化学镀镍废液的处理

化学镀镍废液中,如果没有络合剂或络合剂用量少,可直接用氢氧化钠(浓度为6mol/L)调节pH值。

根据废液中镍离子的浓度,加入适量的NaOH,使镍离子沉淀成Ni(OH)2而去除。用络合剂去除废液中的镍,首先用CaO调节废液的pH值至8左右,除去大部分有机酸络合剂,然后向废液中加入CaO或NaOH,调节废液的pH值至11 ~ 12,使废液中大部分镍离子与其它重金属离子反应,然后加入适量的高分子絮凝剂,加速不溶物的沉降。加入合适的氧化剂(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,降低废水的化学耗氧量(COD)。(1)机制

化学镀镍是用还原剂将溶液中的镍离子还原并沉积在具有催化活性的表面上。多种还原剂可用于化学镀镍。目前工业上应用最广泛的化学镀镍工艺是以次磷酸钠为还原剂,其反应机理一般公认为“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+被次磷酸钠(NaH2P02)释放的原子活性氢还原成金属镍,而不是H2PO2-和Ni2+之间的直接相互作用。

首先,在加热条件下,次磷酸钠在催化表面释放出原子氢,或通过H2O 2-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+还原成金属Ni,并将其沉积在被镀零件的表面上。同时,次磷酸盐被原子氢还原生成磷,或者发生自身的氧化还原反应沉积磷。H2的沉淀既可以通过H2POf的水解产生,也可以与原子氢结合产生。

2)氢化物理论

根据氢化物理论,次磷酸钠的分解并不释放原子氢,而是释放出还原能力更强的氢化物离子(氢的负离子H-1),镍离子被氢的负离子还原。

在酸性浴中,H2PO2-在催化表面与水反应。

在碱性浴中,它是

镍离子被氢离子还原,即氢离子H能同时与H2O或H+反应放出氢气;同时,磷被还原沉淀。

⑵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,化学镀镍已经进入成熟阶段,其现状可以概括为:技术成熟、性能稳定、功能多样、应用广泛。

化学镀镍层具有一些不同于电沉积的特性。

(1)用次磷酸钠作还原剂时,磷和镍析出,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% ~ L5%。通过控制磷含量获得的镍磷镀层致密、无孔,远优于电镀。以硼氢化物或氨基硼烷为还原剂时,化学镀镍层为镍硼合金镀层,硼含量为1% ~ 7%。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。电镀镍层的硬度只有L60 ~ 180 HV,而化学镀镍层的硬度一般为400 ~ 700 HV。经过适当的热处理,可以进一步提高到接近甚至超过镀铬层的硬度,所以耐磨性好。更难得的是,化学镀镍层同时具有良好的耐蚀性和耐磨性。

③化学稳定性高,涂层附着力好。在大气等介质中,化学镀镍层的化学稳定性高于化学镀镍层。对普通钢、铜等基材具有良好的附着力,附着力不低于电镀镍层与基材的附着力。

(4)由于化学镀镍层的磷(硼)含量不同,镀后热处理工艺不同,镀镍层的物理化学性能,如硬度、耐蚀性、耐磨性、电磁性能等。,有丰富多彩的变化,这在其他镀种中是不多见的。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,属于电镀,是电镀的镀种。但化学镀不同于电镀,主要是因为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:

⑴镀层厚度均匀,化学镀液分散度接近100%。化学镀本身是一个自催化氧化还原过程。催化底物只要与溶液接触,就可以被电镀,几乎是对底物形状的复制,达到了复制的程度。不像电镀,不会出现电源线分布不均匀导致镀层厚度不均匀的情况。

⑵化学镀不仅可以应用于金属表面,还可以通过特殊的活化和敏化处理应用于非金属表面。

⑶化学镀设备简单,不需要电源和阳极,只要在合理的温度、pH值等工艺参数条件下,将待镀零件浸入镀液中即可。

⑷化学镀的结合力和耐蚀性优于电镀。一些化学涂层还具有特殊的物理和化学性质。

5.硬度高,耐磨性好。热处理后,化学镀镍层硬度达到Hv1100,镀镍后工模具一般使用寿命提高3倍以上。

[6]抗腐蚀性强。化学镀镍层在酸、碱、盐、氨和海水中具有良好的耐蚀性,其耐蚀性优于不锈钢。

化学镀包括镀镍、镀铜、镀金、镀锡等多种镀层,但以化学镀镍应用最为广泛。与电镀镍层相比,化学镀镍层的性能有如下许多优点[3]:

⑴以次磷酸钠为还原剂通过化学镀镍获得Ni-P合金,通过控制镀层中的磷含量可以获得Ni-P非晶态结构镀层。镀层致密,孔隙率低,耐蚀性优于电镀镍。

⑵化学镀镍层的镀态硬度为450~600HV,经过合理的热处理后可达到1000-1100HV,在某些情况下甚至可以代替硬铬使用。

⑶根据镀层中的磷含量,可以控制镀层为磁性或非磁性。

⑷镀层的摩擦系数低,可达到无油润滑状态,其润滑性和金属耐磨性也优于电镀。

⑸低磷涂层具有良好的可焊性。

当然,像许多技术一样,化学镀镍本身也有许多缺点:

⑴与镀镍相比,镀液成分复杂,某些原材料要求更高。

⑵化学镀的操作比较麻烦,需要在施镀过程中不断分析和补充调整pH值。

⑶化学镀溶液本身是一个热力学不稳定的体系,容易发生分解等事故。

⑷与电镀相比,化学镀的镀速较慢,大部分镀速在10-30μ m/h之间..

5]很多化学镀的工作温度都在90℃左右,维持这个温度也要消耗很多能量。

【6】化学镀层装饰性不如电镀,亮度不足。化学镀镍因其优异的镀层性能,如高硬度、优异的耐磨性和耐腐蚀性,越来越被制造商所接受。以中磷化学镀为例,镀层性能为:磷含量6% ~ 9%的非晶态Ni-P合金,非磁性熔点860 ~ 880℃,镀层状态硬度450 ~ 550 HV (45 ~ 48 HRC),对钢或铝的结合力950 ~ 1050 HV。远高于镀镍、镀铬的钢材上内应力低于7MPa,电阻率约75μω·cm,耐蚀性6 ~ 8微米,可通过5% NaCl溶液24h9连续盐雾试验测试化学镀镍的技术特性和功能;

1,耐腐蚀性强:经此工艺处理的金属表面为非晶态镀层,具有优异的耐腐蚀性。通过硫酸、盐酸、烧碱和盐水的逐年试验,腐蚀率低于1cr18Ni9Ti不锈钢。

2.耐磨性好:由于催化处理后的表面是非晶态,即处于基本平面状态,具有自润滑性。因此,它的摩擦系数低,不粘着性好,耐磨性高,可以在润滑条件下代替硬铬使用。

3.光泽度高:催化镀制件表面光泽度LZ或▽8-10,与不锈钢制品相当,呈现洁白光亮的不锈钢色泽。工件镀膜后,表面光洁度不受影响,不需要进一步加工和抛光。

4.表面硬度高:经过该工艺处理后,金属表面硬度可提高一倍以上,在钢、铜表面可达到Hv570。热处理后,涂层硬度达到Hv1000,工模具一般使用寿命提高3倍以上。

5.结合强度高:经该工艺处理后的合金层与金属基体的结合强度增加,一般在350-400Mpa条件下,不脱皮、不脱落、不起泡,与铝的结合强度可达102-241Mpa。

6.复制性能好:在尖角或边缘凸出部分没有明显增厚,即具有良好的复制性能,镀后无需打磨,沉积层厚度和成分均匀。

7.工艺技术适应性强:盲孔、深孔、管件、转角、缝隙等内表面均可获得均匀电镀,因此无论你的产品结构多么复杂,这项技术都能游刃有余,无漏镀。8.低电阻和良好的焊接性。

9.耐高温:催化合金层的熔点为850-890度。