电镀设备

发表于 讨论求助 2021-06-26 09:19:05

电钻钻头

电镀时的表面状况和加工要求,选择其中适当的几个步骤,对零件表面进行必要的修整加工,使零件具有平整光洁的表面,这是能否获得优质镀层的重要环节。镀前处理工艺中,所用的主要设备有磨、抛光机、刷光机、喷砂机、滚光机和各类固定槽。电镀处理是整个生产过程中的主要工艺。根据零件的要求,有针对性选择某一种或几种单金属或合金电镀工艺对零件进行电镀或浸镀等加工,以达到防蚀、耐磨和美观的目的。电镀处理过程中所用的设备主要有各类固定槽、滚镀槽、挂具、吊篮等。镀后处理是对零件进行抛光、出光、钝化、着色、干燥、封闭、去氢等工作,根据需要选用其中一种或数种工序使零件符合质量要求。镀后处理常用设备主要有磨、抛光机、各类固定槽等。中文名电镀设备外文名Plating equipment

电镀简介

电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中,以被镀基体金属为阴极,通过电解作用,使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来,形成镀层的一种表面加工方法。镀层性能不同于基体金属,具有新的特征。根据镀层的功能分为防护性镀层,装饰性镀层及其它功能性镀层。

电镀基本原理

电镀设备及超声波清洗设备的研发、设计、制造、销售和服务为一体,电镀是一种电化学过程,也是一种氧化还原过程.电镀的基本过程是将零件浸在金属盐的溶液中作为阴极,金属板作为阳极,接直流电源后,在零件上沉积出所需的镀层。例如:镀镍时,阴极为待镀零件,阳极为纯镍板,在阴阳极分别发生如下反应:阴极(镀件):Ni2++2e→Ni (主反应)2H++2e→H2↑ (副反应)阳极(镍板):Ni -2e→Ni2+ (主反应)4OH--4e→2H2O+O2+4e (副反应)不是所有的金属离子都能从水溶液中沉积出来,如果阴极上氢离子还原为氢的副反应占主要地位,则金属离子难以在阴极上析出.根据实验,金属离子自水溶液中电沉积的可能性,可从元素周期表中得到一定的规律,如表1.1所示。阳极分为可溶性阳极和不溶性阳极,大多数阳极为与镀层相对应的可溶性阳极,如:镀锌为锌阳极,镀银为银阳极,镀锡-铅合金使用锡-铅合金阳极.但是少数电镀由于阳极溶解困难,使用不溶性阳极,如酸性镀金使用的是多为铂或钛阳极.镀液主盐离子靠添加配制好的标准含金溶液来补充.镀铬阳极使用纯铅,铅-锡合金,铅-锑合金等不溶性阳极。

工艺要求

1. 镀层与基体金属、镀层与镀层之间,应有良好的结合力。2. 镀层应结晶细致、平整、厚度均匀。3. 镀层应具有规定的厚度和尽可能少的孔隙。4. 镀层应具有规定的各项指标,如光亮度、硬度、导电性等。5. 电镀时间及电镀过程的温度,决定镀层厚度的大小。6.环境温度为-10℃~60℃。7.输入电压为220V±22V或380V±38V。8.水处理设备最大工作噪声应不大于80dB(A)。9.相对湿度(RH)应不大于95%。10.原水COD含量为100mg/L~150000mg/L。

电镀技术

电镀技术又称为电沉积,是在材料表面获得金属镀层的主要方法之一。是在直流电场的作用下,在电解质溶液(镀液)中由阳极和阴极构成回路,使溶液中的金属离子沉积到阴极镀件表面上的过程; 电流效率 :用于沉积金属的电量占总电量的比称为电镀的电流效率。分散能力:镀液的分散能力是指一定的电解条件下使沉积金属在阴极零件表面上分布均匀的能力。合金电镀:两种或两种以上金属离子在阴极上共沉积形成均匀细致镀层的过程叫做合金电镀(一般而言其最小组分应大于1%)。整平能力:整平能力(即微观分散能力)是指在金属表面上形成镀层时,镀液所具有的能使镀层的微观轮廓比基体表面更平滑的能力。它表达了基体金属的粗糙度比较小,波穴的深度小于0.5mm,波峰与波谷的距离很小的表面上镀层分布的均匀性。针孔或麻点:氢气呈气泡形式粘附在阴极表面上,阻止金属在这些部位沉积,它只能沉积在气泡的周围,如果氢气泡在整个电镀过程中一直停留在阴极表面,则镀好的镀层就会有空洞或贯通的缝隙;若氢气泡在电镀过程中粘附得不牢固,而是间歇交替地逸出和粘附,那么这些部位将形成浅坑或点穴,在电镀工业中通常称它为针孔或麻点。鼓泡:电镀以后,当周围介质的温度升高时,聚集在基体金属内的吸附氢会膨胀而使镀层产生小鼓泡,严重地影响着镀层的质量。这种现象在电镀锌、镉、铅等金属时尤为明显。覆盖能力:覆盖能力(或深镀能力)也是镀液的一个重要性能指标,是指在一定的电解条件下使沉积金属在阴极零件表面全部覆盖的能力,即在特定条件下于凹槽或深孔中沉积金属镀层的能力,它是指镀层在零件上分布的完整程度。氢脆:氢离子在阴极还原后,一部分形成氢气逸出,一部分以原子氢的状态渗入基体金属(尤其是高强度金属材料)及镀层中,使基体金属及镀层的韧性下降而变脆,这种现象叫做“氢脆”。

辅助设备

要想按工艺要求完成电镀加工,光有电源和镀槽是不够的,还必须要有一些保证电镀正常生产的辅助设备。包括加温或降温设备、阴极移动或搅拌设备、镀液循环或过滤设备以及镀槽的必备附件如电极棒、电极导线、阳极和阳极篮、电镀挂具等。1.加温或降温装置由于电镀液需要在一定温度下工作,因此要为镀槽配备加温设备。比如镀光亮镍需要镀液温度保持在50℃,镀铬需要的温度是50~60℃,而酸性光亮镀铜或光亮镀银又要求温度在30℃以内。这样,对这些工艺要求需要用热交换设备加以满足。对于加温一般采用直持加热方式。2.阴极移动或搅拌装置有些镀种或者说大部分镀种都需要阴极处于摆动状态,这样可以加大工作电流,使镀液发挥出应有的作用(通常是光亮度和分散能力),并且可以防止尖端、边角镀毛、烧焦。有些镀种可以用机械或空气搅拌代替阴极移动。机械搅拌是用耐腐蚀的材料做的搅拌机进行,通常是电机带动,但转速不可以太高。空气搅拌则采用经过滤去除了油污的压缩空气。3.过滤和循环过滤设备为了保证电镀质量,镀液需要定期过滤。有些镀种还要求能在工作中不停地循环过滤。过滤机在化学工业中是常用的设备,因此是有行业标准的设备。不过也是以企业自己的标准为主。可根据镀种情况和镀槽大小以及工艺需要来选用过滤机。4.电镀槽必备附件电镀槽必须配备的附件包括阳极和阳极网篮或阳极挂钩、电极棒、电源连接线等。有些工厂为了节省投资,不用阳极网篮,用挂钩直接将阳极挂到镀槽中也可以,但至少要套上阳极套。阳极篮大多数采用钛材料制造,少数镀种也可以用不锈钢或钢材制造。电极棒是用来悬挂阳极和阴极并与电源相连接的导电棒。通常用紫铜棒或黄铜棒制成,比镀槽略长,直径依电流大小确定,但最少要在5cm以上。电源连接线的关键是要保证能通过所需要的电流。最好是采用紫铜板,也有用多股电缆线的,这时一定要符合对其截面积的要求。5.挂具挂具是电镀加工最重要的辅助工具。它是保证被电镀制品与阴极有良好连接的工具,同时也对电镀镀层的分布和工作效率有着直接影响的装备。已经有专业挂具生产和供应商提供行业中通用的挂具并根据用户需要设计和定做挂具。6.镀前清洗设备超声波清洗在电镀前工艺应用产品电镀前处理工艺非常重要,一般的传统工艺使用酸液对工件进行处理,对环境污染较重,工作环境较差,同时,最大的弊端是结构复杂零件酸洗除锈后的残酸很难冲洗干净。工件电镀后,时间不长,沿着夹缝出现锈蚀现象,破坏电镀层表面,严重影响产品外观和内在质量。超声波清洗技术应用到电镀前处理后,不仅能使物体表面和缝隙中的污垢迅速剥落,而且电镀件电镀层牢固不会返锈。利用超声波在液体中产生的空化效应,可以清洗掉工件表面沾附的油污,配合适当的清洗剂,可以迅速地对工件表面实现高清洁度的处理。电镀工艺,对工件表面清洁度要求较高,而超声波清洗技术是能达到此要求的理想技术。利用超声波清洗技术,可以替代溶剂清洗油污;可以替代电解除油;可以替代强酸浸蚀去除碳钢及低合金钢表面的铁锈及氧化皮。

管理

电镀所需要的设备主要是整流电源、优势生产线(4张) 镀槽、阳极和电源导线,还有按一定配方配制的镀液。要使电镀过程具有科研的或工业的价值,需要对电镀过程进行控制,也就是要按照一定的工艺流程和工艺要求来进行电镀,并且还要用到某些辅助设备和管理设备,比如,过滤机、加热或降温设备、化验设备、检测设备等。

整流电源

与其他工业技术相比,电镀技术的设备不仅很简单,而且有很大的变通性,以电源为例,只要是能够提供直流电的装置,就可以拿来做电镀电源,从电池到直流发电机,从桥堆到硅整流器、从可控硅到开关电源等,都是电镀可用的电源。其功率大小既可以由被镀产品的表面积来定,也可以用现有的电源来定每槽可镀的产品多少。当然,正式的电镀加工都会采用比较可靠的硅整流装置,并且主要的指标是电流值的大小和可调范围,电压则由0~18V随电流变化而变动。根据功率大小而可选用单相或三相输入,要能防潮和散热。工业用电镀电源一般从l00A到几千安不等,通常也是根据生产能力需要而预先设计确定的,最好是单槽单用,不要一部电源向多个镀槽供电。如果只在实验室做试验,则采用5~1OA的小型实验整流电源就行了。1993年我国机械工业部组织专家编制了电镀用整流设备的标准(JB/T1504-1993),对我国设计和生产的电镀整流器的型号、规格、技术参数等都作出了相关规定。随着电力科学技术的进步,在整流电源的设计和制作上已经有很大改进,很多电镀电源已经向多功能、大功率、小体积等方向发展。自动换向、可调脉冲、平滑调节等都已经是常见的功能。常用的风冷式可控硅整流器的技术规格见表1。

电镀槽

电镀用的镀槽包括电镀生产中各工序的专用槽体。不光只是电镀槽,还包括前处理用的除油槽、酸洗槽和清洗槽、活化槽,后处理的钝化槽、热水槽等。由于电镀用槽仍然属于非标准设备,其规格和大小有很大变通空间的设备。小到烧杯,大到水池都可以用来做镀槽,因为只要能将镀液装进去而不流失的装置,就可以做镀槽用,就是实际电镀工业生产中所用的镀槽也是五花八门,并没有统一的标准,这种状况对加强电镀管理是不利的。电镀企业,大体上只按容量来确定其大小,比如,500L、800L、I000L、2000L直至l0000L、20000L的镀槽都有。而其长宽和高度也由各厂家自己根据所生产的产品的尺寸和车间大小自己来确定,因此,即使是同一种容量的镀槽,其外形尺寸也不一定是相同的。至于做镀槽的材料也是各色各样的,有用玻璃钢的,有用硬PVC的,有用钢板内衬软PVC的,还有用砖混结构砌成然后衬软PVC,或在地上挖坑砌成的镀槽,甚至有用花岗岩凿成的镀槽,这中间当然有不少是不规范的做法,但却是我国电镀加工业中真实存在的状况。随着外国投资者的进入我国电镀市场,国外先进的电镀设备和槽体也开始在我国电镀企业出现,同时,已经有了不少专业的电镀设备厂商,电镀槽的制作水平也越来越高。相信随着市场经济改革的进一步深化,电镀设备制造厂商和行业协会、标准化组织合作将镀槽容量系列化和标准化,对于电镀管理将是一个重要的贡献。同时,生产线的其他部件也采用标准件的形式进行制造,镀槽零件的停留时间和工艺参数也采用了柔性化控制系统。至于镀槽的使用方式,根据电镀生产的操作方式不同而有所不同。有按手工操作的工艺流程生产线直线排列,在排列中按流程会同时有多个镀种和各种清洗槽和预处理槽。另一种是按镀种分别排列,每个镀种是一条线。还有因地制宜地根据现场空间和镀槽大小排列,如果是机械自动生产线,则基本上是按工艺流程排列,并且需要有较大的空间以及准备和辅助工作场地。表2 电镀生产用槽的工艺指标

镀槽名称溶液性质工作温度可用材料主辅设备配置
槽体衬里加热管或冷却管整流电源阴极移动循环过滤排气
化学除油碱性70~90碳钢碳钢+
电化学除油碱性70~90碳钢碳钢+
冷水清洗中性室温塑料
热水清洗中性70~80碳钢碳钢
硫酸酸洗酸性室温~60碳钢塑料塑料钢包塑料等+
盐酸酸洗酸性室温碳钢塑料塑料+

续表

镀槽名称溶液性质工作温度/℃可用材料主辅设备配置
槽体衬里加热管或冷却管整流电源阴极移动循环过滤排气
弱酸活化酸性室温塑料
酸性镀铜、镍酸性室温~60碳钢塑料塑料钢包塑料等+++—
碱性镀铜、合金碱性25~65碳钢塑料不锈钢等+++
酸性镀锡酸性室温塑料++
碱性镀锡碱性70~90碳钢塑料碳钢++
镀银碱性室温塑料++++
镀金酸或碱性室温~60塑料氟塑料玻璃++
酸性镀锌酸性室温塑料++
碱性镀锌碱性室温碳钢塑料++
光亮镀镍弱酸性50~60碳钢塑料塑料钛、氟塑料等+++
镀铬酸性45~70碳钢塑料钛、氟塑料等++
钢铁化学镀镍酸性90~95陶瓷PP氟塑料或套槽+

关于镀槽的大小,在同一镀种或生产线,应该采用同一个规格的镀槽,这样设计和施工都可以节省资源,则物料和水电的计量管理也方便,同时电镀现场也整齐美观。对于镀槽的装载量,可参考表3所列的参数。表3 电镀槽的平均装载量

镀液类别每l000mm阴极装载量/m2每1OOOL镀液装载量/m2
酸性及碱性电镀液0.3~0.60.6~1.2
装饰性镀铬、防渗碳镀铜0.2~O.30.4~0.6
镀硬铬0.15~0.20.3~O.4
铝合金阳极氧化处理0.3~O.60.6~1.2
各种化学处理0.8~1.51.6~3.0

溶液工艺

一.电刷镀设备与溶液:专用电源为电刷镀主要设备,采用无级调节电压的直流电源,常用电压范围为0~50V。镀笔是电刷镀的主要工具,是由手柄和阳极组成。阳极是镀笔的工作部分,石墨和铂合金是理想的不溶性阳极材料,但石墨应用最多,只在阳极尺寸极小无法用石墨时才用铂铱合金。在石墨阳极上包扎脱脂棉包套,其作用是储存电镀液,防止两极接触产生电弧烧伤零件表面和防止阳极石墨粒子脱落污染电镀液。石墨阳极的形状依被镀零件表面形状而定。电镀溶液,根据用途不同有表面顶处理溶液、沉积金属溶液、退镀溶液等。(1)表面顶处理溶液:为了提高镀层与基体的结合强度,被镀表面必须预先进行严格的预处理,包括电净处理和活化处理,所以有电净液和活化液。电净液:用电解的方法清除零件金属表面上的油污和杂质称为电净处理。电净液为无色透明的碱性溶液,-10℃不结冰,可长期存放,腐蚀性小。零件电净处理后用清水冲洗。活化液:用电解的方法除去零件金属表面的氧化膜称为活化处理,目的是使零件表面露出金属光泽,为镀层与基体金属结合创造条件。(2)沉积金属溶液:电刷镀溶液一般分为酸性和碱性两大类。酸性溶液比碱性溶液沉积速度快1.5~3倍,但绝大部分酸性溶液不适用于材质疏松的金属材料,如铸铁,也不适用于不耐酸腐蚀的金属材料,如锡、锌等。碱性和中性电镀溶液有很好的使用性能,可获得晶粒细小的镀层,在边角、狭缝和盲孔等处有很好的均镀能力,无腐蚀性,适于在各种材质的零件上镀覆。(3)退镀溶液:用于除去不需镀覆表面上的镀层,主要退除铬、铜、铁、钴、镍、锌等镀层。

镀液配制

(1)先用一部分水溶解硫代硫酸钠(或硫代硫酸铵)。(2)将硝酸银和焦亚硫酸钾分别溶于蒸馏水中 阳极氧化设备,在不断搅拌下进行混合。此时生成沉淀,立即加入硫代硫酸钠(或硫代硫酸铵)溶液并不断搅拌,使白色沉淀完全溶,再加水至所需要的量。(3)将配制成的镀液放于日光下照射数小时,加O.5g/L的活性炭,过滤,即得清亮液。添加剂的组成SL-80添加剂是由含氮的有机化合物与含环氧基团化合物的缩产物,使用该添加剂不增加镀层硬度。SL-80添加剂的消耗量为lOOmL/ (kA.h)。(4)工艺特点 该镀银工艺,电流密度大,镀层光亮细致,温度范围剪,定,深镀能力与分散能力也可以和氰化镀银工艺相仿。(5)注意事项 配制过程中要特别注意,环要将硝酸银直接加入到硫代硫酸钠(或代硫酸铵)溶液中,否则溶液容易变黑。因为硝酸银会与硫代硫酸盐作用,首先生成色的硫代硫酸银沉淀,然后会逐渐水解变成黑色硫化银。新配的镀液可能会显微黄色,或有极少量的浑浊或沉淀,过滤后即可可以变清。试镀前可以先电解一定时间,这时阳极可能会出现黑膜,可以铜丝刷刷去,并适当增加阳极面积,以降低阳极电流密度。在亭卜充镀液中的银离子时,一定要按配制方法的程序进行,不可以直接往镀液中加硝酸银。同时,保持镀液中焦亚硫酸钾的量在正常范围内。因为它的存在,有利于硫硫酸盐的稳定。否则硫代硫酸根会出现析出硫的反应,而硫的析出对镀银是非常不利的。

膜法处理

采用膜分离技术进行电镀漂洗水处理的优点主要有以下几个方面:1、废水回用,降低漂洗水用量,可进一步处理达到废水零排放要求,减少生化、物化处理的规模,有利于企业扩产需求;2、可回收有用金属离子,使企业在达到环保目的的同时产生效益;3、膜出水水质好,透明,高于电镀行业的工艺用水要求;4、投资回收期短,风险小;5、可根据处理要求进行设计,并能不断进行拓展加大处理量及通过不断优化改善处理能力;6、系统操作方便,占地面积小。

传统比较

·传统电镀废水处理方法:化学法,离子交换法,电解法等。·传统方法处理电镀废水所面临的问题:(1)成本过高——水无法循环利用,水费与污水处理费占总生产成本15%~20%;(2)资源浪费——贵重金属排放到水体中,无法回收利用;(3)环境污染——电镀废水中的重金属为“永远性污染物”,在生物链中转移和积累,最终危害人类健康。

设备优点

1、具有良好的经济效益,1—3年内可回收初设成本。2、线路板、电镀厂废水75%—90%回收。3、回收水质稳定在200us/cm以下。4、废水回收成本可降。5、在工业区在限水或缺水时,可用此回收设备保证生产。6、厂方扩大生产,不需增加废水处理设备和排放量。7、全自动连续式系统适合大流量的废水回收。8、回收水可供应纯水系统或直接回用到生产线。

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