化学镀镍的废液处理

日期: 2024-06-03 21:03:59|浏览: 64|编号: 71493

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化学镀镍的废液处理

在化学镀镍废液中,若无络合剂或络合剂量较少,可直接用氢氧化钠(浓度为6mol/L)来调节pH值。

根据废液中镍离子的浓度,加入适量的NaOH,使镍离子以Ni(OH)2的形式沉淀出来,从而去除。用螯合剂去除废液中的镍,先用CaO调节废液pH值到8左右,去除大部分有机酸螯合剂,然后在废液中加入CaO或NaOH,调节废液pH值到11-12,使废液中的大部分镍离子及其他重金属离子发生沉淀反应,再加入适量的高分子絮凝剂,加速不溶物的沉降。在沉降过程中,加入适当适量的氧化剂(高锰酸钾、过氧化氢或氯气等),去除废液中的次磷酸盐和亚磷酸盐,有利于镍离子的沉淀,降低废水的化学需氧量(COD)。 (1)机理

化学镀镍是利用还原剂将溶液中的镍离子还原,沉积在有催化活性的表面上。化学镀镍可采用多种还原剂,目前工业上最常用的化学镀镍工艺是以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍工艺,普遍接受的反应机理为“原子氢理论”和“氢化物理论”。

1)原子氢理论

原子氢理论认为,溶液中的Ni2+是通过还原剂次磷酸钠()释放出的原子活性氢还原成金属镍,而不是通过H2PO2-与Ni2+直接反应。

首先在加热条件下,次磷酸钠在催化表面水解,放出原子氢,或者被H2PO2-催化脱氢,生成原子氢,即

然后,吸附在活性金属表面的H原子将Ni2+还原为金属Ni并沉积在镀件表面。同时次磷酸盐被原子氢还原为磷,或发生自身的氧化还原反应沉积磷。H2的沉淀可以由H2POf水解生成,也可以与原子氢结合生成。

2)氢化物理论

氢化物理论认为次磷酸钠分解并不放出原子氢,而是放出还原能力更强的氢负离子(氢的阴离子H-),而镍离子则被氢的阴离子还原。

在酸性浴中,H2PO2- 与催化表面的水发生反应。

在碱性浴中,

镍离子被氢阴离子还原,即氢阴离子H-能与H20或H+反应,放出氢气:同时,磷被还原而析出。

(二)产品特点

化学镀镍的发展至今已有50多年的历史,经过半个多世纪的研究和发展,化学镀镍已步入成熟的发展阶段,其现状可以概括为:技术成熟、性能稳定、功能多样、应用广泛。

化学镀镍层具有与电沉积层不同的一些特性。

①当用次磷酸钠作还原剂时,有磷析出并发生磷和镍的共沉积,所以化学镀镍层是磷弥散分布的镍磷合金镀层。镀层中磷的质量分数为1%~15%。控制磷含量得到的镍磷镀层致密、无孔隙,其耐蚀性比电镀镍好得多。当用硼氢化物或氨基硼烷作还原剂时,化学镀镍层是硼含量为1%~7%的镍硼合金镀层。只有用肼作还原剂得到的镀层才是纯镍层,镍含量可达99.5%以上。

②硬度高、耐磨性好。电镀镍层的硬度仅为160-180HV,而化学镀镍层的硬度一般为400-700HV。经过适当的热处理后,可进一步提高到接近甚至超过镀铬层的硬度,因此具有良好的耐磨性。更为难得的是,化学镀镍层既具有良好的耐腐蚀性,又具有良好的耐磨性。

③化学稳定性高,镀层结合强度好。在大气和其他介质中,化学镀镍层的化学稳定性比电镀镍层高。与钢、铜等常用基体有良好的结合力,结合强度不低于电镀镍层与基体的结合力。

④由于化学镀镍层中磷(硼)含量的不同及镀后热处理工艺的不同,使镀镍层的硬度、耐蚀性、耐磨性、电磁性能等物理化学性能有丰富多彩的变化,这是其它镀种所不具备的。因此,化学镀镍的工业应用和工艺设计具有多样性和特异性的特点。传统上,化学镀作为一种表面处理方法,应归类为电镀,是电镀的一种。但化学镀与电镀又有所区别,主要是化学镀不需要外接电源,操作方法也不同于电镀。其特点如下:

(1)镀层厚度均匀,化学镀液的分散性接近100%。化学镀本身是一个自催化的氧化还原过程,只要有催化作用的基体与溶液接触,就能进行电镀。它几乎是复制基体形状,达到仿形的程度。不会像电镀那样出现因电性线条分布不均匀而导致的镀层厚度不均匀。

(2)化学镀不仅可应用于金属表面,经过特殊的活化、敏化处理也可应用于非金属表面。

(3)化学镀设备简单,不需要电源、阳极,只要选择合理的温度、pH值等工艺参数,将待镀件浸入镀液中即可。

⑷ 化学镀的结合强度和防腐性能比电镀好,有些化学镀层还具有特殊的物理化学性能。

⑸硬度高、耐磨性好。化学镀镍层经热处理后硬度可达90%。镀镍后模具一般寿命提高3倍以上。

⑹耐腐蚀性强。化学镀镍层在酸、碱、盐、氨、海水等介质中都有很好的耐腐蚀性能,其耐腐蚀性能优于不锈钢。

化学镀包括镀镍、镀铜、镀金、镀锡等多种镀层,但应用最广泛的是化学镀镍。与电镀镍层相比,化学镀镍层性能具有以下优点[3]:

1、以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍工艺,生成的是Ni-P合金,通过控制镀层中的磷含量,可得到Ni-P非晶态结构镀层,镀层致密,孔隙率低,耐蚀性比电镀镍好。

(2)化学镀镍层的镀层硬度为450~600HV,经合理的热处理后可达1000-,在某些情况下甚至可以代替硬铬。

(3)根据涂层中磷含量的不同,可控制涂层呈磁性或非磁性。

⑷ 镀层摩擦系数低,可实现无油润滑,其润滑性和抗金属磨损性能也优于电镀。

⑸ 低磷镀层具有良好的可焊性。

当然,和很多技术一样,化学镀镍也存在很多缺点:

(1)与镀镍相比,镀液成分复杂,对一些原材料的要求较高。

(2)化学镀操作较复杂,镀层过程中需不断分析、补充,调整pH值。

(3)化学镀溶液本身属于热力学不稳定体系,容易发生分解等事故。

⑷ 与电镀相比,化学镀的镀速较慢,大部分化学镀速度在10-30μm/h之间。

⑸很多化学镀工艺的工作温度在90℃左右,维持这个温度也要消耗很大的能源。

⑹化学镀装饰效果不如电镀,光亮度不足。化学镀镍以其镀层性能优良,硬度高,耐磨性、耐腐蚀性优良,越来越被厂家接受。以中磷化学镀为例,其镀层性能如下:磷含量[ω(P)]6%~9%微观结构非晶态Ni-P合金,无磁性熔点860~880℃镀态硬度450~550HV(45~48HRC)热处理后在950~以上,在钢或铝上的结合强度远高于电镀镍、铬在钢上的内应力小于7MPa电阻率约为75μΩ·cm耐腐蚀6~8μm可通过质量分数为5%NaCl溶液24h9级连续盐雾试验化学镀镍的技术特点及作用:

1、耐腐蚀性能强:经该工艺处理后的金属表面为非晶态镀层,具有优良的耐腐蚀性能,经硫酸、盐酸、烧碱、盐水等常年试验,其腐蚀速度比不锈钢低。

2、耐磨性好:由于催化处理后的表面为非晶态,即基本处于平整状态,具有自润滑性。因此,摩擦系数小,非粘着性好,耐磨性高。在润滑条件下,可代替硬铬。

3、光泽度高:催化后镀件表面光泽度达LZ或▽8-10级,可与不锈钢制品媲美,呈现亮白的不锈钢本色。工件涂装后不影响表面光洁度,不需再加工抛光。

4、表面硬度高:经该技术处理后,金属表面硬度可提高一倍以上,在钢、铜表面可达Hv570。涂层经热处理后硬度可达1000以上,涂层后工模具使用寿命一般提高3倍以上。

5、结合强度高:经该技术处理后合金层与金属基体的结合强度增加,一般在350℃以下不会起皮、脱落、产生气泡,与铝的结合强度可达102℃。

6、仿形性好:在尖角或凸边处没有明显的增厚,即仿形性好。镀后不需打磨,沉积层厚度及成分均匀。

7、工艺技术适应性强:在盲孔、深孔、管道、拐角、缝隙等内表面均可获得均匀的镀层,所以无论您的产品结构有多复杂,此工艺都能轻松应对,不会出现漏镀现象。8、电阻低,焊接性好。

9、耐高温:催化合金层熔点为850-890度。

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