




電解退鍍液配方分析
? ? 目前,對鋼鐵基體上銅/鎳/鉻鍍層的退鍍,普遍采用以硝酸銨或硝酸鉀(鈉)為主鹽,醋酸鹽為緩沖劑,檸檬酸或三乙醇胺為配位劑,選擇合適的緩蝕劑以保護基體不受腐蝕,pH?值為中性的溶液?。但該工藝最大缺點是新、舊退鍍液退鍍速率一致性差,新溶液退鍍速率較快,使用一段時間后由于溶液中金屬離子濃度上升,游離配位劑濃度相對下降,退鍍速率變慢。隨著退鍍時間不斷延長,退鍍液性能急劇下降。如果提高配位劑濃度,則鍍液粘度增大,導電性下降,使得退鍍液溫度上升較快,退除速率下降。國內對電解退鍍液的研究與開發集中在對添加劑的開發。
1.電解退鍍添加劑的特點
雖然,目前此類退鍍添加劑的組成尚屬商業機密,但其作用機理不外乎如下幾點:
1)能夠活化被退鍍金屬的表面,使其由金屬態轉化為離子態,促使鍍層快速溶解;
2)具有和鍍層離子配位的作用,不產生鍍層金屬離子積累,凈化溶液,穩定退鍍速率;
3)對基體有緩蝕或鈍化作用,并能保持原有光潔度,提高表面活性;
4)某些添加劑還具有緩沖作用,使溶液pH值保持在一定范圍,穩定溶液性能,延長使用壽命。
2.退鍍液的研究進展
????國外對退鍍液的研究都集中在化學退鍍,美國的最新專利?分別報道了環保型退銅和退鎳配方,主要組成為氧化劑、銨鹽、有機胺類、相應基體的緩蝕劑、提高退鍍速率的催化劑(?主要是二價硫化物)等從整個退鍍液的發展歷程來看,基本上由強酸、強堿、劇毒型向著中性、環保型方向發表。另外,高效、快速、成本降低等也是今后研究的主要方向。
3.化學法退鍍機理
?? 化學法退鍍機理比較成熟。主要是通過強氧化劑或酸來溶解鍍層金屬,對于Cu/Ni/Cr?鍍層的退鍍,化學法一般分步進行,先用稀鹽酸將鉻層溶解,然后用濃硝酸氧化法將鎳和銅溶解,其反應機理文獻中都有論述。為了防止鐵基體的過腐蝕,通常引入六次甲基四胺、乙二胺、硫脲等作為緩蝕劑。
?? 防染鹽法的反應機理很復雜:第一步是硝基-NO2還原為亞硝基-NO,這一步通常是比較緩慢的,因為反應過程伴隨著相當高的活化電位。第二步還原反應是迅速的,反應過程中伴隨著較低的活化過電位,還原的過程是由亞硝基還原成羥胺基)?NH2OH+?。隨后的步驟則取決于退鍍液是酸性還是堿性。
4.電化學法退鍍
?4.1電化學法退鍍的機理
?? 電解退鍍工藝是一種電化學過程,鍍層金屬在陽極失去電子,并在配位劑或沉淀劑或電場作用下進入溶液或沉積在槽底,當鍍層溶解完畢露出金屬基體時,溶液的鈍化條件或緩蝕劑使金屬基體免受腐蝕。從金屬Cu、Ni、Cr?的標準電極電勢(銅的標準電勢=0.?34?V,鎳的標準電勢=0.?25?V,<鉻的標準電勢=?-?0.74?V)可以看出,金屬鉻的還原性大于鎳,鎳大于銅,在電流作用下,Cr/Ni/Cu?依次被腐蝕進入溶液,溶液中的金屬離子不能無限累積,否則影響退鍍速率。
4.2電化學退鍍液的組成
?? 電化學退鍍液一般是由氧化劑、絡合劑、緩沖劑等物質組成。
4.2.1氧化劑
?? 常用的氧化劑是硝酸鹽,其為退鍍液中的主鹽。由于NO3-是銅、鎳、鉻等金屬的氧化劑,對這些鍍層金屬有氧化作用,即NO3-離子在陽極放電而使鍍層金屬溶解剝離,從而達到退除鍍層的目的。另外,可防止鋼鐵基體的溶解,提高溶液導電性。含量過低時,槽電壓高,升溫快;?含量過高不起作用。允許含量范圍較寬。
4.2.2緩沖劑
?? 電化學退鍍液中常用的緩蝕劑是醋酸鹽或硼酸,退鍍時由于陽極電流效率高于陰極的,溶液pH?值不斷上升,加入醋酸鹽可起到穩定pH?值的作用。含量太少時效果較差;含量過高時亦無明顯作用,且在鍍液溫度較高時易揮發,影響操作環境。
4.2.3絡合劑
? 退鍍液中必須含有某類物質,使得與金屬離子不斷反應,這類物質通常為配位劑;?另外,為防止基體金屬的腐蝕,要加入適量的緩蝕劑。
常見的絡合劑有次氮基三乙酸、EDTA二鈉、檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉等物質。三乙醇胺、乙二胺、硫氰酸鹽等起活化與配位作用。
4.2.4緩蝕劑
?? 緩蝕劑的作用在于能最大限度地抑制鐵基體的溶出,并促進金屬鍍層以化學或電化學法退除完全。按照化學組成分為有機緩蝕劑和無機緩蝕劑;按照作用機理分為陽極緩蝕劑、陰極緩蝕劑和混合型緩蝕劑,或者更細分為氧化型、沉淀型和吸附型。
緩蝕劑的作用機理通常是很復雜的,但最終均要求達到防止或阻滯H+?接近基體表面,形成有效屏障的目的。沉淀型緩蝕劑多屬于無機化合物,能在鋼鐵表面形成一種致密的沉淀保護膜,例如常用的銻、錫、銀的化合物。
?? 吸附型緩蝕劑被認為是酸性介質中較為理想的緩蝕劑,多數是有機化合物,這類物質在鋼鐵表面能夠強烈地吸附。這類緩蝕劑的吸附通常分為兩種:電流或靜電作用產生的物理吸附,鐵基與極性基共用電子的化學吸附。化學吸附的緩蝕劑大都是含氮、硫、氧、磷等非共價電子對元素的高分子化合物,可以用來提高氫的過電位而達到緩蝕作用。通常,在電化學退鍍液中,硫脲或六次甲基四胺、乙二胺主要起緩蝕劑的作用,其含量控制非常嚴格。對于目前所使用的退鍍液的作用機理是比較成熟的,尚待完善的是如何開發更簡單的促進劑或緩蝕劑。
5.退鍍液的參考配方
化合物名稱 | 質量百分比(%) | 備注 |
硝酸鈉 | 15.0-20.0% | 絡合劑 |
硝酸銨 | 3.0-5.0% | 助洗劑 |
氯化銨 | 8.0-12.0% | 無機(銨根)絡合劑 |
氯化鈉 | 4.0-6.0% | 添加劑 |
EDTA二鈉 | 3.0-6.0% | 有機絡合劑 |
醋酸鈉 | 1.0-4.0% | 緩沖劑 |
硼酸 | 1.0-4.0% | 緩沖劑 |
尿素 | 0.1-2.0% | 緩蝕劑 |
水 | 余量 | / |

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