铝合金硫酸盐电镀锌过程的节能与阳极

2015年10月26日

铝合金硫酸盐电镀锌过程的节能与阳极

 

本文关键词: 铝件加工  cnc加工  铝合金机加工

 

核心提示:电镀时电流效率的概念可以定义为用于主反应的电量在总电量中的百分数。用符号η来表示,通常阴极电流效率用ηk表示,阳极电流效率用ηa表示。一般生产中在保证镀层质量的前提下,一是希望电流效率越高越好,电流效率越高,则意味着消耗电能越少;二是希望阴、阳极的电极效率相等或相近,这样溶解下来的锌与铁丝阴极上析出的锌相等或相近,才能保证溶液中的锌离子的稳定。如果两极电流效率相差很大,镀液中锌离子浓度变化也很大,最终会使镀液失去平衡而无法进行正常的电镀生产。

 

    硫酸盐铁丝电镀锌是金属制品cnc加工行业应用最广泛的电镀工艺之一。硫酸盐电镀锌在电镀过程中的能耗主要发生在电能转换为化学能的过程,在转化过程中有多项因素对能耗大小的起着关键因素,例如阳极状态、镀液状态、铁丝状态、导电系统、直流电源等。它们自始至终都和电能有着不可分割的关系,硫酸盐电镀铁丝所采用的工艺流程、工艺配方、工艺装备以及生产的工艺参数等都和节能降耗有着较为密切的关系。以往同仁对硫酸盐铁丝电镀锌生产过程中的退火、拔丝等方面的节能降耗研究较多,而对电镀方面的节能降耗则较少。

 

 

1、  硫酸盐铁丝电镀锌机理

不溶阳极材料的选择,由于金属铅具有良好的导电性能,价格低廉,而且在硫酸盐电镀锌的生产条件下,又具有良好的耐腐蚀性能,所以硫酸盐铁丝电镀锌工艺中多选用 铝合金机加工金属铅作为电镀锌用不溶性阳极材质,然后在其上面再放置锌锭作可溶性阳极。在电镀锌的生产条件下,铅阳极表面生成一层二氧化铅薄膜。这层二氧化铅膜就是阳极架的工作表面,其实质是一层导体膜,在这层二氧化铅膜上进行着主要的阳极反应—析氧反应。然而这层二氧化铅薄膜往往是以粒状分布在铅阳极表面上,疏松多孔,结合力不好。在电镀锌的过程中,镀液中的水分子或阴离子容易通过二氧化铅膜层中的微孔与阳极基体发生作用,导致铅基体的逐渐溶解以及二氧化铅膜层的脱落。铅阳极的溶解与二氧化铅膜层的脱落,给硫酸盐电镀铁丝电镀锌带来了严重的质量问题和能耗损失。另外一种应用比较广泛的铅的二元合金阳极是铅锡合金阳极。铅锡合金阳极中锡的含量一般是5%。实验证明其同纯铅阳极相比具有氧析出过电位低、阳极失重少、二氧化铅膜层致密、耗能低等特点。在同样的阳极电流密度下,铅锡合金阳极的铅的失重更小,当然这还与镀液中的氯离子含量有关,因为微量氯离子对二氧化铅膜层就有极大破坏作用,使镀液中铅离子超标,镀锌层发黑。

 

2、合理选用阳极材料及配置阳极

    电镀时电流效率的概念可以定义为用于主反应的电量在总电量中的百分数。用符号η来表示,通常阴极电流效率用ηk表示,阳极电流效率用ηa表示。一般生产中在保证镀层质量的前提下,一是希望电流效率越高越好,电流效率越高,则意味着消耗电能越少;二是希望阴、阳极的电极效率相等或相近,这样溶解下来的锌与铁丝阴极上析出的锌相等或相近,才能保证溶液中的锌离子的稳定。如果两极电流效率相差很大,镀液中锌离子浓度变化也很大,最终会使镀液失去平衡而无法进行正常的电镀生产。电镀设备与电极反应,硫酸盐电镀铁丝电镀锌是由直流电源、汇流排、导电辊、阳极架、锌阳极、阴极铁丝、电镀槽、电镀液等部份组成。当电流通过电极和镀液界面时,必然伴随着两种不同的电极反应:阳极反应与阴极反应。镀液中的锌离子在阴极铁丝得到电子被还原成金属锌并沉积在铁丝表面,在阳极上,铝件加工 锌原子失去电子成为锌离子进入溶液,锌从锌锭上转移到铁丝表面,从而完成了电镀锌过程。

  

 

    阳极面积的影响,在电镀生产过程中,希望阴极电流效率与阳极电流效率大致相等,因为这样才能保证镀液中的主盐成分的稳定,避免频繁的调整镀液。在硫酸盐铁丝电镀锌过程中,经常发生的现象往往是阳极面积太小。在电镀生产过程中,阳极在不断的消耗而没有及时补充,因而导致阳极面积太小,阳极面积太小阳极电流密度(电流强度和阳极面积之比)必然偏大,这极易引起阳极钝化,阳极发生钝化之后,不仅电阻增大,耗电量增加,而且阳极电流效率急剧下降。

 

    硫酸盐铁丝电镀锌时,锌阳极往往是平放在槽内阳极架上的,因此镀液中的一些固体杂质很容易聚集在锌阳极上面,所以锌阳极有时很脏,如果锌阳极表面杂质聚集太多太厚杂质则影响导电和溶解,必然引起电能消耗增加和化工原料的浪费为了维持正常的电镀生产过程,需要往镀液中补充主盐。往镀液中补充主盐,不仅增加了生产成本,增加了劳动强度,而且还极易将硫酸锌的杂质带入到镀液中去。当杂质富集到一定程度后,就会影响到镀层质量。因此在硫酸盐铁丝电镀锌过程中,必须保持足够的锌阳极面积。一般阳、阴极面积之比要保持约在21,镀液中锌离子的来源主要应该是锌阳极发生氧化反应后溶解下来的锌离子,而不应该从补充硫酸锌主盐的成分而来,生产中应避免频繁的添加补充化工原料,镀液中硫酸锌含量的高低应由锌阳极面积的大小来调整和控制,即当发现锌离子浓度在不断下降时,应适当增加锌阳极,当发现锌离子浓度不断增加时,则应适当减少锌阳极。另外,镀液在停止工作时,锌阳极还会发生溶解想象,因此当镀液中锌离子浓度不低,镀液长期停止工作时,应将锌阳极从镀槽中取出。

 

 

阴阳极之间的距离也十分重要。在一般情况下,增大阴、阳极之间的距离,可以促使电流在阴极上均匀分布,提高镀液的分散能力,达到镀层厚度均匀的目的。但是,阴、阳极之间的距离增大,在采用相同的Dk操作时,电镀所需要的槽电压也增大,这就要多消耗电能。所以阴、阳极之间的距离究竟多少,要视电镀产品的具体情况而定,一般硫酸盐铁丝电镀锌其几何状态比较简单,对镀层的分散能力要求不高。根据铁丝规格、线速以及镀槽长度等情况,阴、阳极之间的距离保持在5-20cm

 

    锌阳极要采用0号锌锭,这对维护镀液,保证镀层质量是十分关键的。如果锌锭中各种有害杂质含量较高,在阳极的逐渐溶解过程中,杂质也在不断地积累,当各种有害杂质达到一定积累量后,就会影响电镀锌层的质量,这时就要对镀液进行的大处理了,这增加了劳动强度,占用了生产时间,而且消耗了化工原料,增加了生产成本。阳极接触包括阳极及阳极架之间、阳极架和汇流排之间的接触。在铁丝电镀锌的生产过程中,锌阳极板是平放在阳极架上的,接触一般不好。铝件加工 锌阳极在不断溶解过程中会逐渐变小,当小到一定程度后,则有可能从阳极架上掉落下来,落到槽底,要及时补充阳极。阳极架一般和汇流排是用螺栓固定的,在新固定后导电状况比较良好,但由于阳极架的外漏部分和汇流排的连接部分处于镀槽边的恶劣环境之中,螺丝会遭到腐蚀,出现接触不良,电阻增大,影响导电。在硫酸盐铁丝电镀锌的生产过程中,应经常注意检查阳极和阳极架之间、阳极架和汇流排之间应有良好的接触。在电镀过程中为保证锌层厚度的稳定性,电镀电源采用恒流设置,通过电压指数即可直接判断耗能及阳极导电状况,在理想阳极状态下电压指数在5~8V,当电压值超过8V表示电耗增加,需要调整镀液成份及工艺参数。

 

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来源:深圳捷百瑞科技有限公司

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