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电镀溶液的过滤doc
电镀溶液的过滤、加热与冷却
袁诗璞
(成都市机投镇会所花园A3-02-202,四川成都,610045)
摘 要:
介绍了电镀溶液过滤的目的,过滤机的选择、安装、使用和维护;加热方式和热源,加热器材质,表面功率,自动控制温控器及测温探头的选择;冷却的方法及在阳极氧化中冷却钛管的应用。
关键词:
电镀设备;溶液过滤;加热;冷却
1 电镀溶液的过滤
1·1 过滤的目的
1·1·1 延长使用寿命
对溶液实施过滤主要起净化溶液作用。
当除油液中油污等杂质重时,除油效果变差,补充材料增加,所用液温提高。
若不过滤,通常只能部分或全部更新除油液。
为此,向荣老先生专门开发了一种除油液过滤机,通过过滤,不但可提高除油效果,而且能大大延长除油液的使用寿命。
化学镀是一种自催化还原工艺。
当镀液中有细小固体微粒时,则成为催化还原中心,镀液中的本含量就不高的主盐金属离子,不是在工件上而是在这些微粒上很快还原而消耗掉,镀液会很快失效而报废。
只有及时通过过滤去除这些微粒,才能保证或延长化学镀液的使用寿命。
1·1·2 减少镀液故障,提高镀层质量
即使在电镀溶液中处于悬浮状的固体微粒,通过扩散、对流、电泳等作用到达阴极表面与镀层共沉积或附着在镀层表面,也会出现不少故障,造成返工甚至工件报废。
对光亮性电镀,轻则降低镀层光亮整平性,重则产品不合格。
例如高染料型光亮酸铜液中的染料聚集物使镀层产生麻砂,酸铜液中Cu+重时生成Cu2O铜粉使镀层失光、起光慢、整平差;镀镍液中的Fe(OH)3使镀层产生针孔、麻点;镀层孔隙率高后,则防蚀性能大大下降,有时不得不加厚镀层,造成生产效率下降、成本上升;各种大的机械微粒则造成镀层毛刺、粗糙而必须返工。
这些悬浮或粗大的任何机械杂质只有通过对镀液的认真过滤才能去除。
只有保持镀液高度清洁,才能减少故障、减少返工、提高质量、降低综合成本、提高市场竞争能力。
1·1·3 去除镀液杂质
镀液中难免会产生、积累各种有害的杂质。
当其超过允许值,则带来各种故障。
去除杂质有几种情况:
(1)通过过滤直接去除各种机械杂质。
(2)通过转化形成的机械杂质,过滤后去除。
例如酸铜液中过多的Cl-与Cu+形成CuCl沉淀,镀镍或氯化物镀锌液中的Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,HEDP镀铜液中的Fe2+形成Fe(OH)2沉淀等。
直接过滤可去除这些杂质。
碱性镀液中必然产生CO2-3,过多时有害。
在氰化镀铜与锌酸盐镀锌液中,过多C02-3在液温低时,饱和结晶成固体Na2CO3·nH2O,过滤后可去除。
(3)可溶性杂质通过处理,以固体形态过滤去除。
这是很常用的处理杂质的方法。
例如氯化钾镀锌中Fe2+通过氧化变为Fe3+,进而形成絮凝状Fe(OH)3沉淀,液中Cu2+、Pb2+杂质加入锌粉置换沉淀,氰化镀铜、HEDP镀铜、镀镍液中的很有害的Cr02-4通过加入保险粉(连二亚硫酸钠)还原为Cr3+进而生成Cr(OH)3沉淀;镀镍液中的Cu2+加入黄血盐形成沉淀,酸性亮锡液中Cu2+加入硫化钠形成沉淀,β-锡酸加入絮凝剂絮凝沉淀;镀液中可被活性炭吸附的有机杂质加入活性炭吸附后沉淀等。
1·2 过滤的形式
1·2·1 翻槽过滤
翻槽过滤是指用泵或手工舀,将溶液从原工作槽中过滤至其他干净槽中,将工作槽清洗干净后(对电镀则同时清洗阳极袋与阳极),再过滤(或直接)返回原工作槽,再补充调整工作液。
翻槽过滤效果好,过滤较彻底。
下述情况必须翻槽过滤:
(1)对镀液杂质处理产生大量固体沉淀时;
(2)连续过滤难以去除的,积于槽底或死角处的较多的沉淀物;
(3)氯化物镀锌除铁等,酸性光亮镀锡除四价锡化合物、Cu2+杂质等,对上部清液虹吸抽出后,为减少镀液损失而对泥脚手工再过滤;
(4)镀槽等工作槽内表面积沉物较多而需作清除处理时。
1·2·2 连续循环过滤
连续循环过滤的效率比翻槽过滤低,但不会造成停产。
连续循环过滤是从工作槽一端近底部抽取溶液,经过滤机过滤返回槽的另一端。
目的是保持工作液清洁。
因过滤后的溶液与有些脏的溶液又相混合,固体杂质可逐渐减少,因而效率比翻槽过滤要低。
循环过滤的目的主要在于保持清洁,因而前提是溶液本身就较清洁,故应在翻槽过滤的基础上再实施循环过滤。
若溶液本身已很脏且槽底有较多泥脚时,作循环过滤,反而会将泥脚翻起来,工作液更脏,甚至无法生产。
若过滤机实际流量太小,对固体杂质的去除速度小于生成速度,则循环过滤会失去意义。
当对镀液采用空气搅拌时,槽底若有泥脚,必然会被搅起,则必须采用连续循环过滤。
在对镀液作循环过滤若同时连续电解去除镀液中的易被小电流电解去除的金属杂质,则最为先进。
此时,从镀槽溢流口溢流出的镀液先汇集于一小槽,从小槽抽取镀液进入过滤机过滤后再返回镀槽的另一端。
在小槽上另设一小整流器及极板,以小JK连续电解处理杂质。
采用连续滴加光亮剂时可加于小槽中,通过过滤机自然混合均匀。
在锌酸盐镀锌时,镀槽中全部挂不溶性铁阳极,在小槽中放入0#锌作为溶锌槽而补充锌,比镀槽中混挂铁板与锌板效果更好。
在镀铜-镍-铬工艺中,对亮镍液采用这种连续电解很易引入的铜杂质,比铜杂质过多时化学沉淀法处理或常加入除杂水之类效果要好得多。
1·3 过滤机的选择
1·3·1 过滤机的流量
过滤机的标称流量(t/h)是指过滤材料在完全无堵塞情况下的流过清水的最大流量。
因为过滤机的实际流量是一个变数而无法标注;随着过滤材料上滤渣的不断积累,其阻力越来越大,机内压力越来越高(现代过滤机均设有压力表),实际流量则越来越小。
因此实际流量总是低于标称流量的。
循环过滤时,标称流量应为槽液体积的8-12倍。
1·3·2 过滤精度
过滤精度是指过滤机的过滤材料能够滤除固体微粒的最小粒径(μm)。
实际精度也是一个变量:
当滤芯(或滤布、滤纸等)上积聚滤渣越多时,其上部小的微孔被堵塞越多,过滤精度则会逐渐降低。
影响实际过滤精度的因素有以下几种:
(1)过滤材料的影响。
同一台过滤机,换用不同精度的过滤材料,过滤精度不一样。
比如丙纶线缠绕蜂房式滤芯,其标称精度从0·2μm-20μm都有。
换用不同的滤芯,则可改变过滤精度。
(2)过滤机的结构影响。
有一段时间叠层式压板过滤机很流行,但使用后发现过滤精度非常差,根本达不到标称精度。
浙江桐庐三达过滤机厂对该问题进行了许多研究。
一开始怀疑滤布精度不够,换用进口优质滤布试验,还是不行。
后来发现是压板问题;国产品是测绘进口品尺寸开模注塑成型PP材料压板,但国产PP材料注塑的压扳机械强度不够,中间压紧后四周稀缝,形成溶液部分呈直通状。
最后只好修改模具,加厚压板以提高机械强度,精度才得以提高。
采用线绕式滤芯的,一开始是一组滤芯通过滤筒盖板压紧时同时压紧滤芯,但由于滤芯长度有误差和使用过程中的变形,造成一部分滤芯压紧了密封较好,尺寸稍短的则压不紧而有薄弱之处,未压紧之处阻力小,也造成滤液直通。
现多改为单支滤芯分别用旋塞方式了。
(3)安装好坏的影响。
有大颗粒机械杂质,则压不紧,若在安装滤芯时橡胶垫圈遗失或其上有大颗粒机械杂质,则压不紧,也造成阻力小的薄弱之处。
所以在安装滤芯时应认真操作。
过滤精度的选择以溶液要求而定。
其间有一矛盾:
过滤精度越高,过滤越干净,但滤材堵塞越快,实际流量下降越快,滤芯清洗越频繁,清洗彻底越困难。
化学镀液要求精度高,应在2μm以上,镀铜与镀镍5μm为好,镀锌液脏得快,10μm-20μm即可,要求不太高,精度高时清洗过于频繁。
1·3·3 过滤机泵的选择
(1)磁力泵
过去对离心泵轴封材料用聚四氟乙烯,耐磨耗性不够。
轴封处易漏液造成溶液损失,故改用无轴封的磁力泵,不会漏液。
但使用后发现有几个问题:
①引入铁磁性物质造成泵内磨损很快,磁力泵内转子与定子之间的间隙本来就小,若引入铁磁性粉渣,则被泵内永磁铁牢牢吸住而形成磨料,很快将永磁铁外的注塑层磨穿而磁铁受腐。
而电镀溶液中又难免有工件腐蚀,镍渣屑等形成铁磁性粉、屑,所以磁力泵使用寿命很短。
②磁力泵内磁铁的磁性会逐渐衰退(特别磁铁质量不良时),造成传动力矩减小,泵扬程与吸程下降,过滤机内压力减小。
所以,现在过滤机上已很少采用磁力泵,对镀银、镀金这类镀液很贵但槽液体积一般都不大的镀种,又不易引入铁磁性杂质者,仍宜采用标称功率不大的进口磁力泵的小型过滤机。
虽价贵,但在总投入中所占比例仍很小。
(2)改进型离心泵
现过滤机多采用改进后的离心泵。
其轴封材料改用了高硬度、高耐磨性、高平整性的碳化硅材料,比原用聚四氟乙烯材料好很多,正常使用几年,轴封处仍不漏液。
(3)自吸泵
自吸泵具有较强抽力,进液管中具有真空抽吸能力,但造价高,内部稍磨损间隙大时,则失去自吸能力,故实际上很少采用。
(4)液下泵
液下泵的叶轮直接浸在溶液中,开机即可使用。
但泵轴太长时易变形损坏。
将泵与过滤机一体化后即成为液下泵过滤机。
但多为小型化的,否则置于槽上所占面积太大。
轴短后,只能从中部抽液,底部脏液不易抽取。
小体积槽液采用空气搅拌时可选用。
1·4 过滤机的安装与使用
1·4·1 安装高度
过滤机在安装时,过滤筒上部边沿必须高于槽液液面。
否则在清洗滤芯打开滤筒盖后,溶液会因液位差而从筒上部溢出。
大生产中出过这类问题。
1·4·2 试机
过滤机严禁空转,否则泵很快磨损。
在安装好进出液管道严实后,应按使用说明书要求加够引水。
对采用三相电动机的过滤机,在确定接好电源线无缺相时,灌注好引水后,先启动电机几十秒然后关机,仔细察看电机转向与机上标识的箭头旋转方向是否相符,若不相符,则应任意交换两根火线重接,使电机转向改变。
转向不对,则过滤机流量会很小,机上表压不会上升或升高很少。
1·4·3 维护
(1)过滤机清洗
使用中应及时观察表压显示。
若表压一直不升高,说明滤芯等未安装好,有薄弱漏液之处,应拆开重新安装好。
当表压接近红线标识处时,说明滤芯已堵塞严重,实际流量已很小,应拆开取出滤芯清洗;若指针已达红线标识范围时,则必须清洗了。
清洗滤芯时应仔细、认真、反复洗干净。
对氯化钾镀锌液及镀镍液,滤芯有时难于洗干净,黄色堵塞物过多(多为氢氧化铁沉淀),可于稀盐酸液中泡一段时间后进一步清洗。
但对酸铜、光亮酸锡、镀铬等怕C1-的镀液,则严禁用盐酸浸泡,否则洗不尽(大生产中出现过工人对光亮酸铜液过滤机滤芯清洗用盐酸浸泡后造成镀液引入过多C1-难于处理而报废镀液的严重事故)。
滤筒上沿应洗干净,O形密封圈上也应无异物。
所有螺栓旋紧程度应适中,过松密封不良,过紧则易滑丝损坏。
(2)清洁与防腐
应养成爱护设备良好习惯。
有些地方过滤机上灰尘很厚、盐类结晶很多也不作清洁处理。
对轴等露出部分最好涂薄层黄油保护,不少地方锈蚀很严重了也不处理。
用水冲洗时,水不能进入电机及电源开关盒内。
最好及时擦洗而不要用水冲洗。
1·5 其他问题
1·5·1 管道固定
多数管道卡箍都是铁皮制件镀锌的,一是很易旋滑丝,二是耐腐性差(不锈钢在电镀车间也不耐腐)。
故管道连接处最好另用粗铁丝扎紧。
插入镀液的进出液夹钢丝管应设法在槽上拴牢固而不致掉出槽外。
大生产中发生过多起不慎掉出,因虹吸作用而损失不少镀液的事故。
1·5·2 机内排液
亮镍液中因硼酸含量高,液冷后易结晶。
单班制生产时,下班停机后最好将过滤机内积液趁热排出,以免硼酸在机内结晶堵死滤芯及在泵内结晶,使第二天开机时电机过荷而烧毁。
大生产在镀光亮镍铁合金时就出过这类事故。
最佳办法是在塑料槽底侧部焊设过滤机进液总阀、异径三通。
三通上设一支排液阀,停机后关总阀、开排液阀,机内镀液经排液阀流入塑料盆中,返回镀槽。
第二天工作前先关排液阀,再开进液总阀,过滤机则可自灌引液后开机作循环过滤。
1·5·3 底阀的取舍
一般过滤机均配有进液管底阀组件,起两个作用:
一是避免大块杂物进入过滤泵内造成泵损坏,二是在灌注引水时底阀关闭,易对进液管内灌注引水、排除空气。
不少人嫌其碍事或弃之不用。
最好还是要用,特别在进液管道较长时。
1·6 难于机械过滤的镀液
1·6·1 含
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