環(huán)保無害化電鍍的若干研究論述

范君武

摘 要：21世紀是經(jīng)濟高速發(fā)展的時代，且人類在這一發(fā)展時期的環(huán)保意識也明顯增強。因此，研發(fā)環(huán)保無害化電鍍尤其必要，具體以無鉻鈍化和三價鉻電鍍在電鍍工業(yè)的應(yīng)用最為廣泛，其中三價鉻電鍍分為硫酸鹽體系和氯化物體系。在本案，作者以三價鉻電鍍?yōu)槔瑴\析環(huán)保無害化電鍍的若干問題。

關(guān)鍵詞：三價鉻電鍍；鍍液；鍍鉻速度

引言

電鍍是運用電解原理將一層薄性的合金或其他金屬鍍在一些金屬表面上，以使金屬的表面附上一層金屬膜，從而起到美化、防腐及提高反光性、導(dǎo)電性、耐磨性的作用。目前，三價鉻電鍍在電鍍工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，常用在裝飾性鍍鉻期。其中，氰化物三價鉻鍍液的開缸成本低及鍍層腐蝕性差，則常用在中低端產(chǎn)品裝飾電鍍中；硫酸鹽三價鉻鍍液的開缸成本高及鍍層腐蝕性好， 則適合用在中高端產(chǎn)品裝飾電鍍中。在本案，作者分別介紹硫酸鹽和氰化物三價鉻鍍的若干問題。

1 Trich-9551三價鉻鍍

1.1 鍍液的配制

Trich-9551三價鉻鍍的鍍層色澤藍白亮麗，顏色與六價鉻鍍層接近及鍍層厚度>0.3m，其具體耐磨性好和硬度大的特點。表1所示為Trich-9551三價鉻鍍的工藝參數(shù)。

結(jié)合表1，按如下步驟配制鍍液：第一，在鍍槽中注入3/5的純水；第二，在不斷攪拌的同時，按順序緩慢添加CS導(dǎo)電鹽、B補充劑和2g/L的活性炭粉；第三，在48-55℃的條件下保溫約6h后，過濾鍍液；第四，先將鍍液的pH值調(diào)至3.4-3.8后，再用小電流電解超過2h，以使JK為0.5-2A/dm2；第五，按順序添加M開缸劑、WA潤濕劑后，將鍍液的pH值調(diào)至3.6，然后再試鍍。

1.2 添加劑的使用

在配制Trich-9551三價鉻鍍中，將會用到諸多添加劑，其中添加劑的合理使用將會影響到三價鉻鍍的鍍層性能，則應(yīng)高度重視。

1.2.1 A添加劑。A添加劑的作用是維護鍍層的電流效率和顏色，其添加量與其沉積速度成正比，但過量添加會引起鍍層發(fā)霧及降低覆蓋能力。對此，建議A添加劑的補加量取100-140ml/kAh，其中以120ml/kAh為最佳取值。

1.2.2 B補充劑。B補充劑的作用是為鍍液提供絡(luò)合劑和三價鉻鹽，其中三價鉻離子的質(zhì)量濃度應(yīng)取12-18g/L，具體以15g/L為最佳取值，建議按數(shù)據(jù)補充。研究發(fā)現(xiàn)，通過在鍍液中加入19.2ml/L的B補充劑，可獲得1g/L的金屬鉻；B補充劑的消耗量約為1.2-1.8L/kAh。

1.2.3 CS導(dǎo)電鹽。CS導(dǎo)電鹽包含硼酸和硫酸鹽組份及其作用是增強鍍液的導(dǎo)電性和pH值的穩(wěn)定性。其中，硼酸的質(zhì)量濃度取65-75g/L。研究發(fā)現(xiàn)，通過在鍍液中加入5g/L的導(dǎo)電鹽，可獲得1g/L的硼酸。

1.3 鍍鉻速度

通過在杜霍爾槽試片上，取Trich-9551三價鉻鍍約250ml，并在53-55℃的溫度條件下，用5A電流施鍍約0.5h，然后再用ZD-B智能電解測厚儀量測鍍鉻層的厚度，這便可得到鍍鉻速度。試驗表明，在Trich-9551三價鉻鍍工藝中，鍍鉻速度可穩(wěn)定在0.057-0.073μm/min。

2 Trich-6861三價鉻鍍

2.1 鍍液的配制

Trich-6861三價鉻鍍鍍層的顏色為藍白色及其厚度為0.4μm。鍍液具有耐腐蝕性優(yōu)、沉積速率快、污染輕及廢水處理工藝簡單等優(yōu)點。表2所示為Trich-6861三價鉻鍍的工藝參數(shù)。

結(jié)合表2，鍍液的配制步驟如下：第一，在渡槽中先注入2/3的純水，再添加Trich-6863配位劑；第二，在不斷攪拌的同時，緩慢添加Trich-6861開缸鹽；第三，加熱鍍液至55℃后，保溫超過3h至三價鉻離子與配位劑反應(yīng)生成配合物；第四，按順序添加Trich-6864穩(wěn)定劑、Trich-6865濕潤劑；第五，通過添加25%的氨水或30-36%的鹽酸來將鍍液的pH值調(diào)至2.7；第六，注入純水，并使鍍液溫度降至35℃；第七，在10A/dm2的條件下，電解鍍液約1h后，試鍍。

2.2 添加劑的使用

與Trich-9551三價鉻鍍相比，Trich-6861三價鉻鍍所用的添加劑更為復(fù)雜，具體如下：

2.2.1 Trich-6863配位劑。Trich-6863配位劑的作用是與三價鉻離子配位。其中，過量添加配位劑會降低鍍鉻速率及鍍液的覆蓋能力，反之卻會使鍍層在赫爾槽試片的低電流密度區(qū)發(fā)霧或出現(xiàn)條紋。

2.2.2 Trich-6864穩(wěn)定劑。Trich-6864穩(wěn)定劑的足量添加對金屬鉻晶核的形成及鍍鉻速率的提高具有重要作用。但若過量添加，會加劇陰極的極化作用及降低鍍鉻速率，而若添加量過少，又會降低鍍鉻速率及使鍍層在赫爾槽試片的低電流密度區(qū)出現(xiàn)條紋。

2.2.3 Trich-6865濕潤劑。Trich-6865濕潤劑若能按工藝補加，則可起到控制鍍液表面的張力及加速鉻沉積等作用。但若補加量不夠，將會降低沉積速率及使鍍層在赫爾槽試片的低電流密度區(qū)出現(xiàn)條紋，而若過量補加，又會降低鍍液的覆蓋能力。另外，當Trich-6865濕潤劑分解的產(chǎn)物累積至一定量后，會影響鍍液的覆蓋能力，則需先用1g/L的活性炭來進行處理，再過濾鍍液、清洗濾芯及補加2ml/L的濕潤劑和0.5ml/L的穩(wěn)定劑，最后再試鍍。

2.2.4 Trich-6862補充鹽。在Trich-6862補充鹽中，三價鉻鹽的存在要求嚴格控制補充鹽的添加量。其中，若補充鹽的補加量為6.7g/L，可增加1g/L的三價鉻離子，則需補加2.8ml/L的配位劑；若補充鹽的添加量不足，則會降低鍍鉻速率。

2.3 鍍鉻速度

開展赫爾槽試驗，即：第一，取267mL鍍液，并用5.4A電流施鍍3min，此時鍍液的溫度從32℃升至38℃；第二，注入冷水，以使鍍液回溫至32℃后，再鍍另一試片，直至連續(xù)鍍完30個試片為止；第三，用DJH-D電解測厚儀量測鍍鉻層的厚度，并取均值及算得鍍鉻速度。試驗表明，在Trich-6861三價鉻鍍工藝中，陰極電流的密度達6-16A/dm2，則僅需按工藝維護，便可將鍍鉻速度控制到0.077-0.181μm/min。

3 結(jié)束語

綜上，發(fā)展環(huán)保無害化電鍍是符合時代發(fā)展及促進電鍍工業(yè)良性發(fā)展的必然選擇。其中，Trich-9551與Trich-6861三價鉻電鍍工藝具有鍍層性能優(yōu)、鍍液穩(wěn)定、鍍鉻速度快、操作簡單及維護方便等優(yōu)點，則既可滿足客戶的使用要求，又具有客觀的環(huán)保價值。

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