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電鍍鎳磷合金老化鍍液資源化利用的研究
程鯤
(鹽城工學院基礎(chǔ)教學部，江蘇鹽城224051)
摘要：電鍍老化液中含有重金屬，屬于危險廢液。文章提出了一種處理電鍍鎳磷合金老化鍍液的新方法，該方法可將電鍍老化液轉(zhuǎn)化為可用的化學鍍液。研究了轉(zhuǎn)化鍍液的鎳離子濃度對沉積速度及穩(wěn)定性的影響，確定了轉(zhuǎn)化鍍液的優(yōu)化配比，測試了鍍層的結(jié)合力及鍍層斷面不同測點的顯微硬度，觀察了鍍層表面及斷面的微觀形貌。結(jié)果表明，鍍層具有合格的結(jié)合強度和中等的硬度，致密平滑，磷含量穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：化學鍍液;鎳磷合金;老化液處理
中圖分類號:TQ153文獻標志碼:A文章編號:1671－0436(2013)06－0049－05
0·引言
電鍍是指通過電流作用，從含有被鍍金屬離子的溶液中，在陰極材料的表面形成金屬沉積的鍍覆過程。［1］電鍍液會逐漸老化失效，電鍍老化液中含大量重金屬，不能直接排放，必須進行無害化處理。針對鎳磷合金電鍍老化液，提出一種鎳離子的回收處理方法，其基本思路是利用鎳磷合金的化學鍍液與電鍍老化液在成分上的相似性，將電鍍老化液轉(zhuǎn)化為可用于化學鍍的溶液，達到鎳離子回收利用的目的，本文將這種轉(zhuǎn)化后的溶液稱為“轉(zhuǎn)化鍍液”。
1·電鍍老化液轉(zhuǎn)化利用的基本原理
鎳磷合金的電鍍液常采用亞磷酸型，主要成分為鎳鹽和亞磷酸鹽。其電鍍老化液轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)化鍍液時，需分析亞磷酸鹽對化學鍍過程的影響。
化學鍍的基本鍍覆原理是:在有催化能力的鍍件表面上，鍍液中的還原劑能將金屬離子還原并沉積于表面，只要表面可持續(xù)催化，鍍層就能不斷增厚。［2］鎳磷合金的化學鍍液常采用酸性次亞磷酸鹽型，主要成分為鎳鹽和次亞磷酸鹽。根據(jù)化學鍍的原子氫析出機理，其主要沉積反應(yīng)如下［3］:
由此可知，鎳磷合金電鍍老化液中的亞磷酸鹽可能會影響轉(zhuǎn)化鍍液的化學鍍過程。此外，電鍍老化液還可能含有其他有機物及金屬離子，這些雜質(zhì)一般在電鍍生產(chǎn)過程的常規(guī)處理中已大量去除［4］，含量較低，其對化學鍍過程的影響較小。
將含高濃度鎳的電鍍老化液用于配制轉(zhuǎn)化鍍液時，電鍍老化液的鎳離子濃度比化學鍍要求的溶液濃度高出一個數(shù)量級，應(yīng)以鎳離子濃度為判別指標，將電鍍老化液稀釋至符合化學鍍要求的濃度，所含多余成分(對化學鍍無害的及有害的成分)的濃度由于稀釋作用而變得很低，對化學鍍過程影響甚微，其余所需成分按相應(yīng)化學鍍液的成分配比補充。由此過程形成的轉(zhuǎn)化鍍液成分較一般化學鍍液復雜，若轉(zhuǎn)化鍍液的鍍覆效果達到鎳磷合金化學鍍的基本要求，則表明這種轉(zhuǎn)化利用是可行的。
2·電鍍老化液轉(zhuǎn)化利用的實驗方法
2.1儀器與藥品
試驗中主要使用以下設(shè)備:電熱恒溫水浴鍋，型號HWS24，熱功率2400W;分析天平，F(xiàn)A1004N，精度1mg;金相顯微鏡，型號NikonH550L，最大放大倍數(shù)1400;顯微硬度計，型號HXD－1000TM，最大放大倍數(shù)600;箱式電阻爐，型號SX－12－10，額定熱功率12kW。使用的主要化學藥品如表1所示。
2.2電鍍老化液的模擬調(diào)配
研究中，鎳磷合金電鍍液為亞磷酸型，其老化液采用模擬調(diào)配的方式獲得，對比文獻［5］的電鍍液配方，按電鍍液的一般老化規(guī)律，調(diào)配的電鍍老化液，其成分如表2所示(因為雜質(zhì)對轉(zhuǎn)化鍍液的影響較小，雜質(zhì)未列出)，其中十二烷基硫酸鈉為化學純，其余都為分析純。
2.3轉(zhuǎn)化鍍液的基本組成
對表2所示的電鍍老化液，調(diào)整各成分的配比，去除或添加相應(yīng)物質(zhì)，使轉(zhuǎn)化后的溶液符合鎳磷合金化學鍍液的工藝要求。配比調(diào)整中，Ni-SO4·6H2O與NiCl2·6H2O是化學鍍液中Ni2+的來源，對其保留，僅對濃度進行調(diào)整;H3BO3可作為化學鍍液的pH緩沖劑，對其保留;H3PO3是化學鍍的反應(yīng)產(chǎn)物，隨化學鍍的進行，濃度將不斷增加，不必對其進行特別處理;在電鍍與化學鍍生產(chǎn)上，十二烷基硫酸鈉常用作潤濕劑，提高鍍層表觀質(zhì)量，在用量上無嚴格規(guī)定。
按文獻［6］中常規(guī)化學鍍鎳液的配方比例，以含鎳量6.029g/L為成分配比的基準，對電鍍老化液進行調(diào)整處理，并在其余主要成分的濃度變化下做對比鍍覆試驗，確定出轉(zhuǎn)化鍍液的基本成分配比，如表3所示。其中十二烷基硫酸鈉為化學純，其余都為分析純。
2.4轉(zhuǎn)化鍍液的操作工藝
轉(zhuǎn)化鍍液用于化學鍍鎳磷合金時，鍍液的pH值是重要的操作工藝條件，對鍍液的沉積速度、穩(wěn)定性有直接影響，且鍍層的磷含量會隨pH值的變化而改變［7］，施鍍溫度T對鍍覆過程也有顯著影響，特別是對沉積速度影響更為顯著［8］。通?；瘜W鍍液的pH值在4～6之間，溫度T為80～98℃，隨鍍覆生產(chǎn)的要求而不同;鍍液的攪拌程度也是影響因素之一，但其對化學鍍的影響沒有電鍍強烈，鍍覆試驗中，鍍件的材質(zhì)為低碳鋼，形狀為平面矩形片，尺寸為49mm×24mm×1mm，鍍件較小且形狀簡單，鍍液可自由地流通循環(huán)，不需對其額外攪拌;鍍槽的裝載量也會影響鍍液的鍍覆效果，但只有裝載量呈數(shù)倍變化時鍍覆效果才會產(chǎn)生明顯變化。
按常規(guī)生產(chǎn)要求，確定轉(zhuǎn)化鍍液的操作工藝:pH=4.5、T=90℃、靜鍍、裝載比=1dm2/L。實驗中，始終采用上述工藝。
2.5轉(zhuǎn)化鍍液的優(yōu)化
為了獲得施鍍效果更好的轉(zhuǎn)化鍍液，在不同鎳離子濃度下，對鍍液的沉積速度及穩(wěn)定性進行測試，分析鎳離子濃度對鍍液性能的影響，由此確定轉(zhuǎn)化鍍液的優(yōu)化配比。
鍍液中，鎳離子同還原劑與絡(luò)合劑的濃度之比應(yīng)在一定的范圍內(nèi)［9］，緩沖劑與穩(wěn)定劑的濃度也應(yīng)在一定區(qū)間。試驗中，鎳離子與次亞磷酸鈉及乳酸之比始終為6.029g∶25g和6.029g∶28mL，并保持無水乙酸鈉與硫脲的濃度分別為20g/L和2mg/L。
2.5.1沉積速度的測定
鍍液沉積速度v=Δd/Δt，Δd為鍍層增厚(μm)，Δt為施鍍時段的時間長短(h)。用稱重法［10］測算Δd，Δd用式(2)計算。
Δd=(Δm×104)/(γ×S)(2)
式(2)中，S為施鍍面積(cm2)，Δm為施鍍面上增加的鍍層質(zhì)量(g)，由鍍件施鍍前后的質(zhì)量確定Δm，γ為鍍層密度(g/cm3)，根據(jù)文獻［11］的描述，取γ為8g/cm3。測定的沉積速度是連續(xù)施鍍30min內(nèi)的平均沉積速度，此過程中鍍液變化很小，故測定時不必調(diào)整鍍液的成分及pH值。
2.5.2穩(wěn)定性的測定
鍍液穩(wěn)定性測定采用標準的氯化鈀加速試驗法［12］，即向50mL60℃的鍍液中加入1mL濃度為0.1g/L的氯化鈀溶液，測量從加入氯化鈀溶液到鍍液生成黑色沉淀的時間(穩(wěn)定時間)，由時間長短判定穩(wěn)定性，時間越長，穩(wěn)定性越好。
2.6鍍層基本性能的測試
為了評估鍍敷質(zhì)量，對鍍層的基本性能進行測定。包括鍍層斷面的顯微形貌、鍍層斷面的顯微硬度、鍍層表面的顯微形貌、鍍層與基體的結(jié)合強度(采用熱振法和銼銷法［13］定性測試)。
制備鍍層轉(zhuǎn)化鍍液采用優(yōu)化配比，操作工藝為:pH=4.5、T=90℃、靜鍍、裝載比=1dm2/L。施鍍過程中用1∶1濃氨水定期調(diào)節(jié)鍍液pH值，保持在4.5±0.2，并定期補充鍍液蒸發(fā)的水分，維持鍍液體積不變。連續(xù)施鍍，獲得相應(yīng)厚度的鍍層用于測試。
3·實驗結(jié)果與討論
3.1鎳離子濃度對鍍液性能的影響
3.1.1對沉積速度的影響
圖1所示為鎳離子濃度對鍍液沉積速度的影響。隨著鎳離子濃度的增大，鎳離子發(fā)生沉積反應(yīng)的機會增加，沉積速度呈現(xiàn)加快的趨勢，但各濃度階段的變化幅度不同。當濃度為5→6g/L和8→9g/L時，沉積速度快速遞增，整個曲線呈臺階狀變化。
3.1.2對穩(wěn)定性的影響
表4所示為鎳離子濃度對鍍液穩(wěn)定性的影響。
從表4的數(shù)據(jù)可看出，隨鎳離子濃度的增大，穩(wěn)定時間減少，鍍液穩(wěn)定性下降。鎳離子以游離狀態(tài)和絡(luò)合狀態(tài)兩種形式存在，鎳離子總濃度的增大使得自由鎳離子濃度相應(yīng)增加，鎳離子獲得更多的沉積機會，從而降低了鍍液的穩(wěn)定性。
3.2轉(zhuǎn)化鍍液的優(yōu)化配比
從前述Ni2+濃度對鍍液性能的影響結(jié)果中，選出沉積速度較快且穩(wěn)定性適中的測試組，并考慮到實際施鍍中鍍液是連續(xù)工作的，Ni2+濃度會有一定的變化，確定轉(zhuǎn)化鍍液的最佳Ni2+濃度為7g/L，由此得優(yōu)化后的鍍液組成如表5所示，其中十二烷基硫酸鈉為化學純，其余均為分析純。
3.3鍍層的基本性能
采用表5所示的優(yōu)化轉(zhuǎn)化鍍液，連續(xù)施鍍獲得厚度約105μm的鎳磷合金鍍層。觀察鍍層斷面的金相圖(如圖2所示)，鍍層厚度均勻，斷面無分層現(xiàn)象。
在鍍層斷面上選擇到基體不同距離的測點進行顯微硬度測試，結(jié)果如表6所示。
從表6可以看出，鍍層硬度幾乎不隨厚度變化而改變，由于鍍層硬度與鍍層磷含量相關(guān)，間接表明鍍層的磷含量不隨鍍層的增厚變化。
鍍層表面的顯微形貌如圖3所示，表面呈現(xiàn)鎳磷合金化學鍍層典型的胞狀物特征，胞狀物分布均勻、大小勻稱、弧度平坦，表面無節(jié)瘤、裂紋、凹陷、針孔等缺陷。
制備厚度約為30μm的鍍層，對鍍層與基體的結(jié)合強度進行定性測試。經(jīng)測試，鍍層未出現(xiàn)翹皮、鼓泡、脫落等現(xiàn)象，表明鍍層與基體結(jié)合牢固。
4·結(jié)論
本文將鎳磷合金的電鍍老化液轉(zhuǎn)化為化學鍍液使用，優(yōu)化的轉(zhuǎn)化鍍液成分較常規(guī)的化學鍍液復雜，但其基本性能符合化學鍍過程的要求。鍍液的沉積速度較高(約為25μm/h)、穩(wěn)定性好(用標準的氯化鈀加速試驗法測定的穩(wěn)定時間大于30min)，所獲鍍層與基體結(jié)合牢固、厚度均勻、表面平整、硬度較高且不同厚度下的測值很接近((525±7)HV，間接反映了鍍層的磷含量是穩(wěn)定的)。
上述結(jié)果表明，將電鍍老化液轉(zhuǎn)化為化學鍍液再使用是可行的，對電鍍老化液的這種處理方式將無害化與資源再利用相結(jié)合，實現(xiàn)了鎳資源的回收再生。
［參考文獻］
［1］劉仁志．現(xiàn)代電鍍手冊［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2010:3－11．
［2］姜曉霞，沈偉．化學鍍理論及實踐［M］．北京:國防工業(yè)出版社，2000:3－4．
［3］周榮廷．化學鍍鎳的原理與工藝［M］．北京:國防工業(yè)出版社，1975:34－38．
［4］陳天玉．鍍鎳故障處理及實例［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2010:273－302．
［5］張春麗，周琦，趙平．電鍍鎳磷合金工藝初探［J］．材料保護．2005，38(2):31－33．
［6］張九淵．表面工程與失效分析［M］．杭州:浙江大學出版社，2005:111－113．
［7］王琳，孫本良，李成威，等．pH值對中溫化學鍍鎳－磷的影響［J］．表面技術(shù)，2009，38(2):60－62．
［8］王福生，許蕓蕓，宋兵魁，等．化學鍍Ni－P合金工藝的研究［J］．天津化工，2004，18(5):1－3．
［9］廖戎，景小明，岑貴俐，等．化學鍍鎳磷合金的工藝研究［J］．礦物巖石，2002，22(1):83－86．
［10］沈?qū)幰唬S強令，吳以南，等．鍍鎳技術(shù)問答［M］．上海:上?？茖W技術(shù)出版社，1985:120．
［11］李寧．化學鍍實用技術(shù)［M］．2版．北京:化學工業(yè)出版社，2012:190－191．
［12］劉海萍，李寧，畢四富．穩(wěn)定劑對化學鍍鎳液及鍍層性能的影響［J］．電鍍與環(huán)保，2006，26(2):20－23．
［13］梁志杰．現(xiàn)代表面鍍覆技術(shù)問答［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2004:179．責任編輯:唐海燕
程鯤
(鹽城工學院基礎(chǔ)教學部，江蘇鹽城224051)
摘要：電鍍老化液中含有重金屬，屬于危險廢液。文章提出了一種處理電鍍鎳磷合金老化鍍液的新方法，該方法可將電鍍老化液轉(zhuǎn)化為可用的化學鍍液。研究了轉(zhuǎn)化鍍液的鎳離子濃度對沉積速度及穩(wěn)定性的影響，確定了轉(zhuǎn)化鍍液的優(yōu)化配比，測試了鍍層的結(jié)合力及鍍層斷面不同測點的顯微硬度，觀察了鍍層表面及斷面的微觀形貌。結(jié)果表明，鍍層具有合格的結(jié)合強度和中等的硬度，致密平滑，磷含量穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：化學鍍液;鎳磷合金;老化液處理
中圖分類號:TQ153文獻標志碼:A文章編號:1671－0436(2013)06－0049－05
0·引言
電鍍是指通過電流作用，從含有被鍍金屬離子的溶液中，在陰極材料的表面形成金屬沉積的鍍覆過程。［1］電鍍液會逐漸老化失效，電鍍老化液中含大量重金屬，不能直接排放，必須進行無害化處理。針對鎳磷合金電鍍老化液，提出一種鎳離子的回收處理方法，其基本思路是利用鎳磷合金的化學鍍液與電鍍老化液在成分上的相似性，將電鍍老化液轉(zhuǎn)化為可用于化學鍍的溶液，達到鎳離子回收利用的目的，本文將這種轉(zhuǎn)化后的溶液稱為“轉(zhuǎn)化鍍液”。
1·電鍍老化液轉(zhuǎn)化利用的基本原理
鎳磷合金的電鍍液常采用亞磷酸型，主要成分為鎳鹽和亞磷酸鹽。其電鍍老化液轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)化鍍液時，需分析亞磷酸鹽對化學鍍過程的影響。
化學鍍的基本鍍覆原理是:在有催化能力的鍍件表面上，鍍液中的還原劑能將金屬離子還原并沉積于表面，只要表面可持續(xù)催化，鍍層就能不斷增厚。［2］鎳磷合金的化學鍍液常采用酸性次亞磷酸鹽型，主要成分為鎳鹽和次亞磷酸鹽。根據(jù)化學鍍的原子氫析出機理，其主要沉積反應(yīng)如下［3］:
由此可知，鎳磷合金電鍍老化液中的亞磷酸鹽可能會影響轉(zhuǎn)化鍍液的化學鍍過程。此外，電鍍老化液還可能含有其他有機物及金屬離子，這些雜質(zhì)一般在電鍍生產(chǎn)過程的常規(guī)處理中已大量去除［4］，含量較低，其對化學鍍過程的影響較小。
將含高濃度鎳的電鍍老化液用于配制轉(zhuǎn)化鍍液時，電鍍老化液的鎳離子濃度比化學鍍要求的溶液濃度高出一個數(shù)量級，應(yīng)以鎳離子濃度為判別指標，將電鍍老化液稀釋至符合化學鍍要求的濃度，所含多余成分(對化學鍍無害的及有害的成分)的濃度由于稀釋作用而變得很低，對化學鍍過程影響甚微，其余所需成分按相應(yīng)化學鍍液的成分配比補充。由此過程形成的轉(zhuǎn)化鍍液成分較一般化學鍍液復雜，若轉(zhuǎn)化鍍液的鍍覆效果達到鎳磷合金化學鍍的基本要求，則表明這種轉(zhuǎn)化利用是可行的。
2·電鍍老化液轉(zhuǎn)化利用的實驗方法
2.1儀器與藥品
試驗中主要使用以下設(shè)備:電熱恒溫水浴鍋，型號HWS24，熱功率2400W;分析天平，F(xiàn)A1004N，精度1mg;金相顯微鏡，型號NikonH550L，最大放大倍數(shù)1400;顯微硬度計，型號HXD－1000TM，最大放大倍數(shù)600;箱式電阻爐，型號SX－12－10，額定熱功率12kW。使用的主要化學藥品如表1所示。
2.2電鍍老化液的模擬調(diào)配
研究中，鎳磷合金電鍍液為亞磷酸型，其老化液采用模擬調(diào)配的方式獲得，對比文獻［5］的電鍍液配方，按電鍍液的一般老化規(guī)律，調(diào)配的電鍍老化液，其成分如表2所示(因為雜質(zhì)對轉(zhuǎn)化鍍液的影響較小，雜質(zhì)未列出)，其中十二烷基硫酸鈉為化學純，其余都為分析純。
2.3轉(zhuǎn)化鍍液的基本組成
對表2所示的電鍍老化液，調(diào)整各成分的配比，去除或添加相應(yīng)物質(zhì)，使轉(zhuǎn)化后的溶液符合鎳磷合金化學鍍液的工藝要求。配比調(diào)整中，Ni-SO4·6H2O與NiCl2·6H2O是化學鍍液中Ni2+的來源，對其保留，僅對濃度進行調(diào)整;H3BO3可作為化學鍍液的pH緩沖劑，對其保留;H3PO3是化學鍍的反應(yīng)產(chǎn)物，隨化學鍍的進行，濃度將不斷增加，不必對其進行特別處理;在電鍍與化學鍍生產(chǎn)上，十二烷基硫酸鈉常用作潤濕劑，提高鍍層表觀質(zhì)量，在用量上無嚴格規(guī)定。
按文獻［6］中常規(guī)化學鍍鎳液的配方比例，以含鎳量6.029g/L為成分配比的基準，對電鍍老化液進行調(diào)整處理，并在其余主要成分的濃度變化下做對比鍍覆試驗，確定出轉(zhuǎn)化鍍液的基本成分配比，如表3所示。其中十二烷基硫酸鈉為化學純，其余都為分析純。
2.4轉(zhuǎn)化鍍液的操作工藝
轉(zhuǎn)化鍍液用于化學鍍鎳磷合金時，鍍液的pH值是重要的操作工藝條件，對鍍液的沉積速度、穩(wěn)定性有直接影響，且鍍層的磷含量會隨pH值的變化而改變［7］，施鍍溫度T對鍍覆過程也有顯著影響，特別是對沉積速度影響更為顯著［8］。通?；瘜W鍍液的pH值在4～6之間，溫度T為80～98℃，隨鍍覆生產(chǎn)的要求而不同;鍍液的攪拌程度也是影響因素之一，但其對化學鍍的影響沒有電鍍強烈，鍍覆試驗中，鍍件的材質(zhì)為低碳鋼，形狀為平面矩形片，尺寸為49mm×24mm×1mm，鍍件較小且形狀簡單，鍍液可自由地流通循環(huán)，不需對其額外攪拌;鍍槽的裝載量也會影響鍍液的鍍覆效果，但只有裝載量呈數(shù)倍變化時鍍覆效果才會產(chǎn)生明顯變化。
按常規(guī)生產(chǎn)要求，確定轉(zhuǎn)化鍍液的操作工藝:pH=4.5、T=90℃、靜鍍、裝載比=1dm2/L。實驗中，始終采用上述工藝。
2.5轉(zhuǎn)化鍍液的優(yōu)化
為了獲得施鍍效果更好的轉(zhuǎn)化鍍液，在不同鎳離子濃度下，對鍍液的沉積速度及穩(wěn)定性進行測試，分析鎳離子濃度對鍍液性能的影響，由此確定轉(zhuǎn)化鍍液的優(yōu)化配比。
鍍液中，鎳離子同還原劑與絡(luò)合劑的濃度之比應(yīng)在一定的范圍內(nèi)［9］，緩沖劑與穩(wěn)定劑的濃度也應(yīng)在一定區(qū)間。試驗中，鎳離子與次亞磷酸鈉及乳酸之比始終為6.029g∶25g和6.029g∶28mL，并保持無水乙酸鈉與硫脲的濃度分別為20g/L和2mg/L。
2.5.1沉積速度的測定
鍍液沉積速度v=Δd/Δt，Δd為鍍層增厚(μm)，Δt為施鍍時段的時間長短(h)。用稱重法［10］測算Δd，Δd用式(2)計算。
Δd=(Δm×104)/(γ×S)(2)
式(2)中，S為施鍍面積(cm2)，Δm為施鍍面上增加的鍍層質(zhì)量(g)，由鍍件施鍍前后的質(zhì)量確定Δm，γ為鍍層密度(g/cm3)，根據(jù)文獻［11］的描述，取γ為8g/cm3。測定的沉積速度是連續(xù)施鍍30min內(nèi)的平均沉積速度，此過程中鍍液變化很小，故測定時不必調(diào)整鍍液的成分及pH值。
2.5.2穩(wěn)定性的測定
鍍液穩(wěn)定性測定采用標準的氯化鈀加速試驗法［12］，即向50mL60℃的鍍液中加入1mL濃度為0.1g/L的氯化鈀溶液，測量從加入氯化鈀溶液到鍍液生成黑色沉淀的時間(穩(wěn)定時間)，由時間長短判定穩(wěn)定性，時間越長，穩(wěn)定性越好。
2.6鍍層基本性能的測試
為了評估鍍敷質(zhì)量，對鍍層的基本性能進行測定。包括鍍層斷面的顯微形貌、鍍層斷面的顯微硬度、鍍層表面的顯微形貌、鍍層與基體的結(jié)合強度(采用熱振法和銼銷法［13］定性測試)。
制備鍍層轉(zhuǎn)化鍍液采用優(yōu)化配比，操作工藝為:pH=4.5、T=90℃、靜鍍、裝載比=1dm2/L。施鍍過程中用1∶1濃氨水定期調(diào)節(jié)鍍液pH值，保持在4.5±0.2，并定期補充鍍液蒸發(fā)的水分，維持鍍液體積不變。連續(xù)施鍍，獲得相應(yīng)厚度的鍍層用于測試。
3·實驗結(jié)果與討論
3.1鎳離子濃度對鍍液性能的影響
3.1.1對沉積速度的影響
圖1所示為鎳離子濃度對鍍液沉積速度的影響。隨著鎳離子濃度的增大，鎳離子發(fā)生沉積反應(yīng)的機會增加，沉積速度呈現(xiàn)加快的趨勢，但各濃度階段的變化幅度不同。當濃度為5→6g/L和8→9g/L時，沉積速度快速遞增，整個曲線呈臺階狀變化。
3.1.2對穩(wěn)定性的影響
表4所示為鎳離子濃度對鍍液穩(wěn)定性的影響。
從表4的數(shù)據(jù)可看出，隨鎳離子濃度的增大，穩(wěn)定時間減少，鍍液穩(wěn)定性下降。鎳離子以游離狀態(tài)和絡(luò)合狀態(tài)兩種形式存在，鎳離子總濃度的增大使得自由鎳離子濃度相應(yīng)增加，鎳離子獲得更多的沉積機會，從而降低了鍍液的穩(wěn)定性。
3.2轉(zhuǎn)化鍍液的優(yōu)化配比
從前述Ni2+濃度對鍍液性能的影響結(jié)果中，選出沉積速度較快且穩(wěn)定性適中的測試組，并考慮到實際施鍍中鍍液是連續(xù)工作的，Ni2+濃度會有一定的變化，確定轉(zhuǎn)化鍍液的最佳Ni2+濃度為7g/L，由此得優(yōu)化后的鍍液組成如表5所示，其中十二烷基硫酸鈉為化學純，其余均為分析純。
3.3鍍層的基本性能
采用表5所示的優(yōu)化轉(zhuǎn)化鍍液，連續(xù)施鍍獲得厚度約105μm的鎳磷合金鍍層。觀察鍍層斷面的金相圖(如圖2所示)，鍍層厚度均勻，斷面無分層現(xiàn)象。
在鍍層斷面上選擇到基體不同距離的測點進行顯微硬度測試，結(jié)果如表6所示。
從表6可以看出，鍍層硬度幾乎不隨厚度變化而改變，由于鍍層硬度與鍍層磷含量相關(guān)，間接表明鍍層的磷含量不隨鍍層的增厚變化。
鍍層表面的顯微形貌如圖3所示，表面呈現(xiàn)鎳磷合金化學鍍層典型的胞狀物特征，胞狀物分布均勻、大小勻稱、弧度平坦，表面無節(jié)瘤、裂紋、凹陷、針孔等缺陷。
制備厚度約為30μm的鍍層，對鍍層與基體的結(jié)合強度進行定性測試。經(jīng)測試，鍍層未出現(xiàn)翹皮、鼓泡、脫落等現(xiàn)象，表明鍍層與基體結(jié)合牢固。
4·結(jié)論
本文將鎳磷合金的電鍍老化液轉(zhuǎn)化為化學鍍液使用，優(yōu)化的轉(zhuǎn)化鍍液成分較常規(guī)的化學鍍液復雜，但其基本性能符合化學鍍過程的要求。鍍液的沉積速度較高(約為25μm/h)、穩(wěn)定性好(用標準的氯化鈀加速試驗法測定的穩(wěn)定時間大于30min)，所獲鍍層與基體結(jié)合牢固、厚度均勻、表面平整、硬度較高且不同厚度下的測值很接近((525±7)HV，間接反映了鍍層的磷含量是穩(wěn)定的)。
上述結(jié)果表明，將電鍍老化液轉(zhuǎn)化為化學鍍液再使用是可行的，對電鍍老化液的這種處理方式將無害化與資源再利用相結(jié)合，實現(xiàn)了鎳資源的回收再生。
［參考文獻］
［1］劉仁志．現(xiàn)代電鍍手冊［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2010:3－11．
［2］姜曉霞，沈偉．化學鍍理論及實踐［M］．北京:國防工業(yè)出版社，2000:3－4．
［3］周榮廷．化學鍍鎳的原理與工藝［M］．北京:國防工業(yè)出版社，1975:34－38．
［4］陳天玉．鍍鎳故障處理及實例［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2010:273－302．
［5］張春麗，周琦，趙平．電鍍鎳磷合金工藝初探［J］．材料保護．2005，38(2):31－33．
［6］張九淵．表面工程與失效分析［M］．杭州:浙江大學出版社，2005:111－113．
［7］王琳，孫本良，李成威，等．pH值對中溫化學鍍鎳－磷的影響［J］．表面技術(shù)，2009，38(2):60－62．
［8］王福生，許蕓蕓，宋兵魁，等．化學鍍Ni－P合金工藝的研究［J］．天津化工，2004，18(5):1－3．
［9］廖戎，景小明，岑貴俐，等．化學鍍鎳磷合金的工藝研究［J］．礦物巖石，2002，22(1):83－86．
［10］沈?qū)幰唬S強令，吳以南，等．鍍鎳技術(shù)問答［M］．上海:上?？茖W技術(shù)出版社，1985:120．
［11］李寧．化學鍍實用技術(shù)［M］．2版．北京:化學工業(yè)出版社，2012:190－191．
［12］劉海萍，李寧，畢四富．穩(wěn)定劑對化學鍍鎳液及鍍層性能的影響［J］．電鍍與環(huán)保，2006，26(2):20－23．
［13］梁志杰．現(xiàn)代表面鍍覆技術(shù)問答［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2004:179．責任編輯:唐海燕
