钢帘线生产3.doc

八、工艺流程 多丝电镀一般都与铅淬火组成连续作业线，各厂的工艺流程大同小异，现介绍其中一种并作一些说明。 放线铅接触槽加热段铅淬火槽盐酸化学酸洗冷水洗电解碱洗热水洗氰化镀黄铜槽水洗(回收槽) 冷水洗钝化槽热水洗烘干收线。 (1)铅淬火的加热方式有明火加热、马弗炉加热、电接触直接加热等，上述工艺流程属于电接触直接加热。铅接触槽的铅温4004500C，作为钢丝加热无火花接触导电的一个电极并给钢丝预热;铅淬火槽作为钢丝等温淬火的冷却介质并作为钢丝加热的另一个电极；在加热段利用钢丝本身电阻产生焦耳效应，将钢丝加热到Ac3或Acm线的温度以上，使奥氏体均匀化。 (2)氰化镀槽排除有害气体的方法，国内多用槽边抽风。据考察，发达国家多用全封闭的吸风罩，并在吸风罩上有醒目的安全标志，如标上骷髅一类危险信号，很少开启。法国的SODETAL公122司有3条氰化电镀作业线，在现场只有两个工人，一人管放线，另一人管收线，工艺过程控制都在计算机房内进行，所以工人操作很安全。(3)钝化，属于镀后处理。一般所用钝化液的主要成分为KzCrzO，钢丝浸入钝化液后，在黄铜镀层表面形成一层很薄的致密的钝化膜，从而保护黄铜镀层不易再受腐蚀泛色。由于钝化膜的形成包括了一系列的氧化还原反应，因此钝化膜的组成十分复杂，难以用分子式表示，一般简略表示为：XCr203YCrO3ZH2O 。第五节 热扩散法电镀黄铜 热扩散法电镀黄铜工艺是在钢丝表面先后镀上铜、锌两种单金属层后，再将钢丝加热到一定温度并保温适当时间，让锌熔融扩散到铜层中从而形成黄铜镀层。它不属于合金电镀，但却是获得合金镀层的方法。由于镀铜和镀锌分两步进行而靠热扩散形成铜锌合金，所以也称两步法；还因为这个工艺不用氰化物，所以又可称为非氰电镀。 一、焦磷酸盐预镶铜 焦磷酸盐镀铜的主要特点是镀液比较稳定，易于控制，电流效率高，均镀能力和深镀能力好，镀层结晶细致并与基体的结合力强，在电镀过程中无刺激性气体逸出，一般可不用通风设备。由于其阴极电流密度上限不高，铜的沉积速度较慢，获得所需镀层厚度成本稍高，所以一般只作为预镀(打底)。 (1)电镀反应原理 镀液以焦磷酸钾为主络合剂，主要成分为焦磷酸铜、焦磷酸钾、柠檬酸铵、硝酸盐、氨三乙酸、氨水等。在溶液PH=710时，焦磷酸钾与铜离子生成中等稳定的络合物，络合反应如下： Cu2P207+3K4P2072K6Cu(P207)2(6-61) Cu2+2K4P207K6Cu(P207)2+2K+ (6-62) 电镀时的电极反应如下： a在阴极上 Cu(P207)26-+2e Cu+P2074- 2H+2eH2 b在阳极上 Cu+2P2O7一2e-Cu(P2O7)26-40H一一4e-2H2O+02(2)镀液的配制焦磷酸盐预镀铜也称碱性镀铜,镀液配方及工艺规范见表610。镀液配方各异，但主盐焦磷酸铜与主络合剂焦磷酸钾的含量有着内在联系。根据(662)式，Cu2+的分子量为63.5，K4P207的分子量为330，两者的络合比为63.5：2 330=1：10.4，超过络合量的焦磷酸钾呈游离状态。游离焦磷酸钾的存在，对于促使阳极溶解、增加溶液导电性是绝对必要的。在络合剂的控制方面，焦磷酸盐镀铜与氰化物镀铜是不同的，在氰化物镀铜中, 控 123制游离氰化物;在焦磷酸盐镀铜中，习惯上控制总磷酸根与金属铜之比，简称焦铜比，即P2074-Cu2+。 表610成分及工艺规范配方种类123焦磷酸铜Cu2P207 gL607050907080焦磷酸钾K4P2O7 gL350400230380260320柠檬酸铵(NH4)3C6H5O7 gL2530硝酸盐NO-3 gL510氨NH3 gL131PH值898.08.88.69O温度 4540504555阴极电流密度 Ad57510512举例：欲配制1000L焦磷酸铜镀液，要求含Cu2+30gL，P2O74-Cu2+=6.5，需投入多少Cu2P2O7和K4P2O7： K4P2O7 1000 37010-3=370kg 焦磷酸铜镀液的具体配制方法如下： a将计量的K4P2O7用脱盐水溶解至规定体积的80左右，(水要事先加热至约50)； b将计量的Cu2P207，用少量脱盐水调成糊状； c再将糊状的Cu2P207在搅拌下慢慢加入K4P2O7，溶液，之后不断搅拌使Cu2P207，完全溶解； d将计量的辅助络合剂(如柠檬酸铵)用水溶解后加入配液槽；如需添加硝酸铵、氨水，也先用水稀释后加入配料槽； e用脱盐水稀释到规定容积，然后调整PH值。若PH值太高，用稀释后的焦磷酸、柠檬酸调节(若含有硝酸盐的镀液也可用适量的HNO3)；若PH值太低，用稀释后的KOH溶液调节。 f静置沉淀8小时后过滤；试镀前电解数小时。 (3)镀液成分及工艺条件对电镀质量的影响 a焦磷酸铜、焦磷酸钾 焦磷酸铜是镀液中的主盐，其含量高，工作电流密度范围大，可以达到较快的沉积速度。但是含量太高，不仅镀层结晶粗糙，而且与铜络合的焦磷酸钾含量也须相应提高，使镀液的粘度增大，带出损失增加。若含量低,镀液的分散能力和覆盖能力较好，可获得结晶细致的镀层。但含量太低,会使阴极电流密度范围狭小,镀层容易烧焦。 焦磷酸钾是镀液中的主络合剂，钾离子的迁移率较高，钾盐溶液有较高的电导，故用之。镀液中必须有一定的游离K4P207存在，其作用：使络含物稳定，防止沉淀产生；改善镀层质量，提高镀液分散能力；改善阳极溶解状态。 b镀液的P2074-Cu2+P2074-Cu2+是镀液最重要的参数之一。根据Cu2P207与K4P207的络合反应：Cu2+2P2074-Cu(P207)26-可以看出P2074-Cu2+1172/63.5才能保证络合物Cu(P207)26-的稳定性。在生产中，一般将P2074-Cu2+控制在68之间。若P2074-Cu2+8，虽然阳极溶解性能好，镀层结晶也细致、均匀，但是阴极电流效率降低，同时促使形成正磷酸盐的趋势增大，还提高镀液粘度而加大带出损失。 c柠檬酸盐、氨三乙酸 在镀液中作辅助络合剂，具有使镀层结晶细致、改善镀液的分散能力、促进阳极溶解、扩大阴极电流密度范围等作用。其中以柠檬酸盐的效果较好，其含量一般控制在1030gL之间，含量过低其作用不明显，含量过高也无其它好处。 d硝酸盐 它能提高阴极电流密度上限，提高镀液的分散能力等，但随着其浓度的提高，阴极电流效率逐渐降低。 e氨水 在焦磷酸铜镀液里，加入氨水可以使镀层均匀和光亮，提高容许电流密度，并改善阳极的溶解125性能。但是过量的氨会导致形成氧化亚铜(铜粉)，降低镀层结合力。一般，每平方米镀液暴露表面，每天加入140克NH4OH，氨的耗量随温度、PH值搅拌的增加而增加。 fPH值 焦磷酸盐镀铜液的PH值对镀层的质量和镀液的稳定性有直接影响。一般将PH值控制在89，此时阴、阳极电流效率都接近100，也不存在化学溶解破坏镀液成分的问题，具有较高的缓冲能力。镀液PH值过低，会导致焦磷酸盐水解生成正磷酸盐。当正磷酸盐浓度在100gL以下时，对电镀过程无有害影响，但超过上限时，镀液电导和光亮电镀范围将会缩小，镀层出现条纹。镀液PH值过高，阳极溶解变差，工作电流密度范围缩小，镀液分散能力和阴极电流效率皆会下降，镀液发黑。g.温度和阴极电流密度 阴极电流密度是槽温和搅拌程度的函数。 镀液的温度直接影响允许电流密度的范围。通常提高温度可以提高电流密度值，但温度过高会使氨的挥发增多，若高于60会导致迅速形成正磷酸盐。温度过低，影响电流密度上限值，同时阴极电流效率降低，镀层易氧化，色泽发暗。因此一般将温度控制在4050，阴极电流密度控制在5lOAd。 h阳极板 阳极材料必须是高纯度、结晶细致的电解铜板，若电解铜经压延加工后使用则更好。 (4)镀液的维护 a定期对镀液成分进行分析，根据分析结果进行适当调整。 b焦磷酸盐镀液粘性较大，钢丝运行过程中带出量较多，应定期补充镀液。 c由于镀液在电镀时加热会蒸发大量的水分，故每班应定时定量补充新水。加热时槽液里氨水也易挥发，每天还应定时补加氨水。d. 要定期对镀槽进行清理，对镀液进行沉淀之后进行过滤处理。 二、硫酸盐镀铜 普通硫酸盐镀铜也称酸性镀铜，镀液的主要成分为硫酸铜和硫酸，铜离子以简单水合离子状态存在，其优点是成分简单、稳定、成本低、毒性小；阴极电流效率高，可高达100;在搅拌的条件下，能承受较大的电流密度，因此生产效率较高。其缺点是镀层结晶较粗、镀液分散能力差，最大的不足是有置换铜层产生、镀层与基体的结合力不强。因此，硫酸盐镀铜只用于已经镀有一层铜的钢丝上继续加厚铜层，不经预镀是不能直接用硫酸盐镀铜的。(1)电极反应原理 a阴极反应在硫酸盐镀液里,铜主要以二价离子形式存在，关于二价铜离子的放电，按照多电子电化学步骤的动力学参数来说，二价铜离子同时得到两个电子直接还原为金属铜的可能性不大，较大的可能性是分步还原：Cu2+e-Cu+(慢) Cu+e-Cu (快) Cu2+得到一个电子变成Cu+的反应较慢，表明这个反应较困难，但形成Cu+后，很容易再得到一个电子还原成金属铜。因此，在阴极表面几乎检测不出Cu+的存在。126 b阳极反应 在阳极电流密度正常时，铜阳极正常溶解：Cu-2eCu2+如果阳极电流密度太小或其它缘故，有时会发生阳极不完全氧化： Cu-e一Cu+ 形成的Cu+可能被进一步氧化为Cu2+，也可能被水解形成氧化亚铜(铜粉)： Cu+e一Cu2+或者Cu2S04+2H202CuOH+H2SO4| Cu2O(铜粉)+H2O氧化亚铜的生成可使镀层变得粗糙,甚至有海绵状镀层出现。为了抑制Cu2O的产生，因此镀液中需要一定量的H2S04，这也是镀液中H2S04的作用之一。为了消除镀液中的Cu20，可以向镀液中加入少量的双氧水，使一价铜氧化为二价铜，避免粗糙镀层的产生，反应式如下： 2Cu+H202+2H-Cu2+2H20 (2)镀液配方及工艺规范 硫酸盐镀铜液的配方及工艺规范见表6一11。表6-11成分及工艺规范配方种类123硫酸铜CuSO45H2O gL1702201602000150200硫酸H2SO4 gL506040455070温度 402035室温阴极电流密度 Ad35(注)10810注：在镀液循环的条件下。 (3)镀液的配制 这类镀液成分较为简单，配制也比较方便，只要将计量的硫酸铜用热水溶解后，稍加冷却，就可慢慢加入计量的硫酸，再加水至规定的容积，电解数小时即可生产。若原料中杂质较多，可以用双氧水、活性炭处理使用。若需要添加剂，可在基础溶液配好后加入，使用前电解数小时。 (4)镀液成分及工艺条件对电镀质量的影响 a硫酸铜 它是镀液中的主盐，铜离子的提供者。其含量高，阴极电流密度上限高，镀层的光亮度和整平性好。但含量太高时镀层粗糙，在冬天还会引起硫酸铜在槽壁及阳极板上析出，造成阳极钝化，镀液的均镀能力下降。若含量太低，将降低允许电流密度、光亮度和电流效率。 b硫酸 127 硫酸的作用有两个：第一，改变镀液的电导和阴极极化，从而达到节约电能和改善镀液的均镀能力；第二，防止铜盐水解成氧化亚铜析出，即减少电镀过程中“铜粉”的产生，增加镀液的稳定性。 c镀液温度 提高镀液温度，会降低阴极极化作用，使镀层结晶变得粗大。但由于升高温度允许使用更大的阴极电流密度，增强阴极极化，这又弥补了其不利的一面，提高了劳动生产率。但升温比较麻烦，加强搅拌同样可以达到提高电流密度的目的，所以一般在室温下电镀。 d阴极电流密度 阴极电流密度与镀液中的铜离子浓度、镀液温度及其搅拌程度有关。一般情况下，镀液的铜离子浓度及温度高，搅拌速度快，电流密度上限提高。 (5)镀液的维护 要定期对镀液取样分析，根据分析结果对镀液成分进行适当调整。 由于过量的硫酸存在，二价铜离子电极电位较正，其它金属离子不易产生共沉积，因而金属杂质的允许含量可略高一些。但是，使用有机添加剂的镀液，因为有机物的分解产物会严重影响镀层质量，此时，可向镀液加双氧水23mlL，搅拌半小时，并加热至7075，继续搅拌2小时，以驱除过量的双氧水，再加入35gL活性炭，搅拌后静置过滤，即可继续生产。 三、硫酸盐镀锌 在热扩散镀黄铜作业线上，采用由单一主盐组成的酸性镀锌溶液对已经镀有铜的钢丝进行电镀锌，镀液成分十分简单，仅由一种主盐(硫酸锌)组成，加入少量硫酸调节镀液的PH值。这种电镀锌电流效率高(接近100)，沉积速度快。 (1)电镀反应原理 a阴极反应 电镀时阴极主要反应为：Zn2+2eZn同时，有少部分氢离子也得到电子析出氢：2H+2eH2b. 阳极反应电镀时，锌阳极很容易溶解：Zn+2eZn2+阳极电流效率尽管很高，但在电镀时仍有少量的氢氧根失去电子而析出氧：4OH4e2H2O+O2（2）镀液配方及工艺规范硫酸锌镀液的配方及工艺规范见表612。128表612成分及工艺规范配方种类l23硫酸锌ZnSO47H20 gL400550200240250300PH值(用硫酸调节)243423温度 室温室温室温阴极电流密度 Adm2403510其它镀液循环镀液循环(3)镀液的配制 a将计量的ZnSO47H2O用水溶解至规定容积的80左右。b搅拌到ZnSO47H2O全部溶解后，向配液槽内加适量的10%H2SO4调节溶液的PH值，再加水至规定容积。c去除溶液泡沫，静置8小时，再次进行过滤。 d取样化验ZnSO47H,O和PH值，并作适当调整。 (4)镀液成分及工艺条件对电镀质量的影响 a硫酸锌 这种镀液仅含主盐硫酸锌，阴极放电所需的锌离子就是由它提供。配方中主盐浓度较高，其作用是：第一，增加镀液导电能力，以减少电耗；第二，减小阴极极化作用(主要是减小浓差极化)，提高阴极极限电流密度。 bPH值 镀液PH值过低，阳极锌自腐蚀速度增大，镀液成分波动；PH值过高，镀液酸性减弱，有黄色沉淀物Zn(OH)2产生，镀液混浊，镀层发暗，甚至成焦黑色。 c阴极电流密度 这种镀液可以承受的电流密度是所有镀锌液中最高的，若将镀液升温并加强循环，阴极电 流密度可达50-60Adm2。 d阳极板 锌阳极板必须采用特1号锌,以减少阳极泥的产生；阳极锌扳的面积为阴极钢丝面积的5-10倍,以防止阳极钝化。 (5)镀液的维护 a定期对镀液主盐成分进行分析，根据分析结果对镀液进行适当调整。 b由于硫酸在电镀时会被阳极锌消耗而影响镀液的PH值，因此每天要根据镀液PH值变化添加适量的10稀硫酸溶液。 c定期对镀液进行沉淀、过滤，并清洗镀槽。 d镀液里若含有电位比锌正的金属杂质离子，如铜、铁等，在清槽时向镀液里加入适量的锌粉，搅拌，让锌粉置换出这些金属杂质，再过滤去除。 四、热扩散 129 热扩散工序是将已经先镀铜再镀锌的钢丝通过加热装置，使钢丝温度逐渐上升到约5000C，让锌原子扩散到铜原子中，形成相黄铜固溶体。 热扩散工艺的方式多种多样，主要有辊轮式电接触加热法、电磁感应加热法和流态化床加热法。现介绍一种双回路辊轮式电接触加热法，如图66所示。图66 电接触加热热扩散装置示意图钢丝在第一个与第二个导电轮之间作为加热段(距离为L1)，通电时钢丝靠自身电阻加热。根据焦耳定律，金属的发热量Q=024I2Rt=024U2/Rt，因此钢丝的加热温度决定于电压U、电阻R(与钢丝直径d及L1有关)、加热时间t(与dv值及L1有关)。然后在第二个与第三个导电轮之间(距离为L2)保温，使锌迅速地向铜充分扩散，形成相黄铜固溶体。 电接触加热有多丝共控和单丝单控两种形式。多丝共控采用同一电压，同时处理多根同径电镀钢丝；单丝单控则每根钢丝的电压均可调，每根钢丝可以处于不同的受控状态，可以处理不同直径的钢丝。热扩散的温度范围说法不一，目前还不具备精确测定热扩散温度的在线测温仪表，一般主要控制以下三个参数：(1) 加热段长度L1与保温段长度L2之比，这个比值随线径粗细而有所不同，L1与L2都设计为可调的，一般，L2L1=2.12.3。 (2)电压u，电压也根据线径粗细调整，一般，U=2535V，电压升高，会增加镀层中铜的含量，因为锌变成蒸汽挥发得多。热扩散电压允许波动范围一般在士O.20.3V，目前国内网路电压波动范围较大，这可能是热扩散质量不稳定的原因之一。 (3)热扩散前后钢丝破断强度的变化，这与镀层的具体技术要求有关，热扩散后b的降低值，有些镀层下降1020被认为是正常的，有些镀层下降010被认为是正常的。往往从b的降低值来判定热扩散的温度(电压)设置是否合理。 此外，就是在第二个载流辊处观察钢丝颜色发红的情况，根据变色点靠前还是靠后以及变色段的长短，判断铜锌比的高低、生成相黄铜还是相黄铜以及CuZn分布梯度等，这要靠长期的经验积累才能做到。130 五、磷化 钢丝在热扩散时，最外层的锌在高温下发生氧化，生成一层氧化锌层，用磷酸溶液洗涤后，使之形成磷化膜，磷化膜具有微孔结构，具有良好的延展性，有利于随后的湿拉。磷化的主要反应如下；3ZnO+2H3P04Zn3(P04)2+3H2O 据文献介绍，黄铜经磷化后，镀层与橡胶的粘合力及粘合保持率均有所上升，但个别胶料也有下降的现象，故国外有个别轮胎厂不要求磷化。 磷化液的配方很简单，H3P04含量20-40gL，用脱盐水配制，工作温度约400C，每天添加适量的磷酸溶液。磷化液具有轻微的酸洗功能，应避免过酸洗或欠酸洗。六、镶层厚度和镀层成分的控制热扩散法对于黄铜镀层质量(厚度)及成分的控制方法与氰化法不同，在电镀液都合乎规范的前提下，只要分段计算其所需的沉积电流并予以准确设置，便可获得所需的镀层质量和镀层成分。 根据（640）式可得： ICu=0.37GVd2/ck(安培) 代入铜的电化当量C=1.186 gAh，便得下式：Icu=0.312 GVd2/k （663）代入锌的电化当量C=1.2196g/Ah,便得下式：Izn=0.303 GVd2/k （664）利用这两个公式便可计算各段电流，现举例加以说明。设电镀钢丝直径d=1.25，dv=40，要求镀层重量G=5gkg，含铜量为67.5%，而阴极电流效率k=钢丝上获得的实际沉积量计算所得沉积量，一般通过实验方法取得，今设碱性镀铜k =O.99，酸性镀铜k=O.99，酸性镀锌k =O95。试计算各段电流。 根据镀层要求，钢丝上应当镀铜50.675=3.375gkg，镀锌50.325=1.625gkg，代入 (6-63)式，每根钢丝镀铜总电流为：Icu=O.3123.375401.250.99=53.18(A)代入(6一 64)式，每根钢丝镀锌电流为：Izn= 0.3031.625401.250.95=25.91(A)但是镀铜是分两步进行的，设碱性镀铜的电流密度为10Adm2，钢丝有效沉积长度为6m，即60dm，则碱性镀铜所需电流为：Icu,=1.2510-26010=23.56(A) 酸性镀铜所需电流为： Icu=53.1823.56=29.62(A) 计算是简单的，但电气控制相当复杂。假定多丝电镀作业线钢丝根数n=36，每根钢丝的碱性镀铜有6个工作槽，酸性镀铜和镀锌各有3个工作槽，若36根丝都单丝单控，则有（6+3+3）36=432个控制点，再加上热扩散电压的单丝控制，就有468个控制点。电控设备的造价占电镀线总造价的比例相当高。131上海市电气自动化研究所等单位已将80年代进口的多丝电镀电气控制设备国产化，为今后新建电镀线创造了条件。 七、工艺流程 热扩散法电镀黄铜可分为单丝作业线和多丝作业线，单丝作业线的线速可达200300mmin，目前还没有相应的热处理设备与之匹配，所以一般是与热处理分开的；多丝作业线则一般与热处理(铅淬火)组成连续作用线，现介绍其中一种工艺流程并作两点说明。 放线阴、阳交替电解碱洗热水冲洗炉前牵引电加热马弗炉铅淬火炉后牵引冷水冲洗阴、阳交替电解酸洗冷水冲洗碱性预镀铜热水冲洗酸性镀铜冷水冲洗酸牲镀锌热水冲洗热扩散磷化热水冲洗收线。 (1)焦磷酸盐镀铜液自身去污、去油能力很弱，所以对钢丝表面处理要求相当严格。铅淬火时不允许钢丝挂铅，镀液一旦被铅污染，电流上限将显著降低，到了极限值就无法继续作业，而且镀液复苏的难度很大。 (2) 在作业线中设置2个牵引装置，其作用不仅在于“送丝”，减少钢丝阻力，而且还在于使所有钢丝“同步”，线速相等。第六节 热扩散法电镀黄铜与氰化法电镀黄铜的比较 1.氰化法的工艺流程比较简单，在一种镀槽里便能获得铜锌合金镀层；而热扩散法则要经过顶镀钢、加厚镀铜、镀锌、热扩散等工序才能完成。热扩散法镀槽种类多，镀液循环系统也多，电气控制也较复杂，所以一次投资要高于氰化电镀。 2.氰化镀液剧毒，有可能污染环境、危害操作者健康，而热扩散法无此弊端。含氰污水的处理已能达到排放标准，处理得好甚至可以达到饮用水标准；而毒性较小的焦磷酸铜污水处理首先要解决尚须进一步研究的“破焦”问题。因为它毒性小，反而欠被重视，倒有可能污染环境。如前所述，氰化电镀如能做到全封闭、全自动作业，那么氰化物对操作者的可能危害也是可以完全避免的。 3.氰化镀层与钢丝基体的结合力以及与橡胶的初始粘合力，一般认为较热扩散镀层为高。氰化黄铜镀层结晶较致密，色泽好。 4.氰化法的电流效率较低，仅达50-70，而热扩散法各镀槽的电流效率均可达到90以上。 5.氰化镀液的自净能力与分散能力较焦磷酸铜镀液强，但在镀液的维护方面，热扩散较简单。 6.对于镀层质量和成分的控制，氰化法较偏重于经验，而热扩散法较偏重于计算。就对于网路电压的敏感性而言，热扩散法要求较严。热扩散法为控制铜锌分布梯度创造了较好的条件。 总的来讲，两种电镀黄铜的方法各有优缺点，要根据自己的国情、厂情决定采用何法。132第七节 钢丝电镀黄铜常见的镀层缺陷及解决办法 一、氰化法电镀黄铜常见的镀层缺陷及解决办法钢丝氰化法电镀黄铜常见的镀层缺陷及解决办法列于表6-13。表6-13钢丝镀层缺陷可 能 产 生 的 原 因解 决 办 法镀层Cu过低(1)镀液铜盐含量过少(2)镀液氰化钠含量过多(3)镀液PH值过高(4)镀液温度过低(5)阴极电流密度过小(6)镀液被夹杂污染(1)按工艺规范调整(2)停止补充氰化钠至氰化钠含量符合工艺要求后再按规定补充。(3)降低镀液的PH值 (4)升高镀液温度(5)提高阴极电流密度(6)去除镀液杂质镀层Cu过高(1)镀液锌盐含量过少(2)镀液氰化钠含量少(3)镀液PH值低(4)镀液温度过高(1)按工艺规范调整(2)适当补充氰化钠溶液(3)提高镀液PH值(4)降低镀液温度镀层厚度过薄(1)镀液浓度低(2)镀液氰化钠含量过多(3)镀液温度过低(4)阴极电流密度小(5)镀槽槽体漏电(6)钢丝运行速度太快(1)对镀液进行浓缩(2)暂停补充氰化钠溶液(3)适当升高镀液温度(4)提高阴极电流密度(5)对设备检修(6)降低钢丝运行速度钢丝镀不上镀层或钢丝表面局部无镀层(1)镀液NaCN含量太高(2)导电辊接触不良或电路反向(3)阳极钝化严重(4)钢丝前处理不合格(1)调整镀液(2)检修电路(3)清洗更换阳极(4)加强前处理质量钢丝局部发乌点(1)镀前处理不良(2)热处理钢丝局部挂铅(1)加强镀前处理(2)消除铅淬火时钢丝挂铅镀层无光泽或发乌(1)镀层Cu低(2)镀液NazC03过高(3)镀液中氨水不足或过量(4)阴极电流密度过小(1)提高镀层Cu(2)冷冻去除Na2CO3(3)调整氨水的补充周期、数量(4)提高阴极电流密度镀层结合力差(1)钢丝镀前处理不干净(2)阴极电流密度过大(3)镀液被杂质污染(1)加强镀前处理质量(2)降低阴极电流密度(3)去除镀液杂质133二、热扩散法电镀黄铜常见的镀层缺陷及解决办法钢丝热扩散法电镀黄铜常见的镀层缺陷及解决办法见表6-14。表6-14钢丝镀层缺陷可 能 产 生 的 原 因解 决 办 法镀层Cu过高(1)镀铜电流大(2)镀锌电流小(3)热扩散电压过高(1)减小镀铜电流(2)加大镀锌电流(3)适当降低热扩散电压镶层Cu过低(1)镀铜电流小(2)镀锌电流大(1)加大镀铜电流(2)减小镀锌电流镀层厚度过厚(1)镀铜、镀锌电流过大(2)钢丝作业速度慢(1)减小镀铜、镀锌电流(2)加快钢丝作业速度 镀层厚度过薄(1)镶钢、镀锌电流过小(2)钢丝作业速度快(1)加大镀铜、镀锌电流(2)降低钢丝的作业速度镀层Cu%和gkg不稳定(1)电源网路电压波动大(2)电镀电气控制部分不稳定(1)增加稳压装置(2)加强设备的维护与管理预镀铜电流效率低或镀不厚(1)槽液温度低(2)正磷酸盐或硝酸盐过高(3)焦磷酸钾过高(4)电流密度过小(1)升高槽液温度(z)补充、更新部分新液(3)调整镀液(4)加大电流预镀层不良(1)槽温过低(2)主盐含量过低(3)镀液被杂质污染(1)升高槽液温度(2)浓缩镀液(3)去除镀液中杂质镀层结合力差(1)钢丝镀前处理不干净(2)预镀层太薄或不良(3)镀液被污染(4)阴极电流密度过高(1)加强镀前处理(2)提高预镀层质量(3)去除镀液杂质(4)减少阴极电流密度第八节 黄铜镀层质量和成份的测定 测定黄铜镀层的质量和成份的方法很多，有化学分析法和仪器分析法。GB1ll81-89及BISFA均推荐原子吸收光谱法。 国内多数帘线厂家目前一般沿用化学分析法，这是因为质量保证体系还不是很健全，原子吸收分光光度计比较昂贵，对分析人员的技术素质要求较高，而化学分析法的精确度一般能满足用户要求。但如果用于校准或仲裁，则必须使用原子吸收光谱法。 现介绍一种化学分析法络合(EDTA)滴定法，其特点是：操作简便快速，精确度较高，目前国内至少有两家帘线生产厂使用此法。 134 1方法要点 钢丝的黄铜镀层在氧化剂存在下，能与氨水生成Cu(NH3)42+和zn(NH3)42+的络合物，而铁不参予反应。以硫酸酸化。用乙二胺四乙酸(EDTA)螯合滴定法测定铜和锌的含量。 2试剂 (1)褪镀液：40g过硫酸铵于500毫升(1+9)的氨水中。 其化学反应为： (NH4)2S208+2Cu+H20=2CuSO4+2NH40H(兰色) (NH4)2S208+2Zn+H20=2ZnS04+2NH40H(白色) (2)缓冲液：40g六次四基四胺于100毫升水中，加入浓盐酸10毫升。此时PH52。 3分析方法 取钢丝数米(使褪镀下来的黄铜量在25mg以内)，加褪镀液1520毫升，在不断摇动下，浸褪115分钟。用洗瓶洗净钢丝后取出。将含有铜、锌离子的褪镀液加热分解并浓缩体积至20毫升左右。冷却。 滴加硫酸(1+4)至兰色恰好消失并过量12滴。加缓冲液5ml，抗坏血酸(5%)2ml，(如兰色未消失，继续滴加至兰色消失并过量数滴)，硫脲(10)2ml，摇动片刻，加二甲酚橙指示荆(02)2滴，以O01M的EDTA标准液滴至红色变为黄色为终点。消耗的标准EDTA毫升数为V1。 在上述溶液中加入双氧水(30)25m1摇动片刻，加入PAR指示剂(01)乙醇溶液67滴，再以o01M EDTA标准液滴至由红色变为黄绿色为终点。消耗的标准EDTA毫升数为V2。 4计算： Mzn=V1M65.38/m(gkg) Mcu=V2M63.55/m(gkg) Cu= Mcu/( Mcu+ Mzn)100 式中：m-钢丝质量(克) M-标准溶液EDTA的摩尔浓度 Mzn -镀层中锌的质量(gkg) Mcu -镀层中铜的质量(gkg) 镀层质量(gkg)也可用镀黄铜钢丝褪镀前后精确称重以两者之差求得。 镀层厚度可用(6一51)式即=0.235Gd求得，此处G为镀层质量(gkg)，d为钢丝直径()。 135第九节 含氰废水的处理 1概述 含氰废水的处理，尽管方法很多，如电解氧化、离子交换、蒸发浓缩、膜分离法等等，但在生产中应用较多，仍是化学法。而化学法中应用最为广泛的当是碱性氯化法。日本90的电镀车间和国内绝大多数厂家均采用此法。 在碱性条件下，采用氯系氧化剂将氰化物氧化破坏而除去的方法叫碱性氯化法。又称氯碱氧化法。氯系氧化剂有漂白粉、漂白精、次氯酸钠和液氯等。 氰化物的解毒可通过局部氧化和完全氧化二步法处理来完成。局部氧化工艺是将氰氧化成氰酸盐后排放，称为“一级处理”。而完全氧化法是继局部氧化工艺后进一步将氰酸盐氧化成于大气无害的二氧化碳和氮气，称“二级处理”。 图6-7工艺流程图1一污水贮池；2一污水反应池(2个)；3一高位药剂贮槽4一计量槽5布袋；6一泵；7一电动机械搅拌机。 2工艺流程 图6-7为间歇式完全氧化法工艺流程图。污水反应处理池(2)设两个，为交替使用。用泵或电动机械搅拌以加速反应的完成。H2SO4、NaOH、NaClO分别由高位槽(3)流入计量槽(4)、按工艺条件分别投入反应池内。“一级处理”和“二级处理”同在一个池内进行。不同处在于它们反应的PH条件不同。处理后经沉淀完全后，净化水靠重力排出2334， 再由泵从集渣池内打入布袋进行固液相分离沉渣结集在布袋内，而水则由管道排入地漏。 3工艺条件 完全氧化工艺分二级进行。 第一级处理的化学反应过程如下：CN-+ClO-+H2O=CNCl+2OH-（1）CNCl+2OH-=CNO-+Cl-+H2O（2）2Cu(CN)42+9ClO-+2OH-+H2O=8CNO-+9Cl-+2Cu(OH)2（3）（1）PH值 首先将污水中的PH调至105，当污水含氰量较高时(100PPM)，PH应调至1213，这是因为反应(1)产生剧毒的CNCl气体。无论在水中还是在大气中，CNCl的毒性与HCN相近。CNCl在水中的溶解度很小，但在碱性介质中能迅速水解生成低毒的CNO-。 当PH值8.5、余氯为零时，即使在200C时，水解半衰期达24小时；而在1O0C，PH值为11，余氯量为10ppm时，半衰期仅为1.55分钟。在生产中，由于加氯不均等原因，一般需反应半小时方能全部水解完全。 (2)温度 136 CNCl的水解随温度的增高而加快，冬天水温偏低时，可用提高PH值和适当延长反应时间来补偿，以保证反应安全。夏天水温不宜超过380C，因此时CNCl的蒸汽压大到可以挥发的程度而污染大气。 (3)搅拌 强烈的机械搅拌会加速反映速度，以减少因Cu(CN4)2一，Zn(CN)4z一等络合离子离解生成氢氧化物沉淀而包留吸附氰。也就是说，反应速度愈快愈好，而沉淀速度愈慢愈好，这对提高出水水质很有好处。 (4)投药比及投药量的控制 由于氯、氯化氰和氰都是有毒物质，因此加氯过量和不足都不好。去除一份氰需要二份有效氯，即c1CN=2时为宜。市售NaClO含有效氯一般为1013。由于电镀污水中尚有亚铁和铜等还原性物质，它们也要消耗氧化剂，因此实际投药比还要大些。“一级反应”完成时，其电位在+300mv左右，可用氧化还原电位计(ORP)来控制投药量。联邻甲苯胺和氯的阳性反应其电位为+350mv左右，用它来控制“一级反应”的投药量可使排放水中的余氯在6PPM左右，其方法是： 称取0-1g纯联邻甲苯胺溶于5ml 1：4HCI中，加水至50ml，在不断搅拌下再加入l：4HCI 50ml储于棕色瓶内备用。取水样(若浑浊应先过滤)约5ml，置于试管中，加上述溶液一滴，无反应，则为投药不足，一分钟内成黄色，说明有余氯，若呈红色说明加药过量。 第二级处理的化学反应过程如下： 2NaCNO+3HClO=2CO2+N2+2NaCl+HCl+HzO (4) 对残存的CNCl： 2CNCl+3HClO+H20=2C02+N2+5HCl (5) (1)PH值： “二级处理”的PH值最好控制在6.57.5左右，此时氯处理效力主要以HOCl为主，此时因氧化电位的提高而使反应加快。 (2)投药比 “二级处理”的NaOCl用量可按第一级处理用量的1.11.2倍供给。二级处理时过量加入氧化剂，对提高反应速度的意义不大，对CNO一的去除率也不会增加很多，反而会造成出水余氯增高。机械搅拌对CNO-的分解同样有效，分解时间为4060分钟左右。 4处理效果 经二级处理后的净化水中，总氰量全部小于国家允许排放标准o5PPM以下，达标率为100。除氰效率可达9980以上。水中铜含量小于1PPM，锌含量小于5PPM，PH值在69之间，均能满足工业“三废”国家排放标准。137参考书目及参考文献：1美弗利德里克A洛温海姆主编现代电镀，机械工业出版社，1982年2沈宁一主编表面处理工艺手册，上海科学技术出版社，1991年3李鸿年主编电镀工艺手册，上海科学技术出版社，1988年4周绍民等编著金属电沉积原理与研究方法，上海科学技术出版社，1982年5电镀原理与工艺，上海轻工业专科学校编，上海科学技术出版社，1978年6徐民奎，钢丝镀层与防腐，湘潭钢铁厂职工大学编印，1988年 。7朱松林等，钢丝黄铜镀层中铜锌的联合测定，理化检验(化学分册)，20(1)1984，438朱松林，氯碱完全氧化法处理电镀含氰废水，金属制品，11（5)1985，35-389詹家汉，钢帘线的黄铜镀层，金属制品，16(3)1990，29-3210何元林，用原子吸收分光光度法测定黄铜镀层质量和成分，金属制品，16(4)，54-56 138第七章 捻制工艺第一节 双捻机的捻制原理 一、捻制设备的演变及双捻机的分类 钢帘线在捻制过程中，钢丝或股由捻制设备的旋转体带动作匀速圆周运动，同时又被牵引装置带动而匀速前进，使钢丝在股中或股在帘线中呈圆柱螺旋线状态。就这一点来说，各式捻股机都是一样的。早期用管式捻股机生产钢帘线，后来演变发展了跳绳式捻股机。自1973年美国和一些欧洲国家(如意大利)开始在钢帘线生产中采用双捻机以来，至今双捻机已成为钢帘线生产的主导设备。 捻制设备的演变实质上在于其旋转体的创新。如图71所示，管式捻股机的旋转体是一个长管子(筒体)，可高速转动。放线工字轮只有一个在筒体外部，其余都在筒体内部，所以在管壁上开有许多用来更换工字轮的窗口。钢丝(或股)沿着管壁内缘(内穿线)或外缘(外穿线，如图示)的导线管，通过预变形器到达捻合点(压线瓦)捻制成股(或帘线)，然后通过牵引轮引导，经矫直器,被卷绕在收线工字轮上。旋转体每转动一周，股或帘线前进一个捻距的长度。图71管式捻股机工作原理简图1.带驱动装置的机座 2.旋转体(管式) 3.放线工字轮 4.在旋转体上的钢丝5.机座 6.压线瓦(捻合点) 7.牵引轮 8.矫直器 9.捻成的股 10.收线工字轮 管式捻股机的旋转体有很多缺点，一是转动惯量大，限制了转速的提高；二是长径比大，很难达到良好的动平衡；三是开有许多窗口，不仅降低了强度，而且产生“扯铃”效应使噪声更大；四是限制了工字轮的容量和数量。 由于管式捻股机有这些缺点，所以发展了跳绳式捻股机，如图72所示。其旋转体是两根弧形的钢带(称转子弓)，由多节组成。在弧形钢带上有导线环，便于钢丝或股通过。其工作原理与管式捻股机相同，也是旋转体每转动一周，股或帘线前进一个捻距的长度。而旋转体的转动惯量则大为减小，支承轴承也小，并便于达到较好的动平衡，所以转速有了提高，噪声也有所降低，其生产效率约为管式捻股机的两倍。但跳绳式捻股机仍保留了一个明显的弱点：钢丝在捻制之前呈正弦波轨迹运行，从第一个放线工字轮引至捻合点所穿越的路线及转折点的数量，较之第二个直至最后一个，互相之间有很大差异，各根钢丝的离心力和摩擦力很不一致，捻制张力波动很大，影响捻制质量。 139图72跳绳式捻股机工作原理简图1.放线工字轮 2.机座 3.旋转体 4.在旋转体上的钢丝5.压线瓦 6.牵引轮 7.矫直器 8.捻成的股 9.收线工字轮 双捻机的问世，可以认为是钢帘线捻制设备的一次变革。其旋转体以盘状或钟状的飞轮结构为主，也有采用弓形架、方形架的。双捻机的工作原理与上述两种捻制设备不同，其旋转体每转动一周，股或帘线前进两倍捻距的长度。仅就这一点来说，就使生产效率提高一倍。由于其转动惯量小，又便于作动平衡，转速可以大幅度提高，噪声、振动也大为降低。更具体地说，双捻机有如下优点： (1)生产效率高，为同规格的大轴承管式捻股机的34倍，为托轮式管式捻股机的810倍，为跳绳式捻股机的2倍。 (2)噪声低，一般在80dB以下；而管式捻股机一般在85dB以上，有的甚至高达95dB。 (3)重量较轻，振动小，一般毋需基础，可以直接安放在地坪上。体积较小，占地面积大为节省。操作方便，自动化水平高，可以实现一人多机管理。电机功率较小，省电节能。 (4)便于控制钢丝或股的张力，各根钢丝或股从放线工字轮上的引出力可以做到基本相同，在穿线过程中的摩擦力增量相差很少，捻制张力比较均匀，提高了捻制质量。 (5)对于内收线式双捻机