專利名稱：制備和補(bǔ)充電化學(xué)處理裝置中的電解質(zhì)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備和補(bǔ)充電化學(xué)處理裝置中的電解質(zhì)的方法。
在常規(guī)的電鍍裝置中，通常為了生產(chǎn)電解質(zhì)總有另外一臺(tái)帶攪拌器和蒸氣連接件的槽罐。在此儲(chǔ)罐中將用于電鍍槽的鹽類按一定的順序溶于熱水中，再轉(zhuǎn)移至工作槽中。由于鹽是成桶、成袋地或按容器供給的，它們都有毒，或在許多場(chǎng)合下?lián)P起大量粉塵，操作處理這種電鍍槽用鹽不是沒有危險(xiǎn)的。甚至在采用不溶性陽(yáng)極操作的現(xiàn)代裝置中，這些沉積于底物上的金屬都必須通過將這些金屬溶解于電解質(zhì)中的方法或以電鍍鹽形式進(jìn)行添加。同樣，用于改善電解質(zhì)導(dǎo)電系數(shù)進(jìn)而降低電鍍裝置能耗成本的導(dǎo)電鹽，由于它們與電解質(zhì)一起被帶出過程，又必須不斷地加以補(bǔ)充。在高產(chǎn)的大型裝置中，這些鹽一般都是通過一種帶自動(dòng)稱重機(jī)構(gòu)及往制備槽進(jìn)行投料裝置的儲(chǔ)罐進(jìn)行添加的，但是，由于粉塵聚集和溫度升高，這些制備槽又都與萃取裝置相連。盡管有攪拌器，電鍍鹽被溶解及粉塵沉積于萃取管中時(shí)，二者雖均強(qiáng)化了操作，但在液體中仍然有結(jié)塊形成。某些電鍍鹽如氧化鋅，不能直接添加，而必須首先將其全部懸浮于水中，然后只將其添加至電解質(zhì)中。
本發(fā)明應(yīng)當(dāng)避免上述缺點(diǎn)。
因此本發(fā)明的特征在于，采用由粉末潤(rùn)濕機(jī)(powder wettingmachine)產(chǎn)生真空方法，將電解質(zhì)鹽和/或化學(xué)品添加至電解質(zhì)中。
本發(fā)明另一先進(jìn)之處的特征在于，所需電解質(zhì)鹽和/或化學(xué)品是通過一個(gè)或多個(gè)槽、桶或容器經(jīng)由一套或多套稱重設(shè)備后進(jìn)行添加的，以便精確查驗(yàn)電鍍鹽和/或化學(xué)品的所需或消耗量。
本發(fā)明有利結(jié)構(gòu)的特征在于，電鍍鹽和/或化學(xué)品是連續(xù)進(jìn)行添加的，但是，作為另一種方式，也能夠按照電流消耗水平循環(huán)添加該電鍍鹽和/或化學(xué)品。
本發(fā)明另一有利之處的特征在于，安裝于粉末潤(rùn)濕機(jī)下游的反應(yīng)槽內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間是在1至60分鐘之間，優(yōu)選在1至10分鐘之間。
本發(fā)明先進(jìn)結(jié)構(gòu)的特征在于，通過泵將電解質(zhì)液體輸送到粉末潤(rùn)濕機(jī)的。
本發(fā)明另一先進(jìn)之處的特征在于，通過泵將電解質(zhì)液體從反應(yīng)槽輸送返回至電解質(zhì)槽的。
本發(fā)明的有利結(jié)構(gòu)特征在于，采用在粉末潤(rùn)濕機(jī)前和/或后的PH值測(cè)定、混濁度測(cè)定、光度或?qū)щ娤禂?shù)測(cè)定結(jié)果，或用X熒光分析方法分析溶解離子的結(jié)果，來(lái)調(diào)節(jié)電鍍鹽和/或化學(xué)品的加入量的。
本發(fā)明另一有利之處的特征在于，所用的電鍍鹽類和/或化學(xué)品是按所處理的表面積比例加以補(bǔ)充的，但是，所消耗的電鍍鹽和/或化學(xué)品也可以按在電鍍裝置中沉積電流的比例進(jìn)行補(bǔ)充。
本發(fā)明也涉及一種制備及補(bǔ)充在電化學(xué)處理裝置中的電解質(zhì)的裝置。按照本發(fā)明，其特征在于是用粉末潤(rùn)濕機(jī)將所需電解質(zhì)鹽和/或化學(xué)品添加至電解質(zhì)中的。
本發(fā)明另一有利之處的特征在于，在此粉末潤(rùn)濕機(jī)的下游安裝有一臺(tái)反應(yīng)槽，反應(yīng)槽內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間在1至60分鐘以內(nèi)，優(yōu)選在1至10分鐘以內(nèi)。
本發(fā)明有利結(jié)構(gòu)的特征在于，此粉末潤(rùn)濕機(jī)是安裝在通向冷卻回路的側(cè)流上。
本發(fā)明另一先進(jìn)之處的特征在于，在粉末潤(rùn)濕機(jī)前和/或后包括了PH值測(cè)定、混濁度測(cè)定、光度或?qū)щ娤禂?shù)測(cè)定，或用X熒光分析方法對(duì)溶解離子的分析，用以調(diào)節(jié)電鍍鹽和/或化學(xué)品的加入量。
在附圖及實(shí)施例的基礎(chǔ)上，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了以下描述，其中

圖1、圖2和圖3說明現(xiàn)有技術(shù)裝置，圖4表明本發(fā)明的一種變型，圖5表示其另一種變型。
實(shí)施例按照有有技術(shù)實(shí)施例1a制備及補(bǔ)充一種適于連續(xù)電解帶條鍍鋅裝置的鋅電解質(zhì)(圖1)通過管路2將40M3的軟化水加至容積50M3的工作槽1中，加熱至55℃，并通過管路3連續(xù)將濃硫酸計(jì)量加入至該槽內(nèi)。在此過程開始時(shí)，同時(shí)將此酸水經(jīng)泵4及裝有鋅粒的溶解柱5進(jìn)行循環(huán)，用酸來(lái)溶解鋅。循環(huán)量按照使溶解過程中通過此溶解柱排出空氣中的氫濃度不超過40％UEG(即氣體混合物的爆炸下限，對(duì)于空氣中的氫為4％(容積))為準(zhǔn)的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)。達(dá)到可按需提供每升115克Zn2+的鋅濃度的電解質(zhì)之前所持續(xù)的溶解時(shí)間為70小時(shí)。
在電解鍍鋅開始之后，溶解過程持續(xù)進(jìn)行，通過溶解段的流量按對(duì)沉積在帶條上鋅量的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。
實(shí)施例1b制備及補(bǔ)充一種適于連續(xù)電解帶條鍍鋅裝置的鋅-鎳電解質(zhì)(圖2)通過管路2將40M3的軟化水加至容積50M3的工作槽1中，加熱至55℃，并通過管路3連續(xù)將濃硫酸計(jì)量加入至該槽內(nèi)。在開始此過程的同時(shí)，將此酸水經(jīng)泵4及裝有鋅粒的溶解柱5進(jìn)行循環(huán)，用酸來(lái)溶解鋅。循環(huán)量按照使溶解過程中通過此溶解柱排出空氣中的氫濃度不超過40％UEG(氣體混合物的爆炸下限，對(duì)于空氣中的氫為4％(容積))為準(zhǔn)的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)。達(dá)到可按需提供每升55克Zn2+的鋅濃度的電解質(zhì)之前所持續(xù)的溶解時(shí)間為40小時(shí)。此后，關(guān)閉鋅溶解段的泵4，再起動(dòng)另一泵6，向槽7充入10M3容積的溶液。完成此裝料過程之后，再經(jīng)稱重設(shè)備(未劃出)及進(jìn)料設(shè)備添加儲(chǔ)罐8內(nèi)的粉末碳酸鎳，加入量要按碳酸鎳溶解完全時(shí)PH值不超過2.5進(jìn)行調(diào)節(jié)。此后，將溶液經(jīng)泵9送回工作槽，并重復(fù)此過程直至電解質(zhì)達(dá)到所需鎳濃度80克Ni2+。此過程占用又40小時(shí)的時(shí)間。
在電鍍開始之后，溶解過程持續(xù)進(jìn)行，并按對(duì)沉積在帶條上鋅量的比例調(diào)節(jié)通過溶解段的流量。沉積在帶條上的鎳量斷續(xù)地補(bǔ)充，按對(duì)沉積在帶條上的鎳量比例，將儲(chǔ)罐8中碳酸鎳加入至槽7，接著通過泵9再將溶液泵回至工作槽。
實(shí)施例1c制備及補(bǔ)充一種適于連續(xù)電解帶條鍍鋅裝置的鋅電解質(zhì)(圖3)通過管路2將20M3的軟化水加至容積50M3的工作槽1中，加熱至55℃，并通過管路3加入濃硫酸。在另一槽7中，將氧化鋅10懸浮在溫度至少60℃的熱水中，以提供一種10％至20％的氧化鋅水合物懸浮液。將此懸浮液通過泵9加至工作槽中，并重復(fù)此過程直至電解質(zhì)達(dá)到所需的最終鋅濃度115克Zn2+。
在電鍍開始之后，溶解過程持續(xù)進(jìn)行，按對(duì)沉積在帶條上鋅量的比例添加氧化鋅懸浮液。但是，由于為了懸浮要不斷加水至電解質(zhì)中，不能維持所需的鋅濃度，而必須不斷地利用冷凝器11從此電解質(zhì)中脫出水。自然，這些水不能在制備懸浮液中重復(fù)再用，但是，冷凝過程卻涉及了大筆費(fèi)用。
實(shí)施例1d在不銹鋼電解刻蝕過程中，采用一種通常為硫酸鈉的水溶液作為非接觸電流傳遞的導(dǎo)電鹽。在帶振蕩器或進(jìn)給螺旋裝置的葉輪式混合器中也使用這種溶液。這里，來(lái)自熱溶液的蒸氣還會(huì)使加入的鹽結(jié)塊，并阻塞進(jìn)給螺旋裝置。
按照
具體實(shí)施例方式實(shí)施例2a制備及補(bǔ)充一種適于連續(xù)電解帶條鍍鋅裝置的鋅電解質(zhì)(圖4)通過管路2將40M3的軟化水加至容積50M3的工作槽1中，加熱至55℃，并通過管路3添加電解質(zhì)所需的濃硫酸。用一臺(tái)粉末進(jìn)料機(jī)12將此酸溶液以50-70m3/hr進(jìn)行循環(huán)，并因此產(chǎn)生25,000Pa(0.025MPa)的真空，抽吸儲(chǔ)罐8中的氧化鋅。此粉末進(jìn)料或粉末潤(rùn)濕機(jī)12操作類似一臺(tái)泵，抽吸槽罐(工作槽1)中的溶液，但又不像泵，它是在葉輪(轉(zhuǎn)子)處產(chǎn)生負(fù)壓，利用這種負(fù)壓能夠抽吸槽中的粉末。由于轉(zhuǎn)子的高轉(zhuǎn)速，抽吸入的粉末立即極細(xì)地被分散并溶于該液體中。第二級(jí)處理槽可根據(jù)電解質(zhì)溫度的情況，安放在粉末潤(rùn)濕機(jī)的下游，以便達(dá)到適宜的反應(yīng)時(shí)間。氧化鋅在此酸溶液中幾乎立即反應(yīng)，并形成電解所需的硫酸鋅。由于在該處產(chǎn)生的真空為25,000Pa(0.025MPa)，不會(huì)出現(xiàn)粉末進(jìn)口管的阻塞。為了查驗(yàn)加入氧化鋅的數(shù)量，可使用一臺(tái)稱量罐14，并在此抽吸粉末。加粉實(shí)際上只在稱量罐裝入粉末時(shí)是斷續(xù)的。在已經(jīng)加到計(jì)算量的80％時(shí)，將連續(xù)進(jìn)料切換為間歇進(jìn)料，打開進(jìn)口閥1至10秒，再關(guān)閉此閥1至60秒，直至加入所有的氧化鋅。
在已經(jīng)添加達(dá)到計(jì)算量和鋅濃度已經(jīng)達(dá)到所需含量每升115克的Zn2+時(shí)，此電解質(zhì)即準(zhǔn)備好進(jìn)行電鍍使用。其結(jié)果，準(zhǔn)備電解質(zhì)所需的時(shí)間可以縮短到24小時(shí)。通過測(cè)定PH值、導(dǎo)電系數(shù)，或用X射線熒光法分析至粉末潤(rùn)濕機(jī)進(jìn)口的或在電解質(zhì)工作槽中的溶解離子的方法，此過程可容易地進(jìn)行自動(dòng)化。
在以后的帶條電鍍中，通過粉末進(jìn)料機(jī)維持此種循環(huán)作用，而且在循環(huán)中可根據(jù)在帶條上沉積的鋅的數(shù)量，向電解質(zhì)中添加化學(xué)計(jì)量的氧化鋅。同樣，也是有利于測(cè)定PH值或?qū)щ娤禂?shù)，或用X射線熒光法分析溶解離子的。
采用這種方法，由于氧化鋅被溶解時(shí)不會(huì)有氫生成，而且電解質(zhì)也可立即用于電鍍。同樣，在實(shí)施例1c中所要求的用于分散氧化鋅而在此后又要通過冷凝器加以脫出的水，就可在此加以省略。
實(shí)施例2b制備及補(bǔ)充一種適于連續(xù)電解帶條鍍鋅裝置的鋅-鎳電解質(zhì)(圖5)通過管路2將40M3的軟化水加至容積50M3的工作槽1中，加熱至55℃，并通過管路3用泵加入按電解質(zhì)中鋅濃度所需的濃硫酸。如前實(shí)施例所述，用粉末進(jìn)料機(jī)12通過儲(chǔ)罐8添加所需數(shù)量的氧化鋅。當(dāng)達(dá)到所需鋅濃度時(shí)，再加入更多硫酸，并通過切換在入口支線至粉末進(jìn)料機(jī)12的閥13和13’，從儲(chǔ)罐8’經(jīng)稱量罐14’加入碳酸鎳，直至達(dá)到所需最終鎳濃度。由于碳酸鎳溶解速度較低，這將有利于將反應(yīng)槽15插在溶液進(jìn)入工作槽之前的粉末進(jìn)料機(jī)下游，使在此反應(yīng)槽15中碳酸鎳充分反應(yīng)。當(dāng)然，添加這些物質(zhì)的順序可加以變化，而不會(huì)對(duì)電解質(zhì)產(chǎn)生不利影響。在大量生產(chǎn)裝置中，也可采用兩臺(tái)粉末進(jìn)料機(jī)12并聯(lián)溶解電鍍槽的鹽。而且，這里通過測(cè)定在至粉末潤(rùn)濕機(jī)進(jìn)口處的PH值或?qū)щ娤禂?shù)，或用X射線熒光法測(cè)定溶解離子或光度測(cè)定溶液中鎳濃度的方法，也可使該過程自動(dòng)化進(jìn)行。
這種方法不僅使制備電解質(zhì)所需時(shí)間從實(shí)施例1b所需的80小時(shí)縮短到40小時(shí)，而且還避免了在鋅溶解時(shí)形成氫氣，并防止了溶解的鎳在更堿性的鋅上化學(xué)置換沉淀。
這些實(shí)施例與前述1a至1d中的實(shí)施例的結(jié)合，也是可能的和容易的，但這里均不另加描述。
實(shí)施例2c同樣，在按照實(shí)施例1d的方法制備及補(bǔ)充電解質(zhì)時(shí)，也可采用此粉末進(jìn)料機(jī)，這樣可防止所加入的鹽中形成結(jié)塊，也減少了所需時(shí)間。
顯然，對(duì)于專家而言，這里所提供的實(shí)施例只可能覆蓋所有可能的那些實(shí)施例的很少幾個(gè)。
權(quán)利要求
1.制備及補(bǔ)充電化學(xué)處理裝置中的電解質(zhì)的方法，其特征在于，采用粉末潤(rùn)濕機(jī)產(chǎn)生真空，將所需的電解質(zhì)鹽和/或化學(xué)品加至電解質(zhì)中。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過一個(gè)或多個(gè)槽、儲(chǔ)罐或容器，經(jīng)一套或多套稱重設(shè)備，添加所需的電解質(zhì)鹽和/或化學(xué)品，以精確查驗(yàn)所需及所消耗的電鍍鹽和/或化學(xué)品量。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于該電鍍鹽和/或化學(xué)品是連續(xù)地添加的。
4.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于該電鍍鹽和/或化學(xué)品是按照電流消耗水平循環(huán)進(jìn)行添加。
5.按照權(quán)利要求1至4的方法，其特征在于在粉末潤(rùn)濕機(jī)下游安裝的反應(yīng)槽內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間在1至60分鐘之間，優(yōu)選在1至10分鐘之間。
6.按照權(quán)利要求1至5的方法，其特征在于電解液是通過泵輸送至粉末潤(rùn)濕機(jī)的。
7.按照權(quán)利要求1至6的方法，其特征在于電解液是通過泵從反應(yīng)槽送回電解槽的。
8.按照權(quán)利要求1至7的方法，其特征在于，將粉末潤(rùn)濕機(jī)前和/或后的pH值測(cè)定、混濁度測(cè)定、光度或電導(dǎo)系數(shù)測(cè)定的結(jié)果，或用X射線熒光法分析溶解鹽的結(jié)果，用于調(diào)節(jié)電鍍鹽和/或化學(xué)品的加入量。
9.按照權(quán)利要求1至8的方法，其特征在于所用電鍍鹽和/或化學(xué)品是按照對(duì)所處理的表面積之比例進(jìn)行補(bǔ)充的。
10.按照權(quán)利要求1至8的方法，其特征在于所消耗的電鍍鹽和/或化學(xué)品是按照對(duì)電鍍裝置中沉積電流的比例進(jìn)行補(bǔ)充的。
11.用于制備及補(bǔ)充電化學(xué)處理裝置中電解質(zhì)的裝置，其特征在于，是采用粉末潤(rùn)濕機(jī)12將所需的電解質(zhì)鹽和/或化學(xué)品添加至電解質(zhì)中的。
12.按照權(quán)利要求11的裝置，其特征在于，將一個(gè)其內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間在1至60分鐘，優(yōu)選在1至15分鐘的反應(yīng)槽(15)安裝于該粉末潤(rùn)濕機(jī)(12)的下游。
13.按照權(quán)利要求11或12的裝置，其特征在于粉末潤(rùn)濕機(jī)(12)是安裝在通向冷卻回路的側(cè)流上。
14.按照權(quán)利要求11至13之一的裝置，其特征在于，粉末潤(rùn)濕機(jī)(12)前和/或后包括了pH值測(cè)定、混濁度測(cè)定、光度或電導(dǎo)系數(shù)測(cè)定，或用X射線熒光法對(duì)溶解鹽的分析，用以調(diào)節(jié)電鍍鹽和/或化學(xué)品加入量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備及補(bǔ)充電化學(xué)處理裝置中的電解質(zhì)的方法及裝置。其主要特征在于,是采用由粉末潤(rùn)濕機(jī)12產(chǎn)生的真空,將所需要的電解質(zhì)鹽和/或化學(xué)品添加至電解質(zhì)中的。
文檔編號(hào)C25D21/14GK1240241SQ99108509
公開日2000年1月5日 申請(qǐng)日期1999年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月19日
發(fā)明者G·馬雷施, H·特拉克, L·維澤爾 申請(qǐng)人:安德里茨-專利管理有限公司