王秋红1,胡光辉1,潘湛昌1,古晓雁2,肖楚民1,徐波1
1.广东工业大学轻工化工学院,广东广州510006;2.佛山市昭信金属制品有限公司,广东佛山528131
[摘要]三价铬电镀液中金属杂质离子累积到一定的程度,便会影响镀层质量。通过Hull Cell试验,探讨了TCR-3000三价铬电镀液对金属杂质离子的容忍度及其对镀层外观的影响。采用选择性阳离子处理树脂对镀液中的金属杂质离子进行了处理。结果表明:镀液对杂质Cu2+,Ni2+,Zn2+的容忍度分别为10,50,60mg/L;以选择性阳离子交换树脂处理污染的镀液,可使金属杂质离子浓度显著降低,镀液恢复正常使用。
[关键词]三价铬电镀液;金属杂质离子;容忍度;交换树脂;处理技术
[中图分类号]TQ153.1 [文献标识码]B [文章编号]1001-1560(2011)03-0060-02
0前言
三价铬电镀液对金属杂质离子的容忍度是影响其产业化的重要因素之一。当镀液中的金属杂质离子超过其容忍极限时,镀液必须要加以处理,否则就会影响正常工作。为了方便、经济地除去镀液中的金属杂质离子,而又不影响其正常使用,本工作以TCR-3000三价铬电镀液金属杂质离子污染为例,选用阳离子交换树脂处理镀液中的Cu2+,Ni2+,Zn2+等,同时考察了其处理效果。
1三价铬电镀液失效状况
1.1电极处理
以黄铜片为阴极,尺寸为100mm×65mm×0.3mm,其前处理如下:除蜡→70~80℃热水洗2min→水洗→活化→水洗→镀光亮镍→水洗→碱洗→超声波水洗10min→干燥。
除蜡:2g/L十二烷基磺酸钠,8g/L硅酸钠,60g/L磷酸钠;70~80℃,10min。
活化:5%稀盐酸,3min。
以DSA涂层钛为阳极。
镀光亮镍:250g/LNiSO4·6H2O,30g/LNiCl6·6H2O,35g/LH3BO3,29mg/L二乙基丙炔胺甲酸盐(PDA),水浴恒温60℃,搅拌速度恒定,电流密度4~8A/dm2,时间10min。碱洗:6g/L柠檬酸钠,10g/L碳酸钠,15min。
1.2电镀工艺
TCR-3000三价铬电镀工艺见表1。
其中,配位剂为2种C3~C5有机羧酸,导电盐为K2SO4等硫酸盐,光亮剂为25%硫化物、25%磺酸钠及部分醛类物质,湿润剂为15%十二烷基磺酸钠,15%硫酸氢钠,5%其他阴离子表面活性剂。
1.3镀液对金属离子的容忍度
向三价铬镀液中添加不同金属杂质离子以模拟实际生产中镀液失效的状况,用Z-2000原子吸收分光光度计检测镀液中金属杂质离子的含量,以PHS-3C精密pH计调节和控制镀液的pH值。
1.3.1Cu2+
镀前黄铜清洗不彻底、被腐蚀,或者化学药品不纯,都很容易将杂质Cu2+带进槽液。图1为不同浓度Cu2+对三价铬镀层外观的影响。从图1可以看出:Cu2+由0升至10.0mg/L时,黄铜片高区先开始发暗、发黑,低区的半光亮带逐渐向高区延伸,且随浓度增加而扩大;当Cu2+达到10.0mg/L时,高区电流密度大于30A/dm2的部分开始出现烧焦现象,半光亮带出现在工作电流密度范围内。如果Cu2+大于10.0mg/L,低区漏镀严重,受镀面积减小,同时半光亮区和暗区渐渐靠近且布满整个镀片,镀液再也无法正常工作。由此可知,三价铬镀液对Cu2+杂质的容忍度为10.0mg/L。
1.3.2Ni2+
三价铬电镀通常在电镀光亮镍层上进行,镀镍件若清洗不彻底,或镀镍层被镀液腐蚀等都可能将Ni2+引入三价铬电镀液中。图2为不同Ni2+浓度对三价铬镀层的影响。从图2可以看出:Ni2+浓度增大至25mg/L时,试片整体光亮,仅低区条带状向左移动;Ni2+浓度至50mg/L时,试片中部开始出现流痕,呈现半光亮镀层,且流痕的面积随着Ni2+浓度增加而不断扩大;Ni2+浓度达到100mg/L时,在电流密度3.59~10.39A/dm2内均出现半光亮镀层。可见,三价铬镀液对Ni2+杂质的容忍度为50mg/L。
