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环保型电镀前沿技术的应用

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发布人:奔普仪器   浏览   次【字号 】 发布时间:2012年8月27日 打印本页
前言

    随着人们对环保意识的增强,研究和开发环保型电镀技术已经成为现代电镀的发展方向。三价铬电镀和无铬钝化是目前环保型电镀的两项前沿技术,在电镀工业中已经得到了广泛的应用。

    目前,三价铬电镀的应用发展较快,主要应用于装饰性镀铬期。中国华南和华东地区使用较广,早期以引进国外知名品牌为主,氯化物体系以安美特和上马公司的三价铬电镀工艺为代表,硫酸盐体系以麦德美公司第二代和第三代产品为代表,三大公司的产品占领了中国的大部分三价铬电镀市场。2010年广州超邦化工有限公司推出了Trich-9551三价铬镀铬工艺,较大幅度地提高了硫酸盐体系三价铬电镀装饰铬的速度,受到了电镀厂家的青睐。

    无铬钝化主要包括无机物钝化和有机物钝化技术,以及无机物与有机物复合物钝化技术[5]。无机物钝化包括钼酸盐钝化、钨酸盐钝化、硅酸盐钝化、钛盐钝化和稀土金属盐钝化等。有机物钝化包括二氨基三氮杂茂及其衍生物钝化、丙烯酸树脂钝化、环氧树脂钝化、单宁酸钝化、植酸钝化、有机钼酸盐钝化和有机硅烷钝化等。

    ZECCOAT无铬钝化工艺早期由日本HSK研发,采用了高科技纳米技术,在欧洲和日本等国家已经应用于工业化生产,取得了较好的效益。2009年,国内由超邦公司率先引进ZECCOAT工艺,在华东地区推广使用后表明,该产品完全满足汽车零配件的性能要求。

    1·Trich-9551三价铬镀铬工艺

    1.1 工艺特点

    镀层蓝白亮丽,接近六价铬镀层的颜色,硬度高,耐磨性好。镀层能够达到0.3m以上。

    1.2 操作条件

    经过大量实验确定了Trich-9551三价铬镀铬工艺,镀液成分和操作条件如下。

    Trich-9551       M开缸剂        10ml/L

    Trich-9551       B补充剂        280ml/L

    Trich-9551       CS导电盐       300g/L

    Trich-9551       WA润湿剂       1ml/L

    pH                      3.4~3.8

    密度                  1.15~1.35g/cm3

    温度                    48~55℃

    阴极电流密度             8~15A/dm2

    时间                    2~5min

    搅拌               阴极移动或轻微空气搅拌

    过滤                    连续过滤

    阳极               专用钛基涂层阳极(DSA)

    1.3 镀液的配制

    注入3/5的纯水于镀槽中,加热至55℃。在不断搅拌条件下缓慢加入Trich-9551CS导电盐使其溶解。

    在搅拌中加入Trich-9551B补充剂,然后加活性炭粉2g/L,保温48~55℃,6h左右过滤镀液。

    调节镀液pH值至工艺范围,用小电流电解2h以上,Jk=0.5~2A/dm2。

    加Trich-9551M开缸剂和Trich-9551WA润湿剂,调节镀液pH3.6,试镀。

    1.4 添加剂的功能和补加量

    Trich-9551M开缸剂:只在开缸时使用。

    Trich-9551A添加剂:用于维护镀层的颜色和电流效率,添加越多,沉积速度越快,然而,添加过量时会导致镀层发雾和覆盖能力变差。Trich-9551A添加剂的补加量应控制在100~140mL/kAh,补加120mL/kAh比较适宜。

    Trich-9551B补充剂:主要用于提供镀液中的三价铬盐和络合剂,镀液中三价铬离子的质量浓度为12~18g/L,一般控制在15g/L左右,可根据分析数据补充,向镀液中加19.2mL/LTrich-9551B补充剂,可提供1g/L的金属铬。Trich-9551B补充剂的大约消耗量为1.2~1.8L/kAh。

    Trich-9551CA络合剂:用于络合镀槽中的三价铬离子,一般不需要添加。

    Trich-9551CS导电盐:含有硫酸盐和硼酸,用于提高镀液的导电性和增加镀液pH值的稳定性。一般要求镀液中硼酸的质量浓度为65~75g/L,根据硼酸的分析数据补加导电盐,向镀液中加5g/L导电盐,提供硼酸1g/L。

    Trich-9551WA润湿剂:主要起润湿和抑制铬雾作用,其消耗量为50~100mL/kAh。

    Trich-9551PF净化剂:沉淀镀液中的金属杂质,添加量为1~2ml/L。

    质量分数为30%碳酸钠溶液,在电镀过程中镀液pH值降低,用碳酸钠溶液提高pH值。

    1.5 镀铬速度

    镀霍尔槽试片,取250mLTrich-9551镀液,温度控制在53~55℃,5A电流施镀30min,用ET1智能电解测厚仪测定镀铬层厚度,然后计算镀铬速度,所得结果列于表1。表中还列出了用市场上流行的某知名品牌硫酸盐三价铬镀液和氯化物体系三价铬镀液测定的镀铬速度。实验表明,Trich-9551镀液的镀铬速度是某品牌镀液的1.46~1.90倍,其数值已经接近了氯化物体系三价铬的镀铬速度。

镀液的镀铬速度比较
2·ZECCOAT无铬钝化

    2.1 工艺特点

    ZECCOAT无铬钝化溶液无毒,钝化膜薄,具有自修复性,钝化产品耐腐蚀性高。

    2.2 工艺和操作条件

    操作温度常温

    钝化时间40~60s

    排风必须

    产品钝化后用离心机甩干,在60~80℃温度下烘干,然后包装。离心机脱出液回收使用。

    2.3 流程

    镀锌-水洗-出光-水洗-三价铬钝化-水洗-干燥-ZECCOAT无铬钝化-干燥-包装在ZECCOAT无铬钝化之前,可以采用三价铬钝化,也可以不采用。

    2.4 注意事项

    钝化液有挥发性,需保持密封状态,减少挥发。

    每天检测分析钝化液,根据结果补充稀释剂。

    如果维护不适当,钝化液老化失效,固化后无法恢复。

    根据不同产品形状、数量和性能要求,甩干时要求调整离心机转速和时间等参数。

    ZECCOAT钝化前保证产品干燥,避免水分带入,水的带入会造成钝化液老化失效。

    2.5 钝化成本

    ZECCOAT无铬钝化工艺使用了高科技纳米技术,钝化液单价较高,但钝化液消耗量小。采用传统的三价铬钝化工艺要想达到ZECCOAT无铬钝化的性能,还需要增加封闭工艺。ZECCOAT钝化工艺成本和钝化膜性能与传统三价铬钝化加封闭工艺大体相同。

    2.6 盐雾测试

    将镀锌产品、镀锌合金产品和锌合金压铸件用不同的钝化工艺进行钝化处理,包括直接ZECCOAT钝化工艺、三价铬钝化+ZECCOAT钝化工艺、无铬黑色转化膜+ZECCOAT钝化工艺。按照ISO9227:2006盐雾试验标准进行中性盐雾测试,结果列于表2和表3。试验表明,ZECCOAT无铬钝化产品具有优良的耐腐蚀性,增加三价铬钝化工艺与直接采用ZECCOAT钝化工艺相比较,产品耐腐蚀性得到了明显的提高。因此,对于高端镀锌产品,如汽车零配件,应采用三价铬钝化+ZECCOAT钝化工艺。

镀锌产品盐雾实验结果

3·结语

    发展环境友好型和资源节约型电镀工业,是全体业内人士努力实现的目标。超邦公司自主研发的环保型Trich-9551三价铬电镀工艺,镀液稳定,镀层性能优良,在提高硫酸盐体系三价铬电镀装饰铬速度方面取得了突破性的进展。ZECCOAT无铬钝化是一项很有潜力的电镀技术,产品防腐性优异,能够更好地满足高端镀锌产品的抗腐蚀性要求。超邦公司将Trich-9551三价铬镀铬和ZECCOAT无铬钝化两项新技术推向市场后,取得了较好的社会效益和经济效益。

    [参考文献]

    [1]屠振密,郑剑,李宁,等.三价铬电镀现状及发展趋势[J].表面技术,2007,36(5):59~63.

    [2]陈锦虹,卢锦堂,许乔瑜,等.镀锌无铬钝化研究的进展[J].腐蚀科学与防护技术,2003,15(5):278~281.

    [3]郝建军,牟世辉,安成强,等.镀锌层无铬钝化研究进展[J].材料科学,2003,17(9):19~20.

    [4]章江洪,张英杰,闫磊,等.镀锌产品无铬钝化技术研究进展[J].材料保护,2009,42(3):48~53.

    [5]王雷,刘常升,安成强.镀锌层无机物与有机物复合无铬钝化研究进展[J].电镀与精饰,2011,33(3):22~26。

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