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“电流开不大,镀层易烧焦、灰暗”镀锌设备问题出在哪里?
发布:2019-10-28
在钾盐镀锌生产实践中,记录了一些“电流开不大,镀层易烧焦、灰暗”的典型故障实例。

在故障检修实践中,按照现场工作人员的职责进行划分,将故障分为“设备故障”“工艺故障”
“设备故障”包括交流供电故障、直流电源故障、直流母排故障和挂具故障等;“工艺故障”包括镀液中主盐的质量浓度低、镀液中导电盐的质量浓度过低、镀液pH值过高、添加剂的体积分数低、硼酸的质量浓度过低和阳极面积过小等。
本文对四种“设备故障”中的典型故障加以分析和讨论,供同行参考。
氯化物镀锌在当今电镀行业各镀种中所占比例达到40%。其中钾盐镀锌是氯化物镀锌工艺中应用最广泛的电镀种类。
其特点为:(1)镀液的导电性好、对设备的腐蚀性小、稳定性高;
(2)与氰化物镀锌和锌酸盐镀锌相比,可节电50%以上,电流效率高30%左右。
某大型机械厂地处山区,该厂电镀车间对铸铁件和钢件进行钾盐镀锌,包含摩托车齿轮、铸铁件、机箱等产品。采用的直流电源是GDS3000/0~18V整流电源。典型配方见表1。

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当主盐(氯化锌)的质量浓度低、导电盐(氯化钾)的质量浓度低、pH值过高、添加剂的体积分数低、硼酸的质量浓度低、阳极面积过小(此时阴极电流密度小)时,直流电源设备的电流开不大,镀层易烧焦、灰暗。当工艺合理,而交流直流供配电系统出现故障时,也会产生同样的现象。

交流供电故障

对摩托车齿轮进行钾盐镀锌,采用挂镀生产,运行正常。某班次突然出现电流开不大的现象。停电片刻后,再开设备,重新施镀,电流上升到正常值。
但是10min左右,电流又逐渐下降,电压也逐渐降低。这样勉强施镀,造成镀层灰暗。
此故障时有时无。有时设备部门接到报告,到现场后一切都正常了。工艺人员认为如果镀液不合格,不会出现这样的问题,肯定是设备运行不稳定。
1.故障处理与分析
在处理这一故障时,首先检查交流供电电源,排除设备故障。现场值守,在出现故障的瞬间迅速用钳型电流表检查交流线路的电流,发现该电流也逐渐降低。
测量交流供电线路的首端和末端电压,发现在线路上存在较大的电压降,这就确定了故障点在交流供电线路上。检查交流线路发现,相邻车间新增大型通风机3台,从该生产线的硅整流设备交流电源进线处引接供电电源。
负荷计算表明,这样连接的线路需要的导线线径是50mm2,而原导线线径只有25mm2。
这样,在通风机和整流设备同时开启时,就出现了供电电压不足的问题。故障时有时无的原因就在于相邻车间风机启动的时间不固定。
将交流供电线路改装,增大交流供电线路的线径和相应的开关设备,故障排除。
当交流电源承载的用电负荷超过其负载范围、引起电压降超过15%以上时,也会引起同样的钾盐镀锌故障。
2.故障处理方法
(1)交流供电电压不稳定会影响电镀质量。应保证电镀电源的稳定。
(2)交流供电线路应采取铜芯线材,新装设备要核算交流供电负荷。

直流电源故障

例1中的生产线,出现与例1相同的故障。电流开不大,直流电压也降低。
1.故障处理与分析
首先按照例1的方法,排除了交流电源与线路的故障。
用示波器检查整流器的输出,发现有一路整流管不工作,检查发现硅管损坏。更换损坏的硅管,故障排除。但更换后发现该硅管发热严重,拆开硅管组件,发现冷却水套锈蚀。更换水套,故障排除。
2.故障处理方法
(1)经常检查硅管的发热情况。及时更换损坏的硅管,保证直流电压的稳定。
(2)整流设备的冷却系统应保证完好,避免设备故障。

直流母排故障

1.整流设备直流出线端与铜排接触不良
例1中的生产线,执行同样的齿轮镀锌工艺,出现电流开不大的现象。但与例1不同的是,此时直流电压升高。
用万用表检查直流回路中各处的电压,发现在整流器直流出线端存在电压损失。检修发现此处有
锈蚀现象。拆开接线端点,进行除锈防腐处理,重新接线,故障排除。
2.直流线路中铜排之间的连接锈蚀
上例中同样的故障出现在同一生产现场。当母排对接部分接触不良时,会有局部较大电阻产生,引起直流电压损失,导致电流开不大,而在设备直流电压表上表现为电压升高。
用冷水缓慢滴入可疑的连接处,如果出现水蒸气,即可判断该处存在接触不良。
用木棒轻微敲击可疑的连接处,如果伴随着敲击出现电流较大增长,也可以判断该点接触不好。
本例中,检查到母排对接处存在故障点,拆开母排发现,母排连接的螺丝为镀锌螺丝,长期运行后出现锈蚀。重新处理对接点,更换为铜螺丝固定,连接部位搪锡处理。同时,处理了其他各连接点,运行后再没有出现过这样的故障。
3.直流铜排与镀槽阴极(阳极)铜棒接触不良
直流母排在镀槽处是与阴极、阳极的铜棒对接的。在钾盐镀锌生产过程中,也遇到过像上例一样的故障,故障原因及查找、处理措施与前例相同。
4.直流铜排截面太小
在钾盐镀锌电镀车间,由于设备大修,需要将挂镀线的整流设备临时用于滚镀线。于是就引接了一个临时母排。但引接以后试镀,当设备运行20min左右,出现了电流开不大、电压升高的现象。
由于两个生产线的整流设备型号相同,原生产线运行正常,所以首先怀疑临时引接电源的母排导电不良。
检查发现,引接母排增加了直流电源的供电线路长度(本例增加了20m)。同样的标称截面已经不能满足导电的需要,因而造成故障。
同时,检查还发现该母排拆装过程中弯折过多,有一处弯折部位由于内部损伤造成局部电阻增大。增大临时导电母排的标称截面,故障排除。
5.故障处理方法
(1)合理选择铜排及短线的截面,保证合理的安全载流量。
(2)母排各接头处的接触面在安装前要打磨平整,接触面要涂导电膏,用同样材质的螺钉紧固安装。
(3)各对接部分要保证对接面大于铜排的2/3,以保证良好的导电能力。
(4)导线与铜排的对接部分要做好防腐处理,采用搪锡处理是较好的方法。
(5)铜排不能做大于60°的弯折,以避免铜排内部断裂,造成导电能力减弱。
(6)直流供电回路和交流供电回路故障区别在于,前者电压也降低,后者则电压升高。

挂具接触故障

例3.1中的故障在生产线运行过程中又逐渐出现,并且突然出现了槽内直流断电(无气泡产生)。但此时整流器端显示有电压、无电流。
1.故障处理与分析
木棒敲击挂具,槽内气泡出现。发现阴极挂具的挂钩严重锈蚀。更换新的挂具,故障排除。
我们还遇到过阴阳极导电杆与镀槽接触处连接断裂、阳极挂钩严重锈蚀等导致的故障。
2.故障处理方法
(1)加强导电杆、导电触电、挂具挂钩的养护。
(2)每班次用木棒敲击各连接处,观察有无电压、电流变化。当出现剧烈变化时,即说明出现接触不良,应及时擦拭、清理。
(3)挂具挂钩上设置紧固螺钉,保证挂具与铜排的接触良好。

总结

发现“电流开不大”的故障,现场人员首先会想到电源出了问题。其实,镀液导电性不好也会造成同样的故障。
在分析故障时,设备维护人员通常会在设备范围内找问题,而工艺人员往往会更多地重视化学因素的影响。本文分析了引起钾盐镀锌“电流开不大”的设备故障因素。



文章来源:杜瑞娟霍大勇等 环球电镀网

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