21 世紀電鍍裝備面臨的挑戰與對策

來源：中國百科網

     20世紀后期，隨著世界電子工業的發展，電鍍技術有了很大的進步,特別是在電鍍過程中引進諸多物理因素如：磁場、聲場、溫度、電流波形及頻率、溶液流速和震動等，使鍍層質量和電鍍效率有了明顯提高。國際上研究工作比較活躍的領域是脈沖電鍍和高速電鍍，已召開過多次專題性國際會議。利用震動方式進行化學處理，已廣為人知，震動電鍍從八十年代研究至今，也已進入實用階段，是一種很有前途的電鍍新技術，他將取代許多鍍種的滾鍍工藝。工藝發展不斷對新材料提出要求，電鍍技術也由原來進行防護裝飾和功能性鍍層加工跨入新材料制造領域。利用電解方法連續生產各種金屬箔材、復合材料和各種泡沫金屬材料等，已經得到廣泛應用。所有這些變化，對電鍍設備及其相關的配套裝置和元器件的性能、質量和品種提出了新的更加嚴格的要求。

    為了穩定電化學生產過程，保證產品質量一致性，各國電鍍行業對生產過程自動化相當重視，溶液的自動化管理系統得到應用，如化學鍍銅、化學鍍鎳、貴金屬電鍍與合金電鍍的溶液自動管理系統已經商品化，化學鈍化溶液的自動管理系統也在汽車和銅管樂器行業開始使用。對于一些批量很大和連續性生產的電鍍和化學加工生產線，溶液和自動管理已成為穩定生產的關鍵問題。當今國際市場正向擴大集團規模發展，我國一些企業通過資產重組，走集團化聯合發展的道路，電鍍加工的相對集中，生產管理的現代化，對電鍍設備的發展創造了良好前景，我們應抓住機遇，加大研究開發力度，增強技術儲備，為新世紀的工業發展提供一流的現代化電鍍裝備。

⒈電鍍電源

    自從意大利物理學家Alessandro Volta于1799年制作第一個電池以來,直流電和電鍍槽一直是電鍍的基本設備.電鍍電源隨著電力電子技術的發展,近半個世紀有了長足的進步,在完善直流電源的基礎上,有開發了各種調制電流電源,并發展了體積小、重量輕、波形平穩的高頻開關電源,為電鍍工藝研究提供了良好條件.化學本身就是一門神奇的科學,隨著電源設備的千變萬化,猶如插上了翅膀,使電鍍工藝得到日新月異的發展.

    電鍍電源設備中的直流發電機組和硒整流器已經淘汰,目前使用的是硅整流器,依調壓方式不同分為調壓器調壓、磁飽和電抗器調壓以及可控硅調壓的硅整流器等;對于1500A/12V以下的小功率整流裝置,又開發了高頻開關電源.這些電源設備目前占有較大市場份額,對一批單件小批生產性質又要求平穩波形的電鍍工藝過程,調壓器調壓的硅整流器仍有市場.可控硅調壓的硅整流器只在負荷較高時波形較好,適用于任務穩定的生產線.由于可控硅整流器的自動化和智能化比較容易實現,隨著電鍍自動線的增多,自動化可控硅整流器相應的發展較快,穩流穩壓穩電流密度的可控硅電鍍電源已經穩定生產,得到推廣應用.可控硅電源采用多相電路加濾波系統,對波形有了很大改善.但是,對一些單件小批生產的要求波形平穩的工序,要穩定電鍍質量,也要求自動化電源設備,就要求對調壓器調壓的硅整流器加以自動化,以實現穩流穩壓控制和自動換向操作.

    電鍍工藝如何消除人為因素的影響,對電源的智能化提出了要求,迅速發展的鋁型材表面處理技術,對質量的穩定性要求促進了電鍍電源的自動化.通過不同程序改變電源調節曲線,可調整不同的陽極氧化層色調,使得氧化產品多姿多彩.一些在生產過程中頻繁調節電源參數的電鍍工藝,也要求專用智能化電源.隨著電鍍技術的不斷發展,應迅速開發適應不同工藝過程的智能化電源設備,以滿足新世紀的新技術發展需求.

    智能化脈沖電鍍電源的誕生是電鍍工藝發展與電源開發相互促進的典型例子。脈沖電鍍本身就是電力電子技術發展后產生的一種新工藝，在貴金屬電鍍領域得到廣泛應用，國家經委已列為推廣項目。近幾年在原有脈沖電鍍基礎上，研究了脈沖換向電鍍與直流疊加脈沖電鍍等工藝。新工藝要求控制的參數較多，手工操作比較復雜，而應用微機控制則非常方便，對工人的技術要求不高。將脈沖電源與微機控制相結合的智能化脈沖電源，可以根據工藝要求選擇直流供電,單向脈沖和換向脈沖供電以及直流疊加脈沖的多種復合電流波形,所有脈沖參數可以在給定的范圍內設定.此外還可以實現計時和定時功能、溫度測控功能、電量(安-時)計量和定量功能等,有利于采用統計控制方法實現添加劑的補加和主鹽濃度調整.

    我國電鍍電源的生產與研究實力雄厚,正與國際水平同步發展,具有較優越的市場態勢,在自動化研究方面若能超前一步,將有較好的國際市場前景.

2．吊鍍生產線

    吊鍍生產線主要分為環形機械或液壓式自動線和直線吊車式自動線兩類。環形自動線在電鍍生產上使用歷史較久，我國在制造環形自動線方面也具有較高水平，這與我國輕工系統大量生產的自行車與電筒的發展有關。南京輕工業機械廠與潮州市機械廠等在環形電鍍線生產中一直發揮著骨干作用。改革開放以來，輕型環形機械化式自動需要量增加，生產廠家相應增多。一些生產歷史較久的老廠由于零部件標準化程度較高，質量較好，維修也較方便，產品仍受到歡迎?？偟膩砜?，環形自動線應克服目前低水平競爭現象，要在槽體制造方面狠下功夫，添置槽體加工專用設備，推出更新更好的一代自動線，才能牢固占領自己的市場。

    直線吊車式自動線從六十年代初才在我國開始少量應用，由于它制造周期短、程序調整方便，特別適合中小批量生產，很快得到推廣。隨著自動控制技術的發展，直線吊車式自動線的運行更加平穩和可靠。由于電源設備、熱交換設備、過濾設備和溶液管理系統的日漸完善，調速裝置的不斷進步，自動線的自動化程度更加提高，正逐步向智能化方向發展。特別是計算機互聯網的普及，直線式電鍍自動線已經實現了全球異地遙控編程，使用戶與設備制造廠開展人機對話，今后的售后服務會更加完善。

    面對這種發展形勢，一些生產設備簡陋、設計與制造水平較低的生產工廠將面對嚴酷的現實。今后直線式自動線的市場競爭將是一場技術實力的競爭，必須加速企業技術改造，吸收高層次技術與管理人才，提高工人技術素質，完善經營管理，才能適應高速度發展的產品更新形勢。

3．滾鍍設備

    滾鍍可節省很多裝卸零件的時間，增大鍍槽的一次裝載量。在滾鍍過程中零件不斷運動，使鍍層的均勻性和光潔度有所提高。因此，滾鍍工藝在小型零件生產中很受歡迎。但是適宜于滾鍍的零件形狀和尺寸大小受到一定限制，所能得到的鍍層厚度也比吊鍍小，為了克服這些局限，近年滾鍍設備在擴大滾筒直徑和長度，改進開門機構和改善溶液內外循環等方面開展了大量研究工作。由于增加了滾筒裝載量，能適應更大尺寸和重量的零件滾鍍；自動開閉機構的采用，使滾筒自動裝卸料成為可能，減少了操作人員數量和勞動強度；滾筒開孔形狀（方孔結構比圓孔結構的有效開孔面積大一倍以上）和導電結構的改進以及溶液強制對流系統的采用，提高了允許電流密度，縮短了滾鍍時間，擴大了鍍層厚度的上限。隨著滾筒結構的不斷完善，增加了滾鍍工藝在電鍍中所占的比重。

    我國滾鍍設備的生產相對落后一些，特別是滾筒材料和加工技術與國外有一定差距，如注塑孔板組裝結構的滾筒，在國內很少采用，滾筒形式變化更少。在國際市場缺乏競爭力。除了近期引進的一些國外設備，大多數設備結構仍停留在五十年代水平。這種狀況與滾鍍設備生產企業的裝備水平與設計水平落后有直接關系。

    面對國內外在這方面存在的較大差距和國內滾鍍設備存在的較大潛在市場前景，給我們發展滾鍍設備帶來了極好的機遇。因此，我們應抓緊企業技術革新改造，借鑒其他行業的相關技術，加強技術開發，迅速生產出一流設備，強占制高點，為擴大滾鍍工藝的應用范圍創造良好條件，進而促進滾鍍設備持續全面發展。

    滾鍍適用于中小型零件，而中小型零件多數具有大量生產的特點，這就為滾鍍自動線的發展提供了條件。國外電子工業的緊固件都有采用滾鍍自動線加工就是這個原因。我國是一個自行車王國，自行車與助力車的發展，加上汽車工業的崛起，使滾鍍自動線具有較大的市場前景。

    滾鍍自動線也分為環形機械或液壓式自動線和直線吊車式自動線兩類。環形機械式滾鍍自動線一般采用擺動升降方式傳動，適宜于傾斜式自動裝卸的鐘型滾筒。我國第一汽車制造廠在五十年代已開始引進這種自動線，用于緊固件鍍鋅，一直沿用至今。這種自動線結構比較簡單，美國、日本和國內一些工廠都有生產；垂直升降式環形滾鍍自動線目前在國外使用比較普遍，采用聚丙烯塑料制造成的臥式滾筒，有的采用了自動開閉筒門結構，以利于全自動裝卸料，實現無人操作。我國尚未生產這種設備。

    直線吊車式滾鍍自動線采用臥式滾筒，其裝載量取決于吊車的起吊能力，能適應各種尺寸的滾筒和不同的滾筒驅動方式（旋轉式和擺動式等），因而得到了廣泛應用。這類滾筒可利用震動料斗自動送料、稱重和裝料，滾筒裝料后自動關門，由吊車按設定程序依次進行前處理、電鍍、清洗和烘干，直到最后自動卸料。有的滾筒被吊車提升后可自行旋轉，排凈溶液。有的自動線還在吊車上安裝機械手，進行震動鈍化，這類滾鍍自動線由于機構結構比環形滾鍍線簡單，比較適合我國一些制造廠家生產。各廠在現有生產條件下采取適當技術措施，即可為國內提供優良的設備。

    震動技術進入電鍍過程，能改善電鍍質量，提高生產效率，它將改變傳統的滾鍍方法，部分取代現有的滾鍍設備。震動既能使電鍍零件翻動，又有使零件沿一定路線移動，不但適宜于單機生產，更利于組成新型震動電鍍自動線，是一種很有前途的換代設備。震動電鍍機從八十年代開始試驗，現已進入實用階段，但裝載量尚小；震動電鍍線的生產尚未見報道，應組織力量加以研究，占領前沿陣地。

4．溶液自動管理系統

    溶液自動管理系統在化學鍍方面首先得到應用，七十年代末已經商品化。八十年代以來不斷研究改進，不少發達國家均可生產供應，我國八十年代開始研究，九十年代已進入實用階段。目前PH監控系統生產比較多，而溶液分析控制系統尚限于化學鍍和少數電鍍工序的自動管理，能進行溶液成分分析和調整，測量和調節PH值，測量與控制溫度，安-時計量與電源調控等，并有計算機接口，與上位機連接，實現計算機生產者管理，通過幾年的生產運行，已積累了不少經驗，有待進一步擴大應用，不斷改進完善，為現代化管理服務。目前國產溶液分析管理系統所采用的分析方法是容量法，而國外已在八十年代開始采用能量色散X-射線螢光光譜測量技術，這類儀器有著廣闊的發前景與市場潛力。能量色散X-射線螢光（EDXRF）分析是利用低能量X-射線照射試樣，試樣中的一些原子將發射具有自身特征的X-射線螢光，從而識別這些元素同時測定，一臺儀器可測定或控制多達16個鍍槽，能在不到1分鐘的時間內給出多達6種元素的濃度報告，并可自動調整其含量。這類產品已進入中國市場，可供我們開發新一代分析控制系統借鑒。

    鍍層質量的自動監控系統，是今后應當重點開發的品種，希望引起重視。本溪繼電器廠研制的在線監測鍍層應力和相應厚的計算機管理系統，它采用磁敏感原理，使傳感器在鍍液中與鍍件同步電鍍，可以測出0.05μ以下鍍層厚度及其應力的連續變化，使電鍍件的質量得到連續監控。該項技術已獲國家發明專利，說明我國在測量技術研究方面具有相當實力。

    隨著我國經濟體制改革的不斷深入，電鍍工業的發展將對溶液自動化管理提出更多要求，為自動管理系統提供更大市場。深信自動化管理系統的制造水平將在不斷研究改進中得到迅速提高，為21世紀我國電鍍生產的自動化管理創造良好的條件。

5．溶液過濾設備

    溶液過濾設備是關系到電鍍質量的關鍵設備。在我國一直是個薄弱環節。目前應用較多的為筒式壓力過濾機結構，經過近三十年的徘徊，投入的研究力量較弱，品種更新與質量提高的步子不大，嚴重影響產品生產企業的發展?，F在一些質量較好的過濾機仍以進口元件組裝為主，進口產品占領了部分市場，國內企業在已縮小的市場上低水平競爭，處境不容樂觀。

    改革開放以來，隨著進口過濾機的增多，雖然占據了一定市場份額，卻激發了我們開發新產品的熱情，也給國內過濾機的設計提供了眾多樣機，這是我國過濾機行業走獨立設計、創造適應國情的新產品的良好契機。最近幾年，新誕生了一些過濾設備廠，注意新品種開發與質量的提高，說明我們過濾機行業很有希望。一批新品種過濾機的應用，使電鍍質量有所改觀，特別是鍍前處理溶液過濾機的應用，能分離液面浮油，吸附懸浮油粒，對提高我國電鍍質量將產生明顯效果；自動更換濾布的連續自動過濾機，為自動化管理創造良好條件，這些產品在國內都很需要。

    經過近十年的努力，各種濾芯和濾布在國內均有生產，高水平的防腐蝕泵也開始出現，符合國際標準要求，為過濾機的更新換代打下了基礎。我們應抓住機遇，進行技術改造，采取聯合開發、共享成果的辦法，盡快生產出品種齊全、規格多樣的新一代國產過濾設備，為生產優質電鍍產品做出貢獻。

6．環境治理設施

    電鍍生產的環境保護，經過近30年來的工作，已有了比較成熟的廢氣及污水處理方法及相設備，關鍵在于管理。近十年來，在間歇逆流清洗技術基礎上發展起來的電鍍污水微排放技術，在一些自動線是得到了有效利用，對節約用水，減少污染起到了良好作用。近幾年研究成功的微生物處理電鍍污水技術，處理后水質能達到工業廢水排放要求，是一種很有發展前途的治理方法。近來，一些致力于污水中重金屬處理技術的公司，開發了高效高分子重金屬捕集劑的產品，如日本MIYOSHI化學公司，臺灣的聚合國際公司等生產的重金屬捕集劑能處理電鍍和印制電路板廠污水中的銅、汞、鎳、鉻、鋅、鎘、鉛、砷等，達到捕集去除效果，日本MIYOSHI公司的E-POFLOC L-1高分子重金屬捕集劑的處理方法非常簡單，對水中的各種重金屬及其共存的鹽類與絡鹽（如EDTA和NH3類絡鹽等）均能充分發揮支除效果，得到日本工業界的贊許和環保部門嘉獎。E-POFLOC L-1的外理過程與我國的微生物處理方法差不多，它是一種液體聚合樹脂，當與污水中的重金屬反應后結合為不溶性絡鹽而達到捕集去除效果。臺灣生產的重金屬捕集劑特點是膠羽粗大，添加量少，效率高，形成的污泥穩定性高、溶出率低，適應PH范圍廣，操作簡便。這類污水處理劑是今后開發的重點，要力求降低價格，以利推廣?；瘜W法處理電鍍污水仍將是今后我國的一種主要方法，在完善污泥處理與利用技術，實現管理自動化方面尚有研究開發的潛力。

    要有效地治理電鍍污染，達到清潔生產要求，應該抓好行業管理，著手建立電鍍工業園區，將分散于大城市周邊的廠點相對集中，統一治理。

    在電鍍工業園區首先建立以先進技術裝備起來的公用基礎設施和若干標準廠房，也可以在規劃區內按要求自建廠房。同時政策上實行優惠照顧，采取現代化物業管理，使企業享受實惠。一些中小企業只有進入工業園區才有出路，對于需要技術改造的大中型企業的電鍍點，由于減少了輔助設施投資，改造投產周期較短，也會樂于進入較近的工業園區建設自用廠房。一些工業發達國家已經在這方面收到了良好的效果，如日本東京城南處理中心是一個典型的標準廠房式電鍍工業園區；京濱島則是統一規劃自建廠房的電鍍工業園區。我國沿海地區已開始建設電鍍工業園區，今后應總結廣東、福建等省的經驗，盡快在國內大中城市付諸實施。這將是21世紀電鍍生產的一個發展趨勢。

    隨著電鍍工業園區的建立，一些質次價高的環保設備將失去市場，我國電鍍環保設備的水平，也將出現一次飛躍。

    綜上所述，我們現有的電鍍設備水平與國際先進水平對比在一定程度上還有一些差距，我們的企業生產規模較小而且技術力量分散。要適應新時期的需要，必須走聯合開發和集團經營的道路。

21世紀將是高新技術持續發展的新世紀。中國21世紀的電鍍設備，在技術上實現由引進技術、組裝設備到自行開發獨創的質的飛躍；在經營管理上，將在引進現代化管理機制的基礎上實行優化組合，合理分工，形成若干具有強大實力的產品生產集團。中國的電鍍裝備水平將出現嶄新局面。讓我們以更大的成就，迎接新世紀的到來；以更大的熱情，共同擁抱明天！