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三價裝飾鍍鉻應用情況及最新研究動向
m.kellykurtz.com 化學鍍鎳--合航集團 2013-03-09 09:31
電鍍廠資訊：六價鉻作為有害污染物在電鍍工業中受到越來越嚴格的限制。有關法規已經從以往的治理轉變為限制使用。美國、日本、歐洲等國家和地區也已經制定出嚴格的限制使用規定，不僅對以酸霧形式和從廢水中排出的6價鉻有極嚴的限制，對鉻酸的使用也有嚴格規定。包括對產品原產地清潔生產狀態的追溯，也作為一種全球化概念被提了出來。而隨著我國作為國際制造業中心地位的確立，我國的電鍍業不僅要遵循國家環境保護法規的規范，還面臨國際商品交流中的綠色壁壘的挑戰。因此，作為表面處理業界，確定取代6價鉻鍍鉻的技術是很有必要的。
六價鉻鍍鉻即使只有0.1-0.3μm也有極好的抗腐蝕性能,在鎳層上鍍鉻后有很好的裝飾性而在汽車、電器、日用五金等產品上做為最終鍍層，受到廣泛的歡迎。至今還是裝飾性電鍍的主法鍍種。另外，鍍鉻厚度達數μm以上的硬鉻在工業中也有廣泛的應用，從汽車、油壓器件到工具類、模具等都有其獨到的貢獻。而根據當前的技術水平，要完全取消鍍鉻是不可能的，因此出現了各種低濃度鍍鉻和三價鉻鍍鉻技術。其中三價鍍鉻由于避免了六價鉻污染的問題，而引人注目。特別是裝飾性三價鍍鉻的工業化技術已經成熟，在歐洲、美國、日本都已經開始采用。我國電鍍業也應該給予適當關注。
2三價鉻鍍鉻概況
實際上最早關于鍍鉻的報導就是以三價鉻形式出現的。1854年Mr.Bunsen采用以氯化鉻形式進行的鍍鉻。兩年以后，Mr.Geuther采用重鉻酸鉀進行了六價鉻鍍鉻。在二十世紀二十年代，Mr.Sargent和Dr.Fink開發了以鉻酸鹽為主體的鍍鉻技術，經過眾多開發研究人員的努力，形成了今天以標準液加氟化物添加劑的鍍鉻體系。也就是現行的以鉻酸為主，加上硫酸、硅氟化物等催化劑的鍍鉻液。但是，六價鉻鍍鉻因為在陰極有大量的氫和陽極有大量的氧析出而使鉻霧飛濺而造成生產環境污染。而其大量排放的廢水中的六價鉻則對生態環境造成污染。
三價鉻鍍鉻的研究始于二十世紀三十年代。到六十年代出現過在硫酸液中加尿素的方法。八十年代則開發出了甲酸做絡合劑的三價鉻鍍鉻技術。現在較通行的是在Canning公司開發的技術基礎上改良的三價鉻鍍鉻技術。我國在八十年代曾報導過Albright&Wilson公司推出的Alecra-3的三價鍍鉻技術。國內也開展過相關的研究，但尚沒有工業化的產品推出。
三價鉻鍍鉻有單槽方式和雙槽方式，單槽方式中的陽極材料是石墨棒，其它與普通電鍍一樣。雙槽方式是使用了陽極內槽，可以使用鉛錫合金陽極置，另外作為陽極基礎液使用了稀硫酸。
三價鉻鍍鉻相對六價鉻鍍鉻，容易操作，使用安全，無環境問題。但是存在一次設備投入較大和成本較高的不足。還有就是由于用戶習慣了六價鉻的色澤，在色度上有一個適應過程。但是，三價鉻鍍鉻除了無環境污染問題，還有分散能力好和低電流區的耐腐蝕性較高等顯著優點。三價鉻鍍鉻與六價鉻鍍鉻的比性能比較見表1，三價鉻鍍鉻的典型工藝見表2。
表1三價鉻鍍鉻和六價鉻鍍鉻的比較
表2三價鉻鍍鉻的組成和工藝條件鍍液組成
3三價鉻鍍鉻的優點和應用情況
綜合起來，三價鉻鍍鉻有如下優點：
(1)生產效率提高掛具裝載量增加，鍍速提高，均鍍能力好;
(2)電鍍故障減少燒焦、乳白色鍍層、分散性能不好等故障很少，不會出現彩色鉻膜;
(3)電流利用率提高電流電阻小，電流效率高使電流利用率有較大提高;
(4)退鍍、再鍍成本下降;
(5)廢水處理費用下降無需還原六價鉻的費用，由于鉻的濃度低而使處理費用減少;
(6)改善了勞動環境不使用鉻酸，不發生鉻霧，避免了操作者中毒的問題。
雖然三價鉻鍍鉻的化學原料成本有所上升，設備一次投入增加，但從以上優點來看，有利因素完全可以沖抵增加的費用。
三價鉻鍍鉻與六價鉻鍍鉻不同的是容易受少量的銅、鋅、鎳等金屬雜質的影響，因此進行適當的鍍液管理是必要的。三價鉻電鍍系統配置了小型離子交換器系統，可以對金屬雜質選擇性地有效地去除，以期可以穩定的作業。
現在已經工業化的三價鉻鍍鉻還只能用于取代裝飾性六價鉻鍍鉻，因為其硬度還不能與六價鉻工程鍍鉻相比。美國的加利佛利亞州等地區因為較先執行EPA(EnvironmentalProtectionAgency)而管制很嚴，大多數以三價鉻鍍鉻取代了六價鉻鍍鉻。從上世紀九十年代開始，美國實際上已經有120多家公司在采用三價鉻鍍鉻技術，其它如挪威、英國、法國、西班牙、意大利等國都有若干公司在采用。由于挪威的環境保護法規極嚴，對三價鉻鍍鉻也有很高的期待。日本則在1996年就對單槽三價鉻鍍鉻安排電鍍企業進行了實施。
可以采用三價裝飾鍍鉻的產品有汽車的拉手、鎖具、內外裝飾品;摩托車、自行車另件;罩殼、蓋板，取暖設備配件;照明、水暖器件;園藝、農家用品;五金工具;家具、商店貨架等。
4今后的動向
對于三價鉻鍍鉻來說，由于仍然是采用了金屬鉻，還是存在一定問題。因此，只能是一個過渡性的技術。從長遠來看，在合金代鉻方面應該是大有可為的，比如錫鈷、錫鎳、鎳鎢、鈷鎢合金以及三元合金等。這在我國已經有不少成熟的工藝在工業用應用。在鍍硬鉻的取代技術領域，這方面的工作還相對是滯后的。可行的方案之一將是各種復合鍍層，也可能開發出物理性能良好的鐵合金鍍層，用于取代鍍硬鉻。
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