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关于征求广东省《电镀水污染物排放标准(征求意见稿)》意见的函- 广东省生态环境厅公众网

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全文

(1)

广东省地方标准《电镀水污染物排放标 准》(征求意见稿)

编制说明

(2)

2014 年 5 月

(3)

《电镀水污染物排放标准》

制定主管部门:

广东省环境保护厅

起草单位:

广东省环境科学研究院

参加起草单位:

广东省环境科学学会

(4)

目 录

1.

标准制定的必要性和工作过程...1

1.1 任务来源...1

1.2 标准制定的必要性...1

1.2.1 促进电镀工业技术进步和转型升级的需要...1

1.2.2 推动重金属污染减排工作的要求...2

1.2.3 强化电镀工业环境管理的重要手段...2

1.3 标准制定的原则...3

1.4 标准制定的政策依据...3

1.5 标准制定的总体思路与技术路线...4

1.5.1 总体思路...4

1.5.2 技术路线...4

2.

广东省电镀工业概况...6

2.1 广东省电镀生产的现状和特点...6

2.1.1 电镀企业分布...6

2.1.2 广东省电镀生产现状...7

2.2 广东省电镀生产发展趋势...8

3.

电镀生产工艺与产排污特点...10

3.1 电镀的定义和分类...10

3.2电镀主要生产工艺及产污分析...10

(5)

3.2.1前处理工艺及产污分析...10

3.2.2镀锌及产污分析...13

3.2.3镀铜及产污分析...16

3.2.4镀镍及产污分析...19

3.2.5镀铬及产污分析...22

3.2.6镀金及产污分析...25

3.2.7镀银及产污分析...26

3.2.8镀合金及产污分析...28

3.2.9电镀废水排放特点...31

3.3 电镀生产污染控制技术分析...33

4.

标准适用范围和控制污染源...37

4.1 标准适用范围...37

4.2 标准控制内容及形式...37

4.2.1 区域划分与污染源界定...37

4.2.2 确定排放控制项目...38

4.2.3 排放控制项目的形式...38

4.3 标准限值的确定...40

4.3.1 金属类污染物排放限值的确定...40

(6)

4.3.3 单位产品基准排水量的确定...50

4.4 技术管理规定的说明...50

4.5 监测说明...52

5.

标准的技术可行性分析...55

5.1 电镀废水处理技术企业调研...55

5.2 标准的技术可行性分析...61

5.3 标准实施效益分析...66

(7)

1. 标准制定的必要性和工作过程

1.1 任务来源

为贯彻落实《珠江三角洲环境保护一体化规划(2009-2020)》(粤府办

〔2010〕42 号)对火电、建材、印染、电镀等重污染行业以及淡水河等重点流

域实施更为严格的污染物排放标准的有关要求,以及省领导在广东省环保厅

《关于进一步加强电镀污染物排放标准执行的请示》上的批示,加强电镀企业

重金属减排工作,保护和改善水体环境质量,广东省环境保护厅拟制定广东省

《电镀水污染物排放标准》,由广东省环境科学研究院牵头,广东省环境科学

学会协助,共同负责制定。

1.2 标准制定的必要性

1.2.1 促进电镀工业技术进步和转型升级的需要

广东省是国内制造业生产最活跃的省份之一。电镀作为一种可对金属和非

金属表面进行装饰、防护及功能性加工的表面处理技术,已成为我省制造业中

不可缺少的配套工业。目前广东省电镀主要行业分布情况是 34%为机械制造业,

20%为轻工业,9%为电子工业,37%为航空、航天及仪器仪表等行业;镀种较

(8)

为齐全,常见的有酸铜-镍-铬、镍铁-铬、多层镍铬、镀锌、PCB 镀铜、可焊性

镀锡铅、贵金属电镀、铜及铜合金着色、铝合金及锌合金电镀、铝型材氧化及

电泳、塑料电镀、玻璃钢电镀等。(数据来源:2010 年广东电镀协会《广东省

电镀行业发展调研报告》)

广东省电镀工业在加工品质、生产效率和技术水平等方面整体处于国内一

流水平,但由于发展时间较长,初期进入门槛较低,导致企业数量多,工艺设

备和管理水平参差不齐,制约了电镀工业整体优质发展。主要存在问题为:

① 布局分散,环境管理难度大。广东省电镀企业普遍存在“小、散、乱”的现

象,加上全省约 50%的电镀企业属于配套电镀,涉及行业类别较多,难以进行

统一规划管理,给监管和污染治理带来困难。

② 规模较小,专业化程度低。由于电镀主要为配套加工工业,除少数大型

专业电镀企业和大型企业的电镀车间外,大多数电镀企业的规模偏小,技术装

备水平不高,环境保护和污染治理的能力与投入有限。

(9)

③ 经营粗放,原材料利用率低。部分企业管理水平较低,清洁生产意识落

后,忽略工序控制和源头减污,生产车间跑冒滴漏现象严重,不注重资源的节

约和回收利用,大部分原材料流失并变成了污染物。

④ 污染治理水平落后,有效治理率仍需提高。虽然企业都建立了污水处理

设施,但由于电镀废水组分复杂、水质水量波动大,对水质监测和治污设施运

行管理的要求较高,部分企业缺乏专业知识,未配备相关人才,导致处理效果

未如理想。

因此,通过合理制定电镀水污染排放标准,既可以淘汰部分规模小、污染

严重、技术水平低下的电镀企业,又可以倒逼电镀工业技术进步和转型升级,

提高电镀企业的清洁生产和污染治理水平,促进电镀工业持续健康发展。

1.2.2 推动重金属污染减排工作的要求

电镀加工过程中需使用大量含铬、镍、铜、锌、银等重金属化学物,产生

的重金属污染物在自然环境中难以降解,可在环境中长期积累,甚至转化为毒

性更大的化合物,通过食物链在生物和人体体内蓄积,严重危害到人体健康和

生态安全。近年来,电镀工业所带来的重金属污染已成为群众广泛关注的重要

(10)

环境问题。国家高度重视重金属污染问题,相继出台了《关于加强重金属污染

防治工作的指导意见》和《重金属污染综合防治“十二五”规划》等文件。广东

省作为 14 个重金属污染防治重点省份之一,也积极应对,编制了《广东省重金

属污染综合防治“十二五”规划》,确定了广东省 5 种主要污染物、10 个重点防

控区、8 个重点防控行业、527 家重点防控企业,并提出了到 2015 年重点防控

区主要重金属污染物排放量比 2007 年降低 15%的减排目标。广东省的电镀企业

厂点多、分布广,工艺设备和管理水平参差不齐,为实现重金属减排目标,进

一步严格电镀企业重金属污染物排放,降低环境风险、保护和改善水环境质量,

逐步实施更为严格的排放限值是十分必要的。

1.2.3 强化电镀工业环境管理的重要手段

自 2010 年 7 月 1 日起,广东省电镀企业水污染物排放限值全部执行《电镀

污染物排放标准》(GB21900-2008)中的表 2 标准。近几年,随着我省电镀工

业工艺设备和污染治理技术的不断发展,加上产业转型升级和重金属减排工作

的需要,实施更严格的电镀水污染物排放限值是必然选择。但 GB21900-2008

中的水污染物特别排放限值与表 2 标准相比,门槛大幅度提高,部分指标过于

(11)

严格,以现阶段的生产工艺设备、污染防治技术及管理水平难以做到全指标稳

定达标。因此,有必要根据我省电镀企业技术、管理和污染治理水平,编制广

东省《电镀水污染物排放标准》,科学地设置水污染物排放限值,以适应电镀

工业污染控制和环境管理的需要。

1.3 标准制定的原则

(1)技术经济可行性原则,以电镀工业先进可靠、经济可行的污染治理技

术为依据,合理确定排放限值。

(2)分区控制原则,将广东省划分为 A、B 二个区域,A 区电镀企业从严

控制,B 区适当收严。

(3)浓度控制和总量控制相结合原则,设置相应的浓度指标值与单位基准

排水量。

1.4 标准制定的政策依据

(1)《重金属污染综合防治“十二五”规划》

为严格限制重金属污染物的排放,国家出台了《重金属污染综合防治“十二

五”规划》,广东省被列为全国 14 个重金属污染防治重点省份之一,到 2015 年,

(12)

重点区域铅、汞、镉、铬、砷等五种元素相对 2007 年排放量削减率应达 15%。

《规划》中,电镀行业被列入重金属污染物铬的重点防控行业之一,广东省大

量电镀企业纳入了国家重点监控企业名单。为更好地完成减排任务,推动电镀

企业重金属污染防治技术升级改造,科学制定我省电镀水污染物,逐步收严重

金属排放限值。

(2)《广东省“十二五”主要污染物总量减排实施方案》

省人民政府于 2012 年发布了《广东省人民政府关于印发广东省“十二五”主

要污染物总量减排实施方案的通知》(粤府函〔2012〕238 号),下达了全省

化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物总量减排目标,并明确

要求珠江三角洲地区电镀的化学需氧量与氨氮应执行更严格的排放标准。

(3)《南粤水更清行动计划(2013~2020 年)》

省环境保护厅于 2013 年发布了《南粤水更清行动计划(2013~2020 年)》

(粤环〔2013〕13 号),提出了通过流域综合整治和生态建设,全省地表水质

达到环境功能要求,饮用水源水质高标准稳定达标,水生态系统逐步修复,重

(13)

现江河湖库秀美的自然风貌的总体目标,并明确了对重点行业、重点流域实行

更严格的水污染物排放标准的主要任务。

1.5 标准制定的总体思路与技术路线

1.5.1 总体思路

(1)明确标准的适用范围。

(2)污染物排放限值根据电镀企业所在区域和设立时间确定。分区控制原

则,将广东省划分为 A、B 二个区域,A 区电镀企业从严控制,B 区适当收严;

对新建企业从严控制,现有企业适当收严。

(3)水污染物主要特征污染因子为各种重金属离子和氰化物。

1.5.2 技术路线

标准的编制采取收集资料和监测数据、现场调查与考察、数据比对和分析

相结合的方法,从典型电镀企业实际情况调研着手,在综合分析环境管理部门

的政策法规、管理目标、技术水平和监测数据的基础上确定标准限值等,具体

的技术路线图 1-1。

(14)

图 1-1 技术路线流程示意图

(15)

2. 广东省电镀工业概况

2.1 广东省电镀生产的现状和特点

电镀生产作为重要表面处理加工工序,主要运用于,家具五金、汽车摩托

车配件、高档卫浴、PCB、电子元件、灯饰、门锁、铁质电筒等工业领域。我

国电镀加工基地主要集中在珠江三角洲,长江三角洲等地区,华南地区是我国

电镀集中的工业中心,也是我国电镀加工中心。广东省是我国电镀大省,现有

电镀企业 1600 多家,年电镀加工生产能力 3.3 亿平方米。近二十年来,广东电

镀工业充分利用地缘和人力资源的优势,通过管理提高、技术改进、设备更新

和环境治理,使电镀的加工品质、生产效率、服务水平和应变能力都得到大幅

提高,在与国外和港台同行的竞争中不断发展和壮大,电镀工业已融入我省工

业经济的各个方面,广东电镀业已成为广东制造业出口产品的重要支撑力量,

也使我省成为国内电镀工业最活跃的地区之一。

课题组采用问卷调查的形式,向广东省主要的电镀生产企业了解了我省电

镀生产工艺、电镀生产应用领域、电镀废水处理工艺等情况。

2.1.1 电镀企业分布

(16)

我省电镀生产应用领域广泛,主要应用于汽车、摩托车、自行车、造船、

机械电气设备、电脑、手机、电视机、音响、灯饰、锁具、眼镜、首饰、服饰、

鞋饰、家具、水暖器材、文具类产品等领域。我省电镀企业在各行业中的分布

情况,其中机器制造业和轻工业所占比重较大。从地域分布来看,电镀企业主

要集中在广州、深圳、东莞、佛山等珠江三角洲各大中工业城市及其周围地区。

图 2-1 广东电镀企业的主要行业分布情况

据省电镀协会初步统计,我省电镀企业可分为专业电镀和配套电镀两个类

型,由于电镀是制造业中的一个工序,所以本身的产值并不高,专业电镀企业

多属于中小型企业,一般年产值在五千万元之下,低于一千万元的企业也较多。

而配套电镀企业则多为规模以上企业,年产值超过亿元的企业较多。下图为省

电镀协会对我省 274 家电镀企业进行调查的企业产值分布图。

(17)

图 2-2 广东省电镀行业产值分布图(样本总数:274)

2.1.2 广东省电镀生产现状

目前,我省电镀工业的镀种较为齐全,工艺品种多,常见的有铜、镍、铬、

镍铁-铬、多层镍铬、镀锌、PCB 镀铜、可焊性镀锡铅、贵金属电镀、铜及铜合

金着色、铝合金及锌合金电镀、铝型材氧化及电泳、塑料电镀、玻璃钢电镀等,

我省电镀产业结构基本能够满足生产中的大部分需求。下图为我省电镀工业主

要镀种的分布情况。

图 2-3 广东电镀工业各镀种分布情况

(18)

由于广东市场的巨大吸引力,近年来国外发达国家及港、台等地区的电镀

相关公司大量进入我省,带来了很多国外先进的电镀工艺、技术和管理经验,

也有效带动了省内企业的技术进步,在开发电镀专用化工材料,各类光亮剂、

添加剂、光亮剂中间体,还是电镀主体设备与辅助设备方面都取得较大的进展,

主要镀种的工艺技术和配套服务已能满足生产的需要,使得我省在电镀工艺技

术方面一直处于国内先进水平。

我省电镀行业部分工艺几乎与国外同步。如装饰性三价铬镀铬工艺、镀锌

三价铬钝化工艺等。首饰电镀方面有:低氰镀金工艺,低氰镀银工艺,低氰无

镉镀金合金工艺,脉冲电流镀金工艺,替代金镀层的镀钯工艺。在解决通讯器

件的细孔、深孔的电镀方面,广东技术在镀层性能要求方面已处于国内领先。

在电镀生产设备方面,有统计表明:国内自动化或半自动化的生产线,平

均每个电镀企业仅为 0.14 条。而广东电镀行业的自动化程度则大大高于全国平

均水平,有 28%的企业实现了全自动化生产,22%的企业自动线数目多于手动

线数目。省内企业自行研发的、配套有 PLC 自动控制功能的铬镀液及其废液的

净化回收方法和装置,可使铬酸回用率达到 95%以上,属于国际先进水平。“挂

(19)

滚程控式全自动电镀生产线” 达到国家提倡清洁生产的要求。这些先进的技术

和设备为广东省电镀行业的转型升级打下了坚实的基础。

图 2-4 广东省电镀行业自动化程度分布图(样本总数:274)

2.2 广东省电镀生产发展趋势

随着电子信息、汽车、航天、家电工业、建筑工业及相应的装饰工业的发

展,电镀工业已由一个单独的生产行业逐渐融合进入多个行业加工生产工序,

电镀将保持上升趋势,国内电镀技术也必将迅速发展,电镀工业作为现代制造

业中的一个组成部分显得越发重要。未来电镀工业的发展趋势主要表现在以下

几个方面:

(1)电镀工艺向低污染、低毒性方向发展。环境保护和劳动条件的改善,

已成为人们共同关注的问题。某些污染严重的电镀工艺将被清洁的电镀工艺所

(20)

环保型工艺如钾盐镀锌、锌酸盐镀锌、无氰预镀铜、无氰镀金、无铅镀层(Sn-

Cu、Sn 替代 Sn-Pb 合金)、非六价铬转化膜、低铬钝化等,已被列为全面推广

应用的范畴。另外某些性能好、无污染或低污染的新技术如机械镀(镀锌)、

热喷涂、气相沉积、真空溅射、粉末喷涂、热浸镀、达克罗技术等工艺及改性

塑料的激光活化和金属化等也将得到发展和应用空间。

(2)电镀工艺向降低成本、提高效益的方向发展。随着市场经济的进一步

发展,产品竞争愈加激烈,促使人们向工艺和管理要效益,千方百计降低产品

成本。

(3)电镀工艺向闭路循环工艺方向发展。改变电镀清洗方式,引入在线监

测系统,加强电镀液的回收,提高资源的利用率,做到电镀工艺的闭路循环。

(4)电镀设备向着自动化、智能化、计算机化方向发展。电镀设备的自动

化、智能化、计算机化将有助于提高工效,保证产品质量,改善劳动条件,降

低生产成本。

(21)

3. 电镀生产工艺与产排污特点 3.1 电镀的定义和分类

电镀是在含有金属主盐和导电盐、络合剂、添加剂的溶液中通过直流电解

作用在工件上沉积金属的工艺过程。本标准所指的电镀为在各种金属和非金属

基体上的电镀、化学镀、热浸镀、铝及铝合金氧化等工艺性生产作业。

电镀按镀层金属成分可分为单金属镀(单层镀)和合金镀(多层镀)。常

用单金属镀有锌、镉、铜、镍、铬、银、金等。常用合金镀有铜基合金、锌基

合金、铅基合金、镍基合金等。金属的氧化、磷化与着色也是电镀的重要组成

部分,如铝及其合金的氧化、钢铁的磷化、钢铁的氧化(发蓝)、铜及其铜合

金的转化膜处理(着色)等。以上是常见的电镀类型,除此之外,还有特种电

镀,如:刷镀、线材电镀、化学镀、热浸镀、非金属电镀(塑料镀、尼龙镀)、

电泳涂装、复合电镀、脉冲电镀,印制板电镀也属于特种电镀。

电镀工艺过程大致可以划分为:镀前处理——电镀——镀后处理三个工序。

由于电镀加工件的基材不同,电镀件的原始加工状态不同,镀前处理工艺也各

不相同,基本可分为机械法清理、除油工序、化学浸蚀等。电镀主要的生产工

(22)

工件 表面机械处理 工件除油处理 工件浸蚀处理

艺根据应用与要求不同,有镀锌、镀铜、镀镍、镀铬、镀金等工序。另外在各

电镀工序后有多道水洗工序,以除去制件表面滞留的前一种溶液。清洗是电镀

废水的最主要来源,采用不同的电镀工艺和不同的清洗方式,废水中的有害物

质的种类、浓度、排放量等有较大的差别。

3.2 电镀主要生产工艺及产污分析

3.2.1 前处理工艺及产污分析

3.2.1.1 前处理工艺

电镀前处理是指电镀前的所有工序,主要目的是修正镀件表面,使镀件表

面做到无氧化皮、无锈、渍、无油污,能完全被水润湿,不挂水珠。

由于电镀加工件的基材不同(如钢铁、铜及铜合金、铝及铝合金、塑料

等),电镀件的原始加工状态不同(如冲压件、机加工件、铸锻件等),电镀

前处理工艺也各不相同。电镀前处理的工艺方法又可分为机械法清理、除油工

序、浸蚀。

前处理典型工艺如下图:

(23)

图 3-1 电镀前处理典型工艺

(1)机械处理

机械处理包括:磨光、抛光、喷砂、滚光、刷光等方法。

1)磨光是借助粘有磨料的特制磨光轮(或带)的旋转,以切削金属零件表

面的过程。目的是提高制品表面的平整度和光洁度,去掉表面的各种宏观缺陷,

如腐蚀痕、划痕、毛刺、焊缝、砂眼和锈等;

2)抛光是用装在抛光机上,且涂有抛光膏的抛光轮对零件表面进行加工的

过程。抛光的目的是进一步降低零件表面的粗糙度,获得光亮的外观;

3)喷砂是用机械或净化的压缩空气,将砂流强烈地喷向金属制品表面,利

用磨料强力的撞击作用,打掉其上的污垢物,达到清理或修饰目的的过程;

4)滚光是将零件放入盛有磨料和化学溶液的滚筒中,借滚筒旋转使零件与

磨料、零件与零件相互摩擦以达到清洗零件表面的过程;

5)刷光是使用金属丝、动物毛、天然纤维或人造纤维制成的刷轮或刷子,

在刷光机上或手工对零件表面进行加工的过程。

(2)除油处理

(24)

1)有机溶剂除油是利用有机溶剂能溶解两类油脂的特点除去零件表面油污。

常用的有机溶剂有:汽油、煤油、丙酮、酒精;

2)化学除油是利用热碱溶液对油脂的皂化和乳化作用,以除去皂化性油脂;

利用表面活性剂的乳化作用,以除去非皂化性油脂。化学除油应用最广泛的是

碱液除油、酸性除油、乳化液除油;

3)电化学除油是将零件挂在碱性电解液的阴极或阳极上,利用电解时电极

的极化作用和产生的大量气体将油污除去的方法;

4)超声波除油是利用超声波震荡产生大量的小气泡,这些小气泡在形成、

生长和析出时产生强大的机械力,促使金属部件表面黏附的油脂、污垢迅速脱

离。

(3)浸蚀

浸蚀一般分为化学浸蚀和电化学浸蚀两大类;

1) 化学浸蚀是将工件浸入酸性(或碱性)的浸蚀液中(加温或者不加温),

将工件表面的氧化皮、锈蚀产物等碱性化学溶解,达到净化工件表面的目的。

(25)

工件

含碱、油脂等废

含酸废水

除油 水洗 浸蚀 水洗

机械处理

粉尘 碱雾、有机废 酸性废气

废溶剂酸、碱废 含酸、重金属废

常用的酸性浸蚀液有硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氢氟酸、铬酸等;碱性浸蚀液

有氢氧化钠、硫酸钠、磷酸三钠等。

2) 电化学浸蚀是对浸蚀液施加电流,借助直流电对工件表面氧化皮进行去

除。

3.2.1.2 电镀前处理产污分析

不同电镀的前处理工艺产生的污染物不同,主要包括含酸、油脂等有机物、

金属、氰化物、悬浮物、磷酸盐以及表面活性剂等废水,铬酸、盐酸、硫酸、

有机气体以及粉尘等废气,含金属、布毛的碎渣,残酸,残碱,废溶剂等。

电镀前处理工艺产污图如下:

图 3-2 电镀前处理工艺产污图

电镀前处理主要水污染物见下表 3-1。

(26)

磨光、抛光、滚光、喷砂等机械法前处理会产生含硅金属、布毛等粉尘,

滚光将有磨料粉末和金属粉末随水洗而带出。

除油工序过程中,由于使用大量的有机溶剂、碱、助洗剂、络合剂、表面

活性剂等。一般经过清洗工件等产生含有机溶剂、残碱液、乳化液、油脂皂化

液等酸碱废水。除油槽液是有一定寿命的,当其中杂质含量到达一定程度必须

进行更新,除油液中含大量的有机溶剂、残碱液、乳化液、油脂皂化液等等,

是电镀废水 COD 的主要来源。

浸蚀(除锈、活化)工序产生大量的酸性废水。浸蚀液是有一定寿命的,

当溶液中积聚的金属离子达到一定浓度时,浸蚀液必须更新,浸蚀废液中含大

量金属离子和残酸,如果不进行回收或加以综合利用,必须向外倾倒时,则会

加大污染物总量。

表 3-1 电镀前处理主要水污染物

工序 废水主要污染物

磨光、抛光、喷砂等 ——

电抛光 含氟化物、六价铬废水

滚光 含酸、重金属盐废水

化学除油 含乳化、油脂皂化液废水

溶剂除油 含溶剂、油脂等废水

电解除油 含碱、油脂皂化液等废水

(27)

除锈 含盐酸、硫酸等废水

强腐蚀 含酸、重金属盐、氟化物、六价铬等

3.2.2 镀锌及产污分析

3.2.2.1 镀锌工艺

镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀上一层金属锌以起美观、防

锈等作用的表面处理技术。锌的标准电极电位为-0.76V,对钢铁基体来说,锌

镀层属于阳极性镀层,它主要用于防止钢铁的腐蚀,其防护性能的优劣与镀层

厚度关系甚大。锌镀层经钝化处理、染色或涂覆护光剂后,能显著提高其防护

性和装饰性。

国内镀锌工艺主要以无氰镀锌为主,一般民用产品几乎全部采用无氰镀锌

工艺。无氰镀锌工艺大体可分为锌酸盐镀锌、氯化盐镀锌、硫酸盐镀锌和铵盐

镀锌等类。其中锌酸盐镀锌和氯化物镀锌是使用最普遍的两种工艺。镀锌产品

主要应用于电子器件、家用电器、五金产品、锁具、机械产品部件、各类标准

件、紧固件等,锌镀层经铬酸盐钝化之后,其耐蚀性能可提高 6-8 倍。采用镀

锌可以提高产品的防护性,在我国占电镀行业中占 35%左右。

(28)

零件上

有机溶剂除

热水洗 化学除油(或电解 除油)

水洗 除锈

水洗

水洗 酸活

镀锌

水洗 出光

水洗 钝化

水洗 干燥 产品包

镀锌工艺经典的工艺种类:①碱性锌酸盐镀锌、②硫酸盐镀锌、③钾盐镀

锌。

镀锌的典型工艺流程如下图。

图 3-3 镀锌的典型工艺流程

(1)锌酸盐镀锌

锌酸盐镀锌工艺是采用锌酸盐镀液替代氰化物镀液的一种无氰工艺。锌酸

盐镀液镀液主要组成是氧化锌(纯度大于 98%),氧化锌控制在 8~15g/L,氢氧化

钠浓度控制在 100~150g/L,DE 和 DPE 为添加剂和光亮剂。

(2)硫酸盐镀锌

硫酸盐镀锌工艺是采用硫酸盐镀锌镀液替代氰化物镀液的一种无氰工艺。

其镀液的主要组成是主盐-硫酸锌(200g/ L~500g/L),导电盐-硫酸钠、氯化铵、

硫酸铝,缓冲剂-明矾和硼酸,糊精、硫锌等。一般硫酸钠含量在 50g/ L 左右,

(29)

氯化铵、糊精含量在 15g/L,明矾和硼酸含量在 50g/L 以下。该工艺镀液的 pH

值较低(一般在 3.8~5 的范围),组分中的氯化物对设备有腐蚀性。

(3)氯化钾镀锌

氯化钾镀锌工艺是采用氯化钾镀锌镀液替代氰化物镀液的一种无氰工艺,

其镀液的主要组成:主盐-氯化锌(50~100g/L),导电盐-氯化钾(钠)

(180~280g/ L),缓冲剂-硼酸(20~40g/L),主光亮剂,载体光亮剂,辅助光

亮剂等。

(4)锌镀层的钝化处理

铬酸盐钝化处理是镀锌层经过铬酸盐处理,在锌层上形成一层化学转化膜,

以提高锌层的耐蚀性。

钝化液主要组成是主盐铬酐(3~400g/L),硫酸、硫酸钠、盐酸、氯化钠

等活化剂。钝化液按照浓度可分为高浓度、中浓度和低浓度三种,低浓度一般

在 5~10g/L,高浓度在 150~200g/L。高浓度钝化过程消耗铬酸不足 5%,而 95%

被零件带出损失,造成严重的环境污染。低浓度钝化液可降低生产成本,减轻

(30)

工件 镀锌 水洗

含锌废水

钝化 水洗

含铬废水 酸 / 碱废

铬雾(酸性)

电镀废液 电镀废液

污染,其钝化作用与高浓度钝化作用相当,宜鼓励采用低铬钝化。低浓度钝化

工艺的 pH 值范围一般为 1~1.5。

表 3-2 主要工艺参数对比

工艺 镀液主要组成 主要组分含量 pH

锌酸盐镀锌 氧化锌、氢氧化钠和部分 添加剂、光亮剂等

氧化锌 8~15g/L、氢氧化钠

100~150 g/L >12 硫酸盐镀锌 硫酸锌、硫锌等光亮剂 硫酸锌 50~100g/L、硫酸钠 50g/L

左右、明矾和硼酸<50g/L 3.8~5 钾盐镀锌 氧化锌、氯化钾、硼酸和

部分光亮剂等

氯化锌 50~100 g/L、氯化钾

180~250 g/L、硼酸 20~40g/L 4.5~6

高浓度 六价铬、三价铬等金属离 子、盐酸、硫酸以及部分

添加剂、光亮剂等

铬酐 150~200g/L <1

低浓度 铬酐 5~10g/L 1~1.5

三价铬 三价铬 10g/L 左右 1.8~2.2

3.2.2.2 镀锌产污分析

镀锌工艺污染物主要包括含锌废水、含铬废水、酸碱废气、铬酸雾、电镀

废液等。镀锌工艺产污图如下:

图 3-4 镀锌工艺产污图

废水主要来源于镀锌工序后镀件清洗水、过滤机清洗水、极板的清洗等,

镀锌工艺主要水污染物见下表。

(31)

表 3-3 镀锌工艺主要水污染物

工艺 废水主要污染物

锌酸盐镀锌 氧化锌、氢氧化钠和部分添加剂、光亮剂等

硫酸盐镀锌 硫酸锌、硫脲和部分光亮剂等

钾盐镀锌 氧化锌、氯化钾、硼酸和部分光亮剂等

钝化 六价铬、三价铬、 锌等金属离子和硫酸等;含有被钝化的金属离子 和盐酸、硝酸以及部分添加剂、光亮剂等

3.2.3 镀铜及产污分析

3.2.3.1 镀铜工艺

镀铜是指在金属、合金或者其它材料的表面镀上一层金属铜的表面处理技

术。铜层具有良好的延展性、导电性和导热性,易抛光,经适当的化学处理可

得古铜色、铜绿色、黑色和本色等装饰色彩。镀铜层是使用最广泛的一种预镀

层,还用于局部的防渗碳、印制板孔金属化,并作为印刷辊的表面层。目前使

用最多的镀液是氰化物镀液、焦磷酸盐镀液和硫酸盐镀液。

铜镀层很少单独用于防护性镀层,一般可作为装饰电镀的中间镀层。镀铜

用来提高其他材料的导电性,作其他电镀层的底层。对产品的非渗碳、非渗氮

(32)

弱浸

焦磷酸镀 氰化物闪镀

1%硫酸溶液

弱浸

焦磷酸镀 焦磷酸钾浸

泡洗

焦磷酸闪镀

部位可用镀铜进行保护。铜层可以加厚,用来修复工业产品尺寸等。镀铜在电

镀行业中占 15%左右。

镀铜经典工艺种类:

① 氰化镀铜、②酸性镀铜、③焦磷酸盐镀铜、④化学镀铜、⑤ HEDP 镀铜、

⑥柠檬酸-酒石酸盐镀铜。经典镀铜工艺流程如下图所示。

1)含氰化物预镀典型工艺流程

图 3-5 含氰化物预镀典型工艺流程

2)不含氰化物预镀典型工艺流程

注:锌压铸件在用焦磷酸钾溶液浸泡后,不用水洗,应带电入槽闪镀铜。

图 3-6 不含氰化物预镀典型工艺流程

(1)氰化物镀铜

(33)

氰化物镀铜是采用氰化镀铜镀液的一种电镀工艺,氰化镀铜镀液主要组成

是主盐-氰化亚铜(铜含量 5.7~85.2g/L),络合剂-游离氰化物(实际生产中要

控制铜和游离氰化物的比例,不同配方比例不同),阳极去极化剂-酒石酸盐

(10~60g/L)及硫氰酸盐(8~20g/L),光亮剂等。

应用于钢铁件、黄铜件、锌压铸件、焊锡件的直接电镀,基体材料上闪镀

打底。

(2)酸性镀铜

酸性镀铜是采用硫酸盐镀铜液为基础主份,在其中加入有机组合的光亮剂

和添加剂的电镀工艺,镀液主要组成是:主盐-硫酸铜(150~220g/L),硫酸

(40~120g/L),光亮剂等。

硫酸盐镀铜不能直接镀在钢、铁及锌、铝等制品上,应预镀镍或氰化铜后

再进行硫酸盐镀铜。

(3)焦磷酸盐镀铜

焦磷酸盐镀铜工艺是采用焦磷酸盐镀铜液替代氰化物镀液的一种无氰工艺,

其镀液的主要组成:主盐-焦磷酸铜(一般镀铜液铜含量 20~25g/L,光亮镀铜液

(34)

铜的含量 25~35g/L),络合剂-焦磷酸钾(一般磷酸根与金属铜之比控制在

7/1~8.5/1之间),柠檬酸盐(10~15g/L),酒石酸盐(10~70g/L)添加剂等。

该工艺镀液的 pH 值以 8.3~9 为佳。

(4)HEDP 镀铜

HEDP镀铜是采用有机膦酸类络合剂 HEDP 作为铜的络合剂的一种无氰工

艺 。 镀 液 主 要 组 成 是 铜 盐 ( 铜 含 量 8~12g/L ) 、 HEDP ( 100% )

(80~130g/L),导电盐-碳酸钾(40~60g/L),添加剂等。该工艺镀液的 pH 值

以 9~10 为佳。

(5)柠檬酸-酒石酸盐镀铜

柠檬酸-酒石酸盐镀铜是采用柠檬酸-酒石酸盐体系镀液的无氰工艺。其镀

液主要组成是:碱式碳酸铜(55~60g/L)、柠檬酸(250~280g/L)、酒石酸钾

(30~35g/L),添加剂等。该工艺镀液的 pH 值以 8.5~10 为佳。

(6)化学镀铜

化学镀铜是利用合适的还原剂,使镀液中的金属铜离子在具有催化活性的

基体表面还原沉积出金属铜,形成铜镀层的一种工艺。化学镀铜液一般是由铜

(35)

盐(0.03~0.06mol)、络合剂、还原剂和稳定剂组成。其中铜盐可用硫酸铜、醋

酸铜或氯化铜等可溶性铜盐,硫酸铜(7.5~15g/L)便宜,使用最多;络合剂常

采用酒石酸钾钠(14~50g/L)和 EDTA 钠盐(25~50g/L);还原剂都采用甲醛,

在低温时,用量在 15~25ml/L,温度高时(60 ),℃ 用量在 10~15ml/L。该工艺镀液

的 pH 值以 11.5~12.5 为佳。

表 3-4 主要工艺参数对比

工艺 镀液主要组成 主要组分含量 pH

氰化镀铜

氢氧化亚铜、氰化钠、酒 石酸钾、硫氰酸钾、氢氧

化钠、光亮剂等

Cu+8~120g/L、氰化钠 12~135g/L、酒石酸钾 10~60g/L、

硫氰酸钾 8~20 g/L

>12

硫酸盐镀铜 硫酸铜、硫酸、光亮剂 硫酸铜 150~220g/L、硫酸 40~120

g/L <1

焦磷酸盐镀

焦磷酸铜、焦磷酸钾、柠 檬酸盐、酒石酸盐

氯化锌 50~100g/L、氯化钾

180~250 g/L、硼酸 20~40g/L 8.3~9

HEDP镀铜 铜盐、HEDP、碳酸钾及添 加剂等

铜 8~12

g/L、HEDP(100%)80~130 g/

L、碳酸钾 40~60g/L

9~10

柠檬酸-酒石 酸盐镀铜

碱式碳酸铜、柠檬酸、酒 石酸钾

碱式碳酸铜 55~60 g/ L、柠檬酸

250~280g/L、酒石酸钾 30~35g/L 8.5~10

化学镀铜 铜盐、络合剂、甲醛和稳 定剂

铜盐 0.03~0.06mol、酒石酸钾钠 14~50g/L、EDTA 钠盐 25~50g/L、

甲醛 10~15ml/L

11.5~12.

5

3.2.3.2 镀铜工艺产污分析

镀铜工艺污染物主要包括含氰废水、含铜废水、酸碱废气、有机废气、电

镀废液等。镀铜工艺产污情况见图 3-7。

(36)

氰化镀铜 水洗

含氰废水

无氰镀铜 水洗

含铜废水

氰化物废气 酸 / 碱废气

电镀废液

化学镀铜 水洗

有机废气

电镀废液 含铜废水 电镀废液

镀铜废水主要来源于镀铜工序后镀件清洗、过滤机清洗水、极板的清洗等,

镀铜工艺主要水污染物见表 3-5。

表 3-5 镀铜工艺主要水污染物

工艺 废水主要污染物

氰化物镀铜 氰的络合铜离子、游离氰、氢氧化钠、碳酸钠、部分添加剂、

光亮剂等

硫酸盐镀铜 硫酸铜、硫酸和部分光亮剂。

焦磷酸盐镀铜 焦磷酸铜、焦磷酸钾、柠檬酸钾、氨三乙酸等以及部分添加 剂、光亮剂等

HEDP镀铜 硫酸铜、HEDP、氯化钾、碳酸钾、氢氧化钾和部分光亮剂等 柠檬酸-酒石酸盐

镀铜 柠檬酸铜、酒石酸钾、柠檬酸钠和部分添加剂、光亮剂等 化学镀铜 硫酸铜、甲醛、氢氧化钠和 EDTA 二钠盐等

图 3-7 镀铜工艺产污图(上:电镀铜 下:化学镀铜)

3.2.4 镀镍及产污分析

3.2.4.1 镀镍工艺

(37)

镀镍是通过电解或化学方法在金属或某些非金属上金上一层镍的处理技术。

镍是银白色微黄的金属,具有铁磁性,在空气中镍与氧作用,表面迅速生成一

极薄的钝化膜,能抵抗大气,碱和一些酸的腐蚀。镀镍的应用很广,可分为防

护装饰性和功能性两方面。镀镍和化学镀镍产品主要用于磁性材料防护、精密

电子器件、自动控制部件、手机部件、机械部件、汽车部件的防护。随着我国

科学技术、自动化电子产品的快速发展,镀镍在工业上应用很多,工程性镀镍

用于防腐蚀、耐磨、焊接性和其他性能,如防止腐蚀、提高硬度、提高耐磨性

及磁性等,镀镍和化学镀镍在电镀行业中占 20%左右。镀镍工艺按反应机理分

类可分电镀镍和化学镀镍。

电镀镍是在由镍盐(称主盐)、导电盐、pH 缓冲剂、润湿剂组成的电解液

中,阳极用金属镍,阴极为镀件,通以直流电,在阴极(镀件)上沉积上一层

均匀、致密的镍镀层。镀镍工艺按镀层的外观、结构特征,可分为普通镀镍

(暗镍)、光亮镍、高硫镍、镍封、缎面镍、高应力镍等。

经典电镀镍工艺流程如下:

(38)

前处理 二次水

阳极电解除

清洗 阳极电解除

稀酸活 镀半亮

镀高硫

镀光亮

二次水

二次水 换挂具

图 3-8 镀四层镍工艺流程

表 3-6 几种普通镀镍镀液的部分组成

工艺规范 含量 /gL-1

配方

普通镍

(预镀液) 普通镍 普通镍 瓦特镍型 滚镀镍

硫酸镍

(NiSO4·7H2O

100~150 240~260 180~250 250~350 200~250

氯化镍

(NiCl2·6H2O

30~60

氯化钠(NaCl) 8~10 4~6 10~12 10~15

硼酸(H3BO3) 30~35 30~35 30~35 30~40 40~45 硫酸钠(Na2SO4) 60~120 20~30

硫酸镁 (MgSO4·7H2O)

45~55 30~40 50

氟化钠(NaF) 4~6 4

十二烷基硫酸钠 (C12H25SO4Na)

0.05~0.1 0.05~0.1

(1)普通镀镍 (暗镍)

普通镀镍又称暗镍,是最基本的镀镍工艺。根据镀液的性能和用途,普通

镀镍可以分为低浓度的预液,普通镀液,瓦特液和滚镀液等。

(2)光亮镍

(39)

现代的光亮镀镍工艺,绝大多数是在瓦特型镀镍镀液中加入光亮剂。根据

光亮剂的作用,一般将镀镍光亮剂分为初级光亮剂(或称第一类光亮剂)、次级

光亮剂(或称第二类光亮剂)和辅助光亮剂。镀半光镍是在普通镀镍(暗镍)镀液中

加入适当的不含硫的光亮剂,即为半光亮镍镀液。

(3)其他镀镍

柠檬酸盐镀镍工艺主要用于锌压铸件的电镀,镀液主要组成是主盐-硫酸镍

(120~180g/L),络合剂-柠檬酸(150~230g/L),控制硫酸镍与柠檬酸盐之比

在(1.1~1.2),该工艺 pH 值控制在 6.6~7.0。氨基磺酸盐镀镍用于电铸和印刷电路

板镀金前镀镍,镀液主要组成是主盐-氨基磺酸镍(300~450g/L),硼酸

(30~45g/L),该工艺 pH 值控制在 3.5~4.5。

(4)化学镀镍

化学镀镍是在加有金属盐和还原剂等的溶液中, 通过自催化反应在材料表面

上获得镍的合金镀层的方法。按合金镀层成分分类,可分为 Ni-P 合金和 Ni-B

合金两大类工艺。化学镀 Ni-P 合金工艺,采用次磷酸及其盐类作还原剂;Ni-B

合金工艺,采用硼氢化钠 NaBH4 或二甲基胺基硼烷作为还原剂。

(40)

电镀镍 / 化学镀

水洗 酸性废气

电镀废液 含镍废水

酸性化学镀 Ni-P 工艺是应用最广泛的化学镀镍工艺,其主要组成是:镍盐

(氯化镍、硫酸镍、醋酸镍),还原剂(次磷酸钠、次磷酸),配位剂(一元

羧酸、二元羧酸等)。镍盐的浓度通常在 20~35g/L,Ni2+/H2PO2-的比值在

0.3~0.4,即 20~30g/L 硫酸镍应加 30~40g/L 的次磷酸钠。该工艺镀液 pH 值在

4~6为宜。

3.2.4.2 镀镍工艺产污分析

镀镍工艺污染物主要包括含镍废水、含磷酸盐(包括次磷酸盐、亚磷酸

盐)废水、有机物废水、酸性废气、电镀废液等。镀镍工艺产污图如下。

图 3-9 镀镍工艺产污图

镀镍废水主要来源于镀镍工序后镀件清洗水、过滤机清洗水、极板的清洗

等,镀镍工艺主要水污染物见下表 3-7。

表 3-7 镀镍工艺主要水污染物

工艺 废水主要污染物

(41)

镀镍

普通镀镍 硫酸镍、氯化镍、硼酸、氯化钠等盐类

光亮镍

氯化镍、硼酸、氯化钠等盐类以及部分添加剂、光亮剂等 高硫镍

镍封 缎面镍 高应力镍

其他镀镍 硫酸镍、柠檬酸盐、氨基磺酸盐、氯化钠等。

化学镀镍 镍离子(以络合态存在)、磷酸盐(包括次磷酸盐、亚磷酸盐)

及有机物。

3.2.5 镀铬及产污分析

3.2.5.1 镀铬工艺

铬是一种微带天蓝色的银白色金属,有很强的钝化性能,大气中很快钝化,

显示出具有贵金属的性质,所以铁零件镀铬层是阴极镀层。镀铬广泛用作防护-

装饰性镀层体系的外表层和功能性镀层(工程镀铬)。

镀铬分装饰镀铬和镀硬铬,装饰镀铬产品要求镀铬后提高产品的防护-装饰

性。镀硬铬产品主要用于航空、航天、矿山机械,机床部件主轴、工模具、气

缸、活塞环、五金工具产品和相互磨擦的产品,是为了提高产品的硬度,增强

产品耐磨性能。装饰镀铬和镀硬铬在我国占电镀行业的 10%左右。

(1)装饰性镀铬

装饰性镀铬是镀铬工艺中应用最多的。装饰性镀铬按其浓液浓度可分为低

(42)

自动调节镀铬、黑铬以及与吊镀形式不同的滚镀铬。防护-装饰镀铬广泛用于汽

车、自行车、日用五金制品,家用电器、仪器仪表、机械、船舶舱内的外露零

件等。经抛光的铬层有很高的反射系数,可作反光镜。各镀铬液主要组成见表

3-8。

黑铬:在不含硫酸根而含有催化剂的镀铬中,可镀取纯黑色的铬层。以氧

化铬为主成分,故耐蚀性和消旋光性能优良,应用于航空﹑光学仪器﹑太阳能

吸收板及日用品之防护-装饰。

表 3-8 国内常规镀铬液主要组成

类型 含量 /gL-1

普通镀铬液

复合 镀铬

自动调 节镀铬

快速镀 铬液

四铬酸 盐镀铬

低浓度 中浓度

高浓度

工艺规范 1 2 1

2

(标 准)

铬酸酐

(CrO3 80~120 80~120 150~180 250 320~360 250 250~30

0 180~250 350~400 硫酸

(H2SO4

0.45~0.65 0.8~1.2 1.5~1.8 2.5 3.2~3.6 1.25 1.8~.25 1.5~2

(2)功能性镀铬

1)硬铬

在传统镀铬溶液的基础上,加入一种或多种有机添加剂并辅助加少量的无

机化合物,沉积出来的铬层。该铬镀层具有很高硬度和耐磨损性能,硬铬的维

(43)

氏硬度达到 900~1200kg/mm2,铬是常用镀层中硬度最高的镀层,可提高零件的

耐磨性,延长使用寿命。

2)乳白铬

采用普通装饰镀液,在较高温度(65~75 )℃ 和较低电流密度下(20±5A/dm2)

获得的乳白色的无光泽的铬称为乳白铬。镀层韧性好,硬度较低,孔隙少,裂

纹小,色泽柔和,消旋光性能好,常用于量具,分度盘,仪器面板等镀铬。

3)松孔铬

指在镀硬铬后,经除氢、精磨和珩磨,再进行阳极处理,使铬层的粗裂纹

进一步扩宽加深,以便吸藏更多的润滑油脂,提高其耐磨性,这就叫松孔铬。

松孔镀铬层应用于受重压的滑动摩擦件及耐热﹑抗蚀﹑耐磨的零件,如内燃机

汽缸内腔﹑活塞环等。

(3)三价铬镀铬

三价铬镀铬是采用可溶性三价铬镀液的一种镀铬工艺。镀液主要组成是主

盐-可溶性三价铬盐(金属铬含量大致在 20~40g/L 左右),络合剂-有机酸盐

(甲酸盐、乙酸盐、草酸盐等),导电盐-强酸盐(有 Na+、K+、NH4+的氯化物

(44)

普通镀铬 / 三价

水洗

铬雾

电镀废液 含铬废水

和硫酸盐),缓冲剂、湿润剂等添加剂,三价铬盐一般采用氯化铬、硫酸铬、

碱式硫酸铬、甲酸铬及氟化铬等。该工艺的镀层硬度低,只能用作装饰用。

3.2.5.2 镀铬产污分析

镀铬工艺污染物主要包括含铬废水、铬酸废气、电镀废液等。镀铬工艺产

污图如下:

图 3-10 镀铬工艺产污图

镀铬废水主要来源于镀铬工序后镀件清洗、过滤机清洗水、极板的清洗等,

镀铬工艺主要水污染物见下表:

表 3-9 镀铬工艺主要水污染物

工艺 废水主要污染物

普通镀铬 六价铬、铜、铁等金属离子和硫酸、盐酸、硝酸以及部分添加剂、

光亮剂等

复合镀铬 六价铬、硫酸、氟硅酸

自动调节镀铬 六价铬、硫酸锶、氟硅酸钾等

快速镀铬 六价铬、硫酸、硼酸、氧化镁

四铬酸盐镀铬 六价铬、硫酸、柠檬酸钠、氟化钠等

三价铬镀铬 三价铬、甲酸钾、甲酸铵、草酸铵等

(45)

3.2.6 镀金及产污分析 3.2.6.1 镀金工艺

镀金层外观为金黄色,化学性质稳定,延展性好、易抛光、耐高温,易于

焊接、耐腐蚀性强、具有很好的抗变色性能、较低的接触电阻、良好导电性能、

并具有一定的耐磨性(指硬金),它广泛应用于精密仪器仪表、印刷板、集成

电路、电子管壳、电接点等要求电参数性能长期稳定的零件电镀。

镀金液通常分为氰化物镀液与无氰镀液,氰化镀液又分为高氰和低氰镀液。

高氰镀液中分为 pH 值在 9 以上的碱性氰化物镀液和 pH 值在 6~9 之间的中性及

弱碱性氰化物镀金液;低氰酸性镀金液(pH 值在 3~6 之间)以柠檬酸盐镀金液

居多;无氰镀液以亚硫酸盐镀金液应用较多。

(1)碱性氰化物镀液

碱性氰化物镀液的主要组成是主盐-金氰化钾(1~12g/L),络合剂-氰化钾

(15~90g/L),导电盐-碳酸盐,缓冲剂-磷酸盐等。该工艺 pH 值>9,可用于

纯金与金合金的电镀,适合电子工业和装饰工业使用。

(46)

酸性和中性氰化物镀液主要组成是主盐-金氰化钾(0.8~15g/L),络合剂-

氰化钾(6~8g/L),导电盐-碳酸盐,缓冲剂-磷酸盐等。该工艺 pH 值在 3~9 之

间。中性镀液主要用于电镀 14~18K 金合金,特别是用于表壳和珠宝工业,它

也可用于高纯金的电镀。酸性镀液主要用于电子零件、器件的电镀,尤其是用

于电镀。

(3)亚硫酸盐镀金

亚硫酸盐镀金液,金以 KAu(SO3)2的形式加入,络合剂可用亚硫酸钠或亚

硫酸铵。其镀液主要组成见下表:

表 3-10 亚硫酸盐镀金镀液主要组成

镀液组成及工艺条件 配方 1 配方 2 配方 3 配方 4 氯化金(AuCl3)/g·L-1 5~25 25~35 10~15 8~15 亚硫酸铵[(NH4)2SO3)/g·L-1 150

250

亚硫酸钠(Na2SO3·7H2O)/g·L-1 120 150

140 180

150 180 柠檬酸铵[(NH4)3C6H5O7·H2O]/g·L-1 70~90

柠檬酸钾(K3C6H5O7·H2O)/g·L-1 100

150 80~100

(47)

含金废水

无氰镀金 水洗

碱性废气

水洗

含氰废水 电镀废液

氰化镀金 含氰废气

电镀废液

3.2.6.2 镀金工艺产污分析

镀金工艺污染物主要包括含金废水、含氰废水、含氰废气、酸碱废气、电

镀废液等。镀金工艺产污图如下:

图 3-11 镀金工艺产污图(左图:氰化物镀金 右图:无氰镀金)

镀金废水主要来源于镀金工序后镀件清洗、过滤机清洗水、极板的清洗等,

镀金工艺主要水污染物见下表:

表 3-11 镀金工艺主要水污染物

工艺 废水主要污染物

碱性氰化物镀金 金氰化钾、氰化钾、碳酸盐、磷酸盐

酸性和中性镀金 金氰化钾、氰化钾、碳酸盐、磷酸盐

亚硫酸盐镀金 氯化金、亚硫酸钠、亚硫酸铵、柠檬酸钾、柠檬酸铵、EDTA 等

3.2.7 镀银及产污分析

3.2.7.1 镀银工艺

银是白色光亮、可锻、可塑的金属,其标准电极电势为+0.7996V,对常用

金属而言,它是阴极性镀层,在镀银前必须进行预镀。银具有优良的导热性、

(48)

电导率,易于抛光,有优良的反光性能、焊接性能和良好的结合强度。广泛运

用在电子工业、通讯设备、仪器仪表制造业、探照灯及其他反射器中的金属反

光镜。镀银工艺按照镀液成分可分为有氰工艺和无氰工艺。

(1)氰化物镀银

氰化物镀银是采用氰化物镀银液的一种镀银工艺,氰化物镀液主要组成是

主盐-银氰络盐(银的含量在 20~45g/L),络合剂-氰化钾(光亮镀银镀液中含

量在 30~60g/L,快速镀银 60~120g/L),导电盐-碳酸钾(80 ~110g/L)。各类

氰化物镀液配方选择的主盐不同,常用的主盐有氰化银、银氰化钾、氯化银、

硝酸银。

(2)无氰镀银

国内外对无氰镀银工艺研究作了大量工作,从综合性能来看还不及氰化物

镀银,还不能广泛推广应用和大批量投入生产,以下对无氰镀银做个简要的介

绍。

目前研究比较多的是硫代硫酸盐镀银、亚氨基二磺酸铵镀银、磺基水杨酸

镀液、烟酸镀银。硫代硫酸盐镀银主要采用硫代硫酸钠或硫代硫酸铵作络合剂,

(49)

含银废水

无氰镀银 水洗

碱性废气

水洗

电镀废液 含氰废水 电镀废液

氰化镀银 含氰废气

银盐可选用氯化银、溴化银或硝酸银。亚氨基二磺酸铵镀银采用。磺基水杨酸

镀液采用硝酸银为主盐,磺基水杨酸、醋酸铵、氨水、氢氧化钾等。烟酸镀银

采用硝酸银、醋酸铵、氨水、氢氧化钾、烟酸、碳酸钾等。

表 3-12 各工艺主要工艺参数对比

工艺 镀液主要组成 主要组分含量 pH

氰化物镀银

氰化银、银氰化钾、氯化 银、硝酸银、氰化钾、碳

酸钾等

银 20~45g/L、氰化钾 30~120g/L >12

硫代硫 酸盐

硫代硫酸钠、酸银、硫代 硫酸铵、醋酸铵等

硫代硫酸铵 200~260g/L、硫代硫

酸钠 200~250g/L、酸银 40~50g/L 5.0~6.0 亚氨基

二磺酸

硝酸银、亚氨基二磺酸 铵、硫酸铵、柠檬酸铵等

硝酸银 30~40g/L、亚氨基二磺酸

铵 80~120g/L、硫酸铵 100~140g/L 8.2~9.0

磺基水 杨酸

硝酸银、醋酸铵、氨水、

氢氧化钾等

硝酸银 20~40g/L、磺基水杨酸 100~140g/L、醋酸铵 46~68g/L、

氨水 44~46g/L

8.5~9.5

烟酸镀

硝酸银、醋酸铵、氨水、

氢氧化钾、烟酸、碳酸钾

硝酸银 42~50g/L、醋酸铵 77g/L、

氢氧化钾 45~55g/L、烟酸 90~110g/L

9.0~9.5

3.2.7.2 镀银工艺产污分析

镀银工艺污染物主要包括含银废水、含氰废水、含氰废气、酸碱废气、电

镀废液等。镀银工艺产污图如下:

(50)

图 3-12 镀银工艺产污图(左图:氰化物镀 右图:无氰镀)

镀银废水主要来源于镀金工序后镀件清洗、过滤机清洗水、极板的清洗等,

镀银工艺主要水污染物见下表:

表 3-13 镀银工艺主要水污染物

工艺 废水主要污染物

氰化物镀银 氰化银、银氰化钾、氯化银、硝酸银、氰化钾、碳酸钾等 无氰镀银 硫代硫酸钠、酸银、硫代硫酸铵、醋酸铵、亚氨基二磺酸铵、烟

酸、碳酸钾等

3.2.8 镀合金及产污分析

3.2.8.1 镀合金工艺

(1)镀锌合金

锌合金一般指以锌作为主要成分,含有少量其他金属形成的合金。应用比

较多的是锌与铁族元素形成的二元合金,有锌铁合金(含铁 0.3%~0.7%)、锌

镍合金(含镍 10%左右)、锌钴合金(含钴 0.6%~0.9%)。另外,锌还可以与

其他一些金属形成二元合金,如锌锡合金、锌锰合金、锌铬合金、锌磷合金等,

还有以锌为主的三元合金,如锌钴镍合金、锌钴铬合金、锌钴铁合金等,也在

生产上得到了一定的应用。

(2)镀铜合金

(51)

1)铜锌合金

电镀获得的铜锌合金,其组成为铜:锌=(80~70):(20~30)的镀层,

俗称黄铜层。具有金黄色的外观,广泛用作仿金。

镀黄铜一般是采用氰化物镀黄铜,除了传统的氰化镀液之外,近年来为了

消除氰化物,逐渐开始采用无氰型的镀黄铜溶液。在这些镀液中,比较受欢迎

的焦磷酸盐型的镀液。也是从焦磷酸盐镀铜延伸而来的。其次是柠檬酸盐、

HEDP等也有一定程度的推广。

2)铜锡合金

铜锡合金俗称青铜,这种镀层如果合金中含锡在 10%以下,能仍然保持铜

色的外观。当锡增多到 15%时镀层开始发黄,而超过 20%之后合金镀层成为白

色(白青钢)。青铜镀层曾大规模的推广应用于铜镍铬镀层中以代镍,节省镍的

资源。单纯用于装饰时也调整以呈现黄金色,是一种仿金镀层。

常规的镀青铜溶液主要是采用氰化物溶液,锡可以锡酸盐的形式加人镀铜

溶液中,这时与氰化物络合的铜便能与锡在电极上共沉积成为青铜镀层。焦磷

(52)

酸盐和柠檬酸盐镀液在国内应用亦颇成功,而焦磷酸盐镀青铜和黄铜近年来在

国外也很受重视。

(3)锡基合金

锡基合金镀层中,锡铅作为典型的钎焊和轴衬镀层应用较多。锡铅一般使

用氟硼酸盐镀液,通过调节镀液内金属离子的含量比例来自由选择镀层的铅锡

比例。

锡锌合金是优良的防腐蚀镀层,锡锌镀层电镀比较容易,而且碱性的锡锌

合金镀液几乎是分散能力最好的镀液之一,生产中也比较稳定。

锡镍镀层在成分合适的条件下,其组织结构呈化合物状态,因而具有很强

的抗腐蚀能力并表现出较强的惰性。锡镍镀层硬而易于抛光至光亮,加上不易

变色,一度被视为代铬的首选。

(4)镍基合金

镍磷合金分为高磷(14%)和低磷(10%)两种,可以方便的通过电镀方

法获得。过 300℃热处理 2h 可得到高硬质合金,这时合金以 Ni2P、Ni3P等结构

的金属间化合物散步于镍基质之中,镀层致密光亮,孔隙率很少。镍磷合金具

(53)

有许多优良的物理化学性能,在电子工业、化工、机械、核等工业中有广泛的

用途,也是高温焊接的优良镀层。

镍钴合金可作为装饰合金和磁性合金。在镀镍液中加入钴盐可获得任何比

例的合金层,含钴 30%以下的镍钴合金具有白色金属外观,硬度较高,有良好

的耐磨性和化学稳定性。

表 3-14 镀合金工艺主要工艺参数对比

工艺 镀液主要组成 主要组分含量 pH

氯化物 镀液

氯化锌、氯化镍、氯化 铵、氯化钾、氯化钠、硼

酸、添加剂等

氯化锌 50~140g/L、氯化镍 50~130 g/L、氯化铵 30~240g/L、氯化钾

190~210g/L

5.0~6.0

硫酸盐 镀液

硫酸锌、硫酸镍、硫酸 铵、硫酸钠、乙酸钠、柠

檬酸、硼酸等

硫酸锌 70~150g/L、硫酸镍 70~200

g/L、硫酸铵 20~30g/L 1~3

锌酸盐 镀液

氧化锌、氢氧化钠、硫酸 镍、乙二胺、三乙醇胺等

氧化锌 8~15g/L、氢氧化钠 80~150 g/L、硫酸镍 6~16g/L、三乙醇胺

20~60g/L

>12

焦磷酸 盐镀液

焦磷酸锌、三氯化铁、焦 磷酸钾、磷酸氢二钠等

焦磷酸锌 18~42g/L、三氯化铁 5~17g/L、焦磷酸钾 23.5~400g/L、

磷酸氢二钠 35.5~100g/L

8.5~12

硫酸盐 镀液

硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸 钠、醋酸钠等

硫酸锌 18~300g/L、硫酸亚铁 18~300g/L、硫酸钠 30~84g/L、醋

酸钠 12~20g/L

1.5~3

锌酸盐 镀液

氧化锌、铁离子、氢氧化 钠等

氧化锌 12~20g/L、铁离子 100~500g/L、氢氧化钠

100~160g/L

>12

氯化物 镀液

氯化锌、硫酸亚铁、氯化 钾、聚乙二醇、硫脲等

氯化锌 50~110g/L、硫酸亚铁

5~16g/L、氯化钾 180~240g/L 3.5~5.5

高氰镀 铜(氰化亚铜)、锡(锡

酸钠)、氰化钠、氢氧化 铜 18~30g/L、锡 7~18g/L、氰化钠

>12

數據

表 3-3 镀锌工艺主要水污染物 工艺 废水主要污染物 镀 锌 锌酸盐镀锌 氧化锌、氢氧化钠和部分添加剂、光亮剂等硫酸盐镀锌硫酸锌、硫脲和部分光亮剂等 钾盐镀锌 氧化锌、氯化钾、硼酸和部分光亮剂等 钝化 六价铬、三价铬、 锌等金属离子和硫酸等;含有被钝化的金属离子 和盐酸、硝酸以及部分添加剂、光亮剂等 3.2.3 镀铜及产污分析 3.2.3.1 镀铜工艺 镀铜是指在金属、合金或者其它材料的表面镀上一层金属铜的表面处理技 术。铜层具有良好的延展性、导电性和导热性,易抛光,经适当的化学处理可 得古铜色、铜绿色、
表 4-14 我国和欧盟部分地区对氟化物的现行排放限值(单位:mg/L) 比利时 法国(地表 水体) 德国 意大利(地表水体) 西班牙 中国(GB21900-2008) 表 2 表 3 10.0 15.0 50 6.0 12 10 10 (9)氰化物 国家《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008)表 2 标准中氰化物的排放 限值为 0.3 mg/L,表 3 标准(特别排放限值)为 0.2 mg/L。广东省《水污染物 排放限值》(DB44 26-2001)第二时段一级排放标准为 0.3 mg/L。

參考文獻

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