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電鍍所需要的設(shè)備主要是直流電源、鍍槽、陽極和電源導(dǎo)線，還有按一定配方配制的鍍液。要使電鍍過程具有科技的或工業(yè)的價(jià)值，需要對(duì)電鍍過程進(jìn)行控制，也就是要按照一定的工藝流程和工藝要求來進(jìn)行電鍍，并且還要用到某些輔助設(shè)備和管理設(shè)備，比如，過濾機(jī)、加熱或降溫設(shè)備、試驗(yàn)設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備等。
(1)整流電源
與其他工業(yè)技術(shù)相比，電鍍技術(shù)的設(shè)備不僅很簡(jiǎn)單，而且有很大的變通性，以電源為例，只要是能夠提供直流電的裝置，就可以拿來做電鍍電源，從電池到交直流發(fā)電機(jī)，從硒堆到硅整流器、從可控硅到脈沖電源等，都是電鍍可用的電源。其功率大小既可以由被鍍產(chǎn)品的表面積來定，也可以用現(xiàn)有的電源來定每槽可鍍的產(chǎn)品多少。
當(dāng)然，正式的電鍍加工都會(huì)采用比較可靠的硅整流裝置，并且主要的指標(biāo)是電流值的大小和可調(diào)范圍，電壓則由0～15V隨電流變化而變動(dòng)。根據(jù)功率大小而可選用單相或三相輸入，要能防潮和散熱。工業(yè)用電鍍電源一般從l00A到幾千安不等，通常也是根據(jù)生產(chǎn)能力需要而預(yù)先設(shè)計(jì)確定的，最好是單槽單用，不要一部電源向多個(gè)鍍槽供電。如果只在實(shí)驗(yàn)室做試驗(yàn)，則采用5～1OA的小型實(shí)驗(yàn)整流電源就行了。
1993年我國機(jī)械工業(yè)部組織專家編制了電鍍用整流設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)(JB／T1504-1993)，對(duì)我國設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的電鍍整流器的型號(hào)、規(guī)格、技術(shù)參數(shù)等都作出了相關(guān)規(guī)定。隨著電力科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，近年來在整流電源的設(shè)計(jì)和制作上已經(jīng)有很大改進(jìn)，很多電鍍電源已經(jīng)向多功能、大功率、小體積等方向發(fā)展。周期換向、可調(diào)脈沖、平滑調(diào)節(jié)等都已經(jīng)是常見的功能。常用的風(fēng)冷式可控硅整流器的技術(shù)規(guī)格見表1。
表1常用可控硅整流設(shè)備的技術(shù)規(guī)格
輸出電流／A輸出電壓／V交流輸入輸出精度預(yù)置功能外形尺寸參考長(zhǎng)／mm×寬／mm×高／mm
500
500
500
1000
1000
1000
1500
1500
2000
2000
3000
3000
4000
4000
5000
5000
6000
6000
8000
10000
12000 12
24
50
12
24
50
12
24
12
24
12
24
12
24
12
24
12
24
24
24
24 3相交流
(50±1)H2
380V土10% 電壓控制
±1%電流控制士1%電流密度
控制士2% 預(yù)置時(shí)間最大
9999min
預(yù)置電量最大
9999A·h 550×400×850
600×450×950
700×550×1150
600×450×950
700×550×1150
700×550×1150
600×450×950
700×550×1150
700×550×1150
850×650×1350
700×550×1150
850×650×1350
850×650×1350
850×650×1350
850×650×1350
1000×800×1750
1000×800×1750
1000X800×1750
1200×1000×2100
1200×1000×2100
1400×1100×2100
(2)電鍍槽
電鍍用的鍍槽包括電鍍生產(chǎn)中各工序的專用槽體。不光只是電鍍槽，還包括前處理用的除油槽、酸洗槽和清洗槽、活化槽，后處理的鈍化槽、熱水槽等。由于電鍍用槽仍然屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，其規(guī)格和大小有很大變通空間的設(shè)備。小到燒杯，大到水池都可以用來做鍍槽，因?yàn)橹灰軐㈠円貉b進(jìn)去而不流失的裝置，就可以做鍍槽用，就是實(shí)際電鍍工業(yè)生產(chǎn)中所用的鍍槽也是五花八門，并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這種狀況對(duì)加強(qiáng)電鍍管理是不利的。
現(xiàn)在的電鍍企業(yè)，大體上只按容量來確定其大小，比如，500L、800L、I000L、2000L直至l0000L、20000L的鍍槽都有。而其長(zhǎng)寬和高度也由各廠家自己根據(jù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品的尺寸和車間大小自己來確定，因此，即使是同一種容量的鍍槽，其外形尺寸也不一定是相同的。
至于做鍍槽的材料也是各色各樣的，有用玻璃鋼的，有用硬PVC的，有用鋼板內(nèi)襯軟PVC的，還有用磚混結(jié)構(gòu)砌成然后襯軟PVC，或在地上挖坑砌成的鍍槽，甚至有用花崗巖鑿成的鍍槽，這中間當(dāng)然有不少是不規(guī)范的做法，但卻是我國電鍍加工業(yè)中真實(shí)存在的狀況。
隨著外國投資者的進(jìn)入我國電鍍市場(chǎng)，國外先進(jìn)的電鍍?cè)O(shè)備和槽體也開始在我國電鍍企業(yè)出現(xiàn)，同時(shí)，現(xiàn)在已經(jīng)有了不少專業(yè)的電鍍?cè)O(shè)備廠商，電鍍槽的制作水平也越來越高。相信隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)改革的進(jìn)一步深化，電鍍?cè)O(shè)備制造廠商和行業(yè)協(xié)會(huì)、標(biāo)準(zhǔn)化組織合作將鍍槽容量系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)于電鍍管理將是一個(gè)重要的貢獻(xiàn)。
至于鍍槽的使用方式，根據(jù)電鍍生產(chǎn)的操作方式不同而有所不同。有按手工操作的工藝流程生產(chǎn)線直線排列，在排列中按流程會(huì)同時(shí)有多個(gè)鍍種和各種清洗槽和預(yù)處理槽。另一種是按鍍種分別排列，每個(gè)鍍種是一條線。還有因地制宜地根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間和鍍槽大小排列，如果是機(jī)械自動(dòng)生產(chǎn)線，則基本上是按工藝流程排列，并且需要有較大的空間以及準(zhǔn)備和輔助工作場(chǎng)地。
常用鍍槽的各項(xiàng)指標(biāo)可見表2。
表2 電鍍生產(chǎn)用槽的工藝指標(biāo)
鍍槽名稱溶液性質(zhì)工作溫度可用材料主輔設(shè)備配置槽體襯里加熱管或冷卻管整流
電源陰極
移動(dòng)循環(huán)
過濾排氣化學(xué)除油堿性70～90碳鋼 碳鋼- - - + 電化學(xué)除油堿性70～90碳鋼 碳鋼+ - - - 冷水清洗中性室溫塑料 - - - - 熱水清洗中性70～80碳鋼 碳鋼- - - - 硫酸酸洗酸性室溫～60碳鋼
塑料塑料鋼包塑料等- - - + 鹽酸酸洗酸性室溫碳鋼
塑料塑料 - - - +
續(xù)表
鍍槽名稱溶液性質(zhì)工作溫度／℃可用材料主輔設(shè)備配置槽體襯里加熱管或冷卻管整流
電源陰極
移動(dòng)循環(huán)
過濾排氣弱酸活化酸性室溫塑料 - - - -
酸性鍍銅、鎳
酸性
室溫～60碳鋼
塑料
塑料
鋼包塑料等+ +
- +
—堿性鍍銅、合金堿性25～65碳鋼塑料不銹鋼等+ + - + 酸性鍍錫酸性室溫塑料 + - + 堿性鍍錫堿性70～90碳鋼塑料碳鋼+ - + 鍍銀堿性室溫塑料 + + + + 鍍金酸或堿性室溫～60塑料 氟塑料玻璃+ - - + 酸性鍍鋅酸性室溫塑料 + - - + 堿性鍍鋅堿性室溫碳鋼塑料 + - - + 光亮鍍鎳弱酸性50～60碳鋼
塑料塑料鈦、氟塑料等
+
+
+ - 鍍鉻酸性45～70碳鋼塑料鈦、氟塑料等+ - - +
鋼鐵化學(xué)鍍鎳
酸性
90～95陶瓷PP 氟塑料或套槽- - + -
關(guān)于鍍槽的大小，在同一鍍種或生產(chǎn)線，應(yīng)該采用同一個(gè)規(guī)格的鍍槽，這樣設(shè)計(jì)和施工都可以節(jié)省資源，則物料和水電的計(jì)量管理也方便，同時(shí)電鍍現(xiàn)場(chǎng)也整齊美觀。
對(duì)于鍍槽的裝載量，可參考表3所列的參數(shù)。
(3)輔助設(shè)備
要想按工藝要求完成電鍍加工，光有電源和鍍槽是不夠的，還必須要有一些保證電鍍正常生產(chǎn)的輔助設(shè)備，包括升溫或降溫設(shè)備、陰極移動(dòng)或攪拌設(shè)備、鍍液循環(huán)或過濾設(shè)備，以及鍍槽的必備附件，如電極棒、電極導(dǎo)線、陽極和陽極籃、電鍍掛具等。
表3 電鍍槽的平均裝載量
鍍液類別每l000mm陰極裝載量／m2每1OOOL鍍液裝載量／m2 酸性及堿性電鍍液0.3～0.6 0.6～1.2 裝飾性鍍鉻、防滲碳鍍銅0.2～O.3 0.4～0.6 鍍硬鉻0.15～0.2 0.3～O.4 鋁合金陽極氧化處理0.3～O.6 0.6～1.2 各種化學(xué)處理0.8～1.5 1.6～3.0
注：
l.表中l(wèi)000mm陰極長(zhǎng)度指鍍槽寬和高為800mm的鍍槽，如果大于800mm或鍍液量大于l000L，則應(yīng)按l000L鍍液量的裝載量計(jì)算。
2.鍍液的裝載量還受鍍液穩(wěn)定性和熱交換能力影響。
①升溫或降溫裝置。由于電鍍液需要在一定溫度下工作，因此要為鍍槽配備升溫設(shè)備，比如，鍍光亮鎳需要鍍液溫度保持在50℃，鍍鉻需要的溫度是50～60℃，而酸性光亮鍍銅或光亮鍍銀又要求溫度在30℃以內(nèi)。這樣，對(duì)這些工藝要求需要用熱交換設(shè)備加以滿足。對(duì)于升溫一般采用直接加熱方式，就是采用不銹鋼或鈦質(zhì)的電加熱管，直接插到鍍槽內(nèi)，有些是固定安裝到槽內(nèi)不影響電鍍工作的槽邊或槽底。對(duì)于腐蝕較嚴(yán)重的鍍液最好采用聚四氟乙烯管制的電加熱器。有些工廠仍采用蒸汽間接加熱。
降溫有直接降溫，也有間接降溫的方式。在沒有條件安裝冷機(jī)的單位，有用冰塊降溫的，將冰塊放到鍍槽周圍，這是不得已的辦法。真正需要降溫的鍍種，還是應(yīng)該采用冷機(jī)。交換器的管子也要和加熱管一樣采用可耐鍍液腐蝕的材料。
②陰極移動(dòng)或攪拌裝置。有些鍍種或者說大部分鍍種，都需要陰極處于擺動(dòng)狀態(tài)，這樣可以加大工作電流，使鍍液發(fā)揮出應(yīng)有的作用(通常是光亮度和分散能力)，并且可以防止尖端、邊角鍍毛、燒焦。
比如，光亮鍍鎳、酸性光亮鍍銅、光亮鍍銀等大多數(shù)光亮鍍種，都需要陰極移動(dòng)。陰極移動(dòng)也是非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，只要能使陰極做直線往返或垂直往返旋轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置，都可以用來做為陰極移動(dòng)裝置。移動(dòng)的幅度和頻率一般要求在每分鐘l0～20次，每次行程根據(jù)鍍槽長(zhǎng)度一般在10～20cm。有些鍍種可以用機(jī)械或空氣攪拌代替陰極移動(dòng)。機(jī)械攪拌是用耐腐蝕的材料做的攪拌機(jī)進(jìn)行，通常是電機(jī)帶動(dòng)，但轉(zhuǎn)速不可以太高。空氣攪拌則采用經(jīng)過濾去除了油污的壓縮空氣。
③過濾和循環(huán)過濾設(shè)備。為了保證電鍍質(zhì)量，鍍液需要定期過濾。有些鍍種還要求能在工作中不停地循環(huán)過濾。過濾機(jī)在化學(xué)工業(yè)中是常用的設(shè)備，因此，是具有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，不過也是以企業(yè)自己的標(biāo)準(zhǔn)為主，可根據(jù)鍍種情況和鍍槽大小以及工藝需要來選用過濾機(jī)。通常的指標(biāo)是每小時(shí)的流量，比如，5t／h、lOt／h、20t／h等。
④電鍍槽必備附件。電鍍槽必須配備的附件包括陽極和陽極網(wǎng)籃或陽極掛鉤、電極棒、電源連接線等。有些工廠為了節(jié)省投資，不用陽極網(wǎng)籃，用掛鉤直接將陽極掛到鍍槽中也可以，但至少要套上陽極套。
用陽極籃的好處是可以保證陽極與陰極的面積比相對(duì)穩(wěn)定，有利于陽極的正常溶解。在陽極金屬材料消耗過多而來不及補(bǔ)充時(shí)，仍然可以維持一定時(shí)間的正常電鍍工作，同時(shí)有利于將溶解變小的陽極頭等裝入而充分加以利用。陽極套是為了防止陽極溶渣或陽極泥對(duì)鍍液的污染，但是陽極籃使陽極處于雙金屬狀態(tài)，增加了陽極化學(xué)溶解的動(dòng)力，同時(shí)，陽極籃質(zhì)量的差別和導(dǎo)電性較差等缺點(diǎn)，也會(huì)給有些鍍種的管理增加困難。
陽極籃大多數(shù)是采用鈦材料制造，少數(shù)鍍種也可以用不銹鋼或鋼材制造，陽極袋可以用滌綸或其他能耐酸或堿的布料制作。
電極棒是用來懸掛陽極和陰極，并與電源相連接的導(dǎo)電棒。通常用紫銅棒或黃銅棒制成，比鍍槽略長(zhǎng)，直徑依電流大小確定，但最少要在5cm以上。
電源連接線的關(guān)鍵是要保證能通過所需要的電流，最好是采用紫銅板，也有用多股電纜線的，這時(shí)一定要符合對(duì)其截面積的要求。
⑤掛具。掛具是電鍍加工最重要的輔助工具，它是保證被電鍍制品與陰極有良好連接的工具，同時(shí)也是對(duì)電鍍的鍍層的分布和工作效率有著直接影響的裝備。現(xiàn)在已經(jīng)有專業(yè)掛具生產(chǎn)和供應(yīng)商，提供行業(yè)中通用的掛具和根據(jù)用戶需要設(shè)計(jì)和定做掛具。
掛具常用紫銅做主導(dǎo)電桿，黃銅做支桿。除了與導(dǎo)電陰極杠和產(chǎn)品直接連接導(dǎo)電的部位外，掛具的其他部分應(yīng)該涂上掛具絕緣膠，這樣可以保證電流有效地在產(chǎn)品上分布和防止掛具鍍上金屬鍍層。
最簡(jiǎn)單的掛具是一只單一的金屬鉤子。而復(fù)雜的掛具則有雙主導(dǎo)電桿和多層支桿，還有可以帶有輔助陽極的連接線等。
有些電鍍廠為了節(jié)省投入，采用鐵絲做掛具，這樣做是得不償失的。也有的對(duì)非有效導(dǎo)電部分不涂絕緣涂料，結(jié)果是浪費(fèi)了金屬材料和電能，產(chǎn)品質(zhì)量還受到影響。因此，應(yīng)該按工藝要求配備合適的掛具，不能認(rèn)為，只讓電通過就行了。
