三价铬可行性报告改.doc

三价铬钝化项目可行性报告 项目名称：三价铬钝化剂 单位：山东庆云利道工贸有限公司 地点：山东省济南市高新区 背景 1. 行业背景 钢铁材料通过镀锌或镉以保护其免受腐蚀。其防腐蚀机理是基于锌或镉的电化学电位比铁基体更负, 在原电池中更多地作为阳极而参与反应。从理论上讲, 厚的镀锌层耐腐蚀性能更好。由于锌的活泼性, 在工业大气及海洋性气候中,在其表面很容易生成白色腐蚀产物。为了防止或延缓白锈 的生成, 往往在镀锌后进行铬酸盐钝化处理。经过钝化处理的工件不仅能提高防腐蚀性能,而且具有美丽的外观。传统的钝化液通常是由六价铬化合物、三价铬化合物、导电盐、络合剂等组成。在钝化膜形成的过程中发生锌的溶解、铬酸根还原以及三价铬凝胶的析出, 这些反应形成了钝化膜的骨架。随后铬酸盐以碱式盐的形式吸附于凝胶上形成面层, 至此生成了完整的六价铬钝化层。当钝化层因外力而刮伤后, 在潮湿的空气中六价铬化合物溶于水并与露出的锌层起反应即再次进行钝化处理, 从而使钝化膜得到修复, 亦被称作六价铬钝化的自愈能力。 由于六价铬钝化液具有操作简单、成本低廉、控制简便, 因而被大量地采用。但六价铬化合物具有很高的毒性，是致癌物质。目前，世界各国对六价铬电镀这一高能耗、重污染产业进行禁止和限制，欧盟发布了WEEE和ROHS两项指令，禁止六价铬的产品和工艺；美国在全境取消六价铬电镀工艺；日本UE委员会表示采用欧盟两项指令，全面废除六价铬使用。为实现可持续发展目标，保护环境，我国《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国清洁生产促进法》都对铬污染做出相关规定，国家还专门制定、颁布了《关于加强含铬危险废物污染防护的通知》、《清洁生产标准电镀行业》、《电镀污染物排放标准》-2008)等一系列法律法规严格控制铬污染。我国环保总局2003年6月18日颁发了《关于加强含铬危险废物污染防护的通知》，加强对铬污染的防控。根据环境保护和我国可持续发展的战略，为了减少工业污染、保护环境和提高产品的质量，实现电镀排放无污染。基于环保和以上法律法规的限制，迫使人们寻找合适的取代技术以做到可持续发展。而三价铬毒性仅为六价铬的百分之一，且随着技术的成熟正在得到越来越广泛的应用。 2. 三价铬钝化技术进展 2.1 三价铬钝化技术回顾 早期三价铬钝化技术的开发是基于环保对废水排放的限制而应运而生。其性能相对于六价铬钝化而言, 尚有某些差距, 特别是耐蚀性能, 同时外观带有明显的雾状。因此, 并未应用于工业化生产。60年代开发的三价铬钝化技术在许多方面的性能引起研究者的重视。70 年代末随着人们对钝化膜形成的机理有了足够的认识[ 2] , 该项技术应用于工业化生产的时机已成熟。近年来, 随着在稳定性和耐腐蚀性能上的进一步提高, 使三价铬钝化技术越来越可能成为六价铬的合适替代品。首先工业化应用的三价铬钝化液中含有三价铬盐和氧化剂( 过氧化氢) 、矿物酸。pH 值1. 6~ 2. 2之间。由于过氧化氢会自发分解, 因此, 在实际操作中为了维持其浓度在工艺范围内, 需要频繁地补加过氧化氢。这既带来了成本问题, 也导致工艺维护的复杂性。此后的研究围绕过氧化氢的稳定性而展开。尽管取得了一些进展, 但在操作中, 经过24h 后, 20%以上的过氧化氢会分解, 同时pH 值也上升。随着对三价铬钝化技术的深入研究, 不含过氧化氢的三价铬钝化液开发成功, 并应用于生产, 如ATOTECH公司的Rodip248-B。这些钝化液包括三价铬盐、氟化合物、氧化剂( 非过氧化氢) 。由于不使用过氧化氢, 避免了自发分解的问题。因而, 使用寿命和溶液的稳定性大大提高, 同时操作维护方便。 为了适应必威体育精装版的环保法规以及汽车工业对耐腐蚀性能更高的要求, 供应商加快了研发的进程。最近已有诸多新型的三价铬钝化工艺进入商品化阶段, 其代表有ATOT ECH 公司的ECOT RI、SURTEC 公司的Chromit ing 680 工艺。这些工艺的特点是具有极高的耐腐蚀性能。对于镀锌件而言, 经过处理后的零件可通过200~ 300 h 的中性盐雾试验, 超过了传统的六价铬彩色钝化的性能。同时, 这些工艺也适合在锌合金上获得理想的彩色钝化膜。这类钝化液中含有高浓度的三价铬盐以及成膜催化剂, 并含有适当的稳定剂。操作的pH 值控制在1. 6~ 2. 2 之间。使用这项工艺常常可获得更厚的钝化膜层, 而且处理后的零件即使经过热处理,如120℃、24 h, 仍能保持其耐腐蚀性能。 2.2 三价铬钝化工艺在锌合金镀层上的应用 锌合金镀层的钝化经常采用六价铬钝化工艺。然而自从三价铬钝化工艺可获得厚的钝化膜以后,研究和实践表明, 必威体育精装版的三价铬钝化工艺更适合用于合金镀层。以含镍量为12% ~ 15% 的锌镍合金镀层为例, 使用必威体育精装版的技术, 如ECOTR