CN111088519B - 一种清洗镀银镀铬夹具的电解设备及电解清洗方法 - Google Patents
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Abstract
一种清洗镀银镀铬夹具的电解设备及电解清洗方法，属于电化学退镀技术领域，所述清洗镀银镀铬夹具的电解设备包括电解槽和直流电源；所述电解槽设有分别与直流电源阳极及阴极接线端口连接的若干组阳极棒和阴极板；所述阴极板侵入电解液中，通过阴极板将电解槽分割成若干个电解反应区域，在其中每一电解反应区域的上方设置一根阳极棒；所述阳极棒安装在电解槽的上部，位于电解液液面之上，且与阴极板平行布置，在阳极棒中间部位悬挂导电材质的挂具，通过挂具将若干个待清洗的夹具浸入电解液中。本发明与现有技术中采用硝酸溶液清洗方式比较，不仅保证了夹具的循环使用，而且避免了有害气体的释放，达到了满足环保要求的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解退镀设备及电解退镀方法，尤其是一种用于清洗镀银镀铬夹具的电解设备及电解清洗方法。
背景技术
石英晶体(又称水晶)不仅具有压电效应，而且还具有优良的机械特性、电学特性和温度特性，是用来产生高精度振荡频率的一种电子元件。石英晶体主要由石英晶片、外壳、基座和电极组成，其中电极材料对振荡频率的稳定性具有较大的影响，通常情况下是在一片薄石英晶片的两侧镀上银电极，而为了提高镀银层的附着力，在镀银之前还需要在石英晶片上预镀一层铬。
在进行石英晶片镀铬镀银作业时，为了满足批量化生产要求，需要将一定数量的石英晶片放置在网状结构的夹具中，因此电镀过程结束后，夹具表面裸露部位也会被镀层金属包覆，而为了使夹具能够循环使用，在完成若干次电镀作业后需要对夹具镀层进行退镀处理。目前夹具的退镀处理大多采用硝酸溶液清洗方式，由于硝酸溶液腐蚀性强，对人员身体健康及安全有隐患，同时清洗过程中产生的有害气体会对环境造成破坏，不能满足环保要求。
发明内容
本发明提供一种清洗镀银镀铬夹具的电解设备及电解清洗方法，旨在通过电解方式完成电镀夹具上镀层的清理，达到保证夹具循环使用、满足环保要求的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种清洗镀银镀铬夹具的电解设备，包括电解槽和直流电源；所述电解槽设有分别与直流电源阳极及阴极接线端口连接的若干组阳极棒和阴极板；所述阴极板侵入电解液中，通过阴极板将电解槽分割成若干个电解反应区域，在其中每一电解反应区域的上方设置一根阳极棒；所述阳极棒安装在电解槽的上部，位于电解液液面之上，且与阴极板平行布置，在阳极棒中间部位悬挂导电材质的挂具，通过挂具将若干个待清洗的夹具浸入电解液中。
上述清洗镀银镀铬夹具的电解设备，还包括电解液循环系统；在所述电解液循环系统中设置储液槽、循环泵、进液管路、溢流槽和回流管路；所述储液槽通过进液管路与电解槽连接；所述循环泵安装在进液管路中；所述溢流槽布置在电解槽一侧，通过设置在一定高度位置的溢流口与电解槽连通，在溢流槽底部设有出液口，并在出液口处设置过滤网；所述回流管路连通溢流槽底部的出液口和储液槽。
上述清洗镀银镀铬夹具的电解设备，所述挂具设有悬挂部件、横梁和工件固定元件；所述悬挂部件一端为开口环结构，悬挂在阳极棒上，另一端与横梁中间部位固定装配；在所述横梁上安装若干组工件固定元件。
上述清洗镀银镀铬夹具的电解设备，所述工件固定元件为不锈钢材质的弹簧夹。
上述清洗镀银镀铬夹具的电解设备，所述工件固定元件为磁性吸附结构，包括钛丝定位柱和磁铁，所述磁铁固定在横梁背面，所述钛丝定位柱布置在两个磁铁之间，其前端从横梁的前面凸出，钛丝定位柱前端与待清洗夹具上的定位孔相匹配。
上述清洗镀银镀铬夹具的电解设备，所述工件固定元件为钛丝挂钩。
上述清洗镀银镀铬夹具的电解设备，所述阳极棒为铜棒，其中间部位与悬挂部件接触装配后套装开有豁槽的绝缘套，在其余部位外面固定套装绝缘套管；所述阴极板为不锈钢板，所述挂具的悬挂部件和横梁采用黄铜板条制作；所述电解槽采用聚氯乙烯板材焊接结构；所述储液槽采用不锈钢板焊接结构。
一种清洗镀银镀铬夹具的电解清洗方法，采用上述清洗镀银镀铬夹具的电解设备实现对镀银镀铬夹具的退镀处理，包括如下操作步骤：
a、电解液配制，按照在每升纯净水中加入150～200克电解粉和10毫升醋酸的比例配置电解液，控制电解液温度为20～45℃；
b、工件安装，按照待清洗镀银镀铬夹具结构特征选择挂具，并将一定数量的待清洗镀银镀铬夹具与挂具装配，然后将挂具悬挂在电解槽阳极棒中间部位，并将开有豁槽的绝缘套套装在挂具的悬挂部件上；
c、直流电源参数调整，开启电源开关和循环泵控制开关，调整循环泵至正常运行状态，控制直流电源输出电压为6～10V，输出电流小于100A；
d、电解反应过程，电流通过电解液在阴极和阳极上引起氧化还原反应，其中阳极上发生的氧化反应使铬、银镀层从夹具基体上逐渐溶解,并以离子形式进入溶液，由此退除阳极挂具上的铬及银等镀层金属；电解液中补充醋酸，使电解液pH值在4.0～6.0范围内；
e、退镀后夹具处理，电解反应过程持续3分钟，然后将夹具从电解槽中取出，再依次通过清水冲洗、超声波清洗、无水乙醇脱水和烤箱烘烤工序完成夹具的退镀后处理。
上述清洗镀银镀铬夹具的电解清洗方法，在所述步骤a中，电解粉的成分包括三聚磷酸钠、硫酸钠、柠檬酸和无水亚硫酸钠，按其重量份数配比为：每100份电解粉中含三聚磷酸钠30份，硫酸钠30份，柠檬酸20份，无水亚硫酸钠20份。
上述清洗镀银镀铬夹具的电解清洗方法，在所述步骤b中，当待清洗镀银镀铬夹具重量较轻、夹具在电解液中漂浮不能可靠定位时，采用配置不锈钢材质弹簧夹的挂具或设置磁性吸附结构的挂具；当待清洗镀银镀铬夹具重量较重、夹具在电解液中能可靠定位时，采用配置钛丝挂钩的挂具。
本发明提供了一种清洗镀银镀铬夹具的电解设备，适用于石英晶片电极镀银镀铬夹具的退镀作业，它通过阴极板将电解槽分割成若干个区域，并在每个区域上方设置阳极棒，待清洗的夹具通过导电材质的挂具悬挂在每个区域的阳极棒上，同时浸入电解液中，因此当直流电源启动后，待清洗的夹具上镀层金属在阳极失去电子，并在电场作用下以离子形式进入溶液，实现镀银镀铬夹具的退镀过程；本发明所述的清洗镀银镀铬夹具的电解设备，通过电解液循环系统维持了电解液液面高度的恒定，从而保证了电解过程的稳定性；本发明所述的清洗镀银镀铬夹具的电解设备，还针对不同结构的镀银镀铬夹具设计了与之匹配的阳极挂具，尤其是在配置磁性吸附结构的挂具中设置钛丝定位柱，不仅实现了对重量轻、易漂浮工件的可靠定位，而且可通过钛丝定位柱提高阳极导电的稳定性，避免电解过程中出现阳极打火的现象。
本发明还提供了一种清洗镀银镀铬夹具的电解清洗方法，它通过对电流、电压及电解液pH值的控制，保证了电解过程的顺利进行。电解液具有溶解和剥离金属镀层的双重作用，因而达到快速退除镀层的目的。硫酸钠和烟硫酸钠是强电解质，在提高电解液导电能力的同时亚硫酸根离子在阳极活化被退镀的金属表面，促使镀层溶解；三聚磷酸钠与溶于电解液中的银、铬等金属离子有络合作用，生成可溶性络合物，提高金属离子在电解液中的溶解度，有利于电解反应正常进行；柠檬酸根离子和钠离子共同作用有助于保持夹具基体金属的光洁度，对退镀后的夹具基体有一定的保护作用；电解液中的醋酸不仅用于调节电解液的pH值，使电解液保持弱酸性环境，更主要是乙酸根离子在阳极上放电，生成乙烷气体或二氧化碳气体，在镀层和夹具基体之间产生空隙，利于镀层的剥离。
综上所述，本发明通过电解方式完成电镀夹具上镀层的清理，与现有技术中采用硝酸溶液清洗方式比较，不仅保证了夹具的循环使用，而且避免了有害气体的释放，达到了满足环保要求的目的。
附图说明
图1是清洗镀银镀铬夹具的电解设备结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1中A-A剖面结构示意图；
图4是挂具第一实施例结构示意图；
图5是挂具第二实施例结构示意图；
图6是图5中B-B剖面结构示意图；
图7是挂具第三实施例结构示意图；
图8是图7中C-C剖面结构示意图。
图中各标号清单为：
1、电解槽；2、阳极棒；3、绝缘套管；4、开有豁槽的绝缘套；5、挂具，5-1、悬挂部件，5-2、横梁，5-3、弹簧夹，5-4、钛丝定位柱，5-5、磁铁，5-6、钛丝挂钩；6、工作台架；7、回流管路；8、储液槽；9、循环泵；10、进液管路；11、直流电源；12、电解液；13、夹具；14、阴极板；15、溢流槽；16、过滤网，17、溢流口。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
参看图1、图2、图3，本发明所述清洗镀银镀铬夹具的电解设备，包括电解槽1、直流电源11和电解液循环系统。所述电解槽1采用聚氯乙烯板材焊接结构，布置在工作台架6上面，在电解槽1中设有若干组阳极棒2和阴极板14，并在电解槽1中注入电解液12，所述阴极板14为不锈钢板材质，与直流电源11的阴极接线端口连接，阴极板14侵入电解槽1的电解液12中，通过阴极板14将电解槽1分割成若干个电解反应区域，在其中每一电解反应区域的上方设置一根阳极棒2；所述阳极棒2采用铜棒材质，与直流电源11的阳极接线端口连接，阳极棒2两端安装在电解槽1侧壁上，位于电解液12液面之上，且与阴极板14平行布置，在阳极棒2中间部位悬挂导电材质的挂具5，通过挂具5将若干个待清洗的夹具13浸入电解液12中。所述电解液循环系统中设置储液槽8、循环泵9、进液管路10、溢流槽15和回流管路7；所述储液槽8采用不锈钢焊接结构，置于工作台架6下面，通过进液管路10与电解槽1连接；所述循环泵9安装在进液管路10中；所述溢流槽15布置在电解槽1一侧，通过设置在一定高度位置的溢流口17与电解槽1连通，在溢流槽15底部设有出液口，并在出液口处设置过滤网16；所述回流管路7连通溢流槽15底部的出液口和储液槽8。
参看图4、图5、图7，本发明所述清洗镀银镀铬夹具的电解设备，所述挂具5设有悬挂部件5-1、横梁5-2和工件固定元件；所述悬挂部件5-1一端为开口环结构，悬挂在阳极棒2上，另一端与横梁5-2中间部位固定装配；在所述横梁5-2上安装若干组工件固定元件；悬挂部件5-1和横梁5-2采用黄铜板条制作。
参看图4，本发明所述清洗镀银镀铬夹具的电解设备，所述挂具5中工件固定元件的第一实施例为不锈钢材质的弹簧夹5-3。
参看图5、图6，本发明所述清洗镀银镀铬夹具的电解设备，所述挂具5中工件固定元件的第二实施例为磁性吸附结构，该磁性吸附结构包括钛丝定位柱5-4和磁铁5-5，所述磁铁5-5固定在横梁5-2背面，所述钛丝定位柱5-4布置在两个磁铁5-5之间，其前端从横梁5-2的前面凸出，钛丝定位柱5-4前端与待清洗夹具13上的定位孔相匹配。
参看图7、图8，本发明所述清洗镀银镀铬夹具的电解设备，所述挂具5中工件固定元件的第三实施例为钛丝挂钩5-6。
参看图1至图8，一种清洗镀银镀铬夹具的电解清洗方法，它采用上述清洗镀银镀铬夹具的电解设备，来实现对镀银镀铬夹具13的退镀处理，包括如下操作步骤：
a、电解液配制，按照在每升纯净水中加入150～200克电解粉和10毫升醋酸(浓度6mol/L)的比例配置电解液，控制电解液温度为20～45℃，其中电解粉的主要组成成分为三聚磷酸钠、硫酸钠、柠檬酸和无水亚硫酸钠，按其重量份数配比为：每100份电解粉中含三聚磷酸钠30份，硫酸钠30份，柠檬酸20份，无水亚硫酸钠20份；
b、工件安装，按照待清洗镀银镀铬夹具13的结构特征选择挂具5，当待清洗镀银镀铬夹具13重量较轻、夹具13在电解液12中漂浮不能可靠定位时，采用配置不锈钢材质弹簧夹5-3的挂具或设置磁性吸附结构的挂具；当待清洗镀银镀铬夹具13重量较重、夹具13在电解液12中能可靠定位时，采用配置钛丝挂钩5-6的挂具，完成挂具5结构选择后，将一定数量的待清洗镀银镀铬夹具13与挂具5装配，然后将挂具5悬挂在电解槽1的阳极棒2中间部位，并将开有豁槽的绝缘套4套装在挂具5的悬挂部件5-1上；
c、直流电源参数调整，开启直流电源11的开关和循环泵9的控制开关，调整循环泵9至正常运行状态，控制直流电源11输出电压为6～10V，输出电流小于100A；
d、电解反应过程，电流通过电解液12在阴极和阳极上引起氧化还原反应，其中阳极上发生的氧化反应使铬、银镀层从夹具基体上逐渐溶解,以离子形式进入溶液，退除阳极挂具13上的铬及银等镀层金属，并生成乙烷或CO2气体；阴极上发生的还原反应，在初始阶段溶液中H离子生成氢气释放，随着金属铬或银溶解，铬离子、银离子移动到阴极板上发生反应。反应进行过程中向电解液内不断补充醋酸，使电解液的pH值保持在4.0～6.0范围内；电解反应过程的电化学方程式为：
阳极：Ag-e＝Ag+或Cr-2e＝Cr2+,CH3COO--e→CH3-CH3↑+CO2↑；
阴极：2H++2e＝H2↑，Ag++e＝Ag或Cr3++e＝Cr2+，Cr2++2e＝Cr；
e、退镀后夹具处理，电解反应过程持续3分钟，然后将夹具13从电解槽1中取出，再依次通过清水冲洗、超声波清洗、无水乙醇脱水和烤箱烘烤工序完成夹具13的退镀后处理。
Claims (7)
1.一种清洗镀银镀铬夹具的电解清洗方法，其特征是，使用一种清洗镀银镀铬夹具的电解设备，它包括电解槽（1）和直流电源（11）；所述电解槽（1）设有分别与直流电源（11）阳极及阴极接线端口连接的若干组阳极棒（2）和阴极板（14）；所述阴极板（14）浸入电解槽（1）里的电解液（12）中，通过阴极板（14）将电解槽（1）分割成若干个电解反应区域，在其中每一电解反应区域的上方设置一根阳极棒（2）；所述阳极棒（2）安装在电解槽（1）侧壁上，位于电解液（12）液面之上，且与阴极板（14）平行布置，在阳极棒（2）中间部位悬挂导电材质的挂具（5），通过挂具（5）将若干个待清洗的夹具（13）浸入电解液（12）中；
它还包括电解液循环系统； 在所述电解液循环系统中设置储液槽（8）、循环泵（9）、进液管路（10）、溢流槽（15）和回流管路（7）；所述储液槽（8）通过进液管路（10）与电解槽（1）连接；所述循环泵（9）安装在进液管路（10）中；所述溢流槽（15）布置在电解槽（1）一侧，通过设置在一定高度位置的溢流口（17）与电解槽（1）连通，在溢流槽（15）底部设有出液口，并在出液口处设置过滤网（16）；所述回流管路（7）连通溢流槽（15）底部的出液口和储液槽（8）；
以实现对镀银镀铬夹具的退镀处理，包括如下操作步骤：
a、电解液配制，按照在每升纯净水中加入150～200克电解粉和10毫升醋酸的比例配置控制电解液温度为20～45℃；按照在每升纯净水中加入150～200克电解粉和10毫升醋酸的比例配制电解液，所述电解粉的成分包括三聚磷酸钠、硫酸钠、柠檬酸和无水亚硫酸钠，按其重量份数配比为：每100份电解粉中含三聚磷酸钠30份，硫酸钠30份，柠檬酸20份，无水亚硫酸钠20份；
b、工件安装，按照待清洗镀银镀铬的夹具（13）的结构特征选择挂具（5），并将一定数量的待清洗镀银镀铬的夹具（13）与挂具（5）装配，然后将挂具（5）悬挂在电解槽（1）的阳极棒（2）中间部位，并将开有豁槽的绝缘套（4）套装在挂具（5）的悬挂部件（5-1）上；
c、直流电源参数调整，开启直流电源（11）的开关和循环泵（9）的控制开关，调整循环泵（9）至正常运行状态，控制直流电源（11）输出电压为6～10V，输出电流小于100A；
d、电解反应过程，电流通过电解液（12）在阴极和阳极上引起氧化还原反应，其中阳极上发生的氧化反应使铬、银镀层从夹具基体上逐渐溶解,并以离子形式进入溶液，由此退除阳极上夹具（13）的铬及银镀层金属；电解液中补充醋酸，使电解液的pH值在4.0～6.0范围内；
e、退镀后夹具处理，电解反应过程持续3分钟，然后将夹具（13）从电解槽（1）中取出，再依次通过清水冲洗、超声波清洗、无水乙醇脱水和烤箱烘烤工序完成夹具（13）的退镀后处理。
2.根据权利要求1所述的清洗镀银镀铬夹具的电解清洗方法，其特征是，在所述步骤b中，当待清洗镀银镀铬的夹具（13）重量较轻，夹具（13）在电解液（12）中漂浮不能可靠定位时，采用配置不锈钢材质弹簧夹（5-3）的挂具或设置磁性吸附结构的挂具；当待清洗镀银镀铬的夹具（13）重量较重，夹具（13）在电解液（12）中能可靠定位时，采用配置钛丝挂钩（5-6）的挂具。
3.根据权利要求1所述的清洗镀银镀铬夹具的电解清洗方法，其特征是，清洗镀银镀铬夹具的电解设备中的所述挂具（5）设有悬挂部件（5-1）、横梁（5-2）和工件固定元件；所述悬挂部件（5-1）一端为开口环结构，悬挂在阳极棒（2）上，另一端与横梁（5-2）中间部位固定装配；在所述横梁（5-2）上安装若干组工件固定元件。
4.根据权利要求3所述的清洗镀银镀铬夹具的电解清洗方法，其特征是，所述工件固定元件为不锈钢材质的弹簧夹（5-3）。
5.根据权利要求3所述的清洗镀银镀铬夹具的电解清洗方法，其特征是，所述工件固定元件为磁性吸附结构，包括钛丝定位柱（5-4）和磁铁（5-5），所述磁铁（5-5）固定在横梁（5-2）背面，所述钛丝定位柱（5-4）布置在两个磁铁（5-5）之间，其前端从横梁（5-2）的前面凸出，钛丝定位柱（5-4）前端与待清洗夹具（13）上的定位孔相匹配。
6.根据权利要求4所述的清洗镀银镀铬夹具的电解清洗方法，其特征是，所述工件固定元件为钛丝挂钩（5-6）。
7.根据权利要求1或3所述的清洗镀银镀铬夹具的电解清洗方法，其特征是，所述阳极棒（2）为铜棒，其中间部位与悬挂部件（5-1）接触装配后套装开有豁槽的绝缘套（4），在其余部位外面固定套装绝缘套管（3）；所述阴极板（14）为不锈钢板，所述挂具（5）的悬挂部件（5-1）和横梁（5-2）采用黄铜板条制作；所述电解槽（1）采用聚氯乙烯板材焊接结构；所述储液槽（8）采用不锈钢板焊接结构。
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