專利名稱：用碳銨溶液電解退除鐵基體銅，鎳鍍層的方法
此發(fā)明屬輕工業(yè)系統(tǒng)電鍍行業(yè)“退鍍”工藝。
“退鍍”是每個(gè)電鍍廠不可缺少的環(huán)節(jié)，盡管采用先進(jìn)的電鍍技術(shù)，但由于基體表面的缺陷、電流分布不均、雜質(zhì)干擾和技術(shù)條件控制不當(dāng)?shù)仍?，總難免有部份表面不合格的電鍍產(chǎn)品，需要返工，即要求退鍍后再重新電鍍。對(duì)于鐵基體上的銅、鎳、鉻鍍層的退除而言，到目前為止，盡管國(guó)內(nèi)外所采用的退鍍?nèi)芤号浞郊肮に囉卸喾N，但歸納起來，主要有三大類1、用鹽酸溶液將鉻層退除后，采用堿性體系的溶液退除鎳和銅。主要是采用硝基芳香族化合物為氧化劑，分別采用氰化鈉、乙二胺或復(fù)合磷酸鹽等為絡(luò)合劑進(jìn)行化學(xué)法退鍍。通常在生產(chǎn)上是采用間硝基苯磺酸鈉(防染鹽)和氰化鈉溶液進(jìn)行退鍍。
2、用鹽酸溶液將鉻層退除后，采用酸性體系的溶液除鎳和銅。其中生產(chǎn)上有采用濃硝酸與氯化鈉溶液進(jìn)行化學(xué)法退鍍的，也有采用硫酸溶液、硫酸與磷酸溶液或鉻酸與硼酸溶液進(jìn)行電解退除鎳和銅層的。
3、近年來，有采用硝酸鹽、三乙醇胺、醋酸與醋酸鈉及其他多種添加劑組成的溶液電解退除鉻、鎳、銅鍍層新工藝的研究等。
所有上述各種各類方法，都不同程度上存在毒性大、溶液壽命短、成本高、不便回收金屬、造成環(huán)境污染或腐蝕鐵基體等缺點(diǎn)。
本方法針對(duì)退除鐵基體上鉻、鎳、銅層主要困難是需要其脫落的鎳不易溶解，而要求不受腐蝕的基體鐵又易溶解的特點(diǎn)，根據(jù)鎳、銅及鐵的化學(xué)特性和電化學(xué)有關(guān)理論，利用碳酸氫銨(NH3-CO2-H2O系)溶液進(jìn)行電解退除鎳和銅鍍層，可完全達(dá)到預(yù)期的效果。中間試驗(yàn)證明，本工藝較之其他任何一種退除鎳、銅鍍層的方法都有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)第一、本工藝退鍍保證對(duì)鐵基體不腐蝕;不影響工件重鍍。
第二、退鍍?nèi)芤嚎捎棉r(nóng)用的碳銨(化肥)配制，價(jià)格便宜，所用添加劑量少、安全、可靠、便宜、來源容易。
第三、退鍍過程能同時(shí)回收鎳和銅;保證退鍍?nèi)芤洪L(zhǎng)期重復(fù)使用。
第四、環(huán)境污染少，不影響人體健康，可謂一種無污染或少污染的退鍍工藝。
第五、適應(yīng)性強(qiáng)。對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的工件的鍍層能退除，對(duì)于雙鎳鍍層或銅-鋅合金等鍍層也能退除。退鍍?cè)O(shè)備簡(jiǎn)單，根據(jù)退鍍工件的形狀與大小，可采用掛式退鍍或滾式退鍍。規(guī)?？纱罂尚?，技術(shù)控制容易。
本方法退鍍?cè)囼?yàn)時(shí)，主要是以鍍層不合格的指甲鉗的鉗身為試樣。其鍍層厚度分別為鉻層0.25微米;鎳層6～7微米;銅層1.5～2微米。在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)進(jìn)行探索溶液配方及技術(shù)條件基礎(chǔ)上，根據(jù)指甲鉗鉗身的形狀特點(diǎn)，采用滾式退鍍進(jìn)行擴(kuò)大試驗(yàn)。其試驗(yàn)流程如

圖1所示。這是仿照生產(chǎn)上退鍍作業(yè)工序進(jìn)行的，所不同的是采用碳銨溶液電解法代替現(xiàn)行的氰化鈉等退鍍法。試驗(yàn)過程是按預(yù)定的試驗(yàn)計(jì)劃，稱取一定數(shù)量生產(chǎn)線上返回退鍍的鉗身，放入鹽酸(1∶1)溶液內(nèi)溶解鉻層。隨后將已退鉻的鉗身裝入塑料滾筒內(nèi)，放入電解槽中作為陽極進(jìn)行電解退除鎳和銅。退除鎳和銅的鉗身送去分檢后返回電解車間生產(chǎn)線重鍍。
為了達(dá)到上述目的，本方法在碳銨溶液電解時(shí)，必須向退鍍液中加入鈉或銨的硫酸鹽、氯化物及酒石酸鹽等添加劑，以保證電解退鍍的順利進(jìn)行。
此外主要技術(shù)條件陽極電流密度1～2.5安/分米2，陰極電流密度4～6安/分米2，電解液溫度40～55℃，滾筒轉(zhuǎn)速圓形滾筒10轉(zhuǎn)/分，六角滾筒8轉(zhuǎn)/分，滾筒與陰極距離100～150毫米。
試驗(yàn)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)試驗(yàn)規(guī)模平均達(dá)7～8公斤鉗身/槽次，通過的直流電流達(dá)180～200安培?，F(xiàn)將碳銨溶液電解法退除指甲鉗鉗身銅、鎳鍍層的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，歸納如下1.滾筒處理能力，公斤鉗身/升(滾筒容積)·小時(shí)0.12～0.162.碳銨消耗量，公斤/公斤鉗身0.06～0.083.槽電壓，伏7～94.電流效率，%18～205.退鍍時(shí)間，小時(shí)/槽2.5～36.電能消耗，度電/公斤鉗身0.7～0.8度電/米2(表面積) 3.1～3.5
7.一次退鍍率(按鉗身重計(jì))%平均988.水耗，升/公斤鉗身10～159.鉗身帶出電解槽的氨量，克/公斤鉗身0.3～0.510.電解槽面揮發(fā)的氨量，克/米2(槽面)·小時(shí) 100～15011.陰極沉積物的金屬含量，%鎳50～60銅4～712.陰極沉積物的視比重1.2513.陽極與陰極面積比4～7∶1上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中，電能消耗還有可能降低的。因?yàn)樵谏a(chǎn)中可望將槽電壓降低，退鍍時(shí)間亦會(huì)有所縮短。
退鍍的成本對(duì)比為了說明本退鍍工藝在經(jīng)濟(jì)上的合理性，現(xiàn)將碳銨溶液電解法與氰化鈉-防染鹽法的退鍍成本作一比較。今以退鍍100公斤的指甲鉗鉗身(以201＃鉗身計(jì)，100公斤具有22.5米2的表面積)的鉻、鎳、銅鍍層進(jìn)行計(jì)算對(duì)比，其結(jié)果列于表1。從表中可見，碳銨溶液電解法的成本約為氰化鈉-防染鹽法的34%。如果考慮回收鎳和銅，僅為20%左右。這明顯地說明本工藝的優(yōu)越性。
“三廢”治理問題在電解退鍍過程中，有一定數(shù)量的氨自電解液面揮發(fā)。按規(guī)定，車間空氣中含氨最高容許濃度為30毫克/標(biāo)米3。因此，在生產(chǎn)上應(yīng)用時(shí)，要在電解槽槽面一側(cè)設(shè)置排氣和相應(yīng)的吸收設(shè)備。不過，據(jù)測(cè)定和實(shí)踐表明，氨的揮發(fā)量并不大，而且采用浮粒覆蓋法可降低氨的揮發(fā)。
退鍍結(jié)束，滾筒出槽時(shí)可用洗水淋洗鉗身，因此，鉗身帶出的氨量不多，故不會(huì)造成環(huán)境污染。
陰極產(chǎn)出的金屬粉末，可回收鎳和銅。這不但不會(huì)污染環(huán)境。還可使退鍍成本進(jìn)一步降低。
碳銨溶液電解法與氰化鈉-防染鹽法退鍍成本對(duì)比(按100公斤201＃鉗身計(jì))表權(quán)利要求
1.用碳銨溶液電解退除鐵基體銅、鎳鍍層的方法，包括退鉻、水洗、電解、水洗、分檢的工藝流程。其特征是在純的碳銨溶液電解時(shí)，向退鍍?nèi)芤褐屑尤脞c或銨的硫酸鹽，氯化物及酒石酸鹽等添加劑。
2.按照第一項(xiàng)，其特征是電解過程陽極電流密度為1～2.5安/分米2，陰極電流密度為4～6安/分米2，電解液溫度為40～55℃。
3.按照第1項(xiàng)，其特征是園形滾筒轉(zhuǎn)速10轉(zhuǎn)/分，六角滾筒轉(zhuǎn)速為8轉(zhuǎn)/分。
4.按照第1項(xiàng)，其特征是滾筒與陰極距離為100～150毫米。
5.按照第1項(xiàng)，其特征是可采用掛式或滾式退鍍。
全文摘要
本發(fā)明屬輕工業(yè)系統(tǒng)電鍍行業(yè)“退鍍”工藝。它針對(duì)退除鐵基體上鎳、銅層主要困難是需要其脫落的鎳不易溶解，而要求不受腐蝕的基體鐵又易溶解的特點(diǎn)，根據(jù)鎳、銅及鐵的化學(xué)特性和電化學(xué)有關(guān)理論，利用碳銨(NH
文檔編號(hào)C25F5/00GK1030102SQ87104298
公開日1989年1月4日 申請(qǐng)日期1987年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月16日
發(fā)明者黃上信, 楊云華, 林建民 申請(qǐng)人:廣東工學(xué)院