CN114990657A - 一种金刚石线镀液在线调控系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电镀金刚线技术领域，具体公开一种金刚石线镀液在线调控系统和方法，包括纯水定量补加装置、酸水定量补加装置和可编程控制器PLC，在镀液母槽中还间隔设置有第一在线PH计、第二在线PH计和在线液位计，实时在线检测镀液的液位高度和PH值，在目标标准镀液参数已知的情况下，根据镀液槽体的底面积、标准液位高度、镀液最佳电镀PH值和预先配好的标准氨基磺酸水浓度，能够准确快速计算出所需要补加的酸水量和纯水量，实现自动补料，快速自动的将镀液的PH和波美度调节到标准范围值之内，及时的调整镀液稳定性，使镀液参数达到允许的误差区间，此发明可以节省大量的化验和计算的时间，且方法简单，不需要人工过多的干预，节省大量人工和时间。
Description
技术领域
本发明属于电镀金刚线技术领域，具体公开一种金刚石线镀液在线调控系统和方法。
背景技术
随着光伏行业的不断发展，晶硅切割的工具已从砂线转变为金刚线，相较于砂线切割，金刚线具有耐磨性好，切削时间长，环境污染小等优点。电镀金刚线是通过电镀镍的方式，将金刚砂以一定的排列数量固定在母线基体上，从而使已经镀上金刚砂的钢线具有很强的切割力，电镀金刚线生产的工艺流程一般为：前处理→预镀→上砂→加固→后处理→烘干→成品线。预镀即在母线基体上镀上很薄的一层镍，以起到基体的作用，该镀层要求镀层致密，镀层和母线结合力牢固；上砂即在已经预镀完成的线体上镀上金刚砂，此工序对金刚砂的数量有严格的要求；加固工序是在已经镀上砂的线体上再镀上一层镍，从而使金刚砂和线体结合更牢固。
市场上大多金刚线电镀工艺都采用氨基磺酸镍溶液，镀镍反应时，电解液的PH值对电解液的性能及镀层外观和机械性能影响较大，电解液的PH﹤2时,镍不能沉积，在阴极上只能析出氢气，正常生产过程中控制PH＝3.2-4较为合适，此范围镍离子浓度较高，电流密度范围较宽，镀层硬度韧性较好；另外，镀镍过程，溶液温度在45-60℃之间，镀液中的水分会因蒸发变少，造成镀液的液位会随之降低，波美度上升，同时在阴极上发生反应：Ni2++2e→Ni，2H++2e→H2，镀液中氢离子和镍离子会消耗，PH值会因为变大，因为电解液的PH值和波美度对电解液的性能及镀层外观和机械性能影响较大，目前行业内都是采用人工周期性取电解液样化验，人工取样、计算，人工补加酸水和/或纯水调整干预镀液参数，工作量大，具有滞后性，不能及时有效的改善镀液稳定性，如何快速及时地修正镀液内偏差参数是个难题。
发明内容
为了解决背景技术中问题，本发明公开一种金刚石线镀液在线调控系统和方法，实时在线检测镀液液位高度和PH值，并自动快速调节镀液的PH和波美度，及时调整镀液稳定性，减少工作时间，提高工作效率。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：
一种金刚石线镀液在线调控系统，包括纯水定量补加装置、酸水定量补加装置和可编程控制器PLC，纯水定量补加装置和酸水定量补加装置分别设置在镀液母槽上方，在镀液母槽中还间隔设置有第一在线PH计、第二在线PH计和在线液位计，第一在线PH计、第二在线PH计和在线液位计的信息输出端分别通过线路或无线信号与可编程控制器PLC的输入端连接，可编程控制器PLC的输出端分别通过线路或无线信号与纯水定量补加装置和酸水定量补加装置连接，可编程控制器PLC的输出端输出信号控制纯水定量补加装置和/或酸水定量补加装置的启停及相应的补加量。
一种金刚石线镀液在线调控方法，包括下述步骤：
1)启动在线液位计测量镀液母槽内镀液的实时液位，每间隔一段时间，可编程控制器PLC的计算模块根据这段时间内镀液母槽的实时液位高度计算出这段时间内镀液母槽液位高度的平均值，然后，将这段时间内镀液母槽液位高度的平均值代入公式一计算出电镀液需要补加的纯水的体积V1；
V1＝(H-h)*S*1000 公式一
其中：H是运行时标准液位高度，单位：m；
h是镀液母槽液位高度的平均值，单位：m；
S是镀液母槽的底面积，单位：㎡；
2)启动第一在线PH计和第二在线PH计测量镀液母槽内镀液的实时PH值，每间隔一段时间，可编程控制器PLC的计算模块根据这段时间内镀液母槽内镀液的实时PH值计算出这段时间内镀液母槽内镀液PH值的平均值，可编程控制器PLC将镀液母槽内镀液PH值的平均值代入公式二计算出电镀液需要补加的酸水的体积V2；
V2＝(10-B-10-A)×C/M×V 公式二
其中：A是镀液母槽内镀液PH值的平均值；
B是镀液最佳电镀PH值；
10-A是在线检测的氢离子浓度，单位：L/mol；
10-B是镀液最佳氢离子浓度，单位：L/mol；
C是补加的氨基磺酸溶液浓度，单位：g/L；
M是氨基磺酸摩尔质量，单位：g/mol；
V是镀槽的体积；
3)可编程控制器PLC的输出端依次向纯水定量补加装置和酸水定量补加装置发送指令，纯水定量补加装置向镀液母槽中加入V1升的纯水，酸水定量补加装置向镀液母槽中加入V2升的酸水，补加完成后可编程控制器PLC再次检测镀液母槽内镀液PH值和液位波美度平均值，分析其是否达到标准镀液要求，镀液母槽内镀液PH值和波美度值不满足标准镀液要求时，重复步骤1)、2)和3)，直至镀液母槽内镀液PH值和波美度值满足标准镀液要求。
为了减少补水操作和补酸操作的相互影响，优选在线液位计检测和在线PH计检测错峰检测，同时纯水定量补加装置和酸水定量补加装置也错峰补液，每次补液后紧接着执行一次复测检测，最终将运行中的镀液PH值和波美度控制在目标控制的范围之内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明金刚石线镀液在线调控系统和方法，实时在线检测镀液的液位高度和PH值，在目标标准镀液参数已知的情况下，根据镀液槽体的底面积、标准液位高度、镀液最佳电镀PH值和预先配好的标准氨基磺酸水浓度，能够准确快速计算出所需要补加的酸水量和纯水量，并实现自动补料，快速自动的将镀液的PH和波美度调节到标准范围值之内，及时的调整镀液稳定性，使镀液参数达到允许的误差区间，此发明可以节省大量的化验和计算的时间，且方法简单，不需要人工过多的干预，节省大量人工和时间。
附图说明
图1是本发明金刚石线镀液在线调控方法的流程图。
具体实施方式
实施例
目前电镀金刚线生产一般是使用6线机，下面以6线机为例进行实验，标准6线机开机所需镀液母槽体积V是300L，镀液母槽的底面积S是0.6㎡，开机运行时，标准液位高度H要求是0.5m，设定设备开机运行30min后，可编程控制器PLC计算出镀液位液位平均值是0.494m，根据公式一，计算电镀反应时需要补加的纯水体积V1：
V1＝(H-h)*S*1000＝(0.5-0.494)×0.6×1000＝3.6L
可编程控制器PLC输出端将此运算结果实时发送至纯水定量补加装置，纯水定量补加装置将3.6L纯水根据要求添加到镀液母槽中，此时，镀液母槽液位达到标准开机液位范围，不需要大量的实验验证，实现快速调整镀液的波美度，方法简单，不需要人工过多的干预，节省大量人工和时间。
设定液位调整后间隔15min后，第一在线PH计和第二在线PH计检测的镀液实时PH值的平均值A是3.8，镀液最佳电镀PH值B等3.75,根据在线检测的PH值平均值与镀液最佳电镀PH值的差值，利用公式二计算需要补加的酸水体积V2：
V2＝(10-B-10-A)×C/n×V
＝(10-3.75-10-3.8)×100/97×300
＝(1.78×10-4-1.6×10-4)×100/97×300
＝0.53L
其中：A是镀液母槽内镀液PH值的平均值；
B是镀液最佳电镀PH值；
10-A是在线检测的氢离子浓度，单位：L/mol；
10-B是镀液最佳氢离子浓度，单位：L/mol；
C是补加的氨基磺酸溶液浓度100g/L；
M是氨基磺酸摩尔质量97g/mol；
V是镀槽的体积300L；
可编程控制器PLC输出端将此运算结果实时发送指令至酸水定量补加装置，酸水定量补加装置将0.53L标准氨基磺酸水溶液根据要求添加到镀液母槽中，此时的镀液母槽内镀液的PH降到最佳电镀的PH范围，不需要大量的实验验证，实现快速调整镀液的波美度，方法简单，不需要人工过多的干预，节省大量人工和时间。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (2)
1.一种金刚石线镀液在线调控系统，其特征是：包括纯水定量补加装置、酸水定量补加装置和可编程控制器PLC，纯水定量补加装置和酸水定量补加装置分别设置在镀液母槽上方，在镀液母槽中还间隔设置有第一在线PH计、第二在线PH计和在线液位计，第一在线PH计、第二在线PH计和在线液位计的信息输出端分别通过线路或无线信号与可编程控制器PLC的输入端连接，可编程控制器PLC的输出端分别通过线路或无线信号与纯水定量补加装置和酸水定量补加装置连接，可编程控制器PLC的输出端输出信号控制纯水定量补加装置和/或酸水定量补加装置的启停及相应的补加量。
2.一种金刚石线镀液在线调控方法，其特征是：包括下述步骤：
1)启动在线液位计测量镀液母槽内镀液的实时液位，每间隔一段时间，可编程控制器PLC的计算模块根据这段时间内镀液母槽的实时液位高度计算出这段时间内镀液母槽液位高度的平均值，然后，将这段时间内镀液母槽液位高度的平均值代入公式一计算出电镀液需要补加的纯水的体积V1；
V1＝(H-h)*S*1000 公式一
其中：H是运行时标准液位高度，单位：m；
h是镀液母槽液位高度的平均值，单位：m；
S是镀液母槽的底面积，单位：㎡；
2)启动第一在线PH计和第二在线PH计测量镀液母槽内镀液的实时PH值，每间隔一段时间，可编程控制器PLC的计算模块根据这段时间内镀液母槽内镀液的实时PH值计算出这段时间内镀液母槽内镀液PH值的平均值，可编程控制器PLC将镀液母槽内镀液PH值的平均值代入公式二计算出电镀液需要补加的酸水的体积V2；
V2＝(10-B-10-A)×C/M×V 公式二
其中：A是镀液母槽内镀液PH值的平均值；
B是镀液最佳电镀PH值；
10-A是在线检测的氢离子浓度，单位：L/mol；
10-B是镀液最佳氢离子浓度，单位：L/mol；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220902 |