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防止杂质进入电镀液的5个管控措施?
2025-05-15
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  网站导语:杂质进入电镀液不仅会影响电镀液的使用寿命,还会影响镀层产品的品质,那么,防止杂质进入电镀液的管控措施有哪些呢?今天我们就着这话话题来分享,不妨来进来看看吧!
         严格防止各种杂质进入镀液,是保证镀液性能稳定的一个重要方面。杂质进入镀液的途径主要有:阳极的溶解;化学材料;清洗水及清洗操作;环境的影响等。如果这些都能得到严格控制,那么,杂质对镀液性能的危害将会得到根本的改善。

1、阳极系统的质量控制

金属阳极在电镀过程中将会发生电化学溶解和化学溶解,金属转变为金属离子,以平衡镀液中金属离子沉积为镀层的消耗。与此同时,阳极金属中含有的金属杂质也随之进入镀液。为了减缓杂质离子在镀液中的积累速度,减轻它们对镀液性能和镀层质量的危害,应该选择纯度等级较高、杂质含量较低的纯金属作为金属阳极。为了保证镀液性能的稳定,通常都使用1级或0级纯金属作为阳极材料,最低限度不能低于1级。纯度级别越低,金属中杂质的含量越多。以锌阳极为例,2级纯锌阳极中铅杂质的含量是1级纯锌阳极的4倍,是0级纯锌阳极的6倍;又如,1级纯镍阳极中铜杂质的含量是0级纯镍阳极的20倍。有的电镀企业为了获得尺寸、形状或合金成分适合本企业要求的阳极,往往用纯金属锭自行熔炼、浇铸加工阳极。由于缺乏有色金属冶炼的专业知识和装备,导致自制的阳极出现结晶粗大、组织疏松、气孔多、非金属夹杂物多、杂质含量反而增高等各种缺陷,使用之后,极易造成镀液中阳极污泥增多、杂质积累速度加快、镀液浑浊,直接危害镀液的工艺性能和镀层质量,严重时镀液不得不停产进行处理。为了保证用纯金属锭加工非标准阳极的质量,电镀企业应该制定加工阳极的企业标准,明确规定技术要求,委托有质量保证能力的专业阳极加工厂制造。在生产中,人们为了控制镀液中金属离子含量过快的增加或制作复杂零件电镀时用的辅助阳极,常使用不溶性阳极。制作不溶性阳极的金属材料,必须是在通电条件下置于该镀液中不会发生溶解的金属材料。常用来制作不溶性阳极的材料有电工铁、10低碳钢、镀镍钢板、18-8铬镍奥氏体不锈钢、铂、钛和钛合金、铅-锑合金等。在电镀生产中广泛应用钛篮,是因为它可以使阳极材料得到充分的应用,但是必须使钛篮始终保持较高的阳极材料装载密度,使阳极金属能够在相对的低电势下溶解,不仅节省电能,还使溶解均匀,减少阳极污泥的产生。反之,则不仅阳极溶解不均匀,还因为系统的电阻增加,造成阳极电势升高,有时钛篮也会产生电化学腐蚀,污染镀液,并使钛篮易于损坏。提高阳极材料的纯度,改进阳极的加工质量,增加阳极中的活性成分,虽可以显著地减少阳极泥的产生,但是并不能完全消除。为了保证镀液的清洁,在金属阳极或钛篮的外表面装上阳极袋仍然是必要的。通常用织物材料制作阳极袋,但织物材料必须在该镀液中具有足够的耐蚀性,防止阳极袋长时间浸于镀液中产生腐蚀破损,造成阳极泥重新落入镀液和有机物污染。目前,广泛使用的材料是聚丙烯纤维布。织物布要有一定的厚度和强度,并且有一定的致密性,不能让阳极泥透过去,但也不能妨碍镀液中各种离子的扩散运动。

2、化学材料的质量控制

在配制镀液或向镀液中补充材料消耗时,化学材料中的杂质随化学材料一起进入镀液,因此,控制化学材料的质量,也是防止杂质进入镀液至关重要的措施之一。根据质量管理的要求,控制化学材料的质量,必须做好以下几项工作。(1)编制电镀生产用的化学材料目录为了有效控制化学材料的质量,企业应该编制电镀生产用的各种化学材料和辅助材料的目录,按照其不同的用途,明确材料的品质等级及其所依据的技术标准,明确材料采购时必须严格控制的质量标准和技术要求,明确材料入库前必须抽检的项目。这份材料目录应该作为企业内部质量管理必须执行的技术文件之一。目前电镀生产用的各种化学材料和辅助材料,不论是工业级材料还是试剂级材料,都有国家标准、行业标准加以规范,电镀技术人员在选择化学材料的品质等级时,不仅要注意材料的纯度,同时也必须关注材料中含有的杂质种类和它允许含量的高低,根据电镀的质量要求和成本因素,正确地进行选择。镀液中有害杂质的允许含量,通常都是以每升镀液不超过多少毫克来表示的,所以,对镀液各种主要成分用的化学材料品质尤其需要严格控制,如果使用杂质含量高、品质不好的化学材料配制镀液或补充材料消耗,就会造成镀液中有害杂质的快速积累,使它较快地失去正常的工艺性能。比如,酸性光亮镀铜溶液中用的硫酸铜材料,在镀液中的含量为200g/L,假如硫酸铜化学材料中的铁杂质含量为0.01%,那么用它配制的镀液刚配好就已经含有20mg/L的铁杂质。电镀使用的各种有机添加剂,目前虽无国际或行业标准可以遵循,但是国内各种有机添加剂的品牌生产企业均有企业标准规范自己的产品质量。可以根据电镀质量的要求,并通过各种试验,选择性能价格比较适合本企业要求的品牌。(2)认真选择材料供应商必须按照目录规定的化学材料技术标准和质量要求,从通过考察审定的材料供应商或生产厂购买化学材料。认真选择材料供应商,是控制材料质量的重要措施。必须选择那些具有质量保证能力、价格合理、能提供品质符合技术标准规定要求的材料供应商或生产厂。(3)材料入库检验材料入库前进行抽样检验是防止劣质材料进入生产线的重要措施,必须认真执行材料目录文件中规定的化学材料抽检规定,抽检不合格的材料不允许入库。化学材料主成分和杂质含量的分析是比较复杂的,虽然在材料的技术标准中已规定了分析检验的方法,但这些分析检验的方法并不适合用于材料入库前的质量抽检。在材料已具有质量保证的前提下,电镀厂通常使用赫尔槽试验抽检待入库材料的使用性能。用这种简易有效的方法确保入库化学材料的质量。(4)严格仓库的管理各种化学材料和辅助材料入库以后,必须分类分批存放,材料的品名、品质标记必须明确。为防止误用,还应该做好有关记录,使账、物相符,建立物料台账,规范仓库管理。

3、水的质量控制

水中的杂质大体上分为三类:悬浮物质(包括细菌、藻类物质、泥沙等不溶物质)、胶体物质(包括硅酸、铁、铝的某些溶胶化合物、腐植质胶体类的高分子化合物等)、可溶性物质(包括如钙、镁、钠、铁、锰等金属的盐类,如氧、二氧化碳等可溶性气体以及其他有机物质等)。随水的来源和区域不同,水中的杂质成分也不尽相同。水中所含的杂质将随水一起进入镀槽,这是造成镀液中杂质积累的一个重要原因。水中杂质进入镀槽的途径一般有三个:第一个是配制镀液或补充镀液成分的消耗时进入镀液;第二个是清洗零件时带入镀液;第三个是回收槽中的水或补充镀液挥发或零件带出损耗时进入镀液。严格控制水质,特别是配制溶液用水、镀前清洗用水、回收槽用水和补充镀液挥发或带出损耗用水的水质,是防止杂质进入镀液的又一个重要措施。目前,国内外电镀行业常用以下几个关键性指标来控制电镀用水的水质:①总可溶性固体分(TDS) 根据该指标可知道水中含可溶性固体分的量,计量单位是mg/L,其值愈小,水质愈好。②电阻率 与总可溶性固体分的量有关,固体分含量愈高,其电阻率愈低。可使用电导率测定仪直接测定该值,其计量单位是Ω·cm。③pH值 可用pH计直接测定。其值偏离7愈多,说明水质愈差。④SiO₂ 用于控制对SiO₂较为敏感的水的水质;低档水质一般不控制该标准。⑤Cl-HB5472-91《金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范》将电镀工艺用水划分为A、B、C三个等级。其水质分类指标列于下表:

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电镀用水的水质分类指标表电镀过程中需要水的工序很多,各工序对水质的要求也不同,没有必要都使用同一种水质,既满足电镀质量的需要,也做到经济上合理。一般来讲,配制对杂质比较敏感的电镀、化学溶液用的水,为补充镀液成分消耗而配制浓溶液用的水,补充镀液蒸发损耗用的水,零件进入镀槽前最后工序清洗用的水,回收槽用的水等,均应该采用A级去离子水。对于有些碱性溶液、转化膜处理溶液和化学镀液来讲,杂质对覆盖层的质量影响不大,为了经济合理,可以使用B级去离子水。通常用于配制辅助溶液用的和中间清洗工序用的水可使用相当于城市自来水水质的C级水。对于外观、耐蚀性要求较高的镀层,最后一级清洗用的水,通常以使用B级水为好。那么,清洗槽中的水究竟用到什么程度才需要更换呢?由于零件经过清洗以后,表面上总是要附着一层清洗水的水膜和复杂零件的深孔(或凹槽)位等的藏水,将一并随零件一起进入镀液,因此,这些含杂质的水膜和藏水也就成为杂质进入镀液的途径之一。水质的好坏关系到镀液中杂质积累速度的快慢。目前很少采用清洗水中杂质含量的多少来控制清洗水水质的做法,而是以逆流清洗使水质保持清洁,实际上也是浪费资源的做法。较为合理的办法是根据水中积累的总可溶性固体分(TDS)的量来决定清洗水的流量。国外普遍使用的水质数据是:中间清洗用的水中TDS含量不超过750mg/L,最后一级清洗用的水中TDS含量不超过150mg/L,光亮电镀前清洗用的水中TDS含量不超过40mg/L,由于测量水中TDS含量比较慢,因此改为清洗水的电导率高低来决定清洗水的流量,但因为在不同途径的清洗水中所含的可溶性固体分种类也不同,其TDS量与导电率之间的换算比值也不同,所以不同清洗槽中的水在同样的TDS含量条件下的电导率只能通过实验测定后方能得知。

4防止由于工艺因素导致杂质的进入

①挂具设计不当,使零件装挂不牢固,而使零件落入镀液,若不能及时将其捞出而造成零件腐蚀,是导致镀液污染的又一个重要因素。②镀槽上的铜质导电棒未进行防腐蚀处理,或因导电系统的结构设计不够合理,导致铜质导电系统被腐蚀,表面产生铜绿及其他附着物,将不可避免地会落入镀液。③镀槽的蒸汽加热管或电加热管的材质选择不当,或由于加热管在安装时与槽体之间的绝缘不良,导致加热管被腐蚀。④阳极与阳极铜挂钩的连接部位未进行可靠的绝缘,该部位将会产生电偶腐蚀,腐蚀的产物落入镀液。⑤零件前处理质量差,表面上未除净的油污、抛光膏、锈蚀等污染物就可能进入镀液。⑥零件形状复杂容易藏液,或清洗水流动量过小,造成零件清洗不干净,将前工序的残液带入溶液。⑦某些形状特殊的零件如管件、深孔零件、带凹槽的零件等进行电镀时,由于镀液的分散能力有限,或因未使用辅助阳极,将造成局部表面为沉积镀层而被腐蚀。上述现象的出现,大多数是由于操作不当,工装设备设计存在缺陷、工艺规程设计失误等因素造成的,因此,必须采取有效的措施,防止这些现象的出现。

5环境因素对镀液的污染控制

①大气中的粉尘落入镀液,造成镀液的污染。因此,在厂房选择、车间设计时,应考虑周围环境和风向,避免电镀生产线处在高粉尘和下风的环境。②地处我国北方地区的电镀企业,由于厂房密封性差,在沙尘天气条件下,会有沙尘进入镀液,而造成镀液的污染。③电镀厂房内的工艺布局不够合理,应充分考虑到抛光、喷砂、打磨等产生灰尘多的工序对电镀质量的危害。④电镀厂房自然通风不好、镀槽未配槽盖,在通风系统停止运动以后,厂房内将充满从各种化学溶液槽中挥发出来的含腐蚀介质的溶液蒸气,不仅对环境造成污染,也污染镀液。⑤电镀生产线的工艺流程设计不合理,造成镀液的相互干扰,使镀液造成污染。比如,镀铬槽必须离光亮镀镍槽和光亮酸铜槽的距离大于3m,以防铬雾挥发而污染镀液和产品。


     PS: 以上便是防止杂质进入电镀液管控措施,通过对其内容深入的了解,我们可以更好的掌握关于电镀液的5个管控措施,并对具体问题具体分享没从而提高后续的电镀工艺,同时延长电镀液的使用寿命。

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