探索性實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn):用葡萄糖的NaOH溶液在某些條件下進(jìn)行直流恒壓電解拋光后,鋁材表面反射率可以達(dá)到90%,但由于實(shí)驗(yàn)還存在不穩(wěn)定因素,有待進(jìn)一步研究探索了采用直流脈沖電解拋光法在堿性條件下拋光鋁材的可行性,結(jié)果表明:采用脈沖電解拋光法可以達(dá)到直流恒壓電解拋光的整平效果,但其整平速度較慢。3、鋁及鋁合金環(huán)保型化學(xué)拋光確定開發(fā)以磷酸一硫酸為基液的環(huán)保型化學(xué)拋光新技術(shù),該技術(shù)要實(shí)現(xiàn)NOx的零排放且克服以往類似技術(shù)存在的質(zhì)量缺陷。新技術(shù)的關(guān)鍵是在基液中添加一些具有特殊作用的化合物來替代硝酸。為此首先需要對鋁的三酸化學(xué)拋光過程進(jìn)行分析,尤其要重點(diǎn)研究硝酸的作用。硝酸在鋁化學(xué)拋光中的主要作用是抑制點(diǎn)腐蝕,提高拋光亮度。結(jié)合在單純磷酸一硫酸中的化學(xué)拋光試驗(yàn),認(rèn)為在磷酸一硫酸中添加的特殊物質(zhì)應(yīng)能夠抑制點(diǎn)腐蝕、減緩全面腐蝕,同時(shí)必須具有較好的整平和光亮效果4、鋁及其合金的電化學(xué)表面強(qiáng)化處理鋁及其合金在中性體系中陽極氧化沉積形成類陶瓷非晶態(tài)復(fù)合轉(zhuǎn)化膜的工藝、性能、形貌、成分和結(jié)構(gòu),初步探討了膜層的成膜過程和機(jī)理。工藝研究結(jié)果表明,在Na_2WO_4中性混合體系中,控制成膜促進(jìn)劑濃度為2.5~3.0g/l,絡(luò)合成膜劑濃度為1.5~3.0g/l,Na_2WO_4濃度為0.5~0.8g/l,峰值電流密度為6~12A/dm~2,弱攪拌,可以獲得完整均勻、光澤性好的灰色系列無機(jī)非金屬膜層。該膜層厚度為5~10μm,顯微硬度為300~540HV,耐蝕性優(yōu)異。該中性體系對鋁合金有較好的適應(yīng)性,防銹鋁、鍛鋁等多種系列鋁合金上都能較好地成膜。。
通過長期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn),人們逐漸以加入合金元素及運(yùn)用熱處理等方法來強(qiáng)化鋁,這就得到了一系列的鋁合金添加一定元素形成的合金在保持純鋁質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)還能具有較高的強(qiáng)度,sigma,b值分別可達(dá)24~60kgf/mm2。這樣使得其ldquo,比強(qiáng)度(強(qiáng)度與比重的比值sigma,bho,)勝過很多合金鋼,成為理想的結(jié)構(gòu)材料,廣泛用于機(jī)械制造、運(yùn)輸機(jī)械、動力機(jī)械及航空工業(yè)等方面,飛機(jī)的機(jī)身、蒙皮、壓氣機(jī)等常以鋁合金制造,以減輕自重。采用鋁合金代替鋼板材料的焊接,結(jié)構(gòu)重量可減輕50%以上?! ′X合金密度低,但強(qiáng)度比較高,接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼,塑性好,可加工成各種型材,具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性,工業(yè)上廣泛使用,使用量僅次于鋼。鋁合金分兩大類:鑄造鋁合金,在鑄態(tài)下使用,變形鋁合金,能承受壓力加工,??杉庸こ筛鞣N形態(tài)、規(guī)格的鋁合金材。主要用于制造航空器材、建筑用門窗等。鋁合金壓鑄電鍍按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金。形變鋁合金又分為不可熱處理強(qiáng)化型鋁合金和可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。不可熱處理強(qiáng)化型不能通過熱處理來提高機(jī)械性能,只能通過冷加工變形來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化,它主要包括高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁以及防銹鋁等。
電鍍廢水處理的效果基本都是跟廢水中所含的化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有直接關(guān)聯(lián),本文擬對可能導(dǎo)致廢水處理效果變差的原因進(jìn)行分析,拋磚引玉,希望對廢水處理穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性有所幫助1middot,電鍍廢水的分類及化學(xué)處理方法電鍍廢水的有效處理方法有多種:化學(xué)法、物理法、物理化學(xué)法、生物法等,發(fā)達(dá)國家如美國,早在20世紀(jì)60年代就研制成功并應(yīng)用了離子交換樹脂、電解、電滲析、反滲透及薄膜蒸發(fā)等裝置。但每一種電鍍廢水的處理方法都有其優(yōu)點(diǎn)、有其缺陷、有其適用范圍如:電鍍貴金屬的廢水采用電解回收及除氰聯(lián)合裝置,鍍鎳廢水采用反滲透裝置,純水制備采用離子交換裝置,離子交換樹脂法對廢水混排的耐沖擊的能力更差[1],R/O更多的適用于缸邊、廢水深度處理,其濃水、洗膜水也必須使用物理化學(xué)方法再處理才能做到排放達(dá)標(biāo),電絮凝對低濃度超標(biāo)廢水的處理效果差、成本高[2],必須數(shù)種方法結(jié)合才能有效,并且從能耗、經(jīng)濟(jì)的角度,化學(xué)法是一種可靠有效的方法,包括發(fā)達(dá)國家的歐美的大量電鍍廢水也采用化學(xué)法裝置,幾十年來中外實(shí)踐證實(shí)這是可行的[3]。事實(shí)上,電鍍廢水由于各種因素的變數(shù)大,電鍍工藝的加工工序特性變化大,不會有一種可以應(yīng)對所有電鍍廢水處理的標(biāo)準(zhǔn)方法,應(yīng)該根據(jù)不同廢水的具體水質(zhì)及化學(xué)特性,選擇合理的方法的組合,有些時(shí)候甚至可能需要根據(jù)廢水的性質(zhì)分成幾道處理。特別是現(xiàn)在倡導(dǎo)電鍍廠進(jìn)入集中地電鍍工業(yè)園區(qū)、廢水集中處理,如果不能從源頭上將污染源(電鍍分質(zhì)廢水)的性質(zhì)分清楚、廢水處理工程設(shè)計(jì)中將可能的變異因素考慮進(jìn)來并充分論證、調(diào)試,充分考慮負(fù)荷的沖擊,電鍍集中區(qū)的形式可能導(dǎo)致集中治理變成集中污染的后果[4]??赡軐?dǎo)致廢水處理效果波動的原因分析如下:1.1分質(zhì)不徹底(1)對電鍍廢水概念的片面認(rèn)識:電鍍廢水應(yīng)是包括鍍前、電鍍本身、鍍后處理等所有工序產(chǎn)生的一切從作業(yè)場地排出的含有毒有害物的混合排水,包括地坪清洗水、過濾機(jī)清洗水、混入的設(shè)備冷卻水等。除了電鍍漂洗水,電鍍過程中存在著大量的過濾機(jī)清洗水、倒缸水、老化槽液、退鍍液、剝掛廢液等,相對于漂洗水,這一類廢水的量雖然不大,但濃度更高、處理難度更大,這一類的廢水是導(dǎo)致電鍍廢水處理難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的根源之一[5],即使國家的各種電鍍廢水處理的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范如電鍍廢水治理工程技術(shù)規(guī)范(HJ2002-2010)、電鍍廢水處理設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ136-90、電鍍工業(yè)污染防治最佳可行技術(shù)指南(試行)(征求意見稿)等也沒有將倒缸水、老化槽液的處置識別出來,或僅僅只是指電鍍混合廢水而沒有具體的處理方法,大部分的電鍍廠的廢水處理裝置都沒有考慮電解剝掛、化學(xué)退鍍、化學(xué)鍍老化廢液等廢水的處理兼容,由于這一部分的廢水的排放量少但濃度高,有些人懷僥幸心理,而隨意排入廢水處理系統(tǒng),這將對廢水處理的效果產(chǎn)生很大的沖擊[6-7]。(2)電鍍加工工藝及加工產(chǎn)品的多樣性與復(fù)雜性,注定了電鍍廢水的復(fù)雜性。同種的電鍍工序使用的化學(xué)品可能是不一樣甚至性質(zhì)是完全相反的:如塑料電鍍的鍍化學(xué)鎳前的加速(也有人叫解膠),有人使用5%硫酸,有人使用10%鹽酸、氫氟酸,有人使用含有機(jī)酸的解膠鹽如草酸、氟硼酸,甚至也有人使用3%氫氧化鈉[8],這些藥品的化學(xué)性質(zhì)差異極大,甚至是相反的,所以,配套的分水及污水處理流程也必須采用不同的分法、不同的處理流程,廢水的分質(zhì)及處理方式要根據(jù)變化而變化,否則難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo),不同的電鍍鍍種,其污染物的性質(zhì)及其對達(dá)標(biāo)的影響也是不一樣的,其廢水處理的難點(diǎn)是不一樣的,比如鍍鋅的鈍化廢水的處理是難點(diǎn),塑料電鍍的化學(xué)鎳、焦銅是處理的難點(diǎn),鋁合金電鍍的沉鋅液既含有絡(luò)合劑也可能含有氰化物,LDS化鍍的離子鈀活化液槽液中含有六價(jià)鉻。(3)電鍍的工藝流程中每一道都會產(chǎn)生廢水,如一般的塑料電鍍的基本流程:除蠟-除油-親水-粗化-中和-預(yù)浸-催化-解膠-化學(xué)鎳-鹽酸酸化-焦銅(或打底鎳)-硫酸活化-酸銅-硫酸過硫酸銨活化-半光鎳、光鎳、封口鎳-硫酸活化-鉻酐活化-鍍六價(jià)鉻(鍍?nèi)齼r(jià)鉻)-封閉-剝掛,有做雜色工藝的工藝缸有:銅發(fā)黑、槍、珍珠鎳、代鉻等,鍍鋅合金基材的有鍍底銅(氰化鍍銅),功能性電鍍的微氰鍍金、氰化鍍銀、甲基磺酸鍍錫,鍍鋅的工藝又分為氰化鍍鋅、鋅酸鹽鍍鋅、氯化物鍍鋅、硫酸鹽鍍鋅、鍍鋅鎳合金等,鍍后的鈍化有六價(jià)鉻鈍化、三價(jià)鉻鈍化、無鉻鈍化等等,選擇的工藝不同,廢水的分質(zhì)及處理方案也必須有相應(yīng)的變化,很多的電鍍廠環(huán)評時(shí)的工藝跟實(shí)際生產(chǎn)的工藝、使用的化學(xué)品等都會有更改、但污水處理的方案、排水的方案又不變,導(dǎo)致廢水處理的成本升高、效果變差。(4)不同的重金屬離子的沉淀pH值不一樣,有些廢水是絕對不能混在一起沉淀的,更高的pH值(堿性)金屬離子反而溶解下來,以常見的銅、鎳、鉻、鋅、銀為例,其最佳及可滿足標(biāo)準(zhǔn)排放要求的pH值及范圍如表1[9]。
浸蝕工藝與材料鋁合金在除油時(shí),鋁金屬在不斷的反應(yīng),而合金中間的其他元素金屬一般不能參與反應(yīng),這些金屬雜質(zhì)廢水處理殘留于鋁合金表面,這就是平時(shí)所謂的ldquo,掛灰需要經(jīng)過嚴(yán)格的除垢處理,避免影響電鍍外觀質(zhì)量。除垢工藝對于鋁合金電鍍非常重要,直接影響電鍍層的結(jié)合力問題。對于工藝純鋁和鋁錳合金,一般使用50%硝酸處理,對于含硅成分的鋁合金,在除垢前增加一硫酸處理,并使用ldquo,3分硝酸+1分48%的氫氟酸的混合溶液中浸泡3-5S處理,同時(shí)將砂孔中藏流的污染物質(zhì)剝離出來,達(dá)到徹底除垢和清除表面掛灰的效果。利用氫氧化鈉進(jìn)行浸蝕時(shí),溶解在清洗液中的鋁會逐漸增多而產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀,因些清洗液中間需要加入絡(luò)合劑或者葡萄糖酸鈉,鋁合金除垢速度要控制非常嚴(yán)格,太慢,可能會因?yàn)閲?yán)重腐蝕,導(dǎo)致產(chǎn)生電鍍花斑的問題。除垢后的鋁合金需要快速清洗并轉(zhuǎn)入到沉鋅工序,盡量避免鋁表面形成一層氧化層,鋁合金進(jìn)入酸浸蝕之前,最好甩干水,以防止鋁合金局部過腐蝕。沉鋅處理,由于鋁合金不能夠直接電鍍,需要在上面沉積一層中間層才可以電鍍其他鍍層。與鋁合金晶格比較接近的金屬主要是鋅或者鋅鎳合金層,因此鋁合金電鍍之前需要經(jīng)過沉鋅處理,在清潔的表面沉積一層致密的薄鋅層,然后再電鍍。沉鋅工藝一般采用二次沉鋅工藝比較好。沉中水回用鋅配方需要非常注意不同成分的配比,最好在沉鋅溶液中加入少量的三氯化鐵,有助于提升結(jié)合力。鋁合金電鍍的二次沉鋅在處理時(shí)間上要嚴(yán)格控制,第一次沉鋅時(shí)間大約是40-60S,第二次沉鋅的時(shí)間大約是15-20S,時(shí)間長會形成粗燥的沉鋅層,引起電鍍層麻點(diǎn)不良。
我們知道由于超聲波具有很強(qiáng)的穿透能力,對有復(fù)雜形狀、內(nèi)腔、細(xì)孔工件均有良好的清洗效果,是其它清洗方法無法比擬的(1)鋁合金電鍍中使用超聲波清洗原理。超聲波清洗的基本原理是ldquo,空化效應(yīng)。在超聲波產(chǎn)生ldquo,空化效應(yīng)的過程中,形成超過100MPa的瞬問高壓沖擊波,對介質(zhì)溶液產(chǎn)生激烈的攪拌作用。ldquo,空化效應(yīng)持續(xù)在工件表面和清洗液的界面附近,把黏附在工件表面的污物撞擊下來。(2)鋁合金電鍍加工生產(chǎn)中超聲波設(shè)備選型及參數(shù)設(shè)計(jì)。①超聲波設(shè)備。近年來,國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)超聲波設(shè)備的企業(yè)不斷涌現(xiàn),專門用于表面處理領(lǐng)域的超聲波清洗機(jī)已有多款面市。我公司是在現(xiàn)有鋁合金自動鍍銀線進(jìn)行技術(shù)改造,在一、二次浸鋅槽前各增加一個超聲波清洗槽,槽體尺寸為1500mmtimes,1000mmtimes,1000mm,槽體為PP材料。根據(jù)鍍銀線槽體結(jié)構(gòu),采用振盒式超聲波,超聲波振盒材料采用316I不銹鋼板制成,不銹鋼板氬弧焊成型。超聲波振盒安裝在清洗槽的側(cè)面,同時(shí)在槽體內(nèi)襯316L不銹鋼,可有效降低超聲能量被PP材料吸收。
目前應(yīng)用最廣泛的是浸鋅和陽極氧化兩種工藝由于鋁合金軸瓦是雙金屬層結(jié)構(gòu),其電鍍的前處理工藝既要保證鍍層的結(jié)合力,也應(yīng)該保證經(jīng)過精密加工后的鋼背不產(chǎn)生過腐蝕,因此鋁合金軸瓦電鍍的前處理工藝與純鋁合金電鍍的前處理工藝有較大的區(qū)別。嘉應(yīng)學(xué)院化學(xué)系研究人員為獲得在鋁鋅合金軸瓦表面的電鍍前處理工藝,進(jìn)行了不同的試驗(yàn)。結(jié)果表明,采用過硫酸銨溶液代替混合酸軸瓦表面的黑膜、用氨基磺酸電解液對鋁鋅合金進(jìn)行陽極氧化處理以及陽極氧化后再化學(xué)鍍鎳,可以獲得結(jié)合力良好的鎳層。1酸洗工藝采用過硫酸銨溶液,既能除去鋁鋅合金因堿腐蝕產(chǎn)生的黑膜,又能大幅降低鋼背的腐蝕速度。2采用氨基磺酸作電解液對鋁鋅合金進(jìn)行陽極氧化,具有成膜時(shí)間短、對鋼背腐蝕較輕等特點(diǎn)。3鋁鋅合金采用氨基磺酸陽極氧化后進(jìn)行化學(xué)鍍鎳,可獲得結(jié)合力良好的鎳鍍層。4鋁鋅合金軸瓦電鍍Pb-Sn-Cu三元合金的前處理工藝流程為:除油rarr,水洗rarr,堿腐蝕rarr,水洗rarr,酸洗(過硫酸銨溶液除黑膜)rarr,水洗rarr,陽極氧化(氨基磺酸氧化)rarr,水洗rarr,化學(xué)鍍鎳。。
當(dāng)鍍液深處pH值變化過大時(shí),肯定就會影響到電鍍質(zhì)量鍍鉻過程中陰極表面的pH值會達(dá)到3以上,而出現(xiàn)膠體膜。如果沒有這種變化,鍍鉻就難以實(shí)現(xiàn)。因此,注意鍍液pH值的變化,并適時(shí)地調(diào)整到工藝規(guī)定的范圍是很有必要的。。
無錫電鍍設(shè)備廠、無錫出新電鍍環(huán)保設(shè)備廠均接到許多設(shè)備定單,廣東的臺山,湖南的益陽,寧波,江蘇昆山等地均有許多生產(chǎn)線由于拋光研磨直到成品出來工序過程繁多、外觀、耐蝕、結(jié)合力均要一流,電鍍前處理劑及多鍍種的光亮劑在整個加工中的共享有限,為了出口創(chuàng)匯,客戶絕大多數(shù)選擇國外著名公司的產(chǎn)品,Atotech占去了90%以上的市場。武漢材保電鍍生產(chǎn)力促進(jìn)中心,憑借自己二十年開發(fā)、應(yīng)用多層鎳組合鍍層的經(jīng)驗(yàn),多層鎳出口韓國,優(yōu)良的監(jiān)控設(shè)備以及在新大洲鋁合金電鍍生產(chǎn)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,提出一套工藝流程供大家參考:(1)、工藝流程拋光rarr,噴丸(選擇性)rarr,超聲波除臘rarr,水洗rarr,堿蝕除油rarr,水洗rarr,酸蝕(出光)rarr,水洗rarr,沉鋅(Ⅰ)rarr,水洗rarr,退鋅rarr,水洗rarr,沉鋅(Ⅱ)rarr,水洗rarr,電鍍暗鎳rarr,水洗rarr,酸性亮銅rarr,水洗rarr,拋光rarr,超聲波除臘rarr,水洗rarr,陰極電解除油rarr,水洗rarr,活化rarr,水洗rarr,半光亮鎳rarr,高硫鎳rarr,光亮鎳rarr,鎳封rarr,水洗rarr,鍍鉻rarr,水洗(2)、工藝特點(diǎn)1.采用除油、堿蝕一步法,既節(jié)省工序,又有利于孔隙油污去除,使基體以無油狀態(tài)充分裸露。2.采用無黃煙酸蝕液,減少環(huán)境污染,同時(shí)避免過腐蝕產(chǎn)生。j3.多層鎳電鍍體系,光亮、整平性好,電位差、微孔數(shù)穩(wěn)定,耐蝕好高。4.該工藝采用BNC-99、BNA-99、BNZ-99前處理劑,BN-99、DN-99、TN-99、以及BN-99-MIC多層鎳添加劑,BNCu-910酸銅光亮劑。以上僅是電鍍加工中常碰到的典型產(chǎn)品的舉例,我國許多產(chǎn)品的出口離不開電鍍。。