氰化鍍銅工藝介紹.doc

氰化物鍍銅技術(shù)的介紹和說明氰化物鍍銅和氰化鍍銅是常見的電鍍銅工藝！ 銅：標(biāo)準(zhǔn)電極電位較正，有良好的穩(wěn)定性，質(zhì)地柔軟、韌性好，是熱和電的良好導(dǎo)體，銅層孔隙少、作用不僅可以提高基體金屬與表面鍍層的結(jié)合強度，同時也可減少整個鍍層的孔隙，從而提高了鍍層對基體的防護性能。在電鍍生產(chǎn)中通常采用銅+鎳+鉻的組合工藝加工方法來獲得有較好防腐的、裝飾性良好的鍍層。 目前，由于鋅合金壓鑄件制作成本低、制作工藝較易，鋅制品作用大增，鋅合金壓鑄件用于制作飾品、拉鏈頭、工藝品等，而鋅合金壓鑄件無法承受酸性鍍液的腐蝕，所以，人們常用氰化物鍍銅作鋅合金壓鑄件的預(yù)鍍層。這是由于銅底層保護了鋅合金壓鑄件不受酸性鍍液的腐蝕，并防止了置換鍍，而使銅上的鍍鎳層具有較好的結(jié)合性，提高了鋅合金壓鑄件鍍層的抗蝕性能。 但是氰化物鍍銅存在著毒性較大的缺點。同時必須考慮廢水和廢氣的處理。 一、氰化物鍍銅的特點 ： 氰化物鍍銅是應(yīng)用最廣泛、最早的古老鍍銅方法。鍍液以氰化鈉作絡(luò)合劑，絡(luò)合銅離子，也就是銅氰絡(luò)合物銅氰絡(luò)離子Cu(CN)32-和一定量的游離氰化物(CN-)組成，呈強堿性。氰化鈉有很強的活化能力和絡(luò)合能力、又是強堿型，所以具有以下四個特點： 特點一、這個電鍍工藝的鍍液有一定的去油和活化的能力; 特點二、氰化物絡(luò)合能力很強、槽液的陰極極化很高，所以具有優(yōu)良的均鍍能力和覆蓋能力，能在各種金屬基體上鍍上結(jié)合力很好的銅層; 特點三、各種雜質(zhì)對鍍液影響較少，工藝規(guī)范要求較寬，容易控制，基本上能適應(yīng)各種形狀復(fù)雜的零件電鍍要求。 特點四、氰化鍍銅所獲得的鍍層表面光亮，結(jié)晶細微，孔隙率低。容易拋光，具有良好的導(dǎo)電性和可焊性。 氰化物鍍銅在整個電鍍工序中是一個較重要環(huán)節(jié)，因此，一個電鍍技師的現(xiàn)場控制水平?jīng)Q定了產(chǎn)品的電鍍質(zhì)量。 二、氰化物鍍銅的鍍液成分： 1.主鹽：氰化亞銅(CuCN)、是供給鍍液銅離子(Cu-)的來源，配制溶液時以氰化亞銅形式加入，而在實際生產(chǎn)中通?？刂平饘巽~含量(氰化亞銅含金屬銅70.9%)，因為銅含量與游離氰化物有一定的比例關(guān)系。筆者認為氰化亞銅宜控制在35-80g/L之間較為合適，亞銅含量高，上銅速度快，生產(chǎn)效率高，但氰化亞銅過高，問題也明顯增多，起泡的幾率加大了很多。氰化亞銅太低時，陰極極化值增大，電流效率顯著下降，允許的工作電流密度低，電鍍速度慢，效率低。 總的來說氰化亞銅的含量多少，與不同的零件金屬基體有關(guān)，其配方及操作條件也稍有改變，如；滾鍍普通鐵件打底的堿銅一般30-50g/l，但鋅合金壓鑄件就不同了，因鋅合金壓鑄件打底銅層要加厚，銅層厚度一般不低于5m，所以，電鍍鋅合金壓鑄件的溶液氰化亞銅的含量要達到50-80g/L。應(yīng)該注意的一點，平時如需補加氰化亞銅、不能用鍍液來溶解，一定要用純水溶解，而且一定要與氰化鈉反應(yīng)完全、方可加入鍍槽。經(jīng)常有崗位技工問；為什么按分析結(jié)果補好氰化亞銅，補加后的一段時間內(nèi)、鍍層的質(zhì)量比沒補前更差？實際上這問題很簡單，這就是把沒反應(yīng)完全的材料、加入鍍槽的明顯表現(xiàn)。特別是用槽液來溶解亞銅的，更不容易及時、完全的反應(yīng)好。如條件許可，最好的方法是；用純水溶、今天溶好、明天再加入鍍槽。 2.絡(luò)合劑：氰化鈉；掌握好氰化物的用量，是氰化鍍銅槽正常工作的重要因素，氰化鈉與氰化亞銅保持一定比例，因為絡(luò)合1克氰化亞銅需氰化鈉1.1-1.5克，游離氰化鈉一般控制在9.5-20g/L之間(氰化鈉總量減去氰化亞銅絡(luò)合量，剩余的氰化鈉為游離氰化鈉的量)。游離氰化鈉過低、低電流密度區(qū)會起云霧，但游離氰化鈉高于20g/l以上陰極電流效率降低，同時陰極會有大量氣體產(chǎn)生，所以游離氰的最佳值要隨金屬銅的量來確定。許多資深、經(jīng)驗豐富的一線操作者，能依靠經(jīng)驗來判斷氰的含量，這主要是根椐鍍層質(zhì)量和陽極的溶解情況來判斷地。如；銅陽極發(fā)亮、而陰極又有大量氫氣析出，則表示游離氰已過量。相反，游離氰過低則陽極溶解不正常，嚴重發(fā)黑、鈍化，甚至可觀察到陽極液面附近鍍液會呈淺藍色。造成零件鍍層發(fā)暗或形成海綿狀花紋，此時，鍍液會渾濁，嚴重的會產(chǎn)生出二價銅(Cu2+)。 3.導(dǎo)電鹽： 氫氧化鈉可提高鍍液的導(dǎo)電性，鋼鐵工件電鍍時可提高氫氧化鈉的含量，用量在10-30g/l。但如果是鋅合金壓鑄件之類的工件電鍍時應(yīng)少用氫氧化鈉，堿過高容易侵蝕鋅合金，一般用量可控制在1-3g/L。 碳酸鈉不但能提高鍍液的導(dǎo)電性，pH在10.5-11.5時碳酸鈉有一定的緩沖能力能穩(wěn)定鍍液的PH，使陽極極化稍有降低，促進陽極的溶解。但氰化物體系的鍍液隨著使用時間的延長、碳酸鹽會逐步積累增多。也就是說，隨著鍍液溫度的上升，氰化物的分解反應(yīng)也會加劇，溶液中碳酸鹽含量也增多。由以下二個反應(yīng)造成： 2NaCN+2H2O+2NaOH+O22Na2CO2+2NH3 2NaCN+H2O+CO2（空氣）Na2CO3+2HCN 碳酸鹽在70g/L以下時，鍍液工作、鍍層是正常的，但Na2CO3的含量高于90g/L或K2CO3超過115g/l時，就能使溶液電阻增大，陰極電流效率下降，工作電流密度范圍縮少，陽極鈍化，鍍層的孔隙率增大，嚴重時產(chǎn)生疏松鍍層。 4.酒石酸鉀鈉：主要是活化陽極，當(dāng)溶液中游離氰不足時，陽極就容易鈍化，這時，陽極表面生成二價銅離子或生成難溶的氫氧化銅，酒石酸鹽能促使陽極的正常溶解。添加量;25-30g/L。 三、氰化物鍍銅的添加劑 1.光亮劑（純有機光亮劑） ZS-C3，屬高電流密度區(qū)光亮劑，內(nèi)含表面活性劑，降低鍍層出現(xiàn)針孔的機會，在生產(chǎn)中和氰化亞銅有相似作用，它使鍍層顏色偏紅。開缸量：消耗量；100ml/KAH。 ZS-C4,屬低電流密度區(qū)光亮劑、能拓寬鍍層的光亮范圍，使高低電流密度區(qū)的光亮度趨于一致，在生產(chǎn)中和氰化鈉有相似作用，太多顏色偏白。開缸量：消耗量；300ml/KAH。 ZS-3ZS-4.為13-4消耗添加，正常情況電鍍50-70分鐘可以達到鏡面光亮，為后續(xù)電鍍打好基礎(chǔ)。 2.ZS促進劑： 兼具活化陽極，輔助去雜、增加光澤度的作用，消耗量；30-60ml/KAH，添加量為1-2ml/lL。 注；氰化物鍍銅，鐵件滾鍍或吊度可單獨使用ZS促進劑、能加快出光，提高光亮度。 3.ZS陽極活化劑： 陽極鈍化的問題是電鍍堿銅最頭疼的問題。陽極鈍化導(dǎo)致鍍液金屬銅離子迅速下降，碳酸鹽升高，至使電鍍層疏松不致密，電鍍時間勢必要延長，有其是鋅合金壓鑄件，有時電鍍幾個小時都不夠厚度，其實不是不夠厚度，而是電鍍層疏松不夠致密，導(dǎo)致試酸冒泡而不能下鎳缸。義烏都得益針對電鍍過程中陽極鈍化問題的原因，分析其機理，特別研制活性陽極的添加劑，能迅速解決因碳酸鹽而引起陽極鈍化問題。而且使鍍層光亮區(qū)有明顯的擴大。而且不用大處理，不影響生產(chǎn)，效果明顯。. 四、pH：鋅合金電鍍滾鍍工序中pH很關(guān)鍵，適宜范圍10.5-12，電鍍過程中pH一般是會上升的，這時電鍍藥水處于正常狀態(tài)，當(dāng)pH在電鍍過程中往下掉時，說明電鍍陽極處于陽極鈍化不正常狀態(tài)。陽極反應(yīng)；一是銅溶解，另一個反應(yīng)是陽極析氧，2OH-2E=O2+2H+，因此陽極析氧使氫離子游離下來，致使pH下降。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)PH下降時應(yīng)該馬上采取措施改變其現(xiàn)狀，不然2NaCN+2H2O+2NaOH+O22Na2CO2+2NH3，即碳酸鹽增加、鍍液溫度高時，則電鍍很容易起泡。 五、溫度；一般40-55。溫度太高時車間環(huán)境差，浪費能源，加速氰化鈉分解。溫度太低則速度慢，效率低，光亮度差 鋅合金電鍍滾鍍要求電鍍速度快，鍍層致密，重要的一點是、陽極溶解一定要正常，因此要求陽極面積足夠大。增加陽極面積，最有效的辦法是將銅板剪成小塊放進鈦藍，金屬銅則靠陽極溶解補充，平時維護只需補加氰化鈉。能做到這點、是確保鍍層致密的一個重要因素。平時銅離子靠補氰化亞銅不可能使鍍層致密，而且電鍍成本高。實踐證明陽極溶解正常的槽液碳酸鹽是不會超標(biāo)的。銅陽極溶解正常的，是略帶暗紅色，擦去表面黑膜銅板鮮亮，如游離氰太高，陽極很光亮。游離氰太低，藥水發(fā)藍，陽極發(fā)綠。碳酸鹽太高，銅板發(fā)灰。有鉛雜質(zhì)時，陽極發(fā)黑，鍍層容易有斑點。 六、雜質(zhì)的影響和檢測與解決方法 1.異金屬雜質(zhì)的來源 來源 由于小量鉛的存在（0.0150.03g/L）能使鍍層容易光亮，所以有的電鍍企業(yè)不科學(xué)地自配光亮劑，以鉛鹽配制氰化物鍍銅光亮劑，而且含量高，事實在前期使用時、達到了一定的效果，但長時間的使用這種添加劑，槽液中的鉛也逐步增加，當(dāng)超過0.08g/L時，就會使鍍層粗糙，產(chǎn)生脆性。 鋅合金壓鑄件電鍍，工件掉入鍍槽內(nèi)、長時間未能澇出，腐蝕溶解。而鉛的成本低于鋅、所以鋅合金壓鑄件內(nèi)常會有鉛的存在，這樣就會造成鍍液中、即有鉛雜質(zhì)、又有鋅雜質(zhì)。鋅雜質(zhì)在鍍液中高于0.1gL時，會使鍍層色暗，有條紋出現(xiàn)，高到一定量時鍍層會變成黃銅色。 .鉛、鋅雜質(zhì)的去除 當(dāng)鍍液中有、鉛（Pb2+）和鋅（Zn2+）時，可根椐Pb2+和Zn2+都能與S2-生成難溶的硫化物沉淀的原理來處理鍍液。 Pb2+Na2SPbS（黑色）+2Na+ Zn2+Na2SZnS（白色）+2Na+ 用Na2S處理氰化物鍍液應(yīng)注意的一點，當(dāng)鍍液中游離氰（NaCN）含量偏低時，鍍液中的銅也能與Na2S反應(yīng)，形成黑色的硫化物沉淀，所以在處理鍍液前、有必要先檢驗一下鍍液中是否含鉛（Pb2+）、鋅（Zn2+）雜質(zhì)。 檢測方法；在一支干凈的試管內(nèi)、注入10ml待處理的鍍液，加熱到60左右，加入10NaCN 2ml，搖勻后再加入5Na2S 2ml，此時若有黑色的沉淀出現(xiàn)、即是硫化鉛，說明鍍液中有（Pb2+）鉛雜質(zhì)。沉淀物是白色的、是（Zn2+）鋅雜質(zhì)，沒有鉛雜質(zhì)。沉淀物是灰黑色的、那就是鍍液中鉛、鋅二種異金屬雜質(zhì)并存。 解決方法 鍍液加溫至60左右，會加快沉淀反應(yīng)，有利于異金屬雜質(zhì)沉降和過濾。 如果游離氰不足的、要先補氰化鈉（NaCN）到工藝要求范圍，否則鍍液中的部分銅會形成硫化亞銅沉淀，然后在攪拌下緩緩加入0.20.4gL（Na2S）。 連續(xù)攪拌2030分鐘后，加入13gL活性炭，再攪拌2030分鐘后、靜置、翻缸過濾，清潔鍍槽，調(diào)整鍍液后、即可電鍍。 鋅雜質(zhì)、或少量的鉛雜質(zhì)可用義烏都得益生產(chǎn)的ZS氰化物鍍銅鋅雜質(zhì)容忍劑解決無需停產(chǎn)處理，省時、省力、降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率。 2.碳酸鹽的去除 碳酸鹽是如何產(chǎn)生的，在導(dǎo)電鹽的一段中以提到，不再多說了。處理方法有二種。 冷卻法；原理是碳酸鹽（Na2CO3）的溶解度隨溫度的變化而變化，溫度降低碳酸鹽的溶解度也降低。 降低溶液溫度，在冬天可以利用自然條件來降低溶液溫度，將鍍液置于室外，讓它過夜冷卻結(jié)晶、第二天抽取清液入鍍槽，除去結(jié)晶即可生產(chǎn)，但在較南方地區(qū)就無法進行，因為降溫要求在0左右，有冷凍機可用冷凍機處理。冷卻法在去除碳酸鈉的同時，也會損失一些金屬鹽。這種方法對于去除溶解度較大的碳酸鉀效果就較差了。 化學(xué)沉淀法；一般采用氫氧化鈣來沉淀，其產(chǎn)生如下反應(yīng)。 Ca（0H）2+Na2CO3CaCO3+2NaOH 每0.7g氫氧化鈣可去除1g碳酸鹽，處理前先加溫、控制溫度6070，在攪拌下緩緩加入計算量的氫氧化鈣。（少于60gl的碳酸鹽存在對鍍液有一定的好處，所以要控制好用量。）再攪拌30分鐘后，待反應(yīng)完全后，靜止、沉淀、翻缸過濾、清槽。也可用質(zhì)量較優(yōu)的塊狀石灰、化成水溶液來處理。注意；此方法處理碳酸鹽會使鍍液PH升高，如超出工藝規(guī)范可用酒石酸來中和，或用不溶解陽極電解。 3.鉻雜質(zhì)的去除 六價鉻對氰化物鍍銅危害極大，鍍液中有少量的鉻離子存在，就會使鍍層不均、發(fā)暗，量稍多能使鍍層結(jié)合不牢，產(chǎn)生條紋、氣泡、脫皮等現(xiàn)象，嚴重時、能使陰極電流效率明顯下降，鍍層有脆性或不上鍍層。 去除六價鉻，可用還原劑把六價鉻還原成三價鉻，使其沉淀，常用保險粉為還原劑， 每克保險粉能去除1克鉻雜質(zhì)。首先將鍍液加溫到60左右，在攪拌的情況下加入固體保險粉0.20.4gl，繼續(xù)攪拌2030分鐘，此時六價鉻以還原成三價鉻、產(chǎn)生沉淀，注意；要趁熱過濾。 4.氰