论文--环保型电镀工艺的研发及应用

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1、环保型电镀工艺的研发及应用〔摘要〕介绍了几种环保型电镀工艺的研发及应用，简述了新工艺与传统工艺的性能比较和优缺点。[关键词]环保；无氰；电镀工艺一、前言电镀是国民经济中一个重要的辅助产业，它涉及到轻工、设备制造、电子、国防等诸多行业。电镀和我们的生活有密不可分的关系，我们日常用到的汽车、手机、电脑、家电、卫浴洁具等都涉及到电镀器件。前不久国际模具及五金塑胶产业供应商协会发表的一份全球电镀行业前景分析报告预见，到2020年，全球电镀行业市场规模将达到1000亿元左右。由于电镀离不开金属离子，常见的如锌、镍、铜、锡、铅、铬等离子，同时涉及到磷化物、铬酐、氰

2、化物、甲醛等有害物质，所以电镀是一个重污染行业。如何减少和避免污染，促进电镀行业健康发展，是每个电镀从业人员的职责。近年来政府在各地大量建设电镀工业园区，把分散的电镀企业集中在一起统一管理，统一处理污水，同时控制部分危险物品的使用、建立更严格的污水排放标准、执行严厉的违规违法惩罚措施，有效减少了污染事故产生。但电镀技术和工艺的绿色革新和发展恐怕才是行业健康持续发展的核心要素。电镀添加剂技术是电镀的核心技术，开发环保型电镀添加剂，避免和减少有害物质在电镀中使用，避免和减少某些电镀重污染物的排放，降低电镀废水处理成本，使电镀工艺相对环保，从而降低电镀加工成

3、本，促进电镀行业的进步，对电镀行业的可持续发展具有重要意义。二、概述电镀行业的主要镀种有镀锌、镀铜、镀镍、镀铬、镀镉、镀锡、镀贵金属（如镀金镀银等）、化学镀等，涉及需电镀的基体材料主要有钢铁、铝合金、锌合金、塑料等，电镀过程涉及到的有除油、除蜡等前处理环节，电镀、化学镀等加工环节，钝化、封闭等后处理环节。污染物较严重的为镀锌、镀铜、镀贵金属、化学镀铜、铝合金电镀沉锌等涉及到的氰化物和重金属，镀锌及各类金属的钝化、镀铬、塑料镀的粗化等涉及的六价铬，除油涉及的磷，塑料镀涉及的甲醛等，既有无机物，也有有机物，种类繁多，如表一所示。表一电镀行业的污染物种类 污

4、染物金属离子锌、铜、镍、锡、银、镉、铅、铬等非金属氰根、含磷化合物、含氨化合物、酸、碱其它络合剂，有机物这里我们就镀锌、镀铜、镀镉、镀镍、镀铬、塑料镀、除油等这些方面的环保型电镀添加剂的研究及应用做一简单阐述。1．镀锌工艺的环保转型环保型无氰碱性镀锌取代氰化镀锌；电镀锌合金代替镀锌；三价铬钝化取代六价铬钝化。1.1环保型无氰碱性镀锌取代氰化镀锌我国电镀加工中涉及最广的是镀锌和镀铜、镍、铬，其中镀锌占45~50%。镀锌镀种有酸性镀锌、碱性镀锌，碱性镀锌又分氰化镀锌和无氰碱性镀锌。酸性镀锌的镀锌层结构为柱状结构，碱性镀锌层结构为层状结构，所以碱性镀锌防腐性

5、能优于酸性镀锌。同时碱性镀锌不腐蚀设备、运行成本低，所以碱性镀锌在镀锌中占主导地位。氰化镀锌中，CN一和金属锌离子形成四氰合锌离子，氰化物的强络合性对锌沉积有很大极化作用，使得锌层结晶细致，厚度较为均匀，同时氰离子的强络合性可以屏蔽杂质金属离子，溶液抗杂能力强，工艺维护简单方便。无氰碱性镀锌不含氰化物这样的强络合物，如果没有好的添加剂镀不出细致光亮的镀层。由于氰化物的剧毒性和强危害性，上世纪70年代以来我国着手无氰碱性镀锌的研究，开发出以DEP-3、ZB-80为代表的系列添加剂，这类碱性镀锌工艺和氰化镀锌比，存在镀层脆性大、深镀能力差、抗杂能力弱等突出

6、缺点，难以撼动氰化工艺的优势地位。近年来随着国外优秀中间体的引进，我国的无氰碱性镀锌取得了长足的发展，出现许多性能优异的无氰碱性镀锌添加剂，杭州东方表面技术有限公司（以下简称杭州东方公司）的BZ-5无氰碱性镀锌添加剂就是其中的代表。这些无氰镀锌工艺，各方面的性能都很突出，完全能够取代传统的氰化工艺，表二列出了两类三种工艺的性能对比。这两年镀锌市场上除少量的特殊行业外，已经难觅氰化镀锌的踪影了。表二几种碱性镀锌性能对照表工艺脆性*1光亮度均镀能力*2电流效率BZ-5厚30um无起泡较好1.472%DEP-3、ZB-80厚8um以上起泡好4.158%低氰镀

7、锌厚30um无起泡较好3.065%注：*1200℃烘烤2H后，于室温水中骤然冷却，热风干燥观察镀层有无起泡或脱落。*2采用250ml赫尔槽实验，室温，1A，30分钟，10cm长试片，测高低区两端1.5cm处镀层厚度，计算高区点/低区点厚度比。1.2电镀锌合金代替镀锌在无氰碱性镀锌的基础上，发展了锌镍合金、锌铁合金、锌钴合金等电镀工艺，特别是镍含量为10-17%的无氰碱性锌镍合金电镀工艺，其镀层抗蚀性能是普通镀锌的3倍以上，同时镀层脆性低，抗热性好，目前在汽车、矿山机械等行业替代镀锌，并获得广泛应用。锌镍合金镀层和镀锌层盐雾试验结果对照见表三。表三镀锌层

8、与ZN-2锌镍合金镀层中性盐雾试验对照表镀层（厚度5µm）锌层不钝化锌镍合金（13%镍）不钝化