综述：关于电子电镀中的清洁生产（三）
3.4无铬(Ⅵ)钝化工艺长期以来铬酸盐钝化广泛用于镀锌层、镀银层等以及铝合金、镁合金等轻金属的表面处理。但由于六价铬毒性大,因此,研究和开发无毒或低毒的钝化工艺以替代铬酸盐钝化势在必行。目前三价铬钝化已开始应用于生产,市场上已有商品供应,使用方便,效果较好。无铬钝化的研究取得积极进展,但市场上还未见有商品供应。
镀锌三价铬钝化工艺简单,维护容易,能得到蓝白色、彩虹色和黑色等不同色彩的钝化膜,并且有较好的耐高温性。
三价铬钝化液中主要含有:
(1)成膜剂,提供三价铬离子,如Cr2(NO3)3、CrCl3等。
(2)配位剂,与三价铬离子形成稳定配位化合物,对三价铬的配位能力不能太强,否则会影响钝化膜的形成。
(3)氧化剂,使锌层溶解生成锌离子,成膜速率加快,常用的氧化剂为硝酸盐等。
(4)调色剂,在钝化液中加入某些活性金属离子,可以改变钝化膜的外观颜色,如Co、Mo、Ce、Ni及稀土金属混合物等。
(5)添加剂,如表面活性剂等有助于生成均匀钝化膜。
三价铬钝化膜不具有自修复功能,为弥补这一缺陷,可用封闭剂等后处理措施提高耐蚀性。有些封闭剂会与三价铬钝化膜发生反应,生成更耐久的保护膜,如以硅酸盐为基的混合物封闭剂,它会使少量部分的钝化膜浸出,在表面上留下硅酸盐反应产物,提高耐蚀性和抗磨性。其他的封闭剂还有硅烷基、有机清漆等亦能提高钝化膜耐蚀性。市场上已有各种商品化封闭剂供应。
3.5替代六价铬镀铬工艺
六价铬镀铬由于毒性大,受到严格的限制,目前替代六价铬镀铬工艺有以下三种:
3.5.1替代装饰性镀铬工艺
SnCo、SnNi、SnCoZn、NiW、CoW等合金作为装饰性代铬镀层已在生产上获得应用,其中SnCo和CoW合金的色泽接近六价铬镀层,而SnCoZn三元合金(其中各元素质量分数分别为Sn80%、Co16%、Zn4%)的色泽酷似铬层,不易变色,不易脆裂,耐蚀性好。
3.5.2三价铬镀铬工艺
三价铬镀铬取代六价铬装饰性镀铬工艺已应用于生产,国内外都有商品供应。三价铬镀铬的优点是使用电流密度低,分散能力好及沉积速率快。缺点是镀层色泽略带暗,比不上六价铬镀铬。
关于三价铬镀硬铬的研究还在试验中,目前尚有困难,还不能应用于生产。
3.5.3功能性代硬铬工艺
(1)电镀镍合金代硬铬
主要有电镀NiW、NiP、NiB、NiMo等。这些镍合金镀层具有较高硬度和耐磨性,经过热处理后,维氏硬度可达1000以上。
(2)电镀镍合金复合镀层代硬铬
在上述镍合金基液中加入如SiC、Al2O3、BC等微细的硬质微粒,增加镀层硬度,提高耐磨性,代替镀硬铬。
(3)化学镀合金或化学复合镀合金代硬铬
化学镀镍合金,如NiP、NiB、NiWP;
化学镀镍合金复合镀层,如NiPSiC、NiPSiO2。
化学镀镍合金镀液的分散能力非常好,镀层具有较高硬度和耐磨性。
4结束语
电子电镀生产过程中使用的有害物质和产生的废液、废气和废渣对环境带来的危害已引起人们的严重关切。我国电子相关企业必须尽快建立完善的环保制度,认真落实,并采取积极有效的措施,采用先进的工艺技术和设备,尽可能将污染控制在源头上,只有在电镀生产中禁用或限用有害物质,减少污染排放,提高资源利用,才能保证电镀业的持续发展。
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