电镀装饰铬常见故障及其处理方法：三价铬电镀的常见故障和处理
??
发布日期：2009-08-26??浏览次数：398??关注：
核心提示：电镀装饰铬常见故障及其处理方法：三价铬电镀的常见故障和处理
三价铬是目前比较实用的代替六价铬的，镀液主要有硫酸盐和氯化物体系的镀液。
三价铬电镀主要有以下特点：
精心整理 (1)从三价铬镀液中获得的层色泽较六价铬镀液获得的镀层稍有不同，三价铬获得的镀层色泽容易偏暗黄，而六价铬则偏白蓝； (2)三价铬镀液在电镀过程中断电，可以再直接进行电镀，而且三价铬电镀的沉积速度较六价铬快，深镀能力与均镀能力较六价铬镀液好； (3)硫酸盐体系的三价铬镀液需要用铂包钛网做阳极，而氯化物系的三价铬镀液需要石墨作阳极； (4)三价铬溶液具有很强的腐蚀性，在电镀过程中镀液对零件低电流密度区具有较强的腐蚀性； (5)三价铬镀液的金属和有机杂质的容忍度较低； (6)和六价铬电镀相同三价铬镀铬槽也需要配置加热和降温装置，通常是用钛材做加热和冷却管。 在三价铬镀液电镀时需要注意：零件需要带电人槽；电镀掉落的零件需要及时打捞；三价铬用的电解板需要表面电处理。 主要存在的电镀故障有以下几种。 1镀液沉淀 发生这种故障的主要原因有：镀液的pH值偏高；镀液的密度太大；镀液中的稳定剂含量不当；镀液中主盐的含量太高等。 因为当镀液pH>3时，往往会导致镀液中的三价铬出现沉淀。氯化物三伤铬镀液的pH值调整通常是采用氨水／盐酸，在调整镀液的pH值时，pH值发生变化到稳定的时间较长，所以需要精确计算需要加入的量，避免pH>3时镀沼出现Cr(OH)3，要严格控制镀液的pH值在工艺要求范围内。 需要严格控制三价铬电镀需要将镀液的密度，密度太高也容易使得镀铬沼出现沉淀，氯化物三价铬镀液密度的控制范围为1．20～1．24，镀液的密度太高时需要用纯水稀释。 通常情况下三价铬镀液中含有一定的络合剂，如果络合剂含量不当也会出现镀液沉淀，络合剂需要严格按照安培小时消耗进行补加或通过滴定分析来进行调整。 精心整理 严格控制三价铬镀液中的三价铬含量，含量过低会导致镀铬层沉积速度慢，含量过高会导致镀液沉淀，氯化物三价铬镀液的三价铬控制范围为209／L～239／L。三价铬浓度的调整可以根据滴定分析结果进行。 2高电流密度区漏镀和镀层色泽暗、绒毛状条纹 出现这种故障的原因是镀液中铁含量过低或过高。当三价铬电镀铬液中没有铁离子时，在高电流密度区会出现漏镀的现象，需要将三价铬镀液的铁含量控制在50m9／L～100m9／L范围内。通常在镀液中铁含量低时，就补充含铁的添加剂，并严格控制加入量。当镀液中铁含量高时(铁含量>150m9／L)，使得铬镀层色泽变得暗黑；当镀液中铁含量>500m9／L时，铬镀层出现绒毛状条纹。 去除镀液中的铁含量高的方法有：①长时间低电流电解(电流密度l．6A／dm2～4．9A／dm2)，电解板需要镀镍，以避免电解板被腐蚀而重新污染镀液；②采用专用的离子交换树脂吸附去除三价铬镀液中铁的高浓度。 3低电流密度区镀铬层出现白渍 出现这种故障是由于镀液中锌杂质的影响，镀液中锌杂质含量通常要控制在 时间低电流密度下进行电解处理，电流密度控制在1．2A/dm2～2．2A／dm2。 三价铬电镀 1 2 3 4 1基本内容 2概述 长期以来,电镀铬通常采用六价铬电镀液。近年来,由于六价铬对环境等方面带来污染影响,于是加紧了对三价铬电镀的研究。实际上提出用三价铬代替六价铬的研究已经有很长时间。用三价铬镀装饰铬与六价铬电镀相比,具有很多优异特性,但在实际应用中也存在一些问题,其可镀性受到一定限制。因此,用三价铬电镀功能性铬还没有被实际广泛应用。还介绍了三价铬电镀的机理及展望,并提出了有待深入研究的问题。 六价铬的毒性大，对环境污染严重。镀铬溶液大量使用铬酐，是电镀行业含铬废水的主要污染源。这一问题已经引起人们普遍的关注，各国政府也加强了立法管理，如美国对六价铬的排放标准已从0．05mg/L降到0．01mg/L，并从1997年起开始执行。六价铬镀铬液的电流效率低和覆盖能力差也是一个问题。为了从根本上减轻污染和提高电流效率及覆盖能力，三价铬镀铬工艺越来越受到人们的青睐。 三价铬镀铬自1854年Bunsen发表第一篇论文以来，迄今已有100余年历史，由于有些技术问题难以突破，因此进展比较缓慢。至20世纪70年代，随着科学技术的发展和化学原料的增多，以及人们对环保意识的进一步增强，三价铬镀铬研究又提到电镀工作者议事日程上来了。1974年英国发表了Alecra-3的三价铬镀铬工艺，并于1975年申请了一份用三氯化铬作主盐的三价铬镀铬专利，即Alecra-3000。1981年，英国开发了硫酸盐的环保铬(Envir0-chome)的三价铬镀铬工艺。该工艺采用选择性离子隔膜将阴极区域和阳极区域分开，这样可避免阳极板上氧化成的六价铬对三价铬镀液带来的危害：几乎同时，美国Harsha0公司也开发了Tri-chrome三价铬镀铬工艺。 到了90年代，三价铬电镀有了较快的发展。1998年Ibrahim等人发表了几篇以尿素为配位体的三价铬电镀厚铬工艺。我国中南工业大学、北京科技大学、华南师范学院等也相机开展了三价铬电镀的研究，取得了一些成果，但仍不能实现工业应用。90年代后期的研究主要集中在提高镀液的稳 定性、改进阳极、改善镀层的外观和提高镀层的厚度等方面。 21世纪初，国内的研究开始取得实质性的进展。广州二轻工业研究所经过几年的努力，在硫酸盐三价铬电镀工艺和钛基涂层阳极方面取得了突破，目前已实现工业化，多家工厂已在应用，并有商品出售。目前国内外研制或代理的三价铬镀铬产品和工艺已有10多家，他们是：广州二轻工业研究所、美国电化学公司、美国乐思公司、美国安美特公司、国际化工公司、美坚公司、安恩特公司、柏安美公司、金迪公司、意笙公司、瑞期公司等，但大多数工艺操作较复杂，生产条件要求苛刻，不易维护和管理，而且所得铬层多以不锈钢色或亮灰白色为主，与人们早已习惯的传统六价铬的蓝白色调相差较远，同时镀层厚度也较薄，硬度较低，耐蚀性也较差，这些问题还需一步改进、提高 和完善，以适应工业化生产和产品性能的要求。 3三价铬镀铬液的主要特点 精心整理 (1)毒性低，废水处理容易。据报道三价铬的毒性只有六价铬的1/100，而且在电镀过程中不产生六价铬酸雾。镀液浓度低，只有六价铬镀液的1/7左右，因而带出镀液量少，废水处理也容易。 (2)镀液的电流密度范围宽，可在0．5～100A/dm宽广的阴极电流范围内获得合格的镀层。 (3)镀液分散能力和覆盖能力优于六价铬镀液。 (4)镀液的电流效率高，可达25%左右。 (5)镀液可不必加温，在常温条件下工作，从而节约了能源。 (6)镀层耐蚀性佳，可直接镀取微观不连续的铬镀层。 (7)电镀时，即使电流中断也不影响结合力。 但早期的三价铬镀层的缺点是比较突出的，主要有如下几点。 (1)色泽不像六价铬镀液中取出的呈青白色，而是带有不锈钢的黄白色，因而难以使用户接受。 (2)镀层的厚度只能达到3μm，不能再增厚，因此不适合镀硬铬。 (3)镀液稳定性差。 (4)镀层的硬度低。 通过电镀工作者不懈的努力，上述存在的四个问题目前已基本被突破。 (1)现在已能镀取较青白色接近六价铬镀液中镀取的色泽。 (2)镀层厚度也可达到数十微米甚至可达数百微米。 (3)镀液的稳定性也大有提高。 (4)镀层的镀态硬度虽较低(HV600～900)，但若经一定的温度热处理后，硬度可达到HVl200～1800， 耐磨性也大大增强。我们知道，这一硬度值已经大大超过了六价铬镀铬层。 配方主盐用硫酸铬钾，作为配位体的有甲酸、草酸和醋酸铵，作为缓冲剂和导电添加剂的有硼酸、硫酸铝、硫酸钠和硫酸铵。，三价铬镀液中三价铬离子在阴极上放电是分步进行的。含有相对稳定的二价铬络离子的化合物，其放电速率明显加快。研究还表明，某些有机硫化合物对二价铬离子放电有催化作用，如添加0．05g/L的硫代甲酰胺到草酸镀液中，电流效率可增加8%～12%。 三价铬镀液也是用的硫酸盐，以草酸作为三价铬的配位络合剂，以硼酸作为缓冲剂。含有10个结晶水硫酸铬的浓度为100g/L，以铂或钛一铂作阳极。在草酸溶液的三价铬镀液中未发现六价铬离子，而且获取的是具有塑性和没有裂纹的铬镀层。镀液的覆盖能力极佳，电流效率可达30%～35%。如果加入氟离子，则电流效率还会进一步提高，可达43%；沉积速率达1．5～2μm/min。作为硬铬镀层，厚度可达到50μm。从该三价铬镀液中获取的铬镀层光亮，外观较青白，已接近六价铬镀液中镀取的色泽。 由于三价铬镀铬一些难以解决的问题已基本得到了解决，因此近几年国外投入工业化生产也日渐多起来，尤其在北美洲，三价铬电镀工艺应用最多，已发展到100多家电镀公司在采用该工艺，镀液的体积已达到近3×105L。 在英国的一家私营企业里面采用了3价铬镀铬工艺，取得了不错的经济效益。目前国内在这方面的进展不容乐观，主要是我们的相关大学没有正确的心态来研究，往往急功近利，更没有西方环保主义者的责任感。 这是一项很有环保价值的工艺，希望大家多研究关注。 4电镀工艺 电镀工艺是将金属通过电解方法镀到制品表面的过程，常用的镀种有镀镍、镀铜、镀铬、镀锌、镀 镉、镀铅、镀银、镀锡、镀金。 物理法 一般使用下述方法处理电镀废水，可高效去除COD、色度的同时，脱除重金属、六价铬、氰化物 等特有物质，物理法包括： 催化微电解处理技术 微电解技术是处理高浓度有机废水的一种理想工艺，该工艺用于高盐、难降解、高色度废水的处理 不但能大幅度地降低cod和色度，还可大大提高废水的可生化性。 该技术是在不通电的情况下,利用微电解设备中填充的微电解填料产生“原电池”效应对废水进行处理。当通水后，在设备内会形成无数的电位差达1.2V的“原电池”。“原电池”以废水做电解质，通 精心整理 过放电形成电流对废水进行电解氧化和还原处理，以达到降解有机污染物的目的。在处理过程中产生的新生态[?OH]、[H]、[O]、Fe2+、Fe3+等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，比如能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用；生成的Fe2+进一步氧化成Fe3+，它们的水合物具有较强的吸附-絮凝活性，特别是在加碱调pH值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的絮凝能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量絮凝水体中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子.其工作原理基于电化学、氧化-还原、物理以及絮凝沉淀的共同作用。该工艺具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、处理时间短、操作维 护方便、电力消耗低等优点，可广泛应用于工业废水的预处理和深度处理中。 阳极：Fe-2e→Fe2+E（Fe/Fe2+）=0.44V 阴极：2H﹢+2e→H2E(H﹢/H2)=0.00V 当有氧存在时，阴极反应如下： O2+4H﹢+4e→2H2OE(O2)=1.23V O2+2H2O+4e→4OH﹣E（O2/OH﹣）=0.41V 新型微电解填料是针对当前有机废水难降解难生化的特点而研发的一种多元催化氧化填料。它由多元金属合金融合催化剂并采用高温微孔活化技术生产而成，属新型投加式无板结微电解填料。作用于废水，可高效去除COD、降低色度、提高可生化性，处理效果稳定持久，同时可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象。本填料是微电解反应持续作用的重要保证，为当前化工废水的处理带来了新的生机。 吸附法 活性炭具有非常多的微孔结构和巨大的同比表面积，通常1g活性炭的表面积达700～1700m2，因而具有极强的物理吸附力，能有效地吸附废水中的六价铬离子(Cr6+)等重金属离子。当活性炭达到吸附平衡后，还可以采用加热、酸浸泡、碱浸泡等方式除去吸附物，使活性炭再生。 生物法 生物法是处理电镀废水的高新生物技术。利用人工培养的脱硫孤菌、生枝动胶菌、铬酸盐还原菌、硫酸盐还原菌等功能菌，对电镀废水产生静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和对pH值的缓冲作用。有害金属沉淀于污泥中回收利用，排放水用于培菌及其他使用。生物法处理电镀废水成本低、效益高、容易管理、不给环境造成二次污染、有利于生态环境的改善，是未来电镀废水处理的主流方向。 化学法 一般用下述方法处理电镀废水： 向废水中投加药剂，使其中的有毒物质转化成为无毒物质或毒性大为降低的沉淀物。化学法包括： 中和沉淀法 如酸性废水用碱性废水或投加碱性物质进行中和，形成沉淀物。 中和混凝沉淀法 例如在离子交换法除铬工艺中，阳离子交换柱再生废液是含有重金属离子(Zn2+、Cr3+、Fe3+等)的强酸性废液，可用去除酸根后阴离子交换柱的再生废碱液或加碱中和，使之以氢氧化物形式沉淀。 如投加高分子絮凝剂可改变这种沉淀物的沉降性能和分离性能。 氧化法 如处理含氰废水时，常用次氯酸盐在碱性条件下氧化其中的氰离子,使之分解成低毒的氰酸盐,然后 再进一步降解为无毒的二氧化碳和氮。 还原法 如含铬废水用亚硫酸氢钠或硫酸亚铁加石灰处理,使Cr6+还原成毒性低的Cr3+，并形成氢氧化铬沉 淀。 钡盐法 如含铬废水用钡盐处理，使铬酸根成为铬酸钡沉淀。 铁氧体法 精心整理 电镀废水经过处理产生氢氧化铁或其他重金属氢氧化物沉淀，通过氧化反应使重金属转入强磁性的铁氧体结晶中。此法可用于含铬废水的处理。 化学法设备简单，投资较少，应用较广。但常留下 污泥需要进一步处理，而且电镀废水分散，污泥不易集中处理和利用。 物理法 主要包括电解法、离子交换法和膜分离法，提银机处理法。 提银机处理法 guowei型本设备特点： 1、使用纯物理方法的双电解方式，只使用少量电力，无二次污染之忧。 2、提银深度在99%以上，提取银纯度高达98%以上。 3、可以处理离子交换法、气浮法处理不了的药品浓度很高的废定影液。 4、可以处理目前国内外电解法都无法处理的含有很高漂白液成分的彩扩漂定液。 5、残留废液银含量可达到0.02克/升，经过后续环保处理后，可以将废液银含量降 至0.2ppm以下，满足最为严格的欧洲排放标准。 6、运行实现微机全自动化控制，无需专人看管，耗能低。 7、设备体积小巧紧凑，占地面积少，处理量大，可达1500-1800升/月。 8、本设备不需任何耗材和电解促进剂，运营及维护成本低。 技术参数： 1.提银后残留废液含银量低于0.01克\\升 2.提银纯度：99.5% 3.尺寸360*280*800mm 4.工作电压：交流电220V 5.功率20w 6.处理量（月）30升—30,000升 - 电解法 以处理含铬废水为例，利用可溶性铁阳极，在直流电场作用下，产生亚铁离子，在酸性条件下使废水中以CrO厈和Cr2O崼存在的Cr6+离子还原成为Cr3+离子，随着电解过程中废水pH值升高,形成Cr(OH)3沉淀。采用不同材料的阳极可处理含有其他各种金属离子的废水。电解法操作管理简单，除能够处理镀铬漂洗水外，还可以处理钝化、阳极化、磷化等漂洗水，并有成套设备；但消耗钢材、电能较多，对产生的污泥还没有妥善的处理方法。 离子交换法 利用离子交换树脂活性基团上的可交换离子(H+、Na+、OH-等),去除废水中的阳、阴离子。此法处理电镀废水不仅可回用水，还可回收金属离子溶液。这种方法已用于处理含有金、镍、铜、镉、铬等废水。人工合成的专门用于处理电镀废水的弱酸、弱碱大孔树脂，可分别用于去除铬、镍和铜，以及一些金属的氰化络合阴离子（见废水离子交换处理法）。一般说来，离子交换法初次投资较大，操作管理水平要求较高，但处理效果稳定，由于能回用金属和水，是当前电镀废水实现闭路循环的主要治理方法之一。存在的主要问题是再生废液会有钠、铁、氯根等杂质离子不能直接回用于镀槽 中，排入环境会造成污染。 膜分离法 利用半透膜或离子交换膜等膜材料，在外加推动力下，使废水中的溶解物和水分离浓缩，以净化废水。在膜分离法中，反渗透法用于含镍、含镉废水的浓缩处理已应用于生产。隔膜电解法用于再生 镀铬废液。扩散渗析法可用于酸液回收。膜分离方法成本较高。 蒸发浓缩法 利用热源和蒸发器在常压或负压下直接浓缩废水。用这种方法处理高浓度废水比较经济，常同三级逆流漂洗、气－水喷淋，或同离子交换法联合使用。生产中广泛采用钛管薄膜蒸发器 和蒸发釜来浓缩含铬废水、含氰废水等，也是闭路循环的主要处理流程之一。 精心整理 展望电镀废水处理技术的发展前景，首先是压缩水量，普遍推广逆流漂洗和喷淋技术；其次，对化学法产生的污泥和离子交换再生废液进行综合利用，以及研制适用于处理电镀废水的各种优质树脂 和膜，以及进一步研究和完善闭路循环系统，以实现资源的充分利用。 仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。 Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse. Nurfürdenpers?nlichenfürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden. Pourl'étudeetlarechercheuniquementàdesfinspersonnelles;pasàdesfinscommerciales. ?только длялюдей,которыеиспользуютсядляобучения,исследованийинедолжныиспользоватьсявкоммерческихцелях. ? 以下无正文 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容