基于除杂控制的连续镀镍工艺及装置的制作方法

本发明涉及电镀，具体涉及基于除杂控制的连续镀镍工艺及装置。

背景技术：

1、电镀是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化(如锈蚀)，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等)及增进美观等作用。

2、在盛有电镀液的镀槽中，经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极，用镀覆金属制成阳极，两极分别与直流电源的正极和负极联接。电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、ph调节剂和添加剂等的水溶液组成。通电后，电镀液中的金属离子，在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。阳极的金属形成金属离子进入电镀液，以保持被镀覆的金属离子的浓度。在有些情况下，如镀铬，是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极，它只起传递电子、导通电流的作用。电解液中的铬离子浓度，需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。电镀时，阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量，需要适时进行控制。

3、预镀镍生产工艺过程中电镀镍工序中镀液长期使用后,微量的铁等金属元素也会溶解进入镀液,杂质的增多会影响电镀质量,因此需要定期将镀液抽出进行电解除杂处理，确保镀液内微量元素含量不影响电镀质量和电镀效率。

4、电解是去除电镀液中金属杂质的有效办法之一。该方法操作简便，适用于各种电镀液。其主要目的是采用一定的电流密度和相应条件，使金属杂质离子在阴极上析出而净化镀液一些电解液中的有机杂质也可采用电解方法加以破坏，再配合活性炭吸附除去。通常是在停产周期综合处理或生产间歇时间进行。在生产节奏加快的形势下，为了使电镀槽不间断生产，可以在镀槽内附设小容积的电解装置，便于随时利用电解方法对镀液进行净化处理。

5、电解除杂是在镀槽分割出一小部分作为电解槽，槽内装有阳极和波纹板的阴极，镀液由镀槽靠近底部出口通过循环过滤泵打入电解槽底部，镀液向上通过电解槽，由经隔离挡板上部的溢流口再返回到镀槽中，在镀槽另一端通过底部出口进入泵中。如此不断循环，实现电镀作业和镀液电解净化同时进行。

6、如何减少微量杂质元素对电镀质量的影响，是重要的研究方向，现有技术中公开了相关技术：

7、授权公告号为cn103668323b的中国专利公开了一种电解-分段电积法处理含铜镍物料的方法；具体公开了：首先将含铜镍物料经火法熔融除杂后浇铸成铜镍复杂阳极板，然后以铜镍复杂阳极板为阳极，不锈钢为阴极，硫酸铜-硫酸-盐酸体系为电解液进行电解直至铜离子的浓度降低至15～25g/l时开始进行两段电积，此时在阴极上获得铜；将铜离子浓度降低至1g/l以下的电解液除杂后进行镍电积，以石墨为阳极、不锈钢为阴极，阴极周期结束后即能在阴极上得到镍。本方法充分利用电解精炼过程中铜、镍的电势电位差，对铜镍复杂阳极进行分级电解回收铜、电积法回收镍，以获得高纯阴极铜和阴极镍，工艺简单，具有较好的工业应用前景。

8、公开号为cn116583629a的中国专利公开了一种电解质中的杂质去除装置；具体公开了：该装置包括位于池上游用于容纳浴的净化罐；以及至少一排，优选至少两排交替的垂直取向的阴极和阳极，该阴极和阳极被配置为可操作地连接到电源用于向阳极和阴极提供电流。垂直取向的阴极和阳极排的尺寸被配置为插入罐中。净化器组件被配置为保持阴极和阳极之间的阴阳极间距(acd)。该净化器特别适用于去除冰晶石中的硫、磷、铁和/或镓，以通过使用析氧阳极或惰性阳极的电池进行铝的生态友好生产。

9、授权公告号为cn103572331b的中国专利公开了一种有色金属电积用栅栏型钛基pbo2阳极的制作方法；具体公开了：阳极包括有钛包铜导电排(1)和连接于钛包铜导电排下方的一组竖直的钛棒(2)，每根钛棒由内至外依次由钛基体、预处理层、α-pbo2复合中间层和β-pbo2复合活化表层所构成；先将钛基体连接于钛包铜导电排下方，组成栅栏结构体，然后将栅栏结构体的钛基体部分经除油、喷砂、除去氧化膜、活化处理，然后经碱性电镀α-pbo2复合层和酸性电镀β-pbo2复合层，获得有色金属电积用栅栏型钛基pbo2阳极板。采用本发明方法制得的新型阳极具有优良的机械和抗腐蚀性能，并且在湿法电积锌、电积铜、电积镍、电积锰等电冶金过程中可大幅降低电解槽电压，降低能耗。

10、公告号为cn2871562y的中国专利公开了一种组装式电镀生产用连续电解净化装置；具体公开了：由电解净化直流电源，通过导线与此电解净化直流电源相连接的设置在镀液储存槽内的模拟阴极和阳极所组成。所述的模拟阴极采用0.3mm～1.0mm厚的金属薄板，板长800～1200mm，宽800～1000mm，每隔100～150mm距离内加工成100～150度夹角的瓦楞形。阳极采用与镀液主盐的金属离子一致的金属材料件，并套上双层丙纶布阳极袋。直流电源为30～100a/0～12v。根据对镀液中有害金属杂质的分析对比，选取并及时调整对应的电解净化工艺参数，随时补充阳极材料，定期更换阳极袋和模拟阴极，确保电镀生产和净化消除杂质互不干扰，提高电镀质量和生产效率。

11、然而：上述现有技术仍然存在以下问题：

12、1、现有技术的电解除杂槽大多为单槽设置，对于不同工段的除杂能力不足。

13、2、现有技术的电解除杂槽，大多是尽量提高电流来降低杂质含量，但杂质含量的波动可能造成电镀效果的变化，稳定性较差。

14、3、现有技术未公开多个电解除杂槽可以独立工作，也可以协同互通工作的技术手段。

技术实现思路

1、为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

2、一种基于除杂控制的连续镀镍工艺，所述连续镀镍工艺基于连续镀镍生产线实施；所述连续镀镍生产线包括预镀工段、暗镀工段、半亮镀工段、亮镀工段；所述预镀工段、暗镀工段、半亮镀工段、亮镀工段分别设置有第一电解除杂槽、第二电解除杂槽、第三电解除杂槽和第四电解除杂槽；所述第一电解除杂槽、第二电解除杂槽、第三电解除杂槽和第四电解除杂槽分别设置有取样口，所述取样口连接至用于检测电镀液中的离子浓度的成份分析仪；所述第二电解除杂槽和第三电解除杂槽之间具有电磁阀和电动泵，具有电镀液交互的能力；所述第二电解除杂槽和第三电解除杂槽基于协同除杂方法实现可互通的协同除杂；所述协同除杂算法包括：

3、s1、确定杂质种类；通过分析废旧电解液的成分，确定杂质离子的种类；

4、s2、杂质浓度采样；以预设的时间间隔δt，分别对第二电解除杂槽和第三电解除杂槽中的杂质离子的浓度进行检测，得到第二槽杂质浓度数据集合{(p2(nδt),nδt)}和第三槽杂质浓度数据集合{(p3(nδt),nδt)}；其中，n为采样序号，为自然数；p2(nδt)和p3(nδt)分别表示在第n次采样时的第二槽杂质浓度和第三槽杂质浓度；

5、s3、拟合得到杂质浓度函数；分别对第二槽杂质浓度数据集合{(p2(nδt),nδt)}和第三槽杂质浓度数据集合{(p3(nδt),nδt)}进行拟合，得到时间相关的第二槽杂质浓度函数f2(t)和第三槽杂质浓度函数f3(t)；

6、s4、对杂质浓度曲线求导；对第二槽杂质浓度函数f2(t)和第三槽杂质浓度函数f3(t)进行时间为求导，得到第二槽杂质浓度趋势函数f′2(t)和第三槽杂质浓度趋势函数f′3(t)；

7、s5、电解除杂连续控制；根据第二槽杂质浓度趋势函数f′2(t)和第三槽杂质浓度趋势函数f′3(t)的正负性，判定杂质浓度是否稳定，若不稳定，则调整电解除杂的电流密度。

8、进一步的，步骤s5具体包括：

9、s51、判定任一时刻的第二槽杂质浓度趋势函数f′2(t)和第三槽杂质浓度趋势函数f′3(t)的正负性，若满足：

10、t1：f′2(t)<0或f′2(t)>0，且持续时间超过预设的时间阈值t0，则判定第二槽杂质浓度不稳定；

11、t1：f′3(t)<0或f′3(t)>0，且持续时间超过预设的时间阈值t0，则判定第三槽杂质浓度不稳定；

12、s52、对于出现杂质浓度不稳定的情况，则调整对应的电解除杂槽的电流密度：

13、若f′2(t)<0或f′3(t)<0，则减小对应的电解除杂槽的电流密度：

14、若f′2(t)>0或f′3(t)>0，则增大对应的电解除杂槽的电流密度。

15、进一步的，步骤s5还包括：

16、s53、若任一电解除杂槽的电流密度已经增大至最大许可值，仍然存在f′2(t)>0或f′3(t)>0的情况，则打开第二电解除杂槽和第三电解除杂槽之间的电磁阀和电动泵，进行电镀液的协同除杂。

17、一种基于除杂控制的连续镀镍装置，所述基于除杂控制的连续镀镍装置为连续镀镍生产线，包括预镀工段、暗镀工段、半亮镀工段、亮镀工段；所述预镀工段、暗镀工段、半亮镀工段、亮镀工段分别设置有第一电解除杂槽、第二电解除杂槽、第三电解除杂槽和第四电解除杂槽；所述第一电解除杂槽、第二电解除杂槽、第三电解除杂槽和第四电解除杂槽分别设置有取样口，所述取样口连接至用于检测电镀液中的离子浓度的成份分析仪；所述第二电解除杂槽和第三电解除杂槽之间具有电磁阀和电动泵，具有电镀液交互的能力；所述基于除杂控制的连续镀镍装置用于执行所述的基于除杂控制的连续镀镍工艺。

18、进一步的，所述预镀工段、暗镀工段、半亮镀工段、亮镀工段分别设置有第一接漏槽、第二接漏槽、第三接漏槽和第四接漏槽。

19、进一步的，所述预镀工段、暗镀工段、半亮镀工段、亮镀工段分别设置有第一水洗槽、第二水洗槽、第三水洗槽和第四水洗槽。

20、进一步的，所述第一水洗槽、第二水洗槽、第三水洗槽和第四水洗槽的容积均为10m3。

21、进一步的，所述第一电解除杂槽、第二电解除杂槽、第三电解除杂槽和第四电解除杂槽的尺寸为6000mm×2000mm×1500mm，在线工作时有效液体容量15m2，内置不锈钢瓦楞板作为电解阴极，钛包氧化铱作为阳极，单槽阳极面积5m2，阴极与阳极的面积为1:1，槽内设置由隔栏分割阴极和阳极。

22、一种基于除杂控制的连续镀镍工艺控制模块，所述控制模块包括控制器和存储器，所述存储器存储有用于执行所述的基于除杂控制的连续镀镍工艺的可编译程序。

23、本发明的有益效果为：

24、1、本发明提供了针对连续电镀生产线的多个电解除杂槽的技术方案，相对于单个除杂槽，具有更高的除杂能力。

25、2、本发明提供了拟合函数的除杂控制方法，相对于现有技术的单独测定杂质浓度的技术手段，具有更好的趋势分析性。

26、3、本发明提供了通过导数的正负性来判定杂质变化趋势的技术手段，保证了电解液的稳定，因为相对于一味地降低杂质离子的浓度，将杂质离子保持在低水平的稳定状态，更有利于电镀的质量稳定。

27、4、本发明提供了多个电解除杂槽可独立、可协同的工作模式，可以实现相互帮扶的电解除杂。