CN105132998B - 一种自动加锡装置及其加锡方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动加锡装置，包括加锡缓冲罐和料斗，加锡缓冲罐安装在锡溶解槽的上部，加锡缓冲罐与锡溶解槽之间设置有阀板，加锡缓冲罐上部与料斗通过管道连接，该管道上设有自动阀门一，加锡缓冲罐上设置有溢流口。本发明还提供了这种自动加锡装置的加锡方法，通过采用这种自动加锡装置结合自动加锡方法，实现了不停止溶锡操作，直接从大气环境向高压密闭液体容器中定量小批量加锡，避免了现有的单次大批量加锡造成的锡泥量大，Sn²⁺浓度波动大，以及频繁启停溶锡循环而造成的锡离子浓度控制难度增大，启停溶锡不稳定，设备损耗大的问题。

Description

一种自动加锡装置及其加锡方法和应用

技术领域

本发明涉及一种加锡装置，具体涉及一种向高压密闭液体罐中自动加锡装置及其加锡方法，以及应用该自动加锡装置的电镀锡溶锡系统。

背景技术

电镀锡板广泛应用于金属包装，商品电镀锡板的生产方式有可溶阳极法和不可溶阳极法。采用不可溶阳极生产电镀锡可以获得更好的镀层质量、更薄的镀层、更好的生产环境及更灵活的作业制度；但是，不可溶阳极生产电镀锡需要配置线外溶锡系统，补充电镀过程中不断消耗的Sn²⁺。

溶锡系统由溶锡罐、对应的泵、阀、检测元件、锡粒加载装置组成。溶锡罐内充填有锡颗粒，溶锡时，充入氧气的电镀液从溶锡罐底部进入，与溶锡罐内的锡颗粒反应生成Sn²⁺，获得离子补充的镀液从顶端溢流至电镀循环系统。

为了提高溶锡反应的速率，需在电镀液中充入氧气，溶解氧气的电镀液与锡粒发生如下反应，生成Sn²⁺。

为提高氧气的溶解率，溶锡罐为密闭高压罐，其工作压力一般为6～7bar，罐内充满镀液。当溶锡罐内的锡颗粒不断消耗后，需要向罐内补充锡粒。现有锡粒补充方法为定量周期性补充，周期加载锡粒量由包装大小确定，一般每次加载2吨。加载锡粒时，需停止溶锡，释放罐内压力至常压状态。

采用上述周期性定量加载锡粒方式存在以下弊端：

(1)只有保证锡粒过量，才能减少SnO₂（锡泥）的生成的副反应，降低锡泥产率，提高锡粒利用率及产品品质。而采用上述周期性定量加载的方式，锡粒不断消耗，在每个加载周期的很长一段时间内，锡粒处于不过量的范围，SnO₂（锡泥）的生成量增大。

(2)加载锡粒时，需停止溶锡；单次加载锡粒量大，加载时间长，停止溶锡时间长，电镀系统中Sn²⁺浓度波动大。

日本专利JP2012224891A为降低锡泥量，开发了一种自动加锡装置。该自动加锡装置带加料斗、自动称量装置、控制阀，可向溶锡罐内加载计量的锡粒。从而可以缩短加载周期，控制溶锡罐内锡粒长期处于过量状态。

但是，采用上述自动加载装置，在加载锡粒时，仍需停止溶锡，释放罐内压力后，才能在常压状态下加载锡颗粒。采用这种方式加载锡粒，仍存在以下问题：

(1)溶锡循环停止频率增大，锡离子浓度自动控制难度增大。

(2)溶锡循环启停频率增大，对应的设备包括增压泵、自循环泵、及相关自动阀门启停频率增大，设备寿命降低。

(3)系统在启停过程中，溶锡反应处于不稳定状态，启停频率过大，不稳定溶锡占溶锡反应的比率增加，同样容易导致SnO₂副反应。

因此，有必要开发一种在不停止溶锡时，能向高压容器中自动加载锡粒的装置，克服上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种自动加锡装置和该装置的加锡方法，在溶锡过程中，无需停止溶锡操作，可直接从大气环境向高压密闭液体容器中加载锡粒。

本发明的技术方案是提供了一种自动加锡装置，包括加锡缓冲罐和料斗，所述加锡缓冲罐安装在锡溶解槽的上部，加锡缓冲罐与锡溶解槽之间设置有阀板，所述加锡缓冲罐上部与料斗通过管道连接，该管道上设有自动阀门一，所述加锡缓冲罐上设置有溢流口。

进一步地，所述加锡缓冲罐上设置有光电开关，用于控制加锡缓冲罐中锡粒的高度。

本发明还提供了使用该自动加锡装置的加锡方法，包括如下步骤：

1)加载锡粒前，关闭阀板，打开自动阀门一，料斗中的锡粒下降至加锡缓冲罐中；

2)当加锡缓冲罐中锡粒达到设定量后，关闭自动阀门一；

3)关闭溢流口的出口阀门；

4)加载锡粒时，打开阀板，加锡缓冲罐与锡溶解槽内部压力一致，加锡缓冲罐中计量的锡粒通过自重下降到锡溶解槽内溶锡区；

5)加锡缓冲罐中锡粒下降完后，关闭阀板；

6)打开溢流口的出口阀门，使加锡缓冲罐中压力下降至大气压；

7)重复上述步骤1)～6),实现不停止溶锡的定量小批量加锡。

进一步地，上述步骤2)中通过在加锡缓冲罐上设置光电开关的高度控制加锡缓冲罐中锡粒的加入量。

另外，本发明还提供了一种应用该自动加锡装置的电镀锡溶锡系统，包括本发明的自动加锡装置和电镀循环罐，所述锡溶解槽顶部通过第一溢流管道与电镀循环罐进液口连接，该第一溢流管道上设有自动阀门三,所述电镀循环罐的出液口通过泵与锡溶解槽底部连接，所述泵与锡溶解槽之间的管线上设有氧气注入口，所述溢流口通过第二溢流管道与电镀循环罐相连，该第二溢流管道上设有自动阀门二,所述锡溶解槽上设置有压力计一,电镀锡溶锡系统中设置有控制阀板开启的控制机构。

作为一种优选的实施方式，所述控制机构包括设置在泵出口处与加锡缓冲罐相连的旁路管线，以及设置在该旁路管线上的自动阀门四。

进一步地，上述实施方式中第二溢流管道上设有压力计二。

作为另一种优选的实施方式，所述控制机构为电机，该电机与阀板连接。

进一步地，上述实施方式中第一溢流管道上设有压力计三。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明提供的这种自动加锡装置，结合使用该自动加锡装置的加锡方法，实现了不停止溶锡操作，定量小批量加锡过程，避免单次大批量加锡造成的锡泥量大，Sn²⁺浓度波动大的问题。

(2)本发明提供的应用这种自动加锡装置的电镀锡溶锡系统有效避免了频繁启停溶锡循环而造成的锡离子浓度控制难度增大，启停溶锡不稳定，设备损耗大等问题。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明自动加锡装置的结构示意图。

图2是本发明实施例2中应用自动加锡装置的电镀锡溶锡系统的结构示意图。

图3是本发明实施例3中应用自动加锡装置的电镀锡溶锡系统的结构示意图。

附图标记说明：1、锡溶解槽；2、加锡缓冲罐；3、阀板；4、料斗；5、溢流口；6、自动阀门一；7、管道；8、光电开关；9、泵；10、氧气注入口；11、锡粒；12、压力计一；13、自动阀门二；14、自动阀门三；15、自动阀门四；16、压力计二；17、压力计三；18、电镀液；19、电镀循环罐；20、电机。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有加锡装置单次大批量加锡造成锡泥量大，Sn²⁺浓度波动大，以及频繁启停溶锡循环造成锡离子浓度控制难度增大，启停溶锡不稳定，设备损耗大等问题，本实施例提供了一种如图1所示的自动加锡装置，包括加锡缓冲罐2和料斗4，所述加锡缓冲罐2安装在锡溶解槽1的上部，加锡缓冲罐2与锡溶解槽1之间设置有阀板3，所述加锡缓冲罐2上部与料斗4通过管道7连接，该管道7上设有自动阀门一6，所述加锡缓冲罐2上设置有溢流口5。

而为了方便控制加锡缓冲罐2中加入锡粒11的量，所述加锡缓冲罐2上设置有光电开关8，当加锡缓冲罐2中加入锡粒11的高度达到设定的光电开关8的安装高度后，锡粒11会遮住光电开关8处的光，关闭自动阀门一6。

使用该自动加锡装置的加锡方法，包括如下步骤：

1)加载锡粒前，关闭阀板3，打开自动阀门一6，料斗4中的锡粒11下降至加锡缓冲罐2中。

2)当加锡缓冲罐2中锡粒11达到设定量后，使用光电开关8时，通过在加锡缓冲罐2上设置光电开关8的高度控制加锡缓冲罐2中锡粒11的加入量，即当加锡缓冲罐2中锡粒11高度达到光电开关8的高度时，关闭自动阀门一6，停止向加锡缓冲罐2中加载锡粒11。

3)关闭溢流口5的出口阀门。

4)加载锡粒时，打开阀板3，加锡缓冲罐2与锡溶解槽1内部压力一致，加锡缓冲罐2中计量的锡粒11通过自重下降到锡溶解槽1内溶锡区。

5)加锡缓冲罐2中锡粒11下降完后，关闭阀板3。

6)打开溢流口5的出口阀门，使加锡缓冲罐2中压力下降至大气压。

7)重复上述步骤1)～6),实现不停止溶锡的定量小批量加锡。

本发明提供的这种自动加锡装置结合采用自动加锡方法，实现了不停止溶锡操作，直接从大气环境向高压密闭的锡溶解槽1中定量小批量加锡，避免了现有的单次大批量加锡造成的锡泥量大，Sn²⁺浓度波动大的问题。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图2所示，本实施例提供了一种应用本发明自动加锡装置的电镀锡溶锡系统，包括上述实施例1中的自动加锡装置和电镀循环罐19，所述锡溶解槽1顶部通过第一溢流管道与电镀循环罐19进液口连接，该第一溢流管道上设有自动阀门三14,所述电镀循环罐19的出液口通过泵9与锡溶解槽1底部连接，所述泵9与锡溶解槽1之间的管线上设有氧气注入口10,所述泵9出口设有旁路管线与加锡缓冲罐2相连，该旁路管线上设有自动阀门四15，所述溢流口5通过第二溢流管道与电镀循环罐19相连，该第二溢流管道上设有自动阀门二13,所述锡溶解槽1上设置有压力计一12。

另外，为了便于控制和调节第一溢流管道和第二溢流管道的压力，所述第一溢流管道上设有压力计三17；所述第二溢流管道上设有压力计二16。

该电镀锡溶锡系统的工作过程如下：

(A)溶锡时，电镀循环罐19中的电镀液18由泵9泵送至锡溶解槽1的底部，调节锡溶解槽1顶部第一溢流管道上的自动阀门三14的开度，使锡溶解槽1内压力处于工作压力；打开氧气注入口10的氧气注入阀，向电镀液18中通入氧气，溶解氧气的电镀液18与锡溶解槽1中的锡粒11反应，生成Sn²⁺，电镀液18从锡溶解槽1顶部第一溢流管道溢流回电镀循环罐19，完成溶锡循环。

(B)加载锡粒11前，加锡缓冲罐2下部的阀板3关闭，打开自动阀门一6，料斗4中的锡粒11下降至加锡缓冲罐2，当加锡缓冲罐2上部的光电开关8遮光时，关闭自动阀门一6。

(C)当锡溶解槽1上的压力计一12监测到锡溶解槽1内锡粒11高度低于设定值，或通过电流消耗计算锡粒11消耗达到设定值后，启动加锡过程。打开泵9出口旁路管线上的自动阀门四15，调节加锡缓冲罐2顶端第二溢流管道上的自动阀门二13，使加锡缓冲罐2与锡溶解槽1内压力相当，打开加锡缓冲罐2下部的阀板3，关闭自动阀门四15和自动阀门二13，加锡缓冲罐2中的锡粒11通过自重下降到锡溶解槽1内。锡粒11下降完毕后，关闭阀板3，打开自动阀门二13，释放加锡缓冲罐2内压力至大气压。

(D)重复上述(B)、(C)操作，实现不停止溶锡操作，自动向锡溶解槽1中加载定量小批量锡粒。

本实施例电镀锡溶锡系统通过泵9出口旁路管线，借助泵9、自动阀门四15和自动阀门二13给加锡缓冲罐2均压，便于阀板3向高压区打开。

实施例3：

在实施例1的基础上，如图3所示，本实施例提供了一种应用本发明自动加锡装置的电镀锡溶锡系统，所述锡溶解槽1顶部通过第一溢流管道与电镀循环罐19进液口连接，该第一溢流管道上设有自动阀门三14和压力计三17,所述电镀循环罐19的出液口通过泵9与锡溶解槽1底部连接，所述泵9与锡溶解槽1之间的管线上设有氧气注入口10，所述溢流口5通过第二溢流管道与电镀循环罐19相连，该第二溢流管道上设有自动阀门二13，所述锡溶解槽1上设置有压力计一12，所述阀板3连接电机20。

而为了便于控制和调节电镀液18溢流回电镀循环罐19的压力，在上述第一溢流管道上设有压力计三17。

本实施例的电镀锡溶锡系统的工作过程如下：

(A)溶锡时，电镀循环罐19中的电镀液18由泵9泵送至锡溶解槽1的底部，调节锡溶解槽1顶部第一溢流管道上的自动阀门三14的开度，使锡溶解槽1内压力处于工作压力；打开氧气注入口10的氧气注入阀，向电镀液18中通入氧气，溶解氧气的电镀液18与锡溶解槽1中的锡粒11反应，生成Sn²⁺，电镀液18从锡溶解槽1顶部第一溢流管道溢流回电镀循环罐19，完成溶锡循环。

(B)加载锡粒11前，加锡缓冲罐2下部的阀板3关闭，打开自动阀门一6，料斗4中的锡粒11下降至加锡缓冲罐2，当加锡缓冲罐2上部的光电开关8遮光时，关闭自动阀门一6。

(C)当锡溶解槽1上的压力计一12监测到锡溶解槽1内锡粒11高度低于设定值，或通过电流消耗计算锡粒11消耗达到设定值后，启动加锡过程。通过电机20打开加锡缓冲罐2下部的阀板3，加锡缓冲罐2与锡溶解槽1内压力一致，加锡缓冲罐2中的锡粒11通过自重下降到锡溶解槽1。锡粒11下降完毕后，关闭阀板3，打开自动阀门二13，释放加锡缓冲槽加锡缓冲罐2内压力至大气压。

(D)重复上述(B)、(C)操作，实现不停止溶锡操作，自动向锡溶解槽1中加载定量小批量锡粒。

本实施例的电镀锡溶锡系统不借助泵9出口旁路管线和自动阀门二13给加锡缓冲罐2均压，而是直接采用电动阀门，借助电机20增大阀板3转矩，克服高压区对阀板3打开的阻力。

本发明提供的这两种应用自动加锡装置的电镀锡溶锡系统有效避免了频繁启停溶锡循环而造成的锡离子浓度控制难度增大，启停溶锡不稳定，设备损耗大等问题。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动加锡装置，其特征在于：包括加锡缓冲罐(2)和料斗(4)，所述加锡缓冲罐(2)安装在锡溶解槽(1)的上部，加锡缓冲罐(2)与锡溶解槽(1)之间设置有阀板(3)，所述加锡缓冲罐(2)上部与料斗(4)通过管道(7)连接，该管道(7)上设有自动阀门一(6)，所述加锡缓冲罐(2)上设置有溢流口(5)。

2.如权利要求1所述的自动加锡装置，其特征在于：所述加锡缓冲罐(2)上设置有光电开关(8)。

3.如权利要求1或2所述的自动加锡装置的加锡方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)加载锡粒前，关闭阀板(3)，打开自动阀门一(6)，料斗(4)中的锡粒(11)下降至加锡缓冲罐(2)中；

2)当加锡缓冲罐(2)中锡粒(11)达到设定量后，关闭自动阀门一(6)；

3)关闭溢流口(5)的出口阀门；

4)加载锡粒时，打开阀板(3)，加锡缓冲罐(2)与锡溶解槽(1)内部压力一致，加锡缓冲罐(2)中计量的锡粒(11)通过自重下降到锡溶解槽(1)内溶锡区；

5)加锡缓冲罐(2)中锡粒(11)下降完后，关闭阀板(3)；

6)打开溢流口(5)的出口阀门，使加锡缓冲罐(2)中压力下降至大气压；

7)重复上述步骤1)～6),实现不停止溶锡的定量小批量加锡。

4.如权利要求3所述的自动加锡装置的加锡方法，其特征在于：所述步骤2)中通过在加锡缓冲罐(2)上设置光电开关(8)的高度控制加锡缓冲罐(2)中锡粒(11)的加入量。

5.一种应用权利要求1或2所述的自动加锡装置的电镀锡溶锡系统，其特征在于：包括上述自动加锡装置和电镀循环罐(19)，所述锡溶解槽(1)顶部通过第一溢流管道与电镀循环罐(19)进液口连接，该第一溢流管道上设有自动阀门三(14),所述电镀循环罐(19)的出液口通过泵(9)与锡溶解槽(1)底部连接，所述泵(9)与锡溶解槽(1)之间的管线上设有氧气注入口(10)，所述溢流口(5)通过第二溢流管道与电镀循环罐(19)相连，该第二溢流管道上设有自动阀门二(13)，所述锡溶解槽(1)上设置有压力计一(12)，电镀锡溶锡系统中设置有控制阀板(3)开启的控制机构。

6.如权利要求5所述的应用自动加锡装置的电镀锡溶锡系统，其特征在于：所述控制机构包括设置在泵(9)出口处与加锡缓冲罐(2)相连的旁路管线，以及设置在该旁路管线上的自动阀门四(15)。

7.如权利要求6所述的应用自动加锡装置的电镀锡溶锡系统，其特征在于：所述第二溢流管道上设有压力计二(16)。

8.如权利要求5所述的应用自动加锡装置的电镀锡溶锡系统，其特征在于：所述控制机构为电机(20)，该电机(20)与阀板(3)连接。

9.如权利要求6或8所述的应用自动加锡装置的电镀锡溶锡系统，其特征在于：所述第一溢流管道上设有压力计三(17)。