CN111647937B - 一种镀镍液电解除杂用电解柱、电解除杂装置及除杂方法 - Google Patents

一种镀镍液电解除杂用电解柱、电解除杂装置及除杂方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镀镍液电解除杂用电解柱、电解除杂装置及除杂方法,所述电解柱包括壳体、设置在壳体内的阴极和阳极,所述阴极包括基材,所述基材为具有多孔网状结构的塑料,所述塑料表面涂覆有导电胶层,所述导电胶层的表面电镀有金属层;所述电解除杂装置包括水泵、电控器、电解槽及净化槽,所述电解槽内可拆卸连接有电解柱,所述水泵的输入端与电镀槽连通,水泵的输出端与电解柱的入水口连通,所述电解柱的阴极和阳极均与电控器电性连接,所述装置还包括净化槽,所述电解槽设有连通净化槽的溢流口,所述净化槽设有出水口,所述出水口连通电镀槽;所述除杂方法包括电解除杂步骤和杂质的回收步骤,具有简单易行,除杂效果好的特点。

Description

一种镀镍液电解除杂用电解柱、电解除杂装置及除杂方法
技术领域
本发明涉及电镀液除杂技术领域,特别涉及一种镀镍液电解除杂用电解柱、电解除杂装置及除杂方法。
背景技术
电镀镍工艺中,不管是电镀暗镍、半光镍,还是光亮镍、沙丁镍等镀种,都会带入一些铜、铅、铁、锌等金属杂质,而镀镍液中杂质含量的多少会直接影响到镀层的质量及稳定性,特别是铜离子,直接影响镀层的亮度及致密性,因此对镀镍液除杂显得尤为重要。现有的镀镍液除杂方法有化学除杂法和电解除杂法,化学除杂法通常在镀镍液中添加化学试剂将铜离子净化去除,但是除杂过程需停机,造成无法连续生产,并且操作繁琐;电解除杂为通过外置的除杂仪,除杂仪通过管路连通电镀槽,将镀镍液循环,在循环的过程中,通过电解将铜离子还原析出。但是现有的除杂仪为瓦楞板(又叫波浪瓦版),无法选择性吸附杂质,电解过程中镍的损耗较多,并且瓦楞板的表面积较小,而且也无法降到特低的低电区,因此杂质吸附较少且慢,电解除杂不够彻底,另外,在使用一段时间后,吸附在阴极板上的金属杂质,通过水洗的方式,直接排入污水池,不但无法回收利用,而且还加大污水处理的难度。可见,现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种镀镍液电解除杂用电解柱、电解除杂装置及除杂方法,旨在解决现有的电解除杂装置效率不高,除杂后的杂质无法回收的缺陷。
为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
一种镀镍液电解除杂用电解柱,其中,所述电解柱包括壳体、设置在壳体内的阴极和阳极,所述阴极包括基材,所述基材为具有多孔网状结构的塑料,所述塑料表面涂覆有导电胶层,所述导电胶层的表面电镀有金属层。
所述镀镍液电解除杂用电解柱中,所述金属层为镀镍层。
所述镀镍液电解除杂用电解柱中,所述塑料为PP。
所述镀镍液电解除杂用电解柱中,所述阴极的形状为空心圆柱状。
所述镀镍液电解除杂用电解柱中,所述阳极包括钛篮和填充在钛篮中的镍块。
所述镀镍液电解除杂用电解柱中,所述壳体包括壳身和盖接在壳身两端的封盖A和封盖B,所述封盖A设有入水口、安装槽A和安装槽B,所述入水口设置于封盖A的中心位置,所述安装槽A和安装槽B设置于封盖A正对壳身的一面,所述阴极与安装槽A卡接,所述阳极与安装槽B卡接,所述封盖B设有若干个过水孔。
一种镀镍液电解除杂装置,所述装置包括水泵、电控器、电解槽,其中,所述电解槽内可拆卸连接有电解柱,所述电解柱为如上所述的电解柱,所述水泵的输入端与电镀槽连通,所述水泵的输出端与电解柱的入水口连通,所述电解柱的阴极和阳极均与电控器电性连接,所述装置还包括净化槽,所述电解槽设有连通净化槽的溢流口,所述净化槽设有出水口,所述出水口连通电镀槽。
一种镀镍液电解除杂方法,所述方法采用如上所述的镀液电解除杂装置,其中,所述方法包括:将镀镍液电解除杂装置与电镀槽连通,开启水泵,当电解槽充满电镀液时,开启电控器,设定电解电压及电流密度,启动电解。
所述镀镍液电解除杂方法中,所述电解除杂方法还包括杂质的回收,具体包括:待阴极吸附金属杂质饱和后,将阴极取出,烘干,然后高温焙烧,得到金属氧化物。
所述镀镍液电解除杂方法中,所述电解电压为1~1.5V,电流密度为10~11A。
有益效果:
本发明提供了一种镀镍液电解除杂用电解柱、电解除杂装置及除杂方法,所述电解柱设有阴极和阳极,所述阴极的基材为具有多孔网状结构的塑料,所述塑料的表面设有有导电胶和金属层,所述多孔网状结构的阴极具有较大的比表面积,导电性能好,能提高电解除杂的效率和加大对金属杂质的吸附量,并且以塑料作为基材,具有成本低,造孔效果好,且吸附金属杂质饱和后易于去除,便于金属离子的回收利用,提高杂质的经济价值。
附图说明
图1为本发明提供的镀镍液电解除杂用电解柱的结构示意图。
图2为阴极的结构示意图。
图3为封盖A的结构示意图。
图4为镀镍液电解除杂装置的结构示意图。
图5为图4沿A-A方向的截面图。
具体实施方式
本发明提供一种镀镍液电解除杂用电解柱、电解除杂装置及除杂方法,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1-5,本发明提供一种镀镍液电解除杂用电解柱,所述电解柱1包括壳体2和设置在壳体内的阴极3和阳极4,所述壳体可以是圆柱状,也可以是方柱、棱柱,但不限于这几种形状,优选为圆形柱状,现以圆柱状举实施例。所述壳体包括壳身2.1和盖接在壳身两端的封盖A2.2和封盖B2.3,所述封盖A设有入水口2.21、安装槽A2.22和安装槽B2.23,所述入水口2.21设置于封盖A2.2的中心处,用于连通电镀槽,所述安装槽A2.22和安装槽B2.23均设置于封盖A2.2正对壳身的一面,并且依次环绕入水口2.21,所述安装槽A2.22用于固定连接阴极3,所述安装槽B2.23用于固定连接阳极4,所述封盖B2.3设有若干过水孔2.31,工作时,镀镍液从入水口2.21进入电解柱1中,通过阴极3的电解还原,去除镀镍液中杂质,使镀镍液得到净化,然后净化后的镀镍液从过水孔2.31流出,回到的电镀槽中。
具体的,所述阴极3包括基材及附着在基材表面的导电胶层和金属层,所述基材为具有高密度、多孔网状结构的塑料,其多孔结构,能够增加阴极的比表面积,提高电解除杂的效率,以及吸附氧化还原后的杂质;所述塑料的表面涂覆有导电胶层,即,基材的表面及内部网孔的表面均涂覆有导电胶,所述导电胶层的表面电镀有金属层。选择塑料作为基材,具有成本低,能发泡成多孔结构,且固化时易于制备成各种形状的特点,同时,塑料材质容易通过高温氧化分解的方式去除,因此阴极吸附饱和时,便于杂质的回收。但是,由于塑料为绝缘材料,不能导电,而附着在基材表面的导电胶层能使基材表面导电,便于电子传递,从而能对基材进行表面处理,电镀金属层。同时,导电胶层也方便电解除杂时电子的传递,提高电解的效率。所述导电胶层表面的金属层能提高阴极的导电性和选择性,使电解除杂更高效快速和有针对性。
优选的,所述塑料为PP材质。PP材质具有耐酸耐碱耐腐蚀性好的特点,能在高温条件下氧化分解,因此当阴极吸附饱和时,PP材质便于后续杂质回收。回收时,只需通过烧结,就可轻易将PP去除,非常方便快捷。
优选的,所述金属层为镀镍层。所述镀镍层除了能导电,还能提高阴极的选择性,降低镍的电势能,从而使得镀液中的镍离子不被还原析出。本发明电解除杂的原理为电动势原理,利用金属离子在电解过程中是按一定顺序析出的,析出电位越正的离子先析出,析出电位越负的离子后析出,铜的标准电势能为+0.345,而镍的标准电势能为-2.250,当选择镍为阴极时,能使阴极表面的选择性更好,使镀液中的镍离子不消耗。
具体的,上述结构的镀镍液电解除杂用电解柱,所述阴极的形状可以是空心圆柱状,也可以是方形管状,但不限于这两种结构。优选为空心圆柱状,对应的,所述电解柱1也为圆柱体,所述封盖A2.2和封盖B2.3均为圆形盖,所述安装槽A2.22为环形的凹槽,凹槽的大小与阴极3的管口适配,使用时,将阴极卡接在安装槽A中,即可将阴极固定在电解柱中,非常的方便快捷。设置阴极3为空心圆柱状,能使流入电解柱1的镀镍液较均匀的分布在阴极中,从而使得阴极对金属离子的吸附更为均匀,提高阴极的利用率。
具体的,上述结构的电解柱中,所述阳极4包括镍块和用于限位用的钛篮,所述钛篮为具有网孔的圆柱状,所述镍块填充于钛篮中,通过钛篮固定连接在封盖A上。采用钛篮作为阳极限位的材料,主要是因为钛篮的耐蚀性好,稳定性高,且不参与反应,不会在电解过程中溶解。
具体的,上述结构的电解柱中,所述壳体2的内径大于阴极3的外径,所述阴极3的内径大于钛篮的外径,所述阴极和钛篮的长度小于壳身的长度,所述阴极3、阳极4固定于壳体2内,但是阴极3、阳极4、壳身2.1之间并不接触,形成由内至外为阳极4、阴极3、壳身2.1的结构。需要说明的是,所述阴极3的外壁与壳身2.1内壁的间距,以及阴极与阳极之间的间距均不可太大,通常保证能相互不接触,并使镀镍液能全面充分接触阴极即可。
在一种实施例中,如图3所示,所述安装槽A2.22和安装槽B2.23中还设有金属弹性夹A2.24和金属弹性夹B2.25,所述金属弹性夹A2.24和金属弹性夹B2.25分别电性连接电源或电控器的负极和正极,当阴极3卡接在安装槽A2.22中时,金属弹性夹A2.24与阴极3抵接,当钛篮卡接在安装槽B2.23中时,金属弹性夹B2.25与钛篮抵接,从而起到将阴极3与电源或电控器的负极相连,将阳极4与电源或电控器的正极相连的作用。
上述结构的镀镍液电解除杂用电解柱,所述电解柱1通过设置阴极3、阳极4及用于固定安装的壳体2,能保证流经的镀镍液充分得到电解还原,具有电解除杂及回收杂质的作用。所述阴极3的多孔结构能大大提高电解除杂的效率,同时能使杂质附着在网孔内,便于杂质的回收;所述基材采用塑料材质,成本低,易通过氧化分解去除,便于杂质的回收;所述壳体2能将杂质较好的束缚在壳体2内,提高电解除杂后的液体的纯净度,同时也便于杂质的回收。所述电解柱1结构紧凑、空间占用小,可直接放置于电镀槽中进行电解除杂,也可以用于电解除杂装置中,使用方便,适用性好。
如图4、图5所示,本发明还公开了一种镀镍液电解除杂装置,所述装置为一种在线电解除杂装置,所述装置包括水泵5、电控器6、电解槽7、净化槽8,所述电解槽7内可拆卸连接有电解柱1,所述电解柱1为如上所述的镀镍液电解除杂用电解柱,电解柱1内设有阴极3和阳极4,所述阴极3和阳极4均与电控器6电性连接,所述电解槽7壁上设有溢流口7.1,所述溢流口7.1连通电解槽7和净化槽8,所述净化槽8设有出水口8.1,所述出水口8.1通过管路与电镀槽连通,所述水泵5的输入端与电镀槽连通,水泵5的输出端与电解柱1的入水口2.21连通。工作时,开启水泵5,电镀槽的镀镍液通过水泵5输入电解柱1中,通过电解柱1的电解作用,将镀镍液中的杂质通过还原去除,镀镍液然后通过过水孔2.31进入电解槽7中,通过电解槽7的净化沉积,上层清液通过溢流口7.1进入净化槽8中,通过净化槽8的进一步净化,上层清液又循环回到电镀槽中。需要说明的是,所述出水口的高度高于溢流口的高度。
具体的,所述水泵5为计量泵,所述计量泵可调节进入电解柱中流量的大小,并且通过控制流量的大小,提高电解除杂的效果。所述电解槽7和净化槽8的底部均设有排水口9,所述排水口9连接有带阀门的排水管9.1,所述排水口9用于将电解槽和净化槽中的液体排出,当使用一段时间后,电解槽7及净化槽8的底部会沉积杂质,需进行清洗,在清洗电解槽和净化槽时,可通过排水口9将液体排尽。
上述结构的镀镍液电解除杂装置,结构简单,使用方便,通过电解柱电解除杂后,以及电解槽和净化槽的多重净化,能大大提高镀镍液的纯净程度,提高电镀的效果。
本发明还提供一种镀镍液电解除杂方法,所述方法采用如上所述的镀镍液电解除杂装置,所述方法包括镀镍液的电解除杂步骤和杂质的回收步骤,通过电解除杂步骤将镀镍液中的金属杂质离子电解还原,通过杂质的回收步骤将电解还原后的金属杂质回收。
具体的,所述镀镍液的电解除杂步骤包括:将镀镍液电解除杂装置与电镀槽连通后,开启水泵5,调节水泵5的流量为25~35L/min,当电解槽7充满电镀液时,开启电控器6,设置电解的电流密度为10~11A,电压为1.5V,启动设备,进行恒流电解,在电解的过程中,金属杂质离子还原吸附在阴极上,从而起到净化镀镍液的作用,提高电镀的效果。
所述杂质的回收步骤包括:待阴极吸附饱和后,此时应关闭电源,排尽电解槽中的水,将阴极取出、烘干,然后高温焙烧,塑料基材被氧化成水和二氧化碳挥发掉,得到的固体为金属氧化物。本发明电解除杂采用恒流方式,电解过程中,其电流密度不变,但是电压会随着阴极吸附量的不同发生改变,如果阴极表面未吸附饱和,其电压较稳定,维持在1.5V左右,当阴极吸附饱和时,其电压会急剧下降。因此,可通过电压的变化来判断阴极吸附的情况,当发现电压急剧下降时,表明阴极已经吸附饱和,此时应停止电解,更换阴极。
需要说明的是,当更换阴极时,需检查阳极的镍角是否充足,镍角越充足,电流效率越高,同时对壳体内部及电解槽进行清洗。需要进一步说明的是,即便不更换阴极,电解柱每工作10天,则必须对阳极进行检查,补充镍块。需要再进一步说明的是,所述镀镍液的pH值不能低于2。
上述镀镍液电解除杂方法,为在线除杂方法,操作简单,易于实现,对金属离子的选择性高,能较快较彻底的去除镀镍液中的铜、铅、铁、锌,并且电解除杂过程中不会消耗镀镍液中的镍离子,另外,电解除杂后的金属杂质可得到回收,大大的提高金属杂质的利用价值,降低污水处理的难度和成本。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种镀镍液电解除杂用电解柱,其特征在于,所述电解柱包括壳体、设置在壳体内的阴极和阳极,所述阴极包括基材,所述基材为具有多孔网状结构的塑料,所述塑料为PP,所述塑料表面涂覆有导电胶层,所述导电胶层的表面电镀有金属层。
2.根据权利要求1所述的镀镍液电解除杂用电解柱,其特征在于,所述金属层为镀镍层。
3.根据权利要求1所述的镀镍液电解除杂用电解柱,其特征在于,所述阴极的形状为空心圆柱状。
4.根据权利要求1所述的镀镍液电解除杂用电解柱,其特征在于,所述阳极包括钛篮和填充在钛篮中的镍块。
5.根据权利要求1所述的镀镍液电解除杂用电解柱,其特征在于,所述壳体包括壳身和盖接在壳身两端的封盖A和封盖B,所述封盖A设有入水口、安装槽A和安装槽B,所述入水口设置于封盖A的中心位置,所述安装槽A和安装槽B设置于封盖A正对壳身的一面,所述阴极与安装槽A卡接,所述阳极与安装槽B卡接,所述封盖B设有若干个过水孔。
6.一种镀镍液电解除杂装置,所述装置包括水泵、电控器、电解槽,其特征在于,所述电解槽内可拆卸连接有电解柱,所述电解柱为如权利要求1-5任一项所述的电解柱,所述水泵的输入端与电镀槽连通,所述水泵的输出端与电解柱的入水口连通,所述电解柱的阴极和阳极均与电控器电性连接,所述装置还包括净化槽,所述电解槽设有连通净化槽的溢流口,所述净化槽设有出水口,所述出水口连通电镀槽。
7.一种镀镍液电解除杂方法,所述方法采用如权利要求6所述的镀镍液电解除杂装置,其特征在于,所述方法包括:将镀镍液电解除杂装置与电镀槽连通,开启水泵,当电解槽充满电镀液时,开启电控器,设定电解电压及电流密度,启动电解。
8.根据权利要求7所述的镀镍液电解除杂方法,其特征在于,所述电解除杂方法还包括杂质的回收,具体包括:待阴极吸附金属杂质饱和后,将阴极取出,烘干,然后高温焙烧,得到金属氧化物。
9.根据权利要求7所述的镀镍液电解除杂方法,其特征在于,所述电解电压为1~1.5V,电流密度为10~11A。
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