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[摘 要]電鍍清潔生產(chǎn)要從源頭著手抓起，氰化鍍鋅所用氰化鈉占氰化電鍍總用量的70%左右，取代該工藝應(yīng)是當(dāng)務(wù)之急，在技術(shù)上又恰恰是容易達(dá)到的。本文著重介紹氰化鍍鋅槽液的轉(zhuǎn)換和幾種性能較好的實(shí)用無氰鍍鋅工藝。
[關(guān)鍵詞]無氰鍍鋅 清潔生產(chǎn)
0 前 言
氰化鍍鋅工藝是電鍍行業(yè)最重要污染源之一,一個(gè)人只要服食0.3克氰化鈉就有生命危險(xiǎn),可見其毒性的一斑。我國電鍍行業(yè)每年要用氰化鈉至少在萬噸以上,其危害嚴(yán)重程度不言而喻。因此,早在2002年國家經(jīng)貿(mào)委曾發(fā)布了32號(hào)文件,要淘汰氰化電鍍工藝，但這樣一刀切,具體執(zhí)行起來有困難。經(jīng)過幾年來反復(fù)聽取電鍍行業(yè)意見,以實(shí)事求是精神,2005年12月2日國家發(fā)改委發(fā)布了第40號(hào)令——《中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì)令》,該令第三類淘汰類“(十五)其他”中明確規(guī)定:
“1.含氰電鍍工藝(電鍍金、銀、銅基合金及預(yù)鍍銅打底工藝,暫緩淘汰)”
這就是說,氰化鍍鋅不屬于暫緩而是明令淘汰的工藝,時(shí)限是在2006年年底。前段時(shí)間我們業(yè)內(nèi)人士還常說,鍍鋅禁用氰化鈉一事,還只聽樓梯響,不見人下來,電鍍廠多持觀望態(tài)度;現(xiàn)在則要?jiǎng)诱娓窳恕Ｌ蕴杌冧\工藝是無可逆轉(zhuǎn)的趨向;因此,凡是有氰化鍍鋅的單位還是趁早做準(zhǔn)備,以免到時(shí)臨時(shí)抱佛腳。
眾所周知,我國的無氰鍍鋅技術(shù)有著堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。氯化鉀和鋅酸鹽兩大無氰鍍鋅工藝所能達(dá)到的技術(shù)水平并不比國外的差。只要不吹毛求疵,無氰鍍鋅是完全能夠取代氰化鍍鋅的。
如何使鍍鋅實(shí)現(xiàn)無氰化?筆者認(rèn)為首先要提高認(rèn)識(shí),不要總以為無氰鍍鋅的質(zhì)量比有氰鍍鋅的差,其實(shí)有幾項(xiàng)指標(biāo)無氰鍍鋅還能超過氰化鍍鋅,是完全能滿足各種零件鍍鋅要求的。但具體實(shí)行起來可能會(huì)有一些技術(shù)問題,如:
1)氰化鍍鋅溶液有較好的除油和活化能力,前處理工作做得稍馬虎些不會(huì)影響結(jié)合力;但無氰鍍鋅溶液這方面能力較差,因此除油和酸洗工作需做得徹底些,不然會(huì)影響結(jié)合力。
2)藍(lán)白色色澤的鈍化膜較難得到，這可以加入代氰劑來解決。
要全面實(shí)現(xiàn)無氰鍍鋅,這里有兩種情況,一種是新配槽液,另一種是老的氰化鍍鋅槽液怎么處置?新配槽液,可選用氯化鉀鍍鋅或鋅酸鹽鍍鋅工藝。氯化鉀鍍鋅的電流效率高,能節(jié)約用電50%以上,從現(xiàn)今倡導(dǎo)節(jié)約型社會(huì)、降低能源消耗角度來考慮,筆者認(rèn)為應(yīng)該首選氯化鉀鍍鋅。對(duì)于原有氰化鍍鋅溶液,千萬不要倒掉，否則會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大污染，而應(yīng)該進(jìn)行慢慢轉(zhuǎn)化。具體做法是：
鍍液不再加氰化鈉，槽液中存在的氰化鈉,讓其逐漸在電鍍過程中消耗掉。這樣鍍液可從高氰→中氰→低氰→微氰逐漸過渡到無氰。
高氰和中氰的鍍鋅溶液可以加添加劑也可
不加添加劑。但低氰、微氰和無氰的鍍鋅溶液就必須加添加劑。如果你現(xiàn)在所用的高氰或中氰的鍍液是不加添加劑的,那末隨著槽液中游離氰含量的降低,就必須及時(shí)地加入添加劑。我們研究成功了一種代氰劑,作用與氰化鈉類似,但它是無毒的用量為10～50ml/L。隨著氰化鈉含量的降低,可逐漸添加代氰劑來彌補(bǔ)。再適量加入如我廠生產(chǎn)的JZ—04型或JZ—05型鋅酸鹽鍍鋅光亮劑。
隨著槽液中氰化鈉含量的降低,鋅離子不能很好地與氰化鈉形成絡(luò)合物,鍍層會(huì)粗糙無光。為了獲取結(jié)晶細(xì)致和光亮的鍍層,這時(shí)除要加入光亮劑外,還要適當(dāng)提高氫氧化鈉含量;因?yàn)殡S著氫氧化鈉含量的提高,鋅離子與氫氧化鈉形成的絡(luò)合物也會(huì)穩(wěn)定起來。Zn2+與OH-可形成4種不同配位數(shù)的絡(luò)離子,其中四羥基絡(luò)鋅[Zn(OH)4]2-最穩(wěn)定,其K不穩(wěn)=2.8×10-16,只比鋅氰化鈉絡(luò)合離子小一個(gè)數(shù)量級(jí)。鋅氰化鈉[Zn(CN)4]2-，Ki不穩(wěn)=1.3×10-17。所以在轉(zhuǎn)化時(shí),除了要加添加劑和提高氫氧化鈉含量外,還必須同時(shí)降低鋅離子的濃度。這時(shí)可少掛些鋅板,而代之以不溶性的鐵板作陽極,使鋅離子慢慢降低。
這樣轉(zhuǎn)化,既不會(huì)影響生產(chǎn),也不會(huì)造成浪費(fèi)和帶來污染,真是一舉數(shù)得。
1 JZ-04和JZ-05高性能無氰堿性鍍鋅工藝介紹
1.1 特 點(diǎn)
JZ-04和JZ-05是兩種最新一代堿性無氰鍍鋅光亮劑,性能特別優(yōu)良。兩種光亮劑不同之處是：JZ-04的光亮劑是與柔軟劑合在一起的,添加起來比較方便;而JZ—05的光亮劑與柔軟劑是分開添加的,對(duì)鍍層性能(例如對(duì)應(yīng)力和光亮度)可隨心所欲地控制,因此這種光亮劑對(duì)鍍層性能要求高的比較更適用些;且它比JZ—04有更寬廣的電流密度范圍。這兩種光亮劑共同的特點(diǎn)有：
1)電流密度范圍寬,可在0.1～15A/dm2范圍內(nèi)獲得光亮的鍍層;
2)鍍液分散能力和覆蓋能力好,超過氰化鍍鋅;
3)鍍液溫度范圍寬，45℃還能獲得光亮的鍍層;
4)鍍層光亮度好，脆性小，應(yīng)力接近氰化鍍鋅。
從上述特點(diǎn)可看出，這種堿性鍍鋅工藝的分散能力和覆蓋能力都超過氰化鍍鋅，電流密度和溫度范圍也比氰化鍍鋅的寬;要注意的是鍍層不可一味追求光亮,太光亮了會(huì)有脆性。
1.2 配方和操作條件 JZ—04 JZ—05
氫氧化鈉，g/L 110~130 110~130
氧化鋅，g/L 10~13 10~13
JZ-04 光亮劑，ml/L 6~10
JZ-04 深鍍劑，ml/L 0~0.8
JZ-04 除雜劑，ml/L 8~10 8~10
JZ-05 柔軟劑，ml/L 6~10
JZ-05 光亮劑，ml/L 0.4~0.6
溫度，℃ 10~45 10~45
陰極電流密度，A/dm2 0.5~10 0.5~12
說明：
1)在一般情況下,可不必加JZ—04深鍍劑,因?yàn)橹患庸饬羷┖统s劑鍍液就有很好的深鍍能力;除非鍍形狀十分復(fù)雜的零件,可少量加些深鍍劑。但深鍍劑加入后,會(huì)降低電流效率。
2)新配槽液需進(jìn)行低電流密度下電解處理2~8h。如不加除雜劑的話,則電解時(shí)間需要幾天。
2 CZ-03氯化鉀鍍鋅工藝介紹
我廠研制和生產(chǎn)的CZ-87氯化物鍍鋅光亮劑,于1990年經(jīng)廈門大學(xué)檢測(cè)對(duì)比和上海市經(jīng)委組織的技術(shù)鑒定,以其質(zhì)量超過當(dāng)時(shí)號(hào)稱世界王牌的日本Dipsol公司的ZN-982而獨(dú)占鰲頭。但事物總是不斷發(fā)展的,永遠(yuǎn)不會(huì)停留在一個(gè)水平上,我們前兩年又研制成了性能更佳的CZ—03高性能氯化物鍍鋅光亮劑,其最主要的特點(diǎn)是覆蓋能力和分散能力特別好,在赫爾槽試驗(yàn)時(shí),0.1A電流就能鍍?nèi)∪骞饬恋匿\鍍層,這是一般氯化鉀鍍鋅工藝很難達(dá)到的,就是氰化鍍鋅也無法達(dá)到。
2.1 特 點(diǎn)
1)有極佳的覆蓋能力和分散能力,從而可以縮短電鍍時(shí)間20%左右;
2)鍍層白亮,結(jié)晶更細(xì)致;
3)光亮劑濃度高,使用壽命長,消耗量低。
上海戩浜電鍍廠有10萬多升氯化鉀鍍鋅溶液,原來用的光亮劑是自己配制的,一年前已全部改用我廠CZ—03光亮劑,每月消耗光亮劑成本比自己配制可節(jié)約12,000元左右;再加上電鍍時(shí)間縮短了,產(chǎn)量每天由12噸提高到16噸,而且質(zhì)量比原來的提高,返工率大為降低,因此,每月能降低成本3萬元以上。
2.2 配方和工藝條件
掛鍍 滾鍍
氯化鉀(電鍍或淬火級(jí))，g/L 200~230 200~230
氯化鋅(電鍍或電池級(jí))，g/L 60~100 40~50
硼 酸(工業(yè)級(jí))，g/L 20~25 20~25
CZ-3A柔軟劑，ml/L 20~25 15~20
CZ-3A光亮劑，ml/L 1~2 0.5~1
pH值 4.8~5.6 4.8~5.6
溫度，℃ 10~50 10~50
Dk，A/dm2 1~5 0.5~0.8
2.3 柔軟劑和光亮劑的補(bǔ)充
平時(shí)補(bǔ)充按CZ-3A柔軟劑：CZ-3B光亮劑=1~2:1的比例添加,即1份或2份A劑與1份B劑混合后添加。
3 結(jié)束語
無氰鍍鋅戰(zhàn)斗號(hào)角已經(jīng)吹響,時(shí)不我待,是該沖鋒陷陣的時(shí)候了。三十年前,電鍍行業(yè)一埸無氰電鍍工藝革命的興起,當(dāng)時(shí)氰化鍍鋅工藝幾乎全被淘汰掉。那時(shí)無論是堿性鋅酸鹽鍍鋅或氯化物鍍鋅的工藝水平——特別是添加劑的水平,與現(xiàn)今是不可同日而語的。在當(dāng)時(shí),尚能淘汰氰化鍍鋅工藝,現(xiàn)在就更可淘汰了。因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)外這兩類電鍍添加劑的性能大都有了較大的進(jìn)步。如堿性鍍鋅,國外叫環(huán)保鋅工藝,國內(nèi)則仍稱鋅酸鹽鍍鋅,都比“DEP”或“DE”有較大改進(jìn)。從成本上考慮,用國外的添加劑可能比原有氰化鍍鋅工藝高些;用國內(nèi)的添加劑,反而比氰化鍍鋅工藝可低些。根據(jù)何生龍先生在大生產(chǎn)中的實(shí)踐,無氰堿性鍍鋅反而比氰化鍍鋅容易掌握,只要控制好鋅與氫氧化鈉的比例,而不必考慮游離氰化鈉的高低。
至于氯化鉀鍍鋅工藝,則存著更為寬廣的溫度范圍。前面介紹的CZ—03高性能氯化鉀鍍鋅光亮劑,由于其有特別優(yōu)異的覆蓋能力,這樣還可縮短電鍍時(shí)間20%左右,在今天鋅板價(jià)格如此大幅飚升的時(shí)期,選用這種工藝無疑對(duì)降低電鍍成本有積極意義,何況該工藝還能節(jié)約電能50%以上,我們何樂而不為呢!
