電鍍車間所進(jìn)行的生產(chǎn)工藝可分為三個(gè)環(huán)節(jié)，即鍍前表面處理、電鍍處理和鍍后處理。電鍍工藝設(shè)備一般是指上述直接對零件進(jìn)行加工處理的生產(chǎn)設(shè)備。 鍍前表面處理的主要工序有磨光、拋光、刷光、滾光、噴砂、去油、去銹、腐蝕、中和以及清洗等。針對零件材料、形狀、表面狀況和加工要求，選擇其中適當(dāng)?shù)膸讉€(gè)步驟，對零件表面進(jìn)行必要的修整加工，使零件具有平整光潔的表面，這是能否獲得優(yōu)質(zhì)鍍層的重要環(huán)節(jié)。鍍前處理工藝中，所用的主要設(shè)備有磨、拋光機(jī)，刷光機(jī)，噴砂機(jī)，滾光機(jī)和各類固定槽。
電鍍處理是整個(gè)生產(chǎn)過程中的主要工藝。根據(jù)零件的要求，有針對性選擇某一種或幾種單金屬或合金電鍍工藝對零件進(jìn)行電鍍或浸鍍等加工，以達(dá)到防蝕、耐磨和美觀的目的。電鍍處理過程中所用的設(shè)備主要有各類固定槽、滾鍍槽、掛具、吊籃等。
鍍后處理是對零件進(jìn)行拋光、出光、鈍化、著色、干燥、封閉、去氫等工作，根據(jù)需要選用其中一種或數(shù)種工序使零件符合質(zhì)量要求。鍍后處理常用設(shè)備主要有磨、拋光機(jī)，各類固定槽等。
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。包括加溫或降溫設(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。
由于電鍍液需要在一定溫度下工作，因此要為鍍槽配備加溫設(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，對這些工藝要求需要用熱交換設(shè)備加以滿足。對于加溫一般采用直持加熱方式。
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。 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。
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)。
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。 陽極籃大多數(shù)采用鈦材料制造，少數(shù)鍍種也可以用不銹鋼或鋼材制造。 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，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)一定要符合對其截面積的要求。
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)也對電鍍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)中通用的掛具并根據(jù)用戶需要設(shè)計(jì)和定做掛具。
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)，對我國設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的電鍍整流器的型號、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/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，國外先進(jìn)的電鍍設(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)的電鍍設(shè)備廠商，電鍍槽的制作水平也越來越高。相信隨著市場經(jīng)濟(jì)改革的進(jìn)一步深化，電鍍設(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)場也整齊美觀。 對于鍍槽的裝載量，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。 ?、偕郎鼗蚪禍匮b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，對這些工藝要求需要用熱交換設(shè)備加以滿足。對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。 ?、陉帢O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?？諝鈹嚢鑴t采用經(jīng)過濾去除了油污的壓縮空氣。 ?、圻^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。 ?、茈婂儾郾貍涓郊?。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，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)也是對電鍍的鍍層的分布和工作效率有著直接影響的裝備?，F(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。