前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的電鍍工序的三價(jià)鉻含量降低的工藝優(yōu)化，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：針對(duì)塑料電鍍粗化工序三價(jià)鉻電解去除效果不佳的問題，采用電解實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)三價(jià)鉻電解過程進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：在30～100g/L的硫酸電解液中，當(dāng)溫度為50～70℃，電壓為5～10V時(shí)，每3～4h更新電解液，能有效地降低三價(jià)鉻的含量。
關(guān)鍵詞：塑料電鍍；粗化；三價(jià)鉻；電解；效果
ABS塑料電鍍廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)、3C電子行業(yè)。現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的塑料電鍍工藝中，以鉻酸酐、硫酸為主要成分的化學(xué)粗化，強(qiáng)氧化性會(huì)除去部分ABS塑料中的丁二烯成分，而作為氧化劑的鉻酸酐由六價(jià)被還原為三價(jià)，三價(jià)鉻的累積會(huì)讓氧化反應(yīng)平衡向左移動(dòng)，而降低了氧化能力，影響粗化效果，進(jìn)而影響電鍍的結(jié)合力，故需要部分更新或電解去除三價(jià)鉻。徐金來等［1］介紹了適用于電鍍的塑料種類，提出了一種塑料電鍍的工藝，作為塑料電鍍前處理的重要工序，粗化則是電鍍工藝的研究重點(diǎn)。柏蓮桂等［2］研究了聚碳酸酯（PC）/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）粗化工藝對(duì)粗化效果和電鍍剝離力的影響。武志弢［3］在塑料電鍍粗化液鉻酸酐回收循環(huán)使用清潔生產(chǎn)新工藝中介紹了三價(jià)鉻電解工藝。顏景虎［4］在塑料電鍍工藝中，深入研究影響結(jié)合力的因素，提升了ABS塑料的電鍍質(zhì)量，為該類材料后期的使用奠定了良好的基礎(chǔ)。王桂香等［5］用AFM、XPS和膠體鈀吸附量等對(duì)粗化前后塑料的表面性能、價(jià)鍵狀態(tài)和活性進(jìn)行了考察。電鍍廠采用以素?zé)敖Y(jié)合電解的方式進(jìn)行三價(jià)鉻的降低。依生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)粗化液中的三價(jià)鉻濃度高于15g/L時(shí)，影響粗化效果，進(jìn)而影響鍍層結(jié)合力。為了達(dá)到較好的處理效果，本論文分別選擇鉻酸酐和硫酸作為電解液，調(diào)整電解參數(shù)，結(jié)合化驗(yàn)，得到優(yōu)化的電解處理工藝。
1實(shí)驗(yàn)
1.1材料和儀器
粗化槽容積為3000L，由鈦槽體、鈦打氣管（羅茨鼓風(fēng)機(jī)，型號(hào)：HDSR175A）與加管等附屬件組成；20L容積的PE桶、素?zé)案?00mm，內(nèi)徑為Φ210mm；鉛極板尺寸為800mm×150mm×20mm；此外，儀器還包括導(dǎo)電配件及24V、500A的整流器（GGDF/S系列精密高頻開關(guān)電源）。采用使用一段時(shí)間的粗化液進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)（以下簡(jiǎn)稱老粗化液），經(jīng)比色法化驗(yàn)其三價(jià)鉻濃度達(dá)到了15g/L，鉻酸酐和硫酸含量分別為400g/L、380g/L。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
Cr3+濃度測(cè)試方法［6］：取樣2.00mL于100.0mL容量瓶中定容，搖勻。從容量瓶中取10.00mL溶液于錐形瓶中，加水100mL，氫氧化鈉2g，煮沸10min，冷卻，加3mol/L硫酸25mL，碘化鉀2g，以0.1000mol?L-1標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液滴定至淡黃色，加1%淀粉指示劑2～3mL，繼續(xù)滴定至籃色變綠色為終點(diǎn)，計(jì)算三價(jià)鉻濃度。鉻酸酐與硫酸電解液的配制方法為：先在20L容積的PE桶中（素?zé)坝行莘e為20L）加入約10L的水，以100g、600g、2000g重量的鉻酸酐和硫酸先后分別加入其中，充分?jǐn)嚢瑁a(bǔ)加水至20L。依試驗(yàn)進(jìn)程，先后倒入素?zé)爸羞M(jìn)行試驗(yàn)。分別以一定濃度的鉻酸酐、硫酸作為電解液進(jìn)行電解試驗(yàn)，測(cè)試電壓均為10V，溫度分別選擇30℃、50℃、70℃，鉻酸酐和硫酸濃度分別為5、30、100g?L-1，采用空氣攪拌，具體工藝參數(shù)見表1和表2所示。以擦拭干凈的鉛板分別作為正、負(fù)極，素?zé)皟?nèi)放1塊負(fù)極，素?zé)巴夥?塊正極，正負(fù)極間距300mm。恒壓方式通直流電。記錄起止時(shí)間，并每1h記錄電流情況。
2結(jié)果與分析
2.1工藝參數(shù)對(duì)電流-時(shí)間曲線的影響
圖1為鉻酸酐濃度為30g/L時(shí)不同溫度下電解電流隨時(shí)間變化關(guān)系。可以看出隨著電解時(shí)間的推移，電流下降，在3h后，電流在低位趨于穩(wěn)定。電解液溫度為70℃時(shí)，電流在2～3h內(nèi)下降明顯，說明溫度高能提高初期電流效率，而在2～3h后素?zé)皟?nèi)的Cr3+已達(dá)到了一定濃度產(chǎn)生了電容層，導(dǎo)致電流降低。圖2為鉻酸酐和硫酸濃度均為30g/L、溫度70℃、電壓10V條件下測(cè)得的電流-時(shí)間曲線。可以看出，在素?zé)暗淖饔孟拢蛩犭娊庖旱某跗陔娏鞲咭恍⑶译娏餍噬院靡恍Ｔ诤銐簵l件下，電流下降的主要原因?yàn)樗責(zé)皟?nèi)三價(jià)鉻濃度提高之后，形成了電容層所致，故電流越短時(shí)間降低，說明收集三價(jià)鉻的效果好，即電流效率較高。在電解2h時(shí)，采用硫酸電解液的電流低于同時(shí)間的采用鉻酸為電解液時(shí)的電流。實(shí)踐表明，以硫酸為電解液時(shí)不產(chǎn)生六價(jià)鉻的一類污染物廢水，采用硫酸為電解液更為理想。圖3是在其他參數(shù)相同，不同硫酸濃度下得到的電流-時(shí)間曲線。當(dāng)素?zé)熬奂艘欢舛鹊娜齼r(jià)鉻離子后，形成了電容層，阻止了電流通過。當(dāng)硫酸濃度為5g/L時(shí)，因離子濃度太低，影響了正常的電流效率。當(dāng)硫酸濃度為30、100g/L時(shí)，對(duì)電解效果影響不大。因此試驗(yàn)過程中不用采用過高濃度的電解液，而當(dāng)形成電容層后，及時(shí)地更新電解液，取出三價(jià)鉻更是關(guān)健。
2.2三價(jià)鉻去除結(jié)果
表3為不同濃度鉻酸和硫酸下三價(jià)鉻去除結(jié)果，由表3可以看出K8、K9、C5、C6、C8、C9試驗(yàn)，電解液在電解4h后的Cr3+濃度超過了30g/L，相對(duì)的三價(jià)鉻去除效果比較好，驗(yàn)證了合適的H2SO4濃度范圍為30～100g/L。
2.3三價(jià)鉻飽和狀態(tài)示意圖
圖4為電解液在初始狀態(tài)和素?zé)皟?nèi)Cr3+飽和狀態(tài)下的示意圖，即當(dāng)在素?zé)皟?nèi)的Cr3+濃度達(dá)到一定值時(shí)，整個(gè)素?zé)俺尸F(xiàn)了正電荷，排斥了三價(jià)鉻離子，故無法再吸附更多的三價(jià)鉻離子，這時(shí)整流器在恒壓條件下，電流會(huì)很低，此時(shí)需要更新電解液。
3結(jié)論
以濃度為30～100g/L的硫酸作為電解液，50～70℃條件下，恒壓電解，并每2～3h更新一次電解液，可以很好地降低粗化中三價(jià)鉻濃度，進(jìn)而保持粗化效果的穩(wěn)定性。采用的素?zé)安馁|(zhì)不同會(huì)影響電流效率，故除了控制更新時(shí)間外，還可肉眼識(shí)別電解液的顏色。以硫酸為電解液時(shí)，因?yàn)闊o其他有色離子的影響，隨著三價(jià)鉻的聚集，電解液的顏色由無色變?yōu)闇\綠，再由淺綠色變?yōu)樯罹G色，也可以作為更新電解液的識(shí)別方法。
參考文獻(xiàn)
[1]徐金來,容乃權(quán),趙國鵬,等.塑料電鍍工藝及其日常維護(hù)[J].電鍍與涂飾,2011,30(11):5.
[2]柏蓮桂,江巍,李強(qiáng),等.粗化條件對(duì)電鍍PC/ABS合金的影響[J].工程塑料應(yīng)用,2013(6):47-49.
[3]武志弢.塑料電鍍粗化液鉻酐回收循環(huán)使用清潔生產(chǎn)新工藝[J].材料保護(hù),2006,39(9):94-104.
[4]顏景虎.ABS塑料電鍍中影響結(jié)合力的因素[J].清洗技術(shù),2022,38(1):2.
[5]王桂香,李寧,黎德育.粗化液中鈀離子對(duì)ABS塑料直接電鍍的影響[J].材料科學(xué)與工藝,2008(1):58-61.
[6]張利民.ABS塑料電鍍粗化溶液分析[J].電鍍與涂飾,2004,23(4):2.
作者:張衛(wèi) 張志杰 靳長(zhǎng)鵬 王長(zhǎng)為 單位:大連華辰電鍍有限公司
