電鍍行業(yè)無氰高密度銅工藝關(guān)鍵技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化ppt課件

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電鍍行業(yè)無氰高密度銅工藝 關(guān)鍵技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化,1,一、研究背景,2,無氰堿銅的研究及應(yīng)用是電鍍行業(yè)實施清潔生產(chǎn)的一個重大課題，也是一道難題。 眾所周知，國家經(jīng)貿(mào)委2002年就發(fā)布淘汰落后生產(chǎn)工藝氰化電鍍的命令。但是，由于電鍍行業(yè)應(yīng)用量大面廣的氰化預(yù)鍍銅工藝尚無成熟工藝可代替，不得不將其暫緩淘汰。 國內(nèi)在上世紀(jì)七十年代初就開始無氰鍍銅工藝的研究，但可以說，此前還沒有一項無氰堿銅工藝能夠取代氰化預(yù)鍍銅，在生產(chǎn)中長期穩(wěn)定應(yīng)用。一位資深電鍍專家曾在電鍍與涂飾上發(fā)表文章“路漫漫兮，無氰堿銅”。 “電鍍行業(yè)無氰高密度銅關(guān)鍵技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化”是廣東省重大科技專項資助項目。根據(jù)其應(yīng)用行業(yè)的不同分為兩個子課題：在五金、衛(wèi)浴行業(yè)應(yīng)用的SF-638無氰堿銅和鋁輪轂行業(yè)應(yīng)用的SF-8639無氰高密度銅。,3,二、電鍍工藝研究,4,根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研及對近期國內(nèi)引進(jìn)的多種國外無氰堿銅工藝的研究，并借助國內(nèi)70年代在無氰堿銅研究中積累的經(jīng)驗，我們研制成功有機膦酸鹽多元絡(luò)合直接鍍銅新工藝：SF-638無氰堿銅和SF-8639無氰高密度銅工藝，研制了鍍液開缸劑、促進(jìn)劑。,5,鍍液配方及操作條件如下表：,6,電鍍液的配制 按配方用純水配制，配制好的鍍液在過濾機中加活性炭連續(xù)過濾48小時，前24小時每8小時換一次活性炭，同時進(jìn)行小電流電解，處理后即可進(jìn)行試鍍。 雜質(zhì)的影響 （1）50ppm的鉛會在電鍍時，使高、中電流區(qū)形成黑斑，并使鍍層結(jié)合力差?？赏ㄟ^大電流電解處理鍍液。 （2）50ppm的氰化物會在電鍍時使中、高電流區(qū)形成紅色塊狀色斑?？捎秒p氧水、活性炭處理鍍液。 （3）3g/L以上的鋅雜質(zhì)會使鍍層的低區(qū)出現(xiàn)分層，發(fā)黑?？梢酝ㄟ^小電流電解除鋅，也可以加入大量的SF-8639E消除鋅離子的污染。 （4）小于0.5g/L的鐵雜質(zhì)對鍍層無影響。鐵雜質(zhì)高于0.5g/L會使鍍層高電流密度區(qū)晦暗，低電流密度區(qū)附著力差，可用大電流電解除去。 （5）小于1g/L的鎳雜質(zhì)對鍍層無影響。鎳雜質(zhì)高于1g/L時，其對鍍層影響與鐵相仿。 （6）有機雜質(zhì)過多會使鍍液變綠，而且鍍層發(fā)霧，可用活性碳過濾或加入少量雙氧水處理。,7,鍍液的維護 （1）定期測定鍍液的pH值、溫度、電流密度，使工藝條件處于工作范圍內(nèi)。 （2）鍍液金屬銅的消耗主要由銅陽極補充，鍍液中的銅含量要定期分析。 （3）根據(jù)消耗量及時補充SF-8639E，當(dāng)SF-8639E含量不足時，低區(qū)發(fā)暗，影響鍍層外觀，同時影響結(jié)合力。在生產(chǎn)過程中要按照千安培小時消耗量補充SF-8639E。為了準(zhǔn)確控制鍍液中SF-8639E的含量，電鍍廠家要定期送鍍液到本公司分析E劑的含量，并按分析結(jié)果進(jìn)行調(diào)整補充。 （4）鍍液中的有機雜質(zhì)太多會影響鍍層與底材的結(jié)合力和陽極的活化狀態(tài)。因此鍍液在施鍍過程中要進(jìn)行連續(xù)活性炭過濾，使鍍液中的分解產(chǎn)物及時被活性炭吸附，保證鍍液的清潔，以及陽極的活化狀態(tài)。 （5）為了防止陽極鈍化要嚴(yán)格控制陰陽極面積比(1:1-1:5)，并定期刷洗陽極。 （6）嚴(yán)禁鍍槽中帶入氰化物，如果鍍槽中有氰化物，在開缸前，應(yīng)該先用清水洗凈，再用稀硫酸和雙氧水的混合液浸泡。,8,工藝流程 鋁輪轂電鍍工藝流程 檢驗毛坯 拋光件除蠟 水洗除油 水洗 堿蝕 水洗三次酸除垢 水洗三次 沉鋅1 水洗三次脫鋅水洗三次 沉鋅2 水洗三次預(yù)鍍無氰高密度銅水洗三次活化 水洗一次 鍍酸銅 鋼鐵件電鍍工藝流程（網(wǎng)片件） 熱脫陽極電解除油超聲波除油水洗2酸洗除油濃鹽酸洗水洗2終端電解除油水洗2E劑預(yù)浸預(yù)鍍無氰堿銅（30-40,3-5min）回收水洗2酸活化酸性鍍銅 ,9,鋅合金件電鍍工藝流程（拋光件） 熱浸除蠟超聲波除蠟水洗2超聲波除油水洗2陽極電解除油水洗2酸鹽活化水洗2超聲波E劑預(yù)浸預(yù)鍍無氰堿銅（30-40,5-10min）回收水洗2鍍焦銅回收水洗2酸活化酸性鍍銅 鋁合金件電鍍工藝流程（拋光件） 熱浸除蠟超聲波除蠟水洗2化學(xué)除油水洗2堿蝕水洗2浸酸酸除垢水洗2沉鋅A水洗2退鋅水洗2沉鋅B水洗2預(yù)鍍無氰堿銅（30-40,5-10min）回收水洗2鍍焦銅回收水洗2酸活化酸性鍍銅 ,10,廢水處理 在線回收方式 將含銅漂洗廢水經(jīng)過活性炭過濾后，利用LSR 膜系統(tǒng)和RO反滲透膜系統(tǒng)將廢水濃縮，濃縮液回收利用返回鍍槽，而透析水直接回到漂洗槽，做漂洗水用。 終端處理 在廢水中加入濃硫酸，將pH值調(diào)到3.5左右，再加入雙氧水，并連續(xù)用壓縮空氣攪拌2-3小時以破壞鍍液中的絡(luò)合劑，然后加入氫氧化鈣以沉淀絡(luò)合劑的分解物和銅離子，再加絮凝劑絮凝，分離沉淀。處理后的鍍液為無色液體，經(jīng)測試銅離子含量低于0.3ppm。,11,三、鍍液和鍍層性能,12,鍍液性能,測定了SF-638和SF-8639鍍液各項主要性能，并和國外進(jìn)口的A公司的無氰堿銅鍍液以及氰化預(yù)鍍銅鍍液、啞鎳預(yù)鍍液進(jìn)行對比，對比試驗的鍍液配方及操作條件見表2，結(jié)果見表3。,13,表2 對比試驗的鍍液配方及操作條件,14,表3 鍍液主要性能,實驗結(jié)果表明，SF-638無氰堿銅和SF-8639無氰高密度銅電流效率和分散能力高于氰化鍍銅，鍍液性能與進(jìn)口A公司的無氰堿銅處于同一水平 。預(yù)鍍啞鎳鍍液的分散能力、覆蓋能力很差。,15,鍍層結(jié)合力測試： （1）熱震試驗 A 鐵基體 本試驗采用厚度為0.5 mm的拋光鐵片（A3）作為工件。試片先預(yù)鍍SF638無氰堿銅10min，再鍍SF910光亮酸銅10min，最后鍍鎳10min。將鍍好的試片放在烘箱中烘烤至200，連續(xù)烘烤1小時，取出立即浸入0的冰水混合液中驟冷，未發(fā)現(xiàn)鍍層出現(xiàn)起泡和脫皮現(xiàn)象。 B 鋅合金基體 本試驗采用鋅合金基體，工件經(jīng)過除臘、除油、活化、預(yù)浸、預(yù)鍍SF-638無氰堿銅10min, SF-910酸銅10min，鍍SF-360光鎳10min，將鍍好的工件在烘箱中烘烤到150保持1小時，取出立即投入到冷水中，鍍層未起泡和脫皮。 C 鋁合金基體 鋁合金輪轂經(jīng)前處理，SF-8100沉鋅，預(yù)鍍SF-8639無氰高密度銅20min, SF-910酸銅100min，將鍍好的工件在烘箱中烘烤到150，保持1小時，取出立即投入到冷水中，鍍層未起泡和脫皮。,鍍層性能,16,（3）反向鋸刀試驗 本試驗采用20英寸鋁合金輪轂（鋁合金牌號為A356）為試驗工件。鋁合金輪轂經(jīng)前處理，SF-8100沉鋅，預(yù)鍍SF-8639無氰高密度銅20min, SF-910酸銅100min，半光亮鎳30min，高硫鎳2min，光鎳20min，裝飾鉻3min后，按通用GM-264標(biāo)準(zhǔn)做反向鋸刀試驗，鍍層無脫皮現(xiàn)象。,（2）彎曲試驗 本試驗采用0.5mm的拋光鋁片和薄板狀鋼鐵工件為試樣，試樣經(jīng)前處理，預(yù)鍍無氰高密度銅10min，將鍍好的試樣反復(fù)彎曲至斷裂，裂口處銅層無脫皮。,17,鍍層韌性試驗： 將1.5mm厚的鋼片用鉻酸鈍化清洗后，直接掛在SF-8639無氰高密度銅鍍液中電鍍，鍍層厚達(dá)20m后，將鍍層剝離下來，彎曲180，并擠壓彎曲處，鍍層均不斷裂。,18,鍍層孔隙率試驗 本試驗采用50100mm鐵片分別在SF-8639無氰高密度銅、A公司無氰堿銅、啞鎳和氰化鍍銅鍍液中電鍍（Dk=1A/dm2）20min后，采用貼濾紙法測定銅鍍層的孔隙率。 測試結(jié)果下表：,實驗結(jié)果表明，氰化鍍銅孔隙率最低，本公司自主研發(fā)的SF-638無氰堿銅和SF-8639無氰高密度銅孔隙率接近氰化鍍銅，明顯比進(jìn)口的A公司無氰堿銅孔隙率低。預(yù)鍍啞鎳孔隙率最高。,19,為了進(jìn)一步比較SF-8639與A公司無氰堿銅鍍層孔隙率，我們采用50100mm鐵片分別在SF-8639和A公司無氰堿銅鍍液中鍍銅，Dk=0.3A/dm2，電鍍時間20min。鍍銅后的試片按照以上方法進(jìn)行貼濾紙法孔隙率試驗，并拍下其表面形態(tài)的照片，結(jié)果見圖1和圖2。,圖1 SF-8639無氰高密度銅孔隙率藍(lán)點試驗照片 圖2 A公司無氰堿銅孔隙率藍(lán)點試驗照片,20,四 、項目的創(chuàng)新性,21,目前國內(nèi)外在無氰堿銅工藝研究和應(yīng)用上要 解決的四大問題： 1、在鋁合金、鋅合金和鋼鐵零件上鍍層 的結(jié)合力問題； 2、鍍液的穩(wěn)定性問題 3、電鍍廢水的處理問題 4、鍍前處理工藝問題。,22,本項目在創(chuàng)新上主要針對解決上述的問題,在鋼鐵、鋅合金、鋁合金基體鍍層結(jié)合力問題 本研究根據(jù)多元絡(luò)合理論和軟硬酸堿原理，選擇兩種或兩種以上的銅螯合劑，發(fā)揮其協(xié)同絡(luò)合作用，提高其對銅的絡(luò)合穩(wěn)定性，解決了無氰鍍銅液在鋼鐵和鋅合金件表面的置換問題；同時在鍍液中加入對鋼鐵、鋅合金表面有活化作用的活化劑，解決無氰堿銅液對鋼鐵、鋅合金基體表面的鈍化問題。 鍍液穩(wěn)定問題 本研究選擇在電解過程中相對比較穩(wěn)定的絡(luò)合物，而且其分解最終產(chǎn)物分子量比較小，可以通過連續(xù)活性炭過濾而除去，以避免鍍液中有機分解產(chǎn)物的積累。同時研究建立鍍液中多元有機絡(luò)合物定量分析工藝，做到像氰化鍍銅能夠直接監(jiān)控其游離氰和總氰的含量一樣，監(jiān)控?zé)o氰堿銅液中的總多元絡(luò)合物和游離多元絡(luò)合物的含量。,23,廢水處理的問題 本研究從多元絡(luò)合物選擇開始，同時考慮其廢水處理的方法，研究在線回收工藝，做到無氰堿銅廢水微排放。無氰高密度鍍銅廢液處理比較簡單，采用氫氧化鈣或氯化鈣就可以把銅和絡(luò)合劑一起沉淀。 鍍前處理工藝的問題 本研究除了研究鍍液配方外，還必須研究其電鍍生產(chǎn)工藝，主要研究鍍前處理對鋅合金件和鋁合金件、鋼鐵零件預(yù)鍍無氰堿銅的影響，制定鋅合金件、鋁合金件、鋼鐵件采用無氰堿銅代替氰化預(yù)鍍銅電鍍新工藝。,24,五、工藝技術(shù)突破,25,解決無氰高密度銅在鋅合金、鋁合金和鋼鐵件預(yù)鍍鍍層結(jié)合力； 解決無氰高密度銅鍍液穩(wěn)定性； 建立E促進(jìn)劑的分析方法； 制定簡便、可靠的廢水處理工藝； 鋁輪轂電鍍采用預(yù)鍍無氰高密度銅代替預(yù)鍍啞鎳，是鋁輪轂電鍍工藝的重大突破。,26,六、無氰堿銅與氰化預(yù)鍍銅成本比較,27,表5 無氰堿銅與氰化預(yù)鍍銅的成本比較,SF-638無氰堿銅鍍液開缸成本明顯高于氰化預(yù)鍍銅鍍液，是后者6倍多，但平常維護補加成本，前者略高于后者。若無氰堿銅采用常溫預(yù)鍍，其E促進(jìn)劑的消耗成本與氰化預(yù)鍍銅的氰化鈉消耗成本差不多。,28,七、成果應(yīng)用和轉(zhuǎn)化情況,29,在汽車輪轂行業(yè)的應(yīng)用（高硅鋁合金件預(yù)鍍無氰高密度銅） 1）臺山市國際交通器材配件有限公司有兩條鋁輪轂電鍍自動線先后采用預(yù)鍍無氰高密度銅代替預(yù)鍍鎳。第一條生產(chǎn)線從2007年3月至今已正常生產(chǎn)2年6個月； 2）東駿（中山）汽車配件有限公司鋁輪轂打板線從2007年元月開始試驗應(yīng)用無氰高密度銅代替預(yù)鍍鎳； 3）浙江泰龍鋁輪有限公司2008年7月一條電鍍自動線開始應(yīng)用無氰高密度銅代替預(yù)鍍鎳； 4）江蘇龍溝電鍍有限公司2009年10月第一條鋁輪轂電鍍自動線開始應(yīng)用無氰高密度銅代替預(yù)鍍鎳。,30,臺山國際預(yù)鍍無氰高密度銅的生產(chǎn)現(xiàn)場,31,鋅合金件預(yù)鍍無氰堿銅 廣州佳波五金電鍍實業(yè)有限公司從2009年2月開始在鋅合金電鍍線應(yīng)用無氰堿銅代替氰化預(yù)鍍銅，之后鐵件掛鍍線和滾鍍線也全部使用無氰堿銅代替氰化預(yù)鍍銅。 在五金行業(yè)的應(yīng)用（鋼鐵件預(yù)鍍無氰堿銅） 1）珠海堅士制鎖有限公司2009年5月開始在球鎖仿金仿古電鍍自動線上使用無氰堿銅代替氰化預(yù)鍍銅；其鐵件滾鍍線和鋁合金件電鍍也成功試用無氰堿銅代替氰化預(yù)鍍銅； 2）新金山五金制品（珠海）有限公司2009年6月開始在網(wǎng)片電鍍用無氰堿銅代替預(yù)鍍鎳，其鋁合金件也成功試用無氰堿銅代替預(yù)鍍鎳。 在衛(wèi)浴行業(yè)的應(yīng)用（黃銅件預(yù)鍍無氰堿銅） 浙江溫州金鑫電鍍廠2009年初，黃銅衛(wèi)浴件采用SF-638無氰堿銅代替氰化預(yù)鍍銅。,32,珠海堅士制鎖有限公司的預(yù)鍍無氰堿銅 自動化生產(chǎn)線,33,珠海新金山五金制品有限公司的預(yù)鍍無氰堿銅生產(chǎn)現(xiàn)場,34,八、經(jīng)濟和社會效益分析,35,項目成果鑒定前一年（2008.112009.10）三孚公司SF-638無氰堿銅和SF-8639無氰高密度銅產(chǎn)品及其配套前處理產(chǎn)品銷售產(chǎn)值1950多萬元。 SF8639無氰高密度銅的推廣應(yīng)用，不但給本企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟效益，給應(yīng)用廠家也帶來可觀的經(jīng)濟效益，例如汽車輪轂廠鋁合金輪轂電鍍采用預(yù)鍍無氰高密度銅代替原工藝的預(yù)鍍鎳，給企業(yè)帶來的經(jīng)濟效益： （1） 每只20英寸的輪轂將可降低電鍍成本1520元（銅比鎳便宜）； （2） 提高電鍍合格率1015； （3） 無氰高密度銅在整個電鍍行業(yè)的推廣應(yīng)用，將可大大減少電鍍行業(yè)的氰化物耗用量，其給社會安全和環(huán)境保護帶來的社會效益更加巨大。,36,九、存在的問題,37,工藝問題 無氰高密度銅（無氰堿銅）用于鋼鐵件掛鍍、滾鍍、壓鑄質(zhì)量合格的鋅壓鑄件掛鍍、鋁合金件掛鍍時完全可以取代氰化預(yù)鍍銅，但用于鋅合金壓鑄件滾鍍和壓鑄質(zhì)量差的鋅壓鑄件掛鍍時其電鍍合格率尚未達(dá)到要求。 因此無氰堿銅在鋅合金件上應(yīng)用的工藝和配方尚須進(jìn)一步完善。 無氰堿銅鍍液開缸成本問題 目前SF-638無氰堿銅鍍液開缸成本明顯高于氰化預(yù)鍍銅鍍液。我們會努力降低其開缸成本。 推廣應(yīng)用問題 無氰堿銅工藝的廣泛推廣應(yīng)用一方面是無氰堿銅本身工藝的進(jìn)一步完善，另一方面還要靠政策的推動。,38,十、總結(jié),39,通過以上實驗和近三年大生產(chǎn)應(yīng)用表明，無氰堿銅、無氰高密度銅新工藝鍍層結(jié)合力好，分散能力、覆蓋能力好，且鍍液穩(wěn)定，完全可以取代氰化鍍銅或鍍啞鎳，作為鋼鐵基體、銅合金基體、鋁合金基體的預(yù)鍍銅；可以用于壓鑄質(zhì)量合格的鋅合金基體預(yù)鍍銅；可在其基礎(chǔ)上鍍酸銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍仿金等，能滿足實際生產(chǎn)的需要。,40,鳴謝：,魯迅先生說過：地上本沒有路,走的人多了,也便成了路。在這里，我要特別感謝我國在無氰堿銅工藝試驗研究中披荊斬棘的先行者：武漢材料保護研究所的李云峰高工，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的胡信國教授，南京大學(xué)的莊瑞舫和方景禮教授；感謝廣東省科技廳、經(jīng)貿(mào)委、環(huán)保廳、省清潔生產(chǎn)中心對無氰堿銅和無氰高密度銅工藝研究及推廣應(yīng)用的支持和扶植；感謝電鍍行業(yè)率先試驗應(yīng)用無氰堿銅、無氰高密度銅的廠家。有廣大電鍍科技工作者和電鍍行業(yè)同仁的關(guān)心和參與，無氰堿銅工藝研究和應(yīng)用之路將越走越寬廣。,41,