不溶性阳极镀锡氧气流量控制及应用

2015-05-22陈远洪张诚乔培培

电镀与涂饰 2015年1期

陈远洪*，张诚，乔培培

（河北钢铁集团衡水板业有限公司，河北衡水 053000）

高速电镀锡线的生产工艺是不溶性阳极技术，由生产线外的溶锡系统提供电镀液中的Sn2+。溶锡系统是将锡粒投入含有稀电镀液的反应罐内，并通入一定压力的氧气促使锡粒完成化学反应，高浓度Sn2+电镀液回流到电镀循环罐中，从而得到所需Sn2+含量的电镀液。电镀循环槽中Sn2+含量的稳定直接影响产品的表面质量及生产成本。目前，国内采用不溶性阳极镀锡工艺的单位一般是通过使用进口昂贵的在线Sn2+浓度检测装置控制Sn2+浓度[1-2]。本文通过计算不同规格的镀锡产品所需溶锡氧气流量来控制溶锡氧气流量以保证Sn2+含量的稳定，从而实现生产与产品质量稳定，并减少副反应的发生和原材料的浪费。

1 溶锡系统氧气利用率

1.1 计算方法

通过跟踪一段时间内镀液中Sn2+质量浓度的变化，结合产品理论耗锡量以及溶锡系统实际使用总量来计算氧气利用率。设：氧气利用率为η(%)，产品宽度为b(m)，生产平均速率为v(m/h)，统计时间为t(h)，双面理论镀锡量之和为a双面(g/m2)，记录开始和结束时Sn2+质量浓度分别为 1ρ 及 ρ2(g/m3)，电镀循环槽液体积为V镀液(m3)，实际消耗氧气体积为V实际耗氧量(m3)。则消耗的锡为产品双面镀锡量之和，即：

锡的物质的量n锡为：

锡的分子量M锡为118.7 g/mol，则由式(1)和(2)得到消耗的n锡(mol)：

电镀时带钢上发生的化学反应为Sn2++ 2e-= Sn；溶锡系统中发生的化学反应为2Sn + 4H++ O2= 2Sn2++2H2O。由此可知，每向带钢表面转移1 mol 锡单质，需消耗1/2 mol 氧气，则溶解消耗的锡所需氧气n氧(mol)为：

标准状况下1 mol 气体体积为22.4 L，则所需氧气体积为：

循环槽Sn2+质量浓度从 1ρ 变为 2ρ 所消耗的锡质量为：

按上述过程计算槽液浓度变化所需氧气体积为：

两过程所需氧气总体积为：

则氧气利用率η 为：

1.2 实例

【例1】8 h 内溶锡系统氧气利用率的计算。

相关条件为：t = 8 h；V槽液= 45 m3； 1ρ= 25 200 g/m3； 2ρ= 26 000 g/m3；实际吹氧量11.00 m3/h，即V实际耗氧量=11 × 8 = 88 (m3)；实际生产宽度0.934 m，生产平均速率16 200 m/h，实际检测镀锡量2.53/2.55 g/m2(即两面镀锡量分别为2.53 g/m2和2.55 g/m2)。代入式(9)可得η 为69.8%。

不同溶锡系统氧气利用率不尽相同，因此需用上述方法长期跟踪或多次测算理论氧气利用率，求其平均值。