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氰化物电镀的现状及对策

氰化物电镀的现状及对策

  目前,在电镀中含有氰化物的主要镀种及工序有:氰化镀锌、氰化镀镉、氰化镀铜、氰化镀黄铜(含氰化镀仿金) 、氰化镀铜锡合金(含高锡青铜和低锡青铜) 、氰化镀银、氰化镀金(含碱性、酸性及中性镀金) 、高硅铝合金浸锌、电解除垢和氰化物O防染盐退镍工艺等。
氰化镀锌在国内目前仍占镀锌槽液总量(下同)的10% ~20% ,在广东约占20% ~30% ,而在发达国家(如美国)约占10%左右。铁基体件、锌基合金件直接镀铜(预镀铜) ,国内几乎仍采用氰化镀铜,只有极少数厂家用预镀镍代替氰化预镀铜,广东也是如此,发达国家美国也是90%以上采用氰化镀铜。镀黄铜、镀铜锡合金和镀银国内外一直都在采用氰化电镀工艺。
碱性镀金、酸性镀金、中性镀金和亚硫酸盐镀金工艺,也是采用含氰镀工艺。亚硫酸盐镀金属无氰工艺,但其用量相对较少。
高硅铝合金浸锌采用有氰多元合金浸锌和无氰多元合金浸锌工艺。前者工艺稳定,因此目前在广东电镀铝合金轮毂的工厂主要选择有氰工艺。
此外,电解除油、除垢工艺仍然有少量厂家在槽液中添加氰化钠以提高其除垢效果,因而氰化钠O防染盐退镍工艺仍被广泛应用。

1 无氰电镀工艺的发展

无氰电镀工艺的试验和应用起始于我国20世纪60年代末,与欧美、日本等发达国家同步。但其推广和应用既没有审慎考虑我国当时无氰电镀工艺的技术水平,尤其是不同镀种的差异,也不考虑不同企业、不同产品的不同技术要求,在上海片面出现了“一刀切”,以致于无氰电镀工艺的推广应用在上世纪70年代初出现大起大落的局面,给无氰电镀工艺留下不好的阴影。但这种改革,有利环保,催生了一些好的无氰电镀工艺。如广州电科所金防分所的“DE 碱性镀锌”、上海的“铵盐镀锌”、武汉材保所的“焦磷酸盐镀铜”和“DPE碱性镀锌”、哈工大的“柠檬酸盐镀铜”、南京大学和邮电部攻关组的“HEDP镀铜”等无氰电镀工艺,为我国后来的无氰电镀工艺的研究、推广和应用积累了有用的经验。

目前,国内外最成熟的无氰电镀工艺有:
(1)无氰碱性镀锌 以DEO81碱性镀锌添加剂为代表,湖北东风汽车集团公司所属厂家的镀锌基本上都是采用DEO81碱性镀锌工艺;(2)无氰碱性光亮镀锌 进口的添加剂居多,性能也比较好。如佛山美德耐公司代理销售的ACFOⅡ碱性无氰镀锌添加剂,其镀液的分散能力(均镀性) 、覆盖能力、电流效率和镀层的柔软性(低应力)都超过了氰化光亮镀锌,而且性价比也较好(在同类进口产品中其价格相对较低) 。东莞洲亮电镀公司(外资厂) 3条镀锌自动线(一共20万升镀液)全部采用ACFOII碱性无氰镀锌工艺,据反映,镀液比氰化镀锌还容易管理,性能稳定;
(3)氯化钾(钠)光亮镀锌 在国内已经经历了以苄叉丙酮为主光剂的第一代氯化钾(钠)光亮镀锌和以邻氯苯甲醛为主光剂的第二代氯化钾(钠)光亮镀锌。其第一代产品以武汉风帆公司的氯锌1号、上海永生厂的CZO87氯化钾镀锌和广州二轻所的BHO50氯化钠镀锌为代表,早期在国内获得广泛推广应用,尤其是氯锌1号还率先走出了国门。第二代产品属高性能氯化钾镀锌,以武汉风帆公司的氯锌5号和广州二轻所的BHO51新型氯化钾光亮镀锌为代表。近期国外又有镀液、镀层性能更优秀的第三代产品进入中国市场,如珠海海信威公司代理销售的德国27O酸性锌光剂,克服了第一代和第二代产品的缺点,镀液耐高温、光剂消耗量少、镀层柔软性好、易钝化,其性能更加优秀。此外,还有氯化铵光亮镀锌和氯化钾O氯化铵光亮镀锌等,其用量相对都比较少。无氰碱性光亮镀锌的镀液和镀层性能已达到甚至超过氰化镀锌的水平,氯化钾光亮镀锌镀层全光亮、电流效率高、沉积速度快,对不同基材的适应性比氰化镀锌好。同时这两种镀液容易维护,生产成本低,且因属于单盐电镀,不含强配位剂,废水处理简单。因此,镀锌除了航天、航空等产品有其特殊要求尚需继续进行严格试验外,其他行业的镀锌均可采用无氰镀锌代替。
电镀锌合金,如锌镍合金、锌钴合金、锌铁合金等全都是无氰工艺。武汉材保所生产力促进中心、厦门大学研制的碱性锌镍合金工艺性能都比较优秀,国外进口的锌合金电镀添加剂也有很多可供选择。

比较成熟的无氰电镀工艺有:

(1)无氰碱性光亮镀铜 目前在国内市场上主要都是进口产品,广州三浮公司代理销售的美国EP I公司的无氰碱性镀铜工艺是同类工艺的姣姣者, EPI公司的无氰碱铜工艺已被波音公司认可用于钢铁热处理防渗碳镀铜。国内广州二轻研究所的无氰碱铜尚处于中试阶段;

(2)氨羧配位剂镀镉为20世纪70年代初期开发的无氰工艺,至今还在少数军工企业应用;

(3)亚硫酸盐镀金 国内在20世纪70年代就有的工艺,现尚有应用,但用量较少;

(4)高硅铝合金浸锌工艺 主要为国外进口产品,美国安美特公司(广州)的NCY无氰沉锌剂已成功用于汽车铝轮毂电镀前的浸锌;(5)电解退镍工艺 无氰碱铜从镀液性能来说完全可和氰化镀铜工艺媲美,用于铁基、锌合金件直接镀铜结合力也比较可靠,但滚镀锌合金件的结合力有待提高。另外,因生产成本太高(如国外某产品配槽镀液成本约为60~70元/L,是原氰化镀铜液成本的20多倍,而维护成本也是后者的2、3倍) ,镀液维护也相对困难。无氰碱铜工艺都是采用配位物电镀,并含有大量的有机或无机磷,其废水处理可能比氰化废水更困难。因此,广泛推广应用难度比较大。据了解,目前在美国,无氰碱铜在铁基、锌基件预镀铜工艺的应用也只占10%左右,广东省内只有少数几家厂在试用这一新工艺。
高硅铝合金无氰浸锌工艺是有希望取代氰化浸锌的新工艺,但还要加强开发和工业试验,在实践中摸索其维护的经验。
电解退镍工艺尚存在退除速度比较慢、槽液升温快的问题,应用厂家还不太多,要全面取代含氰退镍工艺还有待进一步完善。

2 对 策

目前,除了镀锌和锌合金、镀镉、镀铜、高硅铝合金浸锌、退镍、电解除垢等含氰工艺可以找到成熟或比较成熟的无氰工艺取代外,镀黄铜、镀铜锡合金、镀银、碱性镀金和酸性镀金尚没有无氰工艺可供选择。
氰化电镀并非不可取代,主要靠电镀技术的进步和对无氰电镀研究的投入。如原镀锌主要采用氰化镀锌,而且是高氰镀锌,因其量大而面广,许多商家纷纷加大研究投入,经过两代人的努力,现在无氰碱性光亮镀锌和氯化钾光亮镀锌不但从镀层、镀液性能来说完全可以取代氰化镀锌,而且其操作管理也比氰化镀锌更简便易行、废水处理容易、生产成本低。
电镀无氰化不可能靠政府行政命令,也不可能搞“一刀切”,应该:

(1)坚持以企业为主体,政府指导为推动,强化政策引导和激励。例如在财政和税收方面支持无氰电镀工艺的研究、开发、推广和应用,逐步形成企业自觉淘汰氰化电镀的机制;

(2)加大科研投入,发挥科研院所和高等院校的作用,同时积极引进国外的无氰电镀工艺,依靠电镀技术的进步。成功一项无氰工艺,取代一个有氰镀种,实现逐步取代;

(3)对于暂不能取代的氰化电镀工艺,用成熟的处理技术对含氰废水进行处理,避免产生二次污染。环保部门应加强对其监管工作,确保企业做好处理。
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