新型钢带连续镀铜电镀槽

张馥，邵华岳，石磊 *，王凡余，王成超，王钢锋

（1.朝阳师范高等专科学校生化工程系，辽宁 朝阳 122000；2.山东建筑大学材料科学与工程学院，山东 济南 250101；3.东营帮迪金属制品有限公司，山东 东营 257000）

镀铜钢带是一种新金属复合材料，镀铜钢带保持了钢的高强度和弹性，以及铜的良好导电性能和抗腐蚀性能。镀铜钢带普遍应用在汽车油管、地板加热管、空调管等方面。因氰化镀铜的电流效率高，现有钢带连续电镀铜大多数是氰化镀铜，多在高温(70～80°C)、高浓度(高碱、高氰化物)、高速(20 m/min 左右)下长时间连续工作[1]。

钢带连续镀铜电镀槽现已发展至第三代。现有的厂家大多使用第一代钢带连续镀铜槽(见图1)，即长方体箱式结构电镀槽。这种结构的钢带连续镀铜槽安全事故多发，而且一旦有毒性气体产生还会危害人身安全，不便于安全生产。电镀槽大多是铸铁内衬玻璃钢防腐层，铸铁易发生锈蚀，铁锈和其他金属杂质进入镀液易造成镀铜液品质变差，影响镀层性能甚至造成不上镀。锈蚀后，箱体还易出现裂缝或小孔，造成跑冒滴漏，浪费镀液并污染环境。此外，钢带连续氰化物镀铜槽的工作温度高、体积大，一般通过蛇形钢管深入镀槽中通蒸汽直接加热。维护安装过程中可能伤及加热器，且钢管内表面长期受热气腐蚀。这些都会导致加热管壁厚度降低，导致渗漏[1]。

图1 第一代钢带连续镀铜槽Figure 1 First generation tank for continuous copper plating of steel strip

与第一代电镀槽相比，第二代电镀槽在外形上变化不大，依然是长方体箱式结构。第二代电镀槽不再使用铸铁，而是直接使用高强度的树脂作电镀槽主体材料，并且对电镀槽进行密封处理，不再担心有毒有害气体逸出而危害人身安全，但第二代电镀槽的封闭处理导致电镀过程中观察不方便，封闭盖开启困难，无法随时观察电镀过程。此外，现有二代电镀槽无法对槽内电镀液和废气进行实时监控和预警，使生产人员无法及时作出反应，有时会造成巨大的资金损失和人员伤害。

本文介绍的新型钢带连续镀铜槽属于第三代电镀槽，与第一、第二代相比，其在镀槽材料和镀槽的自动功能方面都有长足的进步与发展。

1 新型钢带连续镀铜槽的结构

如图2 所示，新型钢带连续镀铜槽创造性地使用了子母槽结构，镀液母槽和电镀子槽之间通过泵连接，二者之间构成封闭循环。母槽为较大的长方体结构，电镀子槽则为梯形结构。槽体不是不锈钢金属材料或简单的树脂材料，而是无机非金属材料，耐酸碱性远远优于以往的金属材料。箱体上搭载多组用于预警、报警的装置，使该新型钢带连续镀铜槽安全可靠，符合绿色环保的生产要求。

图2 母槽与子槽之间的封闭循环Figure 2 Closed cycle between the master and secondary tanks

图3 为钢带连续镀铜槽的结构示意图，具体包括电镀槽槽体、废气回收装置、液面自动报警装置、观察窗、整流器显示屏、防渗漏装置、碳酸钠沉积量测定装置。

图3 新型钢带连续镀铜槽的结构Figure 3 Structure of novel continuous copper plating tank for steel strip

1.1 废气回收装置

对于电镀车间有害气体所造成的污染问题，目前一般企业都采用局部排风的方法进行控制，但设计的排风系统都是针对固定槽中有害气体的挥发[3]，很少关注电镀过程的阴极放电反应，钢带连续镀铜生产过程中，阴极放电的同时还会析出氢气，并在镀槽上方形成氢气富集区。一般的电镀过程中由于通电时导电不良或漏电，阳极可能产生火花，当氢气的体积分数达到爆炸极限(4%)时，镀槽内的氢气就有可能发生爆炸，危及操作人员的安全。废气回收装置中的风机把镀槽内的有毒气体和氢气抽进处理塔后进行集中处理，风机与处理塔相连，处理塔与大气相连，这样避免了有毒气体的逸出，防止了氢气浓度过高引起的爆炸[4]。

1.2 液面自动报警装置

电镀时镀液面一旦超出警戒液面，就有流出电镀槽的危险，电镀液一旦流出电镀槽就有可能引起电镀槽腐蚀和造成镀液浪费。若电镀液为有毒液体，还会对生产者造成伤害。设置液面自动报警装置(如图4 所示)后，电镀槽中的液体超过警戒液面时，由于浮力作用，浮漂会通过轻质连接线对压力传感器产生拉力，使压力传感器发出信号并通过导线传输给自动报警装置，自动报警装置便发出警报，提醒生产者电镀槽液面过高[5]。

图4 液面自动报警装置Figure 4 Automatic alarm device on liquid level

1.3 观察窗

观察窗用透明塑钢玻璃制作，即使镀槽密闭，也可在电镀过程中观察镀槽内的情况，如镀液变化和阳极反应情况，并且有毒有害废气不易逸出，车间内更加安全可靠。此外还可通过观察窗更换阳极和添加电镀料[6]。

1.4 整流器显示屏

将整流器的显示屏放在电镀槽上，电镀人员可直接观察电流、电压大小，并随时调整整流器的电流和电压，保证了电镀的稳定性，所得电镀层更加均匀稳定[6]。

1.5 碳酸钠沉积量测定装置(见图5)

电镀时碳酸钠易结晶析出，影响镀液均匀性的同时，还降低产品质量。若将结晶析出的碳酸钠用于化学除油，则不仅节省资源，而且可循环利用碳酸钠。电镀槽中的碳酸钠沉积量超过设定值时，感应器发出信号并通过导线传输给自动报警装置，自动报警装置发出警报提醒碳酸钠沉积量超标，从而保证镀液处于最佳工艺范围[7]。

图5 碳酸钠沉积量测定装置Figure 5 Device for measuring deposition amount of sodium carbonate

1.6 防渗漏装置(见图6)

新型钢带连续镀铜槽的母槽与子槽构成封闭循环，在不断循环中电镀液成分和液面保持稳定，但这种槽体结构易发生渗漏，造成镀液浪费，污染环境，甚至发生安全事故。当电镀槽与镀液母槽构成的封闭循环发生渗漏时，感应器感受液面变化发出信号，信号通过导线传输给自动报警装置，自动报警装置发出警报，提醒镀槽系统渗漏，及时进行处理，防止镀液溢出。保护环境的同时，也降低了事故发生率[8]。

2 结语

该新型钢带连续镀铜槽搭载的废气回收装置、液面自动报警装置、观察窗、整流器显示屏、电镀槽槽体、防渗漏装置、碳酸钠沉积量测定装置，使得钢带连续镀铜生产过程更加安全可靠、节能环保。该新型电镀槽已在山东省东营市利津县帮迪金属制品有限公司投入使用，运行效果良好。

图6 镀液防渗漏装置Figure 3 Device for seepage prevention of plating bath

[1]翟树民.钢带连续氰化物镀铜工艺几个问题的研究[J].电镀与精饰,2011,33 (10):31-32.

[2]张允诚,胡如南,向荣.电镀手册[M].3 版.北京:国防工业出版社,2007:203-207.

[3]胡鸿,易灿楠,廖可兵.电镀槽行进挂件有害气体挥发控制方案与应用研究[J].中国安全生产科学技术,2011,7 (4):152-155.

[4]东营帮迪金属制品有限公司.一种钢带连续镀铜的气体净化装置:CN,202945346 [P].2013–05–22.

[5]山东建筑大学.一种钢带镀铜电镀槽液面自动报警装置:CN,203295648 [P].2013–11–20.

[6]山东建筑大学,东营力帮化学制品有限公司,济南世纪金声科技有限公司.一种钢带连续镀铜的电镀槽:CN,202175729 [P].2012–03–28.

[7]山东建筑大学.一种碱性镀锌碳酸钠沉积量自动报警装置:CN,203295633 [P].2013–11–20.

[8]山东建筑大学.一种钢带镀铜镀槽防渗漏装置:CN,203295645 [P].2013–11–20.