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1、SWRY半成品培训教材,研发部钢线项目组 201012,电 镀 工 艺 （ISC）,工艺流程,1,放线,脱脂,炉子,流沙床,水冷,碱洗,水冲洗,酸洗,水冲洗,镀铜,水冲洗,镀锌,水冷,MF(中频 扩散),热水洗,水冲洗,磷酸浸,水冲洗,皂浸,收线,简介,2,中拉钢丝需要根据成品要求，进过热处理工艺。热处理的主要目的： -重新获得拉拔性能 -得到最佳的金相组织 -得到经湿拉后想要的抗拉强度,热处理分为两个步骤：奥氏体化和淬火。 拉拔前，钢的组织由不同方向分布的渗碳体的晶粒组成，之间的间隙（晶界）有杂乱的Fe3C填充。 在拉拔过程中，钢丝的良好结构会被破坏，晶粒被拉长，断裂。钢丝硬度增加，延展性变
2、差，无法进一步拉拔。 经过炉子升温使晶粒重新形成渗碳体。 在炉子中，被破坏的Fe3C重新融合；在流沙床中重新排列。,热处理完成之后，需要进行电镀黄铜工艺，黄铜在湿拉过程中起到润滑作用。,3,放线,为了避免CA钢丝在放线时绞丝，通过飞轮的张力带给予钢丝一定的张力。 钢丝的张力根据钢丝的直径来确定，用脱脂槽和炉子间的平台上的张力仪来进行测量。 不同的直径控制相应的张力，因此，每次更换直径后要调整放线张力。,4,脱脂,在生产中，脱脂槽必须始终工作，它首先洗去钢丝表面因拉拔而残余的硼砂皂粉，而后涂上均匀一致的脱脂液。,目的： 获得均匀一致的表面色泽，使钢丝在炉内能均匀地接受幅射来的热量，获得一致的机械
3、性能。 涂上的皂粉在炉中炭化，可使钢丝迅速升温。,温度 温度最低为85，较低的温度将影响脱脂液的流动，使钢丝不能均匀的涂层，致使钢丝的面缩率会大，强度偏低。 浓度 钢丝表面的皂粉多少将影响钢丝在炉中的升温速度；钢丝表面的硼砂多少将影响炉子的燃烧气氛。 通过添加水的流量控制脱脂槽中的硼砂浓度。,炉子,5,炉子,5,钢是一种许多元素组成的混合物，其中铁和碳是两种主要元素。碳以渗碳体存在Fe3C。 钢丝的抗拉强度: 的数量和分布决定 的厚度和相互之间的距离决定 在拉拔过程中，钢丝的组织会发生变化，晶粒被拉长，断裂。并造成加工硬化，最终导致钢丝不能被进一步拉拔。经过炉子使晶粒重新形成珠光体。,炉子,5
4、,钢的组织由不同方向分布的渗碳体的晶粒组成，之间的间隙（晶界）有杂乱的Fe3C填充。 在拉拔过程中，钢丝的良好结构会被破坏，晶粒被拉长，断裂。钢丝硬度增加，延展性变差，无法进一步拉拔。经过炉子升温使晶粒重新形成渗碳体。在炉子中，被破坏的Fe3C重新融合；在流沙床中重新排列。,炉子总共分为五个区域，钢丝在炉子的第四区达到940以上，第五区提供一个扩散（溶解）的时间，即钢丝的保温时间。仅需提供的热量为钢丝的损失热量，不要使钢丝升温。,炉子,5,炉温：炉子各区温度等于设定温度，尤其最后区的温度和燃烧压力。,在炉子中的钢线温度曲线图,炉子,5,燃烧状况： 在炉前观察，炉内颜色必须一致。不能看到炉内有漂
5、渺的烟气。 颜色必须是炽热色。,在炉子中的燃烧气氛示意图,炉子,5,炉压：炉内压力要高于炉外压力。如炉压不足，空气会渗透进炉内并破坏钢丝，使我们不能得到需要的氧化皮，并有脱碳风险。,炉子,5,FeO表面膜不完整，不能阻止钢丝继续和气氛接触。 Fe3O4表面膜较完整、较薄，能及时阻止钢丝进一步氧化。 此时CO含量不能超过3%，CO2约97%，水气（H2O）最好没有。,炉子,5,面缩率： 面缩率是反映晶粒大小的数据。 面缩率高，钢丝的延展性好，强度不够。（加热太慢或加热不够。） 面缩率低，钢丝比较脆，强度因杂质聚积而不够。,晶粒度： 通过金相检测晶粒度的大小来设定最佳的保温温度。 晶粒度太大，则保
6、温度太高，适当降低炉温； 晶粒度正常，不要轻易改变第六区的温度，应通过改变前几区的温度来调节第六区的燃烧压力。,因此，必须通过炉子设定严格控制面缩率,流沙床,6,1000,流沙床淬火： 流沙床淬火一种将钢丝在沸腾的锆砂中冷却淬火并保温的工艺。 淬火目的： 得到利于拉拔的最佳金相组织-索氏体,流沙床,6,冷却速度 冷却速度过快：会的得到坚硬的马氏体组织，根本不能拉拔。 冷却速度太慢：会先析出铁素体，铁素体组织较软，冷作硬化减弱，强度降低。 转变温度： 转变温度太高：珠光体组织粗大，渗碳体片间距大，机械性能低。 转变温度太低：产生贝氏体甚至马氏体，拉拔性能差。,水冷&碱洗,水冷 水冷： 水冷是利用
7、自来水降低从流沙床中出来的钢丝表面温度。 循环泵： 水冷槽中共有两个循环泵，正常时有一个运行，如温度过高两个泵会同时运行，此泵的运行有碱洗的温度来控制。,碱洗 原理： 阴极：2H+2e 2HH2 阳极：4OH-O2+2H2O+4e 利用H+的极强还原性，在阴极将，改变氧化物的性质，致使氧化皮表面产生裂纹，从而可以去除一部分氧化物颗粒。 通过改变阴阳极，利用阴极产生的大量H2冲掉掉落在原来阳极位置的氧化物颗粒。,7,水冲洗,8,目的： 利用串联水冲洗的方式彻底清洁钢丝，避免槽液之间的相互污染、反应。 擦液杆： 在吸气孔前面也会有擦液杆，必须调整好高度。 吸气装置 钢丝浸入一个水冲洗槽后，经过吸气
8、口，随后再进入下一个水冲冼槽。,9,酸洗,酸洗原理： 酸洗过程中钢丝与HCL反应生成H2，利用H2剥落氧化皮。 酸洗效果判定：用手掌外侧轻触酸洗水冲洗后钢丝， 不沾染黑色表示酸洗质量较好； 有擦不掉的黑色，表示过酸洗； 能擦掉的黑色表示酸洗不够。,镀铜,电镀： 溶液中的金属离子通过外加电源(整流器)，产生电极差，从而沉积在另一种金属的表面。,电镀的条件： -阳极：铜粒/阳极板 -电解液：焦铜溶液/硫酸锌溶液 -阴极：钢丝 -整流器,10,可溶性阳极：因为电位差造成阳极不断溶解（如ISC镀铜槽中的铜粒），生产中需要检查添加。 不溶性阳极：阳极是不变化的（如ISC镀锌槽中的阳极板），必须要有个反应
9、槽补充溶液中不断减少的金属离子。,镀铜,10,FeCu2CuFe2 因为Fe比Cu活泼，所以置换出Cu。 K6CU(P2O7) 6K+CU(P2O7)26- CU(P2O7)26- Cu2+2P2O74- 电解液中Cu2+以络合物存在，浓度很小，避免了用Cu2+镀铜的不足。,镀铜,10,镀铜,10,镀槽中铜粒要平整，否则钢丝上的镀铜量会不一致。如有断丝,则原本该根钢丝上所承受的电流会附加至相邻两根钢丝上,造成镀层偏差。,镀铜,10,因为溶液中Cu2+以络合物存在，浓度很小，所以电流密度较小，小于12A/dm2。电流密度过大，电镀时找不到足够的Cu2+，会把H+镀到钢丝上，产生析氢。,在铜粒保养
10、时仅能有一个槽的泵可以被关掉，保养另一个槽之前，其他泵必须运行（泵位于开的位置，所有钢丝被焦铜溶液覆盖）。,镀层不平整，疏松，湿拉拉拔时铜损变高。因此，如某一个泵坏了，必须马上修复，否则会增加其它槽的电流密度。另外还要定期检测每个槽的电流密度，看一下电流分布。,镀铜,镀铜槽调整槽的作用： 调整Cu2+的浓度，电流加大，则Cu2+下降。 调整PH值：OH-+4e=H2O+O2，如电流偏大，则PH值会下降。 根据CU(P2O7)26-Cu2+2P2O74-，在溶液中添加P2O74-也能抑制Cu2+的产生，降低溶液中Cu2+的浓度，实际生产中添加焦磷酸钾。,10,阴极辊,阳极效率大于阴极效率。溶液中
11、的Cu2+会越来越高，PH值也越来越高，所以要使用一个不溶性的阳极来调整。,镀锌,11,锌槽中的反应： 阴极(Cathode)：Zn2+2e-Zn 2H+2e-H2 不溶解性阳极（Insoluble Anode）：4OH-+4e-2H2O+O2,镀锌,FeZn2ZnFe2 因为Fe比Zn活泼，所以置换出Zn。 硫酸锌镀槽中有断丝，则原本该根钢丝上所承受的电流不会附加至相邻两根钢丝上，基本不会造成镀锌影响。所以，ISC有断丝，要尽快将断丝接好，否则相邻的两根钢丝Cu会偏高。,11,钢丝在镀锌槽中的位置正确，才能保证钢丝同一圆周面镀层均匀。,热水洗,镀锌以后的钢丝在进入MF前，首先要热水洗。 热水
12、洗的作用是清洗、预热钢丝并且使钢丝尽快干燥。 生产中必须保证钢丝进MF前完全干燥，否则MF提供的功率有一部分会用作蒸发钢丝上的水分，使得用作镀层扩散的功率会减少，影响镀层扩散。,12,MF（中频扩散）,13,黄铜是铜和锌的合金，而ISC电镀是分两部实现的，钢丝表面铜和锌是两个界限分明的两层。 MF是利用导体穿过通电的螺旋型线圈受热升温的原理，改变电流可调节加热的深度。,在MF中，钢丝外层的镀层被升温到560 左右，Zn和Cu相互扩散，形成黄铜合金。,MF（中频扩散）,13,黄铜镀层在扩散中的表现： 温度越高，扩散越彻底。 铜含量越高，越容易扩散。 镀层重量越高，越不容易扩散。 扩散与梯度、铜含
13、量的关系： 增加MF功率，梯度将下降，但增加了ZnO的量。ZnO在磷酸浸中会被除去，则平均铜含量会上升。,磷酸浸,14,在MF加热过程中，镀层表面的Zn会氧化成ZnO，氧化锌很坚硬，湿拉拉拔时不易变形，造成断丝。 H3PO4ZnOZn2PO43-H2O。 磷酸的浓度由电导控制，但溶液中如果Zn2浓度过高，会使电导值上升，影响磷酸的添加。,皂浸,皂浸过程中钢丝表面被涂上一层润滑剂，它可以使钢丝变得滑爽，提高钢丝的排线质量。 预涂上一层皂液，经充分干燥后也能阻止钢丝表面氧化，同时给湿拉拉拔提供预先的润滑层。,15,收线,16,对与半成品来说即最终产品，钢丝的产品性能直接影响到WWD 的生产。 收线共有46个收线轴，两个备用轴，两个废品轮收线轴。 通过编码器来调整主要的排线距离，生产中可以通过机械扳手微调排线装置。,Better together,
