基材板车间成本核算流程(基板生产的基本工艺流程图)

中国制造业特别是电镀/表面处理行业处境“尴尬”，实行了集约化大规模生产后，反而利润更低了，客户的钱更加难赚了。加上现行环保压力越来越大，为降本增效，很多企业都在进行精益生产。究竟你的企业离精益生产还有多远？降本增效最大能到什么程度？对照下面的电镀成本计算、生产设备和辅助设备换算、电镀槽设计和计算，看看你现在做到了多少，还能再赶超多少？

一、电镀成本计算

（一）电镀成本

电镀成本包括金属成本、化工消耗、抛光、水、电、人工、设备折旧、税收、管理费等。

值得一提的是，电镀成本之金属成本中，有电镀厂通过不断优化电镀生产的工艺、流程和方法等，合理控制电镀层厚度，进而降低了电镀成本。

（二）电镀层厚度

1、电镀层厚度控制方法

（1）原理：每种金属电镀时的厚度与电流密度和电镀时间有关。

（2）方法：首先要计算出每种工件的面积，然后根据电镀工艺要求确定每个工件的电流密度。例如：比亚迪的插头射频端口面积约为0.13dm2，镀锡工艺要求电流密度为1.5A/dm2，因此每个工件的施镀电流约0.20A。如每挂挂72个，则每挂的施镀电流应为15A。确定了电流以后，厚度就只跟时间有关了，根据电化学计算，当电流密度为1.5A/dm2时，电镀1u的锡镀层约需要1.5分钟，如要求镀层厚度4u，则需镀4.5分钟。

（3）上面第2点提到的厚度是镀层的平均厚度，因为工件有凹凸，因此每个地方的电流密度也不尽相同，导致不同部位的厚度也不一样，工件越复杂，厚度差也越大。减少厚度差主要有以下这些方法：

A. 镀液中添加能减少厚度差的添加剂；

B. 尽量用较小的电流电镀；采用阴极移动；

C. 在工件的高电流区采用适当的屏蔽措施等。

2、电镀层厚度计算常用单位

（1）微米nm 换算0.001 毫米(mm) = 1 微米(μm) 即千分之一毫米

（2） 微英寸uin就是平时说的u"（读mai）换算1um=39.4uin≈40uin

（3）毫英寸mil就是平时说的密耳。换算1mil =25.4um

3、电镀层厚度计算公式

（1）理论计算公式：Q=I×TI=J×S

Q：表示电量，反应在PCB上为镀层厚度；

I：表示电镀所使用的电流，单位为A(安培)；

T：表示电镀所需的时间，单位为min(分钟)；

J：表示电镀密度，指每平方英尺的单位面积上通过多少安培的电流，单位为ASF(A/Ft2)；

S：表示受镀面积，单位为Ft2(平方英尺)。

（2）计算公式：【备注:1um=39.37微英寸(μ")=0.03937毫英寸(mil)】

A. 铜镀层厚度(um)=电流密度(ASF)×电镀时间(min)×电镀效率(%)×0.0202(电镀系数)

B. 镍镀层厚度(um)=电流密度(ASF)×电镀时间(min)×电镀效率(%)×0.0182(电镀系数)

C. 锡镀层厚度(um)=电流密度(ASF)×电镀时间(min)×电镀效率(%)×0.0456(电镀系数)

（三）电镀成本计算

电镀成本=面积(CM2)×厚度(CM)×金属密度(g/Cm3)×[1 带出损耗率(%)]×金属单价(元/克)

例1：电镀金成本计算[厚度为3微英寸(μ")]

A、计算镀金面积：S=1.0dm2=100CM2

则：3μ"=(1÷39.37)×3=0.0762(um)=0.00000762(cm)

金盐单价：220元/g

金密度：19.3g/CM3

B、镀金成本=[镀金面积(CM2)×镀金厚度(CM)×金密度(g/CM3)]÷金盐含量×金盐单价(RMB/g)×[1 带出损耗(%)]=[100(CM2)×0.00000762(CM)×19.3(g/CM3)]÷68.3%×220(RMB)×(1 10%)=5.20元

例2：电镀铜成本计算[假设镀铜面积为100M2；厚度为0.7mil]

A、镀铜面积：100M2=1000000CM2

镀铜厚度：0.7mil=0.7×0.00254CM

铜的密度：8.9g/CM3

B、镀铜成本=镀铜面积(CM2)×镀铜厚度(CM)×铜密度(g/CM3)×[1 带出损耗率(%)]×铜价格(元/g)

=1000000CM2×(0.7×0.00254)CM×8.9g/CM3×(1 10%)×(45元/KG÷1000)=783.298元

例3：:江门长盛成本计算

金属成本（/dm－2）＝镀层厚度×1um厚度镀层的质量×金属单价 ＝15×0.089× 0.3/0.90＝0.45元

化工消耗根据不同镀种，有不同的变化，一般镀镍取 0.10元

抛光根据不同基材有很大不同，一般铝轮毂0.5取 0.10元

水成本＝用水量×（水价＋废水处理价）/生产量＝ 648×（3＋3）/80000＝ 0.05元

水成本包括生产用水和废水排放量。

日用水648T，日生产8万，自来水3元/T，废水处理3元/T。

计算原则：自来水每槽0.3次/h，纯水和热水每槽0.2次/h。

自来水和纯水及热水累加后为废水排放量。

电（使用电加热取装机容量50％，不使用电加热取 30％）＝生产时间×装机容量×50％×电价/生产量＝20× 1000×0.50×1/80000＝0.125元

人工费＝月平均工资×员工数/生产量＝ 1500×60/2000000＝0.045元

设备折旧（生产线按5年，厂房废水设备按 10年）＝（生产线价格/5 ＋ 厂房废水设备/10） /年产量＝（ 300/5 ＋ 700/10）/（ 8× 300）＝0.05元

税收（以产值6%计算）＝产值× 6％＝1.6×0.06＝0.10元

管理费（以产值5％计算）＝ 1.6×0.05＝0.08元

其他费用 0.1元

合计1.2元/dm－2

二、生产设备及辅助设备的换算

包括主机、整流器、蒸汽量、制冷量、溶液搅拌、局部排风、纯水机、过滤机、冷却塔（镀铬用）。其中主机由设备厂具体提供。

（一）整流器

计算原则：整流器功率＝挂镀面积×常用电流密度×1.05 （然后就近选择整数，如1000，1200，1500， 2000等）

例如江门某厂电镀面积350dm2

挂具退铬选择 300A/12V

阴极除油： 350dm2 ×3.5A/dm2 ×1.05＝1286 A（选 1500A/12V）

阳极除油： 350dm2 ×3.5A/dm2 ×1.05＝1286 A（选 1500A/12V）

阴极活化： 350dm2 ×2.0A/dm2 ×1.05＝735A （选 1000A/12V）

冲击镍： 350dm2 ×3.5A/dm2 ×1.05＝1286 A（选 1500A/12V）

半光亮镍： 350dm2 ×3.5A/dm2 ×1.05＝1286 A（选 1500A/12V）

复合镍： 350dm2 ×3.5A/dm2 ×1.05＝1286 A（选 1500A/12V）

酸电解活化：350dm2 ×3.0A/dm2 ×1.05＝1100 A（选 1200A/12V）

光亮镍： 350dm2 ×3.5A/dm2 ×1.05＝1286 A（选 1500A/12V）

镍封： 350dm2 ×3.5A/dm2 ×1.05＝1286 A（选 1500A/12V）

镀铬： 350dm2 ×15A/dm2 ×1.05＝5510 A（选 6000A/12V）

（二）蒸汽量

工艺槽和热水槽起始温度20℃计算，经4个小时加热到工作温度

保温以最大蒸汽量的60%计算

计算原则＝（操作温度－起始温度）×槽液体积÷加温时间×槽个数

（注释：这是个近似公式，槽液都以水计算，Cp（1Kcal/℃•Kg）×Δt× m（V×1Kg／Ｌ）＝Δt×V（注意单位））

比如超声波工作温度70℃，槽子体积4600L

需要热量＝（70－20）×4600÷4×1＝57500Kcal/h

保温时57500×60％＝34500 Kcal/h

蒸汽含热量517Kcal（0.3MPa）

因此，加热需要蒸汽57500÷517＝111.2kg/h

保温需要蒸汽34500÷517＝66.7kg/h

以此类推累加即可。

（三）制冷量计算

一般在铝合金电镀时比较明显，还有就是需要低温操作的电镀工艺，镀锡，硬质阳极氧化

Q＝0.86UI U—平均工作电压，I－工作电流 Q－电镀过程产生的热量（Kcal/h）

工作时的计算冷量按下式计算

Q， ＝（1.1～1.3）Q

Q， －工作时的制冷量

Q－电镀槽产生的热量

1.1～1.3－未计入的冷量附加系数，中小型槽取大值，大型槽取小值，工作温度高于室温的槽，此系数取1

（注释：对于断续生产的槽子，如果需要核算预冷时的耗冷量，可按照下式进行核算

Q，， ＝Vrc Δt 0×（1.05～1.1）÷t 0

Q，， －预冷时的耗冷量

V－槽液体积

rc －取1

Δt0 －自室温或溶液的实际温度降到能工作温度的温度差（℃）

t0 －预冷时的降温时间（h）；一般取2h～3h或根据情况做一定调整

如果Q，， 的数值远大于Q， 的数值，而降温时间又不能再延长时，冷却惯应按照Q ，，设计。）

例子：汽车轮毂酸性镀铜槽制冷量计算

Q＝0.86UI U取8V I取4000A

Q＝0.86×8×4000＝27520Kcal/h

Q， ＝（1.1～1.3）Q，大槽取小值

Q， ＝1.1×27520＝29975 Kcal/h

冷却管面积

F＝Q， ÷（KΔt2 ）

K－常数

Δt2 ＝1/2（t1 ＋t 2）－1/2（t 1 ，＋t 2 ，）＝1/2（15＋25）－1/2（11＋14）＝7.5

t1 －工艺低温

t2 －工艺高温

t1 ，－冷冻水进口温度

t2 ，－冷冻水出口温度

F＝29975÷（324×7.5）＝12.3m2

冷冻水循环量

G＝Q， ÷（rc ×Δt 3）＝29975÷（1×3）＝9991.7kg

rc －常数

Δt3 －冷却水进出口温差

立式冷凝器－2～4℃

卧式冷凝器－4～8℃

淋激式冷宁器－2～3℃

（四）溶液搅拌用空气量计算

计算原则：所需风量：Q＝F×K（m3 /min）

式中：F－槽液表面积（m2 ）

K－搅拌系数，取0.2～0.4（m3 /min.m2 ）（水槽取0.25，镀槽取0.4）

所需风压：P＝0.1× HD＋0.05（kgf/cm2 ）

式中：H－溶液深度（m）

D－溶液比重

0.05－补偿系数

比如镀镍槽（3.2×1.1× 1.8）

Q＝3.2×1.1× 0.4＝1.408m3 /min（×60＝84.48m 3 /h）

P＝0.1× 1.6×1.3＋0.05＝0.258（ kgf/cm 2＝MPa）

全部累加后选取罗茨气泵

（五）局部排风

计算原则：L＝（ 3 ～3.5）×V x×A× B×（ B/2A）0.2 ×3600（ m 3/h）

式中：Vx —槽面排风计算风速（取0.3～0.4m/s）（此工艺取 .0.3）

A— 槽子长度（m）

B— 槽子宽度（m）

比如镀镍槽（3.2×1.1× 1.8）

L＝3×0.3× 3.2×1.1×（1.1/2*3.2）0.2 ×3600＝8019m 3 /h

全部酸碱槽，含铬雾抽风全部累加后选取风机！

（六）纯水机

纯水槽，按每槽0.2次/h计算：全部累加后选取纯水机。

（七）过滤机

选取原则：过滤机型号（T/h）＝槽液体积（ T）×过滤次数（次/h）÷过滤机效率

每小时过滤4～5次，过滤机效率 60％，比如5000L槽

5×4.5÷60％＝37.5T/h 选取两台20T/h过滤机

（八）冷却塔

主要是镀铬槽的降温。

三、电镀槽设计和测算

既要满足生产需要，又要降低成本，电镀槽到底设计多大最合适？有没有电镀槽设计和计算的一套方法？

（一）电镀槽设计

1、电镀槽尺寸

电解槽内腔盛装电解液的体积（L ）

内腔长度×宽度×溶液深度

2、基本条件

（1 ）满足加工零件的需要，如能够完全浸没加工工件

（2）防止电解液发生过热现象

（3）保持生产周期内电解液成分含量一定的稳定性

此外还有生产线上整体的协调性，电镀车间布局的合理性等

3、基本概念

Dk 阴极电流密度 Da阳极电流密度

d平均装载量 Dv体积电流密度/电流密度

Dk＝I总/S阴 A/dm 2 Da＝I总 /S阳 A/dm2

d＝V/S加工（L/dm 2）

Dv＝I总/V （ A/L）

4、经验数据

表1各镀种Dk和平均装载量的相关数据

镀种	Dk （A/dm 2）	平均装载量（L/dm 2）
氰化镀锌	1～3	7～10
碱性镀锌	1～3	7～10
氯化钾镀锌	1～3	7～10
氰化镀铜	1以上	7～8
硫酸盐镀铜	1～3	7～9
铜锡合金	1～2	6～8
碱性镀锡	0.5～1.5	6～8
酸性镀锡	1～3	7～9
镀银	0.2～0.5	5～8
镀镉	1～2.5	7～10
亮镍	2～4	6～8
暗镍	1～1.5	6～8
装饰铬	15～30	15～20
硬铬	25～60	25～30
铝氧化	0.8～1.5	10～15

注：镀铬选用电源时，应考虑到工艺中的冲击电流，总电流约比规范电流大50％

5、举例

某厂1000A直流电源，欲硫酸盐镀铜，电镀槽要多大合适？

查表 Dk＝1～ 3A/dm 2

d＝7～9L/dm 2

（1）以最大电流计算 1000/3＝ 333dm 2 可以镀零件总面积

（2）平均装载量取最小值 7L/dm 2时 333× 7＝ 2331L

平均装载量取最大值 9L/dm2 时 333×9＝ 2997L

（3）根据生产计划选配槽

6、电镀槽的制备

常用的有聚氯乙烯，聚丙烯硬（软）板材，钛板、铅板、陶瓷等。

电镀槽一般为长方形，宽度为600～1000mm; 深度为800 ～ 1200mm。

特殊要求另行制作。

2000L以下使用10mmPP，超过2000L使用 15mmPP。

槽子的价格与使用的PP板面积（而非槽体积）成正比，一般为材料费用的2倍。

如江门长盛镀槽为L3200×W1100× H1800mm。

使用PP板面积＝3.2× 1.1＋3.2×1.8×2＋ 1.8× 1.1×2＝3.52＋11.52＋ 3.96＝ 19m2

PP板厚15mm， PP板密度900Kg/m3

槽子总重量＝19×0.015× 900＝256.5kg

槽子总价格＝槽子重量（T）×PP价格（万 /T）×2＝0.2565×1.6× 2＝ 0.8208万元

其它不锈钢槽等计算方法类似。

表2电镀常用单位

微米µ	毫克mg	升L
忽米cmm	厘克cg	克/升g/L
丝米dmm	分克dg	安/分米 2A/dm 2
毫米mm	克g	千安/时 KAH
厘米cm	公斤kg	时 H
分米dm	吨t	分 min
米m	毫升mL	秒 S

改编：材料表面处理在线

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