節(jié)能環(huán)保綠色電鍍新工藝的進(jìn)展-國產(chǎn)午夜福利視頻一區(qū)二區(qū)32頁_性國產(chǎn)三級在線 

北京藍(lán)麗佳美化工科技中心總工程師  李家柱 教授級高工

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根據(jù)國家關(guān)于實踐科學(xué)發(fā)展觀，走可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的道路，保護(hù)環(huán)境，防止重金屬污染是我們電鍍工作者不可推卸的責(zé)任。我國的電鍍科研工作者在這方面付出了相當(dāng)艱苦的努力，不斷推出了一些節(jié)能節(jié)材環(huán)保的綠色電鍍新工藝，本文擬簡要介紹這方面的進(jìn)展和應(yīng)用情況，供同仁參考。

一．電鍍鋅三價鉻鈍化工藝 

電鍍鋅是電鍍工業(yè)領(lǐng)域占Zui大比例的鍍種。鍍鋅后為了提高鍍層的抗腐蝕性能，一般都要進(jìn)行鈍化。長期以來，人們都是采用六價鉻為主要成分的鈍化溶液進(jìn)行鈍化。六價鉻鈍化膜的六價鉻的含量非常高，有些高達(dá)0.5mg/dm2，其余為多達(dá)60%的三價鉻鹽和用于染色與提高耐蝕性能的氧化物和無機(jī)物。這種鈍化膜含有水合物，具有良好的自愈能力，鈍化膜對鍍鋅和鋅合金鍍層有很好的保護(hù)性能。但是，鈍化膜含有嚴(yán)重污染環(huán)境的六價鉻。為此國際上自本世紀(jì)初開始限制或者禁止使用六價鉻鈍化工藝。我國科研工作者自上世紀(jì)末到本世紀(jì)初，一直在開展三價鉻鈍化取代六價鉻鈍化的工藝研究，第一代三價鉻鈍化代替六價鉻鈍化的工藝通過提高活性成分的濃度，提高溫度，結(jié)合使用各種抑制劑，再通過硅酸鹽和聚合物的后處理，達(dá)到了汽車工業(yè)的需要。第二代三價鉻鈍化工藝通過添加金屬鹽和弱有機(jī)酸增加了鈍化膜的厚度，較大的提高了鈍化膜的耐腐蝕性能。第三代三價鉻鈍化，采用三價鉻氧化物和高性能表面活性抑制劑例如二氧化硅、納米粒子等的有機(jī)結(jié)合，三價鉻的沉積量達(dá)到0.3-0.3mg/dm2 ，二氧化硅的沉積量達(dá)到0.5-1mg/dm2，厚度可以達(dá)到400nm以上。由鉻的氧化物和膠體共同作用形成的三價鉻鈍化膜的耐蝕性能更好得多。三價鉻鈍化工藝已經(jīng)在國內(nèi)得到了比較普遍的應(yīng)用，處理過的產(chǎn)品例如釹鐵硼永磁體和汽車配件等，符合歐盟的規(guī)定，大批量出口到歐洲、北美和日本等國。

電鍍鋅三價鉻鈍化工藝，通過調(diào)整著色劑等方法，已經(jīng)擁有彩色鈍化、 藍(lán)白鈍化、金黃色、軍綠色、黑色等多種鈍化顏色， 廣泛應(yīng)用在各種防護(hù)性裝飾性鍍層。例如三價鉻鍍鋅彩色鈍化濃縮液 （10倍濃縮）

每升可以處理2500～6000dm2。不含六價鉻和氧化劑，符合清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)要求，通過sgs檢測，符合rohs法規(guī)。耐蝕性高于六價鉻鈍化，一般中性鹽霧試驗 可以達(dá)到120小時，客戶的實驗結(jié)果達(dá)到中性鹽霧160小時，防銹性能強(qiáng)，耐熱性能高，避免了六價鉻鈍化膜在加熱后耐腐蝕性能下降的問題，二次加工后仍有良好的抗腐蝕性能。適用于酸性和堿性鍍鋅的滾鍍和掛鍍產(chǎn)品，使用周期長。在處理過程中，溶液的ph值會升高，采用補(bǔ)加劑可以調(diào)低ph值，每升補(bǔ)加劑含有50克三價鉻。

三價鉻鍍鋅藍(lán)白鈍化濃縮液（20倍濃縮）

每升鈍化濃縮液可以處理4000到10000平方分米。不含六價鉻，符合歐盟rohs及清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)要求。鈍化膜為六價鉻藍(lán)色鈍化同樣光亮均勻外觀，防銹性能更好，對滾鍍和掛鍍都適用。適用于酸性鍍鋅和堿性鍍鋅，大件鈍化孔邊不變黃。鍍層厚度大于10微米，nsst試驗大于96小時，如果經(jīng)過封閉，抗腐蝕性能更好。耐高溫性能好，二次加工后仍有優(yōu)良的抗腐蝕性能。

三價鉻金黃色鍍鋅鈍化濃縮液

環(huán)保型三價鉻金黃色鍍鋅鈍化濃縮液，可以鈍化出黃色或金黃色保護(hù)裝飾膜， 不含六價鉻。

三價鉻軍綠鈍化的顏色還達(dá)不到六價鉻的濃綠色。

二． 鋁合金處理新技術(shù)

2.1 鋁合金無黃煙拋光技術(shù)

鋁合金無黃煙化學(xué)拋光用于鋁合金的化學(xué)拋光，配方中不含硝酸，完全消除氮氧化物黃煙污染，其排放物只有酸性清洗廢水。該工藝用于鋁型材及其他鋁件，替代硝酸拋光，其拋光亮度高，為廠家所接受。該工藝特別適用于鋁型材拋光處理，使產(chǎn)品裝飾性大大提高。

2.1.1 工藝配方及操作條件

磷酸：硫酸 = 1～2：1； 添加劑13克/升 ；鋁 2克/升； 溫度：110～120℃；時間：0.5～3分鐘，新開槽時，建議采用，100～105℃，30秒，隨著鋁含量上升，需升高溫度，延長時間，但如溫度偏高，應(yīng)相應(yīng)減少拋光時間。

2.1.2 配制及補(bǔ)加方法

1、新配槽液：

（以1噸槽液計），以500公斤磷酸加入1公斤鋁加熱溶解，加入硫酸500公斤攪拌均勻，冷卻至室溫，加入添加劑7.5公斤攪拌，加熱至工作溫度，保溫陳化半小時到一小時即可進(jìn)行生產(chǎn)。

2、將三酸拋光槽液轉(zhuǎn)發(fā)成兩酸拋光

三酸拋光槽液可以轉(zhuǎn)化成兩酸拋光，方法是先取出一部分（三分之一到將近二分之一）槽液，代之以硫酸，冷卻加（按每升槽液13克加），然后加熱生產(chǎn)，取出的槽液以后再分批加入使用。

2.1.3 槽液管理

槽液如敞開放置時間太長，會因吸水太多而拋不亮，需加熱至較高溫度（170℃以上），蒸發(fā)掉水分，或以廢鋁板做反復(fù)拋光驅(qū)除水分，才能恢復(fù)生產(chǎn)。所以，連續(xù)生產(chǎn)較好管理，需停產(chǎn)放置時能加蓋密封防止吸水。

2.1.4 試驗數(shù)據(jù)資料

在實驗室以300毫升槽液做槽液壽命及消耗量試驗，隨拋光進(jìn)行補(bǔ)加槽液，保持液面高度不變（預(yù)先配制好槽液）。數(shù)據(jù)如下：

拋光總面積

8.44 m2

共消耗槽液

1321 ml

鋁件（6063鋁型材）共失重

83.9 g

單位面積消耗槽液

156.5 ml／m2

單位面積損耗鋁

9.94 g／m3

試驗后，拋光效果不變。

2.2  鋁合金的三價鉻轉(zhuǎn)化膜

2.2.1.概述

鋁合金作為一種重要金屬材料，近年來在在汽車，電子，家電，航空航天，建材等新興工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。作為鋁合金的一種主要防腐技術(shù)，鉻酸鹽鈍化工藝被廣泛應(yīng)用達(dá)半個多世紀(jì)。然而由于六價鉻的高危害性和致癌性，嚴(yán)重阻礙了該材料的使用。隨著歐盟rohs，elv，weee法規(guī)的實施，六價鉻酸鹽將被嚴(yán)格限制使用，Zui終將被全面停止使用。近年來，關(guān)于六價鉻酸鹽替代物（或稱綠色防腐材料）的研究開發(fā)在全球正方興未艾?，F(xiàn)時國際上已開發(fā)出許多新技術(shù)并已商業(yè)化.主要類型有：

1.鋯－鈦體系

2.硅烷偶聯(lián)劑體系

3.鈰鹽體系

4.三價鉻鹽體系

5.鉬酸鹽體系

6.釩酸鹽體系

為評價各種技術(shù)替代六價鉻酸鹽的可能性，由美國國防部牽頭組織成立的污染物防治共同小組(jg-pp)對鋁合金的非六價鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜產(chǎn)品進(jìn)行了大量對比試驗，測試結(jié)果表明，從工業(yè)應(yīng)用角度看，三價鉻體系是目前Zui有可能全面替代六價鉻酸鹽的。其它體系目前尚只能滿足鋁合金表面處理的部分要求，表現(xiàn)在：

1.與鉻酸鹽相比，使用工藝較嚴(yán)格，復(fù)雜；2.成本較高；3.在某些性能，特別是裸鋁耐蝕性能上還難以滿足需要；4.對材質(zhì)有選擇性.

鋁合金三價鉻鈍化劑，采用低濃度三價鉻及其它成膜助劑，被驗證為可完全替代六價鉻酸鹽工藝.達(dá)到甚至超過國外同類產(chǎn)品技術(shù)水平。主要特點(diǎn)：

1.低污染，無環(huán)保限制問題，滿足rohs、elv、weee法令要求。

2.高性能，滿足甚至超過mil-dtl-81706b，mil-dtl-5541f class 1a & class 3 的耐蝕要求。

3.使用控制簡單，適合工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。

4.有競爭力的使用成本。

下面將以數(shù)據(jù)圖解闡明三價鉻鈍化劑的主要特性及應(yīng)用。

2.2.2.轉(zhuǎn)化膜的質(zhì)量

  按mil-dtl-81706b 4.5.4 測得轉(zhuǎn)化膜的質(zhì)量在20-23mg/ft2。

2.2.3.轉(zhuǎn)化膜的硬度

  與傳統(tǒng)六價鉻不同， 三價鉻鈍化劑形成的轉(zhuǎn)化膜干燥后具有很硬的表面，在批量生產(chǎn)中不易引起工件劃傷，降低膜層損傷及粘連。

2.2.4.裸露鋁的耐蝕性能

對裸鋁化學(xué)轉(zhuǎn)換層的耐蝕性，美國軍方在新修訂的標(biāo)準(zhǔn)mil 5541 f中根據(jù)astm b-117測試標(biāo)準(zhǔn)對第一類膜層的鹽霧試驗要求是336小時。鋁的耐蝕性根據(jù)合金類型不同而有不同。我們的試驗表明，對5000，6000系鋁合金，中性鹽霧試驗達(dá)400小時以上，對富含銅的鋁合金2024，可以輕易通過了336小時的鹽霧試驗。 

以下是不同操作條件對耐蝕性能的影響。

(1) 操作溫度

圖1為不同溫度下成膜后裸鋁的耐蝕性測試結(jié)果。

 圖1. 材料：6061，鈍化液ph：3.85， 鈍化時間：3分鐘

(2) 不同處理時間對耐蝕性能的影響

圖2. 材料：6061，鈍化液ph：3.85

(3) 不同ph值對耐蝕性能的影響

表1 材料：6061，鈍化條件：25℃，2分鐘

ph值

3.2

3.5

3.7

3.8

4

中性鹽霧時間(小時)

72

120

192

312

336

2.2.5.轉(zhuǎn)化膜的接觸電阻

表2為使用mil-dtl-81706b 4.5.5 方法測定的接觸電阻數(shù)據(jù)。

表2 接觸電阻測定數(shù)據(jù)

鈍化后(mohm/cm2)

168h鹽霧試驗后(mohm/cm2)

三價鉻轉(zhuǎn)化膜

0.25

0.51

2.2.6.轉(zhuǎn)化膜的耐溫性能

  試驗表明，三價鉻鈍化劑形成的膜可以經(jīng)受高溫而其性能變化不大，干燥后的膜可以經(jīng)受200℃高溫除氫.

2.2.7.轉(zhuǎn)化膜的涂裝性能

  三價鉻鈍化劑形成的轉(zhuǎn)化膜是涂料或材料粘結(jié)的良好底層，滿足mil-dtl-5541f，mil-dtl-81706b及更為苛刻的，gsb，aama2605的要求。

(1) 附著性能

按astm3359測定了不同涂料的干濕附著力，結(jié)果如下：

表3 干附著力

2024

6061

6063

adc12

聚酯粉末涂料

5

5

5

5

環(huán)氧粉末涂料

5

5

5

5

水性環(huán)氧丙烯酸

5

5

5

5

溶劑型環(huán)氧底漆

5

5

5

5

表4 濕附著力

2024

6061

6063

adc12

聚酯粉末涂料

5

5

5

5

環(huán)氧粉末涂料

5

5

5

5

水性環(huán)氧丙烯酸