挂镀锌镍合金电镀线设计.doc

本科毕业设计说明书题 目：挂镀锌镍合金电镀线设计院 （部）： 材料科学与工程学院专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2010年6月12日毕业设计说明书目 录摘 要ABSTRACT1 前 言11.1 锌镍合金电镀的发展与应用11.2 锌镍合金的应用21.3 碱性锌镍合金21.4 电镀生产线PLC系统31.4公司及生产线简介42 设计依据与原则5 2.1公司要求52.2 产品质量要求52.2.1 工件基本性能要求52.2.2 厚度，耐蚀性及附着强度的要求62.3 生产纲领62.4 其他63 生产线的确定73.1 生产线的工艺流程73.2 电镀锌镍合金及前处理工艺参数及技术要求83.2.1 化学除油83.2.2 电解除油93.2.3 酸洗103.2.4 水洗113.2.5 活化113.2.6 回收113.2.7 电镀锌镍合金123.2.7.1 电镀锌镍合金镀液组成及工艺条件123.2.7.2 电镀锌镍合金镀液的配制133.2.7.3 镀液中锌、镍的添加问题143.2.7.4 镀液中杂质的处理143.2.7.5 碱性锌镍电镀质量保证措施143.2.8 碱性锌镍合金镀液中成分分析153.2.9 碱性锌镍合金电镀故障分析与处理173.3 镀层后处理173.3.1 电镀锌镍合金六价铬彩钝化工艺183.3.2 电镀锌镍合金三价铬彩钝化工艺193.3.3 电镀锌镍合金三价铬黑钝化工艺213.3.4 电镀锌镍合金六价透明钝化工艺223.4 镀液的日常维护234 辅助设备的确定244.1 挂具244.2 镀槽的选择254.2.1 镀槽尺寸设计254.2.2 槽的结构及材料254.2.3 镀槽的排风及加热264.2.4 搅拌274.3 电镀电源设整流器274.3.1 电镀电源概论274.3.2 整流器的选择274.4 溶液过滤设备284.4.1 化学除油槽过滤设备的选择284.4.2 电镀溶液过滤设备284.5 行车295 材料及设备明细305.1材料明细305.2 设备明细316 车间平面布置设计316.1 车间组成及人员分配316.1.1 生产车间316.1.2 辅助车间316.1.3 人员分配316.2 电镀生产对厂房建筑的要求327 废水处理327.1 含镍废水的处理327.2 含铬废水的处理33谢 辞35参考文献36 XI摘 要本文介绍了锌镍合金电镀的必要性及锌镍合金电镀线的设计，符合最新的环保要求。综述了锌镍合金电镀工艺及其分析，镀液的维护，故障分析与排除等。电镀工艺完整，槽液配方得到优化，并实现了三价铬彩钝、三价铬黑钝及六价铬白钝的在线控制。文章还对电镀设备进行了计算，列出了材料明细及设备明细。整线采用PLC控制，自动化程度高，提高了生产效率，达到了电镀线改造目的。关键词：电镀线设计；锌镍合金；工艺规范；钝化；设备；PLC控制The design of linked zinc-nickel alloy plating automatic line for Sanhuan plating companyABSTRACTThis paper introduces the necessity of zinc nickel alloy electroplating and the design of zinc-nickel alloy plating automatic line，according to the latest environmental requirements. the electroplating process is reasonable, and the bath formula is optimized, realized the of on-line control. Give the calculation of electroplate equipments, and make the whole line under PLC control . Reliaze automatic control of electric temperature, improve the production efficiency, accord with the requirement of cleaner production line, electroplate. Achieve the purpose of plating lines transformation.Key Words: Design of electroplating line；zinc-nickel alloy；Process specification；passivation；Equipment；PLC control 毕业设计说明书1 前 言目前，在钢铁上普遍使用的防护性镀层主要是镀锌层。由于镀镉毒性大，处理困难，环境污染严重，现在已很少使用。但在某方面应用上,锌不能提供必要的腐蚀保护。钢铁基本的镀锌层，属于阳极性镀层，对基体有电化学保护作用，因而能有效地防护钢铁的腐蚀。电镀在表面处理方面占有重要地位，它占总电镀量的601。随着科学技术和现代工业的发展，对防护性镀层的质量要求也越来越高。传统的电镀锌层已不能完全满足要求。近几年来，电镀锌合金的研究与应用也越来越广泛。锌基合金一般指以锌为主要成分，并含有少量的其他金属的合金而言。目前，应用较多的是锌与铁族金属形成的二元合金，即锌一镍，锌一钴，锌一铁合金等，它们具有的共同特性是良好的防腐性能，由于铁族金属的原子结构和性质很相近，它们与锌形成合金的共沉积也很相似。锌合金镀层与锌镀层相比具有更高的耐蚀性，并有良好的性价比，但其中以锌镍合金研究的较多，应用较广。在锌基合金中，锌镍合金镀层是一种新型的优良防护性镀层，适合于在恶劣的工业大气和严酷的海洋环境中使用。镍含量7%-9%的锌镍合金耐蚀性是锌镀层的3倍以上；含镍13%左右的锌镍合金是锌镀层的5倍以上，它具有最好的耐蚀性2。特钝化膜仍能够保持良好的耐蚀性。镀层氢脆小，可代替镉镀层使用 3，由于锌镍合金具有高耐蚀，耐热达200250，可焊性和延展性和锌相当，对油漆的结合力良好，氢脆性接近于零，因而受到人们的欢迎。1.1锌镍合金电镀的发展与应用上世纪初Schoch和Cocks先后发表了用硫酸盐电镀锌镍合金的文章。1943年Lustlnan发表了氯化物电镀合金的文章。1947年Schantz提出了在酸性镀锌液中加入镍盐可获得含镍量15%的锌镍合金。1956年Rama等人对焦磷酸盐体系作了深入的研究，阐述了镀层性能和结构之间的关系。之后，Rochl在申请醋酸盐镀锌镍合金的专利中阐述了合金镀层中各成分和耐蚀性之间的关系。1972年Hartford第一次提出含有光亮剂的锌镍合金镀液，可进行装饰性电镀，镀层含镍量1218%。本世纪七十年代，日本和其它一些西方国家为了提高钢板的耐腐蚀性，用于满足汽车、电子、建筑等行业的需求，大量研究了钢铁基体上电镀锌镍合金的工艺4。Smith等人研究了薄钢板上连续镀锌镍合金，镀层中含锌212%，最佳为510%。Atsuyoshi等人获得了在钢带上连续镀锌镍合金的专利，镀层中含镍13.213.8%。八十年代，光亮锌镍合金电镀工艺逐渐发展起来。Shend等人发明的镀液，所得镀层光亮平整，含镍量1012%。Rynne提出在锌镍合金镀液中加入经乙基壬酸醇12g/L，邻氯苯甲醛1g/L，在0.13A/d澎电流密度范围内可获得全光亮镀层。前苏联PIPE工业研究所用乙酸水杨酸，磺基水杨酸等化合物作光亮剂，可获得低电流密度区较好的锌镍合金镀层。Kamitami等人提出使用氨基鳌合物及适当的光亮剂可获得全光亮的锌镍合金镀层。据报道，日本汽车制造业率先于80年代初建立了汽车钢板电镀Zn-Ni合金生产线,，以取代原有汽车钢板电镀工艺，继之在美国、西德等发达国家，也投入生产并获得广泛的工业应用5。 我国自八十年代才开展果有：哈尔滨工业大学的酸性锌镍合金电镀工艺及NZ918碱性工艺，武汉材料保护研究所的酸性及碱性工艺6，上海轻工业高等专科学校也有锌镍合金电镀工艺的了锌镍合金电镀研究工作，现在己经取得了一些研究成果，有些在生产实践中得到了应用。主要的研究成报道，北京电镀总厂有半光亮锌镍合金电镀工艺，厦门大学化学系的碱性锌镍合金电镀工艺中请了国家发明专利。还有许多高校和企业也有锌镍合金电镀研究的报道。1.2 锌一镍合金的应用（1）国外情况目前，锌一镍合金的应用很广泛，在欧洲，日本，美国和亚洲各国已有大量应用，主要用在汽车，航空，机械和电机等工业。锌一镍合金最先用在生产上的是弱酸性氯化钹型镀液，由于铵盐不利于环保，以后逐渐以氯化钾型代替(镍台金为1014)，可用于电镀标准件，紧固件，钢铁铸件和管状等较复杂件。近几年碱性无氰镀锌一镍合金发展得快，应用量逐渐增大，适合各种类型的钢铁件上电镀，但镀液的电流效率较低，氢脆性大于弱酸性氯化物体系，酸性镀液和碱性镀液各有特点，应根据具体使用情况进行选择。由于锌一镍合金具有很高的耐蚀性以及很好的耐热性，氢脆性又小，已经大量用作代镉镀层，在汽车，航空航天和军工产品应用广泛。（2）国内应用情况目前以Zn-Ni合金应用较多，1987年首先用在电缆桥架和军工产品上，镀液用氯化铵型，以后用氯化钾型，目前已开始大量应用碱性锌酸盐型，主要用于中外合资生产进口汽车，航空航天，其他劳工产品以及机械产品7。1.3 碱性锌镍合金目前，常用的Zn - Ni合金镀液主要有两种类型。一种是弱酸性氯化物镀液810，采用镍盐和锌盐作为主盐，氯化物作为导电盐,硼酸作为缓冲剂。这种镀液的特点为：阴极电流效率高(95 %以上) ，沉积速度快，镀层脆性低，污水处理比较容易，镀层含镍量多在11 %15 %范围内，但镀液的分散能力和覆盖能力较差。酸性锌镍合金体系开发较早，工艺也较成熟，另一种是近年来开发出来的碱性锌酸盐镀液11 ，与酸性体系相比，主盐一般采用锌酸盐和镍盐，特点是镀液的分散能力和覆盖能力较高，镀层均匀、光亮，电流密度范围宽，这一点对合金镀层特别重要，适合于复杂零件的电镀，挂镀和滚镀均可。镀液对设备腐蚀性小，尤其是对管状镀件的内表面没有腐蚀性，碱性镀液对于管状零件内壁未镀上的部分有一定的保护作用，而酸性体系由于主要采用氯化物体系等具有腐蚀性的镀液会加速未电镀表面的腐蚀。镀液不含剧毒物，易于管理，成本低，废水处理简单，但阴极电流效率较低(50 %80 %) ，镀层含镍量多在6 %9 %12 。碱性体系电镀Zn- Ni 合金镀液由于具有以上优点，所以已被人们广泛接受,并广泛应用于汽车、五金、机械等领域。由此可见，锌镍合金电镀产品比传统的镀锌产品有更高的经济利润，所以国内很多企业争上锌镍合金项目。电镀废水对环境的污染问题也越来越被我们关注。根据最新国家标准GB21900-2008电镀污染物排放标准，山东省半岛流域水污染物综合排放标准13DB37-676-2007及 山东省海河流域水污染综合排放标准14DB-675-2007电镀生产废水中各种重金属离子的含量有了更低的限制，如表1.1示。电镀公司生产线的工艺改造已成必然。表1.1 污水排放标准对照污染物污水综合排放标准（GB8978-1996）表4一级标准值山东省半岛流域水污染物综合排放标准(DB37/676-2007)一级标准二级标准总铬1.50.51.0（海河流域排放标准为1.5）六价铬0.50.20.5总镍1.00.51.0总锌2.02.05.0化学需氧量COD10060100氟化物108.0101.4电镀生产线PLC系统电镀设备的选型对保证电镀产品质量和提高生产效率有关键意义。工业电镀生产线工位多、生产复杂，同时在电镀中，其氧化、酸洗、碱洗、电镀等许多工艺具有严重的化学污染和腐蚀，对人的身心健康十分不利，而且人工操作随机性大，影响产品质量。采用可编程序控制器 (PLC) 对生产线各工序实施程序控制可解决以上难题。它改写程序方便、体积小、可靠性高。最新的发展是使用PLC和计算机构成的网络系统。在行车运行方面普遍采用变频调速器以控制行车的运行速度，用接近开关控制行车的准确定位，定位精度可达3mm。和以往的顺序控制器等系统相比具有一下突出优点：抗干扰能力大为提高，控制精度准确，提高了产品质量；由于采用了程序的设计方法，可以根据工艺要求迅速灵活的改变生产流程，系统扩充方便；同时该系统维护简单，使用方便，提高了生产效率，降低了工人劳动强度。 图1.1 弹簧卡夹 图1.2锁销支架 图1.3 奥迪底板 图1.4 美驰盖板2 设计依据与原则2.1公司要求（1）电镀线采用U型电镀线，工件受镀时间一般为60min，生产节拍：6min。（2）采用的电镀工艺：碱性锌镍合金。（3）镀前处理要求在线进行。（4）镀后处理（透明钝化、三价铬彩钝、三价铬黑钝化、六价铬彩钝、封闭）及烘干要求在线进行。（5）整线采用PLC控制，要求控制到每个飞巴，并实现对电流、温度的程序控制。（6）配备循环过滤、阴极移动、空气搅拌装置。（7）挂具退镀可考虑附线。2.2 产品质量要求2.2.1 工件基本性能要求：（1）镀层与基体，镀层与镀层之间要有良好的结合力，能在使用中经受冲击、碰撞、振动、弯曲及变形加工等都不脱落。（2）产品的主要工作面上，镀层要有均匀的厚度和细致的结构，镀层的成本要合理。（3）镀层要符合所要求的基本性能，比如防护性、装饰性或其他功能性等。（4）镀层应尽可能减少孔隙数，以保证其力学和电化学防护性能，基体各部位镀层厚度的差异尽可能的小，保证零件的使用寿命；（5）镀层应达到规定的其他各项指标，如光亮度，光洁度，整平度，硬度，色彩。2.2.2 厚度，耐蚀性及附着强度的要求（1）厚度使用电解测厚仪或X-Ray测量，要求达到8-25um。（2）耐蚀性通过中性盐雾试验箱来测定，要求试样经240h盐雾试验无白锈，继续试验至720h无红锈即可。（3）附着强度使用恒温电烘箱来测量，要求在温度3010的烘箱中恒温30min，放入1520水中，镀层无起泡、剥落现象。2.3 生产纲领公司现阶段手动生产线年生产纲领约为100万件，单班制。经改造设计后的电镀线：年时基数 258d ；生产班数 两班制；班工作时间 8小时； 连续生产。自动线产能估值： 16小时/天60分钟6分钟/节拍（816）杆/节拍=（12802560）杆/天。每年生产纲领约可达1200万件，见下表表2.1 生产纲领产品名称单位年时基数工件面积/cm2年产量/万件总面积/m2弹簧卡夹件2583040012000美驰盖板8040032000奥迪底板75400300002.4 其他（1）、污水排放要符合山东省地方标准 山东省海河流域水污染物综合排放标(DB37/675-2007)排放标准。（2）分考虑地质、物流、高压电、下水道、风向等因素。（3）电线电路设置符合国家标准，布局整齐.美观（4）车间平面布置应满足工艺原则在保证正常流水生产的情况下, 零件流动路线应最短。经济原则在保证安全生产, 工作方便的条件下,占用的面积应最小。该生产线由电镀槽连续过滤系统空气搅拌排风系统及自控系统等部分组成,功能齐全监控能力强结构紧凑可靠稳定既能单独使用,又能完善合理地组成自动生产线动力管线全部敷设在悬挑式地沟内(无暴露),充分利用厂房可用面积生产线采用可编程序控制器PLC作主控,外围电路简单操作维修方便采用整流器技术,清洗辅以一二级回收和二级逆流漂洗,回收液直接回流镀槽通风设计与工艺有机结合,节省风量。该生产线改善了工作环境,大大缩小开支,提高了产品档次3 生产线的确定3.1 生产线的工艺流程图3.1 锌镍合金电镀工艺流程图3.2 电镀锌镍合金及前处理工艺参数及技术要求3.2.1 化学除油化学除油是利用热碱溶液对油脂的皂化和乳化作用，将零件表面油污除去的过程。化学除油具有工艺简单、操作容易、成本低廉、除油液无毒、不易燃等特点。但是碱性化学除油乳化能力较弱，使这一工序在生产上主要用于预除油，然后再进行电化学除油或超声波除油将油脂彻底除尽。（1） 工艺配方表3.1 化学除油工艺配方溶液组成(gL)氢氧化钠（NaOH）3050碳酸钠（Na2CO3）3050磷酸钠（Na3P04）2030硅酸钠（Na2SiO3）35操作条件温度（）2030时间（min）1530（2）工艺规范NaOH 具有很强的皂化能力，浓度不宜过高，但所生成的肥皂在浓的碱液中附在金属表面上，很难溶解，因此除油溶液中氢氧化钠的含量一般不超过100gL。 Na2CO3 具有良好的缓冲能力，使除油液PH维持在8.510.2之间，可以长时间保持皂化能力，具有一定的除油作用。Na3PO4 除油效果和缓冲作用较好，还具有一定的乳化能力，本身水洗性好。它也是一种乳化剂，具有一定的表面活化作用。硅酸钠（Na2SiO3） 加入碱性除油液中可以除去矿物油，是表面活性物质。硅酸钠是一种良好的乳化剂，除油效果良好，但不易从零件上洗掉。为保证镀层与零件的结合力，必须加强清洗，用量也不易过高，一般在l5gL范围内。（3）注意事项15除油后的清洗 碱液除油液所使用的化学物质都是对金属表面有作用的或对工件后续工序有影响的。假如除油后除油的溶液清洗不干净而残留在工件表面，当工件进入后续的着色槽时，就会污染着色液，影响着色膜的质量，缩短着色液的寿命。因此，除油后必须认真进行漂洗。化学除油后的工件要先用5080的热水清洗或浸洗，将附着在工件表面的油渣及残液洗去，然后用冷水洗直至于净为止。 除油液的更新及维护 除油液的使用时间是有限的，当使用到一定的时间以后，除油速度变慢，因此要定期补充新液或定期进行溶液成分余量的测定，及时增添一些原料、药物。溶液很多油污要及时过滤清除，否则会影响除油质量。除油液严重老化及污染后则应废弃，更换新的溶液。化学除油溶液的温度并不是是越高越好,以7080 较为合适。这个温度完全可以满足化学除油要求,当温度更高时虽然能提高皂化产物的溶解性,增加皂化、乳化反应速度,加快溶液的循环,降低油性物质的粘度,加强除油溶液对流等,但温度过高时能源消耗会大大增加,溶液蒸发加快,不利于室内环境和安全操作。要防止化学除油溶液蒸发时工件露出液面的部位因干化而引起镀层质量问题。建议将工件挂入除油槽时要挂得深一点,或把化学除油溶液事先添加到较高的液面,这样当除油溶液稍有蒸发时也不致于工件露出液面,平时也应视溶液的蒸发情况随时补充水分。3.2.2 电解除油电化学除油又称电解除油，是在碱性溶液中，以零件为阳极或阴极，采用不锈钢板、镍板、镀镍钢板或钛板为第二电极，在直流电作用下将零件表面油污除去的过程。电化学除油液与碱性化学除油液相似，但其主要依靠电解作用强化除油效果，通常电化学除油比化学除油更有效，速度更快，除油更彻底。（1）工艺配方表3.2 电解除油工艺配方溶液组成(gL)氢氧化钠（NaOH）1020碳酸钠（Na2CO310H2O）2030磷酸钠（Na3P0412H2O）2030操作条件温度（）7080电流密度(Adm2)510时间（min）阴极510，阳极0.52第二电极材料不锈钢板（2）注意事项16：对除油质量影响较大的电化学除油工艺条件是电流密度、温度与除油时间。电流密度的选择应保证析出足够数量的气泡，既能使油污被机械撕裂、剥离电极表面，又能搅拌溶液。提高电化学除油的电流密度可以加快除油速度，缩短除油时间，提高生产效率，但电流密度提高，阴极除油渗氢作用增大，电能消耗加剧。另外，阳极除油时可适当降低电流密度以防止金属过腐蚀，所以电化学除油时电流密度一般控制在510Adm2。温度升高能加强乳化作用，从而有利于提高除油效果，同时可以增加溶液电导，降低槽电压，节约电能。但溶液温度过高必然会引起室内碱雾弥漫，恶化环境，溶液蒸发加快。当溶液中含有较高的氯离子时还会加快零件的腐蚀。温度过低时除油效果降低，有时零件表面还可能出现锈蚀。电化学除油的溶液温度一般控制在6080。按常规工艺，除油时间通常定为先用阴极除油310min，再用阳极除油052min，以此综合阴、阳极除油的优点达到对油污的彻底清除。实际生产中可以采用电源自动周期换向实现阴阳极联合出油。此外在电化学除油槽中，还要注意阴极除油不能用铁板作阳极，因为铁板阳极会溶解，而污染电解液，一般采用的是不锈钢板。由于电化学除油时，电极上不断产生的氢气和氧气具有乳化作用，故电化学除油溶液中可以少加或不加乳化剂。过多的乳化剂在液面形成的泡沫易黏附在零件表面，不易清洗，也影响电极表面气体的逸出。当大量析出的氢气和氧气被液面上的泡沫覆盖，一旦遇到电极与挂具接触不良引起电火花时，即引起爆炸，造成安全事故。3.2.3 酸 洗利用酸溶液去除钢铁表面上的氧化皮和锈蚀物的方法称为酸洗。酸洗溶液组成及操作条件见下表表3.3 酸洗配方及工艺溶液组成盐酸（HCl d=1.19）六次甲基四按(CH2)6N450%以上（体积比）13 gL操作条件温度（）时间（min）153038注意事项：（1）盐酸易挥发，初配时不宜配制过稀，如低于1：1，那么使用不久就会失去效用，虽然通过延长酸洗时间，仍能继续使用，但酸洗不易彻底；如浓度过大，操作时气味过大，不便操作。 （2）盐酸槽要配上盖子，并有抽风装置，以减轻盐酸挥发，改善操作条件。 （3）酸洗件中若有精洗件，为防止其过腐蚀，宜添加23g/L的乌洛托品（缓蚀剂），但不宜加得过多，因为首先是不经济，同时还会影响除锈速度。 （4）盐酸是不宜加温的，温度高虽然除锈速度可以加快，但盐酸会加速挥发，乌洛托品也会加速分解，材料的利用率降低，且若酸洗时间控制不当，工件还可能遭到过腐蚀。 （5）盐酸酸洗液中禁止酸洗铜质工件，如绑扎时酸洗件宜用铁丝绑扎，不宜用铜丝，挂钩也不宜直接与酸液接触，否则酸洗液中由于铜质的存在而引起钢铁件表面出铜层，从而影响镀层与基体的结合强度。 （6）在盐酸中加入六次甲基四按，有利于提高除锈速度和除锈效果。3.2.4 水 洗 水洗是电镀工艺不可缺少的组成部分，水洗质量的好坏对于电镀工艺的稳定性和电镀产品的外观、耐蚀性等质量指标有重大的影响。烟台的地下水相对盐度比内陆高，在经济条件允许的情况下，最好采用纯水洗。清洗操作要求：（1）镀件与清洗水要充分接触。 （2）不要忽视挂钩的清洗。清洗槽深度较浅，带挂具清洗时挂具上部浸不到水面以下，在卸挂、干燥时，挂具上的溶液会污染镀件，引起镀层发花，出现斑点。此时可用水龙头冲洗，或用水勺浇一下未清洗到的挂具上部，以避免这种故障。 （3）镀件清洗时速度不宜太快，最好在挂具提出清洗槽后能在槽上方暂停片刻。以减少被带入下一个清洗槽的镀件表面所黏附的酸、碱污水。（4）清洗时要防止镀层遭到机械损伤，否则会严重影响镀层的完整性，失去了镀层应有的防护和装饰功能。为此，操作时一次数量不宜过多，且要轻拿、轻放。3.2.5 活 化零件经过脱脂和酸洗后，在进入电镀液之前还有一步重要环节就是活化，其作用是增强镀膜的附着力。零件在活化过程中，一方面它可继续去除残留的锈斑，另一方面使表面产生微小缺陷，有利于膜的牢固附着。活化溶液组成及操作条件见下表表3.4 活化液组成及操作条件溶液组成盐酸（HCl d=1.19）50%60%（体积比）操作条件温度（）时间（min）15300.52.03.2.6回收电镀漂洗水的回收和利用是电镀行业降低电镀成本和减少污染的重要手段。一直以来，电镀厂一般是在电镀水洗线上设置回收槽，用回收液补充镀槽中挥发的水分，从而达到回收的目的。增设回收槽可使镀液的无谓损耗减少80以上，既减轻了镀液对环境的污染，又能节省大量的贵重材料。回收槽可设在镀件的出槽方向，若位置不足可适当小些，镀槽需要补充水分时可直接用此回收液，并补上纯净水。锌镍合金电镀后回收可采用先进的雾化喷淋技术，钝化后的镀液回收采用泵循环系统，均可有效的回收电镀废水，基本上能够达到零排放。3.2.7 电镀锌镍合金3.2.7.1 碱性锌镍合金镀液组成及工艺条件碱性锌镍合金工艺参数及条件如下表表3.5 碱性锌镍合金工艺参数及操作条件控制项目控制基准设定值氧化锌（ZnO）810 gL9 gL氢氧化钠（NaOH）110140 gL126 gL硫酸镍（NiS046H2O）1114 gL1213 gL乙二胺1020 gL15 gL三乙醇胺3050 gL40 gL添加剂ZQ1020 gL15 gL碳酸钠 （Na2CO3）60 gL 以下60 gL 以下电镀温度283330电镀时间5070min60min电流密度1.52.4 Adm22 Adm2 搅拌阴极移动加循环过滤阳极材料锌和镍版循环过滤35循环小时4循环小时（1）主盐的作用及影响氧化锌和镍盐是镀液中金属离子的来源，锌离子的来源还可以采用氯化锌和硫酸锌等盐类。由于氧化锌是两性氧化物，价格也比较便宜，所以多使用氧化锌。镍盐可选用氯化镍、硫酸镍和碳酸镍等。镀液中Zn2+/Ni2+含量比对镀层外观影响不大，但对镀层中含镍量影响较大。（2）氢氧化钠的作用在镀液中，氢氧化钠主要对锌起络合的作用和改善电解液的导电作用，还有利于阳极的均匀溶解。当镀液中存在过量的氢氧化钠时，氧化锌将与氢氧化钠发生如下反应:ZnO+2NaOH= Na2ZnO2 +H2O锌酸盐发生电离Na2ZnO2=2Na+ZnO22-再水化为络合物离子ZnO22- +2H2O=Zn(OH)42-生成的络合物离子非常稳定，因此在溶液中游离的锌离子很少，都是以络合物的形式存在的，同时氢氧化钠是过量的，一方面它是锌离子的络合剂，另一方面又是溶液的导电盐，起到降低溶液电阻，提高镀液分散能力的作用。氢氧化钠在镀液中的含量对锌的沉积速度和镀层质量有很大的影响，如果含量不足时，还会出现氢氧化锌沉淀和阳极钝化。若氢氧化钠含量过高时，将会加速锌阳极的自溶解。（3）镍的络合剂锌镍镀层是一种合金镀层，由于锌和镍的电极电位相差较大，两者在溶液中无法发生共沉积，形成不了合金镀层，只有选择适当的络合剂，使两者分别以络合物的形式存在，同时应使其电极电位相近，才能发生共沉积，形成合金镀层。锌镍镀层中锌的络合剂为氢氧化钠，镍来源于硫酸镍与络合剂反应生成的络合物。我们选择的络合剂是两种有机胺络合剂，乙二胺和三乙醇胺。他们与镍离子的络合能力较强，可阻止镍离子与氢氧化钠反应生成沉淀,无法获得合金镀层。同时,在镀液中锌镍浓度达到一定的比例后，才能获得较好的镀层。（4）镍的添加剂常使用的添加剂有芳香醛、有机胺以及有机胺和环氧氯丙烷的缩合物等，具有光亮、整平和细化晶粒的作用，主要是改善镀层的外观质量，一般和碱性镀锌应用的光亮剂相类似。该添加剂ZQ的工艺稳定性好，光亮范围宽镀层不起泡、不脱皮、分散能力佳。3.2.6.2 碱性锌镍合金镀液的配制17在碱性溶液中，镍离子很容易和氢氧根生成氢氧化物沉淀，其浓度积常数很小，很难溶解，所以配制镀液时需要特别注意。（1）将计算量的氧化锌溶于约1/21/3槽液体积的水总，调成糊状；（2）将计算量的氢氧化钠加入到氧化锌的糊液中，边加边搅拌，直到溶液澄清透明；（3）将计算量的乙二胺加到2号液中，搅拌均匀；（4）将计算量的三乙醇胺溶于少量水中，按量称取硫酸镍加到三乙醇胺水溶液中，加热搅拌，使镍盐全部溶解；（5）将4号溶液在不断搅拌的条件下加到3号液中，搅拌均匀；（6）加入添加剂ZQ，搅拌均匀，并加水至规定体积，然后电解数小时，即可试镀。3.2.7.3 镀液中锌、镍的添加问题在强碱性锌镍镀液中，锌的补加通过挂锌阳极板加阳极袋即可解决。但镍板在强碱性溶液中处于钝化状态，不能溶解，因此镀液中镍离子的补充只能通过加镍盐来进行，而镍盐不能直接加入镀液中，因为在强碱性溶液中，要生成氢氧化镍沉淀，镍离子根本得不到补充，只有先将镍盐溶解在络合剂中才能进入镀液，这样随着镍的不断补充，镀液中络合剂及其它离子的含量不断累积，给电镀质量带来一定的影响。为此，要求加强平时镀液的管理，及时处理镀液(采用小电流处理,活性炭吸附等)，保证电镀质量。添加剂的补加以少加勤加为原则，并定期作赫尔槽试验，以调整补充。另外，添加剂会自动分解，如果停产1周以上，在重新生产时要按配制时需要的量添加。3.2.7.4 镀液中杂质的处理镀液金属杂质的去除采用0.20.3A/dm2小电流密度处理8h以上，阴极采用大面积瓦楞板状铁板。镀液中的Na2CO3浓度随生产过程中的CO2气体溶入和有机添加剂的分解而不断增加，一般要不大于60g/L，否则会使镀液性能变坏，应经常测试并在冬季冷冻结晶或通过氢氧化钡溶入热水中再加入镀液中以去除Na2CO3。本工艺采用镍板作不溶性阳极，避免了传统用锌板和氧化锌来补充锌含量时，产生大量的锌杂质。锌镍合金镀液在生产中必须配备过滤泵，在电镀生产时必须进行循环过滤，过滤使用的孔径一般为10um的滤芯，孔径过大，会使过滤没效果；孔径过小，镀液经过溶锌槽补充锌离子后，溶液黏度大，容易堵塞18。3.2.7.5 碱性锌镍电镀质量保证措施19为了得到良好的镀层，除必须严格按照工艺规定的要求进行操作外，还必须注意以下几点：配制镀液和钝化液所用的化学药品纯度，应不低于化学试剂三级，如果使用工业级药品是必须经过小型电镀试验，镀层性能达到要求才可使用。(2)所使用的锌阳极、镍阳极应是电镀专用的阳极材料。采用分挂、分控阳极室，镍阳极与锌阳极的面积比为1.0:1.52.0，电流强度分配比为1:4。(3)配制镀液、钝化液和回收槽用水，应是蒸馏水或去离子水。(4)镀液应定期分析，保持锌离子和镍离子浓度在工艺范围之内。如发现偏离工艺范围，科补加化学药品或调整锌、镍阳极的电流分配。(5)添加剂第一次加入时不应过量，不要误认为添加剂越多越光亮。(6)对镀完锌镍合金还没有钝化的零件，必须保持表面清洁，防止任何污染，否则钝化困难，严重时无法钝化。(7)镀液要经常过滤，最好是连续过滤，保持镀液的清洁。注意在镀液温度低于15时不能过滤，防止化学药品的损失。(8)锌、镍阳极都应套上阳极袋，防止阳极渣进入镀液，每次下班前一定要把锌阳极从渡槽中取出，防止锌阳极自溶解。锌阳极使用一段时间后，如果发现阳极表面置换层太厚时，应放在盐酸中除去置换层。(9)在电镀中如发现故障时，没有找出真正原因前，绝不能盲目的调整大槽镀液，应先进行分析和小槽试验，找出原因，再进行大槽调整。(10)如果用活性炭处理溶液时，过滤后要补加添加剂和润湿剂。3.2.8 碱性锌镍合金镀液中成分分析锌镍合金镀层性能主要取决于镀层中镍的含量及晶相结构，影响镀层镍含量的主要因素是镀液成分。为了确保镀层质量稳定，镀液中各种成分必须保持合理的比例，因此在生产中，必须对镀液成分进行跟踪检测。电镀厂于2008年建立了化验室，探索出了一种适合本厂厂情的分析方法，为槽液的投料提供了快速、准确的分析结论，为生产提供依据。（1）锌的分析试剂 缓冲液：PH=9(氨水350ML氯化铵135g定容1L) 氰化钾：20% 铬黑T指示剂 甲醛：分析纯 三乙醇胺：20% ETDTA：0.05N（参看国标）分析方法 吸取镀液5ML于250ML锥形瓶中，加水80ML、PH=9缓冲液20ML、20氰化钾5ML、三乙醇胺10ML、铬黑4滴，用0.05N的EDTA滴定至溶液由红色变蓝色为终点，耗用EDTA毫升数V。计算Zn（g/l）NV65.4/n式中NEDTA当量浓度V耗用EDTA毫升数n滴定用镀液的毫升数（2）镍的分析试剂 酒石酸钠：20% 氢氧化钠：10% 过硫酸铵：10% 丁二酮肟：1%丁二酮肟加5%NaOH定容100ML 镍标准液：22.07mg/l仪器：721分光光度计分析方法 吸取镀液5ML，定容100ML。再取稀释液5ML、镍标准液10ML分别置于100ML容量瓶中，加20%酒石酸钠10Ml、10%氢氧化钠5ML、10%过硫酸铵5ML、丁二酮肟 5ML，定容至刻度，摇匀，静置1小时。用1cm比色皿、水做空白，波长530mm测定吸光度，数值A1、A0计算 Ni（g/l）=0.002207/A0A1/0.0025 式中0.002207测试用镍标准液中镍含量 A0镍标准液的吸光度 A1镀液中镍的吸光度 0.0025测试用镀液毫升数（3）氢氧化钠的分析试剂 氯化钡：10% 麝香草酚酞：0.1%乙醇液 HCI：0.