电镀冷冻设备的使用

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 电 镀 冷 冻 设 备 的 使 用 郑如定 (武汉洲际通信电源集团有限责任公司 ,湖北 武汉 430035) [摘 　要 ] 　对比几种制冷方案 ,介绍了常见镀种制冷量的计算 ,对挂镀锌生产中使用的制冷方案进行经济分析 ,并用实际使 用效果进行验证。 [关键词 ] 　电镀 ; 制冷 ; 镀锌 [中图分类号 ] 　TQ150. 5 　　　　[文献标识码 ] 　B 　　　　[文章编号 ] 　1001 - 1560 (2002) 03 - 0054 - 02 　　[收稿日期 ] 　2001 - 12 - 11 1 　前 　言 电镀生产要求槽液温度维持在一定的范围内 ,温度过低、过 高对电镀生产都会带来不良影响 ,甚至导致生产不能正常进行。 常见的锌酸盐镀锌、酸性镀锡工艺最高允许温度为 30 ℃,铝合金 硫酸硬质阳极氧化的温度甚至达到 - 5 ℃,这些镀种在生产过程 就必须对镀液采取冷却或冷冻。武汉市素有“火炉”之称 ,夏天 , 即使在清晨 ,镀锌、镀锡的镀液温度也会达到 32 ℃,而且在电镀 生产过程中 ,由于槽液通电 ,有部分电能转化为热能 ,从而导致槽 液温度的不断上升 ,特别是滚镀锌、滚镀锡、挂镀锌发热现象尤其 严重。槽液温度过高 ,镀锌、镀锡都不能正常生产 ,镀锡生产出现 槽液变浑、镀层变色 ;镀锌生产出现镀层发黑等 ,严重影响了产品 的合格率。因此 ,对镀液采取冷冻势在必行。 2 　冷冻方案 目前的制冷方式主要有以下几种 : (1) 用冷冻水 　这是大型冷冻常采用的方法 ,首先必须建立 一个冷冻机房、水池和凉水塔 ,用管道输送冷冻水 ,再通过防腐蚀 的槽内浸入式冷却器来冷却。可以让整个车间采用一套冷冻系 统 ,便于维护管理。随着冷却塔制造技术的提高 ,体积越来越小 , 而且其自带储水底盘 ,这样就省去了修建水池的麻烦。现在浸入 式冷却器的制造技术也更趋成熟 ,采用的高分子聚乙烯 ( PE) 管 , 是用一束 PE管 ,穿过多块定位板均匀分布 ,两端与 PE 接头牢固 焊接 ,多头、多束盘绕成形 ,用塑框定形 ,定位。PE冷却器的优点 是对各种介质的镀液都有较好的耐蚀性 ,而且不导电 ,不上镀层。 同时 ,面不易结垢 ,易于盘绕成形。虽然其导热性差 ,但可通过 增加换热面积和减小壁厚来解决。 (2) 制冷交换机组 　可以集过滤、溶液循环、过滤、换热冷却 于一体 ,以利于镀液保持在最佳工作状态 ,而且一套系统可以多 用 ,但不能同时使用 (此用途只具有理论上的可行性 ,因为不同镀 种的镀液是绝对不能混在一起的) 。由于将氟里昂压缩机、蒸发 冷水柱、耐腐蚀循环泵、溶液过滤柱、液温数显电控箱 5 大部分固 定于整体底板上而构成 ,因此 ,占地面积大。 (3) 采用直接冷冻 　冷冻机将氟里昂直接通过铜蒸发器 ,而 铜蒸发器放置在需要冷冻的镀槽中。铜蒸发器外层包裹 PE 材 料 ,可达到防腐蚀的目的。该方案结构紧凑、造价较低 ,由于没有 中间的换热损失 ,所以制冷效率高 ,可以将槽液降至更低的温度。 但现场安装工作量大 ,氟里昂容易泄漏 ,紫铜管的防护极为重要 , 同时难以实行一机多槽的工作方式。 3 　制冷量的计算 电镀生产过程中的热量主要来源于通电产生的电解热 ,如果 槽液设定温度与环境温度相差太大 ,还必须考虑预冷量。另外 , 槽液通过槽壁也会与环境有一定的热量交换 ,但由于现在的镀槽 一般采用铁板内衬 PVC ( PVC 的导热系数较低 ,大约为 0. 123～ 0. 133 kcal/ m·h·℃;铁板的导热系数为 40～50 kcal/ m·h·℃) ,因 此可以不考虑热量损失。预冷量的计算如下 : Q预冷 = v ·r ·c ( t1 - t2) ·β t 式中 　v ———溶液体积 ,L r ———溶液密度 ,kg/ L c ———溶液比热 ,kcal/ kg·℃ β ———热耗系数 t1、t2 ———分别为溶液的初始温度、工作温度 t ———工艺要求预冷时间 ,h 电镀过程耗冷量 : Q电解 = 0. 86 ·I ·V ·β 式中 　I ———工作电流 V ———工作电压 β———耗热系数 根据现场情况 ,各个镀槽的初始温度 (也就是早班开机时的 槽温)为 33 ℃,镀锌、镀锡的最佳工作温度为 25 ℃,各槽的制冷 量见表。 表 　 镀槽 镀液体积(L) 最大电流 (A) 最高电压 (V) 制冷量 (kcal/ h) 预冷量 (kcal) 挂镀锌大 2 100 750 6 4 644 16 800 挂镀锌小 1 200 350 6 2 167 9 600 挂镀锡 1 600 500 5 2 580 12 800 第 35 卷 　第 3 期 　2002 年 3 月 材 　料 　保 　护 MATERIALS PROTECTION Vol. 35 　No. 3 Mar. 2002 　 54　　　 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 　　镀锌有 3 个大槽加 1 个小槽 ,镀锡有 2 个槽 ,由于两镀种在 车间的分隔较远 ,所以 ,两镀种各用一套制冷机组 ,制冷方案选用 冷却水循环的方式。镀锌采用制冷机组为 20 000 kcal/ h ,功率为 5. 5 kW/ 380 V ,镀槽的换热器面积为大槽 10 m2 ,小槽为 5 m2 ;镀 锡采用制冷机组为 7 000 kcal/ h ,镀槽的换热器面积为 8 m2 ,功率 为1. 5 kW/ 380 V ,工作流程见图。 图　 压缩机选用性能可靠的半封闭式制冷压缩机 (英国 AC 公司 90 年代的最新产品) ,其体积小、压缩机零件通用化程度高 ,可解 决将来的维修问题 ;根据联合国“蒙特利尔条约”的要求 ,制冷剂 R22 为世界环保组织要求制冷压缩机使用的过渡制冷剂 ,该压缩 机不用更换任何零件 ,只需将冷冻油更换为脂类冷冻油就可以使 用无氯新型制冷剂 R134a、R404a、R407a、R407b、R407c ,并对环境无 污染。 以挂镀锌为例来进行经济核算 ,该计算是以生产量饱和为前 提条件的。 我公司电镀车间挂镀锌每 7 min 生产一挂产品 ,平均每挂加 工面积为 :1. 2 m ×0. 8 m ×2 = 1. 92 m2 ;当前挂镀锌的市场加工价 格为 0. 3 元/ dm2 。 4 　设备使用情况 设备安装调试后经过几个月的使用 ,特别是经受武汉持续 39 ℃高温的考验 ,制冷机组运行正常 ,并将槽液温度维持在 25～ 27 ℃(工艺要求的范围)内。 从几个月的制冷设备运行来看 ,该设备的运行完全能保证挂 镀锌、挂镀锡的槽液温度维持在工艺要求的范围内 ,从而有效地 保证了电镀产品的质量。 [责任编辑 :詹小玲 ] 电 镀 冷 冻 设 备 的 使 用 55