三價(jià)鉻鍍鉻工藝

長(zhǎng)期以來(lái),電鍍鉻通常采用六價(jià)鉻電鍍液。近年來(lái),由于六價(jià)鉻對(duì)環(huán)境等方面帶來(lái)污染影響,于是加緊了對(duì)三價(jià)鉻電鍍的研究。實(shí)際上提出用三價(jià)鉻代替六價(jià)鉻的研究已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間。用三價(jià)鉻鍍裝飾鉻與六價(jià)鉻電鍍相比,具有很多優(yōu)異特性,但在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問(wèn)題,其可鍍性受到一定限制。因此,用三價(jià)鉻電鍍功能性鉻還沒(méi)有被實(shí)際廣泛應(yīng)用。還介紹了三價(jià)鉻電鍍的機(jī)理及展望,并提出了有待深入研究的問(wèn)題。

六價(jià)鉻的毒性大，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。鍍鉻溶液大量使用鉻酐，是電鍍行業(yè)含鉻廢水的主要污染源。這一問(wèn)題已經(jīng)引起人們普遍的關(guān)注，各國(guó)政府也加強(qiáng)了立法管理，如美國(guó)對(duì)六價(jià)鉻的排放標(biāo)準(zhǔn)已從0．05MG/L降到0．01MG/L，并從1997年起開(kāi)始執(zhí)行。六價(jià)鉻鍍鉻液的電流效率低和覆蓋能力差也是一個(gè)問(wèn)題。為了從根本上減輕污染和提高電流效率及覆蓋能力，三價(jià)鉻鍍鉻工藝越來(lái)越受到人們的青睞。

三價(jià)鉻鍍鉻自1854年BUNSEN發(fā)表第一篇論文以來(lái)，迄今已有100余年歷史，由于有些技術(shù)問(wèn)題難以突破，因此進(jìn)展比較緩慢。至20世紀(jì)70年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和化學(xué)原料的增多，以及人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的進(jìn)一步增強(qiáng)，三價(jià)鉻鍍鉻研究又提到電鍍工作者議事日程上來(lái)了。1974年英國(guó)發(fā)表了 ALECRA-3的三價(jià)鉻鍍鉻工藝，并于1975年申請(qǐng)了一份用三氯化鉻作主鹽的三價(jià)鉻鍍鉻專(zhuān)利，即ALECRA-3000。1981年，英國(guó)開(kāi)發(fā)了硫酸鹽的環(huán)保鉻(ENVIR0-CHOME)的三價(jià)鉻鍍鉻工藝。該工藝采用選擇性離子隔膜將陰極區(qū)域和陽(yáng)極區(qū)域分開(kāi)，這樣可避免陽(yáng)極板上氧化成的六價(jià)鉻對(duì)三價(jià)鉻鍍液帶來(lái)的危害：幾乎同時(shí)，美國(guó)HARSHA0公司也開(kāi)發(fā)了TRI-CHROME三價(jià)鉻鍍鉻工藝。

鍍液組成
目前研究和使用的三價(jià)鉻電鍍液主要成分如下：
(1)主鹽：當(dāng)前三價(jià)鉻鍍鉻體系主要有氯化物體系，硫酸鹽體系和硫酸鹽-氯化物混合體系。
氯化物鍍液導(dǎo)電好，電壓低，鍍液分散能力、覆蓋能力和電流效率較高，但陽(yáng)極會(huì)析出有毒的CL2，且對(duì)設(shè)備腐蝕較重;硫酸鉻電鍍時(shí)陽(yáng)極析出無(wú)毒的氧氣，無(wú)污染，但鍍液導(dǎo)電性不如氯化物，鍍液分散能力、覆蓋能力和電流效率較低。
(2)絡(luò)合劑：通常為羥基羧酸及其鹽，如甲酸和乙酸鹽、氨基乙酸、草酸及其鹽，檸檬酸及其鹽，硫氰算眼和酒石酸鹽等。
(3)導(dǎo)電鹽：減少電能的消耗。多為鈉、鉀、銨的氯化物和硫酸鹽。
(4)緩沖劑：維持鍍液PH值穩(wěn)定。多為硼酸、醋酸鹽、鋁鹽以及檸檬酸鹽等。
(5)穩(wěn)定劑：復(fù)合型還原劑，抑制和降低六價(jià)鉻的產(chǎn)生。多為甲醇、亞硫酸鈉、鹵化物等。

工藝條件
(1)溫度：最好在室溫下進(jìn)行，工作溫度一般控制在15～55℃。溫度升高會(huì)降低濃差極化，并使CR3+的析出點(diǎn)位正移，同時(shí)析氫嚴(yán)重，不利于鉻的沉積。
(2)PH值為1～4。PH值低時(shí)析氫嚴(yán)重，陰極電流效率降低，PH值高時(shí)易發(fā)生羥橋化反應(yīng)，鍍層發(fā)暗。
(3)電流密度為3～100A/DM2。陰極電流密度范圍較寬，但較低時(shí)會(huì)影響鉻沉積速度，陰極電流密度過(guò)高會(huì)影響到鍍層性能。
(4)電流效率為10%～25%?？梢赃M(jìn)行輕微攪拌。
另外，三價(jià)鉻鍍鉻有單槽方式和雙槽方式，單槽方式中的陽(yáng)極材料是石墨棒，與其他普通電鍍一樣;雙槽方式使用了陽(yáng)極內(nèi)槽，可以使用鉛錫合金陽(yáng)極罩，另外作為陽(yáng)極基礎(chǔ)液使用了稀硫酸。

三價(jià)鉻鍍鉻優(yōu)點(diǎn)
三價(jià)鉻電鍍具有下列優(yōu)點(diǎn)：
(1)毒性低，污染小。鍍液清洗水中不含六價(jià)鉻，廢水稍加處理即可排放，且電鍍過(guò)程不產(chǎn)生有毒的鉻酸霧;
(2)鍍液濃度低,只有六價(jià)鉻鍍鉻的1/10，分散能力和覆蓋能力好，成品率提高;
(3)電鍍過(guò)程不受電流中斷的影響，無(wú)需退鍍;
(4)陰極電流效率可達(dá)21～25%，高于六價(jià)鉻電鍍，提高了生產(chǎn)率。

總結(jié)與展望
環(huán)保型三價(jià)鉻電鍍?nèi)〈鶅r(jià)鉻電鍍已是必然趨勢(shì)。近年來(lái)，三價(jià)鉻電鍍發(fā)展迅速，已在裝飾性鍍鉻上有所應(yīng)用，并在很多國(guó)家用于工業(yè)化生產(chǎn)，但在功能性鍍鉻方面還未工業(yè)化。
當(dāng)前我們國(guó)家也在研究三價(jià)鉻鍍鉻的應(yīng)用方面取得了不少成績(jī)，但還得加強(qiáng)工藝性能和理論基礎(chǔ)方面的研究，其中需注意以下方面：
(1)鍍層外觀，厚度改善提高，加強(qiáng)功能性鍍層的應(yīng)用研究。
(2)研究穩(wěn)定的三價(jià)鉻電鍍液。
(3)目前三價(jià)鉻電鍍液的造價(jià)高于六價(jià)鉻電鍍液，需要減少成本。

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