镀液过滤的若干问题——表面工程在线服务网

1. 镀液过滤的必要性
电镀层中肉眼可见的明显故障和抗蚀力差等潜在故障，75%以上的原因出在镀前处理不良和镀液不净上。当电镀出现故障时，有经验的电镀工作者都十分重视镀前处理和镀液的净化，而不仅仅局限在从添加剂和镀液其他成分上去找原因。
镀液不净将造成镀层粗糙、发雾、发花，产生针孔麻点，光亮性差，孔隙率高等。
镀液下部泥渣多，只有澄清了才能使用。国外及国内管理档次稍高的电镀厂，都十分重视镀液的过滤，甚至普遍采用连续过滤。配备过滤机需要投资，平时对设备也要认真维护管理，即使间歇过滤，既要停产，丢掉泥脚又要损失一些镀液，但绝不能因此而认为镀液过滤是一种负担。恰恰相反，减少返工，镀出优质镀层，在保证同样抗蚀力前提下适当减薄镀层，才是提高经济效益的有效途径。
2、镀液过滤方式
镀液净化大体分为翻槽间歇过滤、连续过滤和澄清3种方式。
2.1 翻槽间歇过滤
是指定期或不定期将镀液翻槽滤入专门的备用过滤槽或其他容器，再翻回或滤入原镀槽。既可以用过滤机进行过滤，也可以用滤纸和滤布进行过滤。但这种过滤存在以下不足之处。
(1) 翻槽必然停产.有时晚上加班过滤,由于光线差\职工责任心不强等原因,过滤效果往往难以保证。
(2) 过滤速度慢，有时镀液中的某些物质冷结晶（如镀亮镍和镍铁合金镀液中的硼酸），造成滤纸湖过滤机滤芯堵塞，难于过滤。有的厂为了便于过滤，将镀镍液中硼酸含量控制的很低，使过滤冷却时不致于结晶，结果破坏了正常的工艺规范，又造成质量问题。
(3) 过滤过程中翻液及多次清洗滤芯、灌引水，造成镀液损失较大。
下述情况下必须翻槽过滤：①镀液加氧化剂、活性炭等进行大处理后；②大量一次补充工业级化工材料后；③因镀液中存在比重大的砂粒（如常镀形状复杂的铸件）等物沉于槽底而连续过滤无法滤除时。
2.2 连续过滤
设置过滤机一边生产一边不停过滤镀液，对滤芯定期进行清洗。设计合理时，能保证镀液始终处于清洁状态。这是应当提倡的过滤方式。
23 澄清法
对于碱性锌酸盐等粘度特别高的镀液，无论用滤布（碱性镀锌不能用滤纸）或过滤机均难以过滤时（顺便提及，锌酸盐镀液中不能加粉状活性炭，否则根本无法除去），也有采用澄清法的。专门研究过用吸壶将槽底污泥吸出放于一小容器内澄清，也有单位用潜水泵抽取槽底下部脏液，进行澄清后，清液倒回镀槽。显然，这是不得已而为之的笨法，但也有些效果。此时，为了保证正常生产，镀槽应设计得深一点，留一定的深度来存留脏液。
3 过滤机的选择
3.1 过滤机流量、扬程与吸程
必须明确，任何溶液过滤机的流量均指清水流量，即过滤机的滤芯完全无堵塞时的流量。因滤芯堵塞后的流量是一个无法确定的变数，甚至可以接近零。
间歇过滤时流量波动很大，视需要过滤的速度而定。若要对含硼酸镀液保证过滤时不冷却结晶，其流量至少应为镀液体积的2.5倍以上，即2000L镀液应选用5t/h以上的过滤机，且中途清洗滤芯应及时。
许多学者已经肯定，连续过滤时要保证镀液清洁，每小时应将镀液过滤三遍以上。考虑滤芯堵塞，2000L槽液选用的过滤机应在6t/h以上，否则停镀时也应过滤。要求每天下班前应清洗滤芯一次。
一般来说，过滤泵的扬程有6m以上即可。由于吸程总比扬程小，从槽面插入过滤机进液管，对较深的地坑槽，应选用吸程较大的泵，否则镀液难以抽完。
3.2 泵及滤筒
3.2.1 耐蚀性应达到要求
一般来说，选用玻纤增强聚丙烯的泵及PVC、PP、钛材的滤筒即可，特殊情况下可选用聚四氟乙烯泵，但价格很贵。对镀镍、氧化物镀锌、铵盐镀锌等含cl—重的镀液，不能选用不锈钢材质，否则易点蚀穿孔（如一种双筒立式过滤机，其连接管道不锈钢件使用期限一般不超过一年）。碱性溶液可以选用不锈钢材质。若同一台过滤机要用于过滤多种溶液，则应以腐蚀性最大的一种溶液作为选材基准。
3.2.1 温度要求
对于常温溶液，可以用PVC材质。PVC在高于60℃时即可能变形，加之压力作用，实际使用温度只能在35℃以下。譬如，一种硬PVC滤筒过滤机，用于过滤亮镍液，仅用几次，滤筒已由圆形变成椭圆，无法密封。PP塑料理论上可以用于105℃，在受压情况下，实际只能达70℃。兼顾耐腐蚀及耐高温，理想的是钛材，其次是不锈钢（但含氟液只能用塑料）。
3.2.3 泵体结构
普通离心泵总存在轴封问题。尽管不少厂家在轴封闭、耐磨等方面下了不少功夫，但仍会因磨损后未及时调整或更换密封件造成轴封处渗漏。间隙过滤时间较短，尚可应用；连续过滤时则不宜采用。
磁力泵无轴封联接，是靠泵体外与电机轴相连的永磁铁带动封于转子内部的永磁铁而驱动的，因而不存在轴封渗漏问题。但磁力泵较贵，使用不当或无保护措施时，寿命较短。
液下泵尽管有轴封，但泵吸入部分浸于液中，立式安装。渗漏页直接落入原液中，有不需灌注引水。其缺点主要有：①安装时要占槽体空间，当体积较大，设计镀槽时应专门加以考虑。②由于一般轴都不长，浸如液中深度受限，溶液过滤不净，只适于某些连续过滤场合。
有些称为可不灌引水的自吸式离心泵和磁力泵，稍有磨损，则不能自吸，实际使用效果并不理想。
3.3 滤芯
目前已出现了多种材料及结构的滤芯，但各有千秋。选择滤芯，要考虑过滤精度、耐蚀性、耐高温性、清洗性、强度等问题。
滤芯的过滤精度因材质、结构不同，范围也不同，可在0.1~100μm之间变化。精度越高，溶液过滤越干净，但滤芯越易堵塞，流量下降越快。对于精度太低的滤芯，用于精滤时，应加入助滤剂来提高过滤精度。对电镀液，一般选4~5μm较为适中。
目前使用较多的为蜂房式绕线滤芯。其优点是因过滤孔径外大内小，具有较好的深层过滤效果、高的滤渣负荷能力，能承受较高的过滤压力（0.5Mpa），缺点是有细纤维脱落及线松脱现象。滤层材料有聚丙烯、棉纤维、晴纶等，骨架材料有聚丙烯、不锈钢等。棉滤层加不锈钢骨架的优点是使用温度可达120℃，但棉纤维不能用于强碱，不锈钢不宜于含氟及高含量氯的溶液。聚丙烯及晴纶滤层与骨架，使用温度为60℃。蜂房线绕滤芯的过滤精度，会在连续使用时不断提高。
在绕线滤芯基础上发展出了聚丙烯折叠滤芯及膜折叠滤芯。前者PP超细纤维折叠过滤介质，后者为各种材质的核孔膜及纤维素膜加PP毡折叠而成，采用热合成型。其优点是过滤面积大、过滤效率高（达99%以上）、阻力小、无纤维脱落。但目前售价较高，使用温度也为60℃，承受压力较低。
由聚丙烯熔喷超细纤维制成的滤芯也具有较高过滤效率，但承受压力较低。过滤纸质滤芯过滤精度较稳定，允许使用温度较高，但强度低、易变形、不适于强碱溶液，深层过滤效果差，现已很少采用。
加有活性炭的滤芯，可在过滤同时发挥活性炭的吸附作用。但售价高，且为一次性消耗品，多数电镀厂点认为经济上不合算。
综上所述，溶液过滤机的使用性能，受泵、滤筒、滤芯的耐蚀、耐高温性能的共同制约，对于超过65℃的溶液的过滤（特别是连续过滤）仍是一个困难的问题。
4 磁力泵过滤机的问题及其解决办法
从无轴封渗漏角度讲，磁力泵应是溶液过滤机的优选泵型，国外过滤机基本上都采用磁力泵。但国内有的过滤机生产厂家却不敢采用磁力泵，据说其原因是磁力泵易于损坏，价格高。笔者从多年对磁力泵的使用观察及结构分析，认为磁力泵（包括进口泵）损坏的主要原因有：
⑴磁力泵结构件多为注塑件。由于靠壳体内外磁铁的磁力驱动，因而壳体薄、间隙小、制造精度较高，内部无轴承。因此，若未灌满引水就启动，无冷却介质，很快造成变形、磨损，过滤机扬程迅速下降，过滤效果迅速变差。多数磁力泵生产厂家都一再申明：严禁空转。使用时操作者责任心稍差，即会出问题。
⑵电镀液中难免有因掉件腐蚀、镀层脱皮等而引入的铁、镍类磁性物质的碎屑，一旦吸入泵内则被永磁铁吸住，越积越多，形成磨料，将本来间隙就小的壳体与转子磨损而造成整个泵损坏。有的厂家为了过滤快，省得清理，将过滤机底阀上的滤网去掉（有的过滤机本身未设底阀及滤网），甚至将棉纱、砂纸等异物吸进泵内，更加速其损坏。
⑶采用三相电动机的泵，由于供电缺相、断保引线或插头接触不良等易造成电机缺相运行，过热而烧毁。而磁力泵均为专用配套电机，用户难以自行更换通用电机，电机一坏，整个过滤机便无法用了。
因此，对磁力泵过滤机应给予改进，设置缺水保护、电机保护，使无引水或电机过热无法开机或自动关机，并给以事故指示；溶液在入泵前应设法除去铁磁性物质，即应有磁保护。为此，我们开发了一种具有三种保护功能的“保护式磁钛溶液过滤机”，取得了较好效果。
5 连续过滤时的配套设计
连续（循环）过滤在槽、进出液等的设计上应考虑过滤彻底、免于注引水、便于滤芯清洗等问题。
5.1 槽设计
⑴采用液下泵过滤机，当泵小时，可将泵置于槽端头处（不应与阴阳极、加热器、冷却器、搅拌器等“打架”）；当泵较大时，应专门设置过滤机室
⑵为过滤彻底，槽底应有坡度并设集液坑
5.2 过滤机进出液管
⑴过滤机进液管宜设在接近槽底并用三通连接两只阀门，最好用UPVC塑料球阀。
⑵过滤机出液管设置有两种方式。a.槽液面上带孔的硬PVC出液管与过滤机出液软管相连，清液从液面上方喷如液面。其优点是在清洗过滤机时因无虹吸作用，机内积液很快防完，管固定不动，较为安全。缺点是当液中含有高泡型表面活性炭时，会产生很多泡沫。b.直接将过滤机软管插入镀液中。其优点是不产生泡沫，缺点是清洗过滤机前必须将软管拔出，否则因虹吸作用，从过滤机中不断有溶液流出。另外，若出液管固定不可靠，不慎掉出槽外。会造成镀液流失。因此，要求过滤机出液管既要易于拔出，又要固定牢靠。
顺便提及，对于亮镍液等含有冷却后易结晶的硼酸等物质时，每天下班前必须放尽过滤机内积液并清洗滤芯及过滤机后安装好，第二天工作前再通入镀液，否则硼酸等在过滤机内结晶，再开机时因启动负荷太大，易损坏过滤机。对此，有单位已有过教训

信息来源：摘录自《材料保护》作者：袁诗璞邹旭先

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	等级：出神入化文章：99 积分：1066 注册：2007-11-07	镀液过滤的若干问题 1. 镀液过滤的必要性电镀层中肉眼可见的明显故障和抗蚀力差等潜在故障，75%以上的原因出在镀前处理不良和镀液不净上。当电镀出现故障时，有经验的电镀工作者都十分重视镀前处理和镀液的净化，而不仅仅局限在从添加剂和镀液其他成分上去找原因。镀液不净将造成镀层粗糙、发雾、发花，产生针孔麻点，光亮性差，孔隙率高等。镀液下部泥渣多，只有澄清了才能使用。国外及国内管理档次稍高的电镀厂，都十分重视镀液的过滤，甚至普遍采用连续过滤。配备过滤机需要投资，平时对设备也要认真维护管理，即使间歇过滤，既要停产，丢掉泥脚又要损失一些镀液，但绝不能因此而认为镀液过滤是一种负担。恰恰相反，减少返工，镀出优质镀层，在保证同样抗蚀力前提下适当减薄镀层，才是提高经济效益的有效途径。 2、镀液过滤方式镀液净化大体分为翻槽间歇过滤、连续过滤和澄清3种方式。 2.1 翻槽间歇过滤是指定期或不定期将镀液翻槽滤入专门的备用过滤槽或其他容器，再翻回或滤入原镀槽。既可以用过滤机进行过滤，也可以用滤纸和滤布进行过滤。但这种过滤存在以下不足之处。 (1) 翻槽必然停产.有时晚上加班过滤,由于光线差\职工责任心不强等原因,过滤效果往往难以保证。 (2) 过滤速度慢，有时镀液中的某些物质冷结晶（如镀亮镍和镍铁合金镀液中的硼酸），造成滤纸湖过滤机滤芯堵塞，难于过滤。有的厂为了便于过滤，将镀镍液中硼酸含量控制的很低，使过滤冷却时不致于结晶，结果破坏了正常的工艺规范，又造成质量问题。 (3) 过滤过程中翻液及多次清洗滤芯、灌引水，造成镀液损失较大。下述情况下必须翻槽过滤：①镀液加氧化剂、活性炭等进行大处理后；②大量一次补充工业级化工材料后；③因镀液中存在比重大的砂粒（如常镀形状复杂的铸件）等物沉于槽底而连续过滤无法滤除时。 2.2 连续过滤设置过滤机一边生产一边不停过滤镀液，对滤芯定期进行清洗。设计合理时，能保证镀液始终处于清洁状态。这是应当提倡的过滤方式。 23 澄清法对于碱性锌酸盐等粘度特别高的镀液，无论用滤布（碱性镀锌不能用滤纸）或过滤机均难以过滤时（顺便提及，锌酸盐镀液中不能加粉状活性炭，否则根本无法除去），也有采用澄清法的。专门研究过用吸壶将槽底污泥吸出放于一小容器内澄清，也有单位用潜水泵抽取槽底下部脏液，进行澄清后，清液倒回镀槽。显然，这是不得已而为之的笨法，但也有些效果。此时，为了保证正常生产，镀槽应设计得深一点，留一定的深度来存留脏液。 3 过滤机的选择 3.1 过滤机流量、扬程与吸程必须明确，任何溶液过滤机的流量均指清水流量，即过滤机的滤芯完全无堵塞时的流量。因滤芯堵塞后的流量是一个无法确定的变数，甚至可以接近零。间歇过滤时流量波动很大，视需要过滤的速度而定。若要对含硼酸镀液保证过滤时不冷却结晶，其流量至少应为镀液体积的2.5倍以上，即2000L镀液应选用5t/h以上的过滤机，且中途清洗滤芯应及时。许多学者已经肯定，连续过滤时要保证镀液清洁，每小时应将镀液过滤三遍以上。考虑滤芯堵塞，2000L槽液选用的过滤机应在6t/h以上，否则停镀时也应过滤。要求每天下班前应清洗滤芯一次。一般来说，过滤泵的扬程有6m以上即可。由于吸程总比扬程小，从槽面插入过滤机进液管，对较深的地坑槽，应选用吸程较大的泵，否则镀液难以抽完。 3.2 泵及滤筒 3.2.1 耐蚀性应达到要求一般来说，选用玻纤增强聚丙烯的泵及PVC、PP、钛材的滤筒即可，特殊情况下可选用聚四氟乙烯泵，但价格很贵。对镀镍、氧化物镀锌、铵盐镀锌等含cl—重的镀液，不能选用不锈钢材质，否则易点蚀穿孔（如一种双筒立式过滤机，其连接管道不锈钢件使用期限一般不超过一年）。碱性溶液可以选用不锈钢材质。若同一台过滤机要用于过滤多种溶液，则应以腐蚀性最大的一种溶液作为选材基准。 3.2.1 温度要求对于常温溶液，可以用PVC材质。PVC在高于60℃时即可能变形，加之压力作用，实际使用温度只能在35℃以下。譬如，一种硬PVC滤筒过滤机，用于过滤亮镍液，仅用几次，滤筒已由圆形变成椭圆，无法密封。PP塑料理论上可以用于105℃，在受压情况下，实际只能达70℃。兼顾耐腐蚀及耐高温，理想的是钛材，其次是不锈钢（但含氟液只能用塑料）。 3.2.3 泵体结构普通离心泵总存在轴封问题。尽管不少厂家在轴封闭、耐磨等方面下了不少功夫，但仍会因磨损后未及时调整或更换密封件造成轴封处渗漏。间隙过滤时间较短，尚可应用；连续过滤时则不宜采用。磁力泵无轴封联接，是靠泵体外与电机轴相连的永磁铁带动封于转子内部的永磁铁而驱动的，因而不存在轴封渗漏问题。但磁力泵较贵，使用不当或无保护措施时，寿命较短。液下泵尽管有轴封，但泵吸入部分浸于液中，立式安装。渗漏页直接落入原液中，有不需灌注引水。其缺点主要有：①安装时要占槽体空间，当体积较大，设计镀槽时应专门加以考虑。②由于一般轴都不长，浸如液中深度受限，溶液过滤不净，只适于某些连续过滤场合。有些称为可不灌引水的自吸式离心泵和磁力泵，稍有磨损，则不能自吸，实际使用效果并不理想。 3.3 滤芯目前已出现了多种材料及结构的滤芯，但各有千秋。选择滤芯，要考虑过滤精度、耐蚀性、耐高温性、清洗性、强度等问题。滤芯的过滤精度因材质、结构不同，范围也不同，可在0.1~100μm之间变化。精度越高，溶液过滤越干净，但滤芯越易堵塞，流量下降越快。对于精度太低的滤芯，用于精滤时，应加入助滤剂来提高过滤精度。对电镀液，一般选4~5μm较为适中。目前使用较多的为蜂房式绕线滤芯。其优点是因过滤孔径外大内小，具有较好的深层过滤效果、高的滤渣负荷能力，能承受较高的过滤压力（0.5Mpa），缺点是有细纤维脱落及线松脱现象。滤层材料有聚丙烯、棉纤维、晴纶等，骨架材料有聚丙烯、不锈钢等。棉滤层加不锈钢骨架的优点是使用温度可达120℃，但棉纤维不能用于强碱，不锈钢不宜于含氟及高含量氯的溶液。聚丙烯及晴纶滤层与骨架，使用温度为60℃。蜂房线绕滤芯的过滤精度，会在连续使用时不断提高。在绕线滤芯基础上发展出了聚丙烯折叠滤芯及膜折叠滤芯。前者PP超细纤维折叠过滤介质，后者为各种材质的核孔膜及纤维素膜加PP毡折叠而成，采用热合成型。其优点是过滤面积大、过滤效率高（达99%以上）、阻力小、无纤维脱落。但目前售价较高，使用温度也为60℃，承受压力较低。由聚丙烯熔喷超细纤维制成的滤芯也具有较高过滤效率，但承受压力较低。过滤纸质滤芯过滤精度较稳定，允许使用温度较高，但强度低、易变形、不适于强碱溶液，深层过滤效果差，现已很少采用。加有活性炭的滤芯，可在过滤同时发挥活性炭的吸附作用。但售价高，且为一次性消耗品，多数电镀厂点认为经济上不合算。综上所述，溶液过滤机的使用性能，受泵、滤筒、滤芯的耐蚀、耐高温性能的共同制约，对于超过65℃的溶液的过滤（特别是连续过滤）仍是一个困难的问题。 4 磁力泵过滤机的问题及其解决办法从无轴封渗漏角度讲，磁力泵应是溶液过滤机的优选泵型，国外过滤机基本上都采用磁力泵。但国内有的过滤机生产厂家却不敢采用磁力泵，据说其原因是磁力泵易于损坏，价格高。笔者从多年对磁力泵的使用观察及结构分析，认为磁力泵（包括进口泵）损坏的主要原因有： ⑴磁力泵结构件多为注塑件。由于靠壳体内外磁铁的磁力驱动，因而壳体薄、间隙小、制造精度较高，内部无轴承。因此，若未灌满引水就启动，无冷却介质，很快造成变形、磨损，过滤机扬程迅速下降，过滤效果迅速变差。多数磁力泵生产厂家都一再申明：严禁空转。使用时操作者责任心稍差，即会出问题。 ⑵电镀液中难免有因掉件腐蚀、镀层脱皮等而引入的铁、镍类磁性物质的碎屑，一旦吸入泵内则被永磁铁吸住，越积越多，形成磨料，将本来间隙就小的壳体与转子磨损而造成整个泵损坏。有的厂家为了过滤快，省得清理，将过滤机底阀上的滤网去掉（有的过滤机本身未设底阀及滤网），甚至将棉纱、砂纸等异物吸进泵内，更加速其损坏。 ⑶采用三相电动机的泵，由于供电缺相、断保引线或插头接触不良等易造成电机缺相运行，过热而烧毁。而磁力泵均为专用配套电机，用户难以自行更换通用电机，电机一坏，整个过滤机便无法用了。因此，对磁力泵过滤机应给予改进，设置缺水保护、电机保护，使无引水或电机过热无法开机或自动关机，并给以事故指示；溶液在入泵前应设法除去铁磁性物质，即应有磁保护。为此，我们开发了一种具有三种保护功能的“保护式磁钛溶液过滤机”，取得了较好效果。 5 连续过滤时的配套设计连续（循环）过滤在槽、进出液等的设计上应考虑过滤彻底、免于注引水、便于滤芯清洗等问题。 5.1 槽设计 ⑴采用液下泵过滤机，当泵小时，可将泵置于槽端头处（不应与阴阳极、加热器、冷却器、搅拌器等“打架”）；当泵较大时，应专门设置过滤机室 ⑵为过滤彻底，槽底应有坡度并设集液坑 5.2 过滤机进出液管 ⑴过滤机进液管宜设在接近槽底并用三通连接两只阀门，最好用UPVC塑料球阀。 ⑵过滤机出液管设置有两种方式。a.槽液面上带孔的硬PVC出液管与过滤机出液软管相连，清液从液面上方喷如液面。其优点是在清洗过滤机时因无虹吸作用，机内积液很快防完，管固定不动，较为安全。缺点是当液中含有高泡型表面活性炭时，会产生很多泡沫。b.直接将过滤机软管插入镀液中。其优点是不产生泡沫，缺点是清洗过滤机前必须将软管拔出，否则因虹吸作用，从过滤机中不断有溶液流出。另外，若出液管固定不可靠，不慎掉出槽外。会造成镀液流失。因此，要求过滤机出液管既要易于拔出，又要固定牢靠。顺便提及，对于亮镍液等含有冷却后易结晶的硼酸等物质时，每天下班前必须放尽过滤机内积液并清洗滤芯及过滤机后安装好，第二天工作前再通入镀液，否则硼酸等在过滤机内结晶，再开机时因启动负荷太大，易损坏过滤机。对此，有单位已有过教训信息来源：摘录自《材料保护》作者：袁诗璞邹旭先收藏本页更多相关内容

2008-07-29

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