6.4. Электролитическая металлизация непрерывной ленты и проволоки
Металлизация непрерывной ленты и проволоки может осуществляться горячим (окунание в расплавленный металл под флюсом) или электрохимическим методом. В последнем случае металлизация является разновидностью гальванического процесса. Несмотря на полную технологическую идентичность процесса нанесения металла с гальваническим, конструкция линии для металлизации полностью отличается от гальванических линий с гибким или жестким циклом. Металлические покрытия осаждаются при непрерывном движении ленты с постоянной скоростью через ванны обезжиривания, травления, нанесения покрытий, улавливания, промывки и финишной обработки, расположенных в порядке выполнения технологических операций. В этом смысле металлизация ленты и проволоки аналогична нанесению гальванопокрытий в автоматической линии с жестким циклом, хотя оборудования для осуществления этого процесса полностью отличается. Линии для металлизация непрерывной ленты и проволоки обычно устанавливаются на металлопрокатных заводах (в частности на Украине - на заводе Запорожсталь).
В качестве металлов-покрытий чаще всего используются олово (производство белой жести) и цинк. Никелирование ленты осуществляется и при производстве ламелей на Луганском заводе щелочных аккумуляторов.
Основным требованием к используемым электролитам является высокая интенсивность процесса. Поэтому обычно применяются концентрированные электролиты (концентрация сульфата цинка в интенсивном электролите цинкования около 700 г/л сульфата цинка) и повышенные температуры. Кроме того, интенсификации процесса нанесения покрытия способствует перемешивание электролита при движении ленты и, соответственно, уменьшение толщины диффузионного слоя.
Линии металлизации делят на линии с вертикальным и с горизонтальным движением ленты.
6.4.1. Линии с горизонтальным движением ленты
Линии с горизонтальным движением ленты применяются при лужении из фторборатных электролитов. Эти электролиты обеспечивают плотность тока до 60 А/дм2 и скорость движения ленты до 10-12 м/с. Однако горизонтальное движение ленты является скорее вынужденным и обуславливается высокой агрессивностью этих электролитов. В них интенсивно разрушаются вращающиеся ролики, по которым движется лента. Кроме того, высокая скорость движения ленты при вертикальной ее ориентации приводит к интенсивному разбрызгиванию и выносу очень агрессивного электролита, что требует дополнительных мероприятий по защите персонала и окружающей среды.
Горизонтальное движение ленты обуславливает большую длину линии (до 100-120 м). Кроме того, при горизонтальном движении ленты определенные неудобства вызывает размещение и обслуживание анодов под лентой. Поэтому обычно осуществляют нанесение покрытия только на одну, верхнюю сторону ленты. Для металлизации противоположной стороны лента разворачивается и покрытие наносится при возвратном движении ленты в ванне, расположенной на втором ярусе. Чтобы вернуть ленте первоначальное направление движения, делают еще одну петлю на уровне третьего яруса, где расположены ванны улавливания и промывки. В результате, линия становится громоздкой, сложной в обслуживании и требует больших затрат на строительство производственного здания.
Технологическая схема производства практически не зависит от вида электролита и покрытия и делится на:
1. Узелы разматывания, сварки и непрерывной подачи ленты к технологическим агрегатам сматывания и разрезания ее на карточки;
2. Блок устройств подготовительных процессов- обезжиривания, травления и промывки ленты;
3. Устройства для нанесения гальванического покрытия и оплавления (для олова);
4. Устройства для пассивации и промасливания.
Линия с горизонтальным движением ленты показана на рис.6.39.
Рис. 6.39. Схема линии с горизонтальными ваннами.
1,2 - разматыватели ленты, 3, 6 - тянущие ролики, 4-ножницы, 5- сварочное устройство, 7 - петлевая яма, 8 - тянущая станция, 9 - ванна электрохимического обезжиривания, 10, 12, 16, 22 - щеточная машина очистки и промывки ленты, 11 - ванна электрохимического травления, 13 - гальваническая ванна первого яруса, 14- гальваническая ванна второго яруса, 15 - ванна улавливания и промывки, 17 - ванна промывки, 18, 23- сушильная камера, 19 - печь для оплавления покрытия (для олова), 20 - ванна с водой для охлаждения ленты (при лужении), 21-ванна пассивации, 24 - тянущая станция, 25 - петлевая яма, 26 - тянущая станция, 27 - ванна промасливания, 28 - направляющие ролики, 29 - тянущие ролики, 30 - ножницы, 31 - моталки, работающие попеременно.
Движение ленты через все агрегаты осуществляется с помощью приводных и прижимных роликов, приводных тянущих станций, петлевых аккумуляторов и других устройств.
Линия работает следующим образом. В начале линии расположены два разматывателя рулонов. Лента попеременно с каждого рулона подается тянущими роликами к ножницам, обрезающим торцевые кромки ленты. В сварочном агрегате свариваются конец одного рулона с началом другого. Затем лента подается в петлевую яму (петлевой аккумулятор), где создается ее запас, необходимый для подачи на линию с постоянной скоростью при временных задержках ленты в сварочном агрегате. Выходной конец петли через центрирующие ролики входит в первую тянущую станцию. После прохождения станции лента проходит к устройствам для механической подготовки поверхности, где лента обезжиривается и обрабатывается щетками. Затем лента проходит вторую щеточную машину и далее поступает на обработку в ваннах соответственно технологического режима. Через все устройства лента проходит горизонтально, без образования петель. После предварительной подготовки лента поступает в гальванические ванны, расположенные в два яруса. В каждом ярусе металл осаждается только на одну сторону ленты. При входе на второй ярус ванны лента меняет направление своего движения. Затем лента поднимается на третий ярус ванны, снова меняет направление своего движения на первоначальное. На третьем ярусе установлена непроточная промывная ванна, откуда уловленный электролит возвращается в гальванические ванны. После каждого яруса лента проходит через резиновые валки для отжатия с ее поверхности следов электролита.
После прохождения выходной щеточной машины лента проходит сушку и с третьего яруса проходит через так называемую башню оплавления. Оплавление луженой ленты необходимо для уменьшения пористости покрытия и увеличения его коррозионной стойкости. После оплавления и промасливания через тянущую станцию лента подается в петлевой аккумулятор и на ножницы для разрезания ее на карточки и последующую отбраковку и сортировку.