電鍍錫工藝電化學(xué)相關(guān)資料樣本

第六章電鍍錫預(yù)解決第一節(jié)概述帶鋼在電鍍錫此前表面狀態(tài)及干凈限度是獲得優(yōu)良鍍錫層先決條件。在銹蝕或粘有油污帶鋼表面上，就不能獲得光亮，結(jié)合力良好，耐蝕性能優(yōu)越鍍層。生產(chǎn)實踐表白，鍍層浮現(xiàn)脫落、起泡、花斑等缺陷，往往是由于鍍錫前預(yù)解決不當(dāng)導(dǎo)致。因此，帶鋼電鍍錫前預(yù)解決是鍍錫板生產(chǎn)過程中一種很重要環(huán)節(jié)，必要十分注重。預(yù)解決任務(wù)是除去帶鋼表面上油污或者其她有機(jī)物質(zhì)，和帶鋼表面上氧化物，如鐵銹等，使帶鋼在進(jìn)行電鍍錫前具備一種清潔無氧化物存在活化表面。預(yù)解決工藝涉及帶鋼脫脂和酸洗，以及其附設(shè)刷洗和沖洗等。脫脂又分化學(xué)脫脂和電解脫脂。要依照帶鋼表面污垢狀況來選取恰當(dāng)工藝和操作辦法。第二節(jié)化學(xué)脫脂一、目化學(xué)脫脂又叫化學(xué)除油。在電鍍錫生產(chǎn)中習(xí)慣稱作化學(xué)脫脂?；瘜W(xué)脫脂是為生產(chǎn)二次冷軋鍍錫板而設(shè)立。送到鍍錫車間二次冷軋帶鋼，其表面上殘留有較厚軋制油和軋輥磨損物。軋制油又常被潤滑油和液壓油污染。這些油污必要一方面采用化學(xué)脫脂和刷洗辦法，然后采用電解脫脂辦法才干除去。通過化學(xué)脫脂和刷洗后，二次冷軋帶鋼表面上油污大概能除去90～95％。生產(chǎn)普通鍍錫板時，在其原板上油污過多狀況下，也可一方面通過化學(xué)脫脂，再通過電解脫脂。但普通狀況下可以不必通過化學(xué)脫脂。這時，在化學(xué)脫脂槽內(nèi)充以70～85℃水來保護(hù)設(shè)備，這樣也可以減少背面電解脫脂工序熱量損耗。二、設(shè)備化學(xué)脫脂設(shè)備涉及一種脫脂槽、沉沒輥、托料輥、脫脂液循環(huán)系統(tǒng)及其背面l號刷洗機(jī)等。槽子構(gòu)造分為上下兩某些。在槽子上部有一溢流孔，用來控制液面位置。槽子下某些底部有一種供清掃槽內(nèi)臟物門，側(cè)面尚有一種窺孔窗，用來觀測穿帶時帶鋼狀況和檢查沉沒輥狀況。底部尚有液體輸入口和排放孔。槽子下部兩側(cè)還設(shè)有裝卸沉沒輥圓形孔，沉沒輥經(jīng)該孔插入和抽出。槽子上部和下部都是鋼板焊接而成。鋼板都襯有硬橡膠，槽子內(nèi)壁有5毫米厚，外部有3毫米厚硬橡膠，以防止化學(xué)液體腐蝕。帶鋼從化學(xué)脫脂槽出來后來，進(jìn)入l號刷洗機(jī)進(jìn)行刷洗。1號刷洗機(jī)由四根刷輥、四根托輥和兩根擠干輥構(gòu)成。刷輥是由單塊圓片尼龍刷組裝成。刷輥在氣缸作用下壓在帶鋼上，以每分鐘1500轉(zhuǎn)速度沿帶鋼運營方向轉(zhuǎn)動刷洗帶鋼。在油污特別多時，刷輥還可逆帶鋼運營方向轉(zhuǎn)動刷洗帶鋼。四根刷輥中，有兩根刷洗帶鋼上表面，兩根刷洗帶鋼下表而，帶鋼是彎曲通過1號刷洗機(jī)。見示意圖6—1。圖6–1刷洗機(jī)示意圖1號刷洗機(jī)刷洗時所用溶液與化學(xué)脫脂槽內(nèi)溶液相似，溶液是通過循環(huán)系統(tǒng)由地下室貯存槽提供。若不帶溶液干刷會燒壞刷毛。三、脫脂機(jī)理油按照其化學(xué)性質(zhì)可分為兩大類：皂化類油和非皂化類油?；瘜W(xué)脫脂就是要除掉鋼板上兩類油。對于皂化類油是運用脫脂液中氫氧化鈉與皂化類油發(fā)生皂化反映而除掉。對于非皂化類油是運用該溶液中表面活性物質(zhì)乳化作用而除去。皂化類油是指各種動物油和植物油。其重要成分是各種高檔脂肪酸甘油脂，稱甘油三酸脂，它通式是(RCOO)3C3H5。甘油三酸脂是由高檔脂肪酸和甘油所構(gòu)成，其反映式如下：甘油高檔脂肪酸甘油三脂式中R表達(dá)各種脂肪酸飽和烴基或不飽和烴基。皂化類油與堿發(fā)生皂化反映，生成可溶于水肥皂和甘油。皂化反映通式是：(RCOO)3C3H5+3Na0H→3RCOONa+C3H5(OH)3甘油三酸脂氧氧化鈉肥皂甘油非皂化類油是指礦物油。如汽油和各種潤滑油、機(jī)油等。礦物油雖然也稱油，但與動植物油成分和性質(zhì)不同。礦物油是各種烴類等碳?xì)浠衔锘旎铩４祟愑筒蝗苡谒?，與堿不起皂化作用。但它們能在一定條件下形成乳化液。因而非皂化類油依賴乳化作用也比較容易從帶鋼表面上除去。所謂乳化液，就是兩種彼此不溶解液體混合物，其中一種液體呈極細(xì)小小滴散布于另一種液體整個體積中。兩種彼此不溶解液體混合物形成乳濁液過程叫乳化。能增進(jìn)乳化物質(zhì)叫乳化劑。乳化劑作用原理如下：乳化劑是一種表面活性劑，它構(gòu)造是具備兩種相矛盾基團(tuán)：一種是憎水，一種是親水。在除油過程中，一方面是乳化劑吸附于油與溶液介面上，憎水基團(tuán)與帶鋼表面上油產(chǎn)生親和作用，而親水基團(tuán)指向去油溶液(圖6—2)。在表面活性劑分子作用下，油污與帶鋼表而引力削弱。借助去油溶液對流、攪拌作用，油污逐漸從帶鋼表面脫離而呈極細(xì)小球，散布在去油溶液中，變成乳化液狀態(tài)。圖6—2乳化劑作用原理示意圖四、化學(xué)脫脂劑構(gòu)成和工藝條件化學(xué)脫脂劑是一種白色粉末。它由氫氧化鈉、磷酸三鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、絡(luò)合劑和濕潤劑等構(gòu)成。這種脫脂劑配制成脫脂溶液對油污有良好溶解、皂化、乳化作用和具備必要載污能力及可洗去性。這種脫脂劑詳細(xì)成分如下：氫氧化鈉(NaOH)78％磷酸三鈉(Na3PO4·12H20)10％碳酸鈉(Na2CO3)2％硅酸鈉(Na2SiO3)5％三乙醇胺2%壬基酚聚氧乙烯化合物2%水l％化學(xué)脫脂溶液是用軟水溶解上述脫脂劑配制而成，其濃度為4～6％。在新配制化學(xué)脫脂劑溶液中，還應(yīng)當(dāng)加入約0.5克/升鉀皂。溶液工作溫度范疇在70～85℃之間。脫脂時間由帶鋼通過脫脂槽時速度來擬定。在使用一種槽時，脫脂時間大概在0.6～1.2秒之問。化學(xué)脫脂液應(yīng)每班分析一次。其使用壽命取決于帶鋼上附著油量和循環(huán)系統(tǒng)中貯存槽脫脂溶液貯量。此外，停機(jī)時還要沖洗脫脂槽和管道，清除沉渣和其她污物，延長脫脂液使用壽命。五、各種成分對化學(xué)脫脂效果影響氫氧化鈉：氫氧化鈉是一種強(qiáng)堿，它具備很強(qiáng)皂化作用，但它濕潤作用和乳化作用很差。提高氫氧化鈉濃度加快，能使油脂皂化速度加快，但濃度過高，會使皂化生成肥皂難于溶解。磷酸三鈉。磷酸三鈉具備良好緩沖作用，可在一定限度上維持脫脂液堿度恒定：Na3PO4+3H2O=3NaOH+H3PO4此外，它具備一定表面活性能力，然而它乳化作用比硅酸鈉低。磷酸三鈉水洗性極好，不但其自身容易從帶鋼表面洗凈，還能促使硅酸鈉容易從帶鋼表面洗去。硅酸鈉：硅酸鈉具備較好表面活性能力，當(dāng)與其他表面活性劑組合時，能較好地濕潤帶鋼，對帶鋼表面上礦物油起乳化、分散作用，除去帶鋼表面上礦物油。但它水洗性很差，較難從帶鋼表面洗凈。殘留在帶鋼表面上硅酸鈉經(jīng)酸洗后會變成不溶性殘渣，影響鍍錫層結(jié)合力。因此化學(xué)脫脂液中硅酸鈉含量應(yīng)嚴(yán)格控制。碳酸鈉：碳酸鈉也具備良好緩沖作用。也可在一定程曉上穩(wěn)定溶液堿度。然而它水解后堿性不高。Na2CO3+2H2O=2NaOH+H2CO3└→CO2↑+H2O三乙醇胺：三乙醇胺是一種乳化劑，它輔助磷酸三鈉起絡(luò)合伙用。在去油過程中，三乙醇胺憎水基團(tuán)吸附著油，親水基團(tuán)與去油溶液中水分子相結(jié)合，在油——溶液介面形成吸附層。由于三乙醇胺分子定向排列，油與溶液界面張力大大減少，在溶液循環(huán)對流沖擊下，油污脫離帶鋼表面，以細(xì)小顆粒分散于溶液中。三乙醇胺分子把油粒包圍在中間，防止它重新聚合成大油珠，再粘附到帶鋼上。壬基酚聚氧乙烯化合物：壬基酚聚氧乙烯化合物也是一種表面活性劑，在脫脂液中它重要起濕潤作用，使溶液能較好濕潤帶鋼，加速除油過程。鉀皂：鉀皂是一種發(fā)泡能力很強(qiáng)表面活性剡。在新配制化學(xué)脫脂溶液中，皂化反映尚未發(fā)生，不存在肥皂、溶液發(fā)泡能力太小，故應(yīng)當(dāng)加入少量鉀皂促使溶液發(fā)泡。六、工作條件對化學(xué)脫脂效果影響溫度影響：化學(xué)脫脂液溫度普通控制在70～85℃之間。以便能除去皂化類和非皂化類油。提高溫度可以加速動植物油皂化反映，形成肥皂在熱堿中也易溶解。同步還能減少油粘度，減少油與帶鋼表面張力，增進(jìn)乳化過程。因而，提高溫度可以加快除油過程。但是溫度大高，消耗熱能增長，溶液大量蒸發(fā)還會惡化工作環(huán)境。尚且?guī)т撛谶M(jìn)入下一解決工序途中還會干燥，使殘留在帶鋼表面物質(zhì)難以除去。溶液循環(huán)影響：化學(xué)脫脂液循環(huán)起著攪拌溶液作用。攪拌溶液能促使除油過程。因攪拌溶液能更換高速運營著帶鋼周邊乳化液層，同步由于機(jī)械力量，可以從帶鋼表面帶走個別油滴。化學(xué)脫脂液循環(huán)系統(tǒng)如圖6-3所示。它由解決槽、貯存槽、配料槽、循環(huán)泵和管道等構(gòu)成。循環(huán)泵設(shè)有兩臺，一臺工作，一臺備用。圖6—3化學(xué)脫脂循環(huán)系統(tǒng)示意圖第三節(jié)電解脫脂一、目在生產(chǎn)普通鍍錫板時，普通狀況下只采用電解脫脂來除掉帶鋼上油污，而不需使用化學(xué)脫脂。這是由于普通鍍錫板原板退火后只通過平整，帶鋼表面比二次冷軋帶鋼表面要干凈得多，用電解脫脂辦法就能將其表面油污徹底除凈。在生產(chǎn)二次冷軋鍍錫板，用化學(xué)脫脂辦法除掉帶鋼表面90～95％油污后，余下5～l0％油污用電解脫脂辦法除去。在生產(chǎn)普通鍍錫板而進(jìn)行電解脫脂時，其溶液除了能進(jìn)行皂化反映和乳化作用，除掉帶鋼表面油污外，還增長了電解除油辦法，因而電解脫脂比化學(xué)脫脂速度快，除油更徹底，就是牢固地附著在帶鋼表面和被軋入帶鋼孔隙深處油污(如軋入帶鋼孔隙深二次冷軋油)，在電解電流作用下也能有效地除去。用于電鍍錫帶鋼電解脫脂辦法有中間導(dǎo)體法和導(dǎo)電輥法。在下面設(shè)備某些中重要簡介中間導(dǎo)體法所用設(shè)備。二、設(shè)備電解脫脂設(shè)備由兩個脫脂槽、一種沖洗槽，各個槽子所屬輥子、脫脂液循環(huán)系統(tǒng)等構(gòu)成，槽子構(gòu)造與化學(xué)脫脂槽相似。其他設(shè)備也基本一致。不同是，槽內(nèi)增長了電極極板和兩電板之間絕緣隔板。電解脫脂電極極板是普通低碳鋼板。極板形狀是平板或柵欄式。每一種槽電極與一臺8KA整流器相連，整流器送給脫脂電源電壓最大為30伏。由于脫脂槽壁襯有橡膠，電流不會越過槽壁而發(fā)生旁路損耗。為了逼迫電流從極板經(jīng)槽液到達(dá)帶鋼，而極板與極板之間不發(fā)生短路，在兩電極之間還安裝了一塊絕緣隔板。隔板是鋼板外包以橡膠制成，或者使用塑料板。三、電解脫脂機(jī)理電解脫脂機(jī)理是帶鋼作為陰極或陽極時，在帶鋼表面相應(yīng)地析出氫氣泡或氧氣泡，把附著于帶鋼表面油膜破壞。小氣泡從油滴附著帶鋼上脫離而滯留于油滴表面上，并停留在油與脫脂液交界面上，由于新氣泡不斷析出，小氣泡逐漸變大，因而油滴在氣泡作用下而脫離帶鋼表面，被氣泡帶到脫脂液中去。在電解脫脂中最慣用辦法是中間導(dǎo)體法(圖6—4a)，即帶鋼不直接和電源相連接，電源是接在帶鋼入口某些和出口某些兩組電極極板上。當(dāng)入口某些極板接陽極時，出口某些極板接陰極。此時，電流從陽極通過脫脂液到達(dá)帶鋼，然后在帶鋼內(nèi)部繼續(xù)邁進(jìn)，到達(dá)與出口某些極板相相應(yīng)位到，并從帶鋼又通過脫脂液到達(dá)陰極。圖6—4電解脫脂中間導(dǎo)體法和導(dǎo)電輥法在入口某些，與陽極極板相相應(yīng)帶鋼，相對于陽極板來說，電位要負(fù)，則為陰極。此時在帶鋼上析出氫氣。當(dāng)帶鋼運營到出口某些與陰極極板相相應(yīng)位置時，帶鋼相對于陰極極板來說，電位要正，則為陽極。此時在帶鋼上析出氧氣。這樣，帶鋼通過同一種脫脂槽時，就經(jīng)歷了先陰極后陽極兩個脫脂過程。電解除油時析出氣體過程實質(zhì)上是電解水：2H2O=2H2↑+O2↑當(dāng)帶鋼為陰極時，其電極反映是：2H2O+2e-=H2↑+2OH-當(dāng)帶鋼為陽極時，其電極反映是：4OH-–4e-=O2↑+2H2O中間導(dǎo)體法中兩組極板極性可自動轉(zhuǎn)換。普通是30分鐘轉(zhuǎn)換一次，極性轉(zhuǎn)換還可清除帶鋼表面在帶鋼為陰極時析出某些雜物。帶鋼為陰極時析出氫氣量比帶鋼為陽極時析出氧氣量要大一倍，因此帶鋼為陰極時除油速度快，效率好。但析出氫滲入帶鋼內(nèi)部會使帶鋼易產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象。在導(dǎo)電輥法中(圖6–4b)，帶鋼只接成陰極，故在帶鋼表面只析出氫氣。這有也許使帶鋼產(chǎn)生氫脆。故導(dǎo)電輥當(dāng)前不慣用。四、電解脫脂劑構(gòu)成和工藝條件電解脫脂劑是一種白色粉末，它由氫氧化鈉和磷酸三鈉構(gòu)成。這種脫脂劑成分比化學(xué)脫脂劑成分簡樸，它不含發(fā)泡能力較強(qiáng)濕潤劑。這是由于若在溶液表面形成一層泡沫后，從電極上析出氫氣和氧氣不易排出，當(dāng)帶鋼在運營中浮現(xiàn)電火花時，容易引起爆炸。電解脫脂劑構(gòu)成如下：氫氧化鈉(NaOH)79％磷酸三鈉(Na3PO4·12H2O)20%水1%電解脫脂溶液是用軟水溶解上述脫脂劑配制而成。在生產(chǎn)普通鍍錫板時，電解脫脂溶液濃度為3～5％，在生產(chǎn)二次冷軋鍍錫板時，其濃度為4～6％，工作溫度為75～85℃，電流密度為10～85安/分米2。溶液濃度應(yīng)每班分析一次。溶液使用壽命重要取決于帶鋼油污限度和被帶鋼帶出損耗量，普通為3個星期后所有更換。五、各種因素對電解脫脂效果影響氫氧化鈉：氫氧化鈉可以與油起皂化反映。此外還由于它是一種強(qiáng)電解質(zhì)，在電解脫脂溶液中能完全電離，使溶液具備良好導(dǎo)電能力。因而提高氫氧化鈉濃度可以增大除油時電流密度，加快除油速度。再者，氫氧化鈉溶液對帶鋼表面有鈍化作用，可以防止在陽極除油時使帶鋼遭受腐蝕。磷酸三鈉：磷酸三鈉在電解脫脂時作用與在化學(xué)脫脂時相似，能維持溶液堿度恒定及使帶鋼表面容易洗凈。電流密度：提高電流密度可以提高除油速度，提高除掉被軋入帶鋼表面油污能力。但是電流密度過高，反而會導(dǎo)致槽電壓過高，在帶鋼為陰極時，由于氫氣大量析出，帶出大量堿霧污染空氣；在帶鋼為陽極還也許腐蝕帶鋼表面，特別是當(dāng)脫脂劑中具有氧離子時，帶鋼表面還也許浮現(xiàn)點狀腐蝕，影響鍍錫板質(zhì)量。因此，要依照帶鋼表面靜油污量來選取恰當(dāng)電流密度，使帶鋼能清洗干凈。溫度：提高電解脫脂溶液溫度除了有在化學(xué)脫脂時所發(fā)生影響外，還可以減少溶液電阻，提高導(dǎo)電能力，加快除油過程。但是溫度太高，和化學(xué)脫脂時同樣，消耗熱能增長，溶液大量蒸發(fā)會惡化工作環(huán)境。溶液循環(huán)：其作用除了與化學(xué)脫脂相似外，還能提高所用電流密度。圖6—5電解脫脂后串聯(lián)式?jīng)_洗六、脫脂后沖洗從電解脫脂槽出來帶鋼，雖然通過擠干輥擠干，但其表面仍殘留有5～10厘米3/米2脫脂液，在帶鋼進(jìn)入下一種酸洗工序之前，必要用清水把脫脂液沖洗干凈，以免脫脂液把酸中和。電解脫脂后沖洗為串聯(lián)式?jīng)_洗(圖6—5)。即帶鋼在沖洗槽入口某些用本槽槽底水，循環(huán)使用，以節(jié)約新鮮水用量。出口某些帶鋼用新鮮水沖洗。新鮮水供應(yīng)量為20米3/小時。沖洗永壓力普通為5～7公斤/厘米2，最低不得不大于3公斤/厘米2。對水硬度沒有特殊規(guī)定，但如果水硬度太高，水垢附著在帶鋼表面上，就會產(chǎn)生鍍錫板表面缺陷。第四節(jié)酸洗一、目和辦法在鍍錫板生產(chǎn)過程中，帶鋼要通過兩次酸洗。第一次是熱軋后除去熱軋氧化鐵皮酸洗，是一種除去大量氧化鐵皮強(qiáng)酸洗。第二次是在電鍍錫機(jī)組中脫脂后，帶鋼即將進(jìn)入電鍍錫槽之前酸洗，是一種清除肉眼不可見薄氧化膜弱酸洗，這次酸洗又稱光亮酸洗。這次酸洗后帶鋼表面呈鈔票屬結(jié)晶組織活化狀態(tài)，以保證帶鋼和錫層之間有良好結(jié)合。在電鍍錫機(jī)組中，酸洗辦法有化學(xué)酸洗和電解酸洗。電解酸洗機(jī)理是借助于電解時產(chǎn)氣憤泡機(jī)械地剝離帶鋼表面氧化物。電解酸洗溶液可使用硫酸，也可使用鹽酸。其電解電流可用直流電，也可用交流電，但后者用不多。電解酸洗大多數(shù)也采用中間導(dǎo)體法。化學(xué)酸洗使用酸有硫酸、鹽酸或者用兩者按一定比例混合“混酸”。帶鋼上氧化物與酸起反映，生成可溶于水鹽類。其反映如下：與硫酸反映：FeO+H2SO4=FeSO+H2OFe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2OFe3O4+4H2SO4=Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2O與鹽酸反映：FeO+2HCl=FeC12Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OFe3O4+8HC1=2FeCl3+FeCl2+4H2O同步鐵也會與酸作用析出氫氣：Fe+2HCl=FeC12+H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑用硫酸酸洗時，在室溫下硫酸酸洗液對金屬氧化物溶解能力較差，提高硫酸濃度也不能明顯增長它浸蝕能力，當(dāng)濃度達(dá)到40%時，對氧化鐵溶解能力反而明顯下降；當(dāng)濃度達(dá)到60%以上時，硫酸溶液幾乎不能溶解鐵氧化物。若通過提高溫度來提高酸洗速度，則易產(chǎn)生過酸洗和氫脆現(xiàn)象。由于硫酸酸洗酸洗速度較慢，在當(dāng)代化高速電鍍錫機(jī)組中，普通用不多。用鹽酸酸洗時，在室溫下鹽酸酸洗溶液對金屬氧化物溶解能力較強(qiáng)，而對帶鋼基體金屬溶解速度比較緩慢，不易發(fā)生過酸洗和氫脆現(xiàn)象。酸洗后帶鋼表面質(zhì)量較好，附著殘渣少。鹽酸酸洗除去氧化物能力與鹽酸濃度成正比。但是濃度高，消耗量增大，成本增高。鹽酸揮發(fā)性比硫酸大，容易腐蝕設(shè)備和污染環(huán)境。盡管鹽酸酸洗有些缺陷，但考慮工藝規(guī)定，電鍍錫機(jī)組中普通都是采用濃度恰當(dāng)鹽酸酸洗工藝。二、設(shè)備采用鹽酸酸洗化學(xué)酸洗沒備由兩個酸洗槽、一種沖洗槽、各個槽子所屬輥子、酸洗循環(huán)系統(tǒng)及其背面2號刷洗機(jī)等構(gòu)成。槽子構(gòu)造和附屬設(shè)備與化學(xué)脫脂槽相似。此外，為了排除酸霧，減輕環(huán)境污染，在酸洗槽組上面，還裝一套排煙裝置。該裝置是由吸煙罩、排煙道、濕分離器、抽風(fēng)機(jī)及循環(huán)泵噴淋系統(tǒng)構(gòu)成。酸洗溶液循環(huán)系統(tǒng)如圖6–6所示，酸洗溶液配制是將濃鹽酸加入貯存槽，故不需要此外設(shè)立配料槽。在酸洗溶液循環(huán)過程中沒有熱互換器，也沒有過濾網(wǎng)，這三點是與脫脂循環(huán)系統(tǒng)不同地方。圖6–6酸洗溶液循環(huán)系統(tǒng)示意圖三、工藝和控制鹽酸化學(xué)酸洗溶液是用31～35％濃鹽酸配制而成。其溶液工藝條件如下：鹽酸(HCl)15％(必要時可提高到25％)鐵含量<20g/L溫度室溫時間1.5～3秒在此工藝條件下，可將帶鋼上存在酸溶性氧化物清除干凈。若帶鋼由于退火不當(dāng)，產(chǎn)生氧化色，或者帶鋼上氧化物較多時，可將鹽酸濃度提高到25％。在生產(chǎn)過程中，由于帶鋼在脫脂沖洗后將水帶入酸洗槽，又由于酸洗溶液不斷被帶鋼帶出，酸洗溶液濃度將會不斷減少。因而，每班應(yīng)測定一次鹽酸濃度。當(dāng)濃度降到下限時，可將一某些酸洗溶液排入中和裝置里，中和后排放掉。然后往酸洗貯存槽里補(bǔ)充相應(yīng)量濃鹽酸。如果酸洗溶液中鐵含量超過了20克/升，也應(yīng)采用類似辦法來調(diào)節(jié)酸洗溶液。鹽酸酸洗溶液普通使用一種月后來，應(yīng)所有更換一次。普通電鍍生產(chǎn)中，在電鍍前酸洗溶液中常加入緩蝕劑，來防止金屬鍍件產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象。但在帶鋼持續(xù)電鍍錫機(jī)組酸洗溶液中不能加入緩蝕劑。這一方面是由于機(jī)組速度快，酸洗時間短，不易產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象。另一方面緩蝕劑能吸附在帶鋼表面活化部位，雖然提高了析氫超電壓而減緩了帶鋼腐蝕，但由于緩蝕劑在帶鋼表面活化部位吸附特別牢固，酸洗后不易沖洗干凈，它被帶入電鍍錫溶液中，會破壞電解液性能，并影響鍍錫層結(jié)合力。四、酸洗后沖洗和刷洗酸洗后沖洗和刷洗設(shè)備與脫脂基本相似。沖洗也是串聯(lián)式?jīng)_洗辦法。刷洗機(jī)刷輥必要逆帶鋼運營方向旋轉(zhuǎn)，并且只能輕微接觸帶鋼，以防止水下刷輥痕跡。對酸洗后沖洗和刷洗水質(zhì)有很高規(guī)定，其含氯量不能超過10ppm。以使用冷凝水或全脫鹽水為宜。這是由于對氟硼亞錫電鍍液來說，氯含量超過300毫克/升時。就要增長光亮劑濃度，由此引起增長昂貴光亮劑消耗。沖洗水水量為20米3/小時，水為3～5公斤/厘米2。復(fù)習(xí)題試述預(yù)理處對鍍層質(zhì)量影響。試述皂化類油脫脂機(jī)理。什么叫乳化?試述乳化劑去油原理。簡述化學(xué)脫脂工藝條件。試述脫脂液中各成分對化學(xué)脫脂效果影響。試述電解脫脂機(jī)理。簡述鹽酸化學(xué)酸洗原理。

第七章電鍍錫第一節(jié)電鍍錫辦法鍍錫板生產(chǎn)辦法分為熱鍍錫法和電鍍錫法兩大類。在電鍍錫法中，又分為堿性電鍍錫法和酸性電鍍錫法。酸性電鍍錫法有硫酸亞錫法(又稱弗羅斯坦法)、鹵素法(又稱哈羅根法)、氟硼酸亞錫法三種。如下例框圖所示。堿酸電鍍錫法是一種較古老電鍍錫法，其電解液重要有錫酸鈉、氫氧化鈉和錫酸鉀、氫氧化鉀兩種體系，亦稱鈉鹽體系和鉀鹽體系。堿性電鍍錫法長處是鍍液穩(wěn)定，容易控制，分散能力和覆蓋能力好，鍍層質(zhì)量好。缺陷是生產(chǎn)效率低，電能消耗大。由于從堿性電解中鍍出錫是由4價錫沉積出來，其電化當(dāng)量為1.107克/安·時，比酸性電解液中2價錫沉積電化當(dāng)量2.214克/安·時要小一倍，而槽電壓也比酸性電解液沉積時要高得多。綜合這些因素，在極端狀況下對一定重量錫層而言，堿性電鍍錫法所消耗總電能比酸性電鍍法要高9倍。因此，堿性電鍍錫法只是為生產(chǎn)某些特殊規(guī)定產(chǎn)品才使用。當(dāng)前世界上生產(chǎn)鍍錫板大多是采用酸性電鍍錫法。硫酸亞錫電鍍錫法是一種較普遍辦法。這種電解液重要是由硫酸亞錫、酚磺酸、添加劑ENSA等構(gòu)成。添加劑ENSA兼有濕潤劑和光亮劑作用。這種鍍液分散能力和覆蓋能力好，陰極和陽極電流效率高，鍍液穩(wěn)定，工作周期較長。鍍層光滑細(xì)致。鹵素電解液由氯化亞錫、氟化鈉、氟氫化鉀、氯化鈉、添加劑等構(gòu)成。這種鍍液氯化物含量高，因而有很高導(dǎo)電率。氟化物作用重要是使二價錫增溶溶解成為鉻離子，形成氟亞錫酸鈉絡(luò)離子。鹵素法設(shè)備與其他酸性電鍍錫法中不同，帶鋼是水平式傳遞。機(jī)組分上審下三層，電鍍錫是在中、下兩層完畢。在下層電鍍帶鋼底面，然后通過反向輥進(jìn)入中層鍍帶鋼上面。上層用于電解液回收及清洗等。鹵素法長處是速度快，容許使用電流密度范疇大，電流效率高。但電解液對設(shè)備腐蝕性大，單位耗錫量也比較大，故它發(fā)展較緩慢。氟硼酸亞錫電解液性能介于硫酸亞錫法和鹵素法之間。它具備導(dǎo)電率高、電流密度范疇大、濕潤能力好、鍍錫鋼卷可以重鍍等長處。當(dāng)前世界上僅有西德拉色斯坦廠和武鋼冷軋廠采用，本書著重討論氟硼酸亞錫電鍍錫辦法。表7一l為各種電鍍錫辦法比較表。第二節(jié)電鍍錫工藝條件帶鋼通過預(yù)解決后，表面已非常干凈，并呈活化狀態(tài)。這對獲得優(yōu)良電鍍層提供了條件。但是，還必要有對的電鍍錫工藝條件，才干生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)電鍍錫板。因而，研究出最佳電解液配方和工作條件，并在生產(chǎn)中嚴(yán)格控制和對的操作。是電鍍錫技術(shù)核心問題。氟硼酸亞錫電解液構(gòu)成和工作條件如下：二價錫(Sn2+)28~32克/升游離氟硼酸(HBF4)40~60克/升總氟硼酸根，105~155克/升硼酸(H3BO3)10~15克/升光亮劑4～6毫升/升濕潤劑14~18毫升/升抗氧化劑0.5～0.9克/升四價錫(Sn4+)5~10克/升鐵離子(Fe2+)5～10克/升氯離子≤500毫克/升溫度32~38℃陰極電流密度10~50槽電壓最大24伏電解液各組分含量是依照化驗室分析成果和生產(chǎn)經(jīng)驗來進(jìn)行控制。普通控制辦法是往電解液中添加鍍錫時所消耗掉組分。由于采用了電解液回收辦法，定量地向回收槽加入新鮮冷凝水，回收槽中回收液排入電解液中，會稀釋電解液，因此采用了電解液蒸發(fā)辦法，以維持電解液濃度恒定。此外，由于氟硼酸電鍍錫時，陽極效率不不大于陰極效率，使電解液中二價錫濃度不斷增高，故采用了脫錫辦法，以控制二價錫正常濃度。機(jī)組啟動前，電解液溫度低于工作溫度，往電解液貯存槽加熱器中通入蒸汽，加熱電解液。當(dāng)電解液加熱到工作溫度后來，關(guān)閉蒸汽。電解液溫度高于工作溫度時，通過鍍錫循環(huán)系統(tǒng)中致冷器來冷卻，致冷器安裝在連接鍍錫槽與電解液貯存槽管路中，電解液溫度在操作臺由儀表自動顯示。電流密度與帶鋼寬度、鍍錫層厚度、電鍍槽數(shù)目和機(jī)組速度等因素關(guān)于。電流密度問題將在本章第十一節(jié)中詳細(xì)討論。第三節(jié)電解液配制一、電解液組分技術(shù)條件為了保證電解液穩(wěn)定，減少雜質(zhì)污染，配制電解液所用重要化工原料應(yīng)滿足下列技術(shù)條件：氟硼酸：工業(yè)純比重D：約1.4氟硼酸含量(HBF4)49.5%~51%游離硼酸(H3BO3)最大2.5%氯化物(Cl-)最大0.005%配制電解液所用重要化工原料應(yīng)滿足下列硫酸鹽(SO42-)最大0.03％鐵離子(Fe2+)最大0.01％氟硼酸亞錫：工業(yè)純比重D：約1.65二價錫(Sn)最小20.30%四價錫(Sn4+)最大0.8％游離氟硼酸最大3.0％游離硼酸最大2.5％鐵離子(Fe2+)最大0.005%氯化物(Cl-)最大0.005％硫酸鹽(SO42-)最太0.03%硼酸：工業(yè)純二、電解液配制辦法配制新電解液前，要用水檢查電解液循環(huán)系統(tǒng)各個設(shè)備與否有漏損地方，保證各個設(shè)備正常運營后，進(jìn)行配料。一方面在電解液貯存槽中注入四分之三冷凝水，并加熱到40℃。與此同步，按工藝規(guī)定計算出加入組分需要量，作好加料準(zhǔn)備。然后，讓加熱了冷凝水在脫錫循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)，并按下列順序往脫錫槽內(nèi)加入所需要量化工原料：氟硼酸硼酸抗氧化劑氟硼酸亞錫濕潤劑光亮劑最后，補(bǔ)充冷凝水，直至達(dá)到所需要電解液容積。在加料過程中，一定要使溶液不斷循環(huán)，起著攪拌溶液作用，以便能充分溶解所加原料。值得注意是，加料順序不容許顛倒。如果氟硼酸亞錫加在抗氧劑之前，就會浮現(xiàn)二價錫迅速氧化成四價錫狀況。只有按照上述規(guī)定進(jìn)行加料，才干保證所有組分可以最佳溶解，避免不必要、破壞電解液構(gòu)成化學(xué)反映發(fā)生。三、重要化王原料加入量計算配制電解液用化工原料需要加入量，是按下式來計算：式中M——需要加入電解液中化工原料量(公斤)；V——電解液體積(升)；L——電解液所規(guī)定該組分濃度(克/升)；L0——電解液中該組分本來濃度(克/升)；C一一該組分在化工原料中濃度(克/公斤)。上式表白，計算需要加入電解液中化工原料量時，一方面要計算出單位體積內(nèi)所需要加入量，然后乘以電解液體積即得出，現(xiàn)以氟硼酸亞錫需要加入量為例。如果需要配制50米3。電解液，體積礦則為50000升；電解液所規(guī)定二價錫濃度L為32克/升；對于新配電解液來說，L0為0；二價錫在氟硼酸亞錫中濃度為20%，即200克/公斤。將上述值代入上式M=50000·豎篇半=8000(公斤)厶UU也就是說，為了配制50米3。新電解液，就需要8000公斤氟硼酸亞錫。第四節(jié)錫電解沉積一、電鍍錫槽錫電解沉積是在電鍍錫槽中進(jìn)行，電鍍錫槽有垂直式和水平式兩種。采用垂直式電鍍錫槽時，為了使帶鋼通過鍍液時不跑偏，為了使帶鋼與輥子同步運營，比采用水平秸時在技術(shù)上難度要大，并且費用較高。但是在垂直槽中帶鋼兩面可以同步鍍錫，這比采用水平式槽只能單面鍍錫，槽子長度可以縮短一倍。垂直鍍錫槽外形構(gòu)造與化學(xué)脫脂槽相似。在機(jī)組速度為300米/分時，采用七個鍍錫槽，順次排列，并串聯(lián)成一組。鍍錫槽如圖7一l所示。在槽子上方，彼此相連兩個槽子之間，以及第一種槽子前面和最后一種槽子背面都裝有導(dǎo)輥。在每一種槽子下面，裝有一種襯有橡膠沉沒輥。帶鋼越過導(dǎo)電輥進(jìn)入槽里，繞過沉沒輥又導(dǎo)向下一種導(dǎo)電輥，并使帶鋼進(jìn)入下一種鍍錫槽。為保證帶鋼與導(dǎo)電輥之間有良好接觸，每個導(dǎo)電輥上裝有一種壓緊輥。帶鋼入口和出口兩側(cè)分別裝有錫陽極。這些錫陽極掛在槽跨在槽子上面陰極橋上，槽子下部裝有陽極導(dǎo)槽，用來固定錫陽極位置。陽極橋共四根，兩根相應(yīng)于帶鋼上面，兩根相應(yīng)于帶鋼下面，相應(yīng)于帶鋼上面和下面陽極橋電源接線是分開，七個電鍍槽陽極接在14個整流器上。圖7一l電鍍錫槽陽極有效長度為1.5米，陽極太短，雖然由于電壓小、生產(chǎn)費用低，但由于要使用更多槽子，投資費用反而增長。.二、、電流傳遞電鍍錫時，導(dǎo)電輥接整流器陰極，帶鋼從導(dǎo)電輥上通過，帶鋼即為電鍍錫時陰極；陽極橋接整流器陽極，電解電流經(jīng)陽極橋?qū)蜿枠O，然后經(jīng)電解液導(dǎo)電離子，將電流傳遞到帶鋼。最后，電流經(jīng)帶鋼，傳遞到導(dǎo)電輥，返回到整流器，形成始終流電流回路。整流器不斷供應(yīng)電解電源。電源電壓最大24伏。在正常帶鋼尺寸下約15伏。三、電極反映電鍍錫是錫離子在直流電流作用下，從電解液中被電解沉積到帶鋼上一種電化學(xué)反映過程。也是一種氧化還原過程。這種過程是通過錫離子在電極上進(jìn)行離子互換來實現(xiàn)。帶鋼在進(jìn)入鍍錫槽中電解液之前，先通過帶鋼浸濕槽沾上一層電解液，使其一進(jìn)入鍍錫槽，就能及時進(jìn)行電解反映。在電流作用下，陽極上金屬錫原子失去電子，變?yōu)檎x子進(jìn)入電解液中，電解液中錫離子通過三個傳質(zhì)過程移向作為陰極帶鋼。三個傳質(zhì)過程：一是在陰極和陽極之間電場作用下電遷移，這是重要傳質(zhì)過程；二是對流，通過攪拌電解液來實現(xiàn)；三是由于電解液存在濃度梯度而發(fā)生擴(kuò)散過程。帶正電荷錫離子在作為陰極帶鋼上獲得直流電源供應(yīng)電子后來，又變成金屬錫原子而沉積在陰極帶鋼表面上。其電極反映是：在陰極上，發(fā)生錫離子得到電子變成金屬錫原子還原反映，此外，還發(fā)生氫離子還原成氫原子，并析出氫氣副反映：Sn2++2e-=Sn2H++2e-=2[H]=H2↑在陽極上，發(fā)生金屬錫原子失去電子變成錫離子氧化反映。Sn–2e-=Sn2+同步，在陽極上還也許發(fā)生析出氧氣副反映。如果電解液構(gòu)成和工作條件控制不當(dāng)，這個反映還會加劇：4OH-–4e-=2H2O+O2↑在電鍍生產(chǎn)中，在陰極上析出氫氣和在陽極上析出氧氣副反映是不但愿發(fā)生，因此應(yīng)盡量避免或減少這些反映發(fā)生。四、錫電結(jié)晶在陰極帶鋼表面上，.除了發(fā)生錫離子得到電子還原為錫原子過程之外，尚有一種由許多錫原子結(jié)晶為錫晶粒結(jié)晶過程。錫結(jié)晶形成涉及核生長和長大兩個過程，這兩個過程是同步發(fā)生，它們各自速度決定錫晶粒粗細(xì)限度。如果晶核生成速度不不大于晶核長大速度，那么晶核數(shù)目就多，錫晶粒是較細(xì)，錫層致密，孔隙較少。反之，錫晶粒就較粗，錫層也就較粗糙、多孔，甚至?xí)‖F(xiàn)疏松鍍層。因此在電鍍錫過程中，要提高錫電結(jié)晶時陰極極化作用，來提高晶粒生成速度，便于獲得結(jié)晶細(xì)致鍍層。第五節(jié)電解液各組分作用及影響一、二價錫離子.。二價錫離子是在帶鋼表面析出錫母體，它提供了電解沉積錫層最基本條件。在電解液溫度和陰極電流密度不變狀況下，隨著二價錫離子濃度提高，晶核生成速度就減少，因而鍍層組織較粗糙。當(dāng)二價錫離子濃度較低時，晶核生成速度較快，鍍層較細(xì)。這一現(xiàn)象可以用陰極濃差極化作用不同來解釋。當(dāng)二價錫離子濃度低時，陰極附近電解液中二價錫離子必然更低，由電解液中向陰極表面附近補(bǔ)充二價錫擴(kuò)散速度也比濃溶液為緩慢。這樣，在相似電流密度下，稀溶液陰極極化必然不不大于濃溶液，因而生成晶核數(shù)目也較多。但是二價錫濃度低時，電解液電導(dǎo)率變小，陰極電流效率減少，不容許使用較高電流密度。因而，電鍍錫時使用二價錫離子濃度比較高。這時，用加入較多光亮劑辦法，來提高陰極極化，以提高錫晶粒生成速度，減慢晶核長大速度，保障錫晶粒細(xì)小，錫層緊密細(xì)致。同步，采用提高氟硼酸含量辦法，以保二價錫濃度較高導(dǎo)電率。電鍍錫過程中，電解液中二價錫離子是由陰極溶解來補(bǔ)充，而不必添加氟硼酸亞錫。為了保證正常工藝條件，二價錫應(yīng)每班分析一次濃度。二、游離氟硼酸游離氟硼酸濃度決定電解液電導(dǎo)率大小。游離氟硼酸濃度高，電解液電導(dǎo)率也高。反之就低。此外，游離氟硼酸保證錫陽極能充分溶解。但是隨著氟硼酸含量提高，電解液中四價錫溶解度也提高，這樣，由于電解液帶出損耗，導(dǎo)致氟硼酸和錫損耗也增長，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增長。游離氟硼酸含量應(yīng)每班分析一次。三、總氟硼酸根在電解液中，除了以游離狀態(tài)存在氟硼酸以外，尚有一某些氟硼酸與二價錫、四價錫、鐵離子等金屬離子化合，構(gòu)成總氟硼酸根。當(dāng)游離氟硼酸含量不變時，二價錫、四價錫、鐵離子含量增高時，總氟硼酸根含量也相應(yīng)提高。四、硼酸硼酸在電解液中重要起緩沖作用，減慢陰極附近電解液pH值增長速度，保證在較高電流密度，不致在陰極上析出氫氧化物。氟硼酸亞錫電解液若不加入硼酸，則是一種腐蝕性較強(qiáng)電解液。加入硼酸后來，可以減小它腐蝕性，抑制氟化氫析出，使氟化酸能比較穩(wěn)定地存在水溶液之中。硼酸這個作用重要是由于它能制止如下反映發(fā)生：HBF4+3H2O=H3BO3+4HF提高硼酸濃度，可以使四價錫溶解度下降，從而可以減小金屬錫損失，減少生產(chǎn)成本。因而，從主觀愿望來說，但愿盡量提高硼酸在電解液中濃度。但是，硼酸水溶液性差，如果加入過量硼酸，它將結(jié)晶析出而堵塞電解液冷卻器等管道。五、四價錫四價錫是由于二價錫在陽極上被氧化而成，此外也由于電解液.在帶鋼高速運營時而噴濺于空氣中，使電解液中二價離子被空氣中氧所氧化而成。在酸性電解液中，四價錫不參加電解沉積過程。但是四價錫跟氟硼酸化合會減少游離氟硼酸含量，這就勢必要增長總氟硼酸含量，增長生產(chǎn)成本。四價錫在電解液中含量普通為5~10克/升，超過這個含量上限它將自然形成錫泥從電解液中沉淀出來，在電解液循環(huán)過濾器中被除去，或者沉積在電解液貯存槽槽底。減少四價錫形成辦法是在電解液中加入抗氧化劑。六、鐵離子鐵離子是由于帶鋼和帶鋼廢邊在電解液中化學(xué)溶解而形成。在正常狀況下，電解液中鐵離子含量應(yīng)為5~10克/升。由于鐵離子與游離氟硼酸化合，當(dāng)鐵離子含量增高時，為了維持電解液導(dǎo)電率不變，就必要補(bǔ)充氟硼酸，因而導(dǎo)致總氟硼酸含量增長。為了防止電解液中鐵離子含量增長，在生產(chǎn)較薄錫層鍍錫板，而有幾種鍍錫槽不使用時，第一種鍍錫槽應(yīng)當(dāng)始終接通電流，使帶鋼一進(jìn)入鍍錫槽就鍍上一層薄錫層，以免帶鋼在不通電鍍錫槽中發(fā)生化學(xué)溶解。七、氯離子氯離子在電解液中會減少錫析出電位，抵消了光亮劑作用，使鍍層晶粒粗大，鍍錫層孔隙率增長。因而，氯離子含量增長時，必要增長光亮劑濃度。氯離子這種不良作用，在它濃度不大于250毫克/升時，尚不太明顯，當(dāng)其含量增長250~300毫克/升時，這種作用變得較強(qiáng)。超過500毫克/升時，光亮劑含量就要增長一倍。若更高話，會使電解液完全報廢。因而必要避免氯離子含量增長。在電鍍錫機(jī)組中，酸洗后沖洗水氯離子含量一定不能太高。另一方面，要經(jīng)常檢查鹽酸酸洗槽出口擠干輥質(zhì)量，其擠干輥襯膠表面應(yīng)完好無損，不能讓鹽酸帶入酸洗后沖洗槽。否則，含鹽酸較高沖洗水被帶入電解液時，會導(dǎo)致電解液報廢。八、其他雜質(zhì)在向電解液添加水時會帶來某些其她雜質(zhì)，如鈣鹽、鎂鹽、硫酸鹽等。但這些雜質(zhì)對氟硼酸電解液影響不大。有些雜質(zhì)還會隨錫一起沉淀在貯存槽底被除去。第六節(jié)添加劑添加劑是一種少量加入鍍液后，不會明顯變化鍍液電性，但會明顯改進(jìn)鍍層形態(tài)和構(gòu)造物質(zhì)。添加劑可分為無機(jī)添加劑和有機(jī)添加劑兩類。在電鍍生產(chǎn)中廣泛采用是有機(jī)添加劑。氟硼酸亞錫電解液中采用添加劑有光亮劑、濕潤劑、抗氧化劑。關(guān)于添加劑理論，到當(dāng)前為止，還沒有稱一看法。某一種理論只能解釋某些實驗成果，還不能找到具備指引意義理論，使它能預(yù)知哪一類添加劑適合哪一種電鍍液。也就是說，某一種電鍍液需要什么樣添加劑，當(dāng)前重要是通過實驗辦法來找到。氟硼酸亞錫電解液中三種添加劑作用是相輔相成。下面只對各自重要作用作某些簡樸簡介。一、光亮劑光亮劑作用重要是提高電鍍錫時陰極化作用，提高錫析出電位和提高錫晶核生成速度，使第一次析出錫晶核數(shù)目增多。因而錫層均勻細(xì)致，平整光亮。光亮劑是通過在作為陰極帶鋼表面吸附而起作用。一種光亮劑分子吸附，往往也許影響幾千個二價錫離子沉積。鍍錫前帶鋼表面，從宏觀上看是很平整光亮，但從微觀構(gòu)造上看，它又是凹凸不平。在電解沉積時，帶鋼表面上微觀高峰處，由于擴(kuò)散層較薄，光亮劑易于到達(dá)該處。因而微觀高峰處比微觀低谷處吸附了更多光亮劑，于是在高峰處二價錫沉積作用遭到了更大阻礙，使得錫層容易沉積至低符處，從而使鍍層光亮平整。光亮劑另一種吸附作用是，當(dāng)帶鋼表面新錫晶核形成后來，而抑制已有晶核生長，以便形成更多新晶核，從而使鍍層細(xì)致。光亮劑濃度太高，同步還會附帶析出最多氫，從而減少了陰極電流效率。由于氫氣析出增長，鍍錫層也變成深灰色，軟熔后，這個部位錫層也不會光亮。光亮劑在電解沉積過程中會消耗。它們也許會發(fā)生分解，分解后產(chǎn)物會某些地夾帶進(jìn)入錫層，或者釋放而返回電解液中。光亮劑含量應(yīng)每天分析一次。控制其含量在4~6毫升/升。二、濕潤劑濕潤劑作用在于減少帶鋼與電解液界面表面張力，使帶鋼表面可以被電解液充分地濕潤，保證整個帶鋼表面附近均有最大二價錫離子濃度，使二價錫離子易于在表面進(jìn)行還原反映。此外，氟硼酸亞錫電解液這種濕潤劑還能增進(jìn)該溶液中光亮劑溶解，防止光亮劑以固態(tài)形式從電解液中析出，增長光亮劑消耗。濕潤劑尚有一定發(fā)泡作用。它產(chǎn)生一定泡沫，覆蓋在電解液表面，減少電解液和有害酸霧蒸發(fā)。濕潤劑含量太低時，電解液對帶鋼表面濕潤不夠而妨礙錫離子在帶鋼表面沉積；但是濕潤劑含量太高時，將使電解液產(chǎn)生大量泡沫，隨著泡沫溢出槽外而導(dǎo)致電解液大量損失。三、抗氧化劑前面說過，氟硼酸亞錫電解液中四價錫是二價錫在陽極上被氧化，和電解液噴濺于空氣中被空氣中氧氧化而形成。即Sn2+–e2+=Sn4+抗氧化劑作用就是阻礙傻上述反映發(fā)生，從而減少電解液中四價錫含量，減少錫和氟硼酸帶出損耗。第七節(jié)工藝條件對鍍層質(zhì)量影響一、溫度影響在其他條件不變狀況下，升高電解液溫度會減少陰極極化作用，并使錫層結(jié)晶變粗，錫層疏松多孔。陰極極化作用因此減少因素是：(1)升高溫度，增大了二價錫離子由于熱運動而產(chǎn)生擴(kuò)散速度：從而減少了濃差極化；(2)升高溫度，加快了二價錫離子在帶鋼上沉積電化學(xué)反映，由化學(xué)極化也減少。但是，升高溫度，可以升高電解液電導(dǎo)率，因而可以使用較高電流密度。用較高電流密度來適應(yīng)二價錫離子較高沉積速度。這樣就彌補(bǔ)了升溫導(dǎo)致陰極極化減少作用。同步，提高了電流密度，也提高了生產(chǎn)效率。升高溫度也是有限度。氟硼酸亞錫電鍍液中，若溫度超過了45℃，就明顯地減少了陰極極化作用，會導(dǎo)致錫離子在鍍鉻導(dǎo)電輥上發(fā)生電解沉積，從而損壞導(dǎo)電輥，損害鍍錫板表面質(zhì)量，這種狀況必要完全避免。二、電流密度影響陰極電流密度增大，鍍?nèi)⊥瑯雍穸葧r間就可減少，因而提高了勞動生產(chǎn)率。此外，陰極電流密度對錫層結(jié)晶晶粒大小有較大影響。陰極電流密度高時，陰極極化作用增大，能使錫層結(jié)晶晶粒變細(xì)，孔隙率也小。但是，當(dāng)陰極電流密度太大時，錫層就會變黑。這是由于于陰極電流密度太大時，濃差極化作用大，陰極區(qū)嚴(yán)重缺少二錫價離子，導(dǎo)致氫離子在陰極上還原而析出氫氣量明顯增長，導(dǎo)致該處錫層浮現(xiàn)疏松、發(fā)黑等現(xiàn)象。固然，陰極電流密度太低時，將使帶鋼沉積不上錫層，或沉積上不合規(guī)定錫層。氟硼酸亞錫電解液可以在10~50安/分米2陰極電流密度范疇內(nèi)獲得良好錫層，最佳電流密度范疇是15~45安/分米2。普通來說，當(dāng)電解液中二價錫離子含量高，光亮劑濃度低，電解液溫度高時，可使用上限電流密度。相反，運用下限電流密度。三、攪拌影響攪拌使電解液發(fā)生流動，陰極附近二價錫離子不致缺少，因而減少了陰極極化作用，使錫層結(jié)晶變粗。但是攪拌后，可以使電流密度提高，能抵消因攪拌而產(chǎn)生結(jié)晶粗大現(xiàn)象。因此攪拌也是加速沉積一種辦法。鍍錫電解液攪拌是通過電解液循環(huán)和帶鋼以高速通過電解液來實現(xiàn)。電解液循環(huán)背面將要專門論述。第八節(jié)錫層分布和電解液覆蓋實驗錫層在陰極帶鋼表面分布狀況，是決定鍍層質(zhì)量一種重要因素。錫層在陰極上分布狀況，是由電鍍電流在陰極上分布狀況決定。電鍍錫時，二價錫離子在直流電流作用下向陰極帶鋼上沉積。如果不考慮電流效率影響，那么，在陰極帶鋼不同部位所沉積錫量決定于通過各部位電流大小。通過某部位電流愈大，鍍出錫量就愈多，錫層也就愈厚。反之，則錫層愈薄。電解沉積時，錫離子運動是沿著電力線方向運動。所潯電力線就是在外電場作用下離子運動軌跡。電力線有是直線，有不是直線，這是由電極形狀，電極問距離及電鍍槽等條件決定。靜止陰極電鍍槽電力線示意圖如圖7–2所示。在靜止陰極電鍍槽中，當(dāng)平板陰極與平板陽極平行時，平板陰極各部位電流密度應(yīng)當(dāng)是相等。但實際生產(chǎn)中，平板陰極邊沿并不被電鍍槽包封，而是懸拄在電解液中間。這樣，陰極邊沿與電鍍槽和電解液液面存在著距離，因而，陰陽兩極邊沿電力線就比較密集，邊沿電流密度就不不大于中間部位電流密度，產(chǎn)生沉積鍍層邊沿效應(yīng)。在靜止陰極電鍍槽中，平板陰極上下左右四個邊部都會產(chǎn)生邊沿效應(yīng)。而在電鍍錫中，陰極帶鋼垂直通過鍍錫槽時，帶鋼上下方向不會產(chǎn)生邊沿效應(yīng)，而只在帶鋼兩邊產(chǎn)生。同步，其邊沿效應(yīng)比靜止陰極時也要小。圖7–2靜止陰極電鍍槽電力線示意圖錫層在陰極帶鋼上分布與電流在陰極上分布關(guān)于，而影響在陰極上分布重要是電解液性能，如電解液電導(dǎo)率、陰極極化大小、電流效率、電解液攪拌等。同步，由于一種條件變化，又也許同步影響幾種因素變化。因而，在鍍液浮現(xiàn)異常狀況時，要預(yù)言是某一種因素影響是比較困難。在生產(chǎn)實踐中，采用一種覆蓋實驗辦法，來監(jiān)控鍍液。覆蓋實驗裝置如圖7-3所示。在一種1000毫升燒杯中裝入機(jī)組上電鍍槽中電解液，插入陰極和陽極。陰極為0.25×150×50毫米已通過預(yù)解決好鋼板，浸入鍍液長度為100毫米；錫陽極尺寸是10×180×50毫米；浸入長良為00毫米，兩極之間距離為60毫米，邊沿距燒杯壁10~20毫米。鍍液溫度為40℃。燒杯底下有電磁攪拌器攪拌鍍液。實驗電流為5安培，通電時間為18秒。陰極試片鍍完錫后取出沖洗、干燥。依照生產(chǎn)經(jīng)驗來判斷鍍?nèi)苄阅埽缓蠹右哉{(diào)節(jié)。例如，鍍液正常時，對著陽極一面錫層均勻光亮，背面錫層能鍍到距邊部10毫米地方，中間沒有錫層。鍍液不正常時，背面錫層覆蓋不到距邊部10毫米處，正面也浮現(xiàn)如云狀不均勻鈣層。這時，就應(yīng)當(dāng)往鍍液中添加光亮劑，提高鍍液陰極極化作用。圖7—3覆蓋實驗裝置圖第九節(jié)錫陽極一、錫陽極作用錫陽極、陰極帶鋼和電解液，三者共同構(gòu)成錫電解沉積時一種整體。在電鍍時，三者互相依存又互相影響。錫陽極起著構(gòu)成電解回路作用。除此之外，錫陽極不斷溶解，不斷向電解液中補(bǔ)充二價錫離子，維持電解液中二價錫離子含量。還可以通過變化錫陽極外形尺寸和位置，來控制陰極帶鋼表面電流分布，使錫層厚度分布均勻。二、錫陽極鍛造錫陽極鍛造是在陽極鍛造間進(jìn)行。陽極鍛造間設(shè)備重要有錫熔化爐、陽極鑄模、吊車、陽極運送框架等。鍛造陽極用錫錠，其含錫量應(yīng)在99.75％以上。錫錠在錫熔化爐中熔化后，澆入陽極鑄模中，即制成一根一根錫陽極。錫熔化爐爐溫控制在320℃，澆鑄溫度不應(yīng)當(dāng)?shù)陀?80℃。為了減少輻射損失，可以在熔融錫液上留有10毫米厚氧化錫層。澆鑄時要用均勻流速持續(xù)澆鑄，每根陽極澆鑄時間約為一分半鐘。在澆鑄后要防止錫陽極產(chǎn)生縮孔。陽極模溫度應(yīng)控制在50~100℃，以防止錫陽極產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。錫陽極上若存在縮孔和裂紋，在電鍍時，會導(dǎo)致剩余陽極過早地折裂，沉入電鍍槽底，擦傷鍍錫帶鋼表面或引起其他質(zhì)量事故。此外，錫陽極應(yīng)保持平直。彎曲陽極不容許放入電鍍槽，否則會影響錫層厚度均勻性，嚴(yán)重還會擦傷帶鋼表面。三、錫陽極尺寸和用法錫陽極尺寸，全長1750毫米、寬80毫米、厚50毫米，浸入電解液中有效長度為1500毫米。其尺寸和形狀如圖7–4所示。由圖7–4可見，錫陽極一側(cè)鑄有凸緣。這是由于在電鍍時。一根一根錫陽極排成一排，構(gòu)成一塊大“平板”狀陽極。電鍍錫時，若陽極是緊密排列成一塊大平板，則帶鋼高速運營，拖拽起電解液，陽極就會象船帆同樣鼓起，故在陽桎一側(cè)設(shè)計了凸緣，讓每根陽極之間并排時留有空隙，以便讓電解液從空隙中穿過。此外這種設(shè)計能增強(qiáng)電解液流動，這對減小電解液濃度差極化也起一定作用。陽極頭部還設(shè)有一種楔形支承面。陽極掛在電鍍槽中時，其楔形面剛好和陽極橋上楔形吻合，以保證錫陽極和陽極橋之間良好接觸。楔形面不容許彎曲、不正和弄臟。在更換陽極和移動每根陽極位置時，為了讓陽極能比較順利地移動，在兩支承面之間應(yīng)涂有潤滑油。這種油對電解液應(yīng)無大影響。圖7—4錫陽極形狀和尺寸在電鍍時，錫陽極和帶鋼之問距離為35~45毫米。這個距離是由固定在電鍍槽上部陽極橋和相應(yīng)固定在電鍍槽底部陽極導(dǎo)槽來決定。由于新陽極和用過舊陽極之間存在厚度差，為了使所有錫陽極與帶鋼距離保持均勻，故陽極橋就應(yīng)沿水平方向面有一定傾斜，而不是垂直于水平方向。傾斜多少，前面說過，要由新舊陽極厚度差值來決定。咱們已經(jīng)懂得舊陽極剩余厚度容許最小值就能擬定。依照生產(chǎn)經(jīng)驗，帶鋼以最大速度300米/分通過電鍍槽時，舊陽極剩余厚變?yōu)?0毫米時，舊陽極尚不會因吸引力而導(dǎo)致變形。故陽極橋沿水平方向應(yīng)傾斜30毫米。相應(yīng)于帶鋼兩面兩根陽極橋位置是交替地排列著，即帶鋼正面陽極橋在左側(cè)離帶鋼距離小，則帶鋼反面陽極橋在右側(cè)離帶鋼距離小。新舊陽極在在水平方向排列如圖7–5所示。電鍍錫時，由于帶鋼兩邊存在本章第八節(jié)中所述邊沿效應(yīng)，錫陽極總寬度應(yīng)比帶鋼寬度要小，以減少帶鋼邊部電力線密度，減小邊部電流密度，減小邊沿效應(yīng)，使錫層在帶鋼上分布均勻。依照生產(chǎn)經(jīng)驗，錫陽極總寬度每邊應(yīng)比帶鋼寬度小30毫米。圖7—5陽極在水平方向面上排列布置圖電鍍電流從陽極經(jīng)電解液向帶鋼時，雖然陽極到帶鋼距離相等，但由于帶鋼和陽極存在電阻，致使陽極上部電流比陽極下部電流大，因而，錫陽極上部電化學(xué)溶解速度比下部要快。為了平衡這種效果，使每根陽極從上至下都能均勻溶解，必要使陽極上部到帶鋼距離不不大于陽極下部到帶鋼距離。因而，錫陽極在垂直方向也必要有一定傾斜。傾斜大小是由錫陽極、帶鋼和電解液電阻來決定。依照生產(chǎn)經(jīng)驗，在帶鋼厚度為0.24毫米，錫陽極有效長度為為1500毫米，采用氟硼酸亞錫電解液時，錫陽極在垂直方向傾斜約為15毫米。新舊陽極在垂直方向位置如圖7–6所示。在實際生產(chǎn)中，每當(dāng)帶鋼寬度發(fā)生變化時，錫陽極總寬度也必要隨著之變化，使其適應(yīng)變化了帶鋼寬度。在帶鋼寬度變化較小時，可以調(diào)節(jié)錫陽極之間縫隙；當(dāng)帶鋼寬度變化較大時，則必要增長或減少錫陽極根數(shù)，使錫陽極總寬度適合帶鋼寬度需要。在每根陽極寬度為80毫米時，帶鋼寬度與所需陽極根數(shù)列于表7—2。為了使錫層均勻分布在帶鋼表面上，錫陽極到帶鋼整個寬度距離要保持同樣。為此，已經(jīng)采用了前面所述陽極橋沿水平方向傾斜30毫米辦法。為了使每根陽極厚度與這一辦法相適應(yīng)，排列在陽極橋上各單根陽極厚度范疇必要符合表7–3數(shù)值。圖7—6陽極在垂直方向位置示意圖表7—2帶鋼寬度與錫陽極根數(shù)關(guān)系在正常生產(chǎn)中，新陽極從陽極厚一端加入，用過，厚度不大于17毫米陽極從另一端取出，依次移動陽極位置。每根陽極厚度能較容易控制在表7—3范疇內(nèi)。但是新開工電鍍錫機(jī)組，每根陽極厚度必要按表中數(shù)值加工而成。加工辦法，或者在陽極鑄模中墊以一塊鋼板；或者在機(jī)床上加工。表7—3各根陽極厚度范疇四、陽極調(diào)節(jié)與更換當(dāng)帶鋼寬度變化時，要減少或增長陽極根數(shù)來變化陽極總寬度。為了避免頻繁調(diào)節(jié)陽極總寬度而揮霍工作時間和減輕勞動強(qiáng)度，要避免帶鋼寬度一次變化太大。下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)時，要使帶鋼從窄到寬，或從寬到窄逐漸變化。以一次減少或增長一根陽極為宜。當(dāng)帶鋼從寬到窄變化時，取出陽極停放在陽極橋兩端停放處。陽極停放處與陽極橋是絕緣，陽極在停放處不通電。陽極減少后，余下每根陽極位置都得調(diào)正，使其對準(zhǔn)新帶鋼寬度。陽極消耗到規(guī)定厚度后，經(jīng)檢查將用損陽極取出，并從對面補(bǔ)充一根新陽極。順次移動每根陽極位置。陽極提出和加入采用電葫蘆操作。陽極應(yīng)均勻更換，每班應(yīng)更換兩次。五、不通電陽極在電鍍槽中不通電陽極有三種狀況。一種是停放在陽極橋上陽極停放處陽極；第二種是不工作電鍍槽中陽極；第三種是生產(chǎn)差厚鍍錫板時，在有些電鍍槽中只有帶鋼一面陽極通電，而帶鋼另一面陽極不通電。在陽極橋上陽極停放處不通電陽極會發(fā)生化學(xué)溶解，稍微增長電解液中二價錫離子含量。在生產(chǎn)錫層較薄鍍錫板，七個電鍍槽中有幾種槽不用，未接通電流。此時，在帶鋼與錫陽極之間仍有微小電流通過。這是因錫原則電極電位為-0.14伏。鐵原則電極電位為-0.44伏。因此在錫陽極上析出錫毛刺。這些錫毛刺在電解液沖擊下，從錫陽極上脫落，并粘到沉沒輥上，成為帶鋼產(chǎn)生壓印因素，影響鍍錫板質(zhì)量。為了避免錫毛刺越積越多，越長越大，不工作電鍍槽必要至少每四小時通電一次，或者轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，而本來工作電鍍槽此時斷電。在第三種狀況，當(dāng)生產(chǎn)差厚鍍錫板時，在有些電鍍槽中，帶鋼只一面通電，而另一面不通電。通電一面某些電流通過電解液和錫陽極，流到不通電一面，并在帶鋼背面沉積錫。如果在不通電那一面，將靠帶鋼兩邊最外面兩塊陽極推到陽極停放處，這種效應(yīng)就可以明顯減少。第十節(jié)電鍍錫時陰極電流效率在第四章電鍍錫基本第五節(jié)中咱們曾學(xué)習(xí)了從法拉弟定律導(dǎo)出電流效率概念。電解時，實際析出物質(zhì)重量與理論計算析出物質(zhì)重量之比，叫做電流效率。用符號η來表達(dá)。式中η——實際析出(或溶解)物質(zhì)重量；I一一電解時通過電流(安)；t——通過電流時間(小時)；K——電化當(dāng)量(克/安·小時)。對氟硼酸亞錫電解液鍍錫來說，陰極電流效率和陽極電流效率均符合此公式。其陰極電流效率約為94～98％。普通狀況下，按95％計。運用法拉弟定律導(dǎo)出公式，咱們可以導(dǎo)出計算被鍍帶鋼單面上沉積出錫層重量公式：由于因此M=I·t·η·100%若用G來表達(dá)被鍍帶鋼單面上錫層重量(或稱鍍錫量)，用S來表達(dá)該面帶鋼總面積，則公式變?yōu)椋涸撌街蠯為二價錫電化當(dāng)量0.615毫米/安·秒(或2。214克)，面積S為帶鋼寬度乘以通電帶鋼有效長度，也就是帶鋼寬度乘以速度和時間，則公式變?yōu)椋菏街蠫——帶鋼一面上鍍錫量(克/米。)；I——單面總鍍錫電流(安)；b——帶鋼寬度(米)；n——帶鋼速度(米/分)；η——陰極電流效率(％)。這個公式表達(dá)帶鋼持續(xù)通過鍍錫槽時，沉積在帶鋼上鍍錫量與電流帶鋼寬度和機(jī)組速度關(guān)系。第十一節(jié)錫層厚度控制電鍍錫時，在帶鋼上沉積出錫量符合上一節(jié)導(dǎo)出公式：在帶鋼寬度一定期，沉積出錫量僅僅與電流和速度關(guān)于，則公式簡化為：式中該式表白，沉積出錫量與電流成正比，與速度成反比。咱們可通過這些因素來調(diào)節(jié)鍍錫量。在操作辦法上是保持I/V不變。即當(dāng)速度上升時，電流也上升；速度下降時，電流也下降。對于一定鍍錫量，應(yīng)予選好所需電鍍槽數(shù)目，調(diào)節(jié)所需電流，使之能隨速度變化而變化。一、鍍錫電流調(diào)節(jié)依照公式：得出單面帶鋼上鍍錫總電流公式為：就是說，依照所需鍍錫量、帶鋼寬度和機(jī)組速度，就可以依照該式計算出電鍍時帶鋼單面所需總電流。為了生產(chǎn)操作以便，現(xiàn)將機(jī)組工藝段速度為100米/分，陰極效率為95％時，各種錫層厚度和不同帶鋼寬度所需帶鋼單面總電流列于表7—4中。表7-4速度100米/分時不同寬度帶鋼上總電流KA(單面)二、需要鍍錫槽數(shù)目每種鍍錫量在不同帶鋼寬度時均有一定最大運營速度，該最大速度是因可接通最大電流而限止。咱們已經(jīng)懂得，帶鋼通過電鍍槽時所需單面總電流公式為：咱們用總電流除以面積，就可以得到單位面積上所通過電流，也就是電流密度。在鍍錫時，帶鋼單面面極是其對著陽極在帶鋼上投影。故有：式中ik——電流密度(安/分米2)；I——帶鋼單面鍍錫總電流(安)；n——接通電流鍍錫槽數(shù)目；b——帶鋼寬度(米)；L——浸入電解液中一塊陽極長度(米)。綜合上述兩個公式，就可以得出所需電鍍槽數(shù)目n：式中G——帶鋼單面鍍錫量(克/米2)；V——機(jī)組速度(分/米)；ik——電流密度；L——浸入電解液中一塊陽極長度；η——陰極電流效率。依照這個公式，咱們就可以擬定在一定鍍錫量、一定機(jī)組速度、一定電流密度下所需要接通電鍍槽數(shù)目。依照生產(chǎn)需要，計算出所需接通電流電鍍槽數(shù)目后來，若有不必接通電流電鍍槽，則一定要接通第一種電鍍槽和最后幾種槽。例如，生產(chǎn)鍍錫板鍍錫量為2.8克/米2時，只需要接通三個槽，在有七個鍍錫槽機(jī)組中，只接通第一號和第六、七號槽。在生產(chǎn)差厚鍍錫板時，接通槽數(shù)比例應(yīng)當(dāng)與鍍錫量比例盡量一致。例如，對于5.6/2·8克/米2鍍錫量，5.6克/米2鍍錫量一面接通六個槽；而2.8克/米2一面接通三個槽。三、最大電流密度氟硼酸亞錫電解液有一種可承受最大電流密度，這是由該電解液性能所決定。但是在生產(chǎn)中能否實際使用，又是由整流器供電能力來決定。這是依照下面公式來計算：式中imax——最大電流密度(安/分米2)；Izh—一臺整流器可供最大電流(A)；b—一帶鋼寬度(米)；L——浸入電解液中一根陽極長度(米)。如果一臺整流器可供最大電流為9000安，帶鋼寬度為600毫米時，依照上式，就能得到50安/分米2最大電流密度。當(dāng)帶鋼寬度增大時，電流密度變小。四、最小電流密度氟硼酸亞錫電解液最小電流密度為10安/分米2，低于此值時，就也許會浮現(xiàn)帶鋼局部鍍不上錫現(xiàn)象。在生產(chǎn)中，為了防止在帶鋼局部裝不上錫現(xiàn)象，電流密度平均值應(yīng)控制在15安/分米2以上。普通控制辦法是；在帶鋼速度發(fā)生較大變化時，采用接通或關(guān)閉幾種整流器辦法，來控制最小電流密度平均值不低于15安/分米2。第十二節(jié)差厚鍍錫板帶鋼兩面鍍層厚度相等鍍錫板稱等厚鍍錫板。帶鋼兩面錫層厚度不相等鍍錫板稱差厚鍍錫板。在鍍錫板某些使用場合下，規(guī)定一面錫層較厚，一面錫層較薄。這樣可以節(jié)約錫消耗，減少生產(chǎn)成本。差厚鍍錫板生產(chǎn)辦法基本上與等厚鍍錫板同樣。但是在生產(chǎn)差厚鍍錫板時，帶鋼兩面鍍錫電流大小不同。此外，還多了一套差厚鍍錫板打印裝置，將錫層薄一面或厚一面、及其鍍錫量標(biāo)記清晰。打印裝置安裝在4號S輥組和軟熔裝置之間。它由支承輥、打印輥及其附屬設(shè)備等構(gòu)成。打印輥上套有橡膠圈。鍍錫帶鋼運營時，打印輥也轉(zhuǎn)動，打印輥上橡膠圈將打印溶液打印到帶鋼上，帶鋼上沿軋制方向形成約1毫米寬打印溶液留下線條標(biāo)記。鍍錫帶鋼軟熔后，在光亮鍍錫板表面上形成暗色條紋。依照顧客規(guī)定，標(biāo)記可以打印在錫層厚一面，也可以打印在錫層薄一面。打印在錫層薄一面時線條為虛線。在鍍錫板原則中規(guī)定，用線條之間距離和毫米數(shù)來表達(dá)兩面錫層厚度。圖7–7中a、b、c、d分別表達(dá)兩面錫層為8.4／2.8，11.2／2.8，11.2／5.6，15.1／5.6克／米2差厚鍍錫板。圖7–7差厚鍍錫板錫層厚度表達(dá)法第十三節(jié)電解液循環(huán)從工藝規(guī)定來說，電解液循環(huán)可以使鍍液成分均勻，減少濃差極化。此外，設(shè)立電解液循環(huán)系稱，能使電解液配料以便，便于貯存及可進(jìn)行電解液溫度控制。電解液循環(huán)系統(tǒng)如圖7–8所示。它由兩個貯存槽、泵、冷卻器、離心分離器及配料系統(tǒng)等構(gòu)成。用管路與電鍍錫槽相連。此外，在支路中還設(shè)有電解液蒸發(fā)系統(tǒng)及脫錫裝置。工作時，用泵將電解液從貯存槽中打入電鍍錫槽，電解液從電鍍槽下部送入，從上部液面處溢流口流出、排入貯存槽，不斷進(jìn)行循環(huán)。停機(jī)時，電鍍錫槽中電解液從下部排放口所有排入貯存槽中。在進(jìn)行電鍍生產(chǎn)過程中，電解液普通只是被冷卻。這是由于電解時電流熱效應(yīng)會使電解液溫度逐漸升高。溫升值大小由整流器功率決定。調(diào)溫控制是依照輸入和輸出管道中兩個測溫器溫差來調(diào)節(jié)。這個溫差值決定循環(huán)量大小和啟動循環(huán)泵數(shù)目。圖7—8電解液循環(huán)系統(tǒng)離心分離器設(shè)有兩臺。電解液循環(huán)通過離心器后，其中懸浮物雜質(zhì)用離心分離辦法被除掉，從而保持電解液清潔。第十四節(jié)電解液回收鍍錫帶鋼以高速離開最后一種鍍錫槽時，雖然用擠壓干輥擠下大某些電解液，但是在帶鋼表面上依然殘留有電解液。在正常狀況下，帶鋼速度為300米／分時，帶鋼上約有8~15厘米3／米2殘留電解液被帶出。依照帶鋼速度換算，相稱于約有150~600升／小時電解液被帶出。設(shè)立電解液回收系統(tǒng)目，就是回收這某些要被帶出損耗電解液。一、回收槽普通狀況下，電鍍錫機(jī)組中設(shè)有兩個電解液回收槽。對于較高帶鋼速度電鍍錫機(jī)組，應(yīng)設(shè)立三個回收槽。槽子出口設(shè)有擠干輥。從電鍍槽出來帶鋼在回收槽中被漂洗，洗下帶鋼上殘留電解液，達(dá)到回收電解液目。帶鋼經(jīng)回收槽后，仍約有5厘米3／米2電解液被帶走，這是正常損耗。電解液回收辦法如圖7–9所示。在2號回收槽中不斷加入冷凝水，2號槽中漂洗水通過溢流上流入1號回收槽。含電解液濃度較高1號槽漂洗水排入電解液貯存槽。在設(shè)立三個回收槽機(jī)組中，在3號槽中加冷凝水，漂洗水經(jīng)2號槽再流入l號槽。帶鋼離開回收槽時帶走漂洗水中電解液濃度，決定于冷凝水加入量，帶入電解濃度、擠干輥狀況、回收槽數(shù)目及帶鋼速度。當(dāng)帶鋼速度為300米／分，冷凝水加入量為600升／小時時，各回收槽漂洗水中含電解液濃度分別為：1號槽40％，2號槽8~l0％。在設(shè)立三個回收槽時，分別為：l號槽45%，2號槽10~12％。3號槽2~3%。電解液回收效率可從表7—5中看出。表7—5電解液回收效率圖7—9電解液回收循環(huán)漂洗示意圖二、電解液蒸發(fā)由于在電解液回收時。每小時要在回收槽中加入600升冷凝水，導(dǎo)致電解液體積不斷增長。而在電解液工作溫度為35~40℃時，依照空氣濕度，電解液自然蒸發(fā)為20~100升／小時，普通僅為50升／小時。為了保持電解液體積不變，必要蒸發(fā)掉電解液中水分約550升／小時。為此，每小時應(yīng)有3~8米。電解液通過電解液蒸發(fā)器(圖7–10)進(jìn)行蒸發(fā)，然后又將濃縮電解液導(dǎo)入電解液貯存槽。圖7一10電解液蒸發(fā)器蒸發(fā)器用低壓工作，該低壓是由蒸汽噴射泵產(chǎn)生。蒸發(fā)l立方分米電解液中多余水分時，約需l一2噸壓力為5公斤／厘米2，溫度為200℃蒸汽和20~50米3水。只有當(dāng)回收電解液不不大于其回收成本時，蒸發(fā)器工作才故意義。圖7–1l為電解液回收和蒸發(fā)示意圖?；厥諘r，最后一種回收槽電解液濃度盡量低，其濃度應(yīng)每班化驗一次。圖7–11電解液回收和蒸發(fā)示意圖第十五節(jié)電解液脫錫氟硼酸亞錫電解液鍍錫時，陰極效率為94~98％，而陽極效率為100％，加上錫陽極在通電時及生產(chǎn)差厚鍍錫板某些錫陽極不用時化學(xué)溶解3%，陽極效率達(dá)到103%。因此，二價錫離子從錫陽極下溶解到電解液里多，從電解液里沉積到陰極帶鋼上少，導(dǎo)致電解液中二價錫離子濃度增長，超過了二價錫離子正常濃度范疇。這就會使電解液工作條件發(fā)生變化，影響鍍層質(zhì)量。為了維持電解液中二價錫離子在28~32克／升正常范疇內(nèi)，必要對電解液進(jìn)行脫錫。脫錫是在電解液主循環(huán)系統(tǒng)支路中進(jìn)行。脫錫裝置示意圖如圖7–12所示。圖7—12脫錫裝置示意圖脫錫原理與電鍍錫時相似。脫錫槽中裝有電解液，通以直流電流，用電解辦法使二價錫在陰極上還原，析出金屬錫。與電鍍錫不同是，脫錫時使用陽極為不溶時陽極，陰極為一塊一塊鋼板。這樣，脫錫時，電解液中二價錫得不到補(bǔ)充，以達(dá)到提取電解液中多余二價錫目。不溶性陽極基體材料是鎢板，其表面上鍍覆有約15微米鉑銠合金層，其中鉑占80％，銠占20％。這種陽極材料對氟硼酸亞錫電解液穩(wěn)定性很高。當(dāng)陽極電流密度為5安／分米2時，它可用二年以上。但當(dāng)使用電流密度增高時，陽極使用壽命縮短。脫錫時陽極面積與陰極面積之比1:1.2～1.5。由于陰極電流密度很小，陰極極化作用便很小，在陰極鋼板上沉積錫層晶粒粗大，形成疏松樹枝狀錫層。當(dāng)陰極上鍍覆了約20毫米厚錫層時，就必要更換陰極鋼板。更換前，應(yīng)將脫錫槽中電解液排入電解液貯存槽。在脫錫過程中，為了防止樹枝狀錫層不斷長大，導(dǎo)致陰極與陽極短路，應(yīng)及時打掉這些樹枝狀錫，至少每班打一次。沉落在槽底錫粒必要每周收集一次。從槽底收集錫粒和鍍上錫層陰極鋼板，送陽極鍛造問重新熔化，用來制造新陽極。脫錫時通電時間，取決于電解液中二價錫含量增長量。依照生產(chǎn)經(jīng)驗，生產(chǎn)較厚錫層鍍錫板時，電解中二價錫含量增長得比生產(chǎn)較薄錫層鍍錫板時要快些。因此，生產(chǎn)較厚錫層鍍錫板時，所需要脫錫時間也相應(yīng)較長。第十六節(jié)錫消耗在電鍍錫生產(chǎn)時所消耗原材料中，最重要、最昂貴原材料是錫。為了使錫正常消耗盡量小，必要全面理解錫消耗因素。錫消耗是指投入電鍍錫生產(chǎn)中總錫量減去可以回收錫量。回收錫量涉及用過舊陽極、脫錫中所獲得錫，及錫泥中含錫量和熔爐表面錫渣。舊陽極和脫錫中所獲得錫可以送熔錫爐熔化，鑄成錫陽極而直接回收。錫泥和錫渣應(yīng)重新加熱還原而回收。消耗錫涉及鍍錫板所需要鍍錫量、超厚錫層和工藝損耗。錫物料平衡如圖7–13所示。圖7–13錫物料平衡鍍錫量所消耗錫約占錫陽極溶入電解液中錫91.7％。鍍錫量普通是按照顧客所規(guī)定錫層牌號，從理論上計算出來一項錫消耗。如果實際測得鍍錫量比理論計算鍍錫量高，而其她條件又是不變話，則生產(chǎn)出是超厚鍍錫量。這時，就要檢查操作時所給定電流與否恰當(dāng)，錫層測厚儀與否發(fā)生了故障。工藝損耗涉及帶出和噴濺損耗、漏損損耗、以及邊沿效應(yīng)損耗。由于影響工藝損耗因素諸多，在生產(chǎn)中必要仔細(xì)觀測，查找因素。為了減少工藝損耗，必要注意如下幾種問題：在電解回收循環(huán)液中，最后一種回收槽中冷凝水量應(yīng)調(diào)節(jié)恰當(dāng)，減少電解液噴濺；注意檢查電解液循環(huán)系統(tǒng)中密封性，防止漏損；防止電解液中二價錫含量升高；保持陽極位置排列對的，防止邊沿效應(yīng)過大。復(fù)習(xí)題鍍錫板生產(chǎn)辦法有哪些?寫出氟硼酸亞錫電解液組極和工作條件。寫出氟硼酸和氟硼酸亞錫技術(shù)條件。寫出氟硼酸亞錫電解液配制順序。簡述電鍍錫時電流傳遞過程。簡述電鍍錫時陰極和陽極反映過程。錫電結(jié)晶涉及哪兩個過程?兩者之間有何關(guān)系?簡述電解液各組分作用。什么是電鍍錫添加劑?10.簡述氟硼酸亞錫電鍍液三種添加劑重要作用。11.鍍液溫度對鍍錫層質(zhì)量有何影響?12.電流密度對鍍錫層質(zhì)量有何影響?13.鍍液攪拌對鍍層質(zhì)量有何影響?14.電鍍錫時為什么會產(chǎn)生邊沿效應(yīng)?如何減小邊沿效應(yīng)?15.什么是差厚鍍錫板?16.試述電解液循環(huán)意義。17.氟硼酸亞錫電解液為什么要進(jìn)行脫錫?18.電鍍錫生產(chǎn)過稃巾如何回收錫?

第八章錫層軟熔第一節(jié)概述帶鋼在電鍍錫槽中鍍上錫層，呈乳白色，也沒有光澤。在顯微鏡下觀測，這種錫層是微粒狀錫粒，附著力也比較差。如果將鍍錫帶鋼加熱到錫熔點232℃以上，帶鋼表面錫層就熔化，流動并產(chǎn)生金屬光澤。錫層熔化后，及時浸入水中，使之變成光亮鍍錫板。在軟熔過程中，一某些錫與帶鋼起反映，形成金屬間化合物FeSn2，即錫鐵合金層。錫鐵合金層使錫層在帶鋼上有良好附著力，并能提高鍍錫板抗腐蝕性能。軟熔工序涉及鍍錫帶鋼助熔劑解決、軟熔、淬水等。在生產(chǎn)差厚鍍錫板時，鍍錫帶鋼經(jīng)助熔劑解決后，增長了如前面所述打印標(biāo)記工序。在采用硫酸亞錫鍍錫法、鹵素法機(jī)組中，軟熔工序中普通不采用助熔劑解決辦法。依照加熱帶鋼辦法不同，錫層軟熔可分為電阻軟熔、感應(yīng)軟熔和這兩種辦法同步采用聯(lián)合軟熔。第二節(jié)助熔劑解決采用氟硼酸亞電解液鍍錫帶鋼在軟熔前應(yīng)通過助熔劑解決。這是由于通過電解液回收槽后鍍錫帶鋼表面依然殘留有少量電解液，在軟熔淬水時，這些殘留電解液中錫鹽會發(fā)生水解，影響錫層表面質(zhì)量。經(jīng)助熔劑解決后可以進(jìn)一步起到清洗作用、減輕這種不良影響。此外，錫層在軟熔前粘上熔劑成分后，可以減少熔融錫表面張力，使錫層在熔化狀態(tài)時能均勻分布在帶鋼表面上。助熔劑解決是讓帶鋼持續(xù)通過一種裝有助熔劑溶液槽子，進(jìn)行浸漬解決。助熔劑溶液是在地下室配料槽中配制成，用泵打入熔劑槽。帶鋼從助熔劑槽中出來后，經(jīng)擠干輥擠干，然后經(jīng)熱風(fēng)吹干，以減少軟熔加熱時熱量損耗。助熔劑溶液配方和工作條件有下面兩種：一、氯化銨1~2克/升Cl-溫度60~80℃pH2~4二、氯化鋅44%氯化銨56%Cl-濃度1.5~4.5克/升溫度60一80℃PH3~6在第一種配方中，所用氯化銨和鹽酸是工業(yè)純。鹽酸用來調(diào)節(jié)pH值。PH值普通控制在2.5。當(dāng)pH值增高時，加入鹽酸使它減少，當(dāng)pH值下降時，添加氯化銨。如果氯離子濃度因被帶鋼帶走而損耗，則用添加氯化銨來補(bǔ)充溶液中氯離子濃度。如果氯離子濃度正常，而pH值下降時，就應(yīng)當(dāng)先用水把溶液稀釋，然后再加入氯化銨來提高溶液pH值。助熔劑濃度可以用導(dǎo)電率測量儀測定，pH值可以用pH值測量儀持續(xù)測定。濃度分析和pH值測定。每班必要進(jìn)行兩次。在助熔劑解決時，殘留在帶鋼表面錫鹽被水解后，成為錫泥沉積在熔劑貯存槽底。每周應(yīng)更換助熔劑一次，并將槽底錫泥清除干凈。第三節(jié)錫層軟熔解決1．電阻軟熔電阻軟熔是鍍錫帶鋼在兩個導(dǎo)電輥之間，被通過帶鋼交流電加熱軟熔辦法。所用交流電源由兩臺變壓器供應(yīng)，交流電為50赫茲，電壓為100~200伏。電阻軟熔裝置如圖8一l所示。它由兩個導(dǎo)電輥、兩個扼流圈、一種軟熔塔、軟熔塔頂部轉(zhuǎn)向輥、一種淬水槽等設(shè)備構(gòu)成。導(dǎo)電輥不能接地。為了保證導(dǎo)電輥與帶鋼有良好接觸，每個導(dǎo)電輥上還帶有兩個壓緊輥。同步，導(dǎo)電輥表面應(yīng)保持非常清潔，以防止帶鋼與導(dǎo)電輥因局部接觸不良而產(chǎn)生電弧燒點。為此，導(dǎo)電輥上還裝有風(fēng)動可調(diào)由毛粘塊和油石塊構(gòu)成清掃裝置。工作時，該裝置沿導(dǎo)電輥軸向方向來回移動，清掃和研磨導(dǎo)電輥表面。圖8—1電阻軟熔裝置示意圖為了防止電流沿帶鋼跑至機(jī)組其她部位，迫使電流在兩個導(dǎo)電輥之間集中加熱帶鋼，在入口導(dǎo)電輥和出口導(dǎo)電輥外側(cè)各裝有一種扼流圈。扼流圈是用硅鋼片迭合起來一種矩形方框，起扼止電流外流作用。然而，帶鋼從扼流圈中間通過后來，仍有約3.5％電流被帶走。軟熔塔重要起保溫罩作用。軟熔塔頂部轉(zhuǎn)向輥表面襯有硅橡膠。這種硅橡膠輥內(nèi)通冷卻水進(jìn)行冷卻，使它在經(jīng)受大概200℃溫度時，也不會發(fā)生變形。軟熔塔頂部轉(zhuǎn)向輥有三個，除了用來使帶鋼轉(zhuǎn)向外，還可用來調(diào)節(jié)軟熔塔內(nèi)帶鋼長度。若要使通過軟熔塔內(nèi)帶鋼長度減少時，帶鋼可只繞過上面兩個轉(zhuǎn)向輥；若要使通過軟熔塔內(nèi)帶鋼長度參加時，帶鋼則要繞過三個轉(zhuǎn)向輥。這重要取決于電阻軟熔時加熱功率。在軟熔塔帶鋼出口側(cè)開有一種矩形小孔，供操作者觀測軟熔線到淬水槽水面高度。軟熔時，帶鋼加熱時間和加熱溫度應(yīng)控制在很窄范疇內(nèi)。軟熔時間普通在幾秒內(nèi)完畢。軟熔時帶鋼溫度加熱到錫熔點232℃以上，最高不得超過310℃。加熱時間過長，加熱溫度過高，會使鍍錫板表面產(chǎn)生過多氧化亞錫，減少鍍錫板表面質(zhì)量。此外，溫度太高，還會使板形變壞。加熱時間