三價(jià)鉻電鍍清潔生產(chǎn)技術(shù)

三價(jià)鉻電鍍清潔生產(chǎn)推薦技術(shù)技術(shù)說明①與六價(jià)鉻鍍鉻工藝相比，三價(jià)鉻鍍液污染比較少，其毒性僅為六價(jià)鉻的1%，電鍍時(shí)不產(chǎn)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(diào)到8以上，即沉淀出Cr(OH)3；②在相同電流密度下，三價(jià)鉻電沉積速度可達(dá)到六價(jià)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(fù)雜的零件鍍鉻；③電流效率比六價(jià)鉻鍍鉻高，可達(dá)到25%；④可在鋅、鋅壓鑄件或鈦上直接鍍鉻，也可進(jìn)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(jià)鉻鍍鉻工藝存問題：①目前已在生產(chǎn)中獲得應(yīng)用的三價(jià)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(lán)色；③由于鉻是多價(jià)態(tài)，在生產(chǎn)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(zhì)比較敏感，管理維護(hù)比較嚴(yán)格；⑤生產(chǎn)成本比較高；⑥陽極材料的選擇是保證鍍液穩(wěn)定的關(guān)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(jià)鉻鍍液中浸入這種鐵氧體陽極并電解一定時(shí)間后，將六價(jià)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(jià)鉻離子過量積累而造成的負(fù)面影響，造成三價(jià)鉻鍍液失效；另一方面，在三價(jià)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(jià)鉻鍍液中采用這種陽極，可避免六價(jià)鉻的形成，并可預(yù)防和消除在陽極上形成的泥渣，長時(shí)間保持鍍液的穩(wěn)定。目前國內(nèi)研究的各種三價(jià)鉻鍍鉻工藝幾乎都是采用石墨陽極。石墨陽極的主要缺點(diǎn)：①不能抑制六價(jià)鉻的生成；②在大電流操作時(shí)，氯化物鍍液中有氯氣析出；③陽極溶解成細(xì)粉狀進(jìn)入鍍液。忽視陽極的研究，可能是國內(nèi)三價(jià)鉻鍍鉻應(yīng)用研究進(jìn)展緩慢的原因之一。三價(jià)鉻電鍍時(shí)，由于陽極氧化反應(yīng)會產(chǎn)生六價(jià)鉻離子，導(dǎo)致鍍液穩(wěn)定性變差，使用時(shí)間縮短，因此，要嚴(yán)格控制六價(jià)鉻離子的生成。鍍鉻時(shí)，通常采用廉價(jià)的鉛或鉛合金陽極，此時(shí)會產(chǎn)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(zhì)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(chǎn)生。使用鐵、鐵合金、鎳、鎳合金以及它們的氧化物構(gòu)成的電極和鐵氧體電極作陽極，此時(shí)由于催化組分在電極上溶解產(chǎn)生泥渣，溶解組分附著在電鍍部件表面上而降低了電鍍產(chǎn)品質(zhì)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(jià)鉻鹽的水溶液被送進(jìn)陰極室，與三價(jià)鉻鹽相同陰離子的酸性溶液被送進(jìn)陽極室。供給陽極室的溶液是硫酸溶液時(shí)，陽極使用鉛電極或鈦鍍鉑電極；當(dāng)供給陽極室的溶液是氯化物溶液時(shí)，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(jià)鉻的產(chǎn)生，但不能避免鉛渣的產(chǎn)生，以及鉛化合物的溶解。使用離子交換膜技術(shù)存在鍍槽結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，三價(jià)鉻電鍍工藝原需從國外引進(jìn)，現(xiàn)在國內(nèi)已有單位專門生產(chǎn)和經(jīng)營三價(jià)鉻電鍍液、添加劑及三價(jià)鉻鍍鉻用特種鈦陽極。主要三價(jià)鉻鍍液種體系的鍍液組成、工藝條件及工藝特點(diǎn)的比較見下表。從表中可見，目前三價(jià)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(dǎo)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(zhì)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(shè)備類同六價(jià)鉻，易于工藝轉(zhuǎn)化。沉積速率快，鍍層呈光亮青色，耐蝕性好，但鍍液導(dǎo)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(dá)6.4μm，只能用于裝飾性電鍍。鍍層外觀與六價(jià)鉻鍍層基本接近。適用范圍（替代的落后技術(shù)）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(shí)帶出的鉻酐較多，特別是鍍光亮鉻時(shí)，零件出槽頻繁，帶出的鉻酐量相當(dāng)大，鍍鉻過程中還產(chǎn)生大量的氣體，夾帶酸霧逸出，嚴(yán)重污染大氣和水源。因此要實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)就需找到能替代六價(jià)鉻電鍍的工藝。使用現(xiàn)狀三價(jià)鉻電鍍是最重要、最直接有效的代六價(jià)鉻電鍍工藝，無論從工藝性能還是環(huán)境保護(hù)上都