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氰化物鍍銅技術的介紹和說明

 JJL金 2019-11-25


目前,由于鋅合金壓鑄件制作成本低、制作工藝較易,鋅制品作用大增,鋅合金壓鑄件用于制作飾品、拉鏈頭、工藝品等,而鋅合金壓鑄件無法承受酸性鍍液的腐蝕,所以,人們常用氰化物鍍銅作鋅合金壓鑄件的預鍍層。這是由于銅底層保護了鋅合金壓鑄件不受酸性鍍液的腐蝕,并防止了置換鍍,而使銅上的鍍鎳層具有較好的結合性,提高了鋅合金壓鑄件鍍層的抗蝕性能。但是氰化物鍍銅存在著毒性較大的缺點。同時必須考慮廢水和廢氣的處理。


氰化物鍍銅是應用最廣泛、最早的古老鍍銅方法。鍍液以氰化鈉作絡合劑,絡合銅離子,也就是銅氰絡合物[銅氰絡離子Cu(CN)3]2-和一定量的游離氰化物(CN-)組成,呈強堿性。氰化鈉有很強的活化能力和絡合能力、又是強堿型。

所以具有以下四個特點:      

特點一、這個電鍍工藝的鍍液有一定的去油和活化的能力;

特點二、氰化物絡合能力很強、槽液的陰極極化很高,所以具有優(yōu)良的均鍍能力和覆蓋能力,能在各種金屬基體上鍍上結合力很好的銅層;

特點三、各種雜質(zhì)對鍍液影響較少,工藝規(guī)范要求較寬,容易控制,基本上能適應各種形狀復雜的零件電鍍要求。

特點四、氰化鍍銅所獲得的鍍層表面光亮,結晶細微,孔隙率低。容易拋光,具有良好的導電性和可焊性。  

氰化物鍍銅在整個電鍍工序中是一個較重要環(huán)節(jié),因此,一個電鍍技師的現(xiàn)場控制水平?jīng)Q定了產(chǎn)品的電鍍質(zhì)量?!炯游⑿牛?3728656180】    

氰化物鍍銅的鍍液成份

1.主鹽:氰化亞銅(CuCN)、是供給鍍液銅離子(Cu-)的來源,配制溶液時以氰化亞銅形式加入,而在實際生產(chǎn)中通??刂平饘巽~含量(氰化亞銅含金屬銅70.9%),因為銅含量與游離氰化物有一定的比例關系。筆者認為氰化亞銅宜控制在35-60g/L之間較為合適,亞銅含量高,上銅速度快,生產(chǎn)效率高,但氰化亞銅過高,問題也明顯增多,起泡的幾率加大了很多。氰化亞銅太低時,陰極極化值增大,電流效率顯著下降,允許的工作電流密度低,電鍍速度慢,效率低。總的來說氰化亞銅的含量多少,與不同的零件金屬基體有關,其配方及操作條件也稍有改變,如;滾鍍普通鐵件打底的堿銅一般30-50g/l,但鋅合金壓鑄件就不同了,因鋅合金壓鑄件打底銅層要加厚,銅層厚度一般不低于5μm,所以,電鍍鋅合金壓鑄件的溶液氰化亞銅的含量要達到50-60g/L。應該注意的一點,平時如需補加氰化亞銅、不能用鍍液來溶解,一定要用純水溶解,而且一定要與氰化鈉反應完全、方可加入鍍槽。 

經(jīng)常有崗位技工問;為什么按分析結果補好氰化亞銅,補加后的一段時間內(nèi)、鍍層的質(zhì)量比沒補前更差?實際上這問題很簡單,這就是把沒反應完全的材料、加入鍍槽的明顯表現(xiàn)。特別是用槽液來溶解亞銅的,更不容易及時、完全的反應好。如條件許可,最好的方法是;用純水溶、今天溶好、明天再加入鍍槽。

2.絡合劑:氰化鈉;掌握好氰化物的用量,是氰化鍍銅槽正常工作的重要因素,氰化鈉與氰化亞銅保持一定比例,因為絡合1克氰化亞銅需氰化鈉1.1-1.5克,游離氰化鈉一般控制在9.5-20g/L之間(氰化鈉總量減去氰化亞銅絡合量,剩余的氰化鈉為游離氰化鈉的量)。游離氰化鈉過低、低電流密度區(qū)會起云霧,但游離氰化鈉高于20g/l以上陰極電流效率降低,同時陰極會有大量氣體產(chǎn)生,所以游離氰的最佳值要隨金屬銅的量來確定。許多資深、經(jīng)驗豐富的一線操作者,能依靠經(jīng)驗來判斷氰的含量,這主要是根椐鍍層質(zhì)量和陽極的溶解情況來判斷地。如;銅陽極發(fā)亮、而陰極又有大量氫氣析出,則表示游離氰已過量。相反,游離氰過低則陽極溶解不正常,嚴重發(fā)黑、鈍化,甚至可觀察到陽極液面附近鍍液會呈淺藍色。造成零件鍍層發(fā)暗或形成海綿狀花紋,此時,鍍液會渾濁,嚴重的會產(chǎn)生出二價銅(Cu2+)。

3.導電鹽:

氫氧化鈉可提高鍍液的導電性,鋼鐵工件電鍍時可提高氫氧化鈉的含量,用量在10-30g/l。但如果是鋅合金壓鑄件之類的工件電鍍時應少用氫氧化鈉,堿過高容易侵蝕鋅合金,一般用量可控制在1-3g/L。

碳酸鈉不但能提高鍍液的導電性,pH在10.5-11.5時碳酸鈉有一定的緩沖能力能穩(wěn)定鍍液的PH,使陽極極化稍有降低,促進陽極的溶解。但氰化物體系的鍍液隨著使用時間的延長、碳酸鹽會逐步積累增多。也就是說,隨著鍍液溫度的上升,氰化物的分解反應也會加劇,溶液中碳酸鹽含量也增多。

由以下二個反應造成:

2NaCN+2H2O+2NaOH+O2→2Na2CO2+2NH3

2NaCN+H2O+CO2(空氣)→Na2CO3+2HCN

碳酸鹽在70g/L以下時,鍍液工作、鍍層是正常的,但Na2CO3的含量高于90g/L或K2CO3超過115g/l時,就能使溶液電阻增大,陰極電流效率下降,工作電流密度范圍縮少,陽極鈍化,鍍層的孔隙率增大,嚴重時產(chǎn)生疏松鍍層。

4.酒石酸鉀鈉:主要是活化陽極,當溶液中游離氰不足時,陽極就容易鈍化,這時,陽極表面生成二價銅離子或生成難溶的氫氧化銅,酒石酸鹽能促使陽極的正常溶解。添加量;25-30g/L。

溫度;

一般40-55℃。溫度太高時車間環(huán)境差,浪費能源,加速氰化鈉分解。溫度太低則速度慢,效率低,光亮度差,鋅合金電鍍要求電鍍速度快,鍍層致密,重要的一點是、陽極溶解一定要正常,因此要求陽極面積足夠大。增加陽極面積,最有效的辦法是將銅板剪成小塊放進鈦藍,金屬銅則靠陽極溶解補充,平時維護只需補加氰化鈉。能做到這點、是確保鍍層致密的一個重要因素。平時銅離子靠補氰化亞銅不可能使鍍層致密,而且電鍍成本高。實踐證明陽極溶解正常的槽液碳酸鹽是不會超標的。銅陽極溶解正常的,是略帶暗紅色,擦去表面黑膜銅板鮮亮,如游離氰太高,陽極很光亮。游離氰太低,藥水發(fā)藍,陽極發(fā)綠。碳酸鹽太高,銅板發(fā)灰。有鉛雜質(zhì)時,陽極發(fā)黑,鍍層容易有斑點。

雜質(zhì)的影響和檢測與解決方法

異金屬雜質(zhì)的來源

⑴來源

①由于小量鉛的存在(0.015~0.03g/L)能使鍍層容易光亮,所以有的電鍍企業(yè)不科學地自配光亮劑,以鉛鹽配制氰化物鍍銅光亮劑,而且含量高,事實在前期使用時、達到了一定的效果,但長時間的使用這種添加劑,槽液中的鉛也逐步增加,當超過0.08g/L時,就會使鍍層粗糙,產(chǎn)生脆性。

②鋅合金壓鑄件電鍍,工件掉入鍍槽內(nèi)、長時間未能澇出,腐蝕溶解。而鉛的成本低于鋅、所以鋅合金壓鑄件內(nèi)常會有鉛的存在,這樣就會造成鍍液中、即有鉛雜質(zhì)、又有鋅雜質(zhì)。鋅雜質(zhì)在鍍液中高于0.1g/L時,會使鍍層色暗,有條紋出現(xiàn),高到一定量時鍍層會變成黃銅色。

⑵.鉛、鋅雜質(zhì)的去除

當鍍液中有、鉛(Pb2+)和鋅(Zn2+)時,可根椐Pb2+和Zn2+都能與S2-生成難溶的硫化物沉淀的原理來處理鍍液。Pb2++Na2S→PbS↓(黑色)+2Na+ Zn2++Na2S→ZnS↓(白色)+2Na+用Na2S處理氰化物鍍液應注意的一點,當鍍液中游離氰(NaCN)含量偏低時,鍍液中的銅也能與Na2S反應,形成黑色的硫化物沉淀,所以在處理鍍液前、有必要先檢驗一下鍍液中是否含鉛(Pb2+)、鋅(Zn2+)雜質(zhì)。

檢測方法;在一支干凈的試管內(nèi)、注入10ml待處理的鍍液,加熱到60℃左右,加入10%NaCN 2ml,搖勻后再加入5%Na2S 2ml,此時若有黑色的沉淀出現(xiàn)、即是硫化鉛,說明鍍液中有(Pb2+)鉛雜質(zhì)。沉淀物是白色的、是(Zn2+)鋅雜質(zhì),沒有鉛雜質(zhì)。沉淀物是灰黑色的、那就是鍍液中鉛、鋅二種異金屬雜質(zhì)并存。

⑶解決方法

①鍍液加溫至60℃左右,會加快沉淀反應,有利于異金屬雜質(zhì)沉降和過濾。

②如果游離氰不足的、要先補氰化鈉(NaCN)到工藝要求范圍,否則鍍液中的部分銅會形成硫化亞銅沉淀,然后在攪拌下緩緩加入0.2~0.4g/L(Na2S)。

③連續(xù)攪拌20~30分鐘后,加入1~3g∕L活性炭,再攪拌20~30分鐘后、靜置、翻缸過濾,清潔鍍槽,調(diào)整鍍液后、即可電鍍。

④鋅雜質(zhì)、或少量的鉛雜質(zhì)可用義烏都得益生產(chǎn)的ZS氰化物鍍銅鋅雜質(zhì)容忍劑解決無需停產(chǎn)處理,省時、省力、降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)率。

碳酸鹽的去除

碳酸鹽是如何產(chǎn)生的,在導電鹽的一段中以提到,不再多說了。

處理方法有二種。

⑴冷卻法;原理是碳酸鹽(Na2CO3)的溶解度隨溫度的變化而變化,溫度降低碳酸鹽的溶解度也降低。在冬天可以利用自然條件來降低溶液溫度,將鍍液置于室外,讓它過夜冷卻結晶、第二天抽取清液入鍍槽,除去結晶即可生產(chǎn),但在較南方地區(qū)就無法進行,因為降溫要求在0℃左右,有冷凍機可用冷凍機處理。冷卻法在去除碳酸鈉的同時,也會損失一些金屬鹽。這種方法對于去除溶解度較大的碳酸鉀效果就較差了。

⑵化學沉淀法;一般采用氫氧化鈣來沉淀,其產(chǎn)生如下反應。Ca(0H)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaOH每0.7g氫氧化鈣可去除1g碳酸鹽,處理前先加溫、控制溫度60~70℃,在攪拌下緩緩加入計算量的氫氧化鈣。(少于60g∕l的碳酸鹽存在對鍍液有一定的好處,所以要控制好用量。)再攪拌30分鐘后,待反應完全后,靜止、沉淀、翻缸過濾、清槽。也可用質(zhì)量較優(yōu)的塊狀石灰、化成水溶液來處理。注意;此方法處理碳酸鹽會使鍍液PH升高,如超出工藝規(guī)范可用酒石酸來中和,或用不溶解陽極電解。

鉻雜質(zhì)的去除

⑴六價鉻對氰化物鍍銅危害極大,鍍液中有少量的鉻離子存在,就會使鍍層不均、發(fā)暗,量稍多能使鍍層結合不牢,產(chǎn)生條紋、氣泡、脫皮等現(xiàn)象,嚴重時、能使陰極電流效率明顯下降,鍍層有脆性或不上鍍層。

⑵去除六價鉻,可用還原劑把六價鉻還原成三價鉻,使其沉淀,常用保險粉為還原劑,      每克保險粉能去除1克鉻雜質(zhì)。首先將鍍液加溫到60℃左右,在攪拌的情況下加入固體保險粉0.2~0.4g/l,繼續(xù)攪拌20~30分鐘,此時六價鉻以還原成三價鉻、產(chǎn)生沉淀,注意;要趁熱過濾。

氰化物鍍銅槽的大處理

⑴任何一種電鍍?nèi)芤菏褂脮r間長了,由于原料、添加劑、等等原因,都會使溶液產(chǎn)生出有機雜質(zhì),氰化物鍍銅槽也不會例外。由于氰化物鍍銅溶液有一定的去油能力,所以、有的單位放松了前處理(除油)的質(zhì)量,這樣就使鍍液中油污存在。小量的油污和有機雜質(zhì)會使鍍層產(chǎn)生針孔、(吊鍍有的復雜零件底部漏鍍),嚴重時、會影響鍍層質(zhì)量,使鍍層出現(xiàn)起泡、脫皮、結合力差的現(xiàn)象。鍍鎳、鍍酸銅等溶液處理時,用雙氧水+活性炭來處理有機雜質(zhì),但氰化物鍍銅溶液不能用雙氧水這樣來處理,因為氧化劑會使氰化物分解,所以只能用活性炭來處理有機雜質(zhì)。

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