用碳铵溶液电解退除铁基体铜，镍镀层的方法

专利名称：用碳铵溶液电解退除铁基体铜，镍镀层的方法
此发明属轻工业系统电镀行业“退镀”工艺。
“退镀”是每个电镀厂不可缺少的环节，尽管采用先进的电镀技术，但由于基体表面的缺陷、电流分布不均、杂质干扰和技术条件控制不当等原因，总难免有部份表面不合格的电镀产品，需要返工，即要求退镀后再重新电镀。对于铁基体上的铜、镍、铬镀层的退除而言，到目前为止，尽管国内外所采用的退镀溶液配方及工艺有多种，但归纳起来，主要有三大类1、用盐酸溶液将铬层退除后，采用碱性体系的溶液退除镍和铜。主要是采用硝基芳香族化合物为氧化剂，分别采用氰化钠、乙二胺或复合磷酸盐等为络合剂进行化学法退镀。通常在生产上是采用间硝基苯磺酸钠(防染盐)和氰化钠溶液进行退镀。
2、用盐酸溶液将铬层退除后，采用酸性体系的溶液除镍和铜。其中生产上有采用浓硝酸与氯化钠溶液进行化学法退镀的，也有采用硫酸溶液、硫酸与磷酸溶液或铬酸与硼酸溶液进行电解退除镍和铜层的。
3、近年来，有采用硝酸盐、三乙醇胺、醋酸与醋酸钠及其他多种添加剂组成的溶液电解退除铬、镍、铜镀层新工艺的研究等。
所有上述各种各类方法，都不同程度上存在毒性大、溶液寿命短、成本高、不便回收金属、造成环境污染或腐蚀铁基体等缺点。
本方法针对退除铁基体上铬、镍、铜层主要困难是需要其脱落的镍不易溶解，而要求不受腐蚀的基体铁又易溶解的特点，根据镍、铜及铁的化学特性和电化学有关理论，利用碳酸氢铵(NH3-CO2-H2O系)溶液进行电解退除镍和铜镀层，可完全达到预期的效果。中间试验证明，本工艺较之其他任何一种退除镍、铜镀层的方法都有无可比拟的优点第一、本工艺退镀保证对铁基体不腐蚀;不影响工件重镀。
第二、退镀溶液可用农用的碳铵(化肥)配制，价格便宜，所用添加剂量少、安全、可靠、便宜、来源容易。
第三、退镀过程能同时回收镍和铜;保证退镀溶液长期重复使用。
第四、环境污染少，不影响人体健康，可谓一种无污染或少污染的退镀工艺。
第五、适应性强。对于几何形状复杂的工件的镀层能退除，对于双镍镀层或铜-锌合金等镀层也能退除。退镀设备简单，根据退镀工件的形状与大小，可采用挂式退镀或滚式退镀。规模可大可小，技术控制容易。
本方法退镀试验时，主要是以镀层不合格的指甲钳的钳身为试样。其镀层厚度分别为铬层0.25微米;镍层6～7微米;铜层1.5～2微米。在实验室试验进行探索溶液配方及技术条件基础上，根据指甲钳钳身的形状特点，采用滚式退镀进行扩大试验。其试验流程如

图1所示。这是仿照生产上退镀作业工序进行的，所不同的是采用碳铵溶液电解法代替现行的氰化钠等退镀法。试验过程是按预定的试验计划，称取一定数量生产线上返回退镀的钳身，放入盐酸(1∶1)溶液内溶解铬层。随后将已退铬的钳身装入塑料滚筒内，放入电解槽中作为阳极进行电解退除镍和铜。退除镍和铜的钳身送去分检后返回电解车间生产线重镀。
为了达到上述目的，本方法在碳铵溶液电解时，必须向退镀液中加入钠或铵的硫酸盐、氯化物及酒石酸盐等添加剂，以保证电解退镀的顺利进行。
此外主要技术条件阳极电流密度1～2.5安/分米2，阴极电流密度4～6安/分米2，电解液温度40～55℃，滚筒转速圆形滚筒10转/分，六角滚筒8转/分，滚筒与阴极距离100～150毫米。
试验的主要技术经济指标试验规模平均达7～8公斤钳身/槽次，通过的直流电流达180～200安培。现将碳铵溶液电解法退除指甲钳钳身铜、镍镀层的技术经济指标，归纳如下1.滚筒处理能力，公斤钳身/升(滚筒容积)·小时0.12～0.162.碳铵消耗量，公斤/公斤钳身0.06～0.083.槽电压，伏7～94.电流效率，%18～205.退镀时间，小时/槽2.5～36.电能消耗，度电/公斤钳身0.7～0.8度电/米2(表面积) 3.1～3.5
7.一次退镀率(按钳身重计)%平均988.水耗，升/公斤钳身10～159.钳身带出电解槽的氨量，克/公斤钳身0.3～0.510.电解槽面挥发的氨量，克/米2(槽面)·小时 100～15011.阴极沉积物的金属含量，%镍50～60铜4～712.阴极沉积物的视比重1.2513.阳极与阴极面积比4～7∶1上述技术经济指标中，电能消耗还有可能降低的。因为在生产中可望将槽电压降低，退镀时间亦会有所缩短。
退镀的成本对比为了说明本退镀工艺在经济上的合理性，现将碳铵溶液电解法与氰化钠-防染盐法的退镀成本作一比较。今以退镀100公斤的指甲钳钳身(以201＃钳身计，100公斤具有22.5米2的表面积)的铬、镍、铜镀层进行计算对比，其结果列于表1。从表中可见，碳铵溶液电解法的成本约为氰化钠-防染盐法的34%。如果考虑回收镍和铜，仅为20%左右。这明显地说明本工艺的优越性。
“三废”治理问题在电解退镀过程中，有一定数量的氨自电解液面挥发。按规定，车间空气中含氨最高容许浓度为30毫克/标米3。因此，在生产上应用时，要在电解槽槽面一侧设置排气和相应的吸收设备。不过，据测定和实践表明，氨的挥发量并不大，而且采用浮粒覆盖法可降低氨的挥发。
退镀结束，滚筒出槽时可用洗水淋洗钳身，因此，钳身带出的氨量不多，故不会造成环境污染。
阴极产出的金属粉末，可回收镍和铜。这不但不会污染环境。还可使退镀成本进一步降低。
碳铵溶液电解法与氰化钠-防染盐法退镀成本对比(按100公斤201＃钳身计)表权利要求
1.用碳铵溶液电解退除铁基体铜、镍镀层的方法，包括退铬、水洗、电解、水洗、分检的工艺流程。其特征是在纯的碳铵溶液电解时，向退镀溶液中加入钠或铵的硫酸盐，氯化物及酒石酸盐等添加剂。
2.按照第一项，其特征是电解过程阳极电流密度为1～2.5安/分米2，阴极电流密度为4～6安/分米2，电解液温度为40～55℃。
3.按照第1项，其特征是园形滚筒转速10转/分，六角滚筒转速为8转/分。
4.按照第1项，其特征是滚筒与阴极距离为100～150毫米。
5.按照第1项，其特征是可采用挂式或滚式退镀。
全文摘要
本发明属轻工业系统电镀行业“退镀”工艺。它针对退除铁基体上镍、铜层主要困难是需要其脱落的镍不易溶解，而要求不受腐蚀的基体铁又易溶解的特点，根据镍、铜及铁的化学特性和电化学有关理论，利用碳铵(NH
文档编号C25F5/00GK1030102SQ87104298
公开日1989年1月4日 申请日期1987年6月16日 优先权日1987年6月16日
发明者黄上信, 杨云华, 林建民 申请人:广东工学院