CN104928739B - 一种线材连续电镀设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种线材连续电镀设备，包括预镀装置、主镀装置及收线装置，主镀装置位于预镀装置和收线装置的一侧，收线装置和预镀装置并列设置，预镀装置包括依线材运动的方向依次设置的放线架、活化槽、第一水洗槽、预镀槽和第二水洗槽，主镀装置包括主镀槽和设置在主镀槽中的主镀导线辊。本发明还公开了利用上述线材连续电镀设备进行线材电镀的方法，首先配制FeCl2溶液、电镀液和活化液，然后准备线材，将线材按一定方式缠绕在电镀设备之后，准备阳极板并将电镀的参数进行调整后开始电镀，当丝径达到原料丝丝径的1.2～1.5倍时，完成电镀。本发明解决了现有技术进行线材电镀铁时，存在着没有合适的连续电镀设备且镀层韧性差的问题。
Description
技术领域
本发明属于电化学领域，涉及一种针对线材连续电镀的设备。本发明还涉及利用该电镀设备进行线材电镀铁的方法。
背景技术
镀铁技术的发展已有一百余年的历史，主要应用在轴承、内燃机气缸、轧辊等修复以及制造电磁铁、电话元件、变压器铁芯等方面，而其他应用领域很少涉及，如线材电镀。所谓线材电镀就是在Φ0.5mm的线材表面实施电镀，要求镀层连续均匀，并且韧性好。目前这种镀层材质一般为铜，主要应用在集束拉拔法生产金属纤维领域，是影响产品质量与生产成本的关键环节。近年来，随着金属纤维生产行业竞争的加剧以及环保意识的增强，选择价格更低廉更环保的镀层已成为各厂家必须考虑的问题。而铁镀层因其价格低廉并且环境危害较小的特性，成为了大家着重考虑的对象。
目前国内外金属纤维生产厂家已经开始开展线材连续电镀铁工艺的研究，但还未见研制成功的报道。利用现有的静镀铁工艺进行线材电镀铁时，存在着没有合适的连续电镀设备且镀层韧性差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种线材连续电镀设备，解决了现有技术进行线材电镀铁时，存在着没有合适的连续电镀设备且镀层韧性差的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种线材连续电镀设备，包括预镀装置、主镀装置及收线装置，主镀装置位于预镀装置和收线装置的一侧，收线装置和预镀装置并列设置，预镀装置包括依线材运动的方向依次设置的放线架、活化槽、第一水洗槽、预镀槽和第二水洗槽，主镀装置包括主镀槽和设置在主镀槽中的主镀导线辊。
本发明的特点还在于，
预镀槽中设置有两个预镀导线辊，预镀导线辊的两端设置有导电碳刷，在预镀槽的底部设置有预镀阳极板，预镀阳极板与预镀阳极板接线柱连接，预镀阳极板接线柱位于预镀槽两侧的顶部边缘。
主镀槽分为上下两层，即上层主镀槽和下层主镀槽，主镀导线辊位于下层主镀槽中，上层主镀槽的底部设置有主镀阳极板，主镀阳极板与主镀阳极板接线柱连接，下层主镀槽也类似的设置有主镀阳极板，且也与主镀阳极板接线柱连接。
上层主镀槽的底部设置有放液阀。
上层主镀槽中还设置有泄流槽，泄流槽中设置有泄流槽挡液板。
在泄流槽挡液板的高度低于两导线辊上端平面0.5～1mm，在泄流槽挡液板上装有分线棒。
收线装置包括依次设置的碱洗槽、第三水洗槽、烘干箱和收线架。
本发明的另一目的是提供利用该线材连续电镀设备进行线材电镀的方法。
本发明的另一技术方案是，一种利用权利要求1所述的线材连续电镀设备进行线材电镀的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，配制FeCl2溶液，具体方法为：用盐酸溶解还原铁粉的方式制备FeCl2溶液，其中还原铁粉中的Fe含量要达到98％以上，要确保FeCl2溶液浓度达到800～850g/L；
步骤2，配制电镀液，具体方法为，往步骤1中配制的FeCl2溶液中加入H3PO3、MgCl2、MnCl2三种添加剂，并确保其浓度分别达到4～6g/L、4～6g/L、1～2g/L，然后用盐酸调节溶液PH值，确保配制好的电镀液的pH值达到0.5～1之间；
步骤3，配制活化液，并将活化液加入预镀装置的活化槽(2)中；
步骤4，准备线材，将绕有待镀的线材的导线轮放置在放线架(1)上，然后将线材的自由端牵引着进入电镀设备中并进行缠绕准备，然后再将线材引入主镀装置后再缠绕在收线架上；
步骤5，准备阳极板，用稀盐酸洗去DT3纯铁板表面的氧化皮，然后把处理后的铁板平铺在位于预镀槽与主镀槽的底部的阳极上。
步骤6，开始电镀，将电镀设备打开，将电镀液倒入预镀槽(4)和主镀槽(11)中，调整镀液的温度和不对称交-直流电源的不对称比β，并开始电镀；
步骤7，打开用于控制收线装置、预镀导线辊(4-1)与主镀导线辊(15)转动的动力电机开关，则开始连续线材的电镀，在进行电镀时，调整线材行进速度为10～20m/min，测量电镀丝丝径，当丝径达到原料丝丝径的1.2～1.5倍时，完成线材的电镀。
本发明的特点还在于，所述的步骤4中所述的缠绕准备的具体方法为：在预镀装置中，线材首先缠绕在活化槽的导线辊上，然后进入第一水洗槽后在缠绕在预镀槽中的两个预镀导线辊上，随后进入主镀装置，在主镀装置中，线材首先从主镀槽的前端进入，缠绕在一个主镀导线辊上，然后再缠绕在另一端的另一个主镀导线辊上，最终线材的端头仍旧回到主镀槽的前端，然后再进入收线装置。其中在缠绕的过程中，导线辊上方的线材位于上层主镀槽中，导线辊下方的线材位于下层主镀槽中；主镀段导线轴上缠绕的线圈间距要保持在10～15mm，没圈之间用玻璃棒隔开，总圈数不少于80。
步骤6中的镀液的温度保持在40～50℃，预镀装置中的不对称交-直流电源的不对称比β为1.2～1.5，主镀段的不对称交-直流电源的不对称比β为2～3。
本发明的有益效果是，本设备通过利用主镀槽两端的导线棍改变线材的方向，主镀槽分上下两层，预镀与收线两部分平行并列放置等设计，使得设备总长度仅20米左右，宽度1.5米，极大地缩小了占地面积。在利用本发明的方法对线材进行电镀时，线材可以在主镀槽中移动达80～100圈以上，极大地增加了线材在主镀液中的移动距离，为镀出合适厚度的镀层提供了保障。
附图说明
图1是本发明线材连续电镀设备整体结构布局图
图2是本发明线材连续电镀设备预镀部分的结构图；
图3是本发明线材连续电镀设备主镀部分的结构图；
图4是本发明线材连续电镀设备主镀部分俯视图；
图5是本发明线材连续电镀设备主镀部分分线架结构图；
图6是本发明线材连续电镀设备收线部分的结构图。
图中，1.放线架，2.酸洗活化槽，3.第一水洗槽，4.预镀槽，4-1.预镀导线辊，5.预镀阳极板，6.预镀阳极板接线柱，7.导电碳刷，8.第二水洗槽，9.导电碳刷，10.放液阀，11.主镀槽，11-1.上层主镀槽，11-2.下层主镀槽，12.主镀阳极板，13.主镀阳极板接线柱，14.泄流槽，15.主镀导线辊，16.碱洗槽，17.第三水洗槽，18.烘干箱，19.收线架，20.玻璃棒，21.泄流槽档液板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种线材连续电镀设备，如图1所示，包括预镀装置、主镀装置及收线装置，主镀装置位于预镀装置和收线装置的一侧，收线装置和预镀装置并列设置，
其中，预镀装置的结构，如图2所示，包括依线材运动的方向依次设置的放线架1、活化槽2、第一水洗槽3、预镀槽4和第二水洗槽8，预镀槽4中设置有两个预镀导线辊4-1，预镀导线辊4-1的两端设置有导电碳刷7，在预镀槽4的底部设置有预镀阳极板5，预镀阳极板5与预镀阳极板接线柱6连接，预镀阳极板接线柱6位于预镀槽两侧的顶部边缘。
其中，如图3所示，主镀装置包括主镀槽11和设置在主镀槽11中的主镀导线辊15，主镀槽11分为上下两层，即上层主镀槽11-1和下层主镀槽11-2，主镀导线辊15位于下层主镀槽11-2中，上层主镀槽11-1的底部设置有主镀阳极板12，主镀阳极板12与主镀阳极板接线柱13连接，下层主镀槽11-2也类似的设置有主镀阳极板12与主镀阳极板接线柱13连接，上层主镀槽11-1的底部设置有放液阀10，当电镀设备停用时，要通过放液阀10把槽中的电镀液放入镀槽下边的储液槽中，防止污染。
上层主镀槽11-1中还设置有泄流槽14，当电镀设备工作时，电镀液要靠泵把电镀液由储液槽注入主镀槽，而主镀槽中溢出的液体又要经由泄流槽14流入镀槽下边的储液槽中，从而实现循环过程，泄流槽14的挡液板21高度要低于两导线辊上端平面0.5～1mm，如图6所示，在两层挡板上装有分线棒20。
收线装置包括依次设置的碱洗槽16、第三水洗槽17、烘干箱18和收线架19。
本发明的工作过程为待镀的线材放置在放线架1上，放线后，线材材先进入活化槽2进行活化，然后经第一水洗槽3清洗后，进入预镀槽进行预镀，预镀后经过水洗槽8清洗后进入主镀槽，再经过80～100圈往复运动后，完成主镀过程，然后进入碱洗槽16中和表面残留的电镀液，接着再经第三水洗槽17清洗，最后进入烘干箱18进行烘干，烘干的电镀线材经收线架19后完成整个线材的电镀过程。
本发明的预镀装置中的酸洗活化装置与预镀槽，其中分别采用了导向辊设计，线材可以在溶液中往复运动10～20圈，从而保证了活化与预镀效果，为制备出结合力优良的镀层提供了保障。预镀环节中，经导电碳刷7联通导向辊与电源，从而持续为阴极线材供电；电源正极接在预镀阳极板接线柱6上，从而为阳极板持续供电。为保证镀层质量，这两个环节中的溶液各自都经过泵进行循环。
本使用新型主镀部分结构设计时，主镀槽11分上下两层，施镀时，线材在分线棒作用下，均匀分布在两导线辊上，然后在导线辊引导下，在上下主镀槽中往复运动，直至线材移出主镀槽。泄流槽挡液板21的高度要低于两导线辊上端平面0.5～1mm，从而保证当主镀槽中充满液体，并不断从泄流槽不断泄流液体时，线材能完全浸在电镀液中，并且保证在线材移动时不与挡板接触。主镀导线辊15经导电碳刷9与电源负极相连，给阴极线材供电；主镀阳极板12经主镀阳极板接线柱13与电源正极相连，给阳极材料供电。该部分电镀液经过泵由主镀槽下部贮存电镀液的箱体注入主镀槽11，再经泄流槽14及放液阀10流入设备下方的储液箱中，从而完成循环过程。该部分导线辊的动力是有两台同步转动的电机提供。
为缩短整个设备长度，把该收线部分与预镀平行并列放置。进线与出线都在从主镀槽的同一侧，这是主镀槽两端的导线辊来实现的，具体的绕线方式如图5所示。另外，该部分碱洗槽16中碱液也可以通过泵实现循环，从而最大限度减少了碱液的污染。
本发明一种利用上述电镀设备进行线材连续电镀设备进行电镀的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，配制FeCl2溶液，具体方法为：用盐酸溶解还原铁粉的方式制备FeCl2溶液，其中还原铁粉中的Fe含量要达到98％以上，要确保FeCl2溶液浓度达到800～850g/L；
步骤2，配制电镀液，具体方法为，往步骤1中配制的FeCl2溶液中加入H3PO3、MgCl2、MnCl2三种添加剂，并确保其浓度分别达到4～6g/L、4～6g/L、1～2g/L，然后用盐酸调节溶液PH值，确保配制好的电镀液的pH值达到0.5～1之间。
步骤3，配制活化液，并将活化液加入预镀装置的活化槽2中；
步骤4，准备线材，将绕有待镀的线材的导线轮放置在放线架1上，然后将线材的自由端牵引着进入电镀设备中并进行缠绕准备，然后再将线材引入主镀装置后再缠绕在收线架上。
具体的绕线方式为：在预镀装置中，线材首先缠绕在活化槽2的导线辊上，然后进入第一水洗槽3后在缠绕在预镀槽4中的两个预镀导线辊4-1上，
随后进入主镀装置，在主镀装置中，线材首先从主镀槽11的前端进入，缠绕在一个主镀导线辊15上，然后再缠绕在另一端的另一个主镀导线辊15上，最终线材的端头仍旧回到主镀槽11的前端，然后再进入收线装置。
其中在缠绕的过程中，导线辊上方的线材位于上层主镀槽11-1中，导线辊下方的线材位于下层主镀槽11-2中；
主镀段导线轴上缠绕的线圈间距要保持在10～15mm，没圈之间用玻璃棒隔开，总圈数不少于80。
步骤5，准备阳极板，用稀盐酸洗去尺寸为200×200mm的DT3纯铁板表面的氧化皮，然后把处理后的铁板平铺在位于预镀槽与主镀槽的底部的阳极上。
步骤6，开始电镀，将电镀设备打开，将电镀液倒入预镀槽4和主镀槽11中，并开始电镀，在电镀时，镀液的温度保持在40～50℃，将预镀装置中的不对称交-直流电源的不对称比β调至1.2～1.5之间，主镀段的不对称交-直流电源的不对称比β为2～3之间；
步骤7，打开用于控制收线装置、预镀导线辊与主镀导线辊转动的动力电机开关，则开始连续线材的电镀，在进行电镀时，调整线材行进速度为10～20m/min，测量电镀丝丝径，确保丝径达到原料丝丝径的1.2～1.5倍。
本发明成功开发出了线材连续电镀铁工艺，拓宽了铁镀层的应用领域。电镀得到的线材表面的镀铁层弯折180°不起皮，冷态拉拔加工率达到75％时镀层不脱落，能满足集束拉拔法制备金属纤维的要求。且在保证镀层厚度达到0.6～0.62mm时，电镀机收线速率可达到10～15m/min，生产效率能满足生产要求。
Claims (9)
1.一种线材连续电镀设备，其特征在于，包括预镀装置、主镀装置及收线装置，所述的主镀装置位于预镀装置和收线装置的一侧，收线装置和预镀装置并列设置，所述的预镀装置包括依线材运动的方向依次设置的放线架(1)、活化槽(2)、第一水洗槽(3)、预镀槽(4)和第二水洗槽(8)，主镀装置包括主镀槽(11)和设置在主镀槽(11)中的主镀导线辊(15)；所述的预镀槽(4)中设置有两个预镀导线辊(4-1)，所述的预镀导线辊(4-1)的两端设置有导电碳刷(7)，在所述的预镀槽(4)的底部设置有预镀阳极板(5)，所述的预镀阳极板(5)与预镀阳极板接线柱(6)连接，所述的预镀阳极板接线柱(6)位于预镀槽(4)两侧的顶部边缘，所述的主镀槽下方设置有储液槽。
2.根据权利要求1所述的一种线材连续电镀设备，其特征在于，所述的主镀槽(11)分为上下两层，即上层主镀槽(11-1)和下层主镀槽(11-2)，主镀导线辊(15)位于下层主镀槽(11-2)中，所述的上层主镀槽(11-1)的底部设置有主镀阳极板(12)，所述的主镀阳极板(12)与主镀阳极板接线柱(13)连接，下层主镀槽(11-2)也类似的设置有主镀阳极板(12)，且也与主镀阳极板接线柱(13)连接。
3.根据权利要求2所述的一种线材连续电镀设备，其特征在于，所述的上层主镀槽(11-1)的底部设置有放液阀(10)。
4.根据权利要求2所述的一种线材连续电镀设备，其特征在于，所述的上层主镀槽(11-1)中还设置有泄流槽(14)，泄流槽(14)中设置有泄流槽挡液板(21)。
5.根据权利要求4所述的一种线材连续电镀设备，其特征在于，在所述的泄流槽挡液板(21)的高度低于两导线辊上端平面0.5～1mm，在所述的泄流槽挡液板(21)上装有分线棒(20)。
6.根据权利要求1所述的一种线材连续电镀设备，其特征在于，所述的收线装置包括依次设置的碱洗槽(16)、第三水洗槽(17)、烘干箱(18)和收线架(19)。
7.一种利用权利要求1所述的线材连续电镀设备进行线材电镀的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，配制FeCl2溶液，具体方法为：用盐酸溶解还原铁粉的方式制备FeCl2溶液，其中还原铁粉中的Fe含量要达到98％以上，要确保FeCl2溶液浓度达到800～850g/L；
步骤2，配制电镀液，具体方法为，往步骤1中配制的FeCl2溶液中加入H3PO3、MgCl2、MnCl2三种添加剂，并确保其浓度分别达到4～6g/L、4～6g/L、1～2g/L，然后用盐酸调节溶液p H值，确保配制好的电镀液的pH值达到0.5～1之间；
步骤3，配制活化液，并将活化液加入预镀装置的活化槽(2)中；
步骤4，准备线材，将绕有待镀的线材的导线轮放置在放线架(1)上，然后将线材的自由端牵引着进入电镀设备中并进行缠绕准备，然后再将线材引入主镀装置后再缠绕在收线架上；
步骤5，准备阳极板，用稀盐酸洗去DT3纯铁板表面的氧化皮，然后把处理后的铁板平铺在位于预镀槽与主镀槽的底部的阳极上；
步骤6，开始电镀，将电镀设备打开，将电镀液倒入预镀槽(4)和主镀槽(11)中，调整镀液的温度和不对称交-直流电源的不对称比β，并开始电镀；
步骤7，打开用于控制收线装置、预镀导线辊(4-1)与主镀导线辊(15)转动的动力电机开关，则开始连续线材的电镀，在进行电镀时，调整线材行进速度为10～20m/min，测量电镀丝丝径，当丝径达到原料丝丝径的1.2～1.5倍时，完成线材的电镀。
8.根据权利要求7所述的进行线材电镀的方法，其特征在于，所述的步骤4中所述的缠绕准备的具体方法为：在预镀装置中，线材首先缠绕在活化槽(2)的导线辊上，然后进入第一水洗槽(3)后在缠绕在预镀槽(4)中的两个预镀导线辊(4-1)上，
随后进入主镀装置，在主镀装置中，线材首先从主镀槽(11)的前端进入，缠绕在一个主镀导线辊(15)上，然后再缠绕在另一端的另一个主镀导线辊(15)上，最终线材的端头仍旧回到主镀槽(11)的前端，然后再进入收线装置；
其中在缠绕的过程中，导线辊上方的线材位于上层主镀槽(11-1)中，导线辊下方的线材位于下层主镀槽(11-2)中；
主镀段导线轴上缠绕的线圈间距要保持在10～15mm，没圈之间用玻璃棒隔开，总圈数不少于80。
9.根据权利要求7所述的进行线材电镀的方法，其特征在于，所述的步骤6中的镀液的温度保持在40～50℃，预镀装置中的不对称交-直流电源的不对称比β为1.2～1.5，主镀段的不对称交-直流电源的不对称比β为2～3。
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