化学镀镍分析方法范文
时间：2023-11-14 17:52:51
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篇1
中图分类号：TG文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）12-0361-01
1 引言
化学镀Ni-P具有厚度均匀、硬度高、抗蚀性优异等特点，因此镀层广泛被应用于需耐磨的工件。但是，铝合金表面即使在空气中停留时间极短也会迅速地形成一层氧化膜，以致影响镀层质量，降低镀层与基体的结合力。
本项研究得出了比较好的预处理方案，从而得到结合力良好，表面比较光亮的Ni-P镀层。
2 实验方法
2.1 实验工艺流程
试样制备配制除油溶液化学除油水洗侵蚀水洗超声波水洗去离子水洗一次锓锌水洗退锌水洗超声波水洗去离子水洗二次锓锌水洗去离子水洗碱性镀水洗酸性镀去离子水洗吹干冷却
2.2 除油配方及工艺
除油：Na3PO4•12H2O (30 g/L)NaCO3 (30 g/L)温度（65℃） 时间（3min）
2.3 浸锌配方及工艺
ZnSO4(40g/l )NaOH(90g/l )NaF(1g/l )Fecl3(1g/l )KNaC4O4H406(10g/L )
温度（42℃）一次浸锌时间（90S）二次浸锌时间（18S）
2.4 镀液配方与工艺
碱性预镀液NiSO4•6H2O（30g/l）NaH2PO2•H2O（25g/l）NH4C6H5O7 •H2O（100g/l）温度（65℃） PH值（8.2） 施镀时间（8min）
酸性镀液NiSO4•6H2O（30g/l） NaH2PO2•H2O（25g/l） NH4C6H5O7 •H2O（10g/l）
乳酸C3H6O3（40ml/l） NaC2H302（10g/ L） 温度（85℃） PH值（4.8）施镀时间（120min）
3 实验结果与分析
3.1 镀层表面形貌及硬度
镀层表面为致密的胞状、非晶态结构。小胞之间有明显的界线，界线基本为直线，说明小胞在长大的过程中相互受到挤压而发生了变形，镀层中存在应力。镀层的含磷量为13.1%，镀层硬度可达686HV。
温度是影响化学镀沉积速率的最重要因。化学镀的催化反应一般只能在加热条件下发生，温度升高，离子扩散速度加快，反应活性增强，当温度高于50℃时，基体表面才有少量气泡生成，化学镀镍磷合金才能进行，随温度升高基体表面可见明显镀层。反应温度低于80℃时，沉积速率较慢；温度高于80℃，基体表面有大量气泡生成，沉积速率变快；当温度高于95℃时，镀液发生分解，镀液迅速变黑，产生大量气泡，在烧杯底部出现黑色沉淀。
3.2 pH值对镀速的影响
在酸性化学镀液中，pH是影响沉积速率的重要因素之一。在化学镀过程中，随着反应的进行，H+不断的生成，镀液的pH值不断降低，使沉积速率受到影响，因此在施镀过程中必须随时补充碱液来调整pH值在正常的工艺范围内。pH值升高使Ni2+的还原速度加快，沉积速率变快。
4 结语
(1)通过实验研究得到比较适宜的铝合金基材化学镀镍的前处理工艺,并得出了一套完整的铝合金基材表面化学镀镍工艺条件及配方。
(2)温度和pH值是影响反应速度重要的因素，温度的最佳工艺范围为85～95℃，超过95℃，镀液自分解现象严重；pH值的最佳范围是4.5～5.5，pH值超过5.5沉积速度开始下降。
(3)通过性能检测表明此工艺获得的镀层,镀层硬度可达686hHV,含磷量为11.17%且表面光亮、均匀、结合力好。
参考文献
［1］齐晓全.化学镀Ni-P工艺在制药设备上的应用［J］.电镀与涂饰,2006,25(7):15-16.
［2］ Parker K. Electroless Nickle. State of the Art plating and Surface Finishing，1992，34(3)：29-33.
［3］ Colaruotolo J F. Trends In Electroless Nickle Plating. Plating and Surface Finishing，1985，27(12)：22-25.
篇2
【关键词】印制板；表面处理；焊接
一、前言
在一个印制电路板的制造工艺流程中，产品最终之表面可焊性处理，对最终产品的焊接装配和使用可靠性起着至关重要的作用。
综观当今针对印制电路板最终表面可焊性涂覆表面处理的方式，主要包括以下几种：（1）热风整平；（2）有机可焊性保护剂；（3）化学沉镍浸金；（4）化学镀银；（5）化学浸锡；（6）锡 / 铅再流化处理；（7）电镀镍金；（8）化学沉钯。其中，热风整平是自阻焊膜于裸铜板上进行制作之制造工艺（SMOBC）采用以来，迄今为止使用最为广泛的成品印制电路板最终表面可焊性涂覆处理方式。
热风整平技术在70年代中期已开始应用。其抗蚀性、抗氧化性、可焊性较好，目前作为印制板表面镀层仍占多数。但印制板经热风整平之高温处理后，易产生翘曲，且不利于薄板生产，还有焊盘厚度不均匀（呈弧状），对下道上锡膏、SMT、BGA安装有影响，此外还会产生Cu―Sn介面金属化合物，质脆。
镀镍/金早在70年代就应用在印制板上。电镀镍/金特别是闪镀金、镀厚金、插头镀耐磨的Au―Co 、Au―Ni等合金至今仍一直在带按键通讯设备、压焊的印制板上应用着。但它需要“工艺导线”达到互连，受高密度印制板SMT安装限制。90年代，由于化学镀镍/金技术的突破，加上印制板要求导线微细化、小孔径化等，而化学镀镍/金，它具有镀层平坦、接触电阻低、可焊性好，且有一定耐磨程度等优点，特别适合打线（Wire Bonding）工艺的印制板，成为不可缺少的镀层。但化学镀镍/金有工序多、返工困难、生产效率低、成本高、废液难处理等缺点。
铜面有机防氧化膜处理技术，是采用一种铜面有机保焊剂在印制板表面形成之涂层与表面金属铜产生络合反应，形成有机物―金属键，使铜面生成耐热、可焊、抗氧化之保护层。目前，其在印制板表面涂层也占有一席之地，但此保护膜薄易划伤，又不导电，且存在下道测试检验困难等缺点。
随着环境保护意识的增强，印制板也朝着三无产品（无铅、无溴、无氯）的方向迈进，今后采用化学镀银、化学浸锡表面涂覆技术的厂家会越来越多，因其具有优良的多重焊接性、很高的表面平整度、较低的热应力、简易的制程、较好的操作安全性和较低的维护费。
另外，随着SMT技术之迅速发展，BGA设计的逐步平常化，对印制板表面平整度的要求会越来越高，化学镀镍/金、铜面有机防氧化膜处理技术、化学镀银、化学浸锡技术的采用，今后所占比例将逐年提高。
二、印制板表面可焊性处理简介
2.1 热风整平
2.1.1 热风整平工艺
热风整平是自阻焊膜于裸铜板上进行制作之制造工艺（SMOBC）采用以来，迄今为止使用最为广泛的成品印制电路板最终表面可焊性涂覆处理方式。
热风整平，又称喷锡，是将印制板浸入熔融的焊料（通常为63Sn37Pb的焊料）中，然后通过热风，将印制板的表面和金属化孔内部多余的焊料吹掉，最终获得一个光滑、均匀光亮的焊料涂覆层。
热风整平（HASL）工艺制程之简介请参见下图1。
热风整平工艺制程，包含有热风整平前处理、热风整平、热风整平后处理三方面。其中，热风整平前处理工艺控制，对热风整平的质量影响很大，通常包括清洁处理和微蚀处理，确保彻底去除印制板可焊性涂覆表面的油污、杂质或氧化层，露出新鲜可焊的铜表面。
热风整平前对印制板的微蚀处理，常采用硫酸/双氧水体系，微蚀一般要求将铜蚀刻1～2微米，微蚀后需浸酸处理。经过微蚀处理后的印制板，一定要立即进行水洗、吹干，防止新鲜的铜表面再次氧化。
热风整平的工艺参数控制，主要关注焊料温度、空气刀气流温度、风刀的空气压力、浸焊时间、以及退出速度等诸方面。
2.1.2 热风整平质量控制及焊接要求
考虑到热风整平的目的，是为后续的焊接提供良好基础，所以，对热风整平的质量要求显得尤其重要，主要有以下几方面：
（1）外观质量
所有焊料涂覆处的锡铅合金层，必须光亮、均匀、完整，没有半润湿、节瘤、露铜等缺陷。印制板表面，以及孔内无异物，非涂覆锡铅合金部位不应挂粘锡铅焊料。
另外，阻焊层不应有气泡、脱落、或变色等现象；阻焊层下的铜，不应氧化或变色；如果有插头镀金设计，则镀金插头部位不应有焊料涂覆。
（2）焊料层厚度
印制板表面处理之涂覆焊料部位的焊料层厚度，并无严格的统一标准规定，一般应以焊料层的可焊为原则。
（3）附着力
锡铅焊料附着力应不小于2N/mm。
（4）锡铅合金成分
焊料涂覆层锡含量62～64%，其余为铅含量。
（5）可焊性要求
使用中性焊剂，3秒内应完全润湿。
2.1.3 无铅化及焊接的影响
随着社会的进步，人们对环境保护意识逐渐增强。保护环境，减少工业污染，已越来越受到全社会的关注。众所周知，铅是有毒的金属，将会对人体和周围环境造成相当巨大的影响。
为了消除铅的污染，采用无铅焊锡及无铅焊接技术是势在必行。无铅焊锡技术不是新的。多年来，许多制造商已经在某些适当位置的应用中，使用了无铅合金，提供较高的熔点或满足特殊的材料要求。
但是，毋庸讳言，无铅化给印制板制造及焊接均带来了一定的影响，主要表现在下述几方面：
（1）多数无铅金属，包括锡―银―铜，具有超过200℃的熔点，高于传统的锡、铅合金的大约180℃的熔点。
这个升高的熔点，将要求更高的焊接温度。对于元件包装和倒装芯片装配，无铅焊锡的较高熔点是一个关注重点，因为元件包装基底可能不能忍受升高的回流温度。
设计者不断研究替代的基底材料，使其能耐受更高的温度，以及各向异性的导电胶，来取代倒装芯片和元件包装应用中的焊锡。
对于印制板制造而言，基板材料的耐热性以及加工完成后印制板的耐热性，将受到前所未有的考验。
（2）无铅焊料的工艺窗口，与传统的焊料相比，要窄得多，工艺的控制要求更高。
（3）无铅焊料对后续的封装焊接提出了许多相应的要求，这对无铅化的印制板的推广和应用，起着很重要的作用。
2.2 有机可焊性保护剂
2.2.1 有机可焊性保护剂（OSP）工艺
有机可焊性保护剂（OSP），是以化学的方法，在印制板裸铜表面，形成一层0.2～0.5微米的薄膜。
这层膜具有防氧化、耐热冲击、耐湿性，因而，在印制板制造业中，有机可焊性保护剂（OSP）工艺可替代热风整平技术。
有机可焊性保护剂（OSP）工艺制程之简介请参见图2。
此外，有机可焊性保护剂（OSP）工艺生产的印制板，较之于热风整平工艺生产的印制板，具有更为优良的平整度，更适应电子工业中SMT技术的发展要求。
2.2.2 有机可焊性保护剂与焊接
有机可焊性保护剂（OSP）技术，具有下述几方面的优点：
（1）经过有机可焊性保护剂（OSP）技术处理的印制板焊接区域，表面平坦，膜厚度0.2～0.5微米，适合SMT和细导线细间距的印制板的焊接，避免了热风整平工艺可能导致的贴装时不稳而滑动所造成的桥接效应。
（2）膜脆易焊，能承受四次以上热冲击，并与任意焊料兼容。
（3）制程采用水溶液操作，最高温度80℃，不会发生印制板翘曲变形，有利于保证后续焊接质量。
（4）制程成本较热风整平低20～25%。
当然了，由于膜厚很薄，易于划伤，在可焊性涂覆操作、以及焊接过程中，必须十分小心，确保可焊性保护剂成膜不被破坏，保证可焊性。
2.3 化学沉镍浸金
2.3.1 化学沉镍浸金工艺
自上个世纪末以来，化学沉镍浸金工艺，在国内得到了迅速的推广，这得益于化学沉镍浸金工艺本身所带来的种种优点。
化学沉镍浸金涂层的分散性好、具有良好的焊接及多次焊接性能、良好的打线（压焊）性能、能兼容各种助焊剂，同时又是一种极好的铜面保护层。
因此，与热风整平、有机可焊性保护膜等印制板表面处理工艺相比，化学沉镍浸金镀层，可满足更多种组装要求，具有可焊接、可接触导通、可邦线、可散热等功能，同时，其板面平整、SMD焊盘平坦，适合于细密线路、细小焊盘的锡膏熔焊，能较好地用于COB及BGA的制作。
由于药水供应商和设备制造工程师们的艰苦努力，化学沉镍浸金（ENIG）化学工艺制程已很成熟和稳定。因而，当我们面对它时，与在深绿色阻焊膜上的电路相比，并不逊色。当在完成化学沉镍浸金（ENIG）制程后的胶带测试中，不再发生前期制程条件下出现的阻焊膜脱落情况。
化学沉镍浸金（ENIG）工艺制程之简介请参见图3。
2.3.2化学沉镍浸金处理与焊接
（1） 金层厚度对可焊性的影响
在化学镀镍/金上，不管是施行锡膏熔焊或随后的波峰焊，由于金层很薄，在高温接触的一瞬间，金迅速与锡形成“界面合金共化物”（如AuSn、AuSn2 、AuSn3等）而熔入锡中。故所形成的焊点，实际上是着落在镍表面上，并形成良好的Ni―Sn合金共化物Ni3Sn4，而表现固着强度。换言之，焊接是发生在镍面上，金层只是为了保护镍面，防止其钝化（氧化）。因此，若金层太厚，会使进入焊锡的金量增多，一旦超过3%，焊点将变脆性反而降低其粘接强度。
（2） 镍层中磷含量的影响
化学镀镍层的品质决定于磷含量的大小。磷含量较高时，可焊性好，同时其抗蚀性也好，一般可控制在7～9%。
（3） 镍槽液老化的影响
镍槽反应副产物磷酸钠（根）造成槽液“老化”，污染溶液。镍层中磷含量也随之升高。老化的槽液中，阻焊膜渗出的有机物量增高，沉积速度减慢，镀层可焊性变坏。这就需要更换槽液，一般在金属追加量达4～5MTO时，应更换。
（4）PH值的影响
过高的PH，使镀层中磷含量下降，镀层抗蚀性不良，焊接性变坏。对于安美特公司之Aurotech （酸性）镀镍/金体系，一般要求PH不超过5.3，必要时可通过稀硫酸降低PH。
（5） 稳定剂的影响
稳定剂可阻止在阻焊Cu焊垫之间的基材上析出镍。但必须注意，太多时不但减低镍的沉积速度，还会危害到镍面的可焊性。
（6） 不适当加工工艺的影响
为了减少Ni/Au所受污染，烘烤型字符印刷应安排在Ni/Au工艺之前。光固型字符油墨不宜稀释，并且也应安排在Ni/Au工艺之前进行。
做好Ni/Au之后，不宜返工，也不宜进行任何酸洗，因为这些做法都会使镍层埋伏下氧化的危险，危及可焊性和焊点强度。
（7） 两次焊接的影响
第一次焊接后，助焊剂残余会浸蚀镍层。第二次焊接的高温会促使氧化甚至变黑，其固有强度变坏，无法通过振动试验。遇到这种情况，只能从槽液管理上入手进行改进，使镀镍层具有更好的抗蚀性能。
最后，一个最终的化学沉镍浸金（ENIG）问题值得注意：研究已证实与镍间所形成的焊点，不耐物理冲击。鉴于此原因，采用此法进行表面处理者有可能呈现出下降的趋势，例如，移动电话和PDA，将倾向于采用OSP、HASL、化学浸银（ImmAg）和化学浸锡（ImmSn）的可焊性涂覆。
2.4 化学镀银
2.4.1 化学镀银工艺
电子产品的飞速发展，促使印制板制造业工艺日新月异。传统的热风整平工艺，逐渐无法满足新的封装技术对印制板更平整链接盘的要求；压接技术的发展，要求最终涂覆后的孔径有很小的误差，而热风整平工艺加工后的极不均匀的表面涂层根本不适用于压接技术；另外，精细节距的应用也因为热风整平表面涂层容易桥接而受到限制。
前面述及的有机可焊性保护剂工艺，虽然有成本低、易控制等不可否认的优点，但是由于其膜的脆弱性特点，使其的应用受到了一定限制；已经发展成熟的化学沉镍浸金表面处理工艺，虽然受到了电子厂商的推崇，但其在生产控制、成本等方面，存在着一定劣势，对其发展也大受影响。
化学镀银工艺，凭借其自身的优势，大踏步的进入了印制板市场。其工艺制程之简介请参见图4。
2.4.2 化学镀银处理与焊接
经过生产实践及物理性能测试，化学镀银具有如下特点：
（1）优良的可焊性
相比于OSP可焊性涂覆制程而言，化学镀银的润湿速度更快，且能够满足多次再流焊接的要求。
（2）涂层均匀及表面平整度高，适合用于元器件BGA、FC、COB等的组装技术及精细节距。
（3）可用于压接技术。
（4）低操作温度，适用于薄板的生产，无板子分层、变形现象。
（5）与阻焊油墨和无铅焊料有良好的兼容性。
（6）可用于Bonding。
对一个装配者来说，也许最重要的是容易进行元器件的集成。任何新印制电路板表面可焊性处理方式应当能担当N次插拔之重任。除了集成容易之外，装配者对待处理印制电路板的表面平坦性也非常敏感。与热风整平制程所加工焊垫之较恶劣平坦度有关的漏印数量，是改变此种表面可焊性涂覆处理方式的原因之一。
银层表面的平坦性，正如其优良的接触传导特性一样，对装配工程师们具有吸引力。它能实现卓越之ICT结果。银表面涂覆之助焊剂选择，类似于化学沉镍浸金涂覆，不是非常重要。此外，化学镀银涂覆具有令人惊讶的数铣外形及电测忍耐度。但在板料持取过程中，须注意银表面之有害接触。
化学镀银工艺制程较之有机可焊性保护剂涂覆，有更长之可用期，但不像热风整平和化学沉镍浸金制品表面之高低不平形态。如果制作过程和持取程序不按要求进行，银将会特别敏感，并呈现其氧化后的失去光泽现象。氧化只要达到5纳米厚，即为可见，但其可焊性不受影响，直到出现大约50纳米厚之黑色层为止。至于其他功能，例如揿垫或无焊接连接，则对氧化之失去光泽更为宽容许多。人们希望今后有此类研究更广范围的应用出现。银层之氧化失去光泽现象，严格意义上讲，仅是一个表面现象。
2.5 化学浸锡
2.5.1 化学浸锡工艺
始于上个世纪九十年代中期，电子工业对化学浸锡工艺的需求迅速增长，但由于铜/锡之间的迁移，无论哪家药水供应商的化学浸锡工艺，均存在着严重的锡须问题。
锡须现象属金属间化合现象，铜―锡金属间化合物之形成，简单地说，是因为这些金属间之固相接触所致。此种金属间化合层，具有一定粘合作用，它允许两金属在焊接过程中之相对低的温度条件下完成焊接。
一个铜表面上的浸锡涂层，在电镀后立即开始形成上述之铜―锡金属间化合物。此铜―锡金属间化合物形成速率，遵循着时间和温度之各自平方根函数关系。该涂覆从两金属接触处开始形成，直至该金属间化合物达到表面。
据研究结果，一个1.0微米厚的浸锡涂层，应当能保持6个月到一年时间，但若进行多重焊接，将会是一个挑战。
锡须的形成使表面处理后的印制板，在使用后出现可靠性问题，限制了其发展。但经过药水供应商的不断开发研究，化学浸锡工艺日渐成熟，选择特殊的添加剂配方，能有效控制和抑制锡须的生长。
化学浸锡（ImmSn）工艺制程之简介请参见图5。
2.5.2 化学浸锡处理与焊接
历经生产实践及对其性能测试，化学浸锡具备以下特点：
（1）化学浸锡制程属无铅的表面处理。
（2）化学浸锡制程的工作温度，较热风整平的工作温度低，所以可减少印制板内层分离和弯曲现象。对于后道焊接工艺的实施，有利于避免桥接效应的发生。
（3）涂层的共面性好。
（4）涂层厚度，在尺寸各异的SMD连接面上，分布较为均匀，对于表面贴装焊接及焊接可靠性而言，极为有利。
（5）化学浸锡，返工较为简单，适用于插装技术的运用。
（6）适合精细间距印制板的表面可焊性处理。
（7）化学浸锡处理，可满足于多次焊接的装联要求。
通过改变锡层的晶体结构，可以降低铜―锡之间的相互扩散及锡须的增长速度，从而解决化学浸锡在应用时的可靠性问题。尽管如此，随着时间的延长，铜锡之间仍然会相互迁移而形成一定厚度的金属共化物。
所以，当浸锡涂层完成后，存放的时间越长，金属共化物层的厚度也就越厚，从而使印制板的焊接次数减少。
三、SPF印制板表面可焊性处理技术推荐
3.1 SPF表面可焊性处理制程
首先，利用下图6，对目前使用的印制板的可焊性制程，与即将隆重推介的“Semblant等离子体处理制程”――Semblant Plasma Finish （SPF），进行了工艺流程步骤对比。
如上所述，印制板表面可焊性处理技术多种多样、多姿多彩，由于可焊性涂层的特性及处理方式的差异，真是各有各的精彩，为各类印制板的后续装联奠定了基础，但选择何种可焊性处理方式，需综合焊接对象、焊接方式等诸方面进行定夺。
从可焊性处理方式分析，有机可焊性保护剂处理、化学沉镍浸金、化学镀银、化学浸锡、电镀镍金、以及化学沉钯，基本上都属于印制板的湿法制程工艺；至于热风整平制程，刨去前后处理两方面，热风整平处理可算作印制板的干法制程工艺。
随着电子产业技术水平的不断提升，印制板制作制程不断的推陈出新，各类新型制作设备层出不穷，Semblant Plasma Finish （SPF）就是一个生动的例子。
Semblant Plasma Finish，是一种利用等离子体沉积技术的印制板表面可焊性处理技术，属于纯干法制程。
该制程设备如下图7所示。
Semblant等离子体处理制程，是一种独特的，选用等离子体沉积腔，室温条件下，在待处理印制板表面，进行超薄含氟聚合物沉积涂覆的制程。
SPF含氟聚合物，具有显著稳定的化学特性，因此，极大的延长了处理后印制板的货架寿命，能有效抵抗潮气，防止腐蚀气体对保护层下铜表面的侵蚀。
相对湿度条件、25℃下，气相SO2对SPF表面处理涂层（下图左侧示意）和化学沉镍浸金涂层（下图右侧示意）影响的对比如下图8所示。
3.2 Semblant等离子体处理与焊接
Semblant等离子体处理制程，不仅易于获得完美的焊接铜面的可焊性处理，而且，具有极佳的焊接可靠性。具体表现在以下几方面：
（1）Semblant等离子体处理制程，提供了表面的一致性和可靠的无铅可焊性，参见下图9所示。在实施回流焊接时，涂层之含氟聚合物，在酸性焊剂和高温的联合作用下，被化解离去，实现铜锡界面的直接焊接。
（2）SPF涂层下的铜表面具有极佳的焊接浸润性，焊接面上围绕着的含氟聚合物防止了焊接撒布到印制区域以外，从而降低了焊接时桥连的产生，适用于超精细节距装联。参见下图10、以及下图11所示（图右为采用SPF处理技术焊接效果示意，图左为未采用SPF处理制程之焊接效果对比）。
（3）SPF涂覆沉积层均匀一致，可涂覆于印制板的所有表面，并能确保金属化过孔获得优良的覆盖，实现金属化孔的可靠焊接，参见图12。
四、结束语
如前，对印制板表面可焊性处理多种制程进行了简略介绍，并就可焊性涂层及焊接两个方面进行了阐述。
过去，在SMT中使用最为普遍的QFP，由于受到加工精度、生产性、生产成本和组装工艺的制约、QFP封装间距的极限尺寸停留在0.30mm，这种间距在组装中其引线容易弯曲、变形或折断，对组装的工艺要求相当严格，使大范围的普及应用受到制约。
新型球栅阵列封装器件（BGA）和细间距球栅阵列封装器件Fine Pitch BGA（CSP）的开发应用，以I/O引线间距大于QFP的优势，在表面贴装器件中已占据了一定的地位，应用面逐步扩大，进而促进了高密度、高性能、多功能组装技术的发展。
篇3
关键词：塑料电镀；关键技术；新工艺；金属制作；塑料品种 文献标识码：A
中图分类号：TG174 文章编号：1009-2374（2016）35-0075-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.35.036
随着高分子材料的发展，工程塑料、塑料合金等特殊塑料以其质轻、强度高、耐腐蚀、电性能好等特点正在相当程度地取代金属，成为国民经济和人民日常生活不可缺少的新材料。在塑料表面电镀多种类金属镀层，塑料可提高其耐化学腐蚀性、防尘性，并能提高强度、改进手感等，同时还兼有装饰美观的作用。塑料与金属相比较有其独特的优点，它重量轻、耐腐蚀性好、便于加工成型等。所谓“塑料电镀”，指的是以电镀和化学镀相互结合的形式，涂覆金属镀层于塑料表面的一种加工办法。经此加工，可以保留其生产效率高、价廉、质轻的好处，从而使之具备导热抗老化、导电、金属外观等特点，故而塑料电镀工艺目前已在轻工产品、机床按钮、光学仪器、电子等方面获得了广泛应用。尤其是在功能性、工程等层面上体现出的作用，已经上升到了一系列相关产品不可或缺的“工序”之一。
1 电镀对塑料品种的要求
电镀塑料的活动，第一步要考虑塑料作为一种非导体，难以对之加以直接电镀。要进行塑料表面金属化的方法可以分为两大类：一类是干法，主要是指金属喷镀和真空镀膜；另一类是湿法，包括直接采用导电塑料涂导电胶，采用特殊工艺进行化学镀等。电镀前预处理塑料表面部分，将其表面各种杂质加以除去，从而有效地保持洁净，再在其上沉积一层作为阴极的导电金属膜，便可以进行进一步的电镀。如今的电镀塑料中，占据主体的产品包括尼龙、聚丙烯、ABS之类，其中为数不少的类型都是专为电镀而“量身定做”的，可以最大程度上对塑料电镀工艺的诸方面要求做出适应。
2 电镀对塑料件造型的要求
在此方面来说，考虑的重点主要在于两个层面，从而防止由于反光、厚度之类因为电镀时电流分布不均而不均，以至于外观大打折扣；防止由于塑料件局部应力集中而面临镀层结合力的下降，其主要的要求包括：（1）尽量避免平面面积过大，其原因在于因为平面不平、不均是最为明显的缺陷；（2）不管什么棱角均应采取倒圆形式，以防止电镀后变形、应力集中、飞边等情况出现；（3）深孔要开缝，不要有盲孔，从而防止清洗、电镀困难；（4）厚度不要有突变，也不宜太薄，从而防止电镀后变形或应力集中；（5）可采取犁花、皮纹、刷光之类办法来掩盖诸多外观缺陷并由此形成装饰效果，其实际上均可以在模具上层面获得相应的解决；（6）造型应避免直角、锐边，否则极易造成电镀过程中边缘效应导致镀层烧焦，R约为0.2～0.3mm即可；（7）塑料制品上槽宽应大于等于槽深的2倍，最小槽宽不应低于5mm。
3 电镀对塑料件制造工艺的要求
因为塑料件电镀后会将其表面缺陷进一步“表面化”，故而电镀用塑料件有着很高的模具表面光洁度，喷砂、高光、旋光、拉丝之类的众多装饰效果都要有所体现。
注塑时电镀用塑料件多无需脱模剂，为在此方面获得方便，应对出模方向上的模具中做出一定坡度加工。
4 对加工塑料制品模具的要求
准备电镀的塑料制品其模具设计时应注意：（1）模具内应留排气孔，以免产生气孔；（2）为了避免塑料在浇道中冷却，浇道要宽一些，截面最好为圆形；（3）分模线、熔接线和浇口要在不显眼的地方，浇口直径要求比普通浇口大些，对较大塑料制件浇口应多增加几个；（4）模具表面光洁度要求达到镜面水平，常用钢、不锈钢、铜、黄铜材料制模具，为了防止腐蚀和便于脱模，最好要镀t。
5 塑料制品加工成型时的要求
（1）注塑前应去除塑料中的水分，烘干后请立即注塑以防止塑料在空气中重新吸湿。一般ABS塑料注塑前要在80℃～85℃热风干燥箱烘2h以上；（2）最好采用螺旋式注塑机，以免塑料受热不均、混合不均；（3）模具应保持清洁，一种塑料最好专用一个模具；（4）注塑时应保证模具有一定温度，以60℃～80℃为宜。注塑温度尽可能高些，ABS塑料一般控制在220℃～260℃，充填速度不宜太快，以6s/次为宜，这样残余应力较小；为了防止丁二烯（B）球状体变形，注射压力低一些较好，一般以700～800N/cm2为好；（5）注塑时最好不要用脱模剂，绝不能用有机硅系的脱模剂，若必须用脱模剂时，只能用滑石粉或肥皂水；（6）一般不要掺下脚ABS塑料，若要掺用，只能限用15%左右的下脚料。下脚料必须注意其规格、型号，必须经过挤压机打成粉末之后再使用。
6 塑料电镀的主要技术及发展前景
目前，塑料电镀技术依旧有着颇为繁琐的工艺限定、加工过程之类，如按金属化方法分成干法和湿法要得到高要求结合。加工件基本上现行工艺均使用湿法加工，但由于镀前处理粗化工序大量使用铬酐、有机溶剂对环境污染较大。目前此方面主要在于开发能够对化学镀直接催化的塑料，从而将“金属化”前处理工艺完全省掉的做法已经获得成功。同时也有分散导电微粒于聚丙烯塑料中，以小电流直接在低电压下电镀镍的做法，已经拥有了获得连续镀层的工艺。其发展考虑方向主要包括以下方面：
6.1 向高品质方向发展
因为塑料电镀制品同时具备金属镀层和塑料两者各自的优点，所以水暖器材、家用电器、机动车零部件的生产都会广泛应用，如镶条、仪表壳、水箱面罩、车灯、汽车铭牌之类。其往往都要求具备一定耐腐蚀性和相应的装饰性，其镀层外观具备着比装饰铬层更高的均匀性、平整性、光亮度，但是因为镀层光亮度较高，以至于其上一系列瑕疵非常明显，故而如何消除其中细微问题便成为了塑料电镀的最重要课题所在。同时，其镀层又在耐蚀性、结合力之类层面上要求颇为严格，有必要借助于严格的管理和可靠、先进的工艺来保证镀层质量的稳定。如今此类塑料的“金属化”主要为化学镀铜（硝酸银活化）以及化学镀镍（胶体钯活化），其都不同程度地存在极易出现疵病、镀层质量不稳、合格率低、操作困难、镀液稳定性差之类问题。为此，这一领域的发展方向在于对塑料电镀技术加以“升级”，尤其是对金属化工艺加以改进。
6.2 新型直接催化或直接电镀塑料
将金属化前处理工艺完全省掉，研制添加在母料中（塑料成型前）的相应化学镀催化剂，其在塑料中分散后，经粗化处理后在表面并充当“化学镀催化中心”，或者分散导电性微粒于塑料表面，使其略经处理即可直接电镀，更进一步则为开发可直接电镀者。因为不用采取化学镀，故而稳定性和操作便利性同步有所上升，废水处理简单且会降低废品，其镀层质量、劳动生产率都会获得很大的提升。
6.3 选择性电镀塑料
如今，全件电镀方式是塑料电镀的主流所在。但很多时候更需要选择性电镀或局部电镀。如今主要是借助于控制镀液面的办法，使得流动镀液只能对零件部位中所需电镀者加以淹没或者涂贴绝缘胶或漆于无需电镀之处，随后再加以电镀，随后再镀后将绝缘胶或漆除去。以上述形式来完成选择性电镀或局部电镀的效果往往不仅生产效率低，而且效果不尽人意。借助于印刷方式则可以获得“选择性印刷膜层”，在此之后的电镀、金属化之类活动中仅仅施镀精饰部位或者需要镀层。其可以提高生产效率、降低电镀成本，并取得清晰的选择面与非选择面界限，提升了产品档次。
6.4 生物工程塑料的图形电镀
医学层面上，人工骨关节（生物工程塑料制品）已经获得了应用。然而人工生物材料中更高级者中涉及到连接微处理器之类问题，而再植入印制板于生物工程塑料中往往会更大程度地增加空间需求，在很多时候是难以办到的。而用塑料电镀技术直接在此材料上形成所需连接线路，以此来连接相应的功能块。如此即可将印刷线路基板省掉，这在将来可能会成为一种流行的加工方法。
7 塑料电镀需要注意的地方
塑料电镀值得注意的是，塑料上沉积的金属层比较薄，其导电截面积很小，导电能力很差，因此夹具与镀件的接触面积要足够大，并且应夹紧以减少接触电阻；面积较大或形状复杂的镀件应考虑加厚金属层，进行必要的预镀；由于塑料制件的密度较小，在装悬挂具时要防止漂浮；实践证明电镀时起始电流密度最好不要大于0.5A/dm2，以保护触点镀层不被“烧蚀”，待镀3～5min后再将电流调整至正常范围；化学镀后的零件必须保持清洁，不能沾有手印和油污，否则要在浸酸活化前先进行除油处理。许多厂家在加厚金属层时，为了避免调整电流的麻烦，往往先进行闪镀，闪镀铜可在不加光亮剂的含硫酸铜10～20g/L、硫酸180～200g/L的溶液中进行；闪镀镍可在含氯化镍100g/L、盐酸100mL/L的溶液中进行，阴极电流密度为2A/dm2，镀3～5min即可。
8 结语
作为一种“新材料+新工艺”典型的塑料电镀，相比于金属制件，其一方面可以形成有目共睹的金属质感，另一方面也可以将制品重量予以有效减轻；一方面能够对塑料装饰性及外观加以改善，另一方面也可对其表面机械强度予以增强。但电镀用塑料材料的选择却要综合考虑材料的加工性能、机械性能、材料成本、电镀成本、电镀的难易程度以及尺寸精度等因素。随着工业的迅速发展、塑料电镀的应用日益广泛，成为塑料产品中表面装饰的重要手段之一。目前国内外已广泛在ABS、聚丙烯、聚砜、聚碳酸酯、尼龙、酚醛玻璃纤维增强塑料、聚苯乙烯等塑料表面上进行电镀，其中尤以ABS塑料电镀应用最广，电镀效果最好。
参考文献
[1] 陆刚.谈塑料制品金属化工艺的电镀技术[J].金属世界，2011，（1）.
篇4
关键词：电镀废水， 分流处理工艺 ， 综述
Abstract: the article introduces the electroplating wastewater treatment process of diversion, after nearly two years of practical application shows that the technology can meet the national stable operation of the electroplating standards for pollutants discharge "(GB21900-2008) of the first grade level.
Keywords: electroplating wastewater, tap processing technology, and reviewed in this paper
中图分类号： V261.93+1文献标识码：A 文章编号：
1 引言
电镀是利用电化学的方法对金属和非金属表面进行装饰、防护及获取某些新性能的一种工艺过程利用电解工艺，将金属或合金沉积在镀件表面，形成金属镀层的表面处理技术。
1.1综合电镀废水的来源主要是因镀种不同而产生的不同重金属的电镀漂洗废水及电镀前对镀件进行酸洗或碱洗而产生的酸性或碱性废水。其成分复杂且污染较大；
1.2传统的电镀废水处理大多采用氢氧化物或者硫化物沉淀法，利用重金属的氢氧化物或硫化物溶度积较小的特性沉淀其中的重金属离子；
1.3由于电镀行业的飞速发展，近年来，电镀企业为了保证镀液的稳定性、使用寿命和镀层质量，在镀液中加入了很多的络合剂、稳定剂、加速剂、pH 缓冲剂和光亮剂，这些物质大部分为有机物，如铵盐、焦磷酸盐、EDTA、柠檬酸盐、乳酸、苹果酸、酒石酸、丁二酸等，这些物质与Cu2+、Ni2+具有极强的络合性，它们随镀件漂洗水排入酸碱综合废水中后容易与Cu2+、Ni2+形成非常稳定的络合物〔8-9〕，给废水的处理带来很大的困难。为此，笔者采用以下废水处理工艺方法处理电镀废水，有效解决了上述问题。
2 分流处理工艺
2.1工艺流程
以东莞某塑胶电镀厂为例：该厂专业从事塑胶制品的电镀。其废水处理工艺如下：
2.2 废水水量及水质
废水设计处理量为50m3/h，其中含铬废水（主要为粗化及镀铬环节产生的废水）20 m3/h，含络合物废水（主要为镀焦铜、化学镀铜、化学镀镍废水等含络合物的废水）10 m3/h，综合废水（即酸洗、除油及电镀类废水）20 m3/h。
2.3 排放水质要求
废水经处理后达到需达到《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）之一级标准。即六价铬≤0.2mg/l，总铜≤0.5mg/l，总镍≤0.5mg/l，化学需氧量≤80mg/l，悬浮物≤50mg/l等。
2.4工艺说明
含铬废水，络合废水，综合废水分别进入各自的调节池均质。含铬废水泵入还原中和池，先投加H2SO4及 Na2SO3进行还原（实际运行中，H2SO4极少加），还原后的废水再投加片碱溶液进行中和（pH=7～8），并投加有机高分子絮凝剂进行絮凝。络合废水泵入破络反应池，先投加稀硫酸溶液调pH在3左右，再投加漂白粉溶液进行氧化，此过程的时间约1.5h，须长于普通的氧化反应。破络后的废水再投加片碱溶液调pH至10.5左右，同时投加有机高分子絮凝剂进行絮凝。综合废水泵入中和反应池，先投加FeSO4，可起置换、还原及混凝作用，再投加片碱及石灰溶液调pH至10.5左右，同时投加有机高分子絮凝剂进行絮凝。以上三种废水进入各自的迷宫沉降池进行固液分离后，出水自流至中间池，再泵至砂滤罐过滤，过滤后的出水自流至pH回调池进行pH调整，出水自流至清水池后达标排放三个迷宫沉降池的污泥均排至污泥池，再泵至压力污泥罐，通过压缩空气的压力将污泥压至板框压滤机脱水，脱水后的干泥交专业公司回收，滤液回流至调节池。
2.5废水处理设备
由于电镀废水中含有多种金属离子，通常采用氧化还原等方法处理含氰、六价铬离子废水，采用中和、沉淀、絮凝的方法处理废水中的酸碱、重金属离子，最终达到污泥收集和污水回用的目的，提高水的循环利用率，排放废水达到国家污水综合排放标准。设用范围：含铬、镍、铜、锌、铁等重金属的电镀废水处理设备自动化操作系统。
3 设计参数
表1主要构筑物及设计参数
4 工程调试及运行
4.1调试过程
4.1.1 在调试过程中发现, pH是控制Cr6+还原反应的关键因素, pH大于3 时,反应缓慢。因此在反应之前, 要先根据废水状况调节废水的pH为2.5～3,再投加化学还原剂,经充分混合、完全反应后,Cr6+大部分转化为Cr3+；
4.1.2 在混合反应池中投加Ca(OH)2 与投加NaOH 相比要便宜得多,但是,最终形成的微溶性钙盐在一定程度上会影响出水水质。调试发现在混合反应池中加入少量的混凝剂聚氯化铝(50 mg/ L) 可使出水清澈,且总运行费用仍然较直接投加NaOH低。投加顺序为Ca(OH)2 聚氯化铝PAM。悬浮颗粒借助聚氯化铝形成微絮体。最后投加少量PAM ,即可形成淡黄色的大颗粒絮体沉淀物,通过沉淀去除,而使上清液清澈。由于聚氯化铝的加入会使废水的pH有所下降,因此投加Ca(OH) 2 时应适当提高废水的pH,使其维持在10～15左右；
4.1.3 该项目的水量较小,水质和水量较为稳定,采用人工控制进水、排水和加药系统,使设备投资有所减少。
4.2 处理效果
该工程于2010年6月竣工并进行调试,2011年3月投产运行。根据现场调试的检测结果经本工艺处理后,各种污染物的去除率均在90%以上,处理后出水水质全部达标,具体数据见表2。
表2处理后出水水质及排放标准
5主要技术经济指标
该工程设计处理量为50m3/h，占地面积约380m2，工程总投资约80万元。其中设备费用37.5 万元,土建费用29 万元,其他费用8.5 万元,水处理成本为2.58 元/m3 , 其中运行成本为2.27 元/m3，日常运行费用约4.0～5.0元/m3废水（不计设备折旧费）。
6 综述
6.1该工程投资少,占地面积小,运行费用低,技术成熟,运行稳定可靠,且操作方便、易于管理,适用于不同规模电镀生产企业；
6.2废水处理效果好,出水清澈,部分可回用至水质要求不太高的生产清洗工序或作为生活杂用水(如冲厕、绿化等) ,节约水资源,减少污染物总排放量；
6.3电镀废水中含有较多的贵重金属离子,建议研制和采用新的处理工艺,实现废水重金属离子的回收利用。采用无或少排废水的自动电镀生产线,减少用水量和废水排放量。提高电镀车间的管理水平,简化废水处理工艺,降低处理成本,做到清洁生产。
［参考文献］
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［5］ 戎馨亚. 化学镀镍废液的处理及资源回收利用［D］. 苏州：苏州
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丝素蛋白/聚丙烯腈共混膜的制备及性能研究
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基于随机共振的嵌入式检测系统
纯二维5/3小波滤波器组的构造及其实现
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关键词：镀铜废水；生态安全；化学技术；策略方法
随着现代工业的快速发展，电镀行业也在急剧发展，电镀业排放的废水量也越来越大，电镀行业成为当今世界上三大污染工业之一，随着今年十八届三中全会的召开，关于生态环境的决定进一步为环境保护提供强有力的支撑。
一、 镀铜废水处理的概述
电镀废水按照电镀种类不同可以分为酸碱废水、氰化废水、含镍废水、含铜废水以及混合废水等。其中镀铜废水是指含铜的电镀废水，在电镀行业中是极其普遍的。镀件表面所含的金属种类不同其电镀方法也是不同的，电镀工艺有很大差别，但是电镀的流程基本一致。基于相同的电镀生产流程，电镀废水产生的原因有：电镀前处理的废水、镀层漂洗的废水、后处理的废水、废弃的化学镀液以及废弃的退镀液等四种。
镀铜废水有着极强的腐蚀作用。酸、碱性的废水有着极强的腐蚀性，如果直接排放会腐蚀下水管道，渗透到土壤里会导致土壤层破坏，农耕土地减产甚至不能种植粮食作物，如果排放进入水体，会使水污染同样造成海洋生态失衡，并且会腐蚀船只的底部，甚至造成鱼类灭绝，如果人类不慎引用含过量酸、碱性的污染水，会对人体造成极大的危害。铜是人体必需的微量元素，却少铜元素会早成人体亚健康，但是过量的铜摄入同样是灭顶之灾。铜元素摄入过量会使人体的重金属含量超标，可能引发人体中毒。
镀铜废水的处理无论是在维护人体健康，生态安全以及环境保护方面都是十分必要的，安全而有效地处理含铜混合电镀废水仍是电镀废水处理的一项艰巨任务。目前我国在此方面的研究已将取得了初步进展，总结出来了行之有效的三种方法。
二、镀铜废水的处理方法
镀铜废水处理技术的应用是非常普遍的，镀铜废水中含有很多的金属物质和化学成分，对于金属的回收和二次使用来说这是很麻烦的。方便快捷的废水处理技术是我们今后所要寻找的重要任务。对于城市发展而言，镀铜废水很有可能造成污水的外流和错误的排放，对城市的环境卫生构成一定的威胁。目前我国对于镀铜废水的处理有很多有效的方法，从化学工艺的角度进行分析，主要有以下几种化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、膜分离法、生物法等，这些方法也是处理其它电镀废水常用的方法，我们主要对几个化学方法进行分析。
首先是化学沉淀法主要的原理是溶度积原理，通过添加能与重金属离子形成比其络合物更稳定的沉淀物的化学药剂，通过化学试剂的使用，将重金属离子从电镀废水中分离出来，然后对重金属进行过滤，达到去除的效果。这种方法比较适合现阶段使用，因为化学沉淀法需要的资金投入比较少，而且消耗的人力和时间比较少，容易操作。
其次是氧化还原的方法，氧化还原方法是应用最基本的化学原理进行镀铜废水的处理，利用强氧化剂将络合物的配位体经过细致的处理时限氧化分解，使重金属从络合态释放变为游离态，然后通过加入碱，使其产生沉淀而除去，将金属从废水处理中取出，还原金属和水各自的成分组成，氧化还原法的优点是回归传统的工艺，实现物理处理。
还有离子交换法，在处理重金属废水的过程中离子交换方法是最为有效的方法这种方法操作的基本过程中，利用离子交换树脂中的交换离子同电镀废水中的某些离子进行交换而将其去除，使废水得以净化的方法。这种方法的操作的过程也是比较的方便快捷，最大的优点是产生的废弃物和残渣比较稳定，不会对环境造成污染，效果是最为明显的，但是投入的研究成本却是最大的。在实际的操作过程中需要消耗大量的实践，而且受用的情况也比较特别，对于处理废水的金属含量较高，水量充分的环境效果不是很明显。
通过化学处理技术、物理处理方式和生物处理的比较我们可以发现，化学处理方式的效果最为明显，相对与其他学科方法化学处理技术相对比较成熟，应用也比较广泛。生物技术和物理技术在实践的条件上受到很多的限制，而且研究技术起步发展的比较晚，没有形成系统的方法，选择的余地也是比较小的。所以采用化学处理方式是镀铜废水处理最有效的技术手段之一。
综上所述，通过化学工艺技术处理镀铜废水对于减轻我国工业污染程度，提升资源的利用率，实现资源的合理的回收和二次利用有着重要的意义。所以我国应该加大研究和创新的力度，实现化学工艺的发展，为应用化学的领域扩展和实践应用的扩展做出更多的努力。（作者单位：沈阳师范大学化学与生命科学学院）
参考文献：
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[2]邵利芬，杨玉杰，姚曙光等.含铜电镀废水处理技术研究进展[J]，工业用水与废水，2007，38（3）.
篇7
关键词：常减压装置 换热器 泄露 原因 对策
常减压装置在应用中，对于原油的初级加工具有重要的意义。因此在较多的炼油企业，都配置了常减压装置。尽管常减压装置可以降低生产成本，实现原油的初级加工，然而常减压装置换热器存在着泄漏的问题，不仅损失了较多的生产资源，还影响了生产的连续平稳进行。
1常减压装置换热器泄漏现象
常减压装置换热器泄漏包括内漏以及外部泄漏两种现象。从泄露的部位来看，一般是壳体泄漏、密封面泄漏和管束泄漏等。在对换热器进行检查维修时，发现泄露部分一般是内漏以及密封面泄漏。
1.1内漏
内漏一般包括小浮头密封面泄漏以及管子穿孔和管板与管子胀焊处泄漏，从而引起管、壳程介质的互串。此外，管子由于磨损、腐蚀以及冲刷，管壁变薄乃至穿孔；密封垫片发生劣化、浮动头盖紧固螺栓松动等等问题，也会导致换热器内漏。根据相关的业内报道，在换热器进行检查后，由于选用不适合的密封垫片，或者装置开始工作时冷凝器用蒸汽吹扫气密，导致小浮头的螺栓松动，从而引起内漏。从这些状况来看，换热器发生泄漏的主要原因是管子腐蚀，尤以常顶一线油换热器、减顶一线油换热器和循环水冷却器最易发生腐蚀泄漏。
1.2外部泄漏
常减压装置换热器外部泄漏，主要发生在装置的高温换热器的法兰密封上。例如，管箱管板两侧法兰密封处和后盖法兰密封处以及管、壳程进出口法兰连接处。泄漏的主要原因有：一是密封垫片选型不对，垫片密封比压过高或过低；二是密封垫片材质选择错误，不适宜高温工作；三是垫片安装存在问题，加偏不对正；四是螺栓选型不对，材质或等级不符合工作环境，在高温环境下发生蠕变；五是未按规范要求进行热紧。
2常减压装置换热器泄漏原因
2.1温度、压力频繁的变化
第一，由于温度、压力产生的波动幅度相对较大，从而引起较大的局部应力，这些作用力对主体的焊接结构和密封结构产生影响，最终导致泄漏。此外，由于温度的变化大，紧固螺栓由于受热膨胀伸长造成密封比压不足，从而导致泄漏。
第二，在工作中，管板会因腐蚀减薄，并且，由于存在着温差应力、流体压力，因此管板表面胀焊处还会产生裂纹或腐蚀穿孔，甚至变形，从而引起换热器泄漏。此外，管子受到较大的轴向力，会直接导致管板、管子在连接的地方被拉脱。或者由介质内压力形成的轴向力，也会使垫片和密封面之间的压紧应力降低，如果压紧应力降低到一定的限度，就会破坏密封性，导致换热器泄露。
2.2介质腐蚀
处在管箱端管板以及浮头端管板的列管堵塞严重。从管箱端的管板的侧面来看，存在着列管的管口呈现刀口状态的减薄区域，大约占了15%至20%，这个区域还会扩展到第一道胀口槽。和管箱端的管板侧的情况相一致的是管板以及列管两者相连接的地方。从两侧管板的外表情况观察，可以利用水压试验，证明换热器出现内漏的部位是处在管口的地方。另外，我们发现尽管钢圈垫被损坏，但对管箱的分程隔板来说，其减薄量并不是很大，针对这种奇怪的现象，工作者认真地测量了管束换热管的厚度，结果显示，管板后面的列管壁，B型管厚度一般在2.2至2.3mm左右，原壁厚为2.5mm，对于使用两年的换热管来说，说明列管的年减薄量在0.2到0.3mm之间。
3常减压装置换热器泄漏的对策
3.1选择质量更优的管束材质
我们可以可根据介质的腐蚀成份不同，管束材质尽可能地选用例如oCr13、13Cr一AL、304、Ti合金等等耐腐蚀的材料，由于其含有铬、铝以及镍等元素，能提高抗腐蚀的能力，因此可以保证换热器的管束更加耐用。从长远上来看，选择这种抗腐蚀的金属管束材质，在一定的环境下具有较好的性价比。最重要的是，能在生产过程中，减少泄漏问题的出现，减少生产波动造成的损失。
3.2选择合适的化学防腐涂料和涂层方法
为了保护换热管束不被腐蚀，需要在管束的内层或外层涂上化学涂料。首先，要选择合适的化学防腐涂料，例如专门的为换热器防腐而准备的SHY-99、DH22-2/3类涂料，或者采用化学镀镍、微纳米防腐涂料喷涂的方式，进行换热器管束防腐保护。其次，要以科学的涂层方法进行化学防腐涂料的涂层。作为装置外部的后期保护，这个步骤尤其对装置的循环水冷却器和塔顶一、二线换热器的工艺侧防腐具有重要的意义。实践表明，此种方式性价比最高，易腐蚀换热器的使用寿命可以延长到原使用寿命的2倍以上。
3.3选用合理的设备并进行科学的布局
设备的结构直接关系着流体的分配状况。如果设备结构不合理，流体就会不均匀，从而导致换热器泄露；如果设备结构合理，那么流体就不会产生涡流现象，或者出现流体死角，从而减轻了介质对装置的腐蚀程度。尤其对循环水冷却器来说，可以减少结垢和垢下腐蚀，能大大延长水冷却器的使用周期。
3.4加强一脱三注的管理
通过电脱盐、注水、注中和剂、注缓蚀剂的“一脱三注”的管理和操作，也可降低常减压装置的腐蚀，更能对换热器的防腐起到事半功倍的作用。
3.5选择合适的紧固件材质和等级
对于外漏或小浮头泄漏的高温换热器，应该选择等级较高的耐热钢作为紧固件材质。此外，小浮头必须在扣后盖前进行高温热紧，以防止小浮头密封泄漏的内漏；外部法兰紧固件的规范热紧可有效防止高温换热器的外漏。
3.6选择合适的密封垫片
法兰的密封既靠合适的紧固件，更靠合适的密封垫片，在换热器中，绝大部份换热器选择适中的金属包垫片就已满足使用，但个别温度较高或腐蚀较强的换热器则需选用金属缠绕垫片或波齿垫使用效果较好。
3.7减少塔顶负荷
减少塔顶负荷，可以降低换热器露点腐蚀和冲刷腐蚀泄露率。通过加大常、减压塔一中回流、二中回流的方式，降低塔顶温度，进而降低塔顶的回流量，回流量减少，塔顶负荷也随之减少，换热器的入口气速变缓，换热器的损害程度也大大降低。
结束语
为了减少换热器泄露，我们应该加强对泄露原因的探讨，在发现其原因的基础上，做出具有针对性的解决措施，以保证常减压装置换热器运行的安全、平稳、长周期，实现企业经济效益的最大化。
篇8
关键词：电磁辐射；电离辐射；防辐射纤维；防辐射纺织品
中图分类号：TS195.6 文献标志码：A
近年来，随着生活品质的提高，人们越来越关注生活环境中无处不在的辐射，而且對“辐射”存在着过度恐慌。本文在對辐射分类进行分析的基础上指出，在日常生活中，虽然电离辐射的危害性大干电磁辐射，而且电磁辐射也会對人体造成一定的损伤，但在一般情况下，民众生活环境的电磁辐射水平都不会超标，因此通常情况下不需要對辐射具有畏惧心理，也无需對辐射进行特别防护。因此，本文主要针對能够接触到有害辐射的职业人群，研究辐射的防护技术，以及防护纤维与相关纺织品的开发。
1
辐射的概念与类型
“辐射”是指从中心向各个方向沿着直线伸展出去的形式。在物理学上，“辐射”是指热、光、声、电磁波、高能粒子等物质或能量向四周传播的一种状态。与其他能量或物质的传播条件不同，电磁波和高能粒子的辐射不需要起传递作用的介质，就可以在真空中传播。
辐射是一类有效的加工、探测手段，广泛应用于工业、农业、矿产探测、医学诊断及科学研究领域。但过量的辐射会對生物体和材料造成损伤，当辐射传递的能量足够大时，可引起受到辐照的物质产生电离。因此，从物理学的角度，辐射据其對物质分子结构的改变程度，分为电离辐射和非电离辐射。能引起物质分子电离的辐射称为电离辐射，包括高速带电粒子（α粒子、β粒子、质子）、不带电粒子（中子）及电磁波x射线、γ射线等；而较低能量的辐射，如紫外线、可见光、红外线、微波、激光以及热辐射、声辐射等，都属于非电离辐射。显然，电离辐射更容易對人体和材料造成损伤，而非电离辐射，特别是其中能量较低的微波或工频电磁波對人体和材料的损伤较小。
因为电离辐射對人体有明显的损伤，从而导致一般民众對“辐射”一词产生畏惧感。因此，从应用的角度来看，有的电磁专家、医学专家和国际组织反對将微波等电磁波照射于人体的现象称之为受到电磁波的“辐射”，建议改称为“暴露”于这些电磁波。这一提议已经得到广泛的认可，在相关的国际标准和国家标准中已有体现。
2 辐射的危害与防护原则
辐射的危害包括對材料的危害和對人体的危害。与此相對应，防辐射技术也包括材料的防辐射和人体的防辐射两种类型。
2.1辐射的危害
电离辐射對材料和人体的危害是直接导致材料（包括生物机体）的电离，破坏了材料和生物体的分子结构，从而造成對材料和生物体损伤。电离辐射可對受照本人造成损伤（躯体效应），并對其子代造成损伤（遗传效应）。
人体暴露于微波等属于非电离辐射的电磁波中，虽然不会造成生物大分子的电离，但会因热效应、非热效应和积累效应而导致對人体的损伤。热效应是指生物器官受电磁波辐照导致升温而引起生理和病理变化的作用，这种损伤得到各国学者公认，并已将對热效应的防护体现到了各国的相关标准之中；非热效应是指生物器官虽未因电磁场导致升温，但人体器官如同一个精密的电磁器件，会在外界电磁场作用下因不能实现良好的电磁兼容而导致功能失调甚至器质性病变。这种损伤被一部分研究人员（如欧洲研究者）所认可，而有的学者（如美国研究者）则认为非热效应不至于對人体造成损伤；积累效应是指虽然人体所处环境的电磁场强度低于暴露限值，但长时间受到辐射也会因辐射效果的日积月累而导致损伤。也有学者将“积累效应”归并到“非热效应”之中，而认为只存在“热效应”和“非热效应”两类。
我国民众，特别是媒体對核辐射和电磁辐射的危害普遍存在过度恐慌、过度渲染的现象。实际上，即便是全球核泄露最严重的切尔诺贝利核电站事故，其危害程度也不像网络流传得那样严重。中国核学会辐射防护分会理事长潘自强院士曾撰文介绍，切尔诺贝利事故因辐射死亡28人。联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）對涉及事故及清理工作的60万人跟踪14年后得出的研究报告指出：除儿童时期受到照射之后出现甲状腺癌症增加外，没有观察到可归因于电离辐射的各种癌症发生率或死亡率的上升，白血病（白血病是辐射照射后癌症发生潜伏期最短的病症，潜伏期一般为2～10年）的危险没有表现出增加，甚至在清理事故现场的工作人员也是如此。同时，也没有发现一些其他的非恶性疾病与电离辐射有关的证据，但事故對人们的心理影响是广泛存在的，主要表现为惧怕辐射，然而人们并不了解当时实际受到的辐射剂量，只有当人体受照超出了辐射量限值才会對人体造成危害。
2.2防护原则
虽然微波等非电离辐射對人体的危害没有电离辐射那样严重，但其防护原则可以沿用国际放射防护委员会（ICRP）提出的辐射防护三大原则——实践正当化原则、防护最优化原则和剂量限值原则，即：對于有强电磁场等危害的场所，只是在有必要时才进入这样的场合；进入这种危险场合时应采用尽可能完善的防护措施；应按照人体受照的剂量限值来限制职业人员的受照（或暴露）时间。
所有防护措施都是需要付出代价的，包括费用的代价及人员因使用防护装备导致工作效率和舒适感的下降。因此，對各种辐射的防护是“宽严皆误”。
3 辐射的防护技术和防护材料
3.1电离辐射的防护
电离辐射對人体和材料的危害很大，但不同的电离辐射在穿透能力、电离能力和對人体及材料造成损伤的程度方面有不同的表现，有的电离辐射不需要专门的防护材料即可有效阻隔，有的电离辐射则还没有有效的材料能加以阻挡和拦截。
α粒子是带2个正电荷的氦原子核，有很强的电离能力，但由于其质量较大，穿透能力差，在空气中的射程只有几厘米，只要一张纸或健康的皮肤就能挡住，故不需使用专门的材料进行阻隔防护。
β粒子是放射性物质发生β衰变时放射出的高能电子，电离能力比α粒子小得多，但穿透能力强。β粒子和由电子加速器的高压电场加速的电子束均需用铝箔等金属薄片进行阻挡，因此金属箔片是防止高能电子入射的防护材料。
质子是带正电荷的亚原子粒子，高速质子流在人体中有极强的穿透能力，但单纯穿透對人体造成的损伤不大，通常作为医疗手段定位杀灭肿瘤细胞，公众和普通职业人员不易遭遇高速质子的辐照，故不存在防护问题。
中子是电中性的粒子，不直接导致电离，但易在衰变后引发电离。中子穿透能力极强，可穿透钢铁装甲和建筑物而杀伤人员，并可产生感生放射性物质，在一定的时间和空间上造成放射性污染。高能中子（>10 MeV）可在空气中行进极长距离，其有效拦截物质是水等富含氢核的物质。在合成纤维中添加锂、硼、氢、氮、碳等中子吸收剂，并利用纤维集合体可起到使中子慢化的作用，對中子有一定的拦截屏蔽作用，但通常只對低速热中子有一定的阻隔效果。例如厚度5mm的含硼中子防护服，對热中子（0.025eV）的防护屏蔽率为80%；含硼石蜡、含碳化硼的聚丙烯等均對热中子有一定的屏蔽效果。
X射线是由高速电子撞击物质的原子所产生的电磁波，波长在0.01～10nm之间，极具穿透性和杀伤力，通常用铅板、钡水泥墙等作为阻隔防御材料。接触x射线较多的医务人员大多穿着局部（多为正面）插入铅橡皮的防护服装，来阻隔x射线；铅纤维与普通纤维混纺制成的服装比铅橡皮柔软；在化学纤维中添加氧化铅、硫酸钡制成的防x射线纤维，制成纺织品后對低能x射线有一定的遮蔽效果，比铅衣柔软轻便。
γ射线是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于0.02nm的电磁波。谢线有比X射线更强的穿透力和杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。γ射线的防护材料与X射线类似，也采用铅板、铅纤维与普通纤维混纺、以及含铅、硼、钡等元素的纤维及其他材料，均對γ射线有一定的屏蔽作用，但防护效果不如X射线。
综上所述，电离辐射除Ⅱ粒子外，制成纤维状或织物状的防辐射材料尚难有效遮断高能射线和粒子流的入侵，仍然以铅橡皮为最常用且相對有效的防护材料。
3.2电磁辐射的防护
电磁辐射的防护主要针對高频电磁波，根据现有的电磁辐射防护标准，對频率为30～300MHz的电磁波有最严格的防护标准，即暴露限值最低。该频率范围以及更高的频率范围内的电磁波對人体的损伤主要是由电场造成的，對此进行防护主要采用反射电磁波的机理，而吸收电磁波的防护方式相對困难，除非允许采用很厚重的防护层，而这對于纺织品而言并不合适。
不锈钢、铜、铝、镍等电导率高的金属纤维是传统的屏蔽材料，但由此制得的防护服装过于沉重，手感偏硬。基于反射机理的防电磁辐射纤维常用的制取方法包括：（1）以普通合成纤维为基材，在外层包覆（化学镀、涂覆）金属层，制成镀铜、镀镍、镀银纤维；（2）原位聚合聚苯胺、聚吡咯制成导电纤维；（3）通过涂层加工，将导电的各种粉体附着在纤维表面制成高电导率的纤维。對这些纤维可制成合适的细度和长度，以使防电磁辐射纤维适合于后续纺织品或非织造布加工。
對于低频电磁波，虽然對人体的损伤很小，但在特殊场合（例如扫雷艇产生的强大磁场）下，需将磁场集中在磁性纤维内，从而保证由磁性纤维护卫的人体内部只有很低的磁场强度。与金属纤维类似，传统的磁性纤维由铁镍合金等高导磁材料制成，目前发展成为以铁、铁氧体粉体添加到合成纤维中制得磁性纤维。
由上述高电导率纤维和高磁导率纤维制成的织物或非织造布，可获得电磁辐射防护效果。但能够直接制成具有电磁屏蔽效果纺织品更为简捷的方法包括：（1）采用金属纤维或将金属化纤维与其他纤维混纺制备电磁屏蔽织物；（2）對合成纤维织物直接进行金属化处理（例如镀铜、镀镍、镀银等）；（3）原位聚合聚苯胺、聚吡咯等导电高分子；（4）施加导电涂层（涂覆导电高分子材料，含铜粉、银粉等导电粉体的涂料）等。
通常采用15%～20%的不锈钢纤维混纺制成的电磁屏蔽织物，可使织物的电磁屏蔽效能达到20dB左右，而经过金属化处理的织物，屏蔽效能可达65dB左右。
但是，對于电磁辐射防护服装而言，因服装结构上存在一系列破坏整体密闭效果的缝隙孔洞和开口，故会使服装的电磁屏蔽效能大幅低于面料的电磁屏蔽效能。整体金属化处理的织物，即使在各开口设计上已经尽可能封闭，并配置带披风的帽子，但服装的屏蔽效能也只能达到30dB左右，如进一步提高屏蔽效能，则必须采用全封闭结构，但防化服类的全封闭结构，会导致使用者热负荷增大，影响舒适性和功效性。
4 辐射防护的发展趋势
4.1辐射防护理念的科学化
近几年来，我国在辐射防护方面出现了防护理念泛化的现象。有的媒体过分夸大了电离辐射和电磁辐射的危害，甚至混淆电离辐射与非电离辐射的差异；也有人出于商业利益有意制造电磁污染的恐慌而兜售所谓的防辐射制品；有较高比例的公众對工作环境和生活环境的电磁辐射源有种种过分的担心。
事实上，我国公众生活环境的电磁辐射水平，除了偶然发生的特殊情况（例如高压线下、雷雨交加时），电磁环境均不超标。民众所担心的家用电器的电磁泄漏强度往往只有国际标准的百分之几甚至千分之几；小区楼顶的通信基站发射的电磁场也呈现为往远处发射的分布，使基站下方的场强最低。这些情况将逐渐被民众所了解，而关于辐射防护纺织品的使用對象，终究会向职业人群集中，一般民众并不需要进行电离辐射和非电离辐射的防护。
4.2辐射防护技术的升级
如前所述，现有电磁辐射防护服存在屏蔽效能与穿着舒适性的矛盾，密闭式防护服可以得到高屏蔽效能，但穿着闷气，影响舒适性和工作效率，而工作服款式的电磁辐射防护服则达不到高屏蔽效能，防护效果不理想。此外，还存在服装结构设计不合理导致电磁屏蔽效能下降、导电层不牢固容易在洗涤后脱离导致屏蔽效能下降，以及全频段电磁信号均被屏蔽、致使手机等部分工作用具的通信联系中断等问题。
