1、電鍍?nèi)芤旱倪^濾、加熱與冷卻袁詩璞(成都市機(jī)投鎮(zhèn)會所花園A3-02-202,四川成都, 610045)摘要：介紹了電鍍?nèi)芤哼^濾的目的,過濾機(jī)的選擇、安裝、使用和維護(hù);加熱方式和熱源,加熱器材質(zhì),表面功率,自動控制溫控器及測溫探頭的選擇;冷卻的方法及在陽極氧化中冷卻鈦管的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：電鍍設(shè)備;溶液過濾;加熱;冷卻1電鍍?nèi)芤旱倪^濾1·1過濾的目的1·1·1延長使用壽命對溶液實施過濾主要起凈化溶液作用。當(dāng)除油液中油污等雜質(zhì)重時,除油效果變差,補(bǔ)充材料增加,所用液溫提高。若不過濾,通常只能部分或全部更新除油液。為此,向榮老先生專門開發(fā)了一種除油液過濾機(jī),通過過濾,不但可提

2、高除油效果,而且能大大延長除油液的使用壽命。化學(xué)鍍是一種自催化還原工藝。當(dāng)鍍液中有細(xì)小固體微粒時,則成為催化還原中心,鍍液中的本含量就不高的主鹽金屬離子,不是在工件上而是在這些微粒上很快還原而消耗掉,鍍液會很快失效而報廢。只有及時通過過濾去除這些微粒,才能保證或延長化學(xué)鍍液的使用壽命。1·1·2減少鍍液故障,提高鍍層質(zhì)量即使在電鍍?nèi)芤褐刑幱趹腋畹墓腆w微粒,通過擴(kuò)散、對流、電泳等作用到達(dá)陰極表面與鍍層共沉積或附著在鍍層表面,也會出現(xiàn)不少故障,造成返工甚至工件報廢。對光亮性電鍍,輕則降低鍍層光亮整平性,重則產(chǎn)品不合格。例如高染料型光亮酸銅液中的染料聚集物使鍍層產(chǎn)生麻砂,酸銅液

3、中Cu+重時生成Cu2O銅粉使鍍層失光、起光慢、整平差;鍍鎳液中的Fe(OH)3使鍍層產(chǎn)生針孔、麻點;鍍層孔隙率高后,則防蝕性能大大下降,有時不得不加厚鍍層,造成生產(chǎn)效率下降、成本上升;各種大的機(jī)械微粒則造成鍍層毛刺、粗糙而必須返工。這些懸浮或粗大的任何機(jī)械雜質(zhì)只有通過對鍍液的認(rèn)真過濾才能去除。只有保持鍍液高度清潔,才能減少故障、減少返工、提高質(zhì)量、降低綜合成本、提高市場競爭能力。1·1·3去除鍍液雜質(zhì)鍍液中難免會產(chǎn)生、積累各種有害的雜質(zhì)。當(dāng)其超過允許值,則帶來各種故障。去除雜質(zhì)有幾種情況:(1)通過過濾直接去除各種機(jī)械雜質(zhì)。(2)通過轉(zhuǎn)化形成的機(jī)械雜質(zhì),過濾后去除。例如酸

4、銅液中過多的Cl-與Cu+形成CuCl沉淀,鍍鎳或氯化物鍍鋅液中的Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,HEDP鍍銅液中的Fe2+形成Fe(OH)2沉淀等。直接過濾可去除這些雜質(zhì)。堿性鍍液中必然產(chǎn)生CO2-3,過多時有害。在氰化鍍銅與鋅酸鹽鍍鋅液中,過多C02-3在液溫低時,飽和結(jié)晶成固體Na2CO3·nH2O,過濾后可去除。(3)可溶性雜質(zhì)通過處理,以固體形態(tài)過濾去除。這是很常用的處理雜質(zhì)的方法。例如氯化鉀鍍鋅中Fe2+通過氧化變?yōu)镕e3+,進(jìn)而形成絮凝狀Fe(OH)3沉淀,液中Cu2+、Pb2+雜質(zhì)加入鋅粉置換沉淀,氰化鍍銅、HEDP鍍銅、鍍鎳液中的很有害的Cr02-4通過加入保險粉(

5、連二亞硫酸鈉)還原為Cr3+進(jìn)而生成Cr(OH)3沉淀;鍍鎳液中的Cu2+加入黃血鹽形成沉淀,酸性亮錫液中Cu2+加入硫化鈉形成沉淀,-錫酸加入絮凝劑絮凝沉淀;鍍液中可被活性炭吸附的有機(jī)雜質(zhì)加入活性炭吸附后沉淀等。1·2過濾的形式1·2·1翻槽過濾翻槽過濾是指用泵或手工舀,將溶液從原工作槽中過濾至其他干凈槽中,將工作槽清洗干凈后(對電鍍則同時清洗陽極袋與陽極),再過濾(或直接)返回原工作槽,再補(bǔ)充調(diào)整工作液。翻槽過濾效果好,過濾較徹底。下述情況必須翻槽過濾:(1)對鍍液雜質(zhì)處理產(chǎn)生大量固體沉淀時;(2)連續(xù)過濾難以去除的,積于槽底或死角處的較多的沉淀物;(3)氯化

6、物鍍鋅除鐵等,酸性光亮鍍錫除四價錫化合物、Cu2+雜質(zhì)等,對上部清液虹吸抽出后,為減少鍍液損失而對泥腳手工再過濾;(4)鍍槽等工作槽內(nèi)表面積沉物較多而需作清除處理時。1·2·2連續(xù)循環(huán)過濾連續(xù)循環(huán)過濾的效率比翻槽過濾低,但不會造成停產(chǎn)。連續(xù)循環(huán)過濾是從工作槽一端近底部抽取溶液,經(jīng)過濾機(jī)過濾返回槽的另一端。目的是保持工作液清潔。因過濾后的溶液與有些臟的溶液又相混合,固體雜質(zhì)可逐漸減少,因而效率比翻槽過濾要低。循環(huán)過濾的目的主要在于保持清潔,因而前提是溶液本身就較清潔,故應(yīng)在翻槽過濾的基礎(chǔ)上再實施循環(huán)過濾。若溶液本身已很臟且槽底有較多泥腳時,作循環(huán)過濾,反而會將泥腳翻起來,工作

7、液更臟,甚至無法生產(chǎn)。若過濾機(jī)實際流量太小,對固體雜質(zhì)的去除速度小于生成速度,則循環(huán)過濾會失去意義。當(dāng)對鍍液采用空氣攪拌時,槽底若有泥腳,必然會被攪起,則必須采用連續(xù)循環(huán)過濾。在對鍍液作循環(huán)過濾若同時連續(xù)電解去除鍍液中的易被小電流電解去除的金屬雜質(zhì),則最為先進(jìn)。此時,從鍍槽溢流口溢流出的鍍液先匯集于一小槽,從小槽抽取鍍液進(jìn)入過濾機(jī)過濾后再返回鍍槽的另一端。在小槽上另設(shè)一小整流器及極板,以小JK連續(xù)電解處理雜質(zhì)。采用連續(xù)滴加光亮劑時可加于小槽中,通過過濾機(jī)自然混合均勻。在鋅酸鹽鍍鋅時,鍍槽中全部掛不溶性鐵陽極,在小槽中放入0#鋅作為溶鋅槽而補(bǔ)充鋅,比鍍槽中混掛鐵板與鋅板效果更好。在鍍銅-鎳-鉻工

8、藝中,對亮鎳液采用這種連續(xù)電解很易引入的銅雜質(zhì),比銅雜質(zhì)過多時化學(xué)沉淀法處理或常加入除雜水之類效果要好得多。1·3過濾機(jī)的選擇1·3·1過濾機(jī)的流量過濾機(jī)的標(biāo)稱流量(t/h)是指過濾材料在完全無堵塞情況下的流過清水的最大流量。因為過濾機(jī)的實際流量是一個變數(shù)而無法標(biāo)注;隨著過濾材料上濾渣的不斷積累,其阻力越來越大,機(jī)內(nèi)壓力越來越高(現(xiàn)代過濾機(jī)均設(shè)有壓力表),實際流量則越來越小。因此實際流量總是低于標(biāo)稱流量的。循環(huán)過濾時,標(biāo)稱流量應(yīng)為槽液體積的8-12倍。1·3·2過濾精度過濾精度是指過濾機(jī)的過濾材料能夠濾除固體微粒的最小粒徑(m)。實際精度也是一

9、個變量:當(dāng)濾芯(或濾布、濾紙等)上積聚濾渣越多時,其上部小的微孔被堵塞越多,過濾精度則會逐漸降低。影響實際過濾精度的因素有以下幾種:(1)過濾材料的影響。同一臺過濾機(jī),換用不同精度的過濾材料,過濾精度不一樣。比如丙綸線纏繞蜂房式濾芯,其標(biāo)稱精度從0·2m-20m都有。換用不同的濾芯,則可改變過濾精度。(2)過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)影響。有一段時間疊層式壓板過濾機(jī)很流行,但使用后發(fā)現(xiàn)過濾精度非常差,根本達(dá)不到標(biāo)稱精度。浙江桐廬三達(dá)過濾機(jī)廠對該問題進(jìn)行了許多研究。一開始懷疑濾布精度不夠,換用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)濾布試驗,還是不行。后來發(fā)現(xiàn)是壓板問題;國產(chǎn)品是測繪進(jìn)口品尺寸開模注塑成型PP材料壓板,但國產(chǎn)PP材料

10、注塑的壓扳機(jī)械強(qiáng)度不夠,中間壓緊后四周稀縫,形成溶液部分呈直通狀。最后只好修改模具,加厚壓板以提高機(jī)械強(qiáng)度,精度才得以提高。采用線繞式濾芯的,一開始是一組濾芯通過濾筒蓋板壓緊時同時壓緊濾芯,但由于濾芯長度有誤差和使用過程中的變形,造成一部分濾芯壓緊了密封較好,尺寸稍短的則壓不緊而有薄弱之處,未壓緊之處阻力小,也造成濾液直通?，F(xiàn)多改為單支濾芯分別用旋塞方式了。(3)安裝好壞的影響。有大顆粒機(jī)械雜質(zhì),則壓不緊,若在安裝濾芯時橡膠墊圈遺失或其上有大顆粒機(jī)械雜質(zhì),則壓不緊,也造成阻力小的薄弱之處。所以在安裝濾芯時應(yīng)認(rèn)真操作。過濾精度的選擇以溶液要求而定。其間有一矛盾:過濾精度越高,過濾越干凈,但濾材堵

11、塞越快,實際流量下降越快,濾芯清洗越頻繁,清洗徹底越困難?；瘜W(xué)鍍液要求精度高,應(yīng)在2m以上,鍍銅與鍍鎳5m為好,鍍鋅液臟得快, 10m-20m即可,要求不太高,精度高時清洗過于頻繁。1·3·3過濾機(jī)泵的選擇(1)磁力泵過去對離心泵軸封材料用聚四氟乙烯,耐磨耗性不夠。軸封處易漏液造成溶液損失,故改用無軸封的磁力泵,不會漏液。但使用后發(fā)現(xiàn)有幾個問題:引入鐵磁性物質(zhì)造成泵內(nèi)磨損很快,磁力泵內(nèi)轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙本來就小,若引入鐵磁性粉渣,則被泵內(nèi)永磁鐵牢牢吸住而形成磨料,很快將永磁鐵外的注塑層磨穿而磁鐵受腐。而電鍍?nèi)芤褐杏蛛y免有工件腐蝕,鎳渣屑等形成鐵磁性粉、屑,所以磁力泵使用壽

12、命很短。磁力泵內(nèi)磁鐵的磁性會逐漸衰退(特別磁鐵質(zhì)量不良時),造成傳動力矩減小,泵揚(yáng)程與吸程下降,過濾機(jī)內(nèi)壓力減小。所以,現(xiàn)在過濾機(jī)上已很少采用磁力泵,對鍍銀、鍍金這類鍍液很貴但槽液體積一般都不大的鍍種,又不易引入鐵磁性雜質(zhì)者,仍宜采用標(biāo)稱功率不大的進(jìn)口磁力泵的小型過濾機(jī)。雖價貴,但在總投入中所占比例仍很小。(2)改進(jìn)型離心泵現(xiàn)過濾機(jī)多采用改進(jìn)后的離心泵。其軸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,正常使用幾年,軸封處仍不漏液。(3)自吸泵自吸泵具有較強(qiáng)抽力,進(jìn)液管中具有真空抽吸能力,但造價高,內(nèi)部稍磨損間隙大時,則失去自吸能力,故實際上很少采用。(4)液

13、下泵液下泵的葉輪直接浸在溶液中,開機(jī)即可使用。但泵軸太長時易變形損壞。將泵與過濾機(jī)一體化后即成為液下泵過濾機(jī)。但多為小型化的,否則置于槽上所占面積太大。軸短后,只能從中部抽液,底部臟液不易抽取。小體積槽液采用空氣攪拌時可選用。1·4過濾機(jī)的安裝與使用1·4·1安裝高度過濾機(jī)在安裝時,過濾筒上部邊沿必須高于槽液液面。否則在清洗濾芯打開濾筒蓋后,溶液會因液位差而從筒上部溢出。大生產(chǎn)中出過這類問題。1·4·2試機(jī)過濾機(jī)嚴(yán)禁空轉(zhuǎn),否則泵很快磨損。在安裝好進(jìn)出液管道嚴(yán)實后,應(yīng)按使用說明書要求加夠引水。對采用三相電動機(jī)的過濾機(jī),在確定接好電源線無缺相時,灌

14、注好引水后,先啟動電機(jī)幾十秒然后關(guān)機(jī),仔細(xì)察看電機(jī)轉(zhuǎn)向與機(jī)上標(biāo)識的箭頭旋轉(zhuǎn)方向是否相符,若不相符,則應(yīng)任意交換兩根火線重接,使電機(jī)轉(zhuǎn)向改變。轉(zhuǎn)向不對,則過濾機(jī)流量會很小,機(jī)上表壓不會上升或升高很少。1·4·3維護(hù)(1)過濾機(jī)清洗使用中應(yīng)及時觀察表壓顯示。若表壓一直不升高,說明濾芯等未安裝好,有薄弱漏液之處,應(yīng)拆開重新安裝好。當(dāng)表壓接近紅線標(biāo)識處時,說明濾芯已堵塞嚴(yán)重,實際流量已很小,應(yīng)拆開取出濾芯清洗;若指針已達(dá)紅線標(biāo)識范圍時,則必須清洗了。清洗濾芯時應(yīng)仔細(xì)、認(rèn)真、反復(fù)洗干凈。對氯化鉀鍍鋅液及鍍鎳液,濾芯有時難于洗干凈,黃色堵塞物過多(多為氫氧化鐵沉淀),可于稀鹽酸液中泡一

15、段時間后進(jìn)一步清洗。但對酸銅、光亮酸錫、鍍鉻等怕C1-的鍍液,則嚴(yán)禁用鹽酸浸泡,否則洗不盡(大生產(chǎn)中出現(xiàn)過工人對光亮酸銅液過濾機(jī)濾芯清洗用鹽酸浸泡后造成鍍液引入過多C1-難于處理而報廢鍍液的嚴(yán)重事故)。濾筒上沿應(yīng)洗干凈, O形密封圈上也應(yīng)無異物。所有螺栓旋緊程度應(yīng)適中,過松密封不良,過緊則易滑絲損壞。(2)清潔與防腐應(yīng)養(yǎng)成愛護(hù)設(shè)備良好習(xí)慣。有些地方過濾機(jī)上灰塵很厚、鹽類結(jié)晶很多也不作清潔處理。對軸等露出部分最好涂薄層黃油保護(hù),不少地方銹蝕很嚴(yán)重了也不處理。用水沖洗時,水不能進(jìn)入電機(jī)及電源開關(guān)盒內(nèi)。最好及時擦洗而不要用水沖洗。1·5其他問題1·5·1管道固定多數(shù)管道

16、卡箍都是鐵皮制件鍍鋅的,一是很易旋滑絲,二是耐腐性差(不銹鋼在電鍍車間也不耐腐)。故管道連接處最好另用粗鐵絲扎緊。插入鍍液的進(jìn)出液夾鋼絲管應(yīng)設(shè)法在槽上拴牢固而不致掉出槽外。大生產(chǎn)中發(fā)生過多起不慎掉出,因虹吸作用而損失不少鍍液的事故。1·5·2機(jī)內(nèi)排液亮鎳液中因硼酸含量高,液冷后易結(jié)晶。單班制生產(chǎn)時,下班停機(jī)后最好將過濾機(jī)內(nèi)積液趁熱排出,以免硼酸在機(jī)內(nèi)結(jié)晶堵死濾芯及在泵內(nèi)結(jié)晶,使第二天開機(jī)時電機(jī)過荷而燒毀。大生產(chǎn)在鍍光亮鎳鐵合金時就出過這類事故。最佳辦法是在塑料槽底側(cè)部焊設(shè)過濾機(jī)進(jìn)液總閥、異徑三通。三通上設(shè)一支排液閥,停機(jī)后關(guān)總閥、開排液閥,機(jī)內(nèi)鍍液經(jīng)排液閥流入塑料盆中,返回

17、鍍槽。第二天工作前先關(guān)排液閥,再開進(jìn)液總閥,過濾機(jī)則可自灌引液后開機(jī)作循環(huán)過濾。1·5·3底閥的取舍一般過濾機(jī)均配有進(jìn)液管底閥組件,起兩個作用:一是避免大塊雜物進(jìn)入過濾泵內(nèi)造成泵損壞,二是在灌注引水時底閥關(guān)閉,易對進(jìn)液管內(nèi)灌注引水、排除空氣。不少人嫌其礙事或棄之不用。最好還是要用,特別在進(jìn)液管道較長時。1·6難于機(jī)械過濾的鍍液1·6·1含氟重的鍍液對于含氟重的鍍鉻液(不宜用含氟重的鍍鉻添加劑)、氟硼酸鹽之類鍍液,用過濾機(jī)連續(xù)過濾存在困難。原因是過濾機(jī)盡管多數(shù)制件都是塑料的,但泵軸材料卻難找到耐氟化物的。磁力泵有用陶瓷軸的,但也不耐氟化物腐蝕。不

18、銹鋼甚至鈦材都不耐氟化物腐蝕。全塑料軸的機(jī)械強(qiáng)度又不夠。只有在解決了金屬軸耐氟化物腐蝕的問題后,這類泵才可以長期使用。1·6·2化學(xué)鍍液在一個塑料電鍍廠工作時,開始用的是化學(xué)沉銅工藝。為省成本,硫酸銅、酒石酸鉀鈉等都用工業(yè)級材料,化學(xué)鍍銅液較臟,自催化還原報廢快。曾試過用過濾機(jī)對室溫化學(xué)鍍銅液用連續(xù)循環(huán)過濾,但兩天后,塑料管內(nèi)、泵內(nèi)都還原生成一厚層銅,不敢再用。微酸性化學(xué)鍍鎳液對鍍液清潔度要求很高,否則在細(xì)微沉淀上很快成為自催化還原中心而使鍍液很快報廢。道理上要用精度2m過濾機(jī)作循環(huán)過濾為好。液溫高達(dá)90,過濾機(jī)的耐高溫性尚可解決,但濾芯上沉淀的濾渣照樣成為催化還原中心,在

19、濾芯上會沉積鎳層,難于解決。現(xiàn)在所謂的化學(xué)鍍鎳專用過濾機(jī)無非是濾芯采用了耐濃硝酸腐蝕的材質(zhì),頻繁取出濾芯后,水洗后用濃硝酸退除濾芯上沉積的化學(xué)鎳層,再作認(rèn)真清洗。在工作液溫下直接過濾,從理論上講是無法根本解決濾芯的鎳沉積的。筆者認(rèn)為,高溫化學(xué)鍍鎳液只能采用間歇式過濾:液溫降低到70以下的不反應(yīng)溫度時,再對鍍液翻槽認(rèn)真過濾干凈。若生產(chǎn)量大時,則應(yīng)有兩槽鍍液輪換使用。這樣作,加熱能耗會大些。若只有一槽鍍液,則只能間歇工作:認(rèn)為液臟后,停止工作,用鈦蛇形管通冷水快速冷卻至70以下(設(shè)數(shù)顯溫控器),迅速翻槽過濾至有加熱設(shè)施的另一個鍍槽(也可大容量過濾機(jī)連續(xù)循環(huán)過濾一段時間),再迅速加熱至工作液溫繼續(xù)生

20、產(chǎn)。2電鍍?nèi)芤旱募訜?·1蒸汽加熱蒸汽加熱的優(yōu)點是加熱速度較快,對工作槽液體積較大時尤為適用。對工作液加熱,采用耐腐蝕易導(dǎo)熱的金屬管制成蛇形管,置于槽底或槽側(cè),從一端通入蒸汽,出氣則可用于加熱熱水槽。也有作成排管式加熱的,加熱管置于槽底,加熱較均勻,但不利于打撈掉件,故用槽側(cè)加熱方式的較多。對燙水槽可直接沖入蒸汽加熱,熱效率高,但若不設(shè)消聲裝置,則噪聲較大。對電鍍液等工作液則不能用蒸汽直沖,否則一是引入雜質(zhì)多,二是冷凝水造成溶液被稀釋、體積不斷加大。烘干工件,也有用蒸汽管加熱的蒸汽烘箱。使用高壓鍋爐,產(chǎn)生的高壓蒸汽送入電鍍車間時,宜用減壓閥將汽壓降至0·2MPa供汽,否則閥

21、門、彎頭、三通等易于損壞。鋼鐵件堿性高溫發(fā)藍(lán)液不宜用蒸汽加熱,否則一旦埋入液中的加熱管道發(fā)生泄漏,則會引起發(fā)藍(lán)溶液爆沸飛濺而出。易出傷人事故。蒸汽加熱具有如下缺點:(1)需燒蒸汽鍋爐提供過熱蒸汽。而燒鍋爐又有不少問題,如:需對鍋爐用水作軟化處理;需具有操作上崗證的專門鍋爐工進(jìn)行操作;鍋爐系壓力容器,每年需停爐清洗水垢,由勞動執(zhí)法部門作例行年檢,年檢合格后才能繼續(xù)使用:鍋爐多燃煤(有天然氣的地方也有燒天然氣的),對煙塵的治理要求越來越高,治理達(dá)標(biāo)困難;無論天然氣和煤炭,價格上升很快,成本越來越高。在許多城市與城郊都已限制或禁止使用鍋爐。(2)實現(xiàn)自動控溫困難。一方面,自動控溫需采用質(zhì)量優(yōu)良、經(jīng)久

22、耐用的蒸汽電磁閥來控制蒸汽的供汽與停供;另一方面要不間斷地提供蒸汽供應(yīng),間歇式燒鍋爐無法實現(xiàn)自動控溫。因此,除非地處偏僻之處的大型電鍍廠或工業(yè)園區(qū)集中供熱,已很少采用蒸汽加熱。2·2循環(huán)熱水加熱對加熱溫度要求不高的溶液,可用熱水循環(huán)通過蛇形加熱管來加熱。有的個體戶燒小型開水鍋爐,將爐中水燒至80-90時,用管道泵將熱水輸送入加熱管,出水再返回小鍋爐。一段時間,燒柴油的“節(jié)能寶”獲得應(yīng)用,也是燒熱水作循環(huán)加熱;當(dāng)柴油售價大幅上漲后,又淘汰了“節(jié)能寶”。用循環(huán)熱水加熱時,加熱速度較慢。對高溫燙洗用熱水的加熱,仍輔以電加熱。2·3煤爐直接加熱有的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)為節(jié)省,對化學(xué)煮油槽與堿性

23、高溫發(fā)藍(lán)槽直接燒煤或天然氣對槽底直接加熱。不存在燒鍋爐的許多麻煩,也省錢。但燒煤同樣存在煙塵治理問題。需要注意的是,應(yīng)對槽底泥垢及時清理干凈。曾有一廠,化學(xué)除油槽槽底泥垢太厚,傳熱不良,突然爆裂,造成化學(xué)除油液飛濺而出、操作工人遭到嚴(yán)重燙傷,治療費就花了數(shù)萬元。2·4電加熱由于蒸汽加熱的諸多問題及限制,多數(shù)電鍍廠都轉(zhuǎn)為采用電加熱了。電加熱,對電鍍廠是一種清潔能源,不會產(chǎn)生環(huán)境污染。電加熱的另一優(yōu)點是易于實現(xiàn)對溶液的自動恒溫控制。電加熱的缺點是加熱速度較慢,電功率要求較大。例如對無保溫層的溶液槽計算結(jié)果為: 1000L溶液,從30加熱到55,若需1h要熱起來,電功率應(yīng)達(dá)69kW。采用電

24、加熱時務(wù)必注意:(1)單班制生產(chǎn)時,務(wù)必采用恒溫控制設(shè)施,不生產(chǎn)時恒溫保溫。若槽液停用已冷至室溫,則晚上提前加熱,恒溫到工作液溫時,上班即可工作,否則上班時現(xiàn)加熱,會等很長時間才能生產(chǎn)。(2)凡加溫用工作槽都應(yīng)設(shè)保溫層。雖一次投資大,但長期節(jié)能效果明顯,添加保溫層的附加投入很快即可回收回來,否則會得不償失。也不符合“節(jié)能減排”的政策要求。不生產(chǎn)時或預(yù)加熱時,槽口要用厚實塑料布將表面遮蓋嚴(yán)實。有人肯動腦筋,晚上不生產(chǎn)時在塑料布上加蓋一床棉被,預(yù)防熱損失效果很明顯,值得借鑒。2·5夾套槽間接加熱對于易腐蝕加熱器的溶液(例如氟硼酸鹽鍍錫鉛合金液)及一些加熱時不允許局部過熱而要求加熱均勻的溶

25、液(如微酸性化學(xué)鍍鎳液)及既要加熱又要冷卻的溶液(如鋁件的電拋光液,尺寸鍍鉻液),有時仍采用夾套槽加熱辦法。夾套槽加熱應(yīng)注意幾個問題:(1)內(nèi)槽的導(dǎo)熱性及防腐問題夾套槽加熱時,是在內(nèi)槽外一定間距套一個機(jī)械強(qiáng)度足夠的外槽,夾套中通入水,對夾套中的水再實施蒸汽或電加熱,通過內(nèi)槽將熱量傳遞給溶液。其受熱面積大,加熱均勻,不會局部過熱。對內(nèi)槽材料選擇既要防腐又要導(dǎo)熱性好。鍍硬鉻可用工業(yè)純鈦金屬,效果好,但造價高。資金實力強(qiáng)的單位有時采用?；瘜W(xué)鍍鎳可用經(jīng)過認(rèn)真鈍化的不銹鋼槽(有時外加陽極保護(hù))或耐酸搪瓷槽。電拋光時采用薄不銹鋼或碳鋼槽內(nèi)襯鉛板(鈦槽也不耐腐)。氟硼酸鹽鍍槽一般都小,采用薄聚氯乙烯槽。(2

26、)夾套中的水位問題由于考慮內(nèi)槽的導(dǎo)熱問題,內(nèi)槽較薄,機(jī)械強(qiáng)度不夠。但當(dāng)夾套中水位足夠高時,溶液與夾套水之間基本處于壓力平衡狀態(tài),內(nèi)槽受力很小。為此,應(yīng)保證夾套中水位足夠高。為及時補(bǔ)充夾套層中的水加熱后的蒸發(fā)損失,最好能設(shè)水位自動控制設(shè)施。為易于觀察水位,至少應(yīng)如鍋爐那樣設(shè)水位計,及時手工補(bǔ)水。外套槽設(shè)溢流水出口,控制液位不致過高。(3)溫度控制采用數(shù)字顯示式溫度控制器,溫控探頭置于工作液中。夾套水采用電加熱時,控制電加熱器供電的通斷。當(dāng)用蒸汽加熱時,則由蒸汽電磁閥控制蒸汽供應(yīng)。對于生產(chǎn)時因電流密度大而鍍液溫升快的電拋光、鍍硬鉻等工藝,則一開始應(yīng)加熱到工作液溫,以后則應(yīng)通入冷水降溫。達(dá)到工作液溫

27、應(yīng)切斷加熱源,溫控儀僅作監(jiān)測液溫用;蒸汽加熱時,關(guān)死手動蒸汽閥,改通入冷水;電加熱時切斷加熱電源,開啟冷卻供水閥供給冷卻水。依溫控器顯示液溫值調(diào)整冷水供給量,使液溫維持在工藝允許范圍內(nèi)。冷卻出水用作清洗用水。3加熱與冷卻器用材質(zhì)3·1鈦材3·1·1鈦材耐腐蝕原理鈦本身是很活潑的金屬,甚至能從水中置換出氫。鈦之所以廣泛用作防腐蝕材料,系因其極易鈍化。其表面很易生成致密的氧化層而鈍化,在所有金屬中鈦的鈍化性系數(shù)最大,達(dá)2·44。這層鈍化膜使其在多種介質(zhì)條件下能保護(hù)鈦金屬本身不受腐蝕。(1)在大氣中鈦自然很快鈍化。(2)在水中溶解氧作用下鈦會鈍化。(3)在含有

28、氧化性高價態(tài)的金屬離子的電解質(zhì)溶液中,高價態(tài)離子的氧化性能使鈦保持鈍態(tài)。例如鋁陽極氧化液中鋁離子只有三價態(tài)的而無二價、一價的,而硫酸含量又高,故不耐蝕。但在硫酸鹽光亮酸性鍍銅液中,雖硫酸含量也高,但銅離子呈Cu2+高價態(tài),鈍化了鈦,鈦就耐腐。(4)在任何氧化性介質(zhì)條件下耐腐。例如王水為:“三鹽一硝”兩種酸混合物,能溶解金,但其中硝酸的氧化性足以使鈦保持鈍態(tài),室溫下王水也不能溶解鈦。(5)在干燥的氯氣中,鈦在室溫下即腐蝕生成TiCl4,但在含有一定水分的氯氣中,鈦處于鈍態(tài)。(6)在弱酸性、中性與堿性溶液中,與液中溶解氧、電解質(zhì)中OH-等陰離子相互作用而鈍化。(7)除甲酸、草酸和相當(dāng)濃的檸檬酸外,

29、鈦對所有有機(jī)酸都具優(yōu)異耐蝕性。在有一定腐蝕性的介質(zhì)中,施加陽極保護(hù),能提高耐蝕能力。3·1·2不適于鈦材使用的場合凡是能使鈦的鈍化膜遭到破壞的場合,鈦都不耐腐而不能用作加熱和冷卻材料。(1)任何氟化物都易破壞鈦的鈍化膜。氫氟酸和氟硅酸對鈦的腐蝕性最強(qiáng)。極稀的氫氟酸也很快腐蝕鈦:2Ti+6HF=2TiF3+3H2鈦在含氟化物的酸性介質(zhì)中(包括氟硅酸、氟硼酸)中嚴(yán)重腐蝕。故鈦材不適用于任何含氟硼酸、氟硅酸鹽鍍液、含氟化物的復(fù)合催化鍍鉻液(包括采用含氟稍多的鍍鉻添加劑)、加有氟化物添加劑的亮鎳鍍鎳液等含氟溶液。(2)鈦不耐純還原性介質(zhì)腐蝕。鈦在純鹽酸中使用時,室溫時在質(zhì)量分?jǐn)?shù)7&

30、#183;5%以下, 60時3%以下, 100時0·5%以下。但鹽酸中含氯氣、硝酸、次氯酸鈉、鉻酸鹽、Fe3+、Cu2+、少量貴金屬,鈦即可鈍化而可用。在硫酸溶液中,鈦的耐腐蝕性隨硫酸濃度升高及液溫升高而下降:在0時能耐20%硫酸,室溫及充有氧氣的硫酸只能達(dá)5%, 100時則只能在0·2%硫酸中保持鈍態(tài)。在硫酸溶液中對鈦有緩蝕作用的主要物質(zhì)有: Fe3+、Cr02-4、MnO2、HNO3及氯氣。在硫酸中加入雙氧水,非但不利于鈦的鈍化,反而加速鈦的腐蝕,原因是H202會對鈦發(fā)生配合溶解。鈦在純磷酸液中耐蝕性差。在35時只耐質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%以下磷酸, 60時,鈦在10%磷酸中的年

31、腐蝕率在0·13mm左右, 100時只能耐3%以下磷酸。Fe3+、Ag+、Hg2+、HNO3具一定緩蝕性。因此,在磷酸-硫酸系化學(xué)或電化學(xué)拋光液中,既不能用鈦加熱器,也不能用鈦槽。(3)在堿性溶液中,鈦一般具耐蝕性。在NaOH液中比KOH液中的耐蝕性好。但在堿與過氧化氫的混合液中,鈦不耐腐蝕。H202+OH-=H0-2+H20H0-2+Ti+30H-=Ti(OH)202+H2O+4e(4)鈦質(zhì)工件電鍍前往往用硝酸加氫氟酸進(jìn)行酸洗(鈦籃等加工好后,為外觀美化,有時也酸洗去除氬弧焊焊疤及提高亮度)。需要注意的是,酸洗為放熱反應(yīng)使液溫上升;HNO3分解加快。在紅煙硝酸中,當(dāng)過剩的NO2超過

32、2%而水含量又不足時,由于反應(yīng)放熱會引起爆炸。在紅煙硝酸作用下,輕微撞擊或摩擦就會產(chǎn)生火花,引起劇烈爆炸;筆者原在國營企業(yè),因酸洗短截鈦管時裝載量過大,就發(fā)生過惡性爆炸事故。借此提請注意。3·1·3鈦焊接處的腐蝕鈦在焊接(通常采用氬弧焊)時,若冷卻快了,會產(chǎn)生微觀內(nèi)應(yīng)力。同時由于氫的擴(kuò)散聚集,壓應(yīng)力造成微觀裂紋,在使用時裂紋加大。由于氫或氧的作用,焊接時在熔合處附近會形成小的氣孔。當(dāng)焊前清潔不夠、焊絲及氬氣純度不夠時,氮、氧、氫、碳等雜質(zhì)增加,都易造成焊接處比未焊處耐蝕性下降,在焊接處首先受到腐蝕。故加工時焊接處越少越好。管道連接處可纏一段聚四氟乙烯薄膠帶(生料帶)加以保護(hù)

33、。3·2碳鋼與不銹鋼碳鋼材質(zhì)加熱器只適于化學(xué)或電解除油、鋅酸鹽鍍鋅液及熱水槽加熱。不銹鋼也因表面易鈍化而較耐腐。當(dāng)表面鈍化膜遭C1-、氟化物等破壞后,則很快生銹而被腐。在電鍍車間酸性空氣腐蝕下,用不銹鋼作整流器外殼、風(fēng)機(jī)及不銹鋼標(biāo)件,也生銹很快。不銹鋼分鐵素體(如0Crl3)、半鐵素體(如1Crl3)、馬氏體(如2Crl3)、奧式體(如0Crl8Ni9、1Crl8Ni9、1Crl8Ni9Ti等),其中以1Crl8Ni9Ti應(yīng)用最廣(市售裝飾性不銹鋼則為省成本,多不含Ni與Ti)。在純還原性介質(zhì)條件下,有的耐蝕性反而比鈦好。例如1Crl8Ni9T,i在質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%、沸騰條件磷酸中年腐

34、蝕率為0·061mm,而鈦在50%磷酸中35時的年腐蝕率即達(dá)0·46mm。若用含鉬和錳的Crl8Mnl0Ni5Mo3則更好, 50%磷酸80時年腐蝕率僅0·003mm;經(jīng)1050淬火過的,沸騰狀時為0·05mm。所以,對磷酸系或磷酸-硫酸系化學(xué)或電化學(xué)拋光時,用這類不銹鋼比用鈦的更好。1Crl8Ni9Ti不銹鋼用于光亮酸銅及硫酸鋁陽極氧化液中不耐腐(10% -50%硫酸中20時年腐蝕率達(dá)2·0mm-5·0mm)。酸銅液中高價Cu2+對不銹鋼不具緩蝕性,這一點與鈦不同。含鉬不銹鋼在稀硫酸液中耐蝕性好些, 20%硫酸20下年腐蝕率小于0&

35、#183;1mm。但Crl8Nil2Mo2Ti含鉬不銹鋼或Crl8Mnl0Nil5Mo含錳鉬不銹鋼價貴也不好買。大型鋁件硫酸陽極氧化液用大型冷卻器則可考慮訂購加工。3·3非金屬材質(zhì)3·3·1玻璃無氟純還原性介質(zhì)可用玻璃管外殼的直管立式電加熱器。普通玻璃管易炸裂不適用,要用95料耐熱玻璃或石英玻璃管,后者價很高。玻璃加熱管易碰壞,可外套鉆孔的內(nèi)徑比玻璃管外徑大5mm左右的PP管加以保護(hù)。玻璃材料無法作成冷卻管用。3·3·2聚四氟乙烯含氟溶液的加熱與冷卻只能用聚四氟乙烯材質(zhì)的,純還原性介質(zhì)加熱與冷卻時也可用。蒸汽加熱或水冷卻時可用多根細(xì)聚四氟乙烯管

36、作成束管式的換熱器置于溶液中使用,但占用空間較大,對鍍槽應(yīng)設(shè)計寬一些。電加熱管若直接在聚四氟乙烯管內(nèi)穿電熱絲,則管應(yīng)厚,機(jī)械強(qiáng)度才夠,但導(dǎo)熱性差。多數(shù)是在金屬電加熱器外套薄聚四氟乙烯管作外套防腐蝕保護(hù)。若套得太緊,則因金屬管與塑料管的熱膨脹系數(shù)相差大,塑料管易開裂,若間隙太大,則導(dǎo)熱性又下降。當(dāng)外套層有老化而損壞時,應(yīng)及時更換。4電加熱器的表面功率問題電加熱器外形有多種:立式單管直管形、縮管式W形、底部加熱的L形等。用鈦質(zhì)時,縮管W形的只能一次性使用,無法修復(fù),直管立式及L形的則可修復(fù)。電加熱器的功率指標(biāo)有兩個:一為每支加熱管的總功率,二為表面功率。整個槽液所需總功率與槽液體積、需加熱的溫度、

37、時間,槽體是否有保溫層等有關(guān),設(shè)計時可參考有關(guān)設(shè)計手冊。表面功率則指加熱器受熱部分單位表面積上分配的電功率,又叫表面負(fù)荷,單位常用W /cm2表示。有的人缺乏對表面功率的認(rèn)識,為省錢,總想一支小加熱器的功率越大越好,是不對的,使用壽命很短。選擇表面功率時應(yīng)考慮以下幾個因素:(1)加熱器的導(dǎo)熱性好壞加熱器的熱導(dǎo)率越大,則傳熱快,內(nèi)部電熱絲不易過熱。常用材料熱導(dǎo)率:銅>鋁>鈦>鐵>不銹鋼>玻璃>聚四氟乙烯塑料。銅、鋁雖導(dǎo)熱性好,但不耐腐,只能用于水加熱。(2)溶液導(dǎo)熱好壞溶液本身的導(dǎo)熱性差別不大,主要取決于對流快慢。用空氣攪拌時,對流快。但不適于所有溶液,而且通

38、常溶液在不工作時不開空氣攪拌(如單班制生產(chǎn)對鍍液提前加熱時)。(3)加熱器布置方式L形底部加熱的,溶液上下自然對流較好;槽側(cè)加熱的,對流差,有時表層液溫已很高,底層液溫卻很低,上下溫差大;電加熱器上部易過熱。(4)電加熱器制作好壞當(dāng)對螺旋式電加熱絲密繞后拉開間距不均勻時,過密一段的表面功率偏大,即表面功率不均勻,電熱絲間距小處易過熱燒斷。電加熱器內(nèi)部絕緣用填充料導(dǎo)熱性不良時,實際表面功率偏小,內(nèi)部電熱絲卻過熱,也易損壞。通?？砂聪率鰠?shù)選擇表面功率:鈦材:約3W /cm2、不銹鋼2·5W /cm2、95料耐熱玻璃1·8W /cm2、石英玻璃2·2W /cm2;聚四

39、氟乙烯0·5W /cm2。注意:只能以受熱部分面積作為計算面積。5溫度的自動控制5·1溫控器的選擇工業(yè)應(yīng)用的溫度自動控制絕大多數(shù)不要求具有很高的精度,因為適用工藝溫度都允許有一定的范圍。相反,精度過高反而造成控溫的執(zhí)行器件動作頻繁而帶來些附加問題,允許溫度誤差至少可達(dá)1-2。高精度溫控也造成溫控的成本增加;對電鍍而言,更側(cè)重于工作的長期運行可靠性及惡劣腐蝕氣氛條件下的防腐性?，F(xiàn)代溫控器最好不再用指針動圈式儀表顯示的,而宜用隨時能顯示溫度數(shù)值的LED發(fā)光數(shù)碼管數(shù)字顯示的。不一定要用電腦控制的小型溫控器,這類溫控器售價較高,電源部分多采用定壓輸出的高頻開關(guān)電源,因散熱要求良好,

40、儀表殼上有散熱窗口而作不到全密封,故其防蝕性差,單機(jī)安放在工藝槽附近反而壽命不長。自動線生產(chǎn)時,安在腐蝕性小的專用控制機(jī)柜中可以采用。此時測溫探頭引線有時很長,應(yīng)對其可能帶來的溫度誤差加以修正。不同形式的測溫探頭與相應(yīng)配套的溫控器,不能互換。因此,一般采用售價幾十元一臺的、體積稍大的、面板加有透明防護(hù)蓋的、用多圈電位器調(diào)整預(yù)置溫度的單點設(shè)置的LED數(shù)顯溫控器即可。溫控器上有未密封之處應(yīng)貼膠帶加以密封。后板接線樁頭或接線排在接線無誤后最好用透明膠紙粘貼加以密封,否則受潮受腐后會出現(xiàn)線間漏電失靈、接觸不良等故障。5·2測溫探頭的選擇5·2·1測溫元件對一般電鍍?nèi)芤?工

41、作液溫都低于100或在100左右,宜選用Pt l00鉑電阻的。它在低溫下應(yīng)用的分辨力較高、誤差較小。鉑電阻具有正溫度系數(shù):隨溫度上升,其阻值變大;溫控儀將其總阻值(包括引線電阻)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)溫度值示出。其阻值與溫度之間并非呈線性關(guān)系。因而鉑電阻用于精密測溫時,溫控器內(nèi)都有一套復(fù)雜的溫度線性補(bǔ)償電路。工業(yè)測控時則未設(shè)線性補(bǔ)償。正溫系數(shù)可以從數(shù)顯器上判定其損壞與否;當(dāng)輸入至溫控器的線路(包括鉑電阻本身或接線)發(fā)生短路時,在任何溫度下均顯示負(fù)溫度值(輸入電阻接近零),當(dāng)鉑電阻燒斷或探頭接線斷線時,溫控器因輸入電阻很大甚至無窮大,則顯示正800多。由此可以診斷探頭是否因進(jìn)液而短路或斷線而開路的損壞情況。

42、盡管鉑電阻理論上可用到500,但實際上市售十多元一支的鉑電阻探頭組件都是劣質(zhì)產(chǎn)品。可用,但溫度高后則外套瓷管會斷裂,所以不能超過120使用(正宗鉑電阻要60余元一支)。故用于鋼鐵件高溫堿性發(fā)藍(lán)及熱浸鍍鉛錫合金的測控溫時,宜采用熱電偶式探頭。熱電偶可測較高溫度,但測低溫時誤差較大。銅電阻探頭的熱慣性較大,一般很少用。半導(dǎo)體測溫探頭靈敏度高、響應(yīng)速度快,但互換性差,溫控器線路復(fù)雜。筆者自己開發(fā)過幾款,但市售品極少,也只適于低溫用。5·2·2探頭的防腐蝕問題測溫探頭用外殼材料應(yīng)耐相應(yīng)介質(zhì)的腐蝕。一般情況下宜用鈦質(zhì)的,堿性發(fā)藍(lán)等高溫?zé)犭娕伎捎貌讳P鋼材質(zhì)。但市售探頭外殼多數(shù)為紫銅管封

43、頭后鍍薄層裝飾鉻的,直接用于電鍍液會被很快腐蝕穿孔進(jìn)液而損壞。要改成鈦或不銹鋼的,則要找設(shè)備制造廠定做加工。若無條件改換材質(zhì)時,也可作簡易處理(應(yīng)購較長的探頭),用于一般電鍍低溫液:(1)用“生料帶”(聚四氟乙烯薄帶)對探頭外表密實纏繞3-4層(注意頭部應(yīng)纏實無漏出處);(2)用內(nèi)徑略大于探頭管外徑的熱縮管進(jìn)行熱縮一層塑料管,端頭乘熱用鉗子夾緊熱縮管以密封底部。使用時不可碰壞外保護(hù)層。也可外套鉆孔PP管加以保護(hù)(PP材料在強(qiáng)氧化性的鍍鉻液中會受腐蝕)。安裝前對引線引出部位先用加熱石蠟或魚燭滴入進(jìn)行密封處理,以免腐蝕性氣體或蒸汽浸入冷凝造成熱敏元件受潮、腐蝕。也易于拆換熱敏元件。安裝在不易受碰的

44、距加熱器一定距離的槽內(nèi)側(cè)壁上。務(wù)必安裝牢固(大生產(chǎn)中常出現(xiàn)工人不小心將探頭落入鍍液而進(jìn)液失靈、損壞的問題)。5·3溫度誤差問題溶液實際溫度與溫控器數(shù)字顯示值之間的差異會造成測控誤差。5·3·1誤差來源(1)溫控器本身質(zhì)量問題工業(yè)用溫控器現(xiàn)售價都低,粗制濫造品不少。有的線路元器件不良、線路過于簡單、穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓精度差、出廠前調(diào)校不認(rèn)真等,本身誤差就大。購買時應(yīng)當(dāng)場接上配套探頭,于熱水中用標(biāo)準(zhǔn)溫度計測定,誤差過大的則不能用。(2)測溫探頭互換性差有可能出廠校驗時用的良品探頭(電阻式用標(biāo)準(zhǔn)阻值電阻代替探頭)調(diào)試,而購買的劣質(zhì)探頭在相應(yīng)溫度下阻值不正確(電阻式),換一個探

45、頭讀數(shù)又不一樣。(3)探頭引線電阻影響鉑電阻之類售品探頭引出線短,實際使用時加長探頭線,會增大串聯(lián)總阻值,線徑越細(xì),附加電阻大,讀數(shù)越偏高。熱電偶探頭用線起補(bǔ)償作用,任意加長或減短都引入誤差。有時加長引線時接頭處接觸不良或絕緣不良造成漏電也加大或減小溫控器輸入電阻,應(yīng)十分注意。5·3·2誤差消除法(1)重新調(diào)校溫控儀。溫控儀內(nèi)部有可調(diào)校顯示數(shù)值的微調(diào)電阻。對電子電器熟悉的人可拆開溫控儀重新調(diào)校。不懂的人切不可亂調(diào)。(2)確認(rèn)相對誤差,設(shè)置控制溫度。準(zhǔn)備一支準(zhǔn)確的水銀或煤油溫度計,在欲控溫度值(例如對亮鎳液設(shè)為55)時看溫控器數(shù)值顯示值(例如為58),則將溫控器預(yù)置溫度設(shè)定為

46、該值(58)。5·4功率放大溫控器內(nèi)的小繼電器允許電流很小,不能直接連接負(fù)載,而要用交流接觸器來放大允許承載功率:溫控器小繼電器控制交流接觸器線圈電流的通斷,交流接觸器主觸頭串在負(fù)載回路中。同一臺溫控器按照使用說明書接線要求,既可接成加熱恒溫控制也可接成制冷恒溫控制。加熱恒溫控制時,液溫下降到預(yù)置溫度時,交流接觸器吸合,主觸頭接通加熱源(電加熱時的電加熱器,蒸汽加熱時的供汽電磁閥)。制冷控制時,溫度上升到預(yù)置溫度時,交流接觸器吸合,主觸頭接通制冷機(jī)啟動或接通冷卻供水的冷水電磁閥。偏離預(yù)置溫度1-2則作相反動作。當(dāng)槽液體積大,用多組電加熱器加熱時,不一定需要同時通斷所有加熱器電源,否則交流接觸器所需功率太大,動作頻繁?？蓳?jù)試驗結(jié)果控制部分電加熱器,其余則一直工作保溫。6溶液的冷卻一些工藝不允許液溫較高,如鍍鋅(特別是滾鍍鋅)、硫酸鹽光亮酸性鍍銅與鍍錫、鋁件硫酸陽極氧化(特別是硬質(zhì)氧化)等。當(dāng)超過工藝液溫上限值時,應(yīng)對鍍液降溫。6·1簡