三价铬电镀讲议.doc

三价铬电镀讲议 一 三价铬电镀得以发展的原因: 铬具有优良的装饰性和功能性,但六价铬危害巨大,因此RoHs及WEEE是禁止使用六价铬的,但是金属铬和三价铬是可使用的.另外世界卫生组织,欧洲,美国等越来越关注六价铬的危害,不断降低六价铬废水的排放标准.从1997年起,欧洲和北美规定:六价铬在空气中的最大含量为:0.001mg/l,电镀废水中每月日平均含量小于1.71mg/l. RoHs关于电子产品和电器产品有害物质禁令于2006年7月1日实施.这个禁令要求:所有输往欧洲的电子电器产品不可含有镉,铅,汞,六价铬,PBB及PBDE.含以上有害物质的产品,则不可输往欧盟成员国及禁止在市场上出售,违者要负上法律责任. RoHs标准的有害物质含量范围如下: 禁止物质 禁止物质 铅 镉 汞 六价铬 多溴联苯 多溴联苯醚 Lead Cadium Mercury HexavalentChromium PBB PBDE 规定浓度 1000 100 1000 1000 1000 1000 (ppm) 以上是三价铬电镀得以发展的外部环境,下面谈谈三价铬发展的内在原因: 其实最早开发电镀铬时,就是以三价铬作原料来电镀铬的,后来为什么又是用六价铬来电镀铬呢?有以下原因: 铬是一种多价态金属,而三价铬镀液中的Cr3+是中间态,较不稳定. 电镀过程式中,阴极可能还原成Cr0, Cr2+,但阳极易使Cr3+氧气成Cr6+,难以控制. 三价铬电镀同样不可用铬作阳极,其理由同六价铬电镀.而使用不溶性阳极时,阳极附近会生成Cr6+,其对三价铬电镀极其有害. 三价铬电镀难得到较厚的镀层,因电镀时,阴极表面PH值升高,会形成Cr(OH)3沉淀,阻碍铬的沉积. 所以要发展三价铬电镀,必须要解决以下问题: 抑制电镀生产时六价铬的产生. 选用合适的阳极. 怎样维持三价铬镀液的稳定性? 怎样提高三价铬镀层的质量? 经过许多电镀研发者多年的努力,这些问题基本解决,但镀层质量:如致密性,硬度,等到方面还是没达到六价铬水平,也是目前许多功能要求较严的产品,如汽车配件,卫浴产品仍使用六价铬电镀的原因. 1 抑制电镀生产时六价铬的产生及选用合适的阳极.目前有以下方法: 1 采用离子树脂膜设立阳极区和阴极区:这种半透膜可阻止Cr3+进入阳极区,避免Cr6+产生.但此法造价高,且操作麻烦.所以推广较困难,目前几乎没人使用. 2 使用催化阳极:如麦德美的钛铱合金阳极.可阻止六价铬产生.另其阳极表面还涂有一层膜,也可阻止Cr3+进入阳极金属表面.但其造价较高. 3 采用高纯度紧密石墨作阳极,在三价镀液中加入抑制剂或还原剂,例于溴化铵等,抑制溶液中Cr6+产生.反应式如下: Cr2O72-+6Br-+14H+→2Cr3++3Br+7H2O 3Br2+2NH4Br→N2↑8HBr 虽然Br-对镀层外观没有直接影响,但仍是主要成份, Br-主要是能够抑抑制Cr6+产生.同时也能够抑制氯的产生. 2 怎样维持镀液的稳定性及增加三价铬镀层质量: 三价铬电镀液是一种络合剂型电镀液,镀液中的三价铬离子与络合剂产生配位离子比较稳定,难以在阴极析出,致使电镀生产时阴极表面有大量氢气析出,结果造成阴极表面附近镀液的PH迅速升高,甚至超过8.在此条件下,在阴极表面三价铬离子形成新的多聚配合物或生成胶体物质,使镀层结晶不致密,疏松,甚至脱落无法增厚. 经过许多科研工作者多年的研究现得以解决,有以下两个途径: 1 选用合适的络合剂(如EDTA,尿素,主要是有机胺之类). 2 加入良好的缓冲剂(主要是硼酸). 三价铬镀层比六价铬镀层颜色要暗,呈不锈钢色.但近年来科研工作者通过改良工艺,加入光亮剂,三价铬镀层已很接近六价铬镀层颜色. 二 三价铬电镀的主要优点: 1 毒性低: 据报道:三价铬电镀的毒性只有六价铬电镀的1%.除使用的原料毒性低外,三价铬电镀还不会有铬酸雾产生. 2 废水处理较容易: 一般六价铬废水通过加入还原剂(亚硫酸氢钠,硫酸亚铁)等,将六价铬还原成微毒的三价铬,然后调节废水的PH值,生成氢氧化铬沉淀分离出去.三价铬废