三價鉻鍍鉻工藝
發布日期:[2018-03-14]   瀏覽:1282

長期以來,電鍍鉻通常采用六價鉻電鍍液。近年來,由于六價鉻對環境等方面帶來污染影響,于是加緊了對三價鉻電鍍的研究。實際上提出用三價鉻代替六價鉻的研究已經有很長時間。用三價鉻鍍裝飾鉻與六價鉻電鍍相比,具有很多優異特性,但在實際應用中也存在一些問題,其可鍍性受到一定限制。因此,用三價鉻電鍍功能性鉻還沒有被實際廣泛應用。還介紹了三價鉻電鍍的機理及展望,并提出了有待深入研究的問題。

六價鉻的毒性大,對環境污染嚴重。鍍鉻溶液大量使用鉻酐,是電鍍行業含鉻廢水的主要污染源。這一問題已經引起人們普遍的關注,各國政府也加強了立法管理,如美國對六價鉻的排放標準已從0.05mg/L降到0.01mg/L,并從1997年起開始執行。六價鉻鍍鉻液的電流效率低和覆蓋能力差也是一個問題。為了從根本上減輕污染和提高電流效率及覆蓋能力,三價鉻鍍鉻工藝越來越受到人們的青睞。

三價鉻鍍鉻自1854年Bunsen發表第一篇論文以來,迄今已有100余年歷史,由于有些技術問題難以突破,因此進展比較緩慢。至20世紀70年代,隨著科學技術的發展和化學原料的增多,以及人們對環保意識的進一步增強,三價鉻鍍鉻研究又提到電鍍工作者議事日程上來了。1974年英國發表了 Alecra-3的三價鉻鍍鉻工藝,并于1975年申請了一份用三氯化鉻作主鹽的三價鉻鍍鉻專利,即Alecra-3000。1981年,英國開發了硫酸鹽的環保鉻(Envir0-chome)的三價鉻鍍鉻工藝。該工藝采用選擇性離子隔膜將陰極區域和陽極區域分開,這樣可避免陽極板上氧化成的六價鉻對三價鉻鍍液帶來的危害:幾乎同時,美國Harsha0公司也開發了Tri-chrome三價鉻鍍鉻工藝。

 

鍍液組成
目前研究和使用的三價鉻電鍍液主要成分如下:
(1)主鹽:當前三價鉻鍍鉻體系主要有氯化物體系,硫酸鹽體系和硫酸鹽-氯化物混合體系。
氯化物鍍液導電好,電壓低,鍍液分散能力、覆蓋能力和電流效率較高,但陽極會析出有毒的Cl2,且對設備腐蝕較重;硫酸鉻電鍍時陽極析出無毒的氧氣,無污染,但鍍液導電性不如氯化物,鍍液分散能力、覆蓋能力和電流效率較低。
(2)絡合劑:通常為羥基羧酸及其鹽,如甲酸和乙酸鹽、氨基乙酸、草酸及其鹽,檸檬酸及其鹽,硫氰算眼和酒石酸鹽等。
(3)導電鹽:減少電能的消耗。多為鈉、鉀、銨的氯化物和硫酸鹽。
(4)緩沖劑:維持鍍液PH值穩定。多為硼酸、醋酸鹽、鋁鹽以及檸檬酸鹽等。
(5)穩定劑:復合型還原劑,抑制和降低六價鉻的產生。多為甲醇、亞硫酸鈉、鹵化物等。

工藝條件
(1)溫度:最好在室溫下進行,工作溫度一般控制在15~55℃。溫度升高會降低濃差極化,并使Cr3+的析出點位正移,同時析氫嚴重,不利于鉻的沉積。
(2)PH值為1~4。PH值低時析氫嚴重,陰極電流效率降低,PH值高時易發生羥橋化反應,鍍層發暗。
(3)電流密度為3~100A/dm2。陰極電流密度范圍較寬,但較低時會影響鉻沉積速度,陰極電流密度過高會影響到鍍層性能。
(4)電流效率為10%~25%??梢赃M行輕微攪拌。
另外,三價鉻鍍鉻有單槽方式和雙槽方式,單槽方式中的陽極材料是石墨棒,與其他普通電鍍一樣;雙槽方式使用了陽極內槽,可以使用鉛錫合金陽極罩,另外作為陽極基礎液使用了稀硫酸。

三價鉻鍍鉻優點
三價鉻電鍍具有下列優點:
(1)毒性低,污染小。鍍液清洗水中不含六價鉻,廢水稍加處理即可排放,且電鍍過程不產生有毒的鉻酸霧;
(2)鍍液濃度低,只有六價鉻鍍鉻的1/10,分散能力和覆蓋能力好,成品率提高;
(3)電鍍過程不受電流中斷的影響,無需退鍍;
(4)陰極電流效率可達21~25%,高于六價鉻電鍍,提高了生產率。

總結與展望
環保型三價鉻電鍍取代六價鉻電鍍已是必然趨勢。近年來,三價鉻電鍍發展迅速,已在裝飾性鍍鉻上有所應用,并在很多國家用于工業化生產,但在功能性鍍鉻方面還未工業化。
當前我們國家也在研究三價鉻鍍鉻的應用方面取得了不少成績,但還得加強工藝性能和理論基礎方面的研究,其中需注意以下方面:
(1)鍍層外觀,厚度改善提高,加強功能性鍍層的應用研究。
(2)研究穩定的三價鉻電鍍液。
(3)目前三價鉻電鍍液的造價高于六價鉻電鍍液,需要減少成本。

 

【文章摘自互聯網

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