電鍍車間所進行的生產(chǎn)工藝可分為三個環(huán)節(jié)，即鍍前表面處理、電鍍處理和鍍后處理。電鍍工藝設(shè)備一般是指上述直接對零件進行加工處理的生產(chǎn)設(shè)備。 鍍前表面處理的主要工序有磨光、拋光、刷光、滾光、噴砂、去油、去銹、腐蝕、中和以及清洗等。針對零件材料、形狀、表面狀況和加工要求，選擇其中適當?shù)膸讉€步驟，對零件表面進行必要的修整加工，使零件具有平整光潔的表面，這是能否獲得優(yōu)質(zhì)鍍層的重要環(huán)節(jié)。鍍前處理工藝中，所用的主要設(shè)備有磨、拋光機，刷光機，噴砂機，滾光機和各類固定槽。
電鍍處理是整個生產(chǎn)過程中的主要工藝。根據(jù)零件的要求，有針對性選擇某一種或幾種單金屬或合金電鍍工藝對零件進行電鍍或浸鍍等加工，以達到防蝕、耐磨和美觀的目的。電鍍處理過程中所用的設(shè)備主要有各類固定槽、滾鍍槽、掛具、吊籃等。
鍍后處理是對零件進行拋光、出光、鈍化、著色、干燥、封閉、去氫等工作，根據(jù)需要選用其中一種或數(shù)種工序使零件符合質(zhì)量要求。鍍后處理常用設(shè)備主要有磨、拋光機，各類固定槽等。
要想按工藝要求完成電鍍加工，光有電源和鍍槽是不夠的，還必須要有一些保證電鍍正常生產(chǎn)的輔助設(shè)備。包括加溫或降溫設(shè)備、陰極移動或攪拌設(shè)備、鍍液循環(huán)或過濾設(shè)備以及鍍槽的必備附件如電極棒、電極導(dǎo)線、陽極和陽極籃、電鍍掛具等。
由于電鍍液需要在一定溫度下工作，因此要為鍍槽配備加溫設(shè)備。比如鍍光亮鎳需要鍍液溫度保持在50℃，鍍鉻需要的溫度是50～60℃，而酸性光亮鍍銅或光亮鍍銀又要求溫度在30℃以內(nèi)。這樣，對這些工藝要求需要用熱交換設(shè)備加以滿足。對于加溫一般采用直持加熱方式。
有些鍍種或者說大部分鍍種都需要陰極處于擺動狀態(tài)，這樣可以加大工作電流，使鍍液發(fā)揮出應(yīng)有的作用(通常是光亮度和分散能力)，并且可以防止尖端、邊角鍍毛、燒焦。 有些鍍種可以用機械或空氣攪拌代替陰極移動。機械攪拌是用耐腐蝕的材料做的攪拌機進行，通常是電機帶動，但轉(zhuǎn)速不可以太高?？諝鈹嚢鑴t采用經(jīng)過濾去除了油污的壓縮空氣。
為了保證電鍍質(zhì)量，鍍液需要定期過濾。有些鍍種還要求能在工作中不停地循環(huán)過濾。過濾機在化學(xué)工業(yè)中是常用的設(shè)備，因此是有行業(yè)標準的設(shè)備。不過也是以企業(yè)自己的標準為主。可根據(jù)鍍種情況和鍍槽大小以及工藝需要來選用過濾機。
電鍍槽必須配備的附件包括陽極和陽極網(wǎng)籃或陽極掛鉤、電極棒、電源連接線等。有些工廠為了節(jié)省投資，不用陽極網(wǎng)籃，用掛鉤直接將陽極掛到鍍槽中也可以，但至少要套上陽極套。 陽極籃大多數(shù)采用鈦材料制造，少數(shù)鍍種也可以用不銹鋼或鋼材制造。 電極棒是用來懸掛陽極和陰極并與電源相連接的導(dǎo)電棒。通常用紫銅棒或黃銅棒制成，比鍍槽略長，直徑依電流大小確定，但最少要在5cm以上。 電源連接線的關(guān)鍵是要保證能通過所需要的電流。最好是采用紫銅板，也有用多股電纜線的，這時一定要符合對其截面積的要求。
掛具是電鍍加工最重要的輔助工具。它是保證被電鍍制品與陰極有良好連接的工具，同時也對電鍍鍍層的分布和工作效率有著直接影響的裝備。現(xiàn)在已經(jīng)有專業(yè)掛具生產(chǎn)和供應(yīng)商提供行業(yè)中通用的掛具并根據(jù)用戶需要設(shè)計和定做掛具。
電鍍所需要的設(shè)備主要是直流電源、鍍槽、陽極和電源導(dǎo)線，還有按一定配方配制的鍍液。要使電鍍過程具有科技的或工業(yè)的價值，需要對電鍍過程進行控制，也就是要按照一定的工藝流程和工藝要求來進行電鍍，并且還要用到某些輔助設(shè)備和管理設(shè)備，比如，過濾機、加熱或降溫設(shè)備、試驗設(shè)備、檢測設(shè)備等。 (1)整流電源 與其他工業(yè)技術(shù)相比，電鍍技術(shù)的設(shè)備不僅很簡單，而且有很大的變通性，以電源為例，只要是能夠提供直流電的裝置，就可以拿來做電鍍電源，從電池到交直流發(fā)電機，從硒堆到硅整流器、從可控硅到脈沖電源等，都是電鍍可用的電源。其功率大小既可以由被鍍產(chǎn)品的表面積來定，也可以用現(xiàn)有的電源來定每槽可鍍的產(chǎn)品多少。 當然，正式的電鍍加工都會采用比較可靠的硅整流裝置，并且主要的指標是電流值的大小和可調(diào)范圍，電壓則由0～15V隨電流變化而變動。根據(jù)功率大小而可選用單相或三相輸入，要能防潮和散熱。工業(yè)用電鍍電源一般從l00A到幾千安不等，通常也是根據(jù)生產(chǎn)能力需要而預(yù)先設(shè)計確定的，最好是單槽單用，不要一部電源向多個鍍槽供電。如果只在實驗室做試驗，則采用5～1OA的小型實驗整流電源就行了。 1993年我國機械工業(yè)部組織專家編制了電鍍用整流設(shè)備的標準(JB/T1504-1993)，對我國設(shè)計和生產(chǎn)的電鍍整流器的型號、規(guī)格、技術(shù)參數(shù)等都作出了相關(guān)規(guī)定。隨著電力科學(xué)技術(shù)的進步，近年來在整流電源的設(shè)計和制作上已經(jīng)有很大改進，很多電鍍電源已經(jīng)向多功能、大功率、小體積等方向發(fā)展。周期換向、可調(diào)脈沖、平滑調(diào)節(jié)等都已經(jīng)是常見的功能。常用的風(fēng)冷式可控硅整流器的技術(shù)規(guī)格見表1。
表1常用可控硅整流設(shè)備的技術(shù)規(guī)格
| 輸出電流/A | 輸出電壓/V | 交流輸入 | 輸出精度 | 預(yù)置功能 | 外形尺寸參考長/mm×寬/mm×高/mm |
| 500 500 500 1000 1000 1000 1500 1500 2000 2000 3000 3000 4000 4000 5000 5000 6000 6000 8000 10000 12000 | 12 24 50 12 24 50 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24 24 24 24 | 3相交流 (50±1)H2 380V土10% | 電壓控制 ±1%電流控制士1%電流密度 控制士2% | 預(yù)置時間最大 9999min 預(yù)置電量最大 9999A·h | 550×400×850 600×450×950 700×550×1150 600×450×950 700×550×1150 700×550×1150 600×450×950 700×550×1150 700×550×1150 850×650×1350 700×550×1150 850×650×1350 850×650×1350 850×650×1350 850×650×1350 1000×800×1750 1000×800×1750 1000X800×1750 1200×1000×2100 1200×1000×2100 1400×1100×2100 |
(2)電鍍槽 電鍍用的鍍槽包括電鍍生產(chǎn)中各工序的專用槽體。不光只是電鍍槽，還包括前處理用的除油槽、酸洗槽和清洗槽、活化槽，后處理的鈍化槽、熱水槽等。由于電鍍用槽仍然屬于非標準設(shè)備，其規(guī)格和大小有很大變通空間的設(shè)備。小到燒杯，大到水池都可以用來做鍍槽，因為只要能將鍍液裝進去而不流失的裝置，就可以做鍍槽用，就是實際電鍍工業(yè)生產(chǎn)中所用的鍍槽也是五花八門，并沒有統(tǒng)一的標準，這種狀況對加強電鍍管理是不利的。 現(xiàn)在的電鍍企業(yè)，大體上只按容量來確定其大小，比如，500L、800L、I000L、2000L直至l0000L、20000L的鍍槽都有。而其長寬和高度也由各廠家自己根據(jù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品的尺寸和車間大小自己來確定，因此，即使是同一種容量的鍍槽，其外形尺寸也不一定是相同的。 至于做鍍槽的材料也是各色各樣的，有用玻璃鋼的，有用硬PVC的，有用鋼板內(nèi)襯軟PVC的，還有用磚混結(jié)構(gòu)砌成然后襯軟PVC，或在地上挖坑砌成的鍍槽，甚至有用花崗巖鑿成的鍍槽，這中間當然有不少是不規(guī)范的做法，但卻是我國電鍍加工業(yè)中真實存在的狀況。 隨著外國投資者的進入我國電鍍市場，國外先進的電鍍設(shè)備和槽體也開始在我國電鍍企業(yè)出現(xiàn)，同時，現(xiàn)在已經(jīng)有了不少專業(yè)的電鍍設(shè)備廠商，電鍍槽的制作水平也越來越高。相信隨著市場經(jīng)濟改革的進一步深化，電鍍設(shè)備制造廠商和行業(yè)協(xié)會、標準化組織合作將鍍槽容量系列化和標準化，對于電鍍管理將是一個重要的貢獻。 至于鍍槽的使用方式，根據(jù)電鍍生產(chǎn)的操作方式不同而有所不同。有按手工操作的工藝流程生產(chǎn)線直線排列，在排列中按流程會同時有多個鍍種和各種清洗槽和預(yù)處理槽。另一種是按鍍種分別排列，每個鍍種是一條線。還有因地制宜地根據(jù)現(xiàn)場空間和鍍槽大小排列，如果是機械自動生產(chǎn)線，則基本上是按工藝流程排列，并且需要有較大的空間以及準備和輔助工作場地。 常用鍍槽的各項指標可見表2。
表2 電鍍生產(chǎn)用槽的工藝指標
| 鍍槽名稱 | 溶液性質(zhì) | 工作溫度 | 可用材料 | 主輔設(shè)備配置 | |||||
| 槽體 | 襯里 | 加熱管或冷卻管 | 整流 電源 | 陰極 移動 | 循環(huán) 過濾 | 排氣 | |||
| 化學(xué)除油 | 堿性 | 70～90 | 碳鋼 | 碳鋼 | - | - | - | + | |
| 電化學(xué)除油 | 堿性 | 70～90 | 碳鋼 | 碳鋼 | + | - | - | - | |
| 冷水清洗 | 中性 | 室溫 | 塑料 | - | - | - | - | ||
| 熱水清洗 | 中性 | 70～80 | 碳鋼 | 碳鋼 | - | - | - | - | |
| 硫酸酸洗 | 酸性 | 室溫～60 | 碳鋼 塑料 | 塑料 | 鋼包塑料等 | - | - | - | + |
| 鹽酸酸洗 | 酸性 | 室溫 | 碳鋼 塑料 | 塑料 | - | - | - | + |
續(xù)表
| 鍍槽名稱 | 溶液性質(zhì) | 工作溫度/℃ | 可用材料 | 主輔設(shè)備配置 | |||||
| 槽體 | 襯里 | 加熱管或冷卻管 | 整流 電源 | 陰極 移動 | 循環(huán) 過濾 | 排氣 | |||
| 弱酸活化 | 酸性 | 室溫 | 塑料 | - | - | - | - | ||
酸性鍍銅、鎳 | 酸性 | 室溫～60 | 碳鋼 塑料 | 塑料 | 鋼包塑料等 | + | + | - | + — |
| 堿性鍍銅、合金 | 堿性 | 25～65 | 碳鋼 | 塑料 | 不銹鋼等 | + | + | - | + |
| 酸性鍍錫 | 酸性 | 室溫 | 塑料 | + | - | + | |||
| 堿性鍍錫 | 堿性 | 70～90 | 碳鋼 | 塑料 | 碳鋼 | + | - | + | |
| 鍍銀 | 堿性 | 室溫 | 塑料 | + | + | + | + | ||
| 鍍金 | 酸或堿性 | 室溫～60 | 塑料 | 氟塑料玻璃 | + | - | - | + | |
| 酸性鍍鋅 | 酸性 | 室溫 | 塑料 | + | - | - | + | ||
| 堿性鍍鋅 | 堿性 | 室溫 | 碳鋼 | 塑料 | + | - | - | + | |
| 光亮鍍鎳 | 弱酸性 | 50～60 | 碳鋼 塑料 | 塑料 | 鈦、氟塑料等 | + | + | + | - |
| 鍍鉻 | 酸性 | 45～70 | 碳鋼 | 塑料 | 鈦、氟塑料等 | + | - | - | + |
鋼鐵化學(xué)鍍鎳 | 酸性 | 90～95 | 陶瓷PP | 氟塑料或套槽 | - | - | + | - |
關(guān)于鍍槽的大小，在同一鍍種或生產(chǎn)線，應(yīng)該采用同一個規(guī)格的鍍槽，這樣設(shè)計和施工都可以節(jié)省資源，則物料和水電的計量管理也方便，同時電鍍現(xiàn)場也整齊美觀。 對于鍍槽的裝載量，可參考表3所列的參數(shù)。 (3)輔助設(shè)備 要想按工藝要求完成電鍍加工，光有電源和鍍槽是不夠的，還必須要有一些保證電鍍正常生產(chǎn)的輔助設(shè)備，包括升溫或降溫設(shè)備、陰極移動或攪拌設(shè)備、鍍液循環(huán)或過濾設(shè)備，以及鍍槽的必備附件，如電極棒、電極導(dǎo)線、陽極和陽極籃、電鍍掛具等。 表3 電鍍槽的平均裝載量
| 鍍液類別 | 每l000mm陰極裝載量/m2 | 每1OOOL鍍液裝載量/m2 |
| 酸性及堿性電鍍液 | 0.3～0.6 | 0.6～1.2 |
| 裝飾性鍍鉻、防滲碳鍍銅 | 0.2～O．3 | 0.4～0.6 |
| 鍍硬鉻 | 0.15～0.2 | 0.3～O．4 |
| 鋁合金陽極氧化處理 | 0.3～O．6 | 0.6～1.2 |
| 各種化學(xué)處理 | 0.8～1.5 | 1.6～3.0 |
注： l．表中l(wèi)000mm陰極長度指鍍槽寬和高為800mm的鍍槽，如果大于800mm或鍍液量大于l000L，則應(yīng)按l000L鍍液量的裝載量計算。 2．鍍液的裝載量還受鍍液穩(wěn)定性和熱交換能力影響。 ?、偕郎鼗蚪禍匮b置。由于電鍍液需要在一定溫度下工作，因此要為鍍槽配備升溫設(shè)備，比如，鍍光亮鎳需要鍍液溫度保持在50℃，鍍鉻需要的溫度是50～60℃，而酸性光亮鍍銅或光亮鍍銀又要求溫度在30℃以內(nèi)。這樣，對這些工藝要求需要用熱交換設(shè)備加以滿足。對于升溫一般采用直接加熱方式，就是采用不銹鋼或鈦質(zhì)的電加熱管，直接插到鍍槽內(nèi)，有些是固定安裝到槽內(nèi)不影響電鍍工作的槽邊或槽底。對于腐蝕較嚴重的鍍液最好采用聚四氟乙烯管制的電加熱器。有些工廠仍采用蒸汽間接加熱。 降溫有直接降溫，也有間接降溫的方式。在沒有條件安裝冷機的單位，有用冰塊降溫的，將冰塊放到鍍槽周圍，這是不得已的辦法。真正需要降溫的鍍種，還是應(yīng)該采用冷機。交換器的管子也要和加熱管一樣采用可耐鍍液腐蝕的材料。 ?、陉帢O移動或攪拌裝置。有些鍍種或者說大部分鍍種，都需要陰極處于擺動狀態(tài)，這樣可以加大工作電流，使鍍液發(fā)揮出應(yīng)有的作用(通常是光亮度和分散能力)，并且可以防止尖端、邊角鍍毛、燒焦。 比如，光亮鍍鎳、酸性光亮鍍銅、光亮鍍銀等大多數(shù)光亮鍍種，都需要陰極移動。陰極移動也是非標準設(shè)備，只要能使陰極做直線往返或垂直往返旋轉(zhuǎn)的機械裝置，都可以用來做為陰極移動裝置。移動的幅度和頻率一般要求在每分鐘l0～20次，每次行程根據(jù)鍍槽長度一般在10～20cm。有些鍍種可以用機械或空氣攪拌代替陰極移動。機械攪拌是用耐腐蝕的材料做的攪拌機進行，通常是電機帶動，但轉(zhuǎn)速不可以太高。空氣攪拌則采用經(jīng)過濾去除了油污的壓縮空氣。 ?、圻^濾和循環(huán)過濾設(shè)備。為了保證電鍍質(zhì)量，鍍液需要定期過濾。有些鍍種還要求能在工作中不停地循環(huán)過濾。過濾機在化學(xué)工業(yè)中是常用的設(shè)備，因此，是具有行業(yè)標準的設(shè)備，不過也是以企業(yè)自己的標準為主，可根據(jù)鍍種情況和鍍槽大小以及工藝需要來選用過濾機。通常的指標是每小時的流量，比如，5t/h、lOt/h、20t/h等。 ④電鍍槽必備附件。電鍍槽必須配備的附件包括陽極和陽極網(wǎng)籃或陽極掛鉤、電極棒、電源連接線等。有些工廠為了節(jié)省投資，不用陽極網(wǎng)籃，用掛鉤直接將陽極掛到鍍槽中也可以，但至少要套上陽極套。 用陽極籃的好處是可以保證陽極與陰極的面積比相對穩(wěn)定，有利于陽極的正常溶解。在陽極金屬材料消耗過多而來不及補充時，仍然可以維持一定時間的正常電鍍工作，同時有利于將溶解變小的陽極頭等裝入而充分加以利用。陽極套是為了防止陽極溶渣或陽極泥對鍍液的污染，但是陽極籃使陽極處于雙金屬狀態(tài)，增加了陽極化學(xué)溶解的動力，同時，陽極籃質(zhì)量的差別和導(dǎo)電性較差等缺點，也會給有些鍍種的管理增加困難。 陽極籃大多數(shù)是采用鈦材料制造，少數(shù)鍍種也可以用不銹鋼或鋼材制造，陽極袋可以用滌綸或其他能耐酸或堿的布料制作。 電極棒是用來懸掛陽極和陰極，并與電源相連接的導(dǎo)電棒。通常用紫銅棒或黃銅棒制成，比鍍槽略長，直徑依電流大小確定，但最少要在5cm以上。 電源連接線的關(guān)鍵是要保證能通過所需要的電流，最好是采用紫銅板，也有用多股電纜線的，這時一定要符合對其截面積的要求。 ?、輶炀?。掛具是電鍍加工最重要的輔助工具，它是保證被電鍍制品與陰極有良好連接的工具，同時也是對電鍍的鍍層的分布和工作效率有著直接影響的裝備。現(xiàn)在已經(jīng)有專業(yè)掛具生產(chǎn)和供應(yīng)商，提供行業(yè)中通用的掛具和根據(jù)用戶需要設(shè)計和定做掛具。 掛具常用紫銅做主導(dǎo)電桿，黃銅做支桿。除了與導(dǎo)電陰極杠和產(chǎn)品直接連接導(dǎo)電的部位外，掛具的其他部分應(yīng)該涂上掛具絕緣膠，這樣可以保證電流有效地在產(chǎn)品上分布和防止掛具鍍上金屬鍍層。 最簡單的掛具是一只單一的金屬鉤子。而復(fù)雜的掛具則有雙主導(dǎo)電桿和多層支桿，還有可以帶有輔助陽極的連接線等。
有些電鍍廠為了節(jié)省投入，采用鐵絲做掛具，這樣做是得不償失的。也有的對非有效導(dǎo)電部分不涂絕緣涂料，結(jié)果是浪費了金屬材料和電能，產(chǎn)品質(zhì)量還受到影響。因此，應(yīng)該按工藝要求配備合適的掛具，不能認為只讓電通過就行了。