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关于铜包钢材料

作者:admin 发布日期:2019-02-22 阅读次数:

  关于铜包钢材料

  铜包钢起源于美国公司COPPERWELD(科普威),网上也能GOOGLE到COPPERPLUS,COPPERHEAD等类似的公司有铜包钢产品,但COPPERWELD移师中国,以及从TFC AMPHENOL所听到的传言,美国的COPPERWELD已生存艰难,卖给FUSHI倒也是个好事情。老牌企业韩国ILJIN把铜包钢项目卖给了老客户SAMATRON,开始专心做光缆方面的产品,而ILKWANG还在高抗拉的艰难中前行。巴西的COPPERSTEEL实在不能满足当地的需要,随着世界发达国家的污染工业向中国这个生产工厂的转移,在浙江德清、江苏张家港两地萌发了大批的铜包钢生产厂家。连同包覆工艺在内,现在在我国,铜包钢的生产基地集中在长三角地区。

  根据资料显示,湘潭电缆厂是我国机械部系统当时唯一生产铜包钢导线工厂,生产能力500吨。哈尔滨电缆厂1992 年初利用热浸涂法生产无氧铜杆的工艺装备开发铜包钢线产品初步获得成功,拟今后开发生产铜包钢电车线。原电子部主要有三个无线电材料工厂采用电镀法工艺生产镀锡铜包钢线。汕头电线厂“七五”期间引进西德镀法生产工艺和主要装备,镀锡铜包钢线年生产能力300 吨;中原无线电材料厂“七五”期间引进美国电镀法生产工艺和装备,镀锡铜包钢线年生产能力为100 吨,马鞍山无线电材料厂引进国外关键设备,采用电镀法生产,镀锡铜包钢线年生产能力为150吨。从专利网上的信息来看,江阴金属制品研究所早在1994年就研发铜包钢的生产工艺,相信这是与法尔胜后来上这个项目多少有关系,张家港友谊和满城宝山集团成立于1995年,而浙江百川是1997年成立,韶洋成立于1998年,张家港金鑫和浙北通讯成立于1999年,这些都是领头的企业。

  从采用的工艺来看,这些企业都有差别,高能作为后来人,是在模仿中寻求提高。在粗拉方面,老企业都采用老的工艺手段,没有在线清洗的高效率粗拉设备,在电镀方面很多是采用传统工艺,也即氰化预镀及硫酸铜/硫酸主镀,也有公司使用硫酸镍/硫酸预镀如常州金利,主镀也有公司使用氟硼酸铜/氟硼酸工艺如张家港友谊,百川尝试开发了无氰碱性预镀工艺以摆脱氰化污染及政策控制的问题。但无论怎样,要将铜离子镀到铁上去,是一定要阻止铁与铜离子直接发生的氧化还原反应。

  铁与铜离子直接发生的氧化还原反应,是铁基电镀铜要解决的最基本问题,我们把这个过程表示为:铁+铜离子==铁离子+铜,表达式为Fe+Cu2+==Fe2++Cu;Fe2+的生成,铁丝本身提供电子并转化为亚铁离子意味着铁丝的溶解,也就是我们所说的烂丝,这个过程形成的置换铜层,不涉及电沉积,结合非常薄弱。

  除了电镀,前后环节都是围绕拉丝在进行,在拉丝的过程可能会需要热处理。拉丝的控制,简单来讲是围绕表面质量和连续性两点在做文章,也就是线要光,线不能断。而电镀的控制,重点是环节与环节间的清洗质量,不管它是在线的还是独立的工艺环节。铜包钢工厂的工艺和技术,都在这些基本理论上发展着,追求着更高的效率和利润率,这是每个企业的使命。

  铜包钢顾名思义,是铜包着钢丝,因此是钢丝外围包裹铜层的复合线材,它利用低压高频信号的趋肤效应,在高频区沿表面行走,所以只要铜层厚度达到一定范围,某个频率段的信号就能被确保传递。铜起到传导弱电信号的作用,钢丝则起到支撑作用。依据铜包裹到钢丝的不同方法,主要分为电镀、包覆、热铸/浸以及电铸。我公司采用的是电镀工艺,即用电解电池工作原理的电镀工艺将块状铜板“溶解”然后经电流引导到覆盖在钢丝上。包覆是将铜带包裹钢丝,在包裹的接口处用氩弧焊焊接;热铸/浸是将铜加热熔化为液体,钢丝穿过后带出铜液然后冷却凝固;电铸是电镀的特殊应用,在阴模内实现铜的还原聚集,此类工艺尚不多见。

  按照强度的不同,同时参照延伸情况,我们将铜包钢分为:

  软态A,半硬态M,硬态HS,超硬态EHS

  按照功能不同,我们又将铜包钢分为:

  深拉母线,成品线,绞线胚线

  在铜包钢的基础上,仍可以进行不同类别的深加工,包括镀锡,镀银,上漆,以及束丝,成缆,制钉,或者光亮退火编织等。

  铜包钢线作为一种线材,其基本物理性能是我们用眼睛或手或简单测量能观察到的性能,包括线径,表面质量,应力表现,连续性和密集排线效果。

  1.线径按照线材类普遍的国际国内标准,都是控制1%的公差,比如1mm的线,标准公差是0.01mm;

  2.表面质量主要涉及氧化,擦伤,线径的均匀度,圆度。

  3.氧化是指铜表面的氧化变质,铜氧化为氧化铜表现为黑色;

  4.擦伤是生产及运输过程对表面的碰撞所造成的伤害,通常直接导致线材发毛,变形,污染,交叉甚至断裂;

  5.线径均匀度是指一卷线材从头到尾的直径的稳定性(通常是拉丝过程模具、排线及设备本身影响的),如果规律性出现直径的波动,我们称为小波浪,或者竹节,这在通讯线缆生产中会直接影响成品线的通讯电学性能。

  6.圆度是指一段线材在各个方向测量得到的直径数据的稳定性(通过由模具直接影响),这在通讯线缆生产中也会影响成品线缆的性能,而且线缆圆度在发泡后被放大,很不美观。

  7.应力表现是指一段线材在松弛状态表现出的应力趋势,我们称为弹翘,国外称为CAST EFFECT或者PIGTAIL EFFECT。横向应力表现为成圈的收缩趋势,纵向应力表现为螺旋升高的趋势;

  8.连续性是指一卷线材从头到尾在放线过程的连续程度,如果生产过程接头多,则放线过程断裂的几率就高,这在通讯线缆生产中会导致客户生产线停顿,废品增多,材料消耗增多

  9.密集排线效果主要涉及排线是否均匀有序,是否压线,是否在盘边陷落,这在通讯线缆生产中由于放线阻力增大造成线材断裂,同样会导致客户生产线停顿及废品增多。

  1.欧姆定律和功率公式

  欧姆定律是电路的基本公式,表示为:

  电压 U

  电流= ----------- 公式为 I=--------- ;这在后面将用于推测电镀设备异常,

  电阻 R

  以上公式可以变为:电压=电流*电阻 或者电阻=电压/电流

  功率=电流*电压 公式为 P=I*U

  以上公式结合欧姆定律可以变为:

  功率=电流*电流*电阻 或者 功率=电压*电压/电阻;这在后面将用于推测电镀设备的用电消耗情况。

  电压标准单位是V(伏特),电流标准单位是A(安培),功率标准单位是W(瓦特),电阻标准单位是Ω(欧姆)

  2.电阻仪的作用

  电子直流电阻仪的工作就是应用欧姆定律,对1米长的导体施加一个电压通电,内部有个电流表,可以测出电流的大小,然后换算成电阻用数字方式显示出来。这个值我们称为米电阻,当然客户一般提出的是公里电阻要求,这是1000倍的关系,实际操作有时候忽略对误差的矫正。

  3.电阻及电阻率

  中学物理提到,一根导体的电阻是导体本身的性质决定,另外与导体的长度成正比,与导体的截面积成反比。电阻顾名思义,是对电流阻挡的能力,这与水渠的道理一样,水渠越长,水流到最后越难;水渠越宽越大,水流得越容易。

  公式为:

  长度 L

  电阻=电阻率*-------------- 或表示为 R=ρ----

  截面积 S

  圆面的截面积=圆周率*半径*半径 或表示为 S=π*r*r 或者 S=1/4 *π*D*D

  (D=2r,表示直径)其中π=3.14159,所以S=0.7854*直径*直径;

  如上所讲的,导体的电阻首先是其本身的性质决定的,这个“本身的性质”,我们称为电阻率,符号是ρ;每个导体都有它的电阻率,我们所熟悉的铜的标准电阻率是17.241Ω*mm2/Km,国际上称为IACS(国际退火软铜标准)电阻率。

  另外,电阻受到温度的影响,下面会提到。

  4.导电率的概念

  导电率是一个比值,定义是相对IACS铜标准电阻率的比值,也就是“相当于铜导电的能力的百分之多少”的概念。符号是γ,表示为:

  铜的电阻率

  导电率== -------------------- * 100%

  某材料的电阻率

  所以铜的导电率是100%,如果某材料的导电率是50%,说明这个材料的导电性能相当于铜的一半。

  依据电阻,电阻率,截面积,长度的关系,当我们知道一个材料的截面积S,长度L,并能测到电阻R的时候,通过公式我们可以算出这个材料的电阻率,然后通过比值可以得到导电率,下面是推算过程:

  长度

  某材料电阻=某材料电阻率* -----------

  截面积

  得到:

  某材料电阻*截面积

  某材料电阻率= ---------------------- 测试的时候长度是1米

  长度

  铜的电阻率 铜的电阻率*1米

  某材料导电率= --------------------------- = ----------------------------

  某材料的电阻率 某材料电阻*截面积

  其中,截面积是圆形,上面讲到是0.7854*直径*直径,这就是为什么有我们平时使用的计算公式:

  导电率=0.017241÷0.7854÷直径÷直径÷米电阻

  5.温度如何影响电阻

  上面讲到,温度对电阻会有影响,温度越高,电阻越大,反之越小。为了统一评价标准,国际上通行20℃时的电阻或电阻率或导电率。参照ASTM美国标准,实验结果表明,铜包钢电阻受温度影响的系数为0.0038/℃,这个系数的使用是为了矫正实验环境下测得的结果。

  比如现在实验室温度是28℃,那么测到的电阻,假设是72欧姆,肯定比20℃时候的大,因为温度高了,所以电阻也高了。那么20℃时到底多少,我们要让72变小,就是除以一个大于1的数字,28℃是高出了8度,所以影响系数是0.0038*8=0.0304,原本是1,现在变为1+0.0304=1.0304,这就是转换系数,那么可以算出,28℃时的72欧姆,相当于20℃时的72/1.0304=69.88欧姆,所以:

  假设A温度下,电阻是R,而20度下电阻是r,那么R=r*[1+(A-20)*0.0038]

  我们依据影响系数0.0038/℃专门列出了常见温度的温度系数表,就是为了方便计算,将温度系数也放入到导电率公式,就得到最终的:

  导电率=0.017241÷0.7854÷直径÷直径÷米电阻÷温度系数

  并联电路的电阻公式为:

  分电阻1*分电阻2 R1*R2

  并联电阻= --------------------------- 表示为 R= --------------

  分电阻1+分电阻2 R1+R2

  分电阻铜管电阻R1=铜电阻率ρ铜*L/S铜,表示为R1=ρc*L/Sc

  分电阻钢芯电阻R2=钢电阻率ρ钢*L/S钢,表示为R2=ρs*L/Ss

  假设铜所占面积比为Ac,铜包钢截面积为Scs,则Sc=Ac*Scs;Ss=(1-Ac)Scs

  代入公式得到:

  ρc*L ρs*L

  ---------- * ------------

  Ac*Scs (1-Ac)Scs

  R= ---------------------------------

  ρc*L ρs*L

  ---------- + ------------

  Ac*Scs (1-Ac)Scs

  简化以上公式得到铜包钢并联导体的总电阻:

  ρc

  R= ---------------------------------- * L

  [Ac+(1-Ac)* ρc/ρs]*Scs

  此外根据电阻公式又能有:

  R=ρcs*L/Scs

  ρc

  因此ρcs=----------------------------

  Ac+(1-Ac)* ρc/ρs

  再根据导电率定义,

  令γcs= ρc/ρcs

  令γcs= ρc/ρs

  简化上述公式得到我们最关键的公式之一:

  即γcs=Ac + (1-Ac) *γs;或者是Ac=(γcs-γs) / (1-γs)

  也就是说,铜包钢的导电率由钢芯导电率γs和截面上铜层所占面积比Ac决定,而且不是正比例关系。

  本段是铜包钢性能中最重要的部分,因为电学性能决定了铜包钢在通讯线缆中的表现。当我们确定了一种钢芯材料后,需要达到客户所要求的导电率要求,首先转化的就是Ac,依据Ac将衍生出更多的技术参数,包括铜含量,电镀参数,铜层厚度,强度分配,镀前镀后直径变化或者脱铜实验的脱前脱后的直径变化等,这些都是围绕Ac在进行着计算。

  A.铜含量(质量比)Mc

  物理学上有一个关于密度的基本概念,物质的重量=密度*体积

  钢有钢的密度,铜有铜的密度,假设有根铜包钢导体长度为L,截面积为Scs,铜的面积比为Ac,那么铜的体积是Scs * Ac *L,铜密度为 Ρc

  钢的面积比为(1-Ac),那么钢的体积是Scs*(1-Ac)*L,钢密度为Ρs

  铜的重量 Ρc * Scs * Ac *L

  Mc= ------------------- = --------------------------------------------------------

  铜包钢的重量 Ρc * Scs * Ac *L + Ρs * Scs*(1-Ac)*L

  Ac

  Mc= ----------------------------------

  Ac + Ρs/Ρc (1-Ac)

  从书上或者网上可以查到铜和钢的密度,得到Ρs/Ρc的比值大约是0.8775

  B. 铜层厚度

  铜层厚度=(铜包钢的直径-钢芯的直径)÷2

  如果已知铜包钢的直径,导电率和钢芯的选材,那么Ac已经可以算出来,那么钢芯直径是多少呢?

  铜包钢面积-钢芯面积

  Ac = ----------------------------

  铜包钢面积

  设铜包钢直径为Dcs,钢芯直径为Ds,则:

  0.7854*Dcs*Dcs – 0.7854*Ds*Ds Ds * Ds

  Ac= ------------------------------------------- = 1 - ---------------

  0.7854*Dcs*Dcs Dcs * Dcs

  Ds = Dcs * √(1-Ac)

  因此铜层厚度= [Dcs - Dcs * √(1-Ac)] ÷2

  同样根据这个计算,可以应用在实战中,得知在脱铜实验中脱去铜的钢芯的直径应该是多少,核对实际测得的值,也就是上面计算得出的Ds值,以作为质量情况的一个判断标准。

  C.铜包钢密度

  A中讲到,铜包钢的重量=Ρcs* Scs * Ac *L + Ρs * Scs*(1-Ac)*L;那么

  铜包钢重量 Ρc * Scs * Ac *L + Ρs * Scs*(1-Ac)*L

  铜包钢的综合密度= ------------------ = ---------------------------------------------

  铜包钢体积 Scs * L

  简化得到铜包钢密度Ρcs =Ρc * Ac +Ρs * (1-Ac)

  D.铜包钢公里重量

  公里重量顾名思义是每公里铜包钢线的重量。上述C中已经阐述了复合材料的密度计算方法,A中也已经讲到了密度重量体积的关系,如果现在有一个品种的铜包钢,直径是1.02mm,密度正是8.15 g/cm3,那么每公里的重量实际就是个圆柱体的体积计算问题,唯一要注意的是单位的统一,因为密度的单位是g/cm3。

  每公里的重量(单位克/g)=密度(g/cm3)*每公里的体积(cm3)=8.15 g/cm3*1.02mm*0.1cm/mm*1.02mm*0.1 cm/mm *0.7854*1000*100cm

  这个公式中0.1cm/mm*0.1 cm/mm*100cm正好等于1;1000正好是转化为Kg,因此简化公式为:

  每公里的千克重量值=密度*0.7854*直径*直径

  E. 镀前镀后直径变化

  这项应用是B中所描述的反过程计算,只要变换这个公式:

  Ds = Dcs * √(1-Ac)得到

  Dcs= Ds / √(1-Ac)即可

  这项应用,是用于电镀过程,判断电镀后的半成品是否已经基本达到要求。如果进线是2.2mm,要达到某个导电率或者说上铜的面积比例,那么镀好了之后出来就应该达到某个直径,如果提前算出这个直径Dcs,就可以在生产过程通过暂时停机,用千分尺测量半成品线径协助判断是否基本合格。

  F. 电镀参数及强度分配在后文详细阐述

  1.破断拉力

  破断拉力是指将一段线材拉断时最少应该使用的拉力大小,实际操作中可以直接在抗拉仪上数字显示出来。标准单位为N(牛顿),也有表示成为公斤力(Kgs),甚至有表示成英制的英磅(lb),这之间的关系是1kgs=9.8N;1 lb=0.45359kg 在最后会给出常用的各类单位之间的转换关系。

  2.抗拉强度

  抗拉强度是压强的概念,符号δ。我们知道,压强=压力/截面积,因此,线材的抗拉强度=破断拉力/线材的截面积,标准单位为N/mm2,也有表示成为Kgs/mm2,甚至lb/in2或者Mpa/psi等,这在最后也会给出转换关系。

  无论无何转换,我国所熟悉的是N/mm2的表达方法,这个指标显示的是线材承受拉力的能力,我们有时候表达为硬度,有多硬,虽然不够准确,但能体现出大概的意思。比如1.02mm的线材破断拉力是600N,则抗拉强度=600/0.7854/1.02/1.02=734N/mm2

  3.延伸率

  延伸率是线材在拉断时的伸长比例,比如原来长度是1米,拉断后的两段加起来总长度为1.03米,那么伸长了1.03-1=0.03米,伸长的比例就等于0.03/1=3%,延伸率是表示线材柔软可变形的程度大小的指标。国际标准中硬线通行指标为1%。

  4.抗扭转

  前面三项指标实际都是沿线的轴方向的性能表现,而抗扭转是垂直轴方向的截面上的性能表现。在压力扭曲之下,线在截面方向变形,最后断裂,这个过程所用的最小的力和扭转的圈数,表示出线的韧性和结构力。国际标准一般要求将长度等于100倍直径的试样在转速15rpm的情况下扭转次数要达到20次以上。

  5.缠绕实验

  缠绕实验是将直径为D的线材缠绕在同样直径为D的圆柱体上,缠绕10圈以上后所观察到的表面的变化。由于D相同,在车间我们将铜包钢绕在同一段铜包钢上。缠绕实验没有列入基本物理性能范畴,因为它实际是靠强迫外侧面两倍拉伸后观察到的结果,这个实验的意义在于检验时候铜层会翘皮,裂开甚至剥落,常被用在电镀半成品检测环节。

  按照前述分类,铜包钢的国际标准主要是ASTM美标和BS英标两类,我公司搜集的包括ASTM B227 B228 B229 B452 B869以及BS 4087,其中B227针对电话线,B228和B229分别是绞线和复合绞线,B452是电子用途,B869是CATV专用标准,而BS 4087则是英国的电话线标准。

  由于缺乏国内标准,所以国际标准烦琐的地方就只是单位之间的转换。比如国外表达线径用的是线规,标记为AWG或者BWG,SWG,目前更通用的是AWG美国线规,像用于有线电视同轴电缆中心导体的通常是AWG14/AWG18/AWG20也就是1.628mm/1.024mm/0.813mm,当然在国际标准中,一般附带了直径等同于多少英寸(inch),根据单位转换也可以得到直径的具体值。

  在标准中,出现一些简写字母,比如A(退火软态),HS(高抗拉),EHS(超高抗拉),这是对铜包钢状态的分类。阅读铜包钢标准,我们可以概括出标准的结构:使用范围,涉及的参考文件,确定定单需要提出的要求,直径及公差,抗拉强度,延伸率,电阻率及电阻,接头要求,铜层厚度,检验方法,合格证和包装;这些也都是我们销售和生产围绕的主要问题。

  国际标准中主要涉及的单位转换为:

  长度单位:

  1米=10分米=100厘米=1000毫米=10,000忽米=100,000丝米=1000,000微米=1,000,000纳米

  1码(yard)=3英尺(foot)=36英寸(inch)

  1英里(mile)=1760码(yard)=1609米(m)

  1英寸(inch)=25.4毫米(mm)

  1inch=1000mil

  面积单位:

  1inch2=645.16mm2;cmil=circular mil=mil2

  重量单位:

  1吨=1000千克(kg)=1,000,000克(g);1镑(lb)=16盎司(oz)=0.45359千克(kg)

  力学单位:

  1kgs=9.8N;1kgs/mm2=9.8N/mm2

  1N/mm2=1Mpa=1000Kpa;1PSI=6.9Kpa

  综合单位:

  1Ω/1000ft=3.281Ω/km;1lb/1000ft=1.48816/km

  我们简单地认为,无应力原始状态钢丝内部的铁原子晶体结构如同一个个的乒乓球,经过拉拔变形后变为小的柱状纤维,如同一个个的圆柱体,这个过程属于塑性加工,对金属的挤压将导致加工硬化,即引起金属的抗拉强度增加。

  有学者通过研究发现,原始状态的钢丝通过拉拔形变发生的形变量,与抗拉强度的变化有一定的增函数关系,经过南通钢丝行业的同行的指点,也通过我公司内部若干次实验,我们总结认为,钢丝拉拔形变的原理可以用公式描述为:

  /拉拔前的直径 拉拔后的强度

  √ ------------------ = -------------------------

  拉拔后的直径 拉拔前的强度

  这是个经验公式,对于我们的钢芯选材起到根本性的指导意义。

  钢丝的弹性形变,是指在非断裂情况下通过形变向拉力屈服,如同弹簧一样。弹性形变基本符合胡克定律,即拉力=弹性系数*形变量,表示为f=k*x。

  在弯曲或者断裂之前,普通金属都能发生弹性形变,极限拉力就是破断拉力。

  所以铜管与钢芯两者结合起来,相当于两根不同的弹簧捆绑在一起,由于两者相互结合,在一个拉力之下,不可能发生弯曲,他们的形变是同步的,基于这一点,在第八章中将涉及到强度的加法理论。

  通过计算发现,铜包钢的如下三个指标都符合加法原则:

  1.导电率加法

  这是之前所得出的公式γcs=Ac + (1-Ac) *γs,变化一下发现:γcs=Ac*100% + (1-Ac) *γs=γcs=Ac*γc + (1-Ac) *γs,表述成中文就是:铜包钢的导电率=铜的导电率*铜的面积比+钢的导电率*钢的面积比

  2.强度加法

  第七章中讲到同步形变,比如钢的弹性形变系数为K,铜的形变系数为k,同步变形量为x,那么钢所承载的拉力F=Kx,铜所承载的拉力f=kx,拉力的比是K:k,也就是说施加的力是按照两个人的承受能力来分配的,俗话说能者多劳。如果不按K:k来分配,那么x就不相等,也就不是同步形变,非同步形变的捆绑弹性体,就意味着向某个方向弯曲变形,这是很简单的道理。

  假如某个状态钢芯强度为δs,铜的强度为δc,铜的面积比为Ac,那么

  总的拉力 δs*(1-Ac)*S + δc*Ac*S

  总的强度=---------------- = --------------------------------------- =δs*(1-Ac)+δc*Ac

  总的面积 S

  表述成中文就是:铜包钢的强度=铜的强度*铜的面积比+钢的强度*钢的面积比

  3.密度加法

  上面已经推算出铜包钢密度Ρcs =Ρc * Ac +Ρs * (1-Ac),表述成中文就是:铜包钢的密度=铜的密度*铜的面积比+钢的密度*钢的面积比

  对比这三个加法,可以归纳成贡献比,也还是围绕Ac做出的文章。

  电镀实际是化学中的电解池,可以理解为在电力的驱动下,正极从铜板抽取电子,然后先像水泵一样把电子打到钢丝表面。

  铜板失去电子成为铜离子,离子可以在溶液中呈现游离态,如蝌蚪游泳。在钢丝表面,富集了大量电子,溶液与钢丝接触的表面的铜离子很快就得到电子,还原成铜原子“跑”到钢丝表面形成镀层。

  离子状态的铜在溶液中是蓝色的,而原子状态的铜在阳光下是亮金黄色。

  溶液与钢丝接触的最紧密的一层,称为扩散层,是一个靠浓度传递的接触层,可以想象,在这个接触层,铜离子拼命地想游到钢丝表面得到电子,如果铜离子跟不上供给,那么水中的H+也会得到电子生成氢气,生成氢气的过程属于副反应,生成铜的属于正反应,正反应的比例我们称为电流效率;能否来得及供给实际上反映的是电子流速,我们称为极限电流密度。

  下面再讲几个基本概念:

  A.铜离子活度:由溶液中的所有离子的浓度以及铜离子浓度决定,增函数;

  B.铜电极电位:由铜离子活度和温度决定,增函数,决定电镀工作电压;

  C.极限电流密度:与铜离子的扩散系数,铜离子的浓度成正比,与扩散层的厚度成反比

  从这几个概念可以看出,铜离子浓度越高应该是活度越高,但是电位也越高。温度越高,电位也是越高,扩散层厚度越大,电流密度越小;

  上面提到的扩散层,对于电流密度有着重要意义,由于电流密度和设备的设计决定实际生产时的最大电流,最后决定产量,所以扩散层对产能问题有着直接影响。

  有文献称极限电流密度状况下是能斯特扩散层模型,我们可以想象,比如在某浓度的铜离子中,从本体溶液到离钢丝表面的这段距离内,本体浓度为C,越向钢丝,浓度呈现线性下降趋势,一直到钢丝表面浓度为0,这段距离很短,可以假定在这个流体层是静止的,在超过这个距离,浓度可以被认为就是和本体一样,都是C,铜离子必须通过穿越这个扩散层才能到达钢丝表面。

  在极限电流密度的能斯特扩散区,铜离子一到达钢丝表面就减少,迅速变成铜原子固体,这个时候接触表面浓度就是0,沉积反应的速率由铜离子到钢丝表面的运输速度决定。

  如果钢丝上施加比这个时候的极限电流更大的电流,那么在钢丝表面电位就发生进一步变化,也就导致上面所说的其他比如的H+还原。

  在开篇的时候我们提到,钢铁直接暴露在酸铜溶液中,不用施加电位就会发生置换反应,所以在厚镀铜的要求下,需要对钢丝进行保护,在钢丝不腐烂的情况下使钢丝表面镀一层比铜更不活跃或者相同活跃的金属,使他们不发生置换反应,而发生致密的电沉积。

  初中化学讲到,金属的活动性顺序为:

  钾-钙-钠-镁-铝-锌-铁-锡-铅-(氢)-铜-汞-银-铂-金;另外镍也是非活泼金属,由于比铜懒惰的金属都是贵金属,会导致生产成本加大,所以我们采用了预镀铜工艺,使用的媒介是传统的NaCN/CuCN溶液。

  由于在氰化溶液中多种络合物,使沉积电位大幅度负移,这就避免了钢丝基底上生成置换铜层,简单理解是,这个溶液把钢丝保护起来,不会让钢丝与铜离子发生反应,否则就会生成“虚铜”。

  包括当前改进的以KOH浓度185g/L以及CuSO4浓度45g/L为基底的无氰电镀工艺,也必然是需要靠电位控制才能保障电镀效果的工艺方法。

  前文讲到了欧姆定律和功率公式,在我们实际生产中,经常要用到这两个公式来判断电镀机的状况。

  电阻=电压/电流,电镀的生产需要确定的是电流,这在后文将会阐述。为了控制稳定的电流,而整个电镀电路的电阻是可变的,因此电压需求跟着变动。

  那么整个电镀电路的电阻由哪些方面组成?首先这是个串联电路,电阻是由各个部分累加起来的。其次看这个串联电路的组成部分,从整流器正极出来,流经铜条导体,再经过铜条框架,连接到钛牌,钛牌与铜板接触,铜板与溶液接触,溶液再与钢丝接触,钢丝连到不锈钢滚筒,滚筒侧面连接碳刷,碳刷与铜环连接,铜环连接到铜条,最后到达负极。

  该线路中任何一个点发生接触不良,或者状况异常,都将引发电压升高。由于全电路要控制稳定的电流,所以线路功率按照公式P=I*I*R,可以知道功率是增加的,线路功率的表现就是发热,特别是铜条上,铜条占据了大部分线路,如果在某个电流发热得更厉害了,说明整个线路电阻出现了异常,应该仔细检查。

  另外一个可以应用的方面是估算电镀环节的用电成本。

  电镀机工作的电压是可以从显示仪表读出来的,工作电流也是可以读出来的,因此电镀环节的功率=U*I,24小时的用电量就可以算出来。此外根据电流和上铜量,可以粗略估算24小时的产量(后面详细阐述),大概是I/36/Mc,那么无论如何变换材料,变换导电率,如果都参照相同的工作电流,比如4000A,溶液状况认为不变,则电压也是不变的,功率是不变的,那么就可以估算不同品种的用电量。

  电镀机器除了主镀的电镀环节可变性较大以外,其他组成的辅助设备在正常工作的情况下几乎不存在功率变动,因此可以认为是不变成本。

  目前的铁丝生产工艺流程为:

  1.在线机械剥壳

  横向与纵向轮子的配合使用,使进线的盘条经过大幅度折弯,这样在表面的鳞状锈斑就在来回的扭曲之下剥离,脱落在地。

  2.在线电解酸洗

  经过机械剥壳的盘条进入酸洗槽,槽分为多格间隔,与小型整流器连接,槽中为铅板,通过交叉连接,盘条经过酸洗槽时实际是在变换阴阳极,实现阴极电解酸洗和阳极电解酸洗的交替,能达到更好的酸洗效果,且不会发生氢脆。酸采用硫酸,质量分数浓度20-30%,波美表18-25度,电流40-100A,一般取50A左右,进线粗一点的可以选择大一点的电流。

  3.在线清洗

  在线清洗的目的是去除残留在盘条表面的硫酸

  4.在线涂硼砂

  一般认为,硼砂的作用一是润滑二是粘性,其中润滑包括硼砂润滑性本身以及填补盘条表面弥补清洗不足使表面更光滑。硼砂在高温下溶解于水,清洁的盘条经过硼砂溶液则在表面沾染上硼砂溶液,为进入下一道做准备

  5.在线加热烘干

  由于滑轮式连续拉丝也是干拉机器,使用的是拉丝粉,因此在真正进入拉丝环节之前应对盘条进行烘干,高温烘箱使硼砂在加热后更好地沾在盘条表面。从最初的盘条到这里,都是粗拉的前处理,前处理的质量直接影响到拉丝,进而影响到电镀的质量,所以非常重要。

  6.存储式多头滑轮式连续拉丝机拉拔

  存储式多头滑轮式连续拉丝机对于拉拔配模没有太大的要求,因为每道都有一个储存一定量丝的轮毂,操作工可以根据当时的情况及时调整各个轮子的转速而不会断线。这道环节往往因前道的问题而出现严重质量表现,比如丝发毛或断线。钢丝发毛除了线路摩擦外,主要是酸洗,涂硼砂和模具三大因素导致。

  7.象鼻式/吊钩收线,成卷

  传统使用吊钩收线,象鼻式收线为高速拉丝提供了保障,但也应密切关注,防止线过度集中未能及时落下,或落下成圈混乱。

  8.热处理

  热处理是通过温度变化让钢丝内部的结构发生本质变化,不同成分的钢丝在不同的温度有结构临界点,国内的工厂普遍都是在抄袭他人的数据然后微调。我们一般涉及到的是三类热处理,一类是回火,不改变机械性质,可以缓解拉丝导致的钢丝内部疲劳,利于进一步拉拔;一类是退火,改变弱化机械性质的热处理,还有一类是淬火,是改变加强机械性质的热处理。淬火通常在高碳钢领域使用,比如使低一级别含碳量的钢丝通过铅淬火达到更高一级的抗拉强度。

  常规而言,铜包钢领域所涉及的热处理主要是:

  1. 中温回火,加热时间1.5-2.5小时,保温时间3-5小时,温度400-550度,这项热处理被用于对M6拉拔高强度铜包钢时使用。

  2. 退火,恒温700-780度,时间6-10小时,随炉冷却12小时,到300度以下可以出炉,也有将冷却时间延长的,冷却时间延长是为了让结构体更好的融合,使延伸更佳。

  3. 管道退火,790-500度管道递减温区,出口为200度烘干,用于细线的连续退火,管道退火设备一般同时设计有在线热浸镀锡工序。

  目前的电镀过程生产工艺流程为:

  1.浸蚀(酸洗)

  除去钢铁丝表面的锈,成分主要为氧化亚铁,氧化铁以及四氧化三铁。如果是经过高温处理过的,一般四氧化三铁相对较多,酸的强度需要高一点才能有效处理。我公司使用盐酸进行酸洗,正常浓度为15%左右,配比是刚买回来的盐酸与水按1:1.5混合,浓一点是1:1;差一点的盐酸为黄绿色,纯一点的盐酸无色。

  酸洗过程不断消耗盐酸,生成氯化亚铁和氯化铁,分别是浅绿色和黄绿色溶液。此外盐酸也能起到轻微的除油功能。另外应该注意的是,盐酸如果在除去锈的同时接触到钢丝基体,同样能与钢丝发生反应,生成氢气,如果过量反应,将形成氢脆。氢脆是溶于钢中的氢,聚合为氢分子,造成应力集中,超过钢的强度极限,在钢内部形成细小的裂纹,这将直接严重影响后续的铜包钢拉拔。

  2.清洗

  这一步的清洗主要是除去钢丝酸洗过程残留在表面的液体,为下一步清洗做准备。残留液体主要是盐酸,氯化亚铁和氯化铁。残留液体更换不及时将导致大量铁类离子沾在铁丝表面,导致一进入碱洗就表面形成黄色物质。

  3.除油(碱洗)

  经过上一步清洗,残留的盐酸,氯化亚铁和氯化铁基本被清除,但仍会有少量带入碱液氢氧化钠,生成沉淀,另外一方面是碱被带进来的盐酸中和掉。碱洗的作用是让油脂类与碱发生皂化反应,生成溶解于水的物质。所以碱不断地被消耗,沉淀不断地增加。

  4.磷化洗

  除去锈蚀和油腻之后,钢丝表面已经非常光洁,但混合物质实际还是比较多的,主要是皂化反应后的多链脂肪酸钠,磷化洗所用的磷酸钠溶液提高了钢丝表面的水洗性能,更有效地清理表面的杂质,同时我们认为磷酸钠溶液能为钢丝提供良好的保护效果,形成中性水膜防止在空气中氧化。

  5.电子酸洗

  电子酸洗采用稀硫酸,质量分数浓度大约8%,用浓硫酸按1:10兑水混合,通电,阳极为铅板,阴极为钢丝,滚镀,实质是电解质为硫酸的电解反应,在阳极生成氧气,在阴极生成大量氢气,氢气气泡从空隙喷涌而出,有人称这个为“爆炸清洗”,在气体的迅速冲击之下,彻底地去除钢丝表面最后仍残留的物质,为预镀打下良好的表面基础。电子酸洗不能过于猛烈,否则也可能埋下氢脆的隐患,如果电解硫酸浓度不够,则会影响爆炸清洗的效果。当溶液颜色很绿很黄的时候,往往是硫酸浓度过低的时候,则需要考虑将亚铁和铁离子去除以及添加硫酸。

  6.多道清洗

  此处的多道清洗,是为了清除电子酸洗残留的液体包括稀硫酸和硫酸亚铁以及硫酸铁。预镀溶液是碱性的,所以不能让酸液带入到预镀液中去。另外亚铁和铁离子都能与氰根离子发生反应生成更复杂的物质粘在钢丝表面,甚至污染溶液。此处多道清洗不仅包括水冲洗,还包括棉布在压力状态下的擦洗。

  7.预镀

  预镀,又称闪镀,是快速地在钢丝表面镀上一层薄的铜层,有效地保护钢丝基体,预镀溶液为剧毒的氰化钠/氰化亚铜混合溶液,钢丝仍然是滚镀。此过程非常关键,因为铜包钢一共就两个结合点,一是预镀层与钢丝基体的结合点,再一是预镀层与主镀层的结合点,两个结合点一定要清洗干净,而且预镀层质量须状态良好,鉴于此,我们可以理解,进出预镀的清洗环节很重要,而且预镀环节的溶液浓度控制也很重要。

  8.多道清洗

  此处的多道清洗,是为了清除预镀槽出来后残留的液体,主要是碱性的预镀混合溶液,碱性镀液在产品表面形成一层致密的碱膜,会妨碍进一步的增厚电镀,因此这里的多道清洗不仅包括水冲洗,还包括棉布在压力状态下的擦洗,特别在这里不能省略棉布的压力擦洗。

  9.活化

  活化使用稀硫酸,但浓度不能超过主镀溶液里的硫酸浓度。我公司对于活化目前没有形成成熟意见。笔者认为活化的硫酸在理论上是有必要的。如果从预镀出来的带有薄铜层的钢丝能被清水和夹紧的棉布有效地清除表面,那么在从预镀到主镀之间,唯一可能发生的就是铜的干燥和氧化,另外酸对铜表面的活化有书本可查。实践表明,活化环节去除后也并没有造成不良后果,所以笔者认为不是关键因素。

  10. 正镀

  正镀采用的是传统的酸铜电镀工艺,前道环节都得到确保的情况下,正镀将变得非常轻松。正镀的关键性体现在铜包钢最终质量的控制上,特别是导电率,真正厚度的铜层是在这个环节实现的,所以要通过准确的计算和不断的检查控制住质量,另一方面也是有效地节约成本。正镀在操作上的困难以往发生在旋转排线上,通过将放线调整为滚动放线,有望得到彻底改善,因为钢丝在设备中展开方向是一致的,就有效地缓解了钢线本身的残留应力。

  11. 镀后清洗

  镀后的清洗用略带碱性的肥皂液是为了中和酸性的主镀液,否则残留在半成品铜包钢的酸性主镀液暴露在空气中将形成微型电解池,加速铜的氧化导致发黑。氧化的半成品在后续拉拔时仍会残留氧化斑在成品表面,严重影响表面质量。

  12. 加热烘干

  加热烘干是为了强化表面保护的效果,将水溶液最后去除,使铜层能够在干燥的环境下得到保存,特别是在夏天,加热烘干的作用特别明显。

  13. 收线

  我公司原来采用100公斤塑料盘收线,随着客户要求的提高,为了减少大盘包装中接头的数量,现在已经改进为500公斤铁盘收线,收线的排线质量同样影响在本公司后续拉拔时的效率,因此现场操作也应该对排线特别注意。

  14. 拉丝机拉拔

  拉拔过程是通过拉丝机牵引,将镀完的半成品线经过数道模具拉拔达变形到最终要求的线径。目前我公司的拉丝机拉拔能力不统一,收线能力也不统一,生产主管应该对拉丝机的性能有充分了解,拉丝机的总体产能也缺乏有效评估。

  15. 最终收线

  按照客户定单的包装要求,我们将不同的铁盘或木盘装到拉丝机的收线设备上,完成排线、收线,到达一定重量后下盘进入包装流程

  16. 包装

  包装主要是内包,外包和固定。内包应使用薄塑料膜保护,外包使用蛇皮袋、硬纸板甚至木条包围,最后使用木托架,铁支架等固定,用钢铁打包带捆绑。在包装盘的明显位置标贴麦头、检测报告等客户要求的内容。

  电镀参数的目的是实现上铜重量比的控制,要弄懂电镀参数首先要理解与电镀相关的几个重要概念及公式:

  1.法拉第定律

  法拉第定律的电镀计算的最根本,公式为电镀铜的重量=铜的电化当量*工作电流*工作时间*电流效率,表达为m=Q*I*t*η

  电化当量表示的是一库仑电子所产生或消耗的以克为单位的重量,铜的电化当量Q=63.55/2/96487=3.293*10-4 g*C-1

  2.电流密度

  之前提到极限电流密度的概念,电流密度表达的意思是在单位面积上分布的电流的密度,所以电流密度=总工作电流/总工作表面积,表达为ASD=I/S,电流单位为A,表面积单位为平方分米dm2,ASD的单位写为asd,表示每平方分米多少安培。由于法拉第定律涉及电流和电流效率参数,所以必须考虑电流密度是否超过极限电流密度,如果超过将影响电流效率的值。

  3.转速采集

  转速采集是滚镀中牵涉的有关角速度值的特殊采集过程,不像挂镀,挂镀从进入溶液到出溶液的时间是可以用秒表测出来的,线材的连续滚镀,如果取线材上的某一点从进入溶液到出溶液时间是可以测算出来的,但某一质点用于计算太难理解。无论无何,由于法拉第定律还涉及时间参数,所以滚筒的转速采集也至关重要。一是要搞清楚转速与仪表控制是否同比例,二是要搞清楚仪表上的显示与实际转动速度到底是什么关系。

  转速采集可以采用红外线扫描法,在滚筒侧面粘贴反光标签,用红外线扫描计转速,单位RPM,即每分钟多少转;也可以采用定圈计时法,选取一枚滚筒上的螺丝定位,以这枚螺丝到达某位置开始计算,转动数圈后再次经过同一位置需要多少时间,则可计算出转速。

  4.电流效率

  电流效率前面已经阐述过,η的变化根本原因是电压的变化导致的过电位,使得允许发生更多的副反应,无论是发生在阴极还是阳极。电压变化的问题应该考察溶液浓度,电流密度,阳极面积,溶液温度等。

  5.阴、阳极面积

  阳极是铜板,工作面主要是朝向溶液方向的一面,背向溶液方向的一面一般认为按50%计算。阴极是钢丝,完全暴露在溶液中,而且是行进状态,溶液也是流动的,所以钢丝浸泡在溶液内的表面积全部被认为是有效阴极面积。有资料显示,阳极和阴极在酸铜溶液电镀非搅拌情况下,极限电流密度几乎相同,都为10asd,因此按照这个理论推算,阴极和阳极的面积比应该是1:1,但是存在一个问题,电镀铜使用的是可溶性的阳极铜,所以铜是在不断消耗的,如果起点状态就是阴极和阳极1:1,当阳极消耗时,阳极电流密度势必增加而很快超过极限电流密度,那时将导致阳极过极化,电位增加,电解水生成氧气。所以一般我们采用1:2的阴极、阳极比例,为的就是给阳极留一点不断溶解的空间。

  准备好了以上的知识,可以进入实战的演算:

  依据法拉第定律,拆分电镀槽的连续电镀为停顿式电镀,我们假设线上的某个点从进入镀槽到出镀槽所需要的时间是t,所经过的距离为L,那么在t这个时间段,电镀产生的铜实际是均匀地分布到这个长度L上的。通过计算可以得到:

  单位长度(1m)铁丝上的铜重量AVGm=QI (L/v)η/L=QIη/v,其中v是线行进的速度,单位m/s,L是上面假设的长度,单位m,所需要的时间t,单位s,其他QI都是前面提到的铜的电化当量和电镀槽的工作电流。

  单位长度(1m)铁丝重量为 Sm=(π/4) * D * D *Ρ铁 ,其中Ρ铁为钢铁丝密度,单位g/cm3,D表示钢铁丝进线线径,单位mm;

  两者的比例就是单位长度(1m)铜包钢当中的铜与铁的比例:

  Mc Q Iη/ v

  ---------- = ---------------------------

  (1-Mc) (π/4) * D * D *Ρ铁

  生产前,我们已经通过计算知道了要实现的铜含量的比例,也确定了选材的直径,钢铁的密度范围是确定的,相差无几,Q值是常量,η是基本稳定在某个范围的值,这样就可以得出I/v的取值,线速度v值可以通过角速度转速采集,与滚筒的周长挂钩即可得到。

  但在实际操作中,上述计算所涉及的参数中I和v都是操作工按照要求人工调节的,当然也可以通过仪表显示,但仪表的精度性能会导致误差,D为存在波动的钢铁丝的线径,应该分类控制;计算Mc时候的γs为存在波动的钢铁丝的导电率,应该分类控制;计算Mc时候的Ρ铁和Ρ铜为固定值,Q为固定值,最后是η,受到溶液状态的影响,也是受影响因素最多的参数。庆幸的是,即便对溶液控制不够严格,η的波动范围也不会太大(理论上硫酸铜硫酸体系的效率被认为接近100%,但经统计在94-98%之间)。

  所以从控制的角度,无论如何,D和γs的分类控制是必要的,另外要尽可能维持好η值,一方面可以降低副反应消耗,另一方面可以提高产品质量的稳定性。维持好η值,应该考察溶液浓度,电流密度,阳极面积,电压状况,溶液温度等,前面已经详细阐述过。

  参数的演算,真正意义在于已知某参数的情况下进行快速地变换,从之前推算出来的公式可以看出,其他参数不变,只要维持I/v的比值,生产出来的货物品质就不会发生变动。所以现在常规的做法就是假设v不变通过比值反过来计算电流,得到电流后再适当同步调整电流和速度。比如已经知道某设备上次生产的时候电流I1,速度V1,直径D1,铜含量是Mc1;而这次生产的时候,如果速度还是V1,直径D2,铜含量是Mc2,那么电流应该调节到多少呢?

  都还是运用这个公式,两者对比相除就能得到答案:

  Mc1 Q I1η/ V1

  ---------- = ---------------------------

  (1-Mc1) (π/4) * D1 * D1 *Ρ铁

  Mc2 Q I2η/ V1

  ---------- = ---------------------------

  (1-Mc2) (π/4) * D2 * D2 *Ρ铁

  Mc1(1-Mc2) I1*D2*D2

  --------------- = -------------------------

  Mc2(1-Mc1) I2*D1*D1

  如果能熟练运用上面的公式就可以快速解决很多问题。

  我们也注意到,很多生产线上锻炼出来的老师傅,他们靠经验积累了土方法,虽然不够准确,但很实用,很简便,在这里也一并阐述一下:

  前面讲的参数演算是以微观为基础的准确计算,各方面数字讲究精确,测速也要尽可能准确,有人总结出了宏观的参数演算方法,我们可以称之为产量法。

  第一点,同样依据法拉第定律,整流器在电流I时连续工作24小时的电解铜产量是 3.293*10-4 *I*24*60*60*97% 单位是克,结果是27.6*I,在以往的计算过程偶然发现,电流7200A的时候,27.6*7200=198720克,大约是200公斤,所以就形成经验值:工作电流7200A,日产铜200公斤;

  第二点,同样依据转速采集,如果转速是R rpm,滚筒周长是N cm,在进线速度是R*N/100/60,24小时内进线长度为(R*N/100/60)* 24*60*60=14.4 R*N;

  单位长度的直径为D的钢丝重量=0.7854*D*D*钢丝密度=0.7854*D*D*7.86,这样24小时之内设备“吞”进钢丝的总重量为14.4*R*N*0.7854*7.86*D*D简化为88.895*R*N*D*D

  第三点,两者对比得到含量比例,一般来说N=175cm,如果取直径2.0的钢丝,那么日进钢丝:88.895*R*175*2*2=62226克,在某个速度时如果采集到了R值,就知道了在这个速度下24小时的钢丝吞进量,按照含量比可以得到24小时应该电解铜的重量,对照7200A是200公斤等比例变化就可以得到电流参数。

  由于目前最摸不透的是电流效率,特别是在冷启动的情况下,而且刚启动时铜板与钛牌接触也不好,电压相对很高,所以比较难把握,必须提高巡回检测频率缩短参数调整所需要的时间。当溶液问题,电压等到达基本正常的状态,则以上精确计算和经验估算,都能比较准确地把握住铜含量。

  对于软线生产,由于软线在电镀过程的延伸,其实不会对产量和质量造成影响,如同线材穿过模具,只要不松弛(等同打滑)不断线,延伸在单位时间通过线材上某个截面的体积是一样的,也就是:

  v1*S1 = v2 * S2,当S2变小时v2必然增大

  或者说 v1* (π/4) * D1 * D1=v2*(π/4) * D 2* D2

  通过上文关于铜含量控制的表达式可以看出,上铜比例不会变。但是误差在于,从放线到进入主镀溶液这段距离之内软线所发生的形变造成的缩小的线径,才应该是真正用于理论测算的线径,进入溶液后发生的形变则不再产生影响。

  一.影响电镀铜包钢产量的决定性要素

  由于硬态线在电镀过程的延伸几乎可以忽略,产量可以从电镀收线的角度理解为24小时正常生产收多少公斤线的问题,表示为:

  产量P(g)=[(π/4) * D * D * v *ρ铁 * 60* 60 * 24] / (1-Mc)--------------------①

  D: 铁丝进线线径,单位mm

  v: 铁丝在镀槽中的移动速度,单位m/s

  Mc: 铜层质量比,单位%

  ρ铁: 铁丝密度,单位g/cm2

  根据铜包钢双金属导体本身的特征,铁丝导电率与最终成品导电率直接决定铜层体积比,从而间接决定铜层质量比,因此同一导电率产品的产量函数的变量只剩下D与v,那么这两者是什么关系?能不能理解为线径大产量就大,或者v大产量就大?不能忽略的是,Mc的值跟D与v有直接限制关系,所以D与v不是随意可以变动的,演算D与v的关系有助于进一步查找关键变量。

  铁丝上任意一个质点,从进镀槽开始到出镀槽,都均匀地经过镀液环境电流的“洗礼”,假设铁丝进出镀槽的总长度L(m),电流I,电流效率η,那么

  整流器放电时间t = L/v----------------------------------------------------------------②

  放电过程电镀铜总重量为M=Q I tη-----------------------------------------------③

  这些铜均匀地分布在总长L的铁丝上,所以

  单位长度(1m)铁丝上的铜重量AVGm=QI (L/v)η/L=QIη/v------------------④

  单位长度(1m)铁丝重量为 (π/4) * D * D *ρ铁

  Mc Q Iη/ v

  ---------- = --------------------------- --------------------⑤

  (1-Mc) (π/4) * D * D *ρ铁

  由⑤式变为

  v Q Iη

  -------- = ------------------------------------ --------------------⑥

  (1-Mc) (π/4) * D * D *ρ铁 * Mc

  将⑥式代入①式得到

  [(π/4) * D * D *ρ铁 * 60 * 60 * 24] * Q Iη 60 * 60 * 24 * Q Iη

  产量P(g)= -------------------------------------------------------- = ---------------------------

  (π/4) * D * D *ρ铁 * Mc Mc

  上式中Q为铜的电化当量定值63.54/192969.12,η受设备状态、溶液情况以及电流密度等影响,根据我公司实际情况统计一般在94%-97%,由此可见,同一导电率的硬线的产量直接由电流决定,取94%作为电流效率的保守估计,再进一步代入数据得到

  产量(公斤)= I / 37.394 Mc

  二.影响电镀铜包钢产量的工艺限制性要素

  那么电镀过程的电流是否可以无限制地高以追求最大产量化?我们知道电镀过程对于电流的限制在于电流密度和体积电流密度,其中阴极电流密度影响相对较大。假设电镀槽有效长度L1(单位m),缠绕道数N,则

  阴极电流密度ASD= I/(π* D * 0.01 * L1 * 10 * 2 * N )

  电流体积密度A/L= I/ 溶液总体积

  硫酸铜电镀非空气搅拌情况下,以张家港设计出来的槽长L1=8米为例,

  则ASD= I / (5.02655 * D * N)---------------------------------------------- ⑦

  由于普通硫酸铜电镀ASD一般在10以内,ASD=8属于理想情况的高密度段,更高的ASD会明显增加副反应降低η值,加快水温升高,耗电增加。 因此一般最大电流=5.02655 * 8 * D * N = 40.2124 D* N,将此结论代入第一节的产量简化公式,得到

  产量(公斤) = 40.2124 D* N/37.394 Mc = 1. 07535 D * N/ Mc

  为了方便估算最大产量,我们略去1. 07535,直接记忆为

  产量(估算公斤)= D * N / Mc--------------------------------------------⑧

  其他镀种及搅拌情况决定不同的ASD,但计算原理一致,由此可见,根据镀种工艺不同和搅拌情况引起的ASD极值不同成为了理论产量的限制性要素,电流因素由于工艺的原因被进线线径D和缠绕道数N两者相结合的新要素所取代。

  三.影响电镀铜包钢产量的技术及设备限制性要素

  根据表达式⑧,做同一导电率产品进线线径越大,道数越多则产量越高,这不同于表达式①,表达式①中的D,v组合与Mc有直接关系,而表达式⑧中的D,N组合与Mc没有直接关联。

  D,N的乘积最大值直接受到I最大值的制约,也就是整流器电流最大值的制约。本文第一部分论证了追求产量I越大越好,第二部分阐述了ASD要小于某个值,也就是DN乘积要最大,然后看I最大可以达到多少以确保ASD不超标。

  假设I<=10000A,而N受到生产设备设计的制约,另假设N<=120,最后考察的是D是否也有制约。对于硬态线的生产,电镀后的拉拔要达到某个抗拉强度指标,回火状态的直径D直接影响到最终成品的抗拉强度,因此按照不同产品的技术要求,D也可能有其最大值限制。用纤维拉拔形变量与抗拉强度关系的理论以及双金属复合法则可以估算成品抗拉强度的范围,反推可以得到初始回火线径的大小。此外D越大,N越高,机器转动负荷也大,特别是在做高导超高抗拉线出现意外断线时增加处理难度。

  以2.0mm进线,120道缠绕做30%导电率硬线(铜含量Mc20%左右)为例,ASD=8的时候I=9650A,接近10000A整流器极限,通过计算得到理论日产量是1290KG.;以2.0mm进线,80道缠绕做21%导电率硬线(铜含量Mc 8%左右)为例,ASD=8的时候I=6434A,理论日产量2150KG

  到这里并没有结束,技术与设备限制因素必须考虑任何对生产有限制的环节,也就是参数极值。虽然表达式中v都没有体现出来,但在生产过程v受到电机与传动设计的制约,而并不是任意范围,这一点也值得注意。

  四.产量问题的经验算法:

  在讲到参数算法的段落中,提到了经验值,就是整流器工作24小时,在7200电流的时候是电镀200公斤铜,用这个比例,我们可以演算任何电流时24小时工作时间电镀的铜的重量,关系是:

  7200 I

  -------= ------- 变换一下得到 m= I/36

  200 m

  做任何品种的时候,我们已经提前计算出了Mc,那么m重量的铜按照Mc的上铜比例做成铜包钢,铜包钢的重量=m/Mc=I/36Mc,这是最容易记忆的经验算法。

  绞线是用于接地防雷的铜包钢延伸产品,由两个参数部分组成,一是单根线的状态,二是绞股的要求。单根线的状态就是常规铜包钢所具备的状态,国内市场一般使用退火软态,而国际市场一般使用硬态,特别是ASTM B228/B229两大标准,都是规定的HS和EHS状态的绞线。

  单根线的状态在此不在赘述。绞股的要求主要包括股数,完成直径,截面积,节距等。

  股数一般为3股,7股,19股,37股

  经验数据显示,节距一般是总完成直径的15-20倍之间,国际标准标准显示,3股绞线节距一般是14-20倍之间,理想状况是16.5倍;7股和19股一般是10-16倍之间,理想状况是13.5倍。

  完成直径按照经验数据,是√股数*1.15*单根直径(单线<0.3mm)以及

  √股数*1.25*单根直径(单线>0.3mm)

  总截面积可以粗略估算为单根截面积*股数,实际要比计算出的截面积略大。

  3股绞线是交叉型,在一个节距内展开,看到的是斜向排列的三根单线;

  7股以上的绞线正中间一根笔直,但周围也是交叉型,在一个节距内展开,看到的也是斜向排列的单线,原理参照中学立体几何讲到的蚂蚁爬圆柱体表面的基本原理。

  正因为绞线中大部分单线是斜向走行,所以1公里长度的绞线展开后,实际单线长度平均都大于1公里,这就涉及一个计算系数,参照美国标准,3根绞线增加系数为0.8%;7根绞线增加系数为1%;19根绞线增加系数为1.4%,37根绞线增加系数为2%,增加系数直接可以用于计算整根绞线的公里电阻和公里重量。(如果需要更精确的计算,参见美国标准第10部分以及NBS手册100)

  破断拉力方面,7股以上绞线是单根线破断拉力累加的90%,3股绞线是单根线破断拉力累加的95%,密度计算与前文所述的单线算法一致。

  在拉丝领域,人们普遍使用滑动式水箱拉丝机,也就是卷筒与钢丝线速度存在差距,这样钢丝才能在与卷筒的接触面打滑,从而产生滑动摩擦力,这个力量带动钢丝在每个模具前后实现拉拔。

  首先是拉丝生产的效率问题,参照钢丝生产效率的计算,最关键的是机器的利用率,出线的大小,以及最快收线速度。如果按每小时多少公斤来计算生产效率,那么生产效率=收线速度*铜包钢截面积*铜包钢密度*机器利用率。机器利用率是指24小时内机器实际全速运行的时间,如果通过统计,在假设100%利用率的前提下得出利用率误差的最大和最小值,或者做分类统计,那么我们可以得到平均误差,从而确定拉丝生产的效率评估。

  其次是拉丝的机理问题,参照有关复合线材的滑动拉拔过程,我们知道金属塑性变形一般是通过位错在滑移面上的运动来实现的,多晶体变形时还要通过各晶粒的协调来进行。由于晶界的复杂性和不均匀性、原始晶体颗粒的不均匀性等原因,塑性变形在金属内部也不会绝对均匀,这种变形的不均匀性会对铜包钢线的后续变形产生影响。

  在冷变形时,金属会产生应变强化效应,由于铜层的应变硬化指数比钢芯的大,因此在拉拔过程中,铜层的应变强化比较明显(俗话说变硬变得快),即继续变形所需增加的应力更高,因此在铜包钢的拉拔过程中,铜层才不至于在较大的应力作用下遭到破坏,同时由于应变强化的存在,随变形量的加大,变形也会逐渐趋于均匀。韩国科技工作者通过研究发现,工作区角度,总变形量都会导致铜层比例的不同变化,这与应变强化是有直接关系的,在我公司常规生产中,通过分析统计发现,铜层变化几乎可以忽略。

  再次是模具的工作问题,学习模具供应商样本提供的切面图可以知道,模具内部结构主要分六个区域,入口区,润滑区,压缩区,定径区,安全角,出口区,最关键的是压缩区的屈服挤压的应力以及定径区的摩擦力。经过模具时的拉拔应力与铜包钢本身的屈服应力,压缩比,工作区角度,材料摩擦系数以及后拉应力决定。而铜包钢本身的屈服应力同样是依据加法原理,由铜的屈服应力、钢的屈服应力按贡献比例累加得到。

  最后是通过设备上的塔轮工作,完成拉拔。前面已经讲到,滑动拉丝的根本是依靠滑动摩擦,也就是说铜包钢在塔轮上的运动速度要小于塔轮的转动线速度,这样在进线端始终是松弛状态(后拉力为0),反之进线端甭紧则会加大反拉力,从而加大前拉力,容易导致断线。具体计算过程参加宣天鹏有关滑动拉丝基本条件的论文,最终得到的结果是:通过拉丝模线材的延伸系数应大于相邻塔轮的梯度,表示为μ/ε>1,这样线材在拉拔过程时而紧绕在塔轮上同步前进,时而松开打滑,当然这就会对塔轮表面产生磨损,增加功率损耗。

  塔轮转动的线速度与线材在拉拔时候的速度的比值,我们称为滑动系数;塔轮转动的线速度与线材在拉拔时候的速度的差为绝对滑动量;绝对滑动量与塔轮转动的线速度的比值,我们称为滑动率;累积的滑动系数是各道次滑动系数的连乘,累积滑动率为1-1/累积滑动系数。

  资料显示,滑动系数一般在1.02-1.10之间,铜包钢与模具有着良好的润滑作用,与塔轮的相对磨损也小,所以有学者建议滑动系数取在1.01-1.04之内。我们倾向于1.02。

  实际拉拔的过程,因为每道次都预设了滑动,那么离成品模越远的道次,塔轮与铜包钢线之间的滑动就越大,塔轮表面磨损也就越严重,这种滑动的不均匀性会缩短塔轮的使用寿命,因此要考虑一个累积滑动效应,它是从成品模开始向进线方向以连乘方式传播和累积,道次越前,打滑越大,磨损越严重,同时道次越前,线径越粗,拉拔负荷越大,功率损耗也越大,线材与塔轮之间损伤也越严重,导致塔轮磨出沟槽,或者在拉拔时线材抛起带动模具晃动,线材受力不均匀,出现竹节状或断开。

  配模一般采用等滑动率法,距离出口处1/3处保持1.04-1.05滑动率,从距离出口处1/3处向进口处,依次逐渐降低滑动率,最后降到1.01,箭头图表示为:

  1.01—1.01—1.01—1.02—1.03—1.04—1.04—1.04—1.05

  在配模时,与伸长相对应的有一个减面率的概念,也就是面积减少的比例。比如从1.1拉到1.02,面积比例是1.1*1.1:1.02*1.02=1.163,进线是1.1,出线是1.02,但是时间流量是一致的,面积的变化的同时是长度的变化,进线面积是出线面积的1.163倍,那么出线的长度就是进线长度的1.163倍,16.3%就是伸长率,而减面率是14.02%,准确的配法是伸长率,有时候也参考减面率来配,因为减面率以进线为比较基础,伸长率以出线为比较基础,所以减面率必然比伸长率大,打滑系数就更大。各道次伸长的分布规律一般是第一道低一些,这是因为线坯的接头强度较低,线材弯曲不直,表面粗糙,粗细不匀等,所以预留安全系数要大一些。第二、三道可以取高一些,因为经过第一道拉拔后,各种影响安全系数的因素大大下降,同时金属的变形硬化程度也很小,这时可以充分利用金属的塑性,而在以后的各道次中,伸长可以逐道递减,这是因为变形硬化程度增加,线径减小,金属塑性下降,其内部缺陷和外界条件对安全系数的影响也逐渐增加。

  我们的普通拉丝机的塔轮梯度(又称塔极比)大约是10-12%之间,加上滑动率,一般将配比定为13-15%之间,依据相邻模具的出线口径大小,我们可以直接算出减面率或者伸长率,或者反过来,已知道某道模具的大小,已知需要的伸长率,可以推算上一道次模具的大小。值得一提的是,在拉拔软线时,一定要注册出线模的局部压缩不能太大,否则定速轮张力过大会将软线拉伤,导致线径缩小,延伸下降。

  电镀故障分为电路故障和溶液故障(电镀的机械故障和拉丝的机械故障不列入本讲义)

  电路故障按照电路学基本原理分析排除,目前所遇到的常见故障包括:

  1. 铜牌发烫:观察电压是否波动,检查每个碳刷接触的发热情况,检查铜环表面情况,停机检查铜环与不锈钢滚筒接触面

  2. 整流器停止工作:检查通风口,增加散热面积,否则立刻通知供应商

  3. 电流/电压异常大规模波动:检查槽中间分离区域是否铜板有接触

  4. 电压太小:检查钢丝与铜板是否短路,可能看到火花

  溶液故障直接表现为拉丝过程的脱铜,目前所遇到的常见故障包括:

  A.酸洗故障

  1.溶液颜色太绿太黄:酸浓度过低,钢丝清洗不干净,需要更换酸洗液

  2.溶液颜色正常但气泡不多:酸浓度过低,添加硫酸,也有必要检查线路

  3.气泡过多,表面毛孔多:电流密度过大,调整电流

  B. 预镀故障

  1.溶液浑浊,甚至发白:酸洗后的清洗不干净,有污染带入,检查清洗

  2.溶液颜色暗红:氰化亚铜浓度过高

  3.溶液颜色偏蓝:游离氰化物太少,分析含量,增加氰化钠

  4.溶液颜色正常但钢丝周围起“雾”太多:游离氰化物浓度偏高,分析含量,稀释溶液

  5.前几道钢丝不上铜或薄:游离氰化物浓度过高,分析含量,稀释溶液,添加适量氰化亚铜

  6.预镀铜层颜色暗淡:游离氰化钠少或缺铜,同时适当添加酒石酸钾钠

  C.主镀故障

  1.硫酸铜有结晶:酸浓度过高或过低,温度过低,参照工艺参数,对溶液加热

  2.电压过高,液温过高:铜板缺少,硫酸缺少,检查阳极面,检查硫酸含量

  3.参数不准:温度过低,电流太高,核对电流密度,对溶液加热

  4.钢丝烂断:检查预镀溶液浓度

  5.半成品结晶粗:硫酸铜浓度过高,稀释溶液

  6.半成品光泽暗淡:电流密度过高,调整电流

  在生产实践中,还涉及硫酸铜浓度升高和铜泥的产生两个问题,其中硫酸铜浓度升高已经通过理论得到证实,属于不可避免的问题,量化问题得到论证,铜泥的产生虽然也是不可避免的问题,但是量化问题暂时还未能得到论证。

  A.硫酸铜浓度的升高

  前文已经引用技术文献提出酸铜电镀体系的电流效率在94-98%之间,也就是说电流的作用,从铜板上抽取的电子,只有94-98%的用于将铜离子转换为铜原子,剩下的2-6%则是用于将氢离子转换为氢气。

  这样一来,阳极上失去电子后,有100%的铜变为铜离子,而阴极上只转换了94-98%的铜,溶液体系实际上就是增加了2-6%的铜,同时减少了氢。这样的结果是溶液中硫酸铜浓度增加,而硫酸浓度降低,这个原理指导我们对溶液的控制过程,应该是不断地添加硫酸,以及稀释硫酸铜浓度。

  B. 铜泥是什么?如何产生

  铜泥在清除完铜板之后的槽底可以看到,表面浮有粉红色粉末状,底部为黑色等杂质,甚至块状。粉红色粉末可以确定为氧化亚铜,不溶性物质,不能与酸反应,产生的过程在相关技术资料中被认为是在铜板表面发生的歧化反应,即铜与铜离子的反应,而且要有氧气的条件。

  这让我们联想到在冷机启动的时候,铜板与钛牌接触还不够紧密,如果强行打高电流,电压过高,在铜板表面以及铜板与钛牌线状接触面由于过电位是发生电解水生成氧气的反应的,因此冷启动过程只能逐渐提高电流,而且铺设铜板的时候要尽可能使接触面良好,缩短开机的适应时间。

  至于黑色沉淀杂质,应该是各类混合物,包括水中的有机杂质,以及水中的硬水物质与硫酸根离子发生的沉淀反应,所以水的净化必定是电镀的一个重要环节。本段只是笔者的假设,具备条件时可以进行进一步地溶液分析和生产分析。

  镀铜后拉丝故障主要体现是断线,主要包括:

  1.脱铜断线:立刻向电镀车间反馈,确定是基体与预镀脱铜还是预镀与主镀脱铜,确定断线是偶尔断线还是连续断线

  2.集中某一模具断线:检查断线前后模具出线的实际线径,核对压缩比,出线受损的及时更换模具

  3.不规律断线:观察断线切面,如果是凹凸状则是材料疲劳,如果是骨折状则是材料有杂质裂断

  盘条拉丝故障主要体现是断线或毛线,可能产生原因为:

  1.酸洗过度或不足,过度酸洗导致气毛孔粗大,拉拔后粗糙放大发毛;过少则清洗不干净,表面仍然有锈蚀,在拉拔后结块或者可见锈斑;

  2.涂硼不到位,通常是由于硼砂溶解不足,缺少硼砂或者温度不够,导致涂硼不到位,表面不光滑以及拉丝粉沾不均匀,导致在拉拔过程润滑不均匀发毛

  3.模具变形,由于粗拉使用钨钢模,且属于干拉,冷却不足,所以损耗较大,也可能导致断线或毛线

  4.盘条本身杂质导致断线,通常可见鱼鳞样不规则裂口

  除了断线以外,常见的还有变频器设置故障,这就要求拉丝部门的负责人对变频器内的基本设置有了解。一般来说变频器有操作密码,在输入操作密码后,进入管理界面,可以设置张力杆位置,收线盘的尺寸,拉丝的线径,刹车和启动等。也有特殊情况比如可能是张力杆电阻发生故障等,此类情况应立刻与设备供应商的电气工程师联络。

  考虑到成品还涉及排线,表面质量等问题,因此排线故障和表面故障也值得注意。

  *经常观察排线效果,观察盘的平衡,如果发生排线故障应立刻修复排线器

  *经常用手感觉表面效果,如果发现发毛或竹节,应立刻检查线是否与机器发生摩擦,检查模具状态是否正常

  盘条电解酸洗:20%质量分数浓度,电流50A左右

  热处理退火温度:700-780度,恒温时间6-10小时,随炉冷却12小时

  热处理中温回火温度:400-550度,加热时间1.5-2.5小时,保温时间3-5小时

  盐酸酸洗:15%质量分数浓度,添加乌洛托品或苯并三氮唑可以起到缓解对钢基损伤的作用;

  烧碱碱洗:1mol/L的物质量浓度,添加一些纯碱可以起到对酸的缓冲作用;

  电子硫酸酸洗:8-20%质量分数浓度;

  活化硫酸:8%质量分数浓度;

  预镀:游离氰化钠:5-10g/L;氰化亚铜:15-20g/L;

  主镀:硫酸:50-80g/L;硫酸铜:180-260g/L;

  主镀温度:30-50℃,夏天会增高;

  盐酸酸洗温度:常温;

  电子硫酸酸洗温度:常温;

  碱洗温度:最好加热到50℃以上,常温也可;

  烘干:短路烘干,手感稍微发烫为适宜。

  管道退火烘干:200度

  工艺控制主要是对预镀和主镀一共四类物质的浓度的检测,检测方法参见电镀手册中有关浓度滴定的方法,检测出的结果单位是g/L,只要知道预镀和主镀槽中溶液的总体积,就能计算出需要添加的化学物质(包括水稀释时)的重量。

  生产巡视中,只能靠感官查看,包括眼睛所能看到的颜色、光泽或排线晃动,指针波动或者异常时的火花;耳朵能听到的机械摩擦的声音,或者轻微的气泡声;手能触摸到的线的表面,鼻子能闻到的气味等。现象背后的实质问题需要通过分析,甚至检测才能发现。当然,巡视与检测同等重要,在强调巡视能力的同时,也有必要加强专业人员的检测能力。

  1.千分尺的使用

  1. 测量前对千分尺归零,归零时应与测量时所用速度和力度一致,缓慢转动测量杆与测量钻接触,用校正杆对准刻度线,以及调零数字显示

  2. 测量前归零应确保两次以上,测量时进行三次以上测量

  3. 严禁单手测量,应使用千分尺底座

  4. 测量完毕应再次回零检查,示值零位误差不得超过0.002mm,否则应重新校正并测量

  5. 千分尺不使用时应关闭电源放置于对应的盒子中,但测量杆与测量钻不得接触

  6. 随时注意数字显示千分尺的电量情况,如出现数字跳动或不清晰,应及时更换电池

  2.抗拉设备的使用

  1. 测量前热机并归零位,检查夹具状态

  2. 取样长度略大于与测量夹具间距离,取样时不得对样品造成力学伤害

  3. 确保夹具有足够的力量抓住样品两端

  4. 启动抗拉设备按钮至样品被拉断,断裂点不得近距离靠近两端,否则重新试验

  5. 同一卷试样实验有效次数不得少于三次

  6. 试验完毕的废品应放置于垃圾桶,于交班时清理

  3.电阻仪的使用

  1. 测量前热机并归零位,检查夹具状态

  2. 预估测量值并选择合适的测量档

  3. 取样长度略大于一米,取样时不得对样品造成表面伤害或力学伤害

  4. 确保夹具平稳有效夹住样品两端并通过调节夹具使试样保持直线状态

  5. 旋转电桥步进罗盘至指针指于中间位置或等待电子电阻仪器读数稳定后读数

  6. 平缓取出样品放置于垃圾桶,于交班时清理

  7. 其他参阅电阻仪器的使用说明书

  4.分析天平的使用

  1. 测量前热机半小时

  2. 调整底座螺丝使机器处于水平位置,确保气泡在小窗口正中间

  3. 按TARE归零再按CAL,之后打开窗口把校正砝码放在平台正中间关闭窗口

  4. 再等待若干时间直至数字不再跳动

  5. 打开窗口取走校正砝码并关闭窗口,数字回零位不动后按TARE再次归零

  6. 每次测量必须确保窗口关闭严实,取三个值的平均值,测试铜含量时按脱铜前最小值与脱铜后最大值比对

  7. 测量时样品放置于平台中间,完毕后取出样品关闭窗口

  5.化学分析仪器的使用

  1. 分析药品密封放于各试剂瓶并用标签明显标注,根据化学性质适当分区或隔离

  2. 滴管、移液管、滴定管、吸管、玻璃棒等玻璃器具清洗后放于塑料架

  3. 烧杯、锥型瓶洗后倒置,带塞子盖子的容器盖好放于安全位置

  4. 容器使用完毕必须立即清洗干净

  5. 高清洁滴定实验所用容器应分开管理,尽可能避免交叉使用。

  6.铜含量实验

  1. 使用过硫酸铵或碳酸氢铵,氨水及双氧水混合溶液,氨水与铵盐比例大约为2:1

  2. 精密电子天平开启预热并校正至0点,读数不波动

  3. 取样5CM,两端磨平整或使用焊接机的切割头切割

  4. 酒精清洗试样,烘干,称重W1,三次称重取平均值,或保险起见取最小值

  5. 将样品放于混合溶液,用镊子拎于液面附近

  6. 样品表面反应速度明显下降时检查表面,直到表面呈现明显铁丝颜色,确保没有任何红色铜层遗留

  7. 酒精清洗试样,烘干,称重W2,三次称重取平均值,或保险起见取最大值

  8. 计算铜含量比(W1-W2)/W1,同时对照样品最小值与脱铜后最大值确保比例

  客户提出包装要求,重点是在盘的尺寸上,一个盘的性能以下图为例包括:

  1.材质:铁盘(我们也有木盘)

  2.盘面大小flange OD:760mm

  3.盘内孔大小flange ID:127-130mm

  4.盘内筒直径barrel diameter:360mm

  5.助推孔直径:24mm

  6.助推孔距离盘面中心距离:130/2 + 75 +24/2 =152mm

  7.盘边内距:524mm

  8.盘边外距:540mm

  9.盘边厚度:8mm

  10. 盘包装重量范围:900-1000KG

  11. 内层包装材料:塑料防水薄膜

  12. 外层包装材料:编织袋或纸板

  13. 打包方法:一盘一架

  14. 托架材质:铁质

  A.游离氰化钠浓度测定

  分析步骤:用移液管取镀液5mL,放入250mL锥形瓶,加水50mL,加10%碘化钾溶液2mL,用0.1mol/L标准硝酸银溶液滴定,澄清开始变浑浊时为终点;

  计算结果:[NaCN]=1.96*V,V为滴定毫升数

  B.氰化亚铜浓度测定

  分析步骤:用移液体管取镀液10mL,放入100mL容量瓶,加水至刻度,摇匀,取稀释液10mL,放入300mL锥形瓶中,加过硫酸铵1g,摇动片刻,加试剂级氨水至溶液呈深蓝色,加水100mL,PAN指示剂10滴,用标准0.05mol/L的EDTA溶液滴定,溶液由紫红色变绿色时为终点;

  计算结果:[Cu]=3.175*V,V为滴定毫升数

  C.硫酸浓度测定

  分析步骤:用移液管取镀液10mL于250mL锥形瓶中,加水100mL及甲基橙10滴,以1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至溶液由红色转橙黄色为终点;

  计算结果:[H2SO4]=4.9*V,V为滴定毫升数

  D.硫酸铜浓度测定

  分析步骤:用移液管取镀液2mL于300mL锥形瓶中,加水100mL、氟化铵1g,试剂级氨水20mL,PAN指示剂10滴,用标准0.05mol/L的EDTA溶液滴定,溶液由紫红色变绿色时为终点;

  计算结果:[CuSO4]=6.25*V,V为滴定毫升数

  E.EDTA标准溶液0.05mol/L配制

  取分析纯乙二胺四乙酸二钠20g,热水溶解后冷却,稀释至1L

  F.硝酸银标准溶液0.1mol/L配制

  取分析纯硝酸银于120度环境干燥2小时,在干燥器内冷却,取17g溶解于水,在稀释至1L,存放于棕色瓶中。

  G.氢氧化钠标准溶液1 mol/L配制

  取分析纯氢氧化钠40g,以冷沸水溶解于烧杯中,待溶液澄清后以冷沸水稀释至1L

  H.指示剂 甲基橙0.1g/100mL热水;PAN0.2g/100mL乙醇