CN1030102A - 用碳铵溶液电解退除铁基体铜,镍镀层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属轻工业系统电镀行业“退镀”工艺。它
针对退除铁基体上镍、铜层主要困难是需要其脱落的
镍不易溶解,而要求不受腐蚀的基体铁又易溶解的特
点,根据镍、铜及铁的化学特性和电化学有关理论,利
用碳铵(NH3—CO2—H2O系)溶液进行电解退除镍
和铜镀层,完全达到预期的效果。
本发明克服了其他退镀法毒性大、溶液寿命短、
成本高、不便回收金属,腐蚀铁基体等缺点,而又具有
设备简单,不污染环境,适应性强等优点。
Description
此发明属轻工业系统电镀行业“退镀”工艺。
“退镀”是每个电镀厂不可缺少的环节,尽管采用先进的电镀技术,但由于基体表面的缺陷、电流分布不均、杂质干扰和技术条件控制不当等原因,总难免有部份表面不合格的电镀产品,需要返工,即要求退镀后再重新电镀。对于铁基体上的铜、镍、铬镀层的退除而言,到目前为止,尽管国内外所采用的退镀溶液配方及工艺有多种,但归纳起来,主要有三大类:
1、用盐酸溶液将铬层退除后,采用碱性体系的溶液退除镍和铜。主要是采用硝基芳香族化合物为氧化剂,分别采用氰化钠、乙二胺或复合磷酸盐等为络合剂进行化学法退镀。通常在生产上是采用间硝基苯磺酸钠(防染盐)和氰化钠溶液进行退镀。
2、用盐酸溶液将铬层退除后,采用酸性体系的溶液除镍和铜。其中生产上有采用浓硝酸与氯化钠溶液进行化学法退镀的,也有采用硫酸溶液、硫酸与磷酸溶液或铬酸与硼酸溶液进行电解退除镍和铜层的。
3、近年来,有采用硝酸盐、三乙醇胺、醋酸与醋酸钠及其他多种添加剂组成的溶液电解退除铬、镍、铜镀层新工艺的研究等。
所有上述各种各类方法,都不同程度上存在毒性大、溶液寿命短、成本高、不便回收金属、造成环境污染或腐蚀铁基体等缺点。
本方法针对退除铁基体上铬、镍、铜层主要困难是需要其脱落的镍不易溶解,而要求不受腐蚀的基体铁又易溶解的特点,根据镍、铜及铁的化学特性和电化学有关理论,利用碳酸氢铵(NH3-CO2-H2O系)溶液进行电解退除镍和铜镀层,可完全达到预期的效果。中间试验证明,本工艺较之其他任何一种退除镍、铜镀层的方法都有无可比拟的优点:
第一、本工艺退镀保证对铁基体不腐蚀;不影响工件重镀。
第二、退镀溶液可用农用的碳铵(化肥)配制,价格便宜,所用添加剂量少、安全、可靠、便宜、来源容易。
第三、退镀过程能同时回收镍和铜;保证退镀溶液长期重复使用。
第四、环境污染少,不影响人体健康,可谓一种无污染或少污染的退镀工艺。
第五、适应性强。对于几何形状复杂的工件的镀层能退除,对于双镍镀层或铜-锌合金等镀层也能退除。退镀设备简单,根据退镀工件的形状与大小,可采用挂式退镀或滚式退镀。规模可大可小,技术控制容易。
本方法退镀试验时,主要是以镀层不合格的指甲钳的钳身为试样。其镀层厚度分别为:铬层0.25微米;镍层6~7微米;铜层1.5~2微米。在实验室试验进行探索溶液配方及技术条件基础上,根据指甲钳钳身的形状特点,采用滚式退镀进行扩大试验。其试验流程如图1所示。这是仿照生产上退镀作业工序进行的,所不同的是采用碳铵溶液电解法代替现行的氰化钠等退镀法。试验过程是按预定的试验计划,称取一定数量生产线上返回退镀的钳身,放入盐酸(1∶1)溶液内溶解铬层。随后将已退铬的钳身装入塑料滚筒内,放入电解槽中作为阳极进行电解退除镍和铜。退除镍和铜的钳身送去分检后返回电解车间生产线重镀。
为了达到上述目的,本方法在碳铵溶液电解时,必须向退镀液中加入钠或铵的硫酸盐、氯化物及酒石酸盐等添加剂,以保证电解退镀的顺利进行。
此外主要技术条件:阳极电流密度1~2.5安/分米2,
阴极电流密度4~6安/分米2,
电解液温度40~55℃,
滚筒转速:圆形滚筒10转/分,
六角滚筒8转/分,
滚筒与阴极距离100~150毫米。
试验的主要技术经济指标:
试验规模平均达7~8公斤钳身/槽次,通过的直流电流达180~200安培。现将碳铵溶液电解法退除指甲钳钳身铜、镍镀层的技术经济指标,归纳如下:
1.滚筒处理能力,公斤钳身/升(滚筒容积)·小时 0.12~0.16
2.碳铵消耗量,公斤/公斤钳身 0.06~0.08
3.槽电压,伏 7~9
4.电流效率,% 18~20
5.退镀时间,小时/槽 2.5~3
6.电能消耗,度电/公斤钳身 0.7~0.8
度电/米2(表面积) 3.1~3.5
7.一次退镀率(按钳身重计)% 平均98
8.水耗,升/公斤钳身 10~15
9.钳身带出电解槽的氨量,克/公斤钳身 0.3~0.5
10.电解槽面挥发的氨量,克/米2(槽面)·小时 100~150
11.阴极沉积物的金属含量,% 镍 50~60
铜 4~7
12.阴极沉积物的视比重: 1.25
13.阳极与阴极面积比: 4~7∶1
上述技术经济指标中,电能消耗还有可能降低的。因为在生产中可望将槽电压降低,退镀时间亦会有所缩短。
退镀的成本对比:
为了说明本退镀工艺在经济上的合理性,现将碳铵溶液电解法与氰化钠-防染盐法的退镀成本作一比较。今以退镀100公斤的指甲钳钳身(以201#钳身计,100公斤具有22.5米2的表面积)的铬、镍、铜镀层进行计算对比,其结果列于表1。从表中可见,碳铵溶液电解法的成本约为氰化钠-防染盐法的34%。如果考虑回收镍和铜,仅为20%左右。这明显地说明本工艺的优越性。
“三废”治理问题:
在电解退镀过程中,有一定数量的氨自电解液面挥发。按规定,车间空气中含氨最高容许浓度为30毫克/标米3。因此,在生产上应用时,要在电解槽槽面一侧设置排气和相应的吸收设备。不过,据测定和实践表明,氨的挥发量并不大,而且采用浮粒覆盖法可降低氨的挥发。
退镀结束,滚筒出槽时可用洗水淋洗钳身,因此,钳身带出的氨量不多,故不会造成环境污染。
阴极产出的金属粉末,可回收镍和铜。这不但不会污染环境。还可使退镀成本进一步降低。
碳铵溶液电解法与氰化钠-防染盐法退镀成本对比
(按100公斤201#钳身计) 表1
Claims (5)
1、用碳铵溶液电解退除铁基体铜、镍镀层的方法,包括退铬、水洗、电解、水洗、分检的工艺流程。其特征是在纯的碳铵溶液电解时,向退镀溶液中加入钠或铵的硫酸盐,氯化物及酒石酸盐等添加剂。
2、按照第一项,其特征是电解过程阳极电流密度为1~2.5安/分米2,阴极电流密度为4~6安/分米2,电解液温度为40~55℃。
3、按照第1项,其特征是园形滚筒转速10转/分,六角滚筒转速为8转/分。
4、按照第1项,其特征是滚筒与阴极距离为100~150毫米。
5、按照第1项,其特征是可采用挂式或滚式退镀。
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1987
- 1987-06-16 CN CN 87104298 patent/CN1030102A/zh active Pending
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