一种模拟重力法电镀锌工艺的试验装置的制作方法

本实用新型属于电镀技术领域，特别是涉及一种模拟重力法电镀锌工艺的试验装置。

背景技术：

镀锌是现行钢铁材料防腐的重要手段，按照生产工艺划分，镀锌方式可以分为热浸镀、电镀、喷涂、机械压接和渗锌等方式。由于工艺的局限性，热浸镀的锌层厚度可达数十微米，甚至上百微米，大大超过所需厚度，从而浪费大量资源；而电镀锌技术生产效率高、厚度可控性良好，具有广阔的应用前景。

电镀锌工艺的核心设备是电镀槽，电镀槽主要分为水平式、立式、径向式和喷射式四种。其中，立式电镀槽的特点为：槽体垂直，带钢垂直运行，节约车间场地；适用范围较窄，只适用于较薄带钢。重力法电镀是立式电镀工艺的一种，镀液在电镀时仅充满阳极与带钢之间的空间，而不充满镀槽，镀液的流动依靠自身的重力来加速。重力法电镀工艺的优点主要体现在：1、带钢与阳极的间距小，大大节省了电能；2、电镀过程中产生的氢气容易逸出；3、导电辊不与镀液接触，更换周期大大延长，使用不溶性阳极(钛基+IrO₂)，提高了阳极的使用寿命，省去了经常更换的操作；4、电流效率高达98％；5、无须其它形式镀槽所必需的边缘罩装置。

电镀锌工艺过程较为复杂，工艺参数众多，包括镀液浓度、pH值和镀液温度的影响、电流密度和电镀时间的影响以及钢板运动速度的影响都会对电镀质量产生不同的作用；而所采用的方案多是一个参考范围，对不同的产品规格都需要进行工艺模拟，以确定某参数的最优值，并使用该工艺最优值指导生产线上的生产。所以，一般采用试验装置来确定最优工艺参数以及方案。

目前，现有技术中的电镀锌工艺的试验装置只能保证镀液自上而下依靠重力与钢板接触，而不能实现钢板的上下移动，并不能完全模拟生产现场带钢的运动。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种模拟重力法电镀锌工艺的试验装置。通过该装置对模拟重力法电镀锌工艺进行试验，对电镀锌工艺过程中的参数进行调整，通过试验方式找到最优工艺参数，以指导现场生产；并且，本实用新型通过采用阴极移动装置保证了钢板上下平稳移动，以达到完全模拟生产现场带钢的运动的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种模拟重力法电镀锌工艺的试验装置，包括立式电镀槽、阳极板、钢板及镀液循环系统，所述立式电镀槽设置在电镀槽支架上；阳极板通过阳极板固定器设置在立式电镀槽内，钢板通过钢板托架设置在立式电镀槽内，所述阳极板与钢板相对设置，且留有距离，并分别与直流电源的正、负极相连接；在立式电镀槽的上表面设置有槽口，所述槽口设置在阳极板与钢板之间，镀液循环系统的出口与槽口相对应；其特点是，所述钢板托架与阴极移动装置相连接，所述阴极移动装置能够带动钢板在立式电镀槽内上下移动。

所述阴极移动装置包括皮带轮支架，在皮带轮支架的上、下两端分别设置有皮带轮，在两个皮带轮上设置有皮带，三相异步电机的动力输出端与一个皮带轮的轮轴固定连接；在两个皮带轮之间的皮带轮支架上设置有直线导轨，钢板托架的上端设置在直线导轨内，且与皮带固定连接；在皮带轮支架上分别设置有上限位开关和下限位开关，钢板托架的上端设置在上限位开关与下限位开关之间，所述上限位开关和下限位开关分别与控制系统相连接。

在所述上限位开关上方的皮带轮支架上设置有上限位传感器，在下限位开关下方的皮带轮支架上设置有下限位传感器，所述上限位传感器和下限位传感器分别与控制系统相连接。

所述镀液循环系统包括循环水泵、储液槽、镀液过渡槽及管道，所述渡液过滤槽设置在立式电镀槽的上方；储液槽通过管道与循环水泵的输入端相连通，循环水泵的输出端通过管道与渡液过滤槽的输入端相连通，渡液过滤槽的输出端与立式电镀槽的槽口相对应；在立式电镀槽的下端设置有镀液出口，所述镀液出口通过管道与储液槽相连通。

为了调节镀液循环系统的渡液流量，在所述储液槽与循环水泵之间的管道上设置有入水口阀门。

在所述立式电镀槽的镀液出口与储液槽之间的管道上设置有出水口阀门。

在所述钢板托架的两侧分别设置有第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和第二侧板固定在立式电镀槽上。

所述阳极板与钢板之间的距离为6～7mm。

本实用新型的有益效果：

1、由于本实用新型在立式电镀槽的上方设置有渡液过滤槽，镀液在进入立式电镀槽之前经渡液过滤槽后流速减缓，气泡减少，镀液与钢板得以充分接触，提高了电镀质量；

2、由于本实用新型的钢板通过钢板托架设置在立式电镀槽内，钢板托架与阴极移动装置相连接，阴极移动装置能够带动钢板在立式电镀槽内上下移动，实现了重力法高速电镀，能够完全模拟带钢与镀液的接触方式；另外，钢板通过钢板托架固定，其安装、调整和拆卸步骤简单、方便；阳极板采用钛，属于不溶性阳极，并加以IrO₂改性，无须经常更换，提高了阳极板的使用寿命，省去了经常更换的操作；

3、由于本实用新型在储液槽与循环水泵之间的管道上设置有入水口阀门，可通过控制入水口阀门的阀门开度控制镀液的流速；本实用新型的三相异步电机的功率可以调节，进而调节不同的钢板运动速度；本实用新型采用高频开关电源，实现了电流和电压的可调可控；

4、本实用新型的试验装置占用空间小、结构简单、安全系数高，可模拟现场不同流速的镀锌工艺，适用范围广；其阳极板的材质性能稳定，钢板的拆卸、更换、调整方便快捷；通过该装置可以方便快速地试验调整工艺过程的各项工艺参数，并找到最优的工艺参数，优化电镀锌生产线上的工艺参数，最终达到指导优化电镀锌生产线的工艺参数的作用。

附图说明

图1为本实用新型的模拟重力法电镀锌工艺的试验装置的结构示意图；

图2为本实用新型的立式电镀槽的第一侧板和第二侧板设置位置的示意图；

图中：1-循环水泵，2-入水口阀门，3-储液槽，4-出水口阀门，5-渡液过渡槽，6-阳极板，7-阳极板固定器，8-皮带轮，9-上限位传感器，10-上限位开关，11-直线导轨，12-三相异步电机，13-立式电镀槽，14-钢板托架，15-钢板，16-电镀槽支架，17-皮带轮支架，18-下限位开关，19-下限位传感器，20-第一侧板，21-第二侧板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、图2所示，一种模拟重力法电镀锌工艺的试验装置，包括立式电镀槽13、阳极板6、钢板15及镀液循环系统，所述立式电镀槽13设置在电镀槽支架16上；阳极板6通过阳极板固定器7设置在立式电镀槽13内，阳极板6通过可拆方式安装于阳极板固定器7上，钢板15通过钢板托架14设置在立式电镀槽13内，在钢板托架14上设置有阴极卡槽，钢板15设置在所述阴极卡槽内，所述阳极板6与钢板15相对设置，且留有距离，并分别与直流电源的正、负极相连接，所述直流电源采用高频开关电源；在立式电镀槽13的上表面设置有槽口，所述槽口设置在阳极板6与钢板15之间，镀液循环系统的出口与槽口相对应；所述钢板托架14与阴极移动装置相连接，所述阴极移动装置能够带动钢板15在立式电镀槽13内上下移动。

所述阴极移动装置包括皮带轮支架17，在皮带轮支架17的上、下两端分别设置有皮带轮8，在两个皮带轮8上设置有皮带，三相异步电机12的动力输出端与一个皮带轮8的轮轴固定连接；在两个皮带轮8之间的皮带轮支架17上设置有直线导轨11，钢板托架14的上端设置在直线导轨11内，且与皮带固定连接；在皮带轮支架17上分别设置有上限位开关10和下限位开关18，钢板托架14的上端设置在上限位开关10与下限位开关18之间，所述上限位开关10和下限位开关18分别与控制系统相连接。在所述上限位开关10上方的皮带轮支架17上设置有上限位传感器9，在下限位开关18下方的皮带轮支架17上设置有下限位传感器19，所述上限位传感器9和下限位传感器19分别与控制系统相连接。

所述镀液循环系统包括循环水泵1、储液槽3、镀液过渡槽5及管道，所述渡液过滤槽5设置在立式电镀槽13的上方；储液槽3通过管道与循环水泵1的输入端相连通，循环水泵1的输出端通过管道与渡液过滤槽5的输入端相连通，渡液过滤槽5的输出端与立式电镀槽13的槽口相对应；在立式电镀槽13的下端设置有镀液出口，所述镀液出口通过管道与储液槽3相连通。

为了调节镀液循环系统的渡液流量，在所述储液槽3与循环水泵1之间的管道上设置有入水口阀门2。在所述立式电镀槽13的镀液出口与储液槽3之间的管道上设置有出水口阀门4。

在所述钢板托架14的两侧分别设置有第一侧板20和第二侧板21，所述第一侧板20和第二侧板21固定在立式电镀槽13上，钢板托架14能够在第一侧板20与第二侧板21之间滑动。

所述阳极板6与钢板15之间的距离为6～7mm。

下面结合附图说明本实用新型的一次试验过程。

如图1、图2所示，首先，将待镀的经过清洗处理后的钢板试样插入到阴极卡槽内；然后，通过三相异步电机12带动皮带轮8转动，进而转动皮带，将钢板试样送至立式电镀槽13的下部。

镀液通过管道流入储液槽3内，打开入水口阀门2，并启动循环水泵1，镀液通过循环水泵1进入镀液过渡槽5，缓冲之后镀液速度减小，水流平缓；镀液从镀液过渡槽5的输出端流出，流到钢板托架14和其两侧的第一侧板20和第二侧板21上，然后顺着钢板托架14和其两侧的第一侧板20和第二侧板21通过槽口流入立式电镀槽13内，并充满不溶性阳极板6与钢板试样之间的空间；可通过加大入水口阀门2的阀门开度，保证极板间充满镀液。打开直流电源，调节所需电流，进行电镀。通过改变三相异步电机12的转速，可控制钢板试样的移动速度，模拟生产线不同流速的镀锌工艺。电镀过程中，两个极板间镀液中离子浓度不断降低流出，而镀液循环系统可保证镀液源源不断地补充，直至完成电镀过程。

下面结合附图说明钢板的一个运转周期。

钢板15处于最低点时，三相异步电机12运行，依次带动皮带轮8、皮带运转，由于皮带竖直安装，且与钢板托架14固定连接，因此钢板托架14带动钢板15随皮带向上运动。当钢板托架14的上端接触到上限位开关10时，钢板15运动到最高点，控制系统发出指令，令三相异步电机12逆向运动，钢板15向下运动，当钢板托架14的上端接触到下限位开关18时，钢板15运动到最低点。当上限位开关10出现故障不能正常工作时，由上限位传感器9进行限位，当下限位开关18出现故障不能正常工作时，由下限位传感器19进行限位。