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锌杂质引起氰化物镀铜的分析与处理

  • 所属分类:锌杂质引起氰化物镀铜的分析与处理

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  • 发布日期:2019-07-03 11:17:24
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核心提示:锌合金压铸氰化物桶铜镀液常被锌杂质污染,导致阳极钝化和粗糙涂层。分析了阳极钝化的化学反应过程,描述了用氨水处理锌杂质的机理和方法。向电镀液中加入1 mL/L 25%氨水可促进锌和铜的共沉积,并降低锌杂质的浓度。 2天后,电镀液恢复正常。氨水处理方法简单,易操作,不影响正常生产,明显优于硫化物沉淀法郭崇武1,吴杰2(1。广州超邦化工有限公司,广东广州510460; 2.肇庆华良金属表面处理制品有限公司,广东肇庆526105)摘要:锌合金压铸氰化辊镀铜液常受锌杂质污染,导致阳极钝化和镀层粗糙。分析了阳极钝化的化学反应过程,阐述了用氨水处理锌杂质的机理和方法。向镀液中加1 mL/L 25%的氨水,可促进锌和铜的共沉积,使锌杂质的浓度降低,2d后镀液恢复正常。氨水处理法简单,便于操作,不影响正常生产,明显优于硫化物沉淀法。关键词:氰化物;滚镀铜;阳极钝化;锌杂质;氨水;处理中图分类号:TG135.12; TG153.14 文献标志码:A文章编号:1004 - 227X (2012) 05 - 0025 - 021前言锌合金压铸件氰化滚镀铜溶液经常受到锌杂质污染[1-2],锌杂质的来源有3个:前处理工序带入镀槽;电镀过程中,包夹在滚桶内部的镀件在镀液中溶解;锌合金压铸件掉入镀槽中被腐蚀。电镀过程中锌杂质的引入不可避免,也是镀液锌杂质的主要来源。在生产中发现,氰化滚镀铜槽中锌杂质含量达1.5 g/L时,镀层开始粗糙且发黑,阳极溶解速率变慢。本文分析了一次由锌杂质引起的氰化滚镀铜阳极封闭和镀层粗糙故障,并总结了对应的故障处理方法。2故障分析2.1故障描述锌合金压铸件氰化滚镀铜后镀光亮镍。一次,镀铜槽阳极出现封闭故障,阳极表面生成较致密的黑色氧化铜,外层还附着一层胶体状沉积物。镀层粗糙,色泽发暗,电镀过程中镀液pH下降,铜离子浓度不断降低。分析镀液,游离氰化钠浓度正常。向镀液中补加酒石酸钾钠,阳极封闭故障仍不能消除,提高游离氰化钠的浓度也无济于事。根据经验判断,此次故障是锌杂质对镀液的污染所致。2.2赫尔槽试验配制氰化镀铜溶液,其成分与车间镀液大体相同,铜离子35 g/L,游离氰化钠16 g/L,氢氧化钠4 g/L,碳酸钠40 gIL,,酒石酸钾钠15 g/L,光亮剂按车间工艺补加。分别向镀液中添加不同含量的锌杂质进行250 mL赫尔槽试验,在电流1A下施镀5 mm,结果见表1。结果表明,锌杂质会导致氰化镀铜阳极钝化,锌含量为1.8 g/L时,阳极出现明显的封闭现象。lazy.gif2.3理论分析在氰化镀铜过程中,阳极发生的主化学反应为铜原子失去一个电子后与氰化钠生成三氰合亚铜配离子,副反应为水电解生成氧气和氢离子,氢离子的产生使阳极表面附近镀液pH降低,小部分氰化钠被氧化成碳酸钠,光亮剂中的某些成分也被氧化。当镀液中含锌杂质时,锌离子与游离氰化钠生成四氰合锌配离子。随阳极反应的进行,阳极表面游离氰化钠浓度降低。由于氰化钠对锌离子的配位能力较弱,四氰合锌配离子可能释放出全部氰根离子而与碳酸钠生成碳酸锌沉淀,或与碳酸钠和氢氧化钠同时反应生成碱式碳酸锌沉淀,四氰合锌配离子也可能释放出2个氰根离子而转化为氰化锌沉淀。究竟以哪一种反应为主,或还存在其他反应,有待于进一步研究和测试。酒石酸钾钠对锌离子的配位能力较弱,其配合物的不稳定常数为2.4 x 10-8,而碳酸锌的溶度积为1.45×10-ll,因此,酒石酸钾钠不足以阻止阳极表面碳酸锌等沉淀物的生成[3]。沉淀物吸附在阳极表面生成胶体膜,该层膜阻碍了游离氰化钠从镀液向阳极表面扩散,阳极表面因氰根离子得不到补充而主反应受抑制,使金属铜被氧化成氧化铜,即阳极钝化。3对镀液的处理3.1氨水处理法过去一般采用硫化物沉淀法处理氰化镀铜溶液中的锌杂质,处理2 000 L镀液一般需要5 kg硫化钾,镀液中生成大量的硫化锌沉淀,需要过滤较长时间才能除去,对生产有很大的影响。最新研究表明,向氰化物铜一锌合金镀液中加入适量氨水,可提高锌的沉积速率,促进铜与锌共沉积[4]。在含锌杂质的氰化镀铜溶液中加氨水,锌离子与氨分子的浓度比约为1:1时,四氰合锌配离子能转化成[Zn(CN)3NH3]-。试验表明,后者的电沉积速率比前者更快。因此,在氰化镀铜过程中采用氨水处理法可有效降低镀液中锌杂质的浓度。另外,氨水还可促进氰化镀铜阳极的溶解[5]。3.2处理结果从车间取有故障的氰化镀铜溶液,用EDTA容量法分析[6],锌杂质的质量浓度为1.73 g/L。车间决定采甩氨水处理法降低镀液中锌杂质的浓度,向镀液中加质量分数为25%的浓氨水1 mL/L,使部分四氰合锌配离子转化成[Zn(CN)3NH3]-,以提高锌的沉积速率。不需加入过多氨水,因受锌离子扩散速率的制约,即使加入过多的氨水,锌的沉积速率也不会大幅提高,且氨水的挥发会污染车间空气。因此,向镀液中分批加氨水,以降低电镀过程中锌杂质的浓度,每天2班生产,从第2天开始,每天向镀液中补加0.25 mL/L氨水,连续测定3d,结果见表2。生产实践表明,氨水处理法能有效排除锌杂质引起的氰化镀铜故障。lazy.gif4结语锌合金压铸件氰化滚镀铜过程中,镀液难免受到锌杂质的污染,污染严重时会导致阳极封闭和镀层粗糙等故障。采用氨水处理法降低锌杂质的浓度是一项创新技术,能够将锌杂质控制在允许的工艺范围之内。氨水处理法简单,便于操作,不影响正常生产,是一种适用性很高的处理锌杂质的方法参考文献:[1]郭崇武,李健强.锌合金压铸件氰化滚镀铜工艺维护(I)(待续)——控制锌杂质的方法[J].电镀与精饰,2011,33 (9): 39-41.[2]郭崇武,李健强,锌合金压铸件氰化滚镀铜工艺维护(II)(续完)——碳酸钠质量浓度的控制[J]电镀与精饰,2011,33 (10): 38-39.[3]张允诚,胡如南,向荣,等,电镀手册(上册)[M].北京:国防工业出版社,1997: 1211-1221.[4]郭崇武,李健强.氰化物仿金滚镀液中NH4C1含量对镀层色泽的影响及其控制[J].材料保护,2010,43 (9): 71-72.[5]张胜涛,电镀工程[M].北京:化学工业出版社,2005: 235-236.[6]郭崇武,铜—锌合金镀液中锌的分析方法[J]电镀与精饰,201 1,33(7):44-46.

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