鍍錫用赫爾槽試驗(yàn)裝置

孫東躍，張馥，石磊 *

（1.朝陽師范高等?？茖W(xué)校生化工程系，遼寧 朝陽 122000；2.山東建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101）

【電鍍裝置】

鍍錫用赫爾槽試驗(yàn)裝置

孫東躍1，張馥1，石磊2,*

（1.朝陽師范高等?？茖W(xué)校生化工程系，遼寧 朝陽 122000；2.山東建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101）

介紹了一種具有制冷功能的鍍錫用赫爾槽裝置，用該裝置進(jìn)行酸性鍍錫試驗(yàn)時(shí)，可保持鍍液溫度恒定。該裝置主要由鍍槽、溫度控制器、冷卻水箱和冷卻水泵組成。鍍槽側(cè)壁內(nèi)設(shè)有熱電制冷片，鍍槽側(cè)壁外環(huán)繞有冷卻水管，冷卻水管與冷卻水箱連接。鍍槽內(nèi)還設(shè)有熱電偶，熱電偶先感知鍍液溫度，隨后通過溫度控制器控制冷卻水箱和熱電制冷片的通斷來調(diào)節(jié)鍍液的溫度，使鍍液溫度恒定。

酸性鍍錫；赫爾槽試驗(yàn)；裝置；控溫

1 前言

鍍錫工藝按槽液常分為硫酸鹽鍍錫、氯化物鍍錫、氨基磺酸鹽鍍錫及稀酸鹽鍍錫[1]。常用的酸性鍍錫液是一種強(qiáng)酸性溶液，基本上由亞錫鹽、一種能使錫離子不發(fā)生水解的強(qiáng)酸性水溶液和添加劑3種成分組成[2]。在酸性鍍錫時(shí)，為防止主鹽硫酸亞錫的水解，要求將酸性鍍錫液的溫度保持在5 °C左右，以確保鍍層質(zhì)量。溫度過高時(shí)，Sn2+氧化速率加快，鍍液易渾濁，鍍層粗糙，鍍液壽命降低，光亮劑的消耗量增加，光亮區(qū)變窄，嚴(yán)重時(shí)鍍層變暗，出現(xiàn)花斑，可焊性降低。低溫有利于鍍錫層整體光亮及良好均鍍性，但溫度過低時(shí)，工作電流密度范圍減小，鍍層容易燒焦，并使能耗增大[3]。而在實(shí)際的電鍍錫實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及車間工藝試驗(yàn)中，由于一年中室溫高于5 °C的天數(shù)居多，若單靠天氣因素來維持實(shí)驗(yàn)，則效率大大降低，且一般很難將環(huán)境的溫度維持在5 °C，現(xiàn)有的鍍錫試驗(yàn)用赫爾槽一般都無制冷功能，通常將電鍍液置于冰塊中冷卻至5 °C左右再使用，電鍍過程也是在放置有冰塊的容器中進(jìn)行，但效果并不理想，經(jīng)常因酸性鍍錫液溫度高于工藝溫度而影響實(shí)驗(yàn)效果。針對(duì)上述問題，開發(fā)了一種具有制冷功能的鍍錫用赫爾槽試驗(yàn)裝置[4]，該裝置借助熱電制冷片與冷卻水箱的共同作用來維持赫爾槽內(nèi)鍍液的溫度，保證在室溫較高時(shí)鍍液處于最合適的溫度，有效提高了鍍錫層的質(zhì)量，達(dá)到了很好的實(shí)驗(yàn)效果。

2 裝置簡(jiǎn)介

圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可知，本赫爾槽試驗(yàn)裝置由鍍槽、溫度控制器、冷卻水箱、冷卻水泵等組成。鍍槽側(cè)壁內(nèi)設(shè)有熱電制冷片，側(cè)壁外環(huán)繞有冷卻水管，鍍槽內(nèi)還插有熱電偶。熱電偶通過導(dǎo)線與溫度控制器輸入端連接，熱電制冷片通過導(dǎo)線與溫度控制器輸出端連接，冷卻水箱的電源與溫度控制器輸出端連接，冷卻水管進(jìn)口與冷卻水箱出水口連接，其出水口通過冷卻水泵與冷卻水箱進(jìn)水口連接。本裝置通過熱電制冷片與冷卻水箱二者的共同作用達(dá)到維持赫爾槽內(nèi)液體溫度恒定的目的，保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度的精確性，得到性能最好的鍍錫層。

圖1 赫爾槽試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Schematic diagram of the device for Hull cell test

3 工作原理

電鍍工藝試驗(yàn)時(shí)，先設(shè)置所需溫度，再將鍍液注入鍍槽，鍍槽內(nèi)熱電偶能感應(yīng)鍍槽內(nèi)鍍液的溫度并傳給溫度控制器，當(dāng)鍍液溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，溫度控制器發(fā)出信號(hào)傳達(dá)給熱電制冷片和冷卻水箱，并啟動(dòng)熱電制冷片和冷卻水箱開始制冷。熱電制冷片可直接對(duì)鍍槽內(nèi)的鍍液制冷，而冷卻水箱與制冷水泵連接，當(dāng)冷卻水箱電源被溫度控制器傳過來的信號(hào)啟動(dòng)后，冷卻水泵也一并被啟動(dòng)，冷卻水泵運(yùn)作帶動(dòng)冷卻水在冷卻水管與冷卻水箱之間來回傳輸、循環(huán)流動(dòng)，通過與鍍槽間的熱交換來有效降低鍍槽外殼和鍍液的溫度。在室溫(25 °C)下，采用傳統(tǒng)方法以冰對(duì)赫爾槽內(nèi)鍍液降溫一般需要1 h以上方可降至5 °C，采用本裝置則只需26 min。圖2所示為2種降溫方式的效果對(duì)比。其中，本裝置選用TES1-0801型陶瓷制冷片，制冷功率為0.81 W。

圖2 2種降溫方式的效果對(duì)比Figure 2 Comparison of two different cooling methods

在實(shí)際的鍍錫試驗(yàn)中，鍍錫液的溫度不斷升高，傳統(tǒng)的降溫方式只能延緩鍍液溫度的升高，本裝置則可使鍍液維持在5 °C左右，使電鍍的效率和效果均維持在最佳狀態(tài)。

4 裝置作用

本赫爾槽裝置具有利用熱電制冷片與冷卻水箱兩者的共同作用達(dá)到維持赫爾槽內(nèi)液體溫度恒定的功能。首先，以往的鍍錫用赫爾槽往往無這一功能，鍍錫實(shí)驗(yàn)經(jīng)常受多種因素的干擾，缺少能動(dòng)性，實(shí)驗(yàn)效率低下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。這種具有制冷功能的鍍錫用赫爾槽裝置能夠保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度的精確性，制得性能良好的鍍錫層。其次，從赫爾槽周圍的冷卻水管看，可通過增加或減少冷卻水管的數(shù)量或密度來變更其調(diào)節(jié)溫度的范圍；也可通過選取不同型號(hào)的熱電制冷片來控制得到更多的實(shí)驗(yàn)所需溫度。

5 結(jié)語

與傳統(tǒng)的赫爾槽相比，本裝置并沒有做太多繁瑣的改變，僅借助熱電制冷片與冷卻水箱即可改變環(huán)境溫度，得到實(shí)驗(yàn)所需的準(zhǔn)確溫度。對(duì)于鍍錫實(shí)驗(yàn)而言，具備最合適的溫度不僅可大大提高鍍錫層的性能，還可提高實(shí)驗(yàn)效率和節(jié)省原材料。這種具有制冷功能的鍍錫用赫爾槽試驗(yàn)裝置不僅對(duì)鍍錫實(shí)驗(yàn)有非常重要的意義，對(duì)其他金屬的電鍍實(shí)驗(yàn)也有很大的幫助。此外，本裝置還可用于實(shí)際生產(chǎn)的工藝調(diào)試中，采用大型制冷片并根據(jù)圖1組裝鍍槽，便可投入到實(shí)際生產(chǎn)中。

[1] 曲敬信, 汪泓宏. 表面工程手冊(cè)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1998.

[2] 胡傳炘. 表面處理技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京: 北京工業(yè)大學(xué)出版社, 2001.

[3] 馮立明, 王玥. 電鍍工藝學(xué)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2010.

[4] 山東建筑大學(xué). 一種鍍錫用赫爾槽實(shí)驗(yàn)裝置: CN, 201592100 [P]. 2010–09–29.

Hull cell test device for tin plating //

SUN Dong-yue,ZHANG Fu, SHI Lei*

A Hull cell test device with the capability of refrigeration for tin plating was introduced. The temperature of plating bath can be maintained by using the device during the process of acid tin plating. The device mainly includes a plating tank, a temperature controller, a cooling water tank, and a cooling water pump. A thermoelectric refrigeration piece is arranged on the internal wall of the plating tank and the outside wall of the tank is circled by cooling water pipes. There is also a thermocouple in the plating tank. The thermocouple senses the temperature of plating bath firstly, and then the temperature controller controls the on-and-off of the cooling water tank and the thermoelectric refrigeration piece to regulate the temperature of plating bath, maintaining the temperature constantly.

acid tin plating; hull cell test; device; temperature control

Department of biochemical Engineering, Chaoyang Teachers College, Chaoyang 122000, China

TQ153.13

A

1004 – 227X (2012) 06 – 0037 – 02

2011–12–16

2012–03–13

孫東躍（1960–），男，遼寧朝陽人，副教授，主要研究方向?yàn)殡娀瘜W(xué)。

石磊，實(shí)驗(yàn)師，(E-mail) slcqj@qq.com。

[ 編輯：周新莉 ]