電鍍行業主要生產工藝及污染環節分析主要生產工藝電鍍生產是金屬（或非金屬）的表面處理工藝，是通過化學或電化學作用在金屬（或非金屬）制件表面形成另一種金屬膜層，因而改變制件表面屬性的一種加工工藝。2.1.1電鍍的基本工序工件→(磨光→拋光)→上掛→脫脂除油→水洗→（電解拋光或化學拋光）→酸洗活化→（預鍍）→電鍍→水洗→（后處理）→水洗→干燥→下掛→檢驗包裝以最簡單的金屬扳手電鍍的工藝流程為例，其工序為：半成品扳手→酸洗→清洗→中和→刷光→清洗→弱酸洗→清洗→鍍半亮鎳→活化→鍍亮鎳→回收清洗1→回收清洗2→清洗→鍍鉻→回收清洗1→回收清洗2→回收清洗3→清洗→熱干→成品扳手。由以上可看出，電鍍工藝過程大致可以劃分為：鍍前處理——電鍍——鍍后處理三部分。2.1.2鍍前處理金屬零件在進入鍍液以前的一切加工處理和清理工序總稱為鍍前處理（或預處理）。其目的是修整工件表面，除掉工件表面的油脂，銹皮，氧化膜等，為后續鍍層的沉積提供所需的電鍍表面。由于基體材料的種類繁多，加工過程及存放環境也不盡相同，使得各種零件電鍍前的表面狀況差別很大，另外，對鍍層的性能要求也有較大差異，所以鍍前處理的方法也不盡相同，必須根據基體材料或零件的性質、表面狀況及表面處理的要求，選擇或安排合適的表面處理工序，認真對基體材料或零件表面進行鍍前表面處理工作，以提高鍍層與基體材料之間的結合力，從而保證獲得優質的鍍層。通常鍍前處理的工藝分為整平、除油工序和化學浸蝕。（1）整平包括磨光、拋光(機械拋光、化學拋光以及電化學拋光)、滾光、刷光、噴砂等，用于粗糙零件表面的整平，消除零件表面的劃痕、毛刺、厚層氧化皮等，使零件表面達到一定的平整度。磨光是借助粘有磨料的特制磨光輪的旋轉，對工件表面進行削磨，以除去工件表面的毛刺、氧化皮、焊渣、焊瘤等表面宏觀缺陷。拋光是利用涂有拋光膏的拋光布輪在拋光機上高速旋轉，對工件表面進行光飾，降低工件表面的微觀不平，獲得光亮外觀。滾光是將零件放入裝有磨料和表面活性溶液的滾筒中，借助滾筒旋轉力使零件與磨料相互摩擦，達到去除油跡、銹跡、毛刺，降低表面粗糙度等光飾的目的。噴砂是利用高壓空氣（干法）或者高壓水流（濕法）將細紗粒高速噴向工件表面，利用砂粒的強烈撞擊作用，去除油跡、銹跡、污垢、氧化皮等，達到表面清理的目的。（2）除油工序除油工序包括溶劑除油、化學除油、電化學除油。溶劑除油是采用有機溶劑，如汽油、煤油、丙酮、酒精、苯基溶劑清除工件表面的油污。這種方法除油速度很快，但是溶劑易燃、有毒、成本高、對設備條件要求也高（要求密封，循環）。現在除極個別的特殊產品仍采用外，其他已不再采用。化學除油是氫氧化鈉、硫酸鈉、磷酸三鈉和適量的有機表面活性劑組成的除油溶液，利用乳化作用和皂化作用使油污從工件上脫離下來。化學除油的溶液無毒、使用安全、成本低、除油效果好、設備簡單、不產生有害氣體，是最廣泛采用的方法。電化學除油是在化學除油液的基礎上（不加有機表面活性劑），另外借助直流電解作用，加速油膜從工件上剝離，除油更徹底，一般作為化學除油后的二次除油。（3）化學浸蝕浸蝕又稱酸洗，是將金屬零件浸入酸、酸性鹽或堿溶液中，利用化學或電化學方法來除去制件表面的銹蝕物、氧化皮(膜)，使制件表面處于活化狀態的加工方法。根據清除氧化物的方法不同，常用的浸蝕分為化學浸蝕和電化學浸蝕兩類。靠浸蝕劑的化學作用將銹、氧化物去除的方法稱為化學浸蝕。將被浸蝕的零件通以直流電的浸蝕過程稱為電化學浸蝕。浸蝕方法和浸蝕劑的組成，應根據金屬零件的材料、氧化物的性質及表面處理后的要求加以選擇。浸蝕是電鍍前準備工作的主要組成部分之一，直接影響鍍層的質量。為提高浸蝕的效果，在浸蝕之前必須進行除油。化學浸蝕是將工件浸入酸性（或堿性）的浸蝕液中（加溫或者不加溫），將工件表面的氧化皮、銹蝕產物等堿性化學成分溶解，達到凈化工件表面的目的。多數浸蝕液由酸類組成。常用的酸類有硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氫氟酸、鉻酸等，常用酸性浸蝕液中加入少量有機緩蝕劑，如磺化動物蛋白、皂角浸出液、若丁（主要成分為二鄰甲苯硫脲）、硫胺、硫脲、六次甲基四胺等。鋁及鋁合金浸蝕通常采用氫氧化鈉、硫酸鈉、磷酸三鈉組成的堿性浸蝕液。（4）不銹鋼的鍍前處理不銹鋼是由鐵、鎳、鉻、鈦等成分組成，表面容易生成一層薄而透明且附著牢固的鈍化膜，此膜除去后又會在新鮮表面迅速形成，因此按一般鋼鐵零件的電鍍工藝不能獲得附著力良好的鍍層。在不銹鋼進行電鍍之前，除按—般鋼鐵的除油和浸蝕外，通常還需要進行活化預處理，活化處理是保證電鍍層有足夠附著力的重要步驟。一般的活化處理方法包括陰極活化法、浸漬活化法和鍍鋅活化法等。（5）鋅合金壓鑄件的鍍前處理鋅合金鑄件以鋅鋁合金為主，而鋅和鋁都是性質很活潑的兩性金屬，均既溶于酸也溶于堿，因此在鍍前處理時不能使用強堿除油和強酸浸蝕。而且由于壓鑄工藝和模具設計的原因，鋅合金壓鑄件表面往往有粗糙不平、冷紋、毛刺、分模線、飛邊、縮孔等表面缺陷，并且表層是致密層，內部是疏松多孔結構，因此必須進行機械清理、磨光和拋光，但不能過度拋磨，以免漏露出大量內部缺陷，造成電鍍困難并影響鍍層質量。鋅合金壓鑄件經磨光、拋光后，表面的大量油污、拋光膏等必須預清洗。預清洗可用有機溶劑或化學除油，并且預除油工序應在拋光后盡快進行，以免拋光膏日久硬化難除。經預除油后，應再進行電化學除油。除油盡量采用低溫、低堿度溶液(pH值<10，一般不添加NaOH)。盡量不采用陽極電解除油，以避免鋅合金表面氧化或溶解產生腐蝕或生成白色膠狀腐蝕物及麻點。鋅合金壓鑄件除油后，表面會有一層極薄的氧化膜。為徹底清除此氧化膜，保證鍍層的結合強度，通常選用氫氟酸浸漬活化或采用氟硼酸腐蝕活化處理。鋅合金的電極電位較負，為防止發生置換反應，影響鍍層結合力，鋅合金壓鑄件通常進行氰化預鍍銅。（6）鋁及鋁合金的鍍前處理鋁及鋁合金對氧具有高度的親和力，極易生成氧化膜，并且這層氧化膜一經除去又會在極短時間里產生一層新的氧化膜，嚴重影響鍍層的結合力。鋁的電極電位很負，浸入電鍍液時容易與具有較正電位的金屬離子發生置換，影響鍍層結合力，并且鋁是兩性金屬，在酸性和堿性電鍍液中都不穩定。鋁合金壓鑄件有砂眼、氣孔，會殘留鍍液和氫氣，容易鼓泡，會降低鍍層和基體金屬間的結合力等。這些原因均導致鋁及鋁合金在預處理前除了常規的除油、浸蝕、出光外，還需要進行特殊的預處理，在電鍍前需再制取一層過渡金屬層或能導電的多孔性化學膜層，以保證隨后的電鍍層具有良好的結合力。目前常用的方法有兩種：先化學浸鋅，然后再電鍍其他金屬；或先進行陽極氧化處理，再電鍍其他金屬。（7）非金屬材料的鍍前處理非金屬材料電鍍與金屬材料電鍍的主要區別在于非金屬材料表面需要金屬化處理，即在非金屬材料電鍍之前，需先在非金屬材料表面施鍍一層導電金屬膜，使其具有一定的導電能力。常用的方法有噴涂導電膠、真空蒸鍍金屬層、化學鍍、化學噴鍍等。非金屬材料鍍前預處理通常包括除油、粗化、敏化、活化及化學鍍等工序，工藝流程為：制件→去油→水洗→粗化→水洗→敏化→蒸餾水洗→活化→蒸餾水洗→化學鍍。2.1.3電鍍電鍍是在含有金屬主鹽和導電鹽、絡合劑、添加劑的溶液中通過直流電解作用在工件上沉積金屬的工藝過程，是電鍍加工的核心工序。此工序工藝的優劣直接影響到鍍層的各種性能。電鍍工序按鍍層金屬成分劃分可分為單金屬鍍層和合金鍍層。常用單金屬鍍層有鋅、鎘、銅、鎳、鉻、錫、鉛、鐵、銀、金等。常用合金鍍層有銅基合金（銅鋅合金、銅錫合金、銅錫鋅三元合金等）、鋅基合金（鋅銅合金、鋅鐵合金、鋅鎳合金、鋅鈷合金等）、鉛基合金（鉛錫合金、鉛錫鋅合金）、鎳基合金（鎳鐵合金、鎳磷合金、鎳鈷合金）以及銀基合金、金基合金等。2.1.4水洗工件的電鍍過程有許多工序，工件進出的溶液也有很多種。在從一種溶液進入另一種溶液前，幾乎都要清洗，以除去制件表面滯留的前一種溶液。因此，在整個電鍍過程中，有許多道水洗工序。2.1.5鍍后處理電鍍后對鍍層進行各種處理可以增強鍍層的各種性能，如耐蝕性、抗變色能力、可焊性等。鍍后處理是電鍍加工中的一個重要工序，它包括鈍化、防變色、脫水、封閉等。鈍化是提高防護性鍍層防腐蝕能力的重要手段之一，特別是鍍鋅層和鍍鎘層，如果不進行鈍化處理，其表面極易發生腐蝕。鋅鍍層經鉻酸鹽鈍化之后，可顯著提高其防護性能和裝飾性能，所以鍍鋅后鈍化是鍍鋅工藝中的一道必須工序。鋅鍍層的鍍后處理包括除氫、出光和鈍化等幾項工序，是為了消除電鍍過程中產生的缺陷，提高鋅鍍層表面的光亮和美觀，增加鍍層的耐蝕性能。主要電鍍工藝2.2.1鍍鋅鋅鍍是生產上應用最早的電鍍工藝之一，也是我國目前電鍍工業中生產量最大的鍍種，約占電鍍總量的50%以上。該工藝比較成熟，操作簡便，投資少，在鋼鐵件的耐蝕鍍層中成本最低，它是防止鋼鐵腐蝕的應用最廣泛最經濟的措施。鍍鋅溶液種類很多，按其性質可分為氰化物鍍液和無氰化物鍍液兩大類。氰化物鍍鋅溶液具有良好的分散能力和覆蓋能力，鍍層結晶光滑細致，操作簡單，適用范圍廣，在生產中被長期采用。但鍍液中含有劇毒的氰化物，嚴重污染環境，在電鍍過程中逸出的氣體對工人健康危害較大。目前已被列為淘汰工藝，僅有特殊要求的軍工、航天航空等少數尖端產品仍在使用。無氰化物鍍液有堿性鋅酸鹽鍍液、氯化銨鍍液、硫酸鹽鍍鋅液及無銨鹽氯化物鍍液等。其中堿性鋅酸鹽和無銨鹽氯化物鍍鋅應用最多。2.2.2鍍鎳金屬鎳自身具有很高的化學穩定性，在空氣中與氧作用形成鈍化膜，使鎳鍍層具有良好的抗大氣腐蝕性，鎳電位比鐵正，并具有強烈的鈍化能力，鈍化后電位更高，對鋼鐵基體來講，鎳層屬陰極性鍍層，而且鎳鍍層孔隙率高，因此鎳鍍層只有在足夠厚(40～50um)時才能在空氣和某些腐蝕介質中起到防腐作用。為節省金屬鎳，減少孔隙率，通常采用鍍鎳層與鍍銅層一起使用或采用多層電鍍，如Cu-Ni、Cu-Ni-Cr、Ni-Cu-Ni-Cr、Cu-Cu-Ni-Cr等形式達到防護—裝飾目的。鍍鎳主要應用在日常五金產品、汽車、自行車、摩托車、家用電器、儀器、儀表、照相機等的零部件上，作為防護-裝飾性鍍層的中間鍍層。由于鍍層具有較高的硬度，在印刷業中用來提高表面硬度，也用于電鑄、塑料成型模具等。電鍍行業中，其產量僅次于電鍍鋅。鍍鎳工藝按照鍍層外觀、結構特征，可分為暗鎳（普通鍍鎳）、半光亮鎳、光亮鎳、黑鎳、砂鎳等；按照鍍層功能，分為保護鎳、裝飾鎳、耐磨鎳、電鑄、鎳封閉等；按照電鍍液種類，電鍍鎳工藝包括硫酸鹽型、氯化物、檸檬酸鹽型、氨基磺酸鹽型、氟硼酸鹽型等。其中應用最為普遍的是硫酸鹽低氯化物（即稱為瓦特型）鍍鎳液。氨基磺酸鹽鍍液，內應力小、沉積速度快，但成本高，僅用于特定的場合。檸檬酸鹽型常用于鋅壓鑄件上鍍鎳。氟硼酸鹽鍍液適用于鍍厚鎳，但這幾種類型成本都較高。2.2.3鍍銅銅鍍層均勻、細致、用途廣泛。主要作為鍍鎳、鍍錫、鍍銀和鍍金的底層或中間層，以提高基體金屬和表面鍍層的結合力，還可以減少鍍層孔隙，提高鍍層的防腐蝕性能；裝飾性鍍鉻時，常采用厚銅薄鎳鍍層，以節約金屬鎳；鍍銅在熱處理工藝中用于鋼鐵局部防滲碳；電子行業，用鍍厚銅的鋼絲線（CP線）代替純銅線作為電子元件的引線，以便于采用機械手實現自動化裝配，還可用于印刷線路板瞳孔的金屬化。由于銅與塑料的膨脹系數接近，因此，在塑料電鍍中，常用化學鍍銅層作為導電層，銅鍍層具有應力小、機械強度高、與塑料基體的結合力好等特點；銅鍍層經過著色或防變色處理后，也可作為表面層。目前，工業應用的鍍銅工藝主要有堿性氰化物鍍銅、硫酸鹽鍍銅、焦磷酸鹽鍍銅等。氨基磺酸鍍銅、有機胺鍍銅、檸檬酸鹽-酒石酸鹽鍍銅、HEDP鍍銅等近年來也有所發展。鍍銅工藝中堿性無氰鍍銅、光亮酸性鍍銅及HEDP鍍銅等幾種工藝已相對成熟，可供用戶針對不同情況選用。2.2.4鍍鉻鉻鍍層有較高的硬度和耐磨性能，并有較高的耐熱性。在大氣條件下能長期保持其光澤。在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽及大多數氣體、有機酸中有較高的化學穩定性，但在氫鹵酸類（如鹽酸）及熱的硫酸中不穩定。鋼鐵表面鍍鉻屬于陰極性鍍層，不能單獨作防護性鍍層，通常作防護-裝飾性鍍層的外表鍍層。由于鍍鉻層具有優良的特性，廣泛用作防護性-裝飾性鍍層體系的外表層和功能鍍層，在電鍍工業中一直占重要的地位。鍍鉻工藝種類很多，按其用途可分為：防護-裝飾性鍍鉻、鍍硬鉻（耐磨鉻）、鍍乳白鉻、鍍松孔鉻（多孔鉻）、鍍黑鉻等。2.2.5鍍鎘鍍鎘層對鋼鐵件來說，其保護性能隨使用環境而變化。一般條件下，在含硫化物的潮濕大氣中，鍍鎘層的電位比鋼鐵為正，屬于陰極性鍍層，不能起到電化學保護作用。但在海洋性大氣、海水及氯化物介質中，鎘鍍層電位比鋼鐵負，屬于陽極性鍍層，其保護性能比鋅好。所以，航空、航海和電子工業中的零件大多數采用鍍鎘層保護。但由于鎘和鎘的蒸汽及其在水中的腐蝕產物都是有毒的，而且其價格昂貴，資源少，該鍍種已被鍍鋅或鋅合金（鋅鐵、鋅鎳、鋅鈷）所取代，只有航空類產品由于其特殊技術要求而仍在應用。在生產中應用的鍍鎘工藝有氰化物鍍鎘、硫酸鹽鍍鎘和氨羧絡合物鍍鎘。2.2.6鍍貴金屬一般而言，以金銀為主的貴金屬鍍的應用可以分為裝飾用和工業用兩大類。對裝飾性電鍍而言，出于色彩的要求，多使用合金類；而工業用則要求高純度的鍍層。在貴金屬里使用得多的依然是金。在裝飾電鍍上有以酸性鍍液及堿性鍍液居多。而如鐘表等要求高硬度的鍍件，則使用含有銅的中性鍍液。工業用鍍金則主要是以半導體部件為中心，而且起著重要的作用。目前，常用的鍍金溶液可分為堿性氰化物、酸性微氰、中性微氰和非氰化物4類。2.2.7塑料電鍍塑料電鍍就是用電沉積的方法，使塑料表面金屬化。由于塑料電鍍制品兼有塑料的重量輕、易成型和金屬鍍層的漂亮外觀的特點，因而塑料電鍍被廣泛用于汽車、摩托車、家用電器的零部件和水暖器材的生產。近年來由于我國轎車和高檔摩托車工業的發展帶動了市場對高品質塑料電鍍制品的需求，如汽車銘牌、車燈、水箱面罩、儀表殼以及鑲條等。這類零件要求具有高的裝飾性和高的耐蝕性，首先在鍍層的外觀上比一般的裝飾鉻層要有更高的光亮度、平整性和均勻性。在塑料電鍍中，ABS塑料電鍍得到了廣泛應用。塑料電鍍工藝包括表面除油、粗化、敏化、活化、化學鍍和電鍍等工序，經前處理后的塑料制品即可進行化學鍍銅或化學鍍鎳。塑料制品經化學鍍后，可采用通常的電鍍工藝，電鍍銅、鎳、鉻等金屬或合金。一般在化學鍍銅后再用酸性銅溶液鍍一層銅，然后根據要求再鍍其他金屬。主要污染環節的分析2.3.1鍍前處理磨光、拋光、滾光、噴砂等機械法前處理，由于不產生金屬溶解的化學作用，也就不產生金屬離子等污染物，但會產生含硅金屬、布毛等粉塵，隨排風系統排出室外。滾光將有磨料粉末和金屬粉末隨水洗而帶出。化學浸蝕過程中，由于工件與溶液的反應析出氫氣和各種酸性氣體（如氯化氫、氮氧化物、氟化氫和硫酸霧等），浸蝕后的工件必須經過水洗，清洗水中含有殘余酸和工件溶解后產生的金屬離子（鐵、銅、鋁、鋅、鎂、鉻、鎳等）。化學浸蝕液是有一定壽命的，當溶液中積聚的金屬離子達到一定濃度時，浸蝕液必須更新。浸蝕液中含大量金屬離子和殘酸，如果不進行回收或加以綜合利用，必須向外傾倒時，則會加大污染物總量。2.3.2電鍍工序電鍍液中都含有高濃度的鍍層金屬主鹽和導電鹽、絡合劑、添加劑等，當工件從電鍍液中取出時，工件將部分電鍍液帶出槽外，滴落地面或者進入清洗水中，特別是滾鍍生產帶出液的量更大。這些帶出液中不僅含有大量的重金屬，同時還含有其他污染物，對環境造成污染。例如，在電鍍工藝中，傳統的鍍鉻工藝都使用劇毒化合物鉻酐來配制電解液，且電解液中鉻酐的濃度很高，粘度大，電鍍過程中零件出槽時帶出的鉻酐較多，特別是鍍光亮鉻時，零件出槽頻繁，帶出的鉻酐量相當大，同時鍍鉻過程中產生大量的氣體，夾帶酸