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工业控制

水质pH控制改善电镀工艺金属离子浓度水溶液水质PH值监测金属加工

    电镀是一种常见的金属精加工工艺,具有多种工业应用,从纯粹的喷漆品到保护性涂层的应用。该过程使用电流将离子驱动到可接收的金属表面,该过程对多个关键参数敏感,而精心控制对于实现所需的电镀效果至关重要。可以调整包括电镀液中离子浓度,电镀液温度和电流密度在内的几种成分,以影响最终结果。电镀过程产生了许多正确操作的经验法则,但是通过用pH测量代替常规规则,可以使用定量反馈来指导电镀过程控制,以提高产品的一致性和有效的废物处理。

准备电镀化学品
    电镀液的制备对于电镀过程的成功至关重要。电镀化学制剂包括将金属盐溶解在溶剂中。所得的电镀液必须具有足够高的金属离子浓度,以促进零件的电镀。当氢离子(H +)还原为氢气(H 2)时,在阴极发生镀层。由于这些氢离子从阴极膜中流失,因此当金属离子(例如镍离子)“介入”以替代氢离子时,就会发生电镀。有时,电镀过程会在阴极上产生深灰色或黑色的片状堆积物。这通常称为“燃烧”。如果电镀液准备不当,则会在电镀过程中燃烧。如果金属离子浓度太低,则电流会水解水以产生氢离子(H +)和氢氧根离子(OH-)。氢氧根离子的产生可导致形成金属氢氧化物,例如氢氧化镍镍Ni(OH)2,而不是金属离子沉积在零件的表面上。测量pH值使操作员可以检测到这种影响,因为氢氧根离子的产生会导致pH值增加。
防止电镀过程中燃烧的一些策略包括:
增加电镀液中金属离子的浓度
在阴极附近增加溶液的搅拌
升高工作温度
在电镀过程中控制pH
    此外,某些电镀工艺可能会受益于缓冲液(例如硼酸)的使用。缓冲液可确保阴极附近的pH值稳定在金属镀覆的最佳水平。电镀过程的最佳pH值取决于待镀金属以及溶剂和任何其他添加剂。适当的pH值可以是酸性,中性或碱性,具体取决于金属在溶剂中的溶解度。酸浴中的镍和铜镀层最优化为3.8至4.2,pH值高于5时会出现困难。碱性浴可用于更快地镀金,锌和铬等材料,最适pH值为9.0至13.0 。在最初的喷漆过程中以及整个电镀过程中监测pH值可以帮助捕获程序错误。即使在开始之前正确配置了过程,也可以使用pH值监视一段时间内离子的消耗情况,并告知何时以及如何补充电镀液。有效电流也是浓度的函数,因为镀液充当两个电极之间的电阻,因此可以使用pH监测来确保提供恒定电流,从而产生稳定的沉积层。

电镀废水处理
    电镀废水在排入市政下水道之前必须经过处理以去除有毒化学物质。正如电镀过程中需要控制pH值以将金属离子保持在溶液中一样,pH值也可以用于废水处理中以沉淀离子,以通过沉淀和过滤去除。六价铬对人体有很高的毒性,可以通过两步法去除。首先通过降低pH值并增加氧化还原电位将六价铬还原为三价铬。然后,将pH值升高至8.5以上,以使铬以氢氧化铬的形式沉淀。锌和铜也可以通过高pH调节来去除,从而使金属沉淀为氢氧化物络合物。但是,当使用氰化物浴作为溶剂时,金属会与氰化物络合,并且无法通过调节pH值去除。锌,铜,金和镍通常都使用氰化物镀液进行电镀。为了除去氰化物,增加氧化还原电位以将氰化物还原为氰酸酯,从而释放金属离子并使它们与氢氧化物络合并形成沉淀。
选择pH电极
    金属精加工涉及几个工业用水和废水处理过程,可以使用在线传感器和仪器来实现。但是,由于电镀液和废水中金属离子的浓度很高,因此组合pH电极可能需要频繁更换。组合式pH电极依赖于探针内的银和氯化银参比溶液,该溶液会被重金属离子(例如铬,铅和氰化物)污染。新的探针设计通过防止通过结与传感器接触或延长离子在探针内传播的路径来保护参考溶液。一些探针甚至使用其他参考解决方案。定期清洁以去除堆积物和沉淀物,将最大限度地延长pH传感器的使用寿命。
 
    欣仰邦水质pH传感器具有双结设计和通往参比的扩展路径。结合模块化设计,可大大减少维护时间,欣仰邦pH传感器是金属精加工行业的理想选择。如果参考中毒在您的电镀应用中始终存在问题,请考虑尝试使用差分pH探头。这些探针使用缓冲的参比溶液,即使在发生某些中毒时也能抵抗pH值变化。与组合pH传感器相比,这可以延长差分传感器的工作寿命。


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