第五章电镀设备(2学时).

第五章电镀设备1.镀槽和挂具1.1镀槽1.2挂具2.电气设备2.1直流电源2.2输电线路2.3电热设备3.其它设备镀槽按功能：电镀槽，除油槽，酸浸槽，中和槽，出光槽，钝化槽，水洗槽等。化学转化膜工艺中的磷化槽、阳极氧化槽、化学氧化槽、铬酸盐处理槽等。镀槽的种类按溶液性质：有机溶剂槽，碱液槽(如化学除油，电解除油，中和，碱性电镀液的槽子，碱性化学氧化槽)，酸液槽(如强浸蚀，弱浸蚀，酸性电镀液，特别是镀铬液的槽子，以及阳极氧化槽、铬酸盐处理槽、磷化处理槽)，热水槽冷水槽镀槽的材质根据溶液性质和温度确定，同时还要考虑到加工性能，成本和材料供应情况。用碳钢板焊接的槽体较为普遍，因为其强度高，坚固耐用，成本低，制作方便。一般来说，碱液除油槽，热水清洗槽用碳钢其他镀槽可用碳钢板内衬塑料、玻璃钢、瓷板，(镀铬槽)内衬铅温度低的槽子用塑料当镀槽体积较大时应在外壁设置水平或垂直加强肋外壁加强的镀槽镀槽的尺寸尺寸根据镀件尺寸和数量决定。现在槽体尺寸已逐渐趋向规范化。在大中型电镀厂和电镀车间，按工序由镀槽组成自动或半自动流水线。镀槽体积不宜太大，太大则槽液难维护，工艺条件难控制，操作不方便。但也不宜太小，太小则通过单位体积的电流太大而使温度升高太快。一般每升槽液的平均电流不超过1A为好。槽的宽度应保证阴极和阳极之间有一定距离。槽子不宜太深，否则不便操作和处理。设计镀槽时应考虑的其它问题导电杆的放置加热或冷却排风搅拌阴极移动镀液过滤和镀槽清洗镀槽导电杆用于悬挂工件和极板，并起输送电流作用。常用黄铜棒、黄铜管或紫铜管制作。导电杆放置在镀槽边的绝缘座上，阴极和阳极导电杆彼此要绝缘，并与镀槽绝缘。导电杆(极杠)导电杆导电杆绝缘座黄铜（H62）棒的许用电流直径(mm)1012162025283032354050电流(A)120150240350470620750900100011001350黄铜导电杆的直径与允许通过电流的关系设计镀槽时应考虑的其它问题导电杆的放置加热或冷却排风搅拌阴极移动镀液过滤和镀槽清洗镀槽有的镀槽需加热以满足工艺条件的要求。加热可用电加热管，蒸汽加热管。水夹套加热结构复杂，热效率低，一般用于衬铅的钢镀槽。有的镀槽需冷却降温，冷却方式有：槽内冷却管冷却，槽外换热器冷却，临时性措施冷却，各有优点。加热或冷却蛇形加热管加热排管35溢流口衬里水套蒸汽喷管排水口水套蒸汽喷管加热热水清洗槽加热管设计镀槽时应考虑的其它问题导电杆的放置加热或冷却排风搅拌阴极移动镀液过滤和镀槽清洗镀槽排风有的镀槽中散发出有害气体，需要敷设通风装置。在镀槽槽边安装抽风罩，再与通风管相连。哪些镀槽有有害气体逸出？设计镀槽时应考虑的其它问题导电杆的放置加热或冷却排风搅拌阴极移动镀液过滤和镀槽清洗镀槽搅拌空气搅拌：镀槽中设置压缩空气管道，槽底安装空气分散管。压缩空气喷气镀槽。。。。。。。。。。。。压缩空气搅拌溶液循环搅拌：安装溶液循环泵，电加热器和冷却水套。溶液循环泵冷却水套溶液循环搅拌示意设计镀槽时应考虑的其它问题导电杆的放置加热或冷却排风搅拌阴极移动镀液过滤和镀槽清洗镀槽阴极水平移动装置(顶视)导电杆滚轮电动机偏心盘连杆减速器有的电镀工艺要求“阴极移动”。水平移动：阴极杆沿轴向来回运动，垂直移动：阴极杆上下升降运动。水平移动效果较好，垂直移动机构较简单。阴极移动机构一般安装在镀槽边缘。阴极移动电动机减速器偏心轮连杆阴极杆滚轮阴极水平移动装置(侧视)设计镀槽时应考虑的其它问题导电杆的放置加热或冷却排风搅拌阴极移动镀液过滤和镀槽清洗镀槽循环过滤能净化镀液，减少镀层毛刺。吸出镀液的管口一般设在阳极板下离槽底约50毫米处；过滤后的清洁镀液在近液面处喷向镀件旁边。镀液过滤过滤机有各种类型。以滤布为过滤介质的过滤机适应性强，阻力较小，但滤布机械强度低，易损坏，过滤精度低，劳动强度大。以多孔塑料为过滤介质的过滤机过滤精度高，化学性能稳定，耐腐蚀；但成本较高，再生性差。缠绕型过滤机精度高，效果好，使用寿命长，成本低，适用范围广，国外已普遍使用，国内亦已生产。槽液加热(冷却)循环过滤设备过滤器加热器镀槽滤网泵槽液电加热循环过滤设备过滤器电加热器泵滤网挂镀生产线挂镀生产线挂镀生产线挂镀生产线挂镀生产线挂镀生产线水平卧式--滚镀槽(顶视)阳极杆滚镀槽水平卧式---滚镀槽(侧视)1.电动机2.减速器3.拨爪式离合器4.滚筒吊架5.小齿轮6.大齿轮7.阴极导电装置8.滚筒体9.槽体3456789A滚镀槽塑料滚筒倾斜式---滚镀槽滚镀槽翻斗式---滚镀槽滚镀槽第五章电镀设备1.镀槽和挂具1.1镀槽1.2挂具2.电气设备2.1直流电源2.2输电线路2.3电热设备3.其它设备挂具支承镀件，将电流由导电杆均匀地传到镀件。功能导电良好，足够的机械强度，坚固耐用；体积小，重量轻；装卸方便，装载量适当。要求挂具形式多种多样。电镀厂一般都备有能适用几种常见零件的通用挂具，以及为大批量零件专用的挂具。对于几何形状复杂的镀件所使用的挂具则要特别设计。有的还要配备辅助阳极、防护阴极或屏蔽板等。挂具的结构一般可分为:吊钩、提杆、主杆、支杆、挂钩五个部分。结构吊钩提杆主杆支杆挂钩挂具的结构将主杆与导电杆相连接。保证导电良好(铜材料)，吊钩与导电杆应有较大的接触面，接触状态良好。吊钩尺寸根据阴极导电杆直径设计，要保证悬挂和取下方便。吊钩要承受挂具和镀件的全部重量，故选择材料和尺寸时要保证有足够的机械强度。吊钩吊钩提杆主杆支杆挂钩挂具的结构用于提取挂具，其位置应保证电镀时高于液面不小于50厘米。提杆主杆是挂具的主体，截面积的选取应保证足够机械强度和导电能力。主杆常用黄铜制作。吊钩和主杆通常使用相同材料,两者可以做成一体,也可以分开，或者通过钎焊连接在一起。主杆吊钩提杆主杆支杆挂钩挂具的结构其作用是和挂钩一起支承镀件，并将电流由主杆分配到工件。支杆亦用黄铜制作，保证良好导电性和强度。支杆挂钩是挂具直接和镀件接触的部分。镀件支承在挂钩上既要接触良好，不脱落，又要便于装卸。镀件支承方式有两种：悬挂式和夹紧式。挂钩将挂钩挂在工件的孔内或适当位置。镀件与挂钩的连接为重力方式。悬挂式悬挂式---挂钩装卸方便，零件能活动但不会脱落，抖动时还能改变接触点，挂具印迹不明显。适用于重量能经受振动和搅拌的镀件，电镀时阴极电流密度较小的情况。利用挂钩的弹性夹住工件某一部位，以保持紧密接触，弹性的大小取决于挂钩材质、板宽、板厚等因素。这种挂钩适用于阴极电流密度较大的情况。夹紧式夹紧式----挂钩挂钩分布要适当，使镀件绝大部分表面或重要表面朝向阳极，避免重迭遮盖，并保证产生的气体能顺利排出，不形成“气袋”而影响镀层质量。中小型平板镀件之间间隔15～30mm，环状镀件间隔为直径的1.5倍。挂钩焊在支杆上，或者直接焊在主杆上。材料常使用磷青铜丝、片或钢丝。对小零件可使用筐。零件装在筐内，靠相互接触和与筐接触构成阴极电流通路。筐壁的孔使筐和零件浸在镀槽的电解液中。挂钩与分散能力挂具尺寸参考数据挂具底部离槽底150～200mm挂具底部超出阳极长度100～250mm溶液面距离槽口100～150mm溶液面距离镀件40～50mm挂具与挂具之间20～40mm挂具两侧零件与阳极距离150mm挂具装载重量1～3kg阳极阳极挂具挂具液面槽口阴极极杠阳极极杠阳极极杠挂具材料钢：资源丰富，成本低，机械强度高。但导电性差(电流密度不宜超过1A/mm2），易受腐蚀。用于钢件氧化、磷化、除油、酸洗等挂具；电镀用钢挂具时要用铜或黄铜吊钩。铜：导电性能好，成本较高，易变形。用于有较大电流密度通过的部位，如吊钩。黄铜：导电性好(电流密度不宜超过2～2.5A/mm2)，机械强度较高，且有一定弹性；成本较高。用作一般电镀挂具的主杆、支杆和吊钩。磷青铜：导电性能好，机械强度高，弹性好。但资源较缺，成本较高。用于一般的挂钩。铝及其合金：导电性好(电流密度一般为1.6A/mm2)，重量轻；铝合金有弹性，资源丰富。但对酸碱的化学稳定性差。不锈钢：耐蚀性好，镀层易退除，有时可不绝缘。但导电性差，成本高。钛：耐蚀性和机械性能好，但成本高。后三种一般用于有色金属工件和特殊场合的电镀。绝缘处理浸入溶液中的挂具，除去和工件接触的部位外，要用非金属材料绝缘，使电流集中在镀件上，以减少被镀金属的损失和电能无益消耗。在退镀和酸洗时避免挂具腐蚀，延长使用寿命。目的有良好的化学稳定性，在接触的各种溶液中有足够的耐蚀性、耐热性、耐磨性和耐水性能。坚韧致密，不能起泡、开裂、脱落，绝缘性良好、强度高、与挂具结合牢固，以保证较长的使用寿命。在适当条件下易去除。绝缘材料的要求沸腾硫化挂具表面清洁干燥后，加热到250℃左右，立即放入专用硫化桶中，利用余热使塑料粉(如聚乙烯)粘附并塑化，形成塑料薄膜。性能好，但操作繁，需要专用设备。处理方法塑料带包扎一般使用聚氯乙烯塑料带，包扎在非导电部位。简单、方便、成本低。缺点是缝隙中易滞留溶液，会严重影响产品质量。涂料涂覆如过氯乙烯漆、聚乙烯漆、聚氯乙烯清漆等。过氯乙烯漆耐酸碱性能好，但耐热性差(低于80C)。聚氯乙烯漆不仅耐酸碱性能好，且耐热耐磨，可用于温度较高或易受碰撞的场合。市场上已有电镀挂具绝缘漆，如218-X绿勾胶和227P底胶。第五章电镀设备1.镀槽和挂具1.1镀槽1.2挂具2.电气设备2.1直流电源2.2输电线路2.3电热设备3.其它设备现在一般使用整流器，如硅整流器，可控硅整流器。电源输出电流：按镀件表面积和采用的阴极电流密度计算。输出电压：电镀槽槽压+线路电压降。电镀用整流器都是低电压大电流。如：KGDS-1000/0～24是输出电流1000A，输出电压0～24V可调的可控硅整流器。整流器的容量型号规格型号规格GDA-500/024KGDS-3000/312-200/036-5000/312-300/036-10000/312GDF-750/012-3000/618-1500/012-1000/624-1000/018-6000/624-2000/018KGDF-3000/1218-1000/024KGDA±70/±28-1000/036±250/±28GDS-3000/018±300/±28-6000/018KGDS±3000/±28KGDS-1000/312KGDJ2000/312-2000/312KGD、GD系列硅整流器(1)单机单槽：调节电压电流方便，槽之间无影响，工作稳定，故采用较多。(2)一机二槽和一机多槽：设备利用率较高，但镀槽相互影响大。(3)二机单槽：整流器容量较小时才使用。后两种供电方式可以串联，也可以并联。镀槽供电方式电流类型整流器的输出电流波形按交流电相数和整流方式可以分为四种：单相半波，单相全波，三相半波，三相全波。单相半波的脉动率很大，三相全波最为平稳。有的电镀工艺受电流波形影响很大。如：镀铬使用单相半波和单相全波电源，产生的镀层呈黑灰色、无光亮、硬度低、覆盖能力差。因此应采用脉动率低的直流电源，如三相全波或恒稳直流。又如：焦磷酸盐镀铜及铜锡合金，用单相半波或单相全波电源，可以提高阴极电流密度，且镀层光亮细致。直流电流波形实践证明，在电镀铜、银等金属时，采用周期换向电流可使镀层结晶细致，表面光滑，且可加大电流密度，提高镀层沉积速度。还有利于防止阳极钝化，促进阳极正常溶解。周期换向电流的周期，一般为每分钟改变电流方向2～6次，每个周期中工件作为阳极时间极短，一般为0.25～0.5秒。周期换向电源ticia周期换向电流冲击电流在电镀开始瞬间，通入比正常电流高2～3倍的阴极电流，在极短时间内使镀件表面沉积一层镀层；然后迅速恢复到正常电流。在某些电镀中(如铸件、铜件上镀铬)，使用冲击电流可获得结合力好的均匀镀层。由于镀铬的阴极电流密度大，在某些情况还要采用冲击电流，故所用直流电源的容量要大，而且有瞬时过载能力。tic冲击电流脉冲电流tic方波脉冲电流在第三章中已介绍了脉冲电镀的优点和在贵金属电镀中的应用。脉冲电镀需要专门的脉冲电源设备。交直流迭