電鍍工藝(ISC)

1、SWRY半成品培訓教材 研發(fā)部鋼線項目組 201012 工藝流程1 放線脫脂爐子流沙床 水冷堿洗水沖洗酸洗 水沖洗鍍銅水沖洗鍍鋅 水冷 MF(中頻 擴散) 熱水洗水沖洗 磷酸浸水沖洗皂浸收線 簡介簡介2 中拉鋼絲需要根據(jù)成品要求，進過熱處理工藝。熱處理的主要目的： -重新獲得拉拔性能 -得到最佳的金相組織 -得到經(jīng)濕拉后想要的抗拉強度 熱處理分為兩個步驟：奧氏體化和淬火。 拉拔前，鋼的組織由不同方向分布的滲碳體的晶粒組成，之間 的間隙（晶界）有雜亂的Fe3C填充。 在拉拔過程中，鋼絲的良好結(jié)構(gòu)會被破壞，晶粒被拉長，斷裂。 鋼絲硬度增加，延展性變差，無法進一步拉拔。 經(jīng)過爐子升溫使晶粒重新形成滲

2、碳體。 在爐子中，被破壞的Fe3C重新融合；在流沙床中重新排列。 熱處理完成之后，需要進行電鍍黃銅工藝，黃銅在濕拉過程中起到 潤滑作用。 3放線 為了避免CA鋼絲在放線時絞絲，通過飛輪的張力帶給予鋼絲一定的 張力。 鋼絲的張力根據(jù)鋼絲的直徑來確定，用脫脂槽和爐子間的平臺 上的張力儀來進行測量。 不同的直徑控制相應的張力，因此，每次更換直徑后要調(diào)整放線 張力。 4 脫脂脫脂 在生產(chǎn)中，脫脂槽必須始終工作，它首先洗去鋼絲表面因拉拔而殘余 的硼砂皂粉，而后涂上均勻一致的脫脂液。 目的： 獲得均勻一致的表面色澤，使鋼絲在爐內(nèi)能均勻地接受幅射來的 熱量，獲得一致的機械性能。 涂上的皂粉在爐中炭化，可使鋼

3、絲迅速升溫。 溫度 溫度最低為85，較低的溫度將影響脫脂液 的流動，使鋼絲不能均勻的涂層，致使鋼絲的面 縮率會大，強度偏低。 濃度 鋼絲表面的皂粉多少將影響鋼絲在爐中的升 溫速度；鋼絲表面的硼砂多少將影響爐子的燃燒 氣氛。 通過添加水的流量控制脫脂槽中的硼砂濃度。 爐子5 爐子5 鋼是一種許多元素組成的混合物，其中鐵和碳是兩種主要元素。碳以滲 碳體存在Fe3C。 鋼絲的抗拉強度: 的數(shù)量和分布決定 的厚度和相互之間的距離決定 在拉拔過程中，鋼絲的組織會發(fā)生變化，晶粒被拉長，斷裂。并造成加 工硬化，最終導致鋼絲不能被進一步拉拔。經(jīng)過爐子使晶粒重新形成珠 光體。 爐子5 鋼的組織由不同方向分布的滲

4、碳體的晶粒組成，之間的間隙（晶界）有 雜亂的Fe3C填充。 在拉拔過程中，鋼絲的良好結(jié)構(gòu)會被破壞，晶粒被拉長，斷裂。鋼絲硬 度增加，延展性變差，無法進一步拉拔。經(jīng)過爐子升溫使晶粒重新形成滲 碳體。在爐子中，被破壞的Fe3C重新融合；在流沙床中重新排列。 爐子總共分為五個區(qū)域，鋼絲在爐子的第四區(qū)達到940 以上，第五區(qū)提供一個擴散（溶解）的時間，即鋼絲的保溫 時間。僅需提供的熱量為鋼絲的損失熱量，不要使鋼絲升溫。 爐子5 爐溫：爐子各區(qū)溫度等于設定溫度，尤其最后區(qū)的溫度和燃燒壓力。 在爐子中的鋼線溫度曲線圖 爐子5 燃燒狀況： 在爐前觀察，爐內(nèi)顏色必須一致。不能看到爐內(nèi)有漂渺的煙氣。 顏色必須是

5、熾熱色。 在爐子中的燃燒氣氛示意圖 爐子5 爐壓：爐內(nèi)壓力要高于爐外壓力。如爐壓不足，空氣會滲透進爐內(nèi)并破 壞鋼絲，使我們不能得到需要的氧化皮，并有脫碳風險。 爐子5 FeO表面膜不完整，不能阻止鋼絲繼續(xù)和氣氛接觸。 Fe3O4表面膜較完整、較薄，能及時阻止鋼絲進一步氧化。 此時CO含量不能超過3%，CO2約97%，水氣（H2O）最好沒有。 爐子中的氣體發(fā)生如下反應: CH4 CO + H2 CO2 + H2O O2O2 l 鋼絲表面將會產(chǎn)生氧化物 FeO，F(xiàn)e3O4，F(xiàn)e2O4。 脫脂槽中添加硼砂: Borax xH2O- H2+O2 CO+O2- CO2 降低CO含量，防止鋼絲脫碳。 爐子

6、5 面縮率： 面縮率是反映晶粒大小的數(shù)據(jù)。 面縮率高，鋼絲的延展性好，強度不夠。 （加熱太慢或加熱不夠。） 面縮率低，鋼絲比較脆，強度因雜質(zhì)聚積 而不夠。 晶粒度： 通過金相檢測晶粒度的大小來設定最佳的保溫溫度。 晶粒度太大，則保溫度太高，適當降低爐溫； 晶粒度正常，不要輕易改變第六區(qū)的溫度，應通過改變前幾區(qū)的溫 度來調(diào)節(jié)第六區(qū)的燃燒壓力。 因此，必須通過爐子設定嚴格控制面縮率 流沙床6 1000 流沙床淬火： 流沙床淬火一種將鋼絲在沸騰的鋯砂中冷卻淬火并保溫的工藝。 淬火目的： 得到利于拉拔的最佳金相組織-索氏體 wire 560 600 600 空氣+ 天然氣 600 1#2#3#4# 流

7、沙床6 冷卻速度 冷卻速度過快：會的得到堅硬的馬氏體組織， 根本不能拉拔。 冷卻速度太慢：會先析出鐵素體，鐵素體組織 較軟，冷作硬化減弱，強度降低。 轉(zhuǎn)變溫度： 轉(zhuǎn)變溫度太高：珠光體組織粗大，滲碳體片間 距大，機械性能低。 轉(zhuǎn)變溫度太低：產(chǎn)生貝氏體甚至馬氏體，拉拔 性能差。 水冷&堿洗 水冷 水冷： 水冷是利用自來水降低從流沙床中出來的鋼絲表面溫度。 循環(huán)泵： 水冷槽中共有兩個循環(huán)泵，正常時有一個運行，如溫度過高兩個泵 會同時運行，此泵的運行有堿洗的溫度來控制。 堿洗 原理： 陰極：2H+2e 2H H2 陽極：4OH- O2+2H2O+4e 利用H+的極強還原性，在陰極將 ，改變氧 化物的性

8、質(zhì)，致使氧化皮表面產(chǎn)生裂紋，從而可以去除一部 分氧化物顆粒。 通過改變陰陽極，利用陰極產(chǎn)生的大量H2沖掉掉落在原來陽 極位置的氧化物顆粒。 7 水沖洗8 目的： 利用串聯(lián)水沖洗的方式徹底清潔鋼絲，避免槽液之間的相互污染、 反應。 擦液桿： 在吸氣孔前面也會有擦液桿，必須調(diào)整好高度。 吸氣裝置 鋼絲浸入一個水沖洗槽后，經(jīng)過吸氣口，隨后再進入下一個水沖冼 槽。 9酸洗 酸洗原理： 酸洗過程中鋼絲與HCL反應生成H2，利用H2剝落氧化皮。 酸洗效果判定：用手掌外側(cè)輕觸酸洗水沖洗后鋼絲， 不沾染黑色表示酸洗質(zhì)量較好； 有擦不掉的黑色，表示過酸洗； 能擦掉的黑色表示酸洗不夠。 鍍銅 電鍍： 溶液中的金屬

9、離子通過外加電源(整流器)，產(chǎn)生電極差，從而沉積在另 一種金屬的表面。 電鍍的條件： -陽極：銅粒/陽極板 -電解液：焦銅溶液/硫酸鋅溶液 -陰極：鋼絲 -整流器 10 可溶性陽極：因為電位差造成陽極不斷 溶解（如ISC鍍銅槽中的銅粒），生產(chǎn) 中需要檢查添加。 不溶性陽極：陽極是不變化的（如ISC 鍍鋅槽中的陽極板），必須要有個反應 槽補充溶液中不斷減少的金屬離子。 鍍銅10 FeCu2 CuFe2 因為Fe比Cu活潑，所以置換出Cu。 K6CU(P2O7) 6K+CU(P2O7)26- CU(P2O7)26- Cu2+2P2O74- 電解液中Cu2+以絡合物存在，濃度很 小，避免了用Cu2+

10、鍍銅的不足。 鍍銅10 鍍銅10 鍍槽中銅粒要平整，否則鋼絲上的鍍銅量會不一致。如有斷絲,則原 本該根鋼絲上所承受的電流會附加至相鄰兩根鋼絲上,造成鍍層偏差。 鍍銅10 因為溶液中Cu2+以絡合物存在，濃度很小，所以電流密度較小，小 于12A/dm2。電流密度過大，電鍍時找不到足夠的Cu2+，會把H+鍍 到鋼絲上，產(chǎn)生析氫。 在銅粒保養(yǎng)時僅能有一個槽的泵可以被關掉，保養(yǎng)另一個槽之前，其 他泵必須運行（泵位于開的位置，所有鋼絲被焦銅溶液覆蓋）。 鍍層不平整，疏松，濕拉拉拔時銅損變高。因此，如某一個泵壞了， 必須馬上修復，否則會增加其它槽的電流密度。另外還要定期檢測每 個槽的電流密度，看一下電流分

11、布。 鍍銅 鍍銅槽調(diào)整槽的作用： 調(diào)整Cu2+的濃度，電流加大，則Cu2+下降。 調(diào)整PH值：OH-+4e=H2O+O2，如電流偏大，則PH值會下降。 根據(jù)CU(P2O7)26- Cu2+2P2O74-，在溶液中添加P2O74-也能抑制 Cu2+的產(chǎn)生，降低溶液中Cu2+的濃度，實際生產(chǎn)中添加焦磷酸鉀。 10 陰極輥 l 陽極效率大于陰極效率。溶液中的Cu2+會越來越高，PH值也越來越高， 所以要使用一個不溶性的陽極來調(diào)整。 鍍鋅11 鋅槽中的反應： 陰極(Cathode)：Zn2+2e-Zn 2H+2e-H2 不溶解性陽極（Insoluble Anode）：4OH-+4e-2H2O+O2 鍍

12、鋅 FeZn2 ZnFe2 因為Fe比Zn活潑，所以置換出Zn。 硫酸鋅鍍槽中有斷絲，則原本該根鋼絲上所承受的電流不會附加 至相鄰兩根鋼絲上，基本不會造成鍍鋅影響。所以，ISC有斷絲， 要盡快將斷絲接好，否則相鄰的兩根鋼絲Cu會偏高。 11 l 鋼絲在鍍鋅槽中的位置正確，才 能保證鋼絲同一圓周面鍍層均勻。 熱水洗 鍍鋅以后的鋼絲在進入MF前，首先要熱水洗。 熱水洗的作用是清洗、預熱鋼絲并且使鋼絲盡快干燥。 生產(chǎn)中必須保證鋼絲進MF前完全干燥，否則MF提供的功率有一部 分會用作蒸發(fā)鋼絲上的水分，使得用作鍍層擴散的功率會減少，影 響鍍層擴散。 12 MF（中頻擴散）13 黃銅是銅和鋅的合金，而IS

13、C電鍍是 分兩部實現(xiàn)的，鋼絲表面銅和鋅是兩 個界限分明的兩層。 MF是利用導體穿過通電的螺旋型線 圈受熱升溫的原理，改變電流可調(diào)節(jié) 加熱的深度。 在MF中，鋼絲外層 的鍍層被升溫到560 左右，Zn和Cu相 互擴散，形成黃銅 合金。 MF（中頻擴散）13 黃銅由相和相組成 低銅63% 高銅67%相 相/相4 控制標準 鋼絲鍍層 銅含量 鋼絲鍍層 銅克重 鋼絲表層 銅含量 黃銅鍍層在擴散中的表現(xiàn)： 溫度越高，擴散越徹底。 銅含量越高，越容易擴散。 鍍層重量越高，越不容易擴散。 擴散與梯度、銅含量的關系： 增加MF功率，梯度將下降，但增加了ZnO的量。ZnO在磷酸浸中 會被除去，則平均銅含量會上升。 磷酸浸14 在MF加熱過程中，鍍層表面的Zn會氧 化成ZnO，氧化鋅很堅硬，濕拉拉拔時 不易變形，造成斷絲。 H3PO4ZnO Zn2PO43-H2O。 磷酸的濃度由電導控制，但溶液中如果 Zn2濃度過高，會使電導值上升，影響 磷酸的添加