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諸城市宏利機(jī)械廠
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鍍液選用鎳鹽為主的溶液污水處理設(shè)備
2012-2-27 閱讀(2119)
電鍍磨料法是1960年代發(fā)展起來的一種新的制造超硬磨料工具的方法。對于超硬磨料來說，比如金剛石，由于其不可電鍍性，使得電鍍工藝的實(shí)質(zhì)是“電鑄”，其過程是電鍍液金屬離子在陰極獲得電子而沉積在基體上，而后不斷沉積生長，于是落在基體上面的金剛石磨粒被沉積的粘結(jié)金屬埋鑄起來，形成工具。在電鍍磨料法中電鍍金屬結(jié)合劑單層超硬磨料砂輪應(yīng)用日益廣泛，不僅用其磨削工件表面（特別是成形回轉(zhuǎn)表面），而且用來修整普通砂輪（此時稱滾輪）。電鍍質(zhì)量直接決定了電鍍超硬磨料工具的使用性能和使用壽命，金剛石磨粒與基體之間沒有結(jié)合力作用，而僅靠基體與粘結(jié)金屬之間的作用。因此，解決電鍍質(zhì)量的工藝問題，實(shí)質(zhì)上就是解決金屬電鍍工藝問題。使用傳統(tǒng)的工藝，在電鍍過程中經(jīng)常會出現(xiàn)鍍層不均勻、結(jié)合強(qiáng)度弱等問題,補(bǔ)貼范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大污水處理設(shè)備，為此，國內(nèi)外學(xué)者仍在進(jìn)行電鍍工藝的研究工作。
2電鍍工藝分析及其改進(jìn)
2.1電鍍基本工藝分析
電鍍金屬是利用電解的方法使金屬合金沉積在工件表面上，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬的過程。電鍍必須具備外加直流電源，以及由特定的電鍍液和特定的金屬陽極組成的電鍍裝置。
以純鎳作為金屬陽極，鎳鹽為電鍍液，則電鍍粘結(jié)金屬的電極反應(yīng)如下：
?。?）陽極反應(yīng)：金屬鎳失去電子，變成二價鎳離子進(jìn)入鍍液，保證了鍍液中鎳離子的正常補(bǔ)充；
（2）陰極反應(yīng)：鎳離子從鎳鹽電鍍液中沉積到電鍍基體的工作面上。
電鍍液主要由主鹽、導(dǎo)電液、緩沖劑、氯化物和添加劑等五大組成部分。
任何一個完整的電鍍工藝過程一般都包括三個階段：鍍前處理、電鍍、鍍后處理。采用電鍍法制作單鍍層磨料磨具，工藝路線是：基體鍍前處理→鍍底鎳→上砂（固砂）→鍍裝飾鎳（加厚）。
在整個電鍍過程中，影響電鍍質(zhì)量的因素有：（1）粘結(jié)金屬與基體間的結(jié)合力；（2）電鍍基體的工作面上，鍍層的厚度不均勻和沒有細(xì)致的結(jié)構(gòu)；（3）鍍層沒能達(dá)到規(guī)定的厚度，并且具有一定量的孔隙；
影響因素中的*個因素就是和鍍前處理有關(guān)，而鍍前處理是zui主要的影響因素。日本電鍍界人士統(tǒng)計(jì)過，電鍍層結(jié)合不好，有90%以上是由于鍍前處理不良所致。鍍前處理不良嚴(yán)重影響了電鍍件的使用壽命。由于鍍前處理的每道工序都會直接影響鍍層質(zhì)量。因此，鍍前處理的每道工序必須嚴(yán)格進(jìn)行。只有這樣，才能獲得均勻性，表面完整性好和結(jié)合力強(qiáng)的鍍層，從而提高電鍍砂輪的使用壽命和加工精度。
在鍍前處理方面，國外目前有專門的酸、堿處理添加劑。大部分的除油、酸洗都采用多次電解處理。另外采用40℃～46℃的低溫除油，而我國大多在60℃～90℃除油，對常溫和低溫除油曾引起重視，但未獲得全面推廣應(yīng)用。對鍍前產(chǎn)品采用機(jī)械研磨和機(jī)械清洗來提高產(chǎn)品質(zhì)量，在我國還未受重視。
2.2電鍍基礎(chǔ)工藝的改進(jìn)
為了提高鍍層質(zhì)量，通過對國內(nèi)外的電鍍行業(yè)情況的分析和比較，對鍍前處理工藝流程進(jìn)行改進(jìn)，在原電鍍工藝基礎(chǔ)之上增加去毛刺、電化學(xué)除油、陽極處理等工序，各工序的作用如表1所示。
原鍍前處理工藝過程：清洗→化學(xué)除油→酸洗；新鍍前處理工藝過程：去毛刺→清洗→化學(xué)除油→電化學(xué)除油→酸洗→陽極處理。
在此采用的鍍前處理工藝，如采用機(jī)械去毛刺、銼磨需鍍部位的方法，改變鍍前基體需鍍部位的表面狀況；進(jìn)行電化學(xué)除油和陽極處理，大大地改交了基體表面的狀態(tài)，提高了鍍液的分散能力和覆蓋能力。對比實(shí)驗(yàn)表明新的工藝提高了鍍層的均勻性、表面完整性，增強(qiáng)了鍍層的結(jié)合力，可以保證鍍層質(zhì)量。檢測鍍層結(jié)合力對比試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。
為了保證鍍層與基體結(jié)合良好，除了認(rèn)真完成鍍前處理的各道工序以外，對于鍍底層的工序也應(yīng)予以重視?；w表面凈化和活化之后，為了避免在電鍍開始前重新生成氧化膜，要盡可能迅速地入槽電鍍，并且要采取帶電入槽措施。所謂帶電入槽，就是將預(yù)處理后的基體接電鍍電源的負(fù)極，鍍槽中的鎳陽極接電源正極，在接通電源的情況下，將陰極迅速移入槽中開始電鍍。帶電入槽可以避免出現(xiàn)雙性電極現(xiàn)象，這一現(xiàn)象會導(dǎo)致鍍件上靠近陰極一側(cè)的表面在通電前發(fā)生陽極反應(yīng)而生成氧化膜。
對于高碳鋼合金鋼等材料制成的基體,另一方面污水處理設(shè)備，以及形狀復(fù)雜、有凹腔和表面粗糙的基體，在電鍍開始時需要使用沖擊電流，即在剛開始電鍍時，對鍍件施加比正常情況下高2～3倍的電流密度，使鍍件表面迅速沉積上一薄層微細(xì)鍍層而后迅速恢復(fù)到正常的電流密度。這樣可使零件表面的鍍層分布均勻和結(jié)合牢固。
3電鍍液配方及工藝參數(shù)優(yōu)化
3.1電鍍液配方的優(yōu)化
鍍液選用鎳鹽為主的溶液，其成分為硫酸鎳、硫酸鈷、氯化鈉、硼酸、糖精、丁炔二醇、十二烷基硫酸鈉。1.4為研究鍍液成分對電鍍質(zhì)量的影響，采用L9（34）正交表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，各因素的水平取值如表2所示，以鍍層的結(jié)合強(qiáng)度作為評價指標(biāo)，對鍍液中的主要成份硫酸鎳、硫酸鈷、硼酸，進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化。
正交實(shí)驗(yàn)安排及結(jié)果如表3所示，通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的直觀分析可知，當(dāng)電鍍液成分中硫酸鎳、硫酸鈷、硼酸含量分別為：240G/L、、8G/L40G/L時，可以獲得較大的鍍層強(qiáng)度。綜合考慮，優(yōu)化電鍍液配方為：硫酸鎳240G/L、硫酸鈷8G/L、硼酸40G/L、氯化鈉15G/L、糖精1G/L、丁炔二1.4醇0.8G/L、十二烷基硫酸鈉0.8G/L。通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明，該組配方可以獲得理想的鍍層結(jié)合強(qiáng)度。
3.2工藝參數(shù)的優(yōu)化
在鍍液配方優(yōu)選后，影響結(jié)合劑與基體結(jié)合強(qiáng)度的主要工藝參數(shù)是：電流密度、鍍液溫度和pH值。按三因素三水平進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，各因素的水平取值如表4所示，同樣以鍍層的結(jié)合強(qiáng)度作為評價指標(biāo)，進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析如表5所示。
由表5可看出，對鍍層結(jié)合強(qiáng)度影響zui大的因素是電流密度，這個因素的極差zui大，為7.334，其次為鍍液溫度，zui后為鍍液的pH值。在實(shí)驗(yàn)中獲得zui大鍍層結(jié)合強(qiáng)度的工藝條件為：電流密度＝0.10kA/m2、鍍液溫度＝70℃、pH值＝4.0。根據(jù)表5中各因素同一水平實(shí)驗(yàn)結(jié)果的均值，以各因素的三個水平值為橫坐標(biāo)，每個水平值對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的均值為縱坐標(biāo)，做出直觀圖如圖2所示。
由圖2可見，電流密度＝0.1kA/m2，鍍液溫度＝70℃，pH值＝4.0均為比較理想的水平，此時鍍層的結(jié)合強(qiáng)度zui大，以上面所分析的結(jié)論是一致的。
4結(jié)論
本文通過對原有電鍍基礎(chǔ)工藝的改進(jìn)，增加了去毛刺、電化學(xué)除油、陽極處理等工序，試驗(yàn)表明該工藝增強(qiáng)了鍍層的結(jié)合力，提高了電鍍質(zhì)量。
通過對電鍍液配方及工藝參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究得知，電鍍液成分中硫酸鎳、硫酸鈷、硼酸的含量對電鍍質(zhì)量都有影響，可以獲得zui大的鍍層結(jié)合強(qiáng)度的主要電鍍液配方為：硫酸鎳240G/L、硫酸鈷8G/L、硼酸40G/L。而影響鎳鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度的工藝參數(shù)（電流密度、鍍液溫度、pH值）中，電流密度的影響明顯，并且影響變化趨勢曲線呈極值性變化，當(dāng)電流密度為0.1kA/m2時鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度獲得zui大值，電鍍液溫度與鍍液pH值的影響均呈單調(diào)性變化，可以獲得較大的鍍層結(jié)合強(qiáng)度的電鍍工藝參數(shù)為：電流密度0.1kA/m2、鍍液溫度70℃、pH值4.0。
公司產(chǎn)品：電鍍污水處理設(shè)備,地埋式一體化污水處理設(shè)備,地埋式生活污水處理設(shè)備,污水處理成套設(shè)備,溶器氣浮機(jī),醫(yī)院污水處理設(shè)備等。
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