高速镀锡板生产模拟试验装置及试验方法与流程

本发明涉及一种电镀试验装置，特别涉及一种高速镀锡板生产模拟试验装置，属于电镀技术领域。

背景技术：

随着我国汽车、家电、食品包装行业的快速发展，各种镀层钢铁产品的用量快速增加，产品表面质量要求也越来越高，这对生产这些产品的电镀机组提出了更高的要求。电镀过程是一个复杂的电化学过程，电镀产品的质量除与镀液的配方有关外，还与镀件表面状况、镀液的流动状况、镀液与空气的接触程度等因素有关。

镀锡板是一种基础工业材料，广泛应用于汽车、家电、食品包装等行业，其用量也逐年增加，在用量上升的同时，对产品的质量也提出了更高的要求，为此需要更高的生产速度和更合理的工艺条件，从而促使镀锡板研发技术的提升，需要更为快捷和精确的试验装置来满足研究的要求，特别是在高速电镀的情况下，带钢通过各工艺段停留时间短，带钢在高速运行的情况，这就需要研究更为精确。

传统的电镀试验时采用霍尔槽，霍尔槽试验可试验电流密度和极距对镀层表面质量的影响，这种试验无法反映镀液的流动状况对镀层表面质量的影响。在有关电镀试验装置方面，实用专利201320146361.8提出了一种均匀电镀的电镀槽，该均匀电镀试验槽包括槽体、阳极和阴极，其特征在于：所述阳极和阴极采用平板结构，所述阳极和阴极相互平行设置。由于本试验槽中的阳极和阴极采用平板结构，并且以相互平行的方式设置，在阳极和阴极之间的形成一个均匀的电场，从而得到具有均匀镀层的样品。实用新型专利201320377455.6公开了一种铜箔电镀试验装置，该试验装置包括储液槽、整流器、温控仪、供液泵、第一供液管和第二供液管，储液槽的顶部设有电镀槽和温度传感器，储液槽的底部设有加热管，该装置在试验室完成对作为实验样品的铜箔的电镀试验。从可查阅的文献资料看，目前还没有可满足连续电镀试验要求的试验装置。

技术实现要素：

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种结构设计巧妙、高速连续电镀试验装置，利用该试验装置可实现连续高速电镀带钢各生产工艺过程的试验模拟，用于新产品的开发和电镀工艺参数的评定。带钢的电镀过程包括碱洗、酸洗、电镀、软熔、钝化、涂油等工序，各工序的操作工艺参数与镀层带钢板的质量之间存在极为密切的关系，为此本试验装置要求能模拟各操作工序。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下，高速镀锡板生产模拟试验装置，其特征在于，所述试验装置包括试验机机架、试验溶液准备系统、软熔控制系统、试样进给系统、电源供给系统、漂洗系统和控制系统，所述软熔控制系统、试样进给系统、电源供给系统、漂洗系统设置在机架的上方，所述试验溶液准备系统设置在机架的下方。

作为本发明的一种改进，所述机架采用不锈钢槽钢制作，共分上下二层，上下二层均采用pvc材料制作，上台面用于放置工作槽，下台面用于安装泵和储液槽，在上台面的中部设置工作平台固定支座，该固定支座与机架紧密相连，在上下台面的边缘设置密封槽，密封槽的高度在5～10mm。

作为本发明的一种改进，所述试验溶液准备系统用于酸洗、碱洗、电镀、钝化等工作槽的溶液准备。所述试验溶液准备系统由试验槽、阳极板、储液槽、加热器、离心泵以及管道组成，所述试验槽上设置有溢流口，所述加热器设置在储液槽中，所述试验槽内设置有阳极板。试验开始前，加热器启动将储液槽中的试验溶液加热到设定的温度，随后启动离心泵，将试验溶液打入到试验槽中，试验槽上开设有溢流口，保证液位的高度。试验溶液槽中的阳极板是固定的，试样作旋转运动，达到设定的试验时间后，隔膜泵停止工作，试验溶液回流到储液槽中。

作为本发明的一种改进，所述试验槽包括碱洗槽、酸洗槽、电镀槽、电磁软熔槽、钝化槽、助熔槽中的一个或者几个组合。

作为本发明的一种改进，所述漂洗系统包括去离子水槽、离心泵、喷嘴、水洗槽以及管道，所述喷嘴设置在水槽内，离线泵将去离子水槽中的去离子水通过管道送至喷嘴，所述水洗槽包括第一清洗槽和第二清洗槽。模拟装置中共设置有一个漂洗槽系统，用于各工艺段试验以后试样的表面清洗，漂洗液采用去离子水，经去离子水发生器生成的去离子水收集在去离子水槽中，去离子水采用喷射的方式喷到试样的表面。碱洗和酸洗共用第一清洗槽，电镀和钝化则单独采用第二清洗槽，清洗系统槽产生的废水直接排入到污水坑。

作为本发明的一种改进，所述试样进给系统包括立柱、旋转平台、直线导轨、上下移动电机、旋转电机以及试样支撑杆，所述试样支撑杆上设置有试样，所述旋转平台设置在立柱上，上下移动电机驱动直线导轨上的丝杆转动，实现试样的上下运动。安装在工作台上的立柱上，由于整个电镀过程由多个工艺过程组成，各工艺过程的实现在各个试验槽中进行，试样根据不同的工艺过程需要准确到达指定的位置。旋转平台的作用是根据试验工艺过程的需要将试样转到指定的圆周位置，上下移动电机驱动直线导轨上的丝杆转动，实现试样的上下运动。为模拟试验过程中带钢的运动，试样设计成圆筒形，安装在试样支撑杆上，由其上的旋转电机(5)驱动，实现试样的旋转运动，达到模拟带钢运动的目的。

作为本发明的一种改进，所述软熔控制系统包括电磁加热线圈，试样运动机构，淬水槽，储水槽，电加热棒和循环水泵，所述储水槽设置在淬水槽的下方，其中电加热棒设置在储水槽中，试样运动机构带动试样运动。软熔控制系统实现镀层的软熔和淬水功能，整个系统由电磁加热线圈，试样运动机构，淬水槽，储水槽，电加热棒和循环水泵组成。其工作过程为：当经过助熔剂侵取处理的试样经热风干燥后，通过移动装置将试样提升至淬水槽上方的电磁感应加热器，当装置感应到试样到达指定位置后感应加热器自动启动，为保证加热过程的均匀，试样在加热的过程中保持旋转运动，和一定幅度的上下移动，当红外测温仪检测到试样表面达到指定温度后，垂直移动装置快速启动，将试样侵入到淬水槽的水中，实现镀锡层淬水模拟。为模拟不同淬水温度对淬水效果的影响，储液槽中设置有电加热棒，用于调节淬水的温度。

高速镀锡板生产模拟试验装置的试验方法，其特征在于，所述试验方法具体如下，试验过程实现全自动控制，在试验开始前设定试验参数，首先需要设定的是试验种类，碱洗、酸洗、电镀、软熔、钝化，以及它们间的组合，其次设定工作参数，包括：槽液温度、电流密度、试样在槽中的停留时间等，参数设定后系统进行准备，装置处于待机状况，待系统准备完毕后，系统请求操作人员发出开始试验的指令，系统接受到指令后，试验过程自动进行，直至所有的试验工作完成。所述碱洗段的温度为70摄氏度，时间为为10秒，酸洗段的温度为50摄氏度，时间为10秒，电镀段的温度为50摄氏度，时间为20秒，助熔段的温度为25摄氏度，时间为10秒，软熔段的温度为350摄氏度，时间为10秒，钝化段的温度为50摄氏度，时间为10秒，漂洗段的温度为25摄氏度，时间为10秒。

相对于现有技术，本技术的优点如下：1)该试验装置可以模拟带钢连续生产全过程，包括碱洗、酸洗、电镀和钝化等工艺过程，既可进行全过程的模拟，也可单独进行某一工艺过程的模拟，各个模拟试验之间互不干扰，进一步确保实验的准确性，便于电镀相关人员进行新产品工艺的开发和电镀工艺参数的评定等工作；2）该试验装置可实现电镀全过程的自动操作，这些过程包括前清洗、电镀和后处理，该试验装置具有操作简便、效率高、自动化程度高、对操作人员的危害小等特点，该试验装置可用于新产品的开发和工艺参数的评定；3）本试验装置综合考虑了影响电镀镀层质量的各种因素，采用全自动控制技术，可精确试验各工艺参数对镀层质量的影响，因此是一种适用于连续电镀新产品的开发和工艺参数评定的试验装置，利用该装置不仅可缩短试验周期，更可提高试验精度，可广泛应用于各种镀层产品的试验研究中，该试验装置具有操作简便、效率高、操作安全、准确度高的优点。

附图说明

图1为本发明所述试验装置整体结构示意图；

图2为试验槽俯视图；

图3为试验机机架结构示意图；

图4为试验溶液准备系统结构示意图；

图5为试样清洗系统结构示意图；

图6为试样移动系统结构示意图；

图7为软熔控制系统结构示意图；

图8为试验过程示意图；

图中：1、试验机机架，2、软熔控制系统，3、试样进给系统，4、电源供给系统，5、溶液准备系统，7、试样，11、机架，12、密封槽，13、上台面，14、固定支座，15、下台面，51、离心泵，52、溢流口，53、电极，55、工作槽，56、储液槽，57、加热器，61、离心泵，62、喷嘴，64、水槽，31、立柱，32、旋转平台，33、直线导轨，34、上下移动电机，35、旋转电机，36、试样支撑杆，21、离心泵，22、电磁线圈，23、试验运动机构，25、淬水槽，26、储水槽，27、电加热棒。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述和介绍。

实施例1：参见图1、图3，高速镀锡板生产模拟试验装置，所述试验装置包括试验机机架1、试验溶液准备系统5、软熔控制系统2、试样进给系统3、电源供给系统4、漂洗系统和控制系统，所述软熔控制系统2、试样进给系统3、电源供给系统4、漂洗系统6设置在机架1的上方，所述试验溶液准备系统5设置在机架的下方，所述机架1采用不锈钢槽钢制作，共分上下二层，上下二层均采用pvc材料制作，上台面13用于放置工作槽，下台面14用于安装泵和储液槽，在上台面13的中部设置工作平台固定支座14，该固定支座与机架紧密相连，在上下台面的边缘设置密封槽12，密封槽的高度在5～10mm。

实施例2：参见图1、图4，作为本发明的一种改进，所述试验溶液准备系统用于酸洗、碱洗、电镀、钝化等工作槽的溶液准备，所述试验溶液准备系统由试验槽55、阳极板53、储液槽56、加热器57、离心泵51以及管道组成，所述试验槽55上设置有溢流口52，所述加热器57设置在储液槽56中，所述试验槽内设置有阳极板即电极板53。试验开始前，加热器57启动将储液槽中的试验溶液加热到设定的温度，随后启动离心泵，将试验溶液打入到试验槽中，试验槽上开设有溢流口52，保证液位的高度。试验溶液槽中的阳极板是固定的，试样作旋转运动，达到设定的试验时间后，隔膜泵停止工作，试验溶液回流到储液槽中，所述试验槽55包括碱洗槽、酸洗槽、电镀槽、电磁软熔槽、钝化槽、助熔槽中的一个或者几个组合。该试验装置可以模拟带钢连续生产全过程，包括碱洗、酸洗、电镀、软熔和钝化等工艺过程，既可进行全过程的模拟，也可单独进行某一工艺过程的模拟，单独模拟时互相影响，进一步确保实验效果的准确性，试验槽中的电极板是固定的，试验时刻通过改变整流器的正负极实现阴阳极的功能互换，以模拟碱洗和酸洗过程中阴阳极互换的过程。

电源供给系统由一台直流整流电源组成，试样始终连接在电源的负极上，电源的正极连接在各工作槽中的阳极板上，而各工作槽中的电极则根据需要进行切换，当试样移动到各工作槽时，工作槽中的电极与电源接通，而其它槽中的电极处于断开状态。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例3：参见图1、图5，作为本发明的一种改进，所述漂洗系统包括去离子水槽、离心泵61、喷嘴62、水洗槽64以及管道，所述喷嘴设置在水槽内，离线泵将去离子水槽中的去离子水通过管道送至喷嘴，所述水洗槽包括第一清洗槽和第二清洗槽。模拟装置中共设置有一个漂洗槽系统，用于各工艺段试验以后试样的表面清洗，漂洗液采用去离子水，经去离子水发生器生成的去离子水收集在去离子水槽中，去离子水采用喷射的方式喷到试样的表面。碱洗和酸洗共用第一清洗槽，电镀和钝化则单独采用第二清洗槽，清洗系统槽产生的废水直接排入到污水坑。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例4：参见图1、图6，作为本发明的一种改进，所述试样进给系统包括立柱31、旋转平台32、直线导轨33、上下移动电机34、旋转电机35以及试样支撑杆36，所述试样支撑杆上设置有试样，所述旋转平台设置在立柱上，上下移动电机驱动直线导轨上的丝杆转动，实现试样的上下运动。安装在工作台上的立柱31上，由于整个电镀过程由多个工艺过程组成，各工艺过程的实现在各个试验槽中进行，试样根据不同的工艺过程需要准确到达指定的位置。旋转平台32的作用是根据试验工艺过程的需要将试样转到指定的圆周位置，上下移动电机34驱动直线导轨33上的丝杆转动，实现试样的上下运动。为模拟试验过程中带钢的运动，试样7设计成圆筒形，安装在试样支撑杆36上，由其上的旋转电机35驱动，实现试样的旋转运动，达到模拟带钢运动的目的。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例5：参见图1、图7，作为本发明的一种改进，所述软熔控制系统包括电磁加热线圈22，试样运动机构23，淬水槽25，储水槽26，电加热棒27和循环水泵21，所述储水槽设置在淬水槽的下方，其中电加热棒设置在储水槽中，试样运动机构带动试样运动。软熔控制系统实现镀层的软熔和淬水功能，整个系统由电磁加热线圈22，试样运动机构23，淬水槽25，储水槽26，电加热棒27和循环水泵21组成。其工作过程为：当经过助熔剂侵取处理的试样经热风干燥后，通过移动装置将试样提升至淬水槽上方的电磁感应加热器，当装置感应到试样到达指定位置后感应加热器自动启动，为保证加热过程的均匀，试样在加热的过程中保持旋转运动，和一定幅度的上下移动，当红外测温仪检测到试样表面达到指定温度后，垂直移动装置快速启动，将试样侵入到淬水槽的水中，实现镀锡层淬水模拟。为模拟不同淬水温度对淬水效果的影响，储液槽中设置有电加热棒，用于调节淬水的温度。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例6：参见图1、图8，高速镀锡板生产模拟试验装置的试验方法，所述试验方法具体如下，试验过程实现全自动控制，在试验开始前设定试验参数，首先需要设定的是试验种类，碱洗、酸洗、电镀、软熔、钝化，以及它们间的组合，其次设定工作参数，包括：槽液温度、电流密度、试样在槽中的停留时间等，参数设定后系统进行准备，装置处于待机状况，待系统准备完毕后，系统请求操作人员发出开始试验的指令，系统接受到指令后，试验过程自动进行，直至所有的试验工作完成，参见图8，图8为该试验装置模拟整个步骤的试验过程，具体如下，碱洗段-漂洗段-酸洗段-漂洗段-电镀段-漂洗段-助熔段-软熔段-钝化段-漂洗段-检测及检验，所述碱洗段的温度为70摄氏度，时间为为10秒，酸洗段的温度为50摄氏度，时间为10秒，电镀段的温度为50摄氏度，时间为20秒，助熔段的温度为25摄氏度，时间为10秒，软熔段的温度为350摄氏度，时间为10秒，钝化段的温度为50摄氏度，时间为10秒，漂洗段的温度为25摄氏度，时间为10秒。

本发明还可以将实施例2、3、4、5所述技术特征中的至少一个与实施例1组合形成新的实施方式。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。