2 251 226 1 2
слюсар V 1 2 251 226 1 2
електрик V 1 2 2 251 226 1 2
Розраховуючи фонд оплати праці ураховують явочну чисельність
персоналу чисельність його за списком тарифні ставки та тарифні розряди
(табл. 13.10. 13.11.). Результати розрахунків наведені в табл. 13.1. Для
розрахунку фонду оплати праці необхідно розділити працівників на групи щодо
участі у виробничому процесі (основні допоміжні по догляду за
Таблиця 13.10. Розрахунок фонду заробітної плати робітників цеху
№ Найменуван-Тарифна ТарифнПреміїОсновнДодат диний
пня професіїставка ий та ий кова соціал
п фонд доплатфонд зп ьний
зп и грнзп грн внесок
грн (15%) грн (10%)Річний грн
гальванік 1482 118561214971822413972213972153694 59172
оператор 1482 118561214971822413972213972153694 59172
усього 307388 118344
Допоміжні працівники
диспетчер 1482 118563037445562349303493 192118 14793
коректуваль1482 118563037445562349301746192118 14793
лаборант- 195 156 390525858 449104491 247009 19020
вантажник 78 62 21696 32544249502495 137227 10566
Слесар 176 1408 347135207 399201996 219563 16906
електрик 176 1408 347135207 399201996 219563 16906
РАЗОМ: 296410 228236
Річний фонд заробітної плати інженерно-технічного персоналу
розраховують на підставі місячних окладів. Розмір окладів не повинен бути
менше ніж мінімальний розмір заробітної плати в Україні на даний час і
залежить від умов колективного договору на даному підприємстві.
Річний фонд оплати праці інженерно-технічного персоналу та службовців
розраховують за окремою формою. Розрахунок подаємо у вигляді таблиці 13.11.
Таблиця 13.11. Річний фонд заробітної плати ТР службовців
КваліфіКількісУстановНадбавкМісячниРічний диний
Посада кація ть лений и й окладфонд соціаль
штатнихоклад грн.(12з зп ний
од. грн. %) надбавкгрн. внесок
- нач. цеху; ТР 1 4500 540 5040 60480 23284
- мастер; ТР 1 4000 480 4480 53760 20697
- ТР 1 3900 468 4368 52416 20180
інженер-технолог;ТР 1 3700 444 4134 49656 19117
- економіст; служ 1 3200 384 3584 43008 16558
- норміровщик; служ 1 3000 360 3360 40320 15523
- табельщик; МОП 1 1600 192 1792 21500 8277
РАЗОМ 4 321130 123636
2.5. Розрахунок витрат на утримання та експлуатацію обладнання цеху
Витрати на утримання та експлуатацію обладнання містять всі
калькуляційні елементи утримання обладнання та робочих місць.
Таблиця 13.12. Кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання
Стаття витрат Витрати грн Обрунтування для
1 електроенергія на основне
обладнання; 7186077 табл. 13.6.
2. вода холодна 2191968 табл.13.6.
Амортизація виробничого
обладнання коштовного 205929 табл. 13.3.
Ремонт інструментів
2.6. Розрахунок цехових витрат
Цехові витрати пов'язані з організацією виробництва у даному цеху та
управління ним. Ці витрати зокрема витрати на електроенергію для
освітлення амортизаційні відрахування на цехові будівлі та споруди.
Розрахунки наведені в таблиці 13.13.
Таблиця 13.13. Кошторис цехових витрат
Стаття витрат Витрати грн. Обрунтування для
Зарплата цехового персоналу та 617550 табл. 13.10. п.3-9
допоміжних працівників + т.13.11.
Нарахування на зп 351872
Витрати на утримання будівель табл. 13.10. п. 3-9
та споруд: 71244 + т.13.11.
- електроенергія на освітлення156865
- амортизація будинків та 31373 п. 13.2.3.
споруд 435 табл.. 13.3.
Поточний ремонт будинків та 580
споруд 665562 15 грн.люд.
Витрати на випробування
дослідження реконструкцію 665562 20 грн.люд.
Витрати на охорону праці 10% від (
Усього по статтях 1 6
Відшкодування зношування
швидкоспрацьовуваного інвентарю
2.7. Розрахунок загальнозаводських витрат цеху
Заводські витрати нараховують на собівартість продукції всіх цехів
підприємства непрямі витрати пропорційно розмірам фондів заробітної плати
виробничих робітників.
Результати зводять у вигляді таблиці 13.14.
Таблиця 13.14. Розрахунок загальнозаводських виробничих витрат
Утримання 969422 10% табл. 13.13.
адміністративно-управлінськ
2.8. Розрахунок собівартості продукції
Собівартість розраховують на підставі калькуляції що складають або по
елементах (для підприємства в цілому) або по статтях (для окремого
підрозділу). Результати зводимо у вигляді табл. 13.15.
Таблиця 13.15. Калькуляційна собівартість готової продукції цеху
Стаття калькуляції Витрати на Витрати на Обрунтування
річну одиницю розрахунків
Сировина та матеріали грн1374106 09 табл.13.4.
Енерговитрати грн 226382877 1509 табл.13.6.
Зарплата виробничих 2 табл.13.10.
працівників грн 307388 п.1-2
Нарахування грн 079
Витрати на експлуатацію 118344 16 табл.13.10.
обладнання грн 48 п.1-2
Цехові витрати грн 2413605
Цехова собівартість грн 385071808 2518
Загальнозаводські витрати7321182 048 табл. 13.14.
Повна собівартість продукції394697371 2631
Таблиця 13.19. Техніко-економічні показники цеху
Показник Позначення Значення
Річний випуск продукції шт.рік В 120000
Чисельність персоналу за списком ЧСП 29
- основні й допоміжні робітники; ЧСП 7
- інженерно-технічні працівники й
Середньорічний виробіток робітника ВЧСПР 413793
Загальна собівартість продукту:
- усього грн. СЗ 394697371
- на одиницю продукції грн.шт С 2631
Ринкова вартість продукції грншт. Ц 3100
Прибуток на од. продукції грншт П=Ц-С 469
Рентабельність продукції % Р=(П·100)С 1782
Фондовіддача виробничих фондів ФВ=(ВЦ)ВФ 178
Фондомісткість грнгрн Ф=1ФВ 056
Продуктивність праці підрозділу ПП=(ВЦ)Чсп 13278338
Як видно з технологічної частини проекту у виробництві плат
друкованого монтажу використовуються шкідливі пожежонебезпечні речовини і
матеріали. Відходи виробництва характеризуються такими ж властивостями.
Проектом передбачено використання теплової електричної і механічної
У якості транспортних засобів в даному проекті передбачено використання
безрейкових ТЗ (електрокари електронавантажувачі) а також конвеєрний і
трубопровідний транспорт. Проект виконаний з урахуванням всіх сучасних норм
і вимог з охороні праці.
1. Виявлення та аналіз шкідливих небезпечних виробничих факторів на
проектному об’єкті. Заходи з охорони праці
1.1. Повітря робочої зони
У проектованому цеху всі види робіт відносяться до категорії 2-б
(фізичні роботи середньої тяжкості). Для даної категорії робіт згідно
санітарним нормам мікроклімату виробничих приміщень ДСН 3.3.6.042-99
встановлені оптимальні умови в робочій зоні які представлені в таблиці
Таблиця 14.1. Оптимальні і допустимі норми температури відносної
вологості і швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень.
ПеріодКатегоТемпература 0С Відносна Швидкість руху
року рія вологість % мс
оптидопустима оптимдопустимаОптимадопустима
маль альнана льна на робочих
на робочих не місцях
місцях більш постійних і
постійнихніж непостійних
пост непостійних постійних
Освітленість лк КЕО %
3. Аналіз небезпеки об’єкта.
Об’єкт відноситься до В класу небезпеки згідно ПЛАС. На підприємстві у
наявності є небезпечні режими роботи обладнання такі як камера
піскоструминної обробки ванни з органічними знежирювачами ванни травлення
та знежирення. У ваннах з органічними знежирювачами у якості знежирюючої
речовини використовують бензин «Нефрас» та розчинником Р-5А які є дуже
вибухопожежонебезпечними речовинами і при недотримані правил пожежної
безпеки можливий вибух а як наслідок пожежа. В результаті вибуху можливе
зруйнування обладнання. При значній пожежі полум’я може перекидатися на
інші об’єкти в тому числі на ділянку піскоструминної обробки. Для
забезпечення пожежної безпеки підприємство обладнане вогнегасниками
пожежними рукавами та іншим протипожежним обладнанням
Для ліквідації пожежі необхідно діяти згідно інструкціям пожежної
безпеки та виконувати наступні дії. В першу чергу необхідно сповістити
пожежну охорону про пожежу. Потім ввімкнути систему безпеки і пожежогасіння
якщо автоматичні системи не спрацювали. З зони займання необхідно вивести
робітників що не беруть участі в ліквідації пожежі. Співробітники які
беруть участь у ліквідації пожежі мають необхідні службові інструкції
згідно яким вони виконують конкретні дії та відповідають за їх виконання .
За командою керівництва необхідно зупинити виробництво і знеструмити
електрообладнання а також відключити вентиляцію перекрити подачу горючих
Тільки після цього можна розпочати гасіння пожежі. Тут також необхідне
чітке виконання усіх правил і застережень щоб уникнути ще більшого
матеріального збитку псування власності підприємства та завдання шкоди
здоров’ю тих хто приймає участь у ліквідації пожежі. Після прибуття
пожежної бригади всі робітники підприємства повинні залишити небезпечну
– відстань від цеху до місця аварії (вибуху) R0 = 06 км;
– тип вибухової речовини – тротил;
– маса вибухової речовини Q = 600 т;
– характеристики елементів цеху:
– будівля цеху: з металевим каркасом одноповерхова;
– межа вогнестійкості несучих стін – 1 год перекриттів – 025 год;
– обладнання: верстати середньої важкості контрольно-вимірювальна
апаратура в цеху трубопроводи наземні кабельні мережі наземні;
– категорія виробництва з пожежної небезпеки – В;
– щільність забудови об’єкта Щ = 20 %.
3.1. Визначення параметрів об’єкта ураження (ОУ) і можливого
попадання цеху в зону ураження (ЗУ).
) Виходячи з того що тип вибухової речовини – тротил параметри
визначаємо з графіка 14.1.
Радіус ОУ Rос і радіус зони слабких руйнувань Rсл (на зовнішній межі якої
ΔPф = 10 кПа) за вибуху продукту масою Q = 600 т становить Rос = Rсл = 1140
Радіус зони середніх руйнувань Rср = 700 м якщо ΔPф = 20 кПа; сильних Rсил
= 530 м якщо ΔPф = 30 кПа; повних Rп = 400 м якщо ΔPф = 50 кПа.
Рис. 14.1. Графіки залежності надмірного тиску від кількості тротилу і
відстані до центру вибуху
) Порівнюємо відстань від цеху до місця аварії R0 = 06 км і радіус
Оскільки R0 Rос цех може опинитися в осередку ураження ударної
хвилі вибуху в зоні середніх руйнувань.
2.3.2. Визначення величини надмірного тиску УХ очікуваного в районі
Надмірний тиск на відстані R0 від ЦВ у разі вибуху тротилу визначаємо
де Q – кількість вуглеводневого продукту т; R0 – відстань від ЦВ до
Висновок. У місці розташування цеху очікується максимальний надмірний тиск
3.2. Визначення ступеня руйнувань елементів цеху та очікуваних
) Визначаємо можливий ступінь руйнувань кожного елемента цеху за
величиною ΔPф = 1974 кПа і заносимо данні у таблицю 5.6.
Ступінь руйнування об’єкта залежно від надмірного тиску ударної хвилі ΔPф
Елементи об’єкта Ступінь руйнувань
Слабкі Середні Сильні Повні
Будівлі з металевим або 20–30 30–40 40–50 50–60
залізобетонним каркасом
Верстати середні 15–25 25–35 35–45 –
Контрольно-вимірювальна 5–10 10–20 20–30 30
Трубопроводи наземні 20 50 130 –
Кабельні наземні мережі 10–30 30–50 50–60 60
) Очікувані збитки визначаємо за табл. 5.7 виходячи із ступеня
руйнувань елементів. Результати заносимо в підсумкову табл. 5.8.
Збитки залежно від ступеня руйнувань елементів об’єкта (цеху)
Ступінь руйнувань Слабкі СередніСильні Повні
Збитки зруйновані елементи обладнання %10–30 30–50 50–90 90–100
3.3. Визначення можливих утрат виробничого персоналу.
За ΔPф = 1974 кПа у разі слабких руйнувань будівель загибель людей
малоймовірна але частина з них може отримати травми різного ступеня від
3.4. Визначення можливого характеру пожеж на об’єкті.
На об’єкті можуть виникнути окремі пожежі з переходом у суцільні через 1–2
год виходячи з того що:
– категорія виробництва за пожежною небезпекою – В;
– очікується надмірний тиск УХ ΔPф 20 кПа;
– щільність забудови Щ = 20 %;
– ступінь вогнестійкості будівель – III (для заданих меж вогнестійкості
несучих стін – 1 год перекриттів – 025 год).
Таблиця 14.8.Результати прогнозування та оцінювання наслідків аварії
В якій зоні Елементи цехуСтупіньОчікуванХарактер Ступінь ураження
руйнувань руйнуваі пожеж виробничого
об’єкт. ння збитки персоналу
Зона Будівля слабкі 10 – 30 Окремі Легкі травми.
середніх пожежі з Загибель людей
руйнувань переходом малоймовірна але
ΔPф = 1974 у суцільнічастина з них може
кПа через 1–2 отримати травми
год різного ступеня від
Верстати слабкі 10 – 30
Трубопроводи слабкі 10 – 30
Кабельні слабкі 10–30
Контрольно-висередні30 – 50
У разі аварії з вибухом цех може опинитися в зоні середніх руйнувань.
Елементи цеху не зазнають сильних руйнувань тому цех стійкий до дії УХ.
Для зменшення наслідків упливу вибуху на цех здійснити такі заходи:
– укріпити будівлю цеху установленням додаткових колон підкосів;
– верстати надійно закріпити на фундаменті установити захисні ковпаки
– трубопроводи та кабельні мережі прокласти під землею;
– установити на вікнах металеві сітки щоб розбите скло не потрапляло
Екологічна безпека гальванічного виробництва
У даному розділі проекту аналізують екологічну безпеку передбаченого
технологічного процесу наводять і описують принципову схему очистки
стічних вод яку вибирають у залежності від складу стоків та їх кількості.
Вибрана схема очистки повинна грунтуватися на розумному співвідношенні між
інтересами економіки виробництва та захисту навколишнього середовища від
1 Екологічно небезпечні наслідки гальванічного виробництва та напрямки
Забезпечення екологічної безпеки гальванічного виробництва потребує
запобігання надходження у довкілля токсичних речовин які містяться у
рідких газоподібних та твердих відходах виробництва. Найбільш небезпечними
речовинами є сполуки важких металів (ВМ) бо вони чинять не тільки токсичну
дію яка виявляється у появі отруєнь різноманітних хвороб але й мають
інші не менш шкідливі наслідки. Так вони можуть бути
канцерогенами (тобто викликати злоякісні новоутворення) мутагенами
(змінювати спадковість) тератогенами (викликати виродливість у
дітей) алергенами. Важкі метали можуть негативно впливати на
рослинний світ накопичуючись у грунті спричиняти загибель водних
мікроорганізмів що порушує харчовий природний ланцюг чинить негативний
вплив на біологічну очистку води.
Серед усіх виробництв саме гальванічні виробництва тримають першість
серед забруднювачів природи важкими металами. Основний шлях попадання в
довкілля цих речовин - стічні води які утворюються в результаті промивки
деталей та обладнання переробки та заміни відпрацьованих електролітів.
До найбільш екологічно небезпечних металів слід віднести в першу чергу
кадмій та хром (VI). Свинець є також одним з найнебезпечніших металів але
доля його в гальванічних процесах значно менша ніж хрому. Цинк та мідь є
менш токсичними для людей і тварин але згубно впливають на водні
організми гальмують біологічну очистку води.
Найбільша кількість хімічних сполук із гальванічних ванн виноситься з
промивними водами об'єм яких може коливатися у широких межах: від 02 до
м3 на м2 поверхні деталей.
2 Класифікація стічних вод
Велика кількість домішок які забруднюють природні та стічні води
потребує класифікації вод для вибору методу їхньої очистки. Класифікацію
стічних вод гальванічного виробництва можна здійснити за різними
параметрами. Так класифікація може грунтуватися на ідеї виявлення
спільності фізико-хімічної поведінки домішок у воді тобто на їх здатності
утворювати гомогенні чи гетерогенні системи. Така класифікація забруднень
передбачає що вибір методів очистки води визначається насамперед фізичним
станом домішок а в разі гетерогенних систем – і їх дисперсністю. Суть
запропонованої класифікації полягає в тому що всі домішки
поділяють на чотири групи. Дві групи належать до гетерогенних
систем дві – до гомогенних. Гетерогенні системи – це суспензії
емульсії піни колоїди; гомогенні – це речовини що утворюють з водою
молекулярні або іонні розчини.
Для кожного фазово-дисперсного стану домішок існує відповідна
сукупність методів обробки води що дає змогу досягти її необхідних якісних
та кількісних показників. Так наприклад грубо дисперсні домішки можна
виділити механічним розділенням (відстоюванням центрифугуванням). Зі
зменшенням величини часточок для очистки води необхідно застосовувати
фільтруючі матеріали з відповідно меншим ефективним діаметром пор. онні
розчини фільтрують через напівпроникні мембрани які пропускають тільки
Вибір адсорбентів також залежить від фазово-дисперсного
стану домішок а не тільки від їхньої природи. Так адсорбцію
дисперсних домішок доцільно проводити на глинистих матеріалах гідроксидах
фероціанідах металів. Органічні домішки добре адсорбуються на активованому
вугіллі а іони краще за все фіксуються на твердій фазі іонітів.
Часто іони важких металів переводять у нерозчинні сполуки для
наступної фільтрації при цьому прагнуть одержати часточки з якомога
Крім фазово-дисперсного стану стічні води гальванічного виробництва
класифікують за концентрацією домішок: концентровані – це відпрацьовані
електроліти розведені – промивні води та стічні води утворені після миття
обладнання іонітів мембран посуду підлоги тощо. За режимом скидання
стічні води поділяють на ті що скидають постійно (промивні води) і
періодично (всі інші води).
Всі вище названі параметри класифікації стічних вод являють собою
основу для вибору методу їхньої очистки. Але найчастіше основою
класифікації є склад забруднень. По вмісту домішок стічні води гальванічних
виробництв поділяють на лужні (від знежирення виробів) кислотні (від
травлення виробів нанесення покриттів у кислотних електролітах) хромові
(від процесів хромування пасивації) ціанисті (від нанесення покриттів у
ціанистих електролітах) фторидні (від процесів травлення лудіння).
Звичайно води двох перших типів змішують а інші відводять окремо.
3 Ступінь очистки стічних вод. Класифікація методів очистки
Очистку стічних вод найчастіше виконують централізовано на станціях
нейтралізації де збирають всі рідкі відходи гальванічного виробництва. На
теперішній час більш раціональними визнані децентралізовані системи водного
господарства які передбачають локальну роздільну очистку усіх стоків.
Повноту очистки розчину оцінюють за ступенем очистки α (%):
де Со – початкова концентрація компоненту в розчині що поступає на
очистку Ск – кінцева концентрація компонента після очистки.
За механізмом процесів методи очистки стічних вод поділяють на чотири
групи: механічні хімічні (або реагентні) фізико-хімічні біологічні.
До механічних методів відносять відстоювання фільтрацію
центрифугування. Ці методи не змінюють ні хімічного ні фазового стану
речовин і використовуються для виділення дисперсних домішок.
Хімічні методи приводять до зміни хімічного складу домішок внаслідок
реакцій які являють собою осадження і кристалізацію домішок
нейтралізацію окисно-відновлювальну або каталітичну обробку розчинів.
Найбільша група – це фізико-хімічні методи. Група складається із
чотирьох підгруп: сорбційні електрохімічні мембранні та температурні
методи. При виділенні домішок фізико-хімічними методами можливими але не
обов'язковими є зміни як хімічного складу так і фазового стану домішок.
4. Метод очистки стічних вод від іонів міді обраний для розроблюваного
Виробничі стічні води звичайно очищають від іонів важких металів
реагентним методом за допомогою каустику або вапна. Очищення мідь-вмісних
промивних вод проводять при оптимальному рН осадження іонів міді у вигляді
гідроокису міді що випадає в осад:
Сu2+ + 2ОН- = Сu(ОН)2
5. Основні технологічні параметри процесу очищення
вихідна концентрація іонів мідімгдм3 – до 200;
концентрація їдкого натру - реагенту – 4%-ва;
концентрація вапняного молока – 5-10%-ва;
величина значення оптимального рН – 9-105;
час змішування з реагентом хв. – 2-3;
освітлення й відстоювання знешкоджених вод год. – 2-4;
Коагуляційна очистка:
маса завантажуваного скрапу і коксу в співвідношенні 4:1 кг.
відмивання завантажуваного скрапу водою з об'ємною витратою м3год– 2-
тривалість відмивання год – до 24;
маса довантажуваного скрапу у добу кг – 19-32;
маса довантажуваного коксу у тиждень кг – 10-25;
об'ємна витрата води що надходить на очищення м3год – до 4;
оптимальна величина рН стоків мідевмісних вод – 60 ±025;
вихідна концентрація міді мгдм3 – 1-125;
величина рН знешкодження – 61-65;
час обробки хв – 20;
кінцева концентрація міді мгдм3 – не вище ГДК (05 мгдм3);
освітлення та відстоювання доочищених стічних вод год – 6-12.
6. Технологічна схема очистки
Технологічна схема знешкодження промивних мідь-вмісних стічних вод
передбачає такі етапи:
нагромадження та усереднення мідевмісних стічних вод відбувається в
знешкодження стічних вод реагентним методом у реакторах;
освітлення та відстоювання знешкоджених стічних вод у відстійниках і
поступають у накопичувач освітлених вод.
Доочищення на фільтрі типу ФСД.
подача осаду з відстійників на мулоущільнювач з наступним
зневодненням осаду на прес-фільтрі;
складування знешкодженого осаду в спеціально відведеному місці для
подальшої переробки й утилізації.
Проект також передбачає регенерацію розчинів травлення міді із
пробільних місць що є дуже актуальною проблемою для виробництв друкованих
Розглянемо електрохімічний спосіб регенерації відпрацьованого
міднохлоридного розчину травлення. Цей спосіб є досить перспективним тому
що крім регенерації розчину він забезпечує можливість утилізації міді у
вигляді катодного осаду.
Метод полягає в пропусканні постійного струму через електролізер із
графітовими електродами розділеними катіоновою мембраною. На рис. 11.8.
приведена схема процесу регенерації міді із кислого розчину.
Відпрацьований травильний розчин з установки травлення охолоджений у
теплообміннику направляється в анодний простір електролізера де половина
іонів міді (Cu+) окисляється на графітовому аноді до Cu2+ а друга половина
внаслідок електродіалізу через катіонну мембрану проникає в катодний
простір і на графітовому катоді відбувається відновлення Cu+ до металу
Cu°. Розряд іонов Cu2+ на катоді менш ймовірний тому що він відбувається
при більш негативних потенціалах ніж розряд іонів Cu+ . Розчин збагачений
іонами Cu2+ через теплообмінник повертається в травильну установку.
Циркуляція розчину в католіті здійснюється лише для його охолодження. Мідь
на графітовому катоді осаджується у вигляді порошку (вміст міді 998%) і
періодично скидається в сепаратор а потім у лоток звідки вивантажується
Електрохімічна регенерація більше раціональна ніж хімічна тому що
вона не вимагає витрат матеріалів на окислювання Cu+ і на наступне
виділення солей міді що накопичуються в розчині при травленні.
Електрохімічна регенерація в такий спосіб здійснюється по реакції
зворотній реакції травлення:
Для електрохімічної регенерації відпрацьованого розчину хлорної міді
розроблена й поставляється установка АУ-УМ1.249.013-01 продуктивністю 15
кг міді за годину та ДМУМ3.249.011 продуктивністю 5 кггодину максимальний

загальна ПЗ+змист.pdf

Технологічна частина ..8
1. Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
1.1. Субтрактивний метод виготовлення друкованих плат ..8
1.2. Субтрактивний негативний метод 8
1.3. Субтрактивний позитивний метод .10
1.4. Адитивний метод виготовлення друкованих плат 10
1.5. Електрохімічний метод виготовлення друкованих плат .12
2. Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих платах 14
3. Вибір технологічного процесу нанесення гальванічного покриття на
3.1 Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням гальванічних
3.2. Активація діелектриків у суміщеному розчині 15
3.3. Хімічна металізація .17
3.4. Розчини для хімічного міднення друкованих плат ..18
3.5.Коригування розчинів хімічного міднення 19
3.6. Зберігання розчинів хімічного міднення 19
3.7. Утилізація відпрацьованих розчинів хімічного міднення 19
4. Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття 21
4.1. Електроліти для міднення друкованих плат .21
4.1.1. Комплексні електроліти 22
5. Вибір і обгрунтування завершальних операцій 26
6. Контроль якості гальванічного покриття .27
7. Приготування аналіз і корегування електролітів. Способи усунення
неполадок у роботі електролітів ..28
7.1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді ..28
7.2. Коректування складу ванни міднення 29
7.3. Визначення сірчанокислої міді об'ємним трилонометричним
7.4. Визначення сірчаної кислоти .31
7.5. Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом ..31
7.6. Повітряна продувка .32
7.7. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті ..32
8. Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних покриттів
на друковані плати. Технологічні розрахунки 34
8.1. Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання .34
8.2. Визначення виробничої програми обладнання 34
8.3. Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та розрахунок
8.4.Перерахунок діючого обладнання ..35
8.5. Баланс струму на гальванічній ванні .36
8.6. Баланс напруги на гальванічній ванні 37
8.7. Вибір джерела струму для гальванічної ванни .38
8.8. Визначення джоулевої теплоти складання балансу енергії 38
8.9. Тепловий розрахунок гальванічних ванн ..39
9. Розрахунок витрат матеріалів 40
9.1. Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання 40
9.2. Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої програми.40
10. Розрахунок витрат хімічних реактивів 41
10.1. Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання 41
10.2. Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої
11. Розрахунок витрат води 43
11.1. Витрати води на приготування електроліту 43
11.2. Витрати води на випаровування з поверхні електроліту 43
11.3. Витрати води на промивні операції .44
Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процессу ..45
1 Автоматизація процесу міднення ..45
2. Аналіз технологічного процесу міднення як об’єкта автоматизації .45
3. Опис розробленої схеми автоматизації 47
Економічна частина .50
1. Техніко-економічне обрунтування проекту виробництва друковани х плат..51
1.1. Розрахунок виробничої потужності цеху виробництва друкованих плат..52
1.2. Розрахунок ефективного фонду робочого часу цеху виробництва
друкованих плат ..53
2. Розрахунок собівартості продукту 55
2.1. Розрахунок собівартості продукції цеху. Амортизаційні відрахування55
2.2. Розрахунок вартості сировини матеріалів та напівфабрикатів цеху 56
2.3. Розрахунок вартості палива та енергії на технологічні потреби цеху
виробництва друкованих плат 56
2.4. Розрахунок основної та додаткової заробітної плати виробничих
працівників цеху виробництва друкованих плат із нарахуваннями 59
2.5. Розрахунок витрат на утримання та експлуатацію обладнання цеху 64
2.6. Розрахунок цехових витрат 65
2.7. Розрахунок загальнозаводських витрат цеху 66
2.8. Розрахунок собівартості продукції 66
1. Виявлення та аналіз шкідливих небезпечних виробничих факторів на
проектному об’єкті. Заходи з охорони праці 68
1.1. Повітря робочої зони 68
1.2. Виробниче освітлення .73
1.3. Захист від виробничого шуму та вібрації .74
1.4. Електробезпека 74
1.5. Безпека технологічних процесів та обслуговування обладнання 76
1.6. Пожежна безпека .77
3. Аналіз небезпеки об’єкта 80
3.1. Визначення параметрів об’єкта ураження (ОУ) і можливого попадання
цеху в зону ураження (ЗУ) 81
3.2. Визначення ступеня руйнувань елементів цеху та очікуваних збитків.83
3.3. Визначення можливих утрат виробничого персоналу .83
3.4. Визначення можливого характеру пожеж на об’єкті 83
1. Екологічно небезпечні наслідки гальванічного виробництва та напрямки
2. Класифікація стічних вод ..86
3. Ступінь очистки стічних вод. Класифікація методів очистки 87
4. Метод очистки стічних вод від іонів міді обраний для розроблюваного
5. Основні технологічні параметри процесу очищення ..88
6. Технологічна схема очистки .89
Список використаної літератури ..92
виконан з діелектрика (текстоліт
гетинакс тощо) на якій сформований хоча б один провідний малюнок. На
друковану плату монтуються електронні компоненти які з'єднуються своїми
виводами з елементами провідного малюнка паянням або значно рідше
збирається електронний
змонтована друкована плата).
Типи друкованих плат:
Одностороння друкована плата - друкована плата на одній стороні якої
виконані елементи провідного малюнка. Вони прості по конструкції і
економічні у виготовленні. х застосовують для монтажу побутової
апаратури блоків живлення і інших нескладних виробів.
Двостороння друкована плата - друкована плата на обох сторонах
якого виконані елементи провідного малюнка і всі необхідні з'єднання
відповідно до електричної принципової схемою. Електричний зв'язок між
сторонами здійснюється за допомогою металізованих отворів. Розміщувати
электрорадіовироби можна як на одній так і на двох сторонах друкованої
плати. Двосторонні друковані плати використовуються у вимірювальній
техніці системах керування автоматичного регулювання та ін.
Багатошарова друкована плата - друкована плата що складається з
почергово розсташованих шарів ізоляційного матеріалу з провідними
малюнками на двох або більше шарах між якими виконані необхідні
з'єднання. Електрична зв'язок між провідними шарами може бути виконана
спеціальними об'ємними деталями друкованими елементами або хімікогальванічної
характеризуються підвищеною надійністю і щільністю монтажу стійкістю до
кліматичних і механічних впливів меншими розмірами і меншим числом
Гнучка друкована плата - друкована плата що має гнучку основу.
Гнучка друкована плата є аналогом жорсткої друкованої плати за
розташуванням друкованих провідників контактних майданчиків та інших
електрорадіовиробів(переважно
і поверхнево-вмонтовуваних
компонентів) при цьому вона має гнучку основу товщиною 01 05 мм
може згинатися працювати на перегини і приймати різну форму.
Гнучкі друковані плати застосовуються у випадках коли плата в процесі
експлуатації піддається багаторазових вигинів вібрацій або коли їй
необхідно надати для роботи вигнуту компактну форму. За допомогою
гнучкої друкованої плати можна з'єднувати різні елементи електронної
апаратури використовуючи відгалуження від загальної основи гнучкої
друкованої плати. Основною відмінністю гнучкої друкованої плати від
жорсткої є можливість монтажу в тривимірному просторі і огинання кутів
інших блоків. Гнучкі друковані плати можуть виготовлятися в комбінації з
жорсткими друкованими платами чи гнучкими друкованими кабелями.
Однак багатошарові гнучкі друковані плати не є аналогом жорстких
багатошарових друкованих плат так як кожен з шарів може бути
друкарський кабель для з'єднання з іншими модулями електронної
Гнучкий друкарський кабель - має тонку ізоляційну основу довжиною
до декількох метрів з розташованими паралельно один одному друкованими
провідниками ширина і крок яких відповідають стандартним з’єднувачам.
Гнучко-жорсткі плати - є складними з'єднувальними структурами в
електронній апаратурі. Проста гнучко-жорстка друкована плата має один
жорсткий і один гнучкий шар. Складні гнучко-жорсткі друковані плати
можуть мати 20 і більше з'єднувальних наборів з односторонніх і
друкованими платами.
Провідна друкована плата - друкована плата на діелектричній онові якої
розміщені окремі елементи друкованого малюнка (контактні площадки
шини землі і живлення і ін) а електричні з'єднання замість друкованих
провідників виконані ізольованими проводами. Контактні з'єднання на
друкованій платі можуть бути отримані пайкою зварюванням або хімікогальванічної металізацією. Провідні друковані плати застосовують при
макетуванні розробці дослідних зразків і в дрібносерійному виробництві.
Технологічна частина
1. Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з
металізованими отворами
Методи виготовлення друкованих плат можна поділити таким чином:
– субтрактивний негативний та позитивний метод;
– електрохімічний метод;
– комбінований негативний та позитивний метод.
1.1. Субтрактивний метод виготовлення друкованих плат.
Цей метод заснований на травленні металу. Як вихідний матеріал
використовують фольгований діелектрик.
Суть методу: струмопровідний рисунок отримують шляхом
витравлювання міді з пробільних ділянок. Для захисту струмопровідного
рисунка від дії травильного розчину на нього попередньо наносять захисний
рельєф. Як захисний рельєф використовують друкарські фарби фоторезисти
або метали чи сплави які називають металорезисти. Навісні
електрорадіоелементи закріплюють у неметалізованих монтажних отворах і
припаюють до монтажних площадок. На всю поверхню плати за
виключенням місць паяння наносять захисну або паяльну масу яка захищає
плату від дії навколишнього середовища від механічних пошкоджень від
короткого замикання навісними електрорадіоелементами.
розрізняють негативний варіант і позитивний варіант методу. У разі
струмопровідний рисунок.
електороосадження металу (або ж хімічного осадження металу).
1.2. Субтрактивний негативний метод
Схема технологічного процесу:
Виготовлення заготовок друкованих плат. Листи фольгованого
діелектрика розрізають за допомогою гільйотинних або роликових ножиць.
Розмір заготовок визначають з урахуванням технологічного поля.
Виготовлення базових або фіксуючих отворів на технологічному полі
заготовок здійснюють шляхом свердлення за допомогою шаблонів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги. Поверхню фольги
зачищають за допомогою щіток і знежирюють.
Нанесення захисного рельєфу на струмопровідний рисунок
здійснюють методом трафаретного друку або ж методом фотохімічного
друку з використанням негатива зображення.
Травлення міді з пробільних ділянок.
Видалення захисного рельєфу з поверхні заготовок.
Виготовлення монтажних отворів шляхом свердлення.
Нанесення захисної або паяльної маски на всю поверхню плати за
виключенням місць паяння здійснюють методом трафаретного або
фотохімічного друку.
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) на місця пайки гарячим
способом. Плату занурюють у розплав через шар флюсу надлишок
розплавленого металу видаляють обдуваючи плату гарячим (220С)
стисненим повітрям (повітряний ніж). Ця операція виконується на
спеціальних автоматизованих установках.
Обробка плати за контуром. Шляхом фрезерування видаляють
Контроль якості друкованої плати.
Точність методу складає 02 мм і обмежена боковим підтравлюванням
Преваги методу: простота і можливість повної автоматизації.
Не дозволяє виготовляти двобічні плати з перехідними з’єднаннями.
Великі витрати міді внаслідок її витравлювання (витравлюється 70%
Метод екологічно небезпечний вимагає значних витрат на
регенерацію міді та очистку стічних вод.
Субтрактивний негативний метод - один з самих поширених методів
виготовлення вдрукованих плат.
1.3. Субтрактивний позитивний метод.
Метод передбачає використання фотошаблона з позитивним
зображенням струмопровідного рисунка. При цьому захисний рельєф
наноситься на пробільні ділянки і захищає їх від наступного
електроосадження металу.
Виготовлення заготовок друкованих плат.
Виготовлення базових отворів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги.
Нанесення захисного рельєфу на пробіль місця.
Гальванічне нанесення захисного металевого покриття (Ag Au) на
Видалення захисного рельєфу з пробільних ділянок.
Виготовлення монтажних отворів.
Обробка плати за контуром.
Субтрактивний позитивний метод призначений для виготовлення
друкованих плат для НВЧ-діапазоту. Для нанесення захисного покриття у
цьому разі використовують срібло.
1.4. Адитивний метод виготовлення друкованих плат.
Метод призначений для виготовлення для виготовлення двобічних
друкованих плат з перехідними з’єднаннями.
Сутність методу. Вихідним матеріалом є нефольгований діелектрик
спеціальних сортів. Формування струмопровідного рисунка та металізацію
отворів здійснюють шляхом хімічного товстошарового осадження міді.
Пробільні ділянки від осадження металу попередньо захищають шляхом
нанесення захисного рельєфу.
Схема технологічного процесу.
Виготовлення вбазових отворів.
Свердлення отворів які підлягають металізації на верстатах з ЧПУ.
Нанесення захисного рельєфу на пробільні ділянки.
Хімічне міднення струмопровідного рисунка та отворів до товщини 30
Видалення захисного рельєфу.
Нанесення паяльної маски на всю поверхню плати за виключенням
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) гарячим методом з
вирівнюванням покриття гарячим стисненим повітрям.
Контроль якості плати.
Нефольговані діелектрики для адитивного методу:
СТАМ - склотекстоліт у склад якого вводять 01÷02% каталітичних
агентів які підвищують якість металізації;
СТЕК - склотекстоліт на поверхню якого нанесено напівзатверділий
клейовий шар епоксикаучукової композиції яка покращує адгезію шару міді
Преваги адитивного методу:
Висока точність відтворення рисунка - 01 мм так як відсутня
операція травлення міді.
Можна виготовляти плати самого високого класу точності.
Малі витрати міді на виробництво плат.
Велика надійність з’єднань металізованих отворів і друкованих
Рівномірне покриття міддю по всій поверхні плати.
Можливість повторного використання бракованих плат після
Невелика кількість обладнання високий коефіцієнт використання
Недоліки адитивного методу:
Мала швидкість осадження міді тривалість процесу складає
Мала продуктивність висока собівартість виробництва.
Складно підібрати захисний фоторезист який був би стійким протягом
годин у сильнолужному середовищі.
Хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до діелектрика
друковані провідники можуть відшаруватися від поверхні плати.
Адитивний метод знаходить обмежене застосування але проводяться
роботи з його вдосконалення.
1.5. Електрохімічний метод виготовлення друкованих плат.
Суть методу. Як вихідний матеріал застосовують нефольгований
склотекстоліт марки СТЕК. Формування струмопровідного рисунка і
металізацію отворів здійснюють шляхом хімічного і наступного
гальванічного міднення. Товщина шару хімічно осадженої міді складає
лише 08÷10 мкм і тільки забезпечує необхідну електропровідність а
нарощування шару міді здійснюють електролітичним шляхом що значно
скорочує тривалість процесу формування рисунку.
Свердлення отворів що підлягають металізації.
Підготовка поверхні діелектрика з метою надання їй гідрофільності та
потрібної дрібношорсткості.
Хімічне міднення всієї поверхні до товщини ≥1 мкм.
Попереднє гальванічне міднення (гальванічна затяжка) до товщини
Гальванічне міднення струмопровідного рисунка до товщини 25 мкм в
Гальванічне нанесення металорезисту на струмопровідний рисунок.
Як металорезист часто використовують сплав ПОС-61.
Травлення тонкого шару міді ( 5 мкм) з пробільних ділянок.
Освітлення і оплавлення сплаву Sn-Pb.
Обробка плат за контуром.
Контроль якості друкованих плат.
У цьому методі витравлюється тонкий шар міді ( 5 мкм) і бокове
підтравлення друкованих провідників незначне. З огляду на це точність
методу висока і складає 015 мм.
Електрохімічний метод не знайшов широкого застосування у
промисловості через те що хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію
до діелектрика і можливе відшарування друкованих провідників з поверхні
Для даного дипломного проекту оберемо субтрактивний позитивний
2. Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих
Вимоги до мідних покриттів на друкованих платах:
Дрібнокристалічна структура
Рівномірність товщини в отворах та на боковій поверхні плати
Відсутність тріщин в отворах
Висока адгезія до фольги чи провідного шару
Низький питомий опір
Висока пластичність покриття.
Мідне покриття повинно забезпечити високонадійне електричне
з’єднання елементів плати в умовах термоудару (швидке розігрівання і
охолодження плати в діапазоні температур -20÷240С). Таким вимогам буде
відповідати мідне покриття з високою пластичністю і товщиною в отворах
не менше 5 мкм. За вимогами стандарту мідні покриття на платах повинні
витримувати дію 6÷10 термоударів. Товщина мідного покриття в отворах та
його пластичність строго контролюються в процесі виробництва друкованих
На друковані плати наносять блискучі мідні покриття. Це пов`язано з
тим що якість мідного покриття багато в чому визначає якість
металорезисту який наноситься поверх міді. Чим більш гладенька і якісна
поверхня мідного покриття тим тонший шар металорезисту можна
наносити. У разі використання блискучого мідного покриття товщина шару
металорезисту буде мінімальною.
3.1 Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням
гальванічних покриттів
В даному проекті розробляється процес попереднього міднення
призначений для покриття внутрішньої частини отворів шаром міді.
Операції що передують гальванічному мідненню:
Очищення отворів від задирок;
Хімічне нанесення шару міді на діелектрик в отворах;
При хімічному в стаціонарних ваннах знежирюють розчинами з
підвищеним вмістом їдкого натру (40-50 гл) і кальцинованої соди (100-150
Для знежирення всіх металів сплавів і покриттів застосовують
вуглекислий натрій 20-40;
тринатрійфосфат 20-40. Режим роботи: температура 60-80°С; густина
струму на катоді 2-10 Адм2; час витримки 3-10 хв.
Будем використоуати саме його.
3.2. Активація діелектриків у суміщеному розчині
Розчин призначений для активування фольгованих діелектриків і
розроблений з метою скорочення технологічного циклу та покращання
якості металізації. У промисловості використовується розчин такого складу
: PdC SnC HC KCl -150 гл . Цей розчин являє
собою колоїдну систему. Паладій знаходиться у вигляді комплексної
сполуки PdSnCl4 яка стабілізована SnCl2. KCl слугує стабілізатором
Металевий паладій майже не виділяється на мідній фользі;
Більша стабільність розчину в роботі;
Менш витрати паладію;
Більша адгезія паладію до діелектрика.
обробкою в суміщеному розчині заготовки попередньо
занурюють у розчин HCl. Це потрібно для того щоб суміщений розчин не
розбавлявся водою інакше рН розчину буде підвищуватися і він буде
мовірний механізм активування діелектриків у суміщеному розчині.
Розрізняють 4 стадії процесу :
– Адсорбція частинок PdSnCl4 на поверхні діелектрика заповнення
мікровпадин здійснюється шляхом занурювання в розчин.
– Промивання. Відбувається гідроліз комплексу на поверхні
PdSnCl4 + Н2О = Sn(ОН)Cl + PdCl2 + HCl
Важкорозчинні частинки зачіплюють і колоїдні частки паладію. На
поверхні заготовки утворюється желеподібний шар який містить ці
– Обробка заготовок у розчині прискорювача ( HCl H2SO4 HBF4 та
ін.). У кислому розчині на поверхні заготовки відбувається реакція :
Sn(ОН)Cl + PdCl2 = Pd + Sn(ОН)Cl3
– Промивання проточною водою. Частки Sn(ОН)Cl3 вимиваються і на
поверхні залишається металевий паладій.
Промивні операції є надзвичайно важливими. Коли промивання не
достатнє то гідроліз проходить у недостатній мірі частинки Sn(ОН)Cl3
також відмиваються недостатньо. На заготовці плати буде мало металевого
паладію – недостатня активація. При надмірній промивці з поверхні плати
змиваються компоненти розчину і металевий паладій на поверхні може бути
Недоліки розчину суміщеного активування такі ж як розчину
активування за двостадійною схемою.
Особливості експлуатації розчинів активування.
Не можна зберігати у металевих нефутерованих ємкостях так як
паладій буде контактно виділятися на стінках і на поверхні металевої
Перемішувати розчин треба механічно.
У неробочий час ванни рекомендується закривати кришками.
Після ванни активування разташовують дві ванни-збірники. Розчини із
цих ванн використовують для доливання основної ванни.
3.3. Хімічна металізація
Як відновник у процесі зазвичай використовують формалін
(формальдегід) який має такі переваги: реагує за кімнатної температури
недорогий недефіцитний. Товарний формалін має 35 – 40% СН2О і 10÷15%
СН3ОН який вводять для запобігання можливої полімеризації. У
промисловості використовують також параформ триоксан
поліоксиметиленгліколь – який у лужному середовищірозкладається з
Процеси які перебігають на умовних катодних та анодних ділянках
поверхні каталізатора:
A: HCOH + 3OH - = HCOO- + 2H2O + 2e
Cu2+ + HCOH + 3OH- = Cu + HCOO-+ 2 H2O
Процес хімічного відновлення міді відбувається тільки в лужному
середовищі тому Cu2+ необхідно зв’язати в комплексну сполуку. Для цього
застосовують комплексоутворювачі. Швидкість процесу хімічного міднення
в сильній мірі залежить від величини рН розчину ( рН 12÷13 ). Коли рН 14
розчин розкладається а коли рН ≤ 11 поверхня плати пасивується і процес
осадження міді припиняється.
Процес хімічного міднення проходить на межі поділу фаз. Можна
виділити такі стадії процесу: доставка компонентів до межі поділу
адсорбція компонентів на каталізаторі окислювально-відновна реакція
десорбція видалення продуктів реакції з межі поділу. Установлено що
швидкість десорбції водню визначає швидкість усього процесу хімічного
Розчини хімічного міднення є нестабільними можуть самовільно
змінювати свій склад і навіть розкладатися що є їх недоліком.
3.4. Розчини для хімічного міднення друкованих плат
Розчини для хімічного міднення повинні містити такі компоненти: солі
міді комплексоутворувач відновник луг стабілізатори. Розчини
класифікуються за природою комплексоутворивача. Які
комплексоутворювачі використовують: калій - натрій виннокислий Трилон
Б етилендиамін гліцерін.
Розглянемо мкмгод. характеристики розчинів найбільш поширених у
Розчин на основі калій - натрію виннокислого: мідь сірчанокисла –
гл; калій - натрій винограднокислий – 60 гл; натрію гідроксид – 15 гл;
натрій вуглекислий - 4 гл; нікель хлористий – 4 гл; формалін ( 37 % ) – 15
млл; натрій сірчанокислий – 1 ÷ 2 мгл. Величина рН 126 -128;
температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20 ÷ 30 хв. питома площа
завантаження 3÷4дм2л.
Цей розчин найбільш поширенний у промисловості є економічним
містить не дорогі компоненти. Швидкість осадження міді 25 мкмгод.
Товщина отриманого мідного покриття до 1 мкм.
Розчин на основі калій-натрію винограднокислого (синтетичний
ізомер сегнетової солі): мідь сірчанокисла – 25 гл; калій - натрій
виннокислий – 30 гл; натрію гідроксид – 30 гл; формалін ( 37 % ) – 15 млл;
натрію диетилтіокарбонат – 30 мгл. Величина рН 131÷133; температура 18
– 25 0С; тривалість процесу 15 ÷ 25 хв. питома площа завантаження 2÷3
Цей розчин більш дешевий ніж попередній але меньш стійкий.
Розчин на основі Трилону Б: мідь сірчанокисла – 15 гл; Трилону Б –
гл; натрію гідроксид – 15 гл; формалін (37 %) – 20 млл; натрію
диетилтіокарбонат – 30 мгл калію гаксафероціанат – 40 мгл. Величина рН
8 -130; температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20÷30 хв. питома
площа завантаження 2÷3 дм2л.
Комплексна сіль міді з Трилоном Б є більш стійкою сполукоючерез це
цей розчин характеризується великою стабільністю і ньому можна
наносити шар міді товщиною 3 мкм за 30 хвилин.
Оберемо розчин на основі трилону Б для розроблюваного проекту.
3.5.Коригування розчинів хімічного міднення.
Корегування за вмістом сірчанокислої міді гідроксиду натрію та
формаліну здійснюється щоденно перед початком роботи за результатами
хімічних аналізів. Стабілізатор вводять у розчин в кінці робочого дня в
від рецептурного значення. Коригування за вмістом
комплексоутворювача здійснюється 1 раз на тиждень.
3.6. Зберігання розчинів хімічного міднення.
З метою запобігання розкладання розчині під час зберігання їх
підкислюють сірчаною кислотою таким чином:
– у разі зберігання більше 24 годин розчин підкислюють до рН 5÷6;
– у разі зберігання менше 24 годин розчин підкислюють до рН 12.
3.7. Утилізація відпрацьованих розчинів хімічного міднення.
У процесі експлуатації у розчинах хімічного міднення накопичується
сірчанокислий натрій та оцтовокислий натрій що призводить до погіршення
якості осадів і їх змінюють на нові. Відпрацьовані розчини утилізують з
метою вилучення міді та інших компонентів. Технологія утилізації
визначається природою комплексоутворювача.
Вилучення міді із розчинів на основі калію-натрію виннокислого.
Роблять хімічний аналіз на вміст Cu2+ та С4Н4О6
- добавляють Cu2+ для вирівнювання концентрації з С4Н4О6
-. Після цього розчин підкислюють
Н2SO4 до рН = 4. При цьому випадає осад CuС4Н4О6. Сіль декантують
промивають висушують та використовують для приготування нових
розчинів хімічного міднення.
Вилучення міді з розчинів на онові трилону Б здійснюю за допомогою
двохстадійного процесу.
Відпрацьований розчин нагрівають до 60С. Додають розчин лугу і
формалін перемішують протягом двох годин відстоюють протягом десяти
годин. Утворений порошок міді відфільтровуть промивають. Висушують в
електропечах і здають на переплавку.
Вилучення кислотного залишку трилону Б. Фільтрат підкисляють
H2SO4 до рН 1÷2 перемішують протягом двох годин. При цьому
утворюється етилендіамінтетраоцтової кислоти. Розчин відстоюють дев`ять
годин фільтрують. Осад промивають висушують і здають на переробку.
Обладнання для хімічного міднення друкованих плат.
Активацію діелектрика і хімічну металізацію в цих лініях виконують
на модулі хімічного міднення.
4. Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття
бористоводневі пірофосфатні і ціанідні електроліти міднення.
відповідати мідне покриття з високою пластичністю.
4.1. Електроліти для міднення друкованих плат.
Вимоги до електролітів міднення:
Висока розсіювальна здатність;
Можливість отримання пластичних покриттів;
Висока продуктивність;
Невелика агресивність до фоторезистів та діелектриків;
Стійкість невелика вартість та доступність.
4.1.1. Комплексні електроліти.
Мають більш високу розсіювальну здатність ніж інші електроліти.
Ціанисті електроліти – мають саму високу
розсіювальну здатність але у виробництві плат не використовуються через
такі недоліки: висока токсичність електроліт руйнує діелектрик невисокий
вихід за струмом мала продуктивність.
здатність але вони не токсичні. Один із варіантів застосовуваних
електролітів має такий склад: мідь сірчанокисла – 90 гл; пірофосфат калію –
0 гл; лимона кислота – 20 гл; аміак водний – (25%) – 2 млл; селеніт
натрію – 0002 гл; рН 83÷85; катодна густина струму 08 ÷ 17 Адм2;
температура електроліту 30÷500С.
Переваги електроліту:
) Дрібнокристалічна структура покриття ;
) Висока розсіювальна здатність (товщина шару міді в отворах складає
% від товщини на контактних площадках);
) Відсутність органічних добавок дозволяє здійснювати безперервну
фільтрацію електроліту через активоване вугілля що дозволяє зберігати
добрі механічні властивості міді в тому числі і еластичність і на протязі
тривалої експлуатації електроліту.
Недоліки електроліту:
) Мала продуктивність;
) Вузький діапазон рН який складно підтримувати;
) Схильність анодів до пасивації що робить необхідним підтримувати
підвищену температуру;
) Фосфор включається в склад осаду що призводить до їх крихкості ;
) Електроліт лужний і тому не можна застосовувати перспективні
фоторезисти СПФ – ВЩ;
) Електроліт містить дорогі компоненти.
Наявність відмічених недоліків обмежує широке розповсюдження
пірофосфатних електролітів у промисловості.
Кислі електроліти. Мають меншу разсіювальну здатність але є більш
стійкими і більш продуктивними.
Борфтористоводневий електроліт який знаходить застосування в
промисловості має такий склад ( гл ):мідь борфтористоводнева – 250;
кислота борфтористоводнева – 15; кислота борна – 40; температура
електроліту 15÷200С; катодна густина струму 3÷5 Адм2.
) Порівняно невисока розсіювальна здатність ( товщина шару міді в
отворах складає 40÷50% від товщини на контактних площадках );
) Агресивний до фоторезистів що призводить до накопичення
органічних домішок в електроліті і втрати пластичності покриття;
) Складність при очищенні стічних вод через наявність фторборатів;
) Мітить дорогі компоненти.
Борфтористоводневі електроліти можна застосовувати у виробництві
друкованих плат з низькою густиною струмопровідного рисунка.
Сульфатні електроліти. Сульфатні електроліти є найбільш простими
за складом і дуже стабільними в роботі. х легко готувати і коригувати.
Однак стандартний електроліт має низьку розсіювальну здатність а
отримані осади є крупнокристалічними. Продуктивність електроліту
невисока. Такі електроліти є не придатними для міднення друкованих плат.
Введення високоефективних блискоутворюючих з одночасною зміною
співвідношення концентрації міді і сірчаної кислоти в бік збільшення
останньої що значно покращує характеристики сульфатних електролітів.
За величиною розсіювальної здатності вони наближаються до
комплексних електролітів однак забезпечують високу продуктивність.
У промисловості використовують такі блискоутворюючі добавки як “
ЛТИ ” “ МДЕЛ ” RV-M Cupracid BL-CT та Cupracid BL і ін.
Наприклад використання добавки “ МДЕЛ ” ( виробник – Україна )
дозволяє отримувати осади стійки до термічних навантажень які
витримують не менше 10 термоударів. Відносне видовження покриття
÷12%. Розподіл металу в отворах і на контактних площадках складає
5÷09 блиск – 95%. Добавка “МДЕЛ” стійка у сильно кислих
середовищах. Вона не токсична не містить біологічно жорстких речовин.
На теперішній час сульфатний електроліт з блискоутворюючими
добавками є основним для міднення друкованих плат.
Для прикладу можна навести склади електролітів міднення на базі
добавки “ МДЕЛ ” які є найбільш поширені в промисловості:
Електроліт №1: мідь сірчанокисла 70÷80 гл; сірчана кислота 170÷180
гл; натрій хлористий 0030 ÷ 0050 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 1÷4Адм2; температура
електроліту 15÷300С.
Електроліт №2: мідь сірчанокисла 150÷160 гл; сірчана кислота
0÷150гл; натрій хлористий 0050÷0080 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 2÷5Адм2; температура
електроліту 20÷300С.
В обох електролітах передбачається використовувати аноди марки
АМФ застосовувати хитання катодних штанг та перемішування стисненим
Електроліт №1 характеризується підвищеною разсіювальною здатністю
і використовується для виробництва багатошарових друкованих плат та
складних плат з діаметром отворів менше 07мм.
Електроліт №2 дозволяє використовувати підвищену густину струму і
використовується для виготовлення звичайних двобічних плат.
Для даного проекту обиремо електроліт №2
Для нанесення блискучих мідних покриттів застосовують аноди марки
АМФ (аноди мідні фосфорвмісні) які містять 007 ÷ 01% фосфору і
відносяться до категорії безшламових. Наявний додаток фосфору в анодах
виконує такі функції:
Сприяє разкисленю мідного зерна при прокатуванні анодів.
Одновалентна мідь яка утворюється поблизу анодів реагує з
фосфором і утворює на поверхні анодів чорну плівку Cu3P яка призупиняє
подальше утворення Cu+ так як Cu2+ не буде контактувати з металевою
міддю. Таким чином унеможливлюється перебіг реакції
диспропорціонування з утворення частинок металевої міді.
Плівка Cu3P перешкоджає можливе розкладання ПАР на анодах.
На роботу анодів АМФ дуже впливає вміст хлор-аніона в електроліті.
Коли цей вміст перевищує 80 млл то буде спостерігатися суцільне
шламоутворення що призведе до погіршення фізико-механічних
властивостей покриття.
Для попередження сольової пасивації величина анодної поверхні
повинна в два рази перевищувати величину катодної поверхні.
Недоліком анодів марки АМФ: при експлуатації анодів в електроліті з
часом накопичується фосфор що призводить до крихкості утворених осадів.
Домішки фосфору видаляють шляхом обробки електроліту активованим
5. Вибір і обгрунтування завершальних операцій
Оскільки після міднення отворів плати покривають фоторезистом то
завершальними стадіями після міднення є:
Холодна промивка для видалення електроліту з поверхні;
Гаряча промивка для зменшення товщини шару Прандля;
Сушка необхідна оскільки фоторезист має наноситись на суху
поверхню. Холодна промивка здійснюється хлодною проточною водою з
подальшим очищенням.
Гаряча промивка відбувається в ванні об’ємом 1-2 м3 гарячою водою
яка змінюеться при досягненні певної критичної концентрації електроліту.
здійснюється з метою зменшення теплоти при сушінні плат.
При збільшенні температури зменшується в’язкість електроліту який
залишився на заготовці в шарі Прантля.
6. Контроль якості гальванічного покриття
Контроль наявності покриття на усіх ділянках плати та його
зовнішнього виду. Здійснюють візуально за допомогою простих оптичних
приладів. Контролюють наявність покриття та його колір наявність
дендрітів підгорілих ділянок.
Контроль товщини покриття в отворах друкованої плати за допомогою
металографічних шліфів.
Плату розрізають по центру отворів готують шліф за спеціальною
методикою і за допомогою мікроскопа вимірюють товщину. Метод дозволяє
отримувати об’єктивні данні забезпечує високу точність вимірювання але є
Визначення пластичності мідного покриття.
Відповідним чином підготовлену пластину із нержавіючої сталі
завантажують разом із пластинами у ванну і наносять мідне покриття
товщиною 30мкм. За допомогою скальпеля отриману мідну фольгу
відшаровують на її поверхні визначають голкою контрольні точки А і Б за
допомогою відлікового мікроскопа вимірюють відстань АБ = l ( у межах 30
мм). Потім фольгу розтягають до початку руйнування у розривній машині
знову вимірюють відстань АБ = lк . Відносне видовження розраховують за
Виконують декілька вимірювань і усереднюють результати. За
величиною відносного видовження роблять висновок про пластичність
Оцінка міцності покриття на відшаровування.
На технологічному полі друкованої плати за допомогою скальпеля
вирізають та відокремлюють смужку з покриттям близько 50мм. Полоску
перегинають 5 раз під кутом 1800 і коли на величині виникають пухирці
вздуття то адгезія мідного покриття не достатня.
неполадок у роботі електролітів
Для приготування електроліту використовують деіонізовану або
знесолену воду. Електроліт можна приготувати використовуючи як окремі
хімікати так і попередньо приготовлені концентрати.
7.1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування із солей
Таблиця 7.1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування 100 літрів
Вода повністю знесолена
Мідь ()-сульфат-5-гідрат *
* Залізо(Fe): мах 01 % по масі
Хлорид (С): мах 002% по масі
Порядок приготування
Розчиняють сульфат міді в повністю знесоленій воді. Вода може бути
Додають 10 мл перекису водню (Н2О2 30%). Залишають на чотири
години реагувати при перемішуванні й фільтрації.
Додають необхідну кількість сірчаної кислоти (сірчана кислота
Додають 02 кг фільтруючого вугілля Schering N. Протягом 1 години
розчин повинен циркулювати й після 6-8 годин охолоджуватися.
Ретельно відфільтрувати розчин.
Остудити до 25°С и додати добаку «МДЕЛ».
Без дозування проробляють розчин при 4А-годл (катодна густина струму
Проводять аналіз на вміст іонів хлору й при необхідності коректують.
Вміст міді становить 384 гл.
7.2. Коректування складу ванни міднення
Для виробничого контролю треба через певні інтервали часу проводити
аналітичний контроль нижче наведених компонентів ванни:
При заправленні У процесі
Сірчана кислота 150 гл
рH ванни становить менше 10 і не вимагає перевірки.
Для ванни що довго проробила треба час від часу проводити
визначення вмісту заліза в електроліті.
Якщо вміст міді електроліту впаде в процесі роботи нижче заданого
значення то додають мідь (II) сульфат - 5 гідрат. Для цього розчиняють сіль
у теплій знесоленій воді або дистильованій воді й розчин як описано в
розділі “Приготування ванни” обробляють фільтрувальним вугіллям.
Після ретельної фільтрації розчин можна додати в електроліт. Додавання
кг. міді (П) сульфат - 5 гідрату на 100 л ванни підвищує вміст міді
Для підвищення вмісту сірчаної кислоти використовують сірчану
кислоту концентровану ч.д.а. (густина 184 гсм3). Додавання 05 л на 100 л.
ванни підвищує вміст сірчаної кислоти на 92 гл.Сірчану кислоту додають
при помішуванні щоб запобігти місцевому нагріванню.
Низький вміст хлоридів коректують за допомогою хлориду натрію
ч.д.а. Добавка 1 кг хлориду натрію на 100 л ванни підвищує вміст хлоридів
Хлорид натрію перед додаванням варто розчинити в невеликій кількості
7.3. Визначення сірчанокислої міді об’ємним трилонометричним
Мідь із двонатрієвою сіллю етилендиамін тетраоцтової кислоти
(трилон Б) утворить міцний розчинний комплекс. В аміачному середовищі
дана реакція протікає миттєво й строго в еквівалентних кількостях. Завдяки
цьому визначення міді може бути виконано із застосуванням індикатора
мурексида що в еквівалентній точці дає зміну забарвлення розчину в синьофіолетовий колір.
Аміак водний 25% розчин;
Буферний розчин (54 г NH4Cl розчинити в 200 мл води долити 350 мл 25%
розчину аміаку долити дистильованої води до 1 л і перемішати);
ндикатор - мурексид;
Трилон Б 01Н розчин;
Стандартний розчин міді (10 г сірчанокислої міді розчинити до мітки
дистильованою водою). 100 мл електроліту відібрати піпеткою в мірну
колбу ємністю 100 мл довести об'єм колби до мітки дистильованою водою
перемішати. Відібрати цього розчину 10 мл піпеткою в конічну колбу
ємністю 250 мл розбавити розчин до 100 мл долити 1-2 краплі метилового
оранжевого й нейтралізувати розчин до жовтого забарвлення 10% розчином
аміаку долити 3-4 мл буферного розчину додати на кінчику шпателя
індикатора мурексида й титрувати отриманий розчин точно 01Н трилоном
Б до одержання малиново- фіолетового забарвлення.
Вміст сірчанокислої міді в гл розраховують по формулі:
де Н - кількість сірчанокислої міді г;
а - кількість 01Н трилона Б витраченого на титрування мл;
Т - титр 01Н трилона Б по міді (теоретично титр 0003177);
т - кількість електроліту узятого на аналіз мл;
93 - коефіцієнт перерахування з міді на сірчанокислу мідь.
Контроль точності аналізу:
паралельних визначень припустимі розбіжності між якими не повинні
7.4. Визначення сірчаної кислоти
ндикатор метиловий жовтогарячий 01% розчин;
дкий натр 01Н розчин.
Проведення аналізу:.
Частина розчину що містить 1 мл електроліту розбавити водою до
0-240 мл додати 2-3 краплі метилового оранжевого й титрувати
отриманий розчин 01Н розчином їдкого натру до переходу забарвлення з
Вміст сірчаної кислоти в гл розраховують по формулі:
де Н – кількість сірчаної кислоти г;
а – кількість 01Н їдкого натру витраченого на титрування мл;
Т – титр 01Н NaОН по
(теоретично титр 00049) гл;
т – кількість електроліту узятого на аналіз мл;
7.5. Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом
1 М розчин азотнокислого срібла;
Налити в склянку 50 мл розчину електроліту й розбавити пробу 50 мл
дистильованою водою. Підключити хлорсрібний електрод до позитивного а
ртутносульфатний - до негативного полюсів рН-метра. Електроди занурити
в розчин для титрування. Установити діапазон виміру в 350 мВ при
безперервному перемішуванні невеликими порціями доливати розчин
азотнокислого срібла. Через 45 секунд після надходження кожної порції
необхідно записати об'єм доданого розчину й зміни потенціалу. Кінець
титрування наступає при різниці потенціалів приблизно 200 мВ. Для чіткого
фіксування моменту стрибка потенціалу останні порції додавати обережно
Розрахунок вмісту хлоридів проводять по формулі гл:
де V - об'єм розчину азотнокислого срібла що пішов на останнє титрування
N - нормальність розчину азотнокислого срібла.
7.6. Повітряна продувка
Необхідний об'єм повітря - 12 - 20 м3год на кожний метр довжини
катодної штанги. Трубки через які подається повітря розташовуються
паралельно штанзі на висоті З0 - 80 мм від дна ванни. Залежно від розмірів
ванни отвори в них діаметром 3 мм на відстані 80- 100 мм один від одного
свердлятся під кутом 45° до дна ванни. Кожна трубка у такий спосіб має
два ряди отворів розташованих навпроти один одного з інтервалами 40 - 50
мм . Рекомендується встановлювати у ванні щонайменше дві такі трубки із
внутрішнім діаметром 20 - 40 мм. Відстань між ними становить 150-250 мм.
7.7. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
та способи їх усунення
Можливі причини Способи усунення
електроліту у відповідність із
перед перед гальванічним мідненням.
Проробити електроліт при
блискоутворюючо 3=1Адм2
Поява Завищення вмісту
блискоутворюючо )=1Адм2
рисунка ("муар" добавки
Наявність Присутність
завислих часток в електроліту.
Завищена густина Знизити
увести перемішування.
по блискоутворюючо Застосувати додаткові екрани.
8. Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних
покриттів на друковані плати. Технологічні розрахунки
8.1. Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання
Розробюване підприємство працює в одну восьмигодинну зміну
п’ять днів на тиждень. Враховуючи 10 святкових і 104 вихідних днів час
роботи цеху складатиме
Tн (365 104 10) 8 2008год.
Дійсний річний фонд часу роботи обладнання Т (год) визначають
виходячи із Т з урахуванням загальних річних витрат часу на неминучі
простої обладнання (К) які в гальванічному виробництві можуть
складати від 2 до 8 %. При роботі неавтоматизованого немеханізованого
обладнання і стаціонарних ванн загальні витрати часу на простої
обладнання яке працює в одну зміну складає 2 %
Т д Т н К пр Т н 2008 0 02 2008 1968год.
8.2. Визначення виробничої програми обладнання
Річна прграма даного підприємства складає 120 тис. плат. Враховуючи
що брак скадатиме 1% ми маємо виробляти
Р р РЗ К бр РЗ 120 0 01 120 121 2тис.шт.
Тобто в день ми маємо вирбляти
8.3. Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та
розрахунок його кількості
В розроблюваному проекті використовується автоматична лінія АГ44М з двопозиційними гальванічними ваннами.
Час нанесення мідного покриття на заготовку складає
n d м 60 102 5 892 60 102
де п – товщина покриття мкм; dм – густина металу покриття гсм3; Вс –
катодний вихід за струмом (доля одиниці); Ке – електрохімічний еквівалент
гА.год; iк – середня катодна густина струму Адм2.
Тривалість обробки однієї завантажувальної одиниці (підвіски з
хв-час на завантаження і вивантаження плат на підвіску.
Таким чином кількість оброблюваних завантажень
Разове завантаження всіх ванн:
8.4.Перерахунок діючого обладнання
ln l 2l1 1 28 2 01 1 08 м
hn h h1 h2 h3 094 0 2 0 05 0 24 0 47 м
де h – внутрішня висота ванни м; h1 – відстань від дна ванни до нижнього
краю підвіски; h2 – відстань від верхнього краю підвіски до дзеркала
електроліту ; h3 – відстань від дзеркала електроліту до верхнього краю
Габаритні розміри плати 150х290мм відстань між платами 10мм.
Таким чином кільксть плат на підвісці
S n (108 2 0 005) (0 47 2 0 005)
Sдп (015 2 0 005) (0 29 2 0 005)
Але якщо розмстити плати так щоб 150мм-сторона розсташовувалась
вздож висоти(рис. 1) то
Рис.1 схема розсташування заготовок на підвісці
N 0 З nn N n 9 2 18шт.
nB N оз Т д 18 1968 60
8.5. Баланс струму на гальванічній ванні
I K ik S0 З 115 200 015 0 29 9 2 180 А
де коефіцієнт К ураховує втрати електрики на осаджування металу на
контактах підвісного пристрою
Cu+2e=Cu2+ (Вс=100%)
Cu2+=Cu+2e (Вс=100%)
Таблиця 8.5. Баланс електрики ванни міднення
8.6. Баланс напруги на гальванічній ванні
Визначити напругу та скласти баланс напруги на ванні гальванічного
міднення за такими вихідними даними: ік = 200 Ам2; іа = 80 Ам2; Еіа = +035
В; Еік = +025 В; = 3610–2 Омм; lа-к = 0155 м.
Баланс напруги процесу міднення розраховують за формулою:
U Eia Eik U ом U I U К
де різниця потенціалів
При середній густині струму яка проходить через електроліт
iср ik ia 200 80 1265 A м 2
падіння напруги в електроліті становитиме
ΔU ом K i ср lа к 1 01 126 5 0155 3 6 102 0 713В
Тоді напруга на ванні
U Ea Ek U ом 09 01 0 713 09 0903В
Сума падіння напруги на електродах провідниках і контактах ванни:
U U k 01 0903 0 09 В
Таблиця 8.6. Баланс напруги на ванні міднення
Різниця потенціалів під струмом 01
Падіння напруги в електроліті
Падіння напруги в електродах
контактах і провідниках U1 +
8.7. Вибір джерела струму для гальванічної ванни
Джерело струму що використовується повинно підтримувати силу
струму не менше 180 А і напругу 0903 В і мати потужність
N U I 180 0903 1625 Вт
Оберемо джерело струму марки ТЕ - 40012Т номінальною
напругою 12 В і силою струму 400 А.
Для вибраного випрямного агрегату коефіцієнт завантаження
Отже вибране нами джерело стуму такожможе живити іншу
гальанічну пару й другу гальанічну ванну.
8.8. Визначення джоулевої теплоти складання балансу енергії
Визначити кількість джоулевої теплоти та скласти баланс енергії на
годину роботи ванни міднення за такими вихідними даними: = 180А;
U 0903B ; тривалість електролізу за одну астрономічну годину складає
Wдж 3 6 I U 60 3 6 180 0903 4655 60 454кДж .
Так як процес міднення відбувається з розчинними анодами а катодний
і анодний вихід за струмом близькі до 100 % то
Таблиця 8.8. Баланс енергії на ванні міднення
8.9. Тепловий розрахунок гальванічних ванн
Максимально можливу температуру розігріву ванни tk оС визначається
V1 C1 d1 C2 m 2 C3 m3 C4 m 4
де V1 C1 d1 - відповідно об’єм питома масова теплоємність і густина
електроліту що нагрівається; C2 - теплоємність матеріалу корпуса ванни
для сталі – близько 500 Дж (кг К ) ; m2 - маса ванни; C3 - теплоємність
матеріалу футеровки для вініпласту близько 1630 Дж (кг К ) ; m3 - маса
футеровки; C4 - теплоємність матеріалу анода; m4 - маса анодів у ванні;
t k - кінцева температура електроліту.
температура електролізера не зросте більш як на 134 С тому
охолодження не потрібне.
9. Розрахунок витрат матеріалів
9.1. Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання
Gаз = К1 . К2 . nаш . lв. hв . а . da . nв 0 48 4 1 3 095 8 92 0 01 2 0 423кг
де К1 – коефіцієнт який враховує співвідношення сумарної ширини анодів
до довжини ванни (приймають К1 = 06); К2 – коефіцієнт який враховує
анодних штанг у ванні; da – густина
матеріалу анодів кгм3; а – товщина анодів м; nв – кількість ванн даного
9.2. Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої
Ці витрати Gap кг визначають за формулою:
де S – сумарна площа нанесеного покриття при виконанні річної програми
м2; п – товщина покриття в мікрометрах; Ap – норма витрат розчинних
анодів на нанесення покриття товщиною один мікрометр кгм2. Значення Ap
визначають виходячи з чистої маси покриття технологічних втрат та
Ap = dп . (1 + 006) . 10-6 кгм2
де dп – густина металу покриття кгм3.
Gap 121200 0 29 015 2 8 92 (1 0 06) 106 5 0 498кг
10. Розрахунок витрат хімічних реактивів
10.1. Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання
Витрати кожного компонента електроліту Gі (кг) визначається за
Gi = Ci . Vв . Kзап. nв
де Сі – концентрація відповідного компонента електроліту кгм3; Vв – обєм
ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни Кзап = 07 09; nв – кількість
Витрати для мідного купоросу
G1 150 1 63 085 2 416кг
Для сірчаної кислоти
G3 1 1 63 085 2 2 77 кг
Для хлористого натрію
G4 0 05 1 63 085 2 0139кг
Розрахунок витрат кожного компонента здійснюється за формулою:
де Vвт – сумарний обєм електроліту який виноситься із ванни при
виконанні річної виробничої програми м3.
Величину Vвт можна визначити як:
де S’ – сумарна геометрична поверхня плат яка обробляється за рік м2;
коефіцієнт 115 – враховує площу занурюваної частини підвісок; Ае – норма
витрат електроліту який виноситься з деталями м3м2.
G1* 150 115 10544 4 015 103 273кг
G3* 1 115 1544 4 015 10 3 182кг
G4* 0 05 115 10544 4 015 103 0 091кг
Отже загальні итрати компонентів
для мідного купоросу
G3** 182 2 77 4 59кг
G4** 0 091 0139 0 23кг
11. Розрахунок витрат води
11.1. Витрати води на приготування електроліту
Такі витрати G Н О (кг) визначаються за формулою:
де С Н О – вміст води в одному м3 електроліту кгм3; Vзаг – сумарні витрати
електроліту на виконання річної виробничої програми м3.
Величину С Н О можна визначати за формулою:
C H O d ел С1 С 2 С n
де dел – густина електроліту кгм3 С1 С2 Сn – вміст компонентів в
Сумарні витрати електроліту знаходять за формулою:
Vзаг Vв К зап n в Vвт
де Vв – обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни nв – кількість
ванн; Vвт – обєм електроліту винесеного деталями
G * H 2O (1100 (150 150 1 0 05)) (1 63 085 1819) 8015кг
11.2. Витрати води на випаровування з поверхні електроліту
Такі витрати води C IV
H O (кг) розраховують за формулою:
6 К в Sе Р Н2О Р п Т д n в
де 456 – коефіцієнт пропорціональності кгм2год; Кв – коефіцієнт
величина якого залежить від швидкості руху повітря над дзеркалом
електроліту (для спокійного повітря Кв = 056; для повільного руху повітря
Кв = 071; для швидкого руху повітря Кв = 086); Sе – поверхня дзеркала
електроліту м2; nв – кількість ванн даного типу; Рп – парціальний тиск
водяної пари за температури та вологості навколишнього середовища Па.
Величину Рп визначають за формулою:
де Ps – тиск насиченої водяної пари за
температури навколишнього
середовища повітря Па; – вологість повітря в умовах цеху %.
Оскільки максимальна вологість
цеху даного типу 60% то для
розрахунку оберемо саме таку. =60% при t=200C Pп=06·466=280 Па.
11.3. Витрати води на промивні операції
При одноступеневому промиванні способом занурювання погодинні
витрати води 1Vгод визначають за формулою:
Vгод А е К Рг дм год.
де Ае – норми виносу розчину із ванни поверхнею плат дм3м2 (наведені в
додатку 7); Рг – годинна виробнича програма ванни м2год; К – критерій
остаточної промивки плат. Його визначають за співвідношенням:
де С0 – концентрація основного компонента у ванні після якої
проводиться промивка гдм3; Ск – гранично допустима концентрація
основного компонента у воді після промивки гдм3.
Сумарні витрати води на промивку при виконанні виробничої програми
Vсум Vгод Т д 15 дм3
де коефіцієнт 15 враховує можливе падіння тиску води у водопровідній
8 15 103 2177кг зміна
Загальні річні витрати води
V p (2177 28 0 988) 251 8015 547547кг рік
Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процесу
1 Автоматизація процесу міднення
механізація та автоматизація. Механізація та автоматизація можуть бути
частковими якщо охоплюються деякі агрегати та деякі процеси повними
або комплексними якщо охоплюють весь гальванічний цех. В цьому випадку
ручна праця повністю виключена а управління процесами здійснюється
оператором за допомогою приладів дистанційного керування. Комплексна
механізація та автоматизація повинні забезпечувати підвищення якості та
довговічності машин що випускаються різних приладів та пристроїв
підвищення умов праці в гальванічному цеху забезпечення захисту
навколишнього середовища.
Основними параметрами з якими пов’язане налагодження автоматичної
Таким чином гальванічні ванни в автоматичній лінії обладнані
датчиками та пристроями для контролю та регулювання величин параметрів
що були зазначені вище.
2. Аналіз технологічного процесу міднення як об’єкта автоматизації
В автоматизованих системах вимірювання температури здійснюється
на основі фізичних властивостей тіл що функціонально пов’язані з
температурах 20 30 °С. Температуру можна вимірювати різними видами
У процесі нанесення мідного покриття може змінюватись склад
електроліту його об’єм а також рН розчину. Об’єм електроліту може
змінюватись при його розбризкуванні під час вивантаження деталей.
Що стосується зміни складу електроліту та рН то цей факт може
призвести до погіршення структури осаду та його рівномірності що
негативно вплине на його якість. Саме тому слід автоматично підтримувати
постійний склад електроліту його рівень та рН.
Не менш важливим параметром процесу міднення є густина струму.
При зменшенні густини струму знижується швидкість осадження металу а
при підвищенні покриття буде губчастим порошкоподібним.
технологічного режиму визначено необхідний об’єм автоматизації процесу
який подано у вигляді таблиці 2.1.
Параметри регулювання та контролю процесу нанесення мідного покриття
3. Опис розробленої схеми автоматизації
Схема автоматизації є основним технічним документом що визначає
функціональну структуру в блочному вигляді окремих вузлів автоматичного
контролю керування і регулювання технологічного процесу та оснащення
об’єкта керування приладами і засобами автоматизації.
Під час розроблення схеми автоматизації необхідно слідкувати за
забезпеченням наступних факторів:
отримання первинної інформації про стан технологічного
процесу та обладнання;
стабілізація технологічних параметрів процесу;
контроль та реєстрація технологічних параметрів процесу та
стану технологічного обладнання.
Поставлені вище задачі можна вирішити проаналізувавши умови роботи
технологічного обладнання на базі виявлених законів та критеріїв керування
технічних засобів зокрема відбірних пристроїв засобів отримання первинної
інформації засобів перетворення та обробки інформації засобів подання
інформації обслуговуючому персоналу.
Схема автоматизації виконана у вигляді креслення на якому схематично
показано: технологічне устаткування комунікації органи керування і засоби
автоматизації із зазначенням зв’язків між технологічним устаткуванням і
засобами автоматизації а також зв’язків між окремими функціональними
блоками і елементами автоматики.
В першому контурі системи керування процесом
використовуємо показувальний і реєструвальний вторинний прилад 1-2 і
нормувальний перетворювач 1-3.
У другому контурі проводимо контролювання рівня електроліту в
електролітичній ванні для цього у електролізері встановлено буйковий
рівнемір 2-1 який подає пневматичний сигнал тому на щиті керування було
встановлено пневмоелектричний перетворювач 2-2 з якого сигнал поступає
на пневматичний регулятор 2-3 який передає сигнал на виконавчий механізм
– пневмопривід мембранний 2-4. Контури 5 6 працюють аналогічно.
Контроль сили струму та напруги на клемах ванни виконується за допомогою
випрямного агрегату 3-1 який передає сигнал на пульт дистанційного
В наступному контурі проводимо контроль рН для цього у ванні
встановлено чутливий елемент 4-1 який передає сигнал на високоомний
перетворювач 4-2 який передає сигнал на реєструвальний і показувальний
прилад 4-3 з якого сигнал поступає до регулюючого блоку 4-4 з якого сигнал
передається на виконавчий механізм 3-5.
цинкування представлена у додатку 1.
Таким чином поставлені задачі щодо автоматизації процесу нанесення
мідного покриття регулювання контролю та сигналізації параметрів було
досягнуто шляхом обладнання гальванічних ванн датчиками та приладами
для контролю та регулювання величин параметрів що були зазначені вище а
саме: температури сили струму рівня електроліту напруги та рН.
Схема автоматизації є основним технічним документом що зазначає
функціональні види окремих вузлів автоматичного контролю керування і
регулювання технологічного процесу та оснащення об’єкта керування
приладами і засобами автоматизації.
виконання організаційно-економічної частини дипломного
проекту відповідно до діючої «Галузевої інструкції з планування обліку
виробництва та калькуляції собівартості на підприємствах хімічної
промисловості» необхідно розрахувати техніко економічні показники цеху
з виробництва плат друкованого монтажу та повну собівартість продукції.
Для цього необхідно зробити наступні розрахунки:
виробничої потужності;
ефективного фонду робочого часу цеха;
капітальних витрат на будівництво нового цеху;
амортизаційних відрахувань;
вартості сировини та матеріалів;
вартості палива та енергії на технологічні потреби;
основної та додаткової заробітної плати виробничих робітників з
витрати на утримання та експлуатацію обладнання;
загальнозаводські витрати.
На підставі проведених розрахунків проводиться аналіз
економічних показників на підставі якого роблять висновки про доцільність
створення виробничого підрозділу для підприємства.
задовольняти потреби споживачів і при цьому збільшувати норми прибутків
за рахунок збільшення конкурентної здатності розширенням ринку збуту та
забезпечення стабільної роботи всього підприємства в цілому.
1. Техніко-економічне обрунтування проекту виробництва друкованих
Будівництво корпуса по виробництву плат друкованого монтажу з
комплексом допоміжних споруд передбачається на існуючій площадці радіо приладового заводу Київський радіозавод” що знаходиться у місті Києві.
Завод має можливість використовувати міську електричну мережу для
постачання виробництва електроенергією. Також він розташований поблизу
водних басейнів де є достатня кількість артезіанської води що задовольняє
технічним вимогам пропонованих до даного виробництва.
Основною продукцією даного заводу є радіо - електронні апаратури
тому вироблені плати необхідні для комплектації приладів на цьому ж заводі
тим самим вирішується проблема збуту й транспортування готової продукції
проектованого цеху. Крім цього описуваний завод перебуває в безпосередній
близькості до мережі автомобільних доріг і залізничних колій і не потрібно
значних витрат на створення під'їзних колій і комунікацій. А також з огляду
на рівень безробіття легко вирішується питання з вільними трудовими
Можлива організація очищення й повернення у виробництво а також
видалення умовно чистих стічних вод при збереженні навколишнього
Проектом передбачаються ефективні заходи щодо створення умов
праці які відповідають нормативно – припустимим вимогам а також
розроблені заходи щодо охорони навколишнього середовища й зменшення
концентрації шкідливих викидів в атмосферу до ГДК.
Зі сказаного вище можна зробить висновок що намічуваний до
будівництва корпус на навколишнє середовище шкідливого впливу не
зробить а також крім переваг обумовлених вигідним географічним
закордонного устаткування й використанням механізації й автоматизації
обладнання що дозволяє збільшити продуктивність проектованого цеху й
зменшити собівартість продукції.
1.1. Розрахунок виробничої потужності цеху виробництва друкованих
провідного агрегату виробнича потужність цеху у свою чергу визначається
продуктивністю провідної ділянки.
Розрахунок виробничої потужності при заданій програмі зводиться до
коефіцієнта його завантаження.
Основним обладнанням проектованого цеху є хіміко-гальванічна лінія
«Діна плюс – 130» виробництва фірми «АТОТЕХ» ФРГ.
Номінальний річний фонд часу роботи обладнання:
Тн = (365-10-104)*8=2008 годрік
де Тк – кількість календарних днів у році; Тв - кількість вихідних днів у році;
Тсв - кількість святкових днів у році.
Після вибору режиму роботи проектованого цеху (періодичний)
розрахунку загального часу роботи підрозділу протягом року з урахуванням
продуктивність праці в цеху:
ПП = 121200251=483 платдень;
Виходячи з потужності обраного основного технологічного обладнання
та запланованої потужності цеху розраховуємо плановану кількість одиниць
n = 483*1760*8*17=1 ванна;
Тривалість роботи лінії між ремонтами ( Тр ) становить:
- для поточного ремонту (Тп) = 168 годин;
- для середнього ремонту (Тс) = 1008 годин;
- для капітального ремонту (Тк) = 3955 годин.
Кількість ремонтів і-того виду за рік розраховуємо за формулою:
Кількість капітальних ремонтів:
Кількість середніх ремонтів:
ас = (20081008) – 05 = 15
Кількість поточних ремонтів:
ап = (2008168) –15-05=10
Ефективний фонд робочого часу підприємства – час витрачений
безпосередньо на випуск продукції без урахування неробочих днів та днів
простою через планові ремонти.
Загальний час простою у ремонтах визначаємо за формулою:
Тпр = ак · tк. + аc · tс. + ап · tп. = 05·85 + 15·13 + 10·6 = 122 години
де ак аc ап – кількість капітальних середніх поточних ремонтів даного виду
обладнання протягом року од.; tк tс tп. – тривалість простою даного виду
обладнання у капітальному середньому поточному ремонтах годод.
При 8-ми годинному робочому дні у дві зміни та 5-денному робочому тижні з
урахуванням скорочення робочого часу в передсвяткові дні на дві години
номінальний річний фонд часу складе:
Ефективний фонд часу роботи підприємства
Теф = Тн – Трем = 2008-122 =1886 годин
Режим роботи підприємства обчислюємо у вигляді таблиці (13.1)
Таблиця 3.1. Річний фонд робочого часу підприємства з виробництва
Календарний фонд робочого часу підприємства діб
Тривалість робочого дня підприємства год.
Календарний фонд робочого часу підприємства год. 2008
Час простою у планово-попереджувальних 122
ремонтах протягом року год.
Річний фонд робочого часу підприємства год.
Будуємо річний графік планово-попереджувальних ремонтів автоматичної
Таблиця 3.2. Графік планово-попереджувальних ремонтів цеху провідного
п - п - - с - п - - п -
Тривалість простою в
Ефективний фонд часу
- п - - п - п - - п - к
- п - п - - - п - - п 244
п - - - п - - - п - - п
- - с - - п - - - п - - - - п - - п - с - - -
2. Розрахунок собівартості продукту
2.1. Розрахунок собівартості продукції цеху. Амортизаційні
Собівартість продукції на великих підприємствах до яких належать і
підприємства хімічної промисловості розраховують на підставі калькуляції
складеної за окремими статтями.
До собівартості входить вартість основних виробничих фондів цеху
оборотні кошти та оборотні фонди а також інші витрати (вартість
утримання адміністративно-управлінського персоналу та інші витрати які
неможливо безпосередньо віднести на собівартість готової продукції даного
Результати заносимо в таблицю 13.3.
Таблиця 3.3. Розрахунок суми амортизаційних відрахувань цеху виробництва
2.2. Розрахунок вартості сировини матеріалів та напівфабрикатів
Розрахунок вартості сировини матеріалів і напівфабрикатів базується
на нормах витрат встановлених галузевими нормативами стандартами та
технологічними регламентами підприємств обраним проектним рішенням.
Результати розрахунків наведені в таблиці 13.4.
Таблиця 3.4. Розрахунок вартості сировини на річну програму цеху
Сума грн Кількість кгшт.
Витрати на одиницю продукції
виробництва друкованих плат
Розрахунок витрат робимо за окремими елементами.
Підприємство одержує електроенергію від державної мережі.
вартості електроенергії на технологічні цілі проводиться по двоставочному тарифу
тобто окремо оплачується кожна кВт-год приєднаної потужності і кожна кВт-год
спожитої електроенергії.
Розрахунок за формулою:
Еф = (Мц · Теф · Кпот)Кпоп
де Мц – установлена максимальна потужність одиниці обладнання кВт
Мц = 25 кВт; Теф – ефективний час роботи обладнання год. Теф = 1886год; Кпот –
коефіцієнт збільшення потужності обладнання; Кпоп – коефіцієнт попиту на
Коефіцієнт попиту (Кпоп) становить для обладнання працюючого в
періодичному процесі 07.
Коефіцієнт збільшення потужності (Кпот) за рахунок втрат енергії в
електрообладнанні та кабельних мережах становить 147.
Еф = (25· 1886 · 147)07 = 99015 кВтрік
Розрахунок вартості електроенергії проводимо шляхом множення
розрахункової кількості електричної енергії на заводську її собівартість.
Заводська собівартість електроенергії:
Се = (Те + Ре)Еф · Квт = (1485225 + 14852) 99015 · 095 = 174
де Те – вартість спожитої електроенергії грн.; Ре – витрати на утримання
заводського енергогосподарства грнрік Ре = 10% від Те; Еф – запланована до
споживання електроенергія кВтрік; Квт – коефіцієнт втрат в електромережі
де С – ринкова вартість електроенергії (15 грн. за даними заводу-прототипу);
Те =99015 · 15 = 1485225 грн
Ефективний фонд роботи
Загальна потужність кВт
Коефіцієнт потужності
Потужність усього електрообладнання кВт
Діна плюс компакт 130”:
Технологічне обладнання
одиниці обладнання кВт *
Таблиця 3.5. Розрахунок річних витрат електроенергії на річну програму
Подібним чином розраховуємо витрати на інші енергоносії і результати
розрахунків подаємо у вигляді таблиці 3.6.
Таблиця 3.6. Розрахунок витрат на різні види енергії та палива на річну
Електроенергія9901кВт·год
працівників цеху виробництва друкованих плат із нарахуваннями
Фонд заробітної плати виробничих працівників розраховуємо
виходячи із чисельності їх за списком тарифного розряду тарифної ставки
кількості робочих днів відпрацьованих одним працівником протягом року з
урахуванням режиму роботи цеху.
Розрахунок річного часу підприємства наведений в табл. 13.1.
З урахуванням режиму роботи цеху розраховуємо режим роботи одного
робітника. Згідно з відомчими нормами технічного проектування режим
роботи одного робітника характеризується 7-часовим робочим днем та 8годинною робочою зміною в умовах безперервного робочого тижня при
Виходячи з режиму роботи працівника та режиму роботи цеху
розраховуємо річний фонд робочого часу одного працівника.
Результати розрахунків подаємо у вигляді таблиці 13.7.
Таблиця 3.7. Режим роботи та річний фонд робочого часу одного
умовах перерваного режиму
із тривалістю роб. дня 8
Календарний фонд робочого
часу підприємства діб
Неробочі дні з розрахунку на
Цілоденні невиходи на роботу:
— основна відпустка;
Час роботи одного працівника
При розрахунку тарифних ставок і фонду заробітної плати
враховують норми мінімальної заробітної плати в Україні. Наприклад
мінімальна заробітна плата від 01.10.2014 становить 1301 грн. Ефективний
фонд робочого часу робітника 1-го розряду в нормальних умовах роботи
протягом року становить:
Теф = 220 · 8 = 1760 годрік;
де Теф - ефективний фонд робочого часу робітника протягом року;
0 – кількість днів роботи одного робітника в нормальних умовах праці
протягом року (табл. 13.7.); 8 – тривалість робочої зміни годдень.
Тоді тарифна ставка не повинна бути менше за:
ТС = (1301 . 12)1760 = 780.
Таким чином тарифна ставка робітника 1-го розряду
менш ніж 780 грнгод а заробітна плата 1301 грнмісяць.
Таблиця 3.8. Тарифна сітка підприємства
Розрахунок чисельності працівників виконують на підставі норм
виробітку норм обслуговування обладнання та апаратури в умовах повного
навантаження робочих місць. При однозмінному режимі роботи:
Таблиця 3.9. Розрахунок кількості працівників цеху
Допоміжні працівникі
Обслуговування та ремонт обладнання
Розраховуючи фонд оплати праці ураховують явочну чисельність
персоналу чисельність його за списком тарифні ставки та тарифні розряди
(табл. 3.10. 3.11.). Результати розрахунків наведені в табл. 3.1. Для
розрахунку фонду оплати праці необхідно розділити працівників на групи
щодо участі у виробничому процесі (основні допоміжні по догляду за
Таблиця 3.10. Розрахунок фонду заробітної плати робітників цеху
Допоміжні працівники
Річний фонд заробітної плати інженерно-технічного персоналу
розраховують на підставі місячних окладів. Розмір окладів не повинен бути
менше ніж мінімальний розмір заробітної плати в Україні на даний час і
залежить від умов колективного договору на даному підприємстві.
Річний фонд оплати праці інженерно-технічного персоналу та
службовців розраховують за окремою формою. Розрахунок подаємо у
вигляді таблиці 3.11.
2.5. Розрахунок витрат на утримання та експлуатацію обладнання
Витрати на утримання та експлуатацію обладнання містять всі
калькуляційні елементи утримання обладнання та робочих місць.
Таблиця 3.12. Кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання
Таблиця 3.11. Річний фонд заробітної плати ТР службовців
2.6. Розрахунок цехових витрат
Цехові витрати пов'язані з організацією виробництва у даному цеху та
управління ним. Ці витрати зокрема витрати на електроенергію для
освітлення амортизаційні відрахування на цехові будівлі та споруди.
Розрахунки наведені в таблиці 13.13.
Таблиця 3.13. Кошторис цехових витрат
Зарплата цехового персоналу та
допоміжних працівників
табл. 13.10. п. 3-9 +
електроенергія на освітлення
амортизація будинків та
Поточний ремонт будинків та
Витрати на охорону праці
Усього по статтях 1 6
швидкоспрацьовуваного
2.7. Розрахунок загальнозаводських витрат цеху
Заводські витрати нараховують на собівартість продукції всіх цехів
підприємства непрямі витрати пропорційно розмірам фондів заробітної
плати виробничих робітників.
Результати зводять у вигляді таблиці 13.14.
Таблиця 13.14. Розрахунок загальнозаводських виробничих витрат
управлінського персоналу
2.8. Розрахунок собівартості продукції
Собівартість розраховують на підставі калькуляції що складають або
по елементах (для підприємства в цілому) або по статтях (для окремого
підрозділу). Результати зводимо у вигляді табл. 13.15.
Таблиця 3.15. Калькуляційна собівартість готової продукції цеху
Сировина та матеріали
Витрати на експлуатацію
Цехова собівартість грн
Як видно з технологічної частини проекту у виробництві плат
речовини і матеріали. Відходи виробництва характеризуються такими ж
властивостями. Проектом передбачено використання теплової електричної і
використання безрейкових ТЗ (електрокари електронавантажувачі) а також
конвеєрний і трубопровідний транспорт. Проект виконаний з урахуванням
всіх сучасних норм і вимог з охороні праці.
1. Виявлення та аналіз шкідливих небезпечних виробничих
факторів на проектному об’єкті. Заходи з охорони праці
1.1. Повітря робочої зони
У проектованому цеху всі види робіт відносяться до категорії 2-б
(фізичні роботи середньої тяжкості). Для даної категорії робіт згідно
санітарним нормам мікроклімату виробничих приміщень ДСН 3.3.6.042-99
встановлені оптимальні умови в робочій зоні які представлені в таблиці 14.1.
Таблиця 4.1. Оптимальні і допустимі норми температури відносної
вологості і швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень.
Період Катего Температура 0С
допустима Опти допустима
пост непос пост непос
ійни тійн ійни тійни
В таблицю 4.2 приводимо коротку санітарну характеристику цеху що
Рукавички При вдиханні
Клас підприємства згідно СН 245.71
Метод контролю вмісту шкідливих
речовин у повітрі робочої зони
характеристика шкідливого впливу
Засоби долікарняної допомоги
Шкідливі речовини що виділяються
Засоби індивідуального захисту
Назва виробничої дільниці
ГДК шкідливої речовини у повітрі
Таблиця 4.2 Коротка санітарна характеристика підприємства
полум’яноізоляційний
Рукавички При отруєнні
респіратор інгаляції 2%
або 5%-ним рм діоніну з
золюючий При вдиханні
Респіратор При вдиханні ХПИ-1
Для підтримки оптимальних умов в цеху в холодний період
однотрубна з нижнім підведенням. Крім водяного опалення виробничі
приміщення в цеху є повітряне опалювання суміщене з проточною
вентиляцією. Входи в цех обладнані тамбурами для оберігання працівників
від протягів повітряними тепловими завісами з метою запобігання
проникнення в приміщення холодного повітря через отвори дверей.
Відповідно до СНиП 2.04.05-91 в цеху передбачається природна і
механічна вентиляція. Для надходження повітря передбачені отвори на
висоті 45 м від рівня підлоги так щоб холодне повітря не потрапляло взимку
в зону робочих місць. Влітку відкривають нижній ряд вікон починаючи з
висоти 12 м від рівня підлоги. Пристрої для приймання повітря знаходяться
на висоті 2 м від поверхні землі. Отвори для витоку повітря розташовуються
вище за пристрої для приймання повітря.
застосовуються системи механічної вентиляції і місцевої витяжки.
концентрованими розчинами так і з промивками. Ванни з концентрованими
розчинами мають суцільні бортові відсмоктувачі а ванна гальванічного
міднення що має розмір по довжині понад 1 м обладнана секційними
бортовими відсмоктуваннями. Бортові відсмоктувачі виконують у вигляді
окремих секцій з самостійним патрубком які сполучаються в загальний
вивідний канал. Окрім бортових відсмоктувачів передбачена загальна
витяжка з верхніх зон приміщення при цьому розраховують загальний
притік повітря так щоб не допустити концентрації парів газів і отруйних
виділень вище граничної норми. При вирішенні питання про послідовність
включення гальванічних і підготовчих ванн у вентиляційну систему
враховують наступні вимоги: ванни з легколетучими і шкідливими
розчинниками і розчинами включаються у вентиляційну мережу раніше
інших тобто вони розташовані ближче до вентилятора за цими ваннами
поміщають ванни знежирення в лужних розчинах.
Витяжна система має верхню розводку труби прокладені уздовж стін
на висоті 35-4 м від підлоги і мають нахил у бік ванн для видалення
концентрату з вентиляційних кожухів. Кратність повітрообміну К = 5 ч 1 .
Повітряний баланс негативний в вентиляції переважає надходження повітря.
Компенсація повітря що видаляється місцевою вентиляцією і обмінною
вентиляцією на 98% здійснюється за рахунок механічного притоку повітря з
підігрівом його в холодну пору року. Об'єм повітря що надходить на 10 - 15%
менше об'єму повітря що відводиться. Для зменшення утворення над
ваннами дисперсного туману розчину останнім часом застосовують накриття
дзеркала випаровування ванни плаваючими тілами або пінозахисним шаром.
Такими тілами можуть бути кулі з оргскла або поліетиленові кулі діаметром
до 40 мм. У цеху діє витяжна загальнообмінна механічна вентиляція яка
забезпечує як надходження так і відведення повітря.
Схема організації повітрообміну при загальнообмінній
вибрана зверху «вниз» із-за наявності парів кислот густина яких перевищує
У цеху також передбачена аварійна вентиляція у разі раптового
виділення токсичної пари яка приводиться в дію тільки у разі аварії і
здійснюється витяжною вентиляцією для створення розрідження усередині
приміщення тим самим не даючи шкідливим речовинам розповсюдиться в
сусідні приміщення. Аварійна вентиляція включається як від датчиків
газосигналізаторів налаштованих на величину ГДК контрольованих речовин
так і уручну. Кратність повітрообміну для аварійної вентиляції 8 ч 1 разом з
1.2. Виробниче освітлення
Норми освітленості робочих місць вибираються відповідно до СНиП
-4-79 в даному цеху вид виконуваних робіт відповідає IV розряду. У
виробничих приміщеннях застосовується природне штучне суміщене
люмінесцентні лампи.
Норми освітлення приміщень приведені в таблиці 14.3.
Розряд зорової роботи
розпізнаваного об'єкту мм
Таблиця 4.3. Норми освітлення приміщень
передбачено неактивне освітлення.
Передбачено аварійне освітлення яке забезпечує освітленість підлоги
не менше 2 лк за всією площею світильники приєднані до незалежного
джерела живлення справність перевіряється один раз в квартал. Контроль
освітленості на робочому місці проводиться за допомогою люксмерів типу 10
– 116 по ГОСТ 14841-80 не рідше ніж один раз на квартал (або на вимогу) у
всіх виробничих приміщеннях.
1.3. Захист від виробничого шуму та вібрації
Основними джерелами шуму в цеху є різні механічні установки:
вентиляційні стінки на механічній дільниці
хитна штанга робочий
супутник на хіміко-гальванічній лінії та ін. устаткування цеху а також
генератори постійного струму і випрямлячі змінного струму. Рівень шуму в
цеху залежить від одночасної роботи всіх видів устаткування і згідно ДСН
3.6.037-99 сягяє 76-80 дБА за даними лабораторних вимірів (допустиме
Для максимального зменшення шумового фону електродвигуни
монтуються з прокладками із шумозахисного матеріалу і ховаються в
спеціальні шумоізолюючі кожухи.
Стіни приміщення в яких розташовуються вентиляційні установки
виконуються із звукопоглинаючого матеріалу. Корпуси генераторів і
випрямлячів виконані також із шумоізолюючого матеріалу. На ділянках з
навушниками. Для захисту від вібрації використовується віброізоляція
(зниження рівня вібрації об'єкту шляхом зменшенням коливань які
передаються від їх джерела). Також використовується динамічне гасіння
(введення в систему що коливається додаткових мас або збільшення
жорсткості системи).
1.4. Електробезпека.
Приміщення гальванічних дільниць відносяться до класу особливо
небезпечних по ступеню ураження людини електричним струмом згідно
СНиП 12.1.014-18 ССБТ.
Це пояснюється наявністю наступних чинників:
- наявність струмопровідних шин;
- висока хімічна активність середовища;
технологічних апаратів сполучених із землею і з струмопровідними
частинами електроустаткування.
Проектом передбачено живлення еобладнання від трифазної мережі
змінного струму промислової частоти з глухо-заземленою нейтралью
Джерелами ураження електричним струмом на гальванічній дільниці є
випрямлячі струмопровідники струмопровідні частини шини а також
металевий корпус лінії. Причиною ураження може бути перехід напруги
мережі 220 В в ланцюг живлення гальванічної лінії в результаті порушення
цілісності ізоляції.
Електричне устаткування має ізолюючі кожухи. Основним захистом від
ураження струмом є ізоляція проводів справність ізоляції безперервно
контролюється пристроєм УАКИ. При живленні електроустаткування
трьохфазною мережею з глухозаземленою нейтралью напругою до 1000 В як
ефективний захист від ураження електричним струмом використовується
Допустимі значення струму і напруги:
- у нормальному режимі роботи
Iл = 03 мА і Uпр = 2 В при часі дії до 10 хвдобу;
у аварійному режимі роботи:
Iл = 6 мА і Uпр = 36 В при контакті більше 1 с.
Особливо небезпечне ураження електричним струмом можливе при
заземлених газових і водопровідних комунікацій. Найчастіше зустрічаються
два випадки замикання ланцюга струму через тіло людини: коли він
доторкається одночасно двох провідників (двофазне) і коли він доторкається
тільки одного провідника (однофазне).
Однофазний дотик зустрічається набагато частіше ніж двофазний.
Такий дотик менш небезпечний тому що до тіла людини прикладається
Струм який проходить через людину в цьому випадку складе:
де Uф = 220 В – фазна напруга В; Rл = 2000 Ом – опір тіла людини Ом; R0 =
Ом – опір нейтралі заземлення Ом.
При цьому напруга дотику складе:
U дот I л R л 0 1098 2000 219 6 В
Порівнюючи розраховані значення струмів з гранично допустимими
згідно ГОСТ 12.1.038-82 можна зробити висновок що при порушенні вимог
ПУЕ в цеху можливі електротравми з тяжкими наслідками.
1.5. Безпека технологічних процесів та обслуговування обладнання
У проектованому гальванічному цеху найбільш небезпечним потрібно
рахувати процес гарячого лудіння установка «Quick silver». В процесі
гарячого лудіння можливі відхилення у разі засмічення повітряних ножів і
крильчатки (із-за шламу що виділяється з сплаву олово-свинець). У наслідок
цього: відсутність переливу і перегрів однієї частини установки. Для
усунення шламу потрібно зайвий раз герметизувати систему відповідно
зайвий викид випаровувань олова та свинцю. Робоча температура 250 –
0°С тиск на ножах 2МПа.
Небезпечним є процес травлення із-за використання в ньому аміаку 25%
і хлористого амонію 185гл та тиску на форсунках 15 – 24МПа. Можливі
відхилення: відсутність аміаку в модулі аміачної промивки (із-за відмови
автоматики яка включає насос для закачування коректуючого розчину).
Відмова автоматики відбувається із-за кристалізації травильного розчину на
датчику. Це приводить до того що не дотравлюються плати. Для усунення
розчину що викристалізувався і закачування нового розчину потрібно
розкривати машину а це приводить
до зайвого викиду аміаку. При
герметизації усуваються вентиляцією.
1.6. Пожежна безпека
Причинами пожеж електрообладнання є: коротке замикання між
токонесучими частинами обладнання (шини електроди) розряди статичної
електрики пошкодження обладнання та елелектропроводки.
Електростатичний розряд виникає під час тертя двох ізольованих
матеріалів. При цьому електрони з однієї поверхні переходять з однієї
поверхні на другу в результаті чого на одній поверхні утворюється
надлишок електронів і заряд. Розряд статичної електрики може виникнути
під час роботи вентилятора. Тому з метою запобігання цього використовуюсь
суміш графіту і сажі. А також передбачено знімати з себе статичну електрику
шляхом дотику до заземленої частини устаткування. Електроосвітлення в
даному приміщенні виконується з вибухобезпечного матеріалу.
При нещільних контактах в місцях з'єднання електропроводки а також
при окисленні місць з'єднання виникає перехідний опір що приводить до
місцевих нагрівів і пожеж. Попередження перегріву проводів від перехідних
опорів досягається збільшенням площі опору контактів застосування
пружних контактів. Для відведення статичної електрики застосовують
металевих частин технологічного устаткування майданчиків
рукояток приладів і поручнів де можлива електризація поверхні а також
металевих резервуарів
Для гасіння пожежі передбачена стаціонарна система пожежогасіння з
повітряно-механічною піною а також водопровідна мережа обладнана у
вигляді системи стояків на яких встановлені пожежні крани. Пожежні крани
розташовані один від одного на відстані 20 м і на висоті 135 м. Згідно СНиП
102-85 витрата води на гасіння пожежі усередині будівлі приймається з
розрахунку на два струмені продуктивністю 25 мс кожна.
Будівля захищена від прямого удару блискавки (відповідно до СН 305 –
) за допомогою громовідводу що складається з блискавкоприймача (що
сприймає на себе розряд блискавки) заземлювача і струмопровідника. Тип
вертикальний стрижньовий: Н = 100м висота його зони захисту під землею
Но = 092 * 100 = 92 м. Радіус зони захисту на рівні землі 0 = 15 * 100 = 150
м. У цеху окрім стаціонарної системи пожежогасінні на дільницях є
вуглекислотні та порошкові вогнегасники ОУБ-8-2 і ОПС-6.
електроізоляції дротів попадання на неізольовані дроти струмопровідних
предметів дія на дроти хімічно активних речовин. Для попередження
перевантажень і короткого замикання в електричних мережах передбачено
застосування плавких запобіжників і спеціальних автоматів включених в
Устаткування періодично буде протирається від пилу і грязі яка може
призвести до нагріву деталей і стати причиною спалаху горючих речовин.
струмопровідників в небезпечних місцях її прокладають в метал-рукавах.
У коморі ЛВЖ причиною спалаху легкозаймистих рідин може бути іскра
при включенні електроприладів.
У даному розділі проекту була проведена оцінка пожежо - і
вибухонебезпечності проектованого цеху яка надана в таблиці 14.3.
Категорія об’єкта та тип зони
Клас приміщення (зони) за БПЕ
Засоби пожежогасіння
Температура самозаймання
Температура займання
Найменування будівель
Агресивний стан речовини за
Таблиця 4.4. Показники пожежо- і вибухонебезпечності речовин і металів.
2. Визначення кількості повітря яке видаляється бортовими
розраховуємо за формулою:
Де B p - розрахункова ширина ванни м;
H p - розрахункова відстань до дзеркала електроліту;
K 1 - коефіцієнт врахування конструкції відсмоктувача ( K 1 = 1);
K t - коефіцієнт врахування температури електролізу ( K 1 = 116);
виділяються з поверхні розчину в ванні прийнятий в залежності від складу
Гальванічна лінія міднення складається з декількох ванн тому витрати
видаленого повітря бортових відсмоктувачів будуть дорівнювати сумі витрат
повітря на кожній ванні
Lзаг Lз LH 12 LСТ LТ . ПР 934 12 257 326 4344 м 3 год
Результати розрахунків наведені в табл.14.5.
Таблиця 4.5. Розрахунок повітря видаленого бортовими відсмоктувачами
Найменування Кількість B м
3. Аналіз небезпеки об’єкта.
Об’єкт відноситься до В класу небезпеки згідно ПЛАС. На
підприємстві у наявності є небезпечні режими роботи обладнання такі як
камера піскоструминної обробки ванни з органічними знежирювачами
ванни травлення та знежирення. У ваннах з органічними знежирювачами у
якості знежирюючої речовини використовують бензин «Нефрас» та
розчинником Р-5А які є дуже вибухопожежонебезпечними речовинами і при
недотримані правил пожежної безпеки можливий вибух а як наслідок
пожежа. В результаті вибуху можливе зруйнування обладнання. При значній
пожежі полум’я може перекидатися на інші об’єкти в тому числі на ділянку
піскоструминної обробки. Для забезпечення пожежної безпеки підприємство
обладнане вогнегасниками пожежними рукавами та іншим протипожежним
Для ліквідації пожежі необхідно діяти згідно інструкціям пожежної
безпеки та виконувати наступні дії. В першу чергу необхідно сповістити
пожежну охорону про пожежу. Потім ввімкнути систему безпеки і
пожежогасіння якщо автоматичні системи не спрацювали. З зони займання
необхідно вивести робітників що не беруть участі в ліквідації пожежі.
Співробітники які беруть участь у ліквідації пожежі мають необхідні
службові інструкції згідно яким вони виконують конкретні дії та
відповідають за їх виконання .
За командою керівництва необхідно зупинити виробництво і
знеструмити електрообладнання а також відключити вентиляцію
перекрити подачу горючих речовин.
Тільки після цього можна розпочати гасіння пожежі. Тут також
необхідне чітке виконання усіх правил і застережень щоб уникнути ще
більшого матеріального збитку псування власності підприємства та
завдання шкоди здоров’ю тих хто приймає участь у ліквідації пожежі.
Після прибуття пожежної бригади всі робітники підприємства повинні
залишити небезпечну зону.
– відстань від цеху до місця аварії (вибуху) R0 = 06 км;
– тип вибухової речовини – тротил;
– маса вибухової речовини Q = 600 т;
– характеристики елементів цеху:
– будівля цеху: з металевим каркасом одноповерхова;
– межа вогнестійкості несучих стін – 1 год перекриттів – 025 год;
– обладнання: верстати середньої важкості контрольно-вимірювальна
апаратура в цеху трубопроводи наземні кабельні мережі наземні;
– категорія виробництва з пожежної небезпеки – В;
– щільність забудови об’єкта Щ = 20 %.
3.1. Визначення параметрів об’єкта ураження (ОУ) і можливого
попадання цеху в зону ураження (ЗУ).
) Виходячи з того що тип вибухової речовини – тротил параметри
визначаємо з графіка 14.1.
Радіус ОУ Rос і радіус зони слабких руйнувань Rсл (на зовнішній межі якої ΔPф =
кПа) за вибуху продукту масою Q = 600 т становить Rос = Rсл = 1140 м.
Радіус зони середніх руйнувань Rср = 700 м якщо ΔPф = 20 кПа; сильних Rсил
= 530 м якщо ΔPф = 30 кПа; повних Rп = 400 м якщо ΔPф = 50 кПа.
Рис. 4.1. Графіки залежності надмірного тиску від кількості тротилу і
відстані до центру вибуху
) Порівнюємо відстань від цеху до місця аварії R0 = 06 км і радіус ОУ
Оскільки R0 Rос цех може опинитися в осередку ураження ударної
хвилі вибуху в зоні середніх руйнувань.
2.3.2. Визначення величини надмірного тиску УХ очікуваного в районі
Надмірний тиск на відстані R0 від ЦВ у разі вибуху тротилу
визначаємо за формулою кПа:
де Q – кількість вуглеводневого продукту т; R0 – відстань від ЦВ до об’єкта
Висновок. У місці розташування цеху очікується максимальний надмірний
3.2. Визначення ступеня руйнувань елементів цеху та очікуваних
) Визначаємо можливий ступінь руйнувань кожного елемента цеху за
величиною ΔPф = 1974 кПа і заносимо данні у таблицю 5.6.
Ступінь руйнування об’єкта залежно від надмірного тиску ударної хвилі ΔPф
Будівлі з металевим або
залізобетонним каркасом
Контрольно-вимірювальна
Трубопроводи наземні
Кабельні наземні мережі
) Очікувані збитки визначаємо за табл. 5.7 виходячи із ступеня
руйнувань елементів. Результати заносимо в підсумкову табл. 5.8.
Збитки залежно від ступеня руйнувань елементів об’єкта (цеху)
Слабкі Середні Сильні Повні
Збитки зруйновані елементи обладнання
–30 30–50 50–90 90–100
3.3. Визначення можливих утрат виробничого персоналу.
За ΔPф = 1974 кПа у разі слабких руйнувань будівель загибель людей
малоймовірна але частина з них може отримати травми різного ступеня від
3.4. Визначення можливого характеру пожеж на об’єкті.
На об’єкті можуть виникнути окремі пожежі з переходом у суцільні через 1–
год виходячи з того що:
– категорія виробництва за пожежною небезпекою – В;
– очікується надмірний тиск УХ ΔPф 20 кПа;
– щільність забудови Щ = 20 %;
ступінь вогнестійкості будівель – III (для заданих меж
вогнестійкості несучих стін – 1 год перекриттів – 025 год).
Таблиця 4.8.Результати прогнозування та оцінювання наслідків аварії
Елементи цеху руйнува і збитки
Трубопроводи слабкі 10 – 30
Контрольновимірювальна середні 30 – 50
переходом частина з них може
У разі аварії з вибухом цех може опинитися в зоні середніх руйнувань.
Елементи цеху не зазнають сильних руйнувань тому цех стійкий до дії УХ.
Для зменшення наслідків упливу вибуху на цех здійснити такі заходи:
– укріпити будівлю цеху установленням додаткових колон підкосів;
– верстати надійно закріпити на фундаменті установити захисні
– трубопроводи та кабельні мережі прокласти під землею;
– установити на вікнах металеві сітки щоб розбите скло не потрапляло
Екологічна безпека гальванічного виробництва
передбаченого технологічного процесу наводять і описують принципову
схему очистки стічних вод яку вибирають у залежності від складу стоків та
їх кількості. Вибрана схема очистки повинна грунтуватися на розумному
навколишнього середовища від забруднень.
1 Екологічно небезпечні наслідки гальванічного виробництва та
напрямки запобігання їм
Забезпечення екологічної безпеки гальванічного виробництва потребує
запобігання надходження у довкілля токсичних речовин які містяться у
небезпечними речовинами є сполуки важких металів (ВМ) бо вони чинять не
тільки токсичну дію яка виявляється у появі отруєнь різноманітних хвороб
але й мають інші не менш шкідливі наслідки. Так вони можуть
(тобто викликати злоякісні новоутворення) мутагенами
(змінювати спадковість)
Важкі метали можуть негативно
рослинний світ накопичуючись у грунті спричиняти загибель водних
негативний вплив на біологічну очистку води.
Серед усіх виробництв саме гальванічні виробництва тримають
першість серед забруднювачів природи важкими металами. Основний шлях
попадання в довкілля цих речовин - стічні води які утворюються в результаті
промивки деталей та обладнання переробки та заміни відпрацьованих
До найбільш екологічно небезпечних металів слід віднести в першу
чергу кадмій та хром (VI). Свинець є також одним з найнебезпечніших
металів але доля його в гальванічних процесах значно менша ніж хрому.
Цинк та мідь є менш токсичними для людей і тварин але згубно впливають
на водні організми гальмують біологічну очистку води.
Найбільша кількість хімічних сполук із гальванічних ванн виноситься з
промивними водами об'єм яких може коливатися у широких межах: від 02
до 5 м3 на м2 поверхні деталей.
2 Класифікація стічних вод
Велика кількість домішок які забруднюють природні та стічні води
потребує класифікації вод для вибору методу їхньої очистки. Класифікацію
стічних вод гальванічного виробництва можна здійснити за різними
параметрами. Так класифікація може грунтуватися на ідеї виявлення
спільності фізико-хімічної поведінки домішок у воді тобто на їх здатності
утворювати гомогенні чи гетерогенні системи. Така класифікація забруднень
передбачає що вибір методів очистки води визначається насамперед
фізичним станом домішок а в разі гетерогенних систем – і їх дисперсністю.
Суть запропонованої класифікації полягає в тому що
поділяють на чотири групи. Дві групи належать до гетерогенних систем
дві – до гомогенних. Гетерогенні системи – це суспензії емульсії піни
колоїди; гомогенні – це речовини що утворюють з водою молекулярні або
Для кожного фазово-дисперсного стану домішок існує відповідна
сукупність методів обробки води що дає змогу досягти її необхідних якісних
та кількісних показників. Так наприклад грубо дисперсні домішки можна
виділити механічним розділенням (відстоюванням центрифугуванням). Зі
зменшенням величини часточок для очистки води необхідно застосовувати
фільтруючі матеріали з відповідно меншим ефективним діаметром пор. онні
розчини фільтрують через напівпроникні мембрани які пропускають тільки
Вибір адсорбентів також залежить від фазово-дисперсного стану
їхньої природи. Так адсорбцію дисперсних
домішок доцільно проводити на глинистих матеріалах гідроксидах
активованому вугіллі а іони краще за все фіксуються на твердій фазі іонітів.
Часто іони важких металів переводять у нерозчинні сполуки для
наступної фільтрації при цьому прагнуть одержати часточки з якомога
Крім фазово-дисперсного стану стічні води гальванічного виробництва
класифікують за концентрацією домішок: концентровані – це відпрацьовані
електроліти розведені – промивні води та стічні води утворені після миття
обладнання іонітів мембран посуду підлоги тощо. За режимом скидання
стічні води поділяють на ті що скидають постійно (промивні води) і
періодично (всі інші води).
Всі вище названі параметри класифікації стічних вод являють собою
основу для вибору методу їхньої очистки. Але найчастіше основою
класифікації є склад забруднень. По вмісту домішок стічні води гальванічних
виробництв поділяють на лужні (від знежирення виробів) кислотні (від
травлення виробів нанесення покриттів у кислотних електролітах) хромові
(від процесів хромування пасивації) ціанисті (від нанесення покриттів у
ціанистих електролітах) фторидні (від процесів травлення лудіння).
Звичайно води двох перших типів змішують а інші відводять окремо.
3 Ступінь очистки стічних вод. Класифікація методів очистки
Очистку стічних вод найчастіше виконують централізовано на станціях
нейтралізації де збирають всі рідкі відходи гальванічного виробництва. На
теперішній час більш раціональними визнані децентралізовані системи
водного господарства які передбачають локальну роздільну очистку усіх
Повноту очистки розчину оцінюють за ступенем очистки α (%):
де Со – початкова концентрація компоненту в розчині що поступає на
очистку Ск – кінцева концентрація компонента після очистки.
За механізмом процесів методи очистки стічних вод поділяють на
чотири групи: механічні хімічні (або реагентні) фізико-хімічні біологічні.
центрифугування. Ці методи не змінюють ні хімічного ні фазового стану
речовин і використовуються для виділення дисперсних домішок.
Хімічні методи приводять до зміни хімічного складу домішок внаслідок
нейтралізацію окисно-відновлювальну або каталітичну обробку розчинів.
Найбільша група – це фізико-хімічні методи. Група складається із
чотирьох підгруп: сорбційні електрохімічні мембранні та температурні
методи. При виділенні домішок фізико-хімічними методами можливими але
не обов'язковими є зміни як хімічного складу так і фазового стану домішок.
4. Метод очистки стічних вод від іонів міді обраний для
розроблюваного проекту.
Виробничі стічні води звичайно очищають від іонів важких металів
реагентним методом за допомогою каустику або вапна. Очищення мідьвмісних промивних вод проводять при оптимальному рН осадження іонів
міді у вигляді гідроокису міді що випадає в осад:
Сu2+ + 2ОН- = Сu(ОН)2
5. Основні технологічні параметри процесу очищення
вихідна концентрація іонів мідімгдм3 – до 200;
концентрація їдкого натру - реагенту – 4%-ва;
концентрація вапняного молока – 5-10%-ва;
величина значення оптимального рН – 9-105;
час змішування з реагентом хв. – 2-3;
освітлення й відстоювання знешкоджених вод год. – 2-4;
Коагуляційна очистка:
маса завантажуваного скрапу і коксу в співвідношенні 4:1 кг. –400:100;
відмивання завантажуваного скрапу водою з об'ємною витратою
тривалість відмивання год – до 24;
маса довантажуваного скрапу у добу кг – 19-32;
маса довантажуваного коксу у тиждень кг – 10-25;
об'ємна витрата води що надходить на очищення м3год – до 4;
оптимальна величина рН стоків мідевмісних вод – 60 ±025;
вихідна концентрація міді мгдм3 – 1-125;
величина рН знешкодження – 61-65;
час обробки хв – 20;
кінцева концентрація міді мгдм3 – не вище ГДК (05 мгдм3);
освітлення та відстоювання доочищених стічних вод год – 6-1
6. Технологічна схема очистки
Технологічна схема знешкодження промивних мідь-вмісних стічних
вод передбачає такі етапи:
нагромадження та усереднення мідевмісних стічних вод відбувається в
знешкодження стічних вод реагентним методом у реакторах;
освітлення та відстоювання знешкоджених стічних вод у відстійниках і
поступають у накопичувач освітлених вод.
Доочищення на фільтрі типу ФСД.
подача осаду з відстійників на мулоущільнювач з наступним
зневодненням осаду на прес-фільтрі;
складування знешкодженого осаду в спеціально відведеному місці для
подальшої переробки й утилізації.
В даному дпломному проекті обраний реагентний метод очистки
стічних вод з наступним виділенням з них міді. Реагентом для осадження міді
у вигляді гідроксиду є вапняне молоко(гідроксид кальцію).
гальванічного міднення плат друкованого монтажу з використанням
розподілом міді по поверхні плати пластичності та міцності шару.
електролітичного покриття в проекті розрахована
гальванічна двохпозиційна ванна із складу автоматичної лінії Діна плюс
0” з продуктивністю 120 000 платрік.
В проекті передбачено обладнання гальванічної ванни датчиками та
приладами для контролю та регулювання основних параметрів процесу.
Наведена та описана принципова схема очистки промивних мідьвмісних стічних вод реагентним способом.
гальванічному виробництві і передбачені заходи які забезпечують безпеку
В економічній частині проекту розрахована собівартість нанесення
покриття а також основні техніко-економічні показники цеху з виробництва
плат друкованого монтажу. Рентабельність проектованого цеху становить
82% при виробництві 120 000 шт.рік друкованих плат з одиничною
собівартістю 1501грн.шт.
Використана література
Якименко Г. Я. «Технологія виробництва друкованих плат»: Навч.
посібник. – Харків: НТУ «ХП» 2001. - 152 с.
производстве печатных плат» - М: Из-во ВИНИТИ 1994. - 142 с.
А. Медведев «Технология производства печатных плат» Москва:
Техносфера 2005 – 360 с.
РСВ 602.71. 3031. Міднення електрохімічне 2006 р.
Методичні вказівки надані фірмою «АТОТЕСН Deutschland GmbH».
Гальванічні покриття
у виробництві друкованих плат. Вибір
електролітів технологічні та енергетичні розрахунки при виконанні
дипломного проекту осітньо-кваліфікаційного рівня “”бакалавр”.
Навчальний посібник. Напрям 6.051301 “Хімічна технологія”.
Л.А. Яцюк Т.. Мотронюк О.В. Лінючева О.. Букет Ю.Ф. Фатеєєв
– К: НТУУ "КП" 2014. – 100 с.
Под ред. Сухотина А. М. «Справочник по электрохимии». – Л.:
А.М.Когановский Л.А.Кульский «Очистка промышленных сточных
вод». – издательство «Техника». 1981 г.
Метод. вказівки до викон. розділу «Охорона праці» в дипломних
проектах і роботах для студ. хіміко-технол. ф-ту. Уклад.:А. Т.
Орленко Н. А. Праховнік Ю. О. Полукаров. – К.: НТУУ «КП» 2012.
Макаров Г. В. Охрана труда в химической промышлености. – М.:
Химия 1989. – 497 с.
Безопасность труда в промышлености. К. Н. Ткачук Д. Ф. Иванчук
Р. В. Сабарно. – К.:Техника 1982. – 509 с.