中国涂料网 - 中国涂料网,涂料行业门户网站 !

商业资讯: 企业动态 | 双赢访谈 | 市场动态 | 专利·工艺 | 最新技术 | 会议会展 | 行业综述 | 行业动态 | 最新产品 | 展会新闻

你现在的位置: 首页 > 商业资讯 > 专利·工艺 > 代氰剂:成功替代有氰镀锌工艺的重大突破

代氰剂:成功替代有氰镀锌工艺的重大突破

信息来源:paintkey.com  时间:2009-06-09  浏览次数:197

  编者按:
  这是一篇值得推崇的学术性文章。作者从高度的社会责任感出发,以科学的态度和细腻的笔力,全面的概述了代氰剂技术取代有氰镀锌工艺的技术路径,以微观的视角反映了我国节能减排、减少污染和实现循环经济的必要性和可行性,是一篇将实践与理论相结合的难得的学术性文章。我们今后还将继续不断地推出有利于循环经济发展的发明和实用新型技术文章,以此推动科技创新的深入开展。为此,本刊编辑部隆重推出此文,以与各界读者共飨。
  摘要:电镀行业清洁生产要从源头着手抓起,就必须解决在电镀工业中危害最严重的使用氰化物和六价铬问题。氰化镀锌所用氰化钠占氰化电镀总用量的70%左右,取代该工艺是当务之急,嘉兴市巨大工贸有限公司2003年开发出LYH03代氰剂创新产品,实现了无氰镀锌和三价铬纯化工艺。经多年验证,受到了采用这一工艺的诸多电镀企业的青睐,被称为电镀工业的一次“革命”。本文介绍了已经获得国家发明专利权的LYH03代氰剂及镀锌液的制备的无氰碱性镀锌工艺。
  关键词:LYH03代氰剂;无氰镀锌;碱性镀锌
  1 开发无氰电镀是保护环境的必然需要
  电镀表面技术,已有一百多年历史。电镀技术的发展,为美化产品外观尤其是延长产品寿命作出了突出贡献。但电镀行业中危害最为严重的是使用氰化物和六价铬问题。氰化物是剧毒物品,一个人只要吞服0.3克就会有生命危险。六价铬则是一种致癌物质。
  氰化物作为铬合物电镀液的铬合剂是电镀工业中的重要原料,为世界各国所普遍采用。电镀中要用氰化物的工艺主要有镀锌、镀铜、镀银和镀合金(如黄铜、铜锡合金和仿金镀层等)。六价铬主要用于六价铬镀铬及六价铬钝化,以使不锈钢铁、铝等金属表面生成致密氧化物保护层,从面阻止与金属进一步反应。如果使用无毒三价铬钝化剂也要解决当前应用之中存在的钝化色差不一致及锌酸盐碱性镀锌,三价铬钝化变色及防蚀等问题。
  解决含氰电镀和六价铬镀铬及六价铬钝化,这是电镀中关键核心技术。如果能解决上述核心技术,使电镀行业的污染可消除80%以上;污染的废弃处理,大幅度减少,对人类及自然环境可大大改善。
  对此,各国都先后出台了治理方案和规定了排放标准。最终目标是取消氰化物镀种,以其它工艺技术取代这一有毒的工艺。这就是无氰电镀(Cyanide-free plating, non-cyanide plating)。
  镀锌作为钢铁制品的阳极性保护镀层,锌镀层对铁基体既有机械保护作用,又有电化学保护作用,抗腐蚀性能良好,因此镀锌是世界上使用量最大的镀种,由于氰化物镀锌有良好的分散能力,镀层细致且镀后钝化性能好,镀层脆性小,是镀锌中的主流工艺。在我国也不例外。据调查得知,氰化镀锌需用的氰化钠,占全部氰化钠用量达7O%左右。加之其所用原料相对便宜,而钢铁制品的面积往往较大,所以镀锌槽的规模也是电镀中较大的,上万升的镀液是常见的,有的如机车车辆厂电镀列车冷藏箱交换器的镀锌槽大到十万升。而这些大型镀锌的工艺恰恰都选择的氰化物电镀。由于镀锌是常用镀种,用量也大,涉及面广,所以研究无氰镀锌有重要实际意义。
  我国目前有氰镀锌厂家数以万计,有氰镀锌槽液则以亿吨计算,这样大量有氰镀锌槽液如数被废置或倒掉,可以想象这将造成何等程度的环境污染和资源浪费。
  2 研究开发无氰镀锌工艺
  镀锌工艺分类.电镀锌:就是利用电解,在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。与其他金属相比,锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属,属低值防蚀电镀层。被广泛用于保护钢铁件,特别是防止大气腐蚀,并用于装饰。镀覆技术包括槽镀(或挂镀)、滚镀(适合小零件)、自动镀和连续镀(适合线材、带材)。目前,国内按电镀溶液分类,可分为四大类:
  a. 氰化物(CN)镀锌.由于(CN)属剧毒,所以环境保护对电镀锌中使用氰化物提出了严格限制,不断促进减少氰化物和取代氰化物电镀锌镀液体系的发展,要求使用低氰(微氰)电镀液。
  采用此工艺电镀后,产品质量好,特别是彩镀,经钝化后色彩保持好。
  b. 锌酸盐镀锌,此工艺是由氰化物镀锌演化而来的。依据不同的需要和所采用的不同技术,无氰镀锌分为碱性和中性(弱酸性)、酸性三大系列。其中以碱性镀锌与氰化物镀锌的性能最为接近,并且现有的含氰镀锌可以通过低氰向无氰过渡,厂家容易接受。
  c. 氯化物镀锌 从无氰镀锌技术开发中成熟起来的另一系列的是氯化物弱酸性镀锌,这是以光亮添加剂为主的镀锌工艺,分铵盐型和钾盐型两大类,其中钾盐在我国已经很盛行。尤其是滚镀中的大多数选用了氯化钾镀锌工艺。钾盐镀锌的光亮度很高,但分散能力比碱性差一些,且镀后钝化性能稍稍不如碱性镀锌,脆性也稍大。但仍是现在日用五金电镀中大量采用的工艺。
  钝化后(兰白)可以锌代铬(与镀铬相媲美),特别是在外加水溶性清漆后,外行人是很难辩认出是镀锌还是镀铬的。
  此工艺适合于白色钝化(兰白,银白)。
  d. 硫酸盐镀锌 这也是在电镀添加剂技术进步的产物。此工艺适合于连续镀(线材、带材、简单、粗大型零、部件)。成本低廉。
  可见,对于无氰镀锌可供选择的工艺有锌酸盐镀锌、氯化物镀锌和硫酸盐镀锌三种,从而满足各种不同产品的需要。
  代氰剂及镀锌液的制备.碱性镀锌是以锌酸盐为主的无氰镀锌工艺,基本成分是氢氧化钠NaOH和氧化锌ZnO,而主要起作用的是电镀添加剂(代氰剂),如果没有这些添加剂,要想镀出合格的产品是不可能的。不同添加剂形成不同的多种碱性镀锌工艺,而且要所研发的无氰镀锌从分散能力,镀层的韧性、光亮度等方面都可与氰化物镀锌比美。
  以卢月红任董事长的嘉兴市巨大工贸有限公司多年来一直致力于研究开发代氰剂,它是替代氰化钠的助剂,将使碱性镀锌工艺中可以不再使用有毒的氰化钠。经过5年的探索,3年的市场实践考验,2003年开发出完全拥有自主知识产权的研究成果LYH03代氰剂及镀锌液的制备方法,它包括以下重量份的组分:氢氧化钠10-20份;亮蓝1-20份;抗杂质添加剂15-30份;糖精钠1-10份;胡椒醛15-20份;纯碱25-50份;乙二醇5-13份。用它加入到电镀液母液中替代氰化钠,所得的电镀产品光泽明亮、电镀层粘结牢、镀层组织平整。
  3 产品性能
  3.1 产品质量指标
  外观形象 淡黄色透明液体
  密度 1.1-1.3
  水溶性试验 与水互溶
  PH值:呈碱性
  无毒、无害,不燃不爆。
  3.2 使用性能
  它是一种绿色环保产品,并且具有节能、降耗、增效的优势。转化时间只需1-2个小时,产品质量效果明显。
  4 无氰碱性镀锌工艺
  无氰碱性镀锌工艺以其独特的优点受到电镀业界的重视并得到广泛推广。本工艺电解液成分简单,维护容易,性能稳定,工艺适用范围宽广,具有卓越的分散能力,低电流区遮盖能力强,镀层结晶细致、光亮、色泽鲜白、易钝化、镀锌层质软、容易镀厚而不脆裂。
  4.1 配方及工艺规范单位:ml/L
  4.2 溶剂配制
  1)将计算量的氢氧化钠加入1/4的自来水中溶解。此时为放热反应; 2)将计算量的氧化锌置于另一容器,加水调成糊状,趁热缓慢加入到1)氢氧化钠溶液中,搅拌直至完全溶解成透明溶液为止。此时密度为16-18; 3)用1克/升-2克/升锌粉处理,搅拌半小时,沉淀2小时后过滤; 4)加水至规定体积,通电电解; 5)加入计算量的配缸剂、代氰剂,搅拌均匀; 6)加入计算量的碱性光亮剂缓慢加入到5)溶液中; 7)试镀合格后正常生产。
  4.3 本无氰碱性镀锌工艺特色
  不使用剧毒物品氰化纳,无挥发性气体产生,从而极大地改善了车间环境,保障了生产工人的身体健康。成分简单,槽液稳定,易维护。镀层结晶细致、光亮、分散能力和深度能力好。电流效率高,可达95%(有氰工艺电流效率为65%),沉淀速度快,因而大大提高了生产效率,生产成本可降低30%左右。废水处理容易,只要酸碱中和即可达标,使废水处理成本大大降低。本光亮剂的浓度较高,可用数倍水稀释后加入镀槽内,做到少加勤加,其损耗量为80-130ML/KAH。镀好后用2%-3%的硝酸,0.5%的氢氟酸,浸5-10秒出光。本工艺对三价铬钝化最佳。
  5 含氰镀锌转化锌酸盐工艺
  停加氰化钠。逐步补加氢氧化钠,使之达到吊镀110克/升、滚镀120-130克/升。当氰化钠损耗到不能正常生产时,需加入代氰剂20毫升/升,同时停加原光亮剂、硫化钠,然后加入本公司生产的无氰光亮剂,即开始转化。上述过程转化好后,如有镀层粗糙、深度差、易烧焦等现象,再加入代氰剂20毫升/升,一般代氰剂含量在40毫升/升左右。锌含量一般应控制在吊镀11-12克/升,滚镀12-13克/升,可用铁板作阳极如以控制调整。锌酸盐镀锌每次加硫化钠,不得超过0.15克/升,只需定期用1-2克/升锌粉处理或本公司生产的碱性除杂走位剂。锌酸盐镀锌去油能力有氰弱,故前道处理要到位。锌酸盐镀锌工艺S阴:S阳为1:1.5-2,应挂入一定比例铁板,使之保持锌含量在工艺范围之内。
  6 包装与储运
  本产品用30L封口桶包装,净重25kg/桶。宜存放于阴凉处,最低气温不得低于)-15℃,防止爆晒、颠倒、积压。属非危险化学助剂类。
  7 使用简况
  LYH03代氰剂及镀锌液的制备方法自2003年投放市场以来,以其电镀产品质量均通过SGS检测,性能稳定可靠、在转化过程中不影响企业正常生产等优点,得到了诸多电镀企业的青睐,收到很显著社会和经济效益,堪称电镀工业的一次重大革命性突破,是对传统工艺的一次挑战,是实施技术创新的一项标志性结果,是对保护环境,改善生态作出的贡献。至今,特别得到一些包括为海尔、松下、索尼、三星等国际知名企业加工配套的电镀企业的实际采用。
  2006年8月25日LYH03代氰剂(HB)申请国家发明专利,2007年3月27日批准并公布,专利号:200610053138.3。
  结论。电镀在生产过程中已产生污染,对社会和自然生态环境带来了危害。现在人类对环境意识,理念日益增强,国际市场竞争非常激烈,要求使用绿色产品。现在为了保护环境需要,不仅需要无氰镀锌,还要限制六价铬。如欧洲一些国家提出对产品进入欧洲国家,在产品有电镀部位,不允许有六价铬;镀锌层钝化不允许有六价铬钝化;连包装纸箱,印刷的油墨,不能有铅和苯的成份,从2006年7月l曰起,开始实行,否则不能入关。所以,近期制造产品厂家,要求电镀厂家,尽快改革工艺,采用三价铬电镀和三价铬钝化或无铬钝化,满足适应市场的需要,争取打入国际市场。
  嘉兴市巨大工贸有限公司2003年开发出LYH03代氰剂及镀锌液的制备方法创新产品,实现了无氰镀锌和三价铬钝化工艺,以其电镀产品质量可与有氰镀锌工艺相比美、性能稳定可靠、在转化过程中不影响企业正常生产等优点,被专家称为,电镀工业的一次重大革命性突破,完全满足国内外市场需要,是无氰镀锌及三价铬钝化工艺最佳产品。
  经过几年市场检验,LYH03代氰剂及镀锌液的制备方法现在越来越被电镀厂家采用。另外嘉兴市巨大工贸有限公司还开发有 浓缩高效氯化钾(物)镀锌除杂剂和常温一步法除油除锈去氧化皮剂等产品,其质量和效果都超过同类产品。
  最后需要指出的是,无氰电镀只是解决以氰化物为主的剧毒污染问题,并不是采用无氰电镀工艺后就可以不进行废污水处理。对于无氰电镀废污水中重金属离子或新引进的一些表面活性物质等的影响和超标的都是要加以治理的。
    ——本信息真实性未经中国涂料网证实,仅供您参考