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新建电镀线节水不当造成的故障

放大字体  缩小字体发布日期:2013-04-03  浏览次数:649
核心提示:为了适应环保要求,企业在2010年启动了手工线的自动化改造,于当年年底完成了自动线设备的制造,次年投入试生产。该生产线为铜/镍/铬组合镀层工艺,可完成钢铁、铜、不锈钢等基体的电镀。

顾卫忠1,王伟平2

(1.上海应用技术学院,上海201418;2.上海天青科贸有限公司,上海200233)

中图分类号:TQ153文献标识码:B文章编号:1000-4742(2012)06-0045-02

0前言

为了适应环保要求,企业在2010年启动了手工线的自动化改造,于当年年底完成了自动线设备的制造,次年投入试生产。该生产线为铜/镍/铬组合镀层工艺,可完成钢铁、铜、不锈钢等基体的电镀。与原来的手工线相比,自动线的主要工艺均增加了随后的回收清洗工序,既回收了资源,又减少了重金属的排放和单位面积镀层的用水量。投产后生产较为正常,对出现的一些问题,电镀师傅也能处理。随着时间的推移,先后出现了两例原手工生产中未遇见的故障,引起了电镀师傅的忧虑。随后厂部组织人员开展了排查,找出了原因,解决了故障。

1故障分析及处理

1.1故障一

镀铬后,工件表面出现尺寸约为0.5~1.0mm的凸出点。施镀工艺流程为:氰化物预镀铜→焦磷酸盐镀铜→光亮硫酸盐镀铜→光亮镀镍→镀铬。凸出点是一种起泡点,发生在镀铜层与镀镍层之间,它的存在会导致镀层间的结合力不良。引起这一故障的原因有几种:

(1)光亮镍镀液被杂质污染或添加剂失调。但赫尔槽试验表明:镀层外观正常,高电流密度区镀层并未出现脆裂现象。

(2)光亮酸性镀铜溶液中聚乙二醇的质量浓度过高,在铜层表面形成一层憎水的有机膜,从而影响了镀层间的结合力。但该工艺使用的染料型添加剂已在手工线上使用近十年,从未出现过由于添加剂引起的镀层间结合力不良的故障,故认为其可能性很小。

(3)光亮酸铜镀液或光亮镍镀液被油污污染。但在这两种镀液及前后的清洗槽中均未发现油污。

(4)铜层表面形成氧化膜及镀镍前的活化不良。换了活化液后,问题还是存在,但有一定的好转。似乎铜层表面存在氧化膜是导致镀层间结合力不良的原因,但这不是唯一的原因。不过可以肯定,这种故障产生于镀铜之后、镀镍之前。

于是我们开始考察镀铜和镀镍之间的工序。从工序上看,只比之前的手工线多了一道回收,工序不算多。但有两个地方存在异常:(1)回收后的二级逆流清洗水流动较少,呈现混浊;(2)最后一级清洗槽同时兼作两台行车的交换槽,工件在此停留较长时间。将行车改由人工控制,使镀铜后的工件经各级清洗到达该槽后,后续的行车立即过来提起工件进入下面的工序,连续五次均未发现气泡。问题似乎解决了,但是电镀师傅提出了疑问:为什么配槽后的2个月没有出现此类故障?而且,改变行车的程序也不是立刻能做到的。我们再次来到槽旁仔细观察镀铜后的各级清洗槽。由于酸铜工艺采用室温生产,镀液的蒸发量很少,各回收槽对前级的补水量不多。因此,随着时间的延长,最后一级回收槽中镀液的质量浓度较高,工件带到清洗槽中的溶液量也较多,而此清洗槽的补水量却很少,水自然会混浊。调查发现:开始投产的前2个月,为了能镀出产品,自动线的用水量较大(比手工线的扩大了3倍);近来关小了水阀,并且投产至今也从未清洗过水槽,水是有些脏。根据这一情况,将水槽的水放掉,清洗水槽后重新注水,然后开始试镀,未出现此类故障。这说明清洗水脏是引起该故障的主要原因。镀铜后,镀层在脏水中未能洗净,脏水的电导率又高,镀层的孔隙处易发生电化学腐蚀,腐蚀点上镀层的结合力不良,并且腐蚀产物黏附在铜层表面也容易造成结合力不良的故障。

1.2故障二

镀铜/镍/铬后,工件表面出现比铬色深的蓝点。用放大镜观察,蓝点中心的颜色比外围的深一些,且该点光泽较低。据此,认为蓝点是由于镀层的孔隙处发生了腐蚀而产生的变色点。那么是否是近来镀层的孔隙多了呢?调查后,排除了镀层厚度减小、孔隙增多等原因。

镀层的孔隙处发生腐蚀,是由于孔隙中存在不同的金属,它们之间存在电位差,当有电解质存在时,会形成腐蚀电池而加速腐蚀,引起镀层表面状态的变化,甚至有腐蚀产物渗出覆盖在孑L隙周围,出现类似于镀锌表面泛点的现象。经过对电镀过程的跟踪观察,发现蓝点出现在镀铬清洗后。因此,电镀师傅怀疑是镀铬槽出现了问题。利用旁边车间的另一条镍铬生产线做试验。首先,将本线上镀完镍的工件清洗后放到另一条镍铬生产线上的镀铬槽中镀铬,未出现蓝点;然后把镀完镍的工件放到本线上镀铬,也未出现蓝点。说明蓝点不是镀铬槽造成的。

于是开始观察镀镍与镀铬之间的工序,发现有类似于前一例故障中镀铜和镀镍之间存在的问题,即:镀铬活化前的清洗槽既是镀镍后的清洗槽又是两台行车的交换槽,镀件在此有一停留时间,且用水情况也一样节省。镀件在此脏水中停留时间长,孔隙中由于脏水的渗入满足了电化学腐蚀的条件,从而使孔隙周围镀层变色或腐蚀产物渗出覆盖孔隙。并且这一现象发生在7月份,此时气温较高,可加快腐蚀。据此分析,对清洗槽进行清洗、换水,故障便消失了。

2总结

(1)电镀生产是用水大户,节约用水是必须的,但前提是要符合电镀生产规律,脏水中是镀不出合格镀层的。节水要在清洗方式、水的回用上挖潜力。

(2)自动线上工件的运行要满足尽快清洗进入下一工序的原则,编程要符合工艺规律,最好由工艺人员预先设计运行动作。

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