三價鉻電鍍清潔生產技術

三價鉻電鍍清潔生產推薦技術技術說明①與六價鉻鍍鉻工藝相比，三價鉻鍍液污染比較少，其毒性僅為六價鉻的1%，電鍍時不產生有害的鉻酸霧，且鍍液濃度低，污水處理簡單，只要將廢水pH調到8以上，即沉淀出Cr(OH)3；②在相同電流密度下，三價鉻電沉積速度可達到六價鉻的2倍，且其鍍液分散能力、覆蓋能力比鉻酸鍍液好，光亮電流密度范圍比較寬，適合于形狀較為復雜的零件鍍鉻；③電流效率比六價鉻鍍鉻高，可達到25%；④可在鋅、鋅壓鑄件或鈦上直接鍍鉻，也可進行滾鍍鉻；⑤鍍液可在常溫工作，節(jié)約能源；⑥鍍層為不連續(xù)微裂紋鉻，耐蝕性高于鉻酸鍍鉻，硬度不低于鉻酸鍍鉻層；⑦電流密度范圍寬，為0.15～100A/dm2；⑧不受電流中斷的影響。三價鉻鍍鉻工藝存問題：①目前已在生產中獲得應用的三價鉻鍍鉻層厚度不能超過3μm，只能用做裝飾鍍鉻，無法用于硬鉻或其它功能鍍層；②鍍層發(fā)烏光，沒有鉻酸鍍層的微藍色；③由于鉻是多價態(tài)，在生產過程中鍍液中的Cr(Ⅲ)容易被氧化成Cr(Ⅵ)，毒害鍍液，鍍液穩(wěn)定性尚需提高；④鍍液對雜質比較敏感，管理維護比較嚴格；⑤生產成本比較高；⑥陽極材料的選擇是保證鍍液穩(wěn)定的關鍵，要使用特種鈦陽極。日本TDK株式會社出品的鐵氧體陽極。在三價鉻鍍液中浸入這種鐵氧體陽極并電解一定時間后，將六價鉻離子的濃度減少至允許范圍，可以有效地抑制或完全消除溶液中由于多余的六價鉻離子過量積累而造成的負面影響，造成三價鉻鍍液失效；另一方面，在三價鉻鍍液中使用鐵氧體陽極還可提高工作液的pH穩(wěn)定性。英國Canning公司在鈦基體上涂氧化銥作為電極催化層的涂層陽極，在三價鉻鍍液中采用這種陽極，可避免六價鉻的形成，并可預防和消除在陽極上形成的泥渣，長時間保持鍍液的穩(wěn)定。目前國內研究的各種三價鉻鍍鉻工藝幾乎都是采用石墨陽極。石墨陽極的主要缺點：①不能抑制六價鉻的生成；②在大電流操作時，氯化物鍍液中有氯氣析出；③陽極溶解成細粉狀進入鍍液。忽視陽極的研究，可能是國內三價鉻鍍鉻應用研究進展緩慢的原因之一。三價鉻電鍍時，由于陽極氧化反應會產生六價鉻離子，導致鍍液穩(wěn)定性變差，使用時間縮短，因此，要嚴格控制六價鉻離子的生成。鍍鉻時，通常采用廉價的鉛或鉛合金陽極，此時會產生鉛化合物渣，鉛渣處理困難，鉛化合物溶解在鍍液中，會降低電鍍質量；鉛氧化物覆蓋在陽極表面上，加速Cr(Ⅲ)的氧化，增加Cr(Ⅵ)的產生。使用鐵、鐵合金、鎳、鎳合金以及它們的氧化物構成的電極和鐵氧體電極作陽極，此時由于催化組分在電極上溶解產生泥渣，溶解組分附著在電鍍部件表面上而降低了電鍍產品質量，這樣也顯著降低電鍍效率。使用離子交換膜將電鍍槽分隔為陽極室和陰極室。溶有三價鉻鹽的水溶液被送進陰極室，與三價鉻鹽相同陰離子的酸性溶液被送進陽極室。供給陽極室的溶液是硫酸溶液時，陽極使用鉛電極或鈦鍍鉑電極；當供給陽極室的溶液是氯化物溶液時，陽極使用石墨電極或鈦鍍鉑電極。使用離子交換膜，可避免六價鉻的產生，但不能避免鉛渣的產生，以及鉛化合物的溶解。使用離子交換膜技術存在鍍槽結構復雜的問題，三價鉻電鍍工藝原需從國外引進，現在國內已有單位專門生產和經營三價鉻電鍍液、添加劑及三價鉻鍍鉻用特種鈦陽極。主要三價鉻鍍液種體系的鍍液組成、工藝條件及工藝特點的比較見下表。從表中可見，目前三價鉻電鍍基本上均采用氯化物體系，并且鍍液的組成成分較多，有些成分難于分析，這就導致鍍液成分不容易控制，從而引起鍍液的不穩(wěn)定。此外，在氯化物介質中，工件容易遭受腐蝕，因此，工件一般要求帶電入槽。Alecra23工藝DMF工藝次磷酸鹽體系Cl-+SO42-體系CrCl3·6H2O106gPLCrCl3·6H2O213gPLCrCl3·6H2O0.2molPLCrCl3·6H2O0.4molPLNH4Cl134gPLNH4Cl26gPLNH4Cl3molPLCr2(SO4)3·6H2O0.2molPLHCOONa·2H2O62gPLDMF400gPLNaH2PO2·2H2O2molPLH3BO30.4molPLCH3COONa16gPLNaCl36gPLH3BO30.2molPLNaCl0.4molPLKCl75gPLH3BO32gPLNaF0.1molPL(NH2)2CO2molPLH3BO367gPL0.01gPL添加劑TC21適量HCOOH20mLPLNH4Br10gPL潤濕劑pH值3.0±0.2穩(wěn)定劑10gPL潤濕劑1mLPLpH值1.1～1.3θ20～30℃pH值1.9～2.3pH值3.0～3.5θ(25±5)℃JkJk<11A/dm2Θ20～40℃Jk陽極石墨陽極石墨Jk7～12APdm2鍍液的覆蓋能力好，鍍層硬度高，外觀呈不銹鋼色。設備類同六價鉻，易于工藝轉化。沉積速率快，鍍層呈光亮青色，耐蝕性好，但鍍液導電性差，需較高槽壓，不利于節(jié)能。晶態(tài)鍍層，厚度最大可達6.4μm，只能用于裝飾性電鍍。鍍層外觀與六價鉻鍍層基本接近。適用范圍（替代的落后技術）傳統(tǒng)的鍍鉻工藝都使用劇毒化合物鉻酐來配制電解液，且電解液中鉻酐的濃度很高，粘度大，電鍍過程中零件出槽時帶出的鉻酐較多，特別是鍍光亮鉻時，零件出槽頻繁，帶出的鉻酐量相當大，鍍鉻過程中還產生大量的氣體，夾帶酸霧逸出，嚴重污染大氣和水源。因此要實現清潔生產就需找到能替代六價鉻電鍍的工藝。使用現狀三價鉻電鍍是最重要、最直接有效的代六價鉻電鍍工藝，無論從工藝性能還是環(huán)境保護上都