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电镀废液利用聚丙烯酰胺絮凝剂回收电镀锡

作者:昊诺水处理人气:发表时间:2012-11-21 9:04:25【


锡是一种银白色的金属,无毒,具有良好的焊接和延展性等,广泛应用电子、食品、汽车等工业。电镀锡溶液主要有碱性和酸性两大类,酸性体系中又分硫酸盐、甲基磺酸体系及氟硼酸体系镀锡等。酸性镀锡工艺的特点是溶液稳定、镀层光亮度高、镀液电流效率高,操作简便,但镀液的分散能力差、二价锡易水解等。碱性镀锡液稳定且均镀能力好,缺点是工作温度高,电流效率低,不光亮等。甲基磺酸体系以其沉积速率高,废水容易处理等优点而被应用到连续电镀生产中。氟硼酸盐镀锡液成本比硫酸盐镀液高,还存在着氟化物的污染等缺点,目前几乎不被使用。实际生产中应用较多的是硫酸盐、甲基磺酸体系的酸性光亮镀锡工艺。

 

硫酸盐光亮镀锡液成分简单,主要有硫酸亚锡、硫酸、光亮添加剂、稳定剂等成分。硫酸亚锡含量高时可用较大的电流密度,使沉积速度加快,含量过高会使镀锡层粗糙。含量低时,允许的阴极电流密度降低,镀层容易烧焦,对形状简单的零件可用硫酸亚锡含量低一些的镀液。

 

硫酸可以增加镀锡液的导电性能,促进锡阳极的溶解,并能抑制镀液中二价锡的水解,硫酸含量过高会使阳极溶解加快,使镀液中锡含量增加,使镀锡层粗糙。硫酸含量过低,会使镀液分散能力下降,阴极电流密度降低,影响镀锡层的光亮性,使二价锡容易水解,导致镀液的浑浊。

 

光亮添加剂可以使镀锡层光亮,光亮添加剂一般是醛、酚之类的有机物和增溶的表面活性剂等组成。光亮添加剂含量太多会降低阴极电流效率,同时过多的光亮添加剂在镀液中的氧化又会加速镀锡液的浑浊。

 

镀锡液中加入稳定剂是为了防止酸性镀锡液中的二价锡水解,因为水解后的二价锡呈乳状浑浊(有时这种浑浊包括二价锡水解也包括光亮剂的氧化分解产物),当然在电镀过程中,稳定剂会随镀液的带出而需要及时补充,才能保持酸性光亮镀锡溶液的稳定性。目前市场上的稳定剂主要是络合剂、抗氧剂和还原剂的混合物,如异烟酸、硫酸亚铁、酚类物质等。

 

电镀基本工艺

 

除油等前处理→纯水洗→纯水洗→活化→酸性镀锡→自来水喷洗→中和(Na2HPO4+Na3PO4)→自来水喷洗→浸保护剂→纯水洗→热纯水浸洗→烘干→检验包装。

 

镀液中主要成分的作用

 

1  硫酸亚锡

 

    硫酸亚锡为主盐,含量十般控制在20~40g/L。但生产实验结果表明,高浓度硫酸亚锡虽然可以提高阴极电流密度,加快沉积速度,但使镀液分散能力明显下降,且使镀层结晶粗、光亮区域变小,甚至大大缩短了镀液的处理周期。 SnSO4含量控制在20~60g/L为宜,若取下限,可以通过加快镀液循环速度及电极(阴极或阳极)移动速度等办法进行“补偿”,仍可镀出优良产品,但不宜过低。

 

2  硫酸

 

    硫酸具有降低亚锡离子的活性、防止其水解、提高镀液导电性能及阳极电流效率等作用。当硫酸量不足时,亚锡离子易氧化成四价锡。

 

    从动力学的观点分析,当有足够的H2SO4时,可以减慢二价锡的水解,稳定镀液,实际生产中H2SO4含量一般在80~150mL/L。

 

3  添加剂

 

    镀锡光亮剂一般是由主光剂、辅助光亮剂、载体光亮剂复配制成。

 

3.1  主光剂

 

    酸性光亮镀锡光亮剂的种类繁多,归纳起来可分为 两大类:第1类主要是芳醛、芳酮、酯类及不饱和有机酸  烯的衍生物,第2类主要是西佛碱类(基本结构单元为-CH=N—CH=CH-或-CH=CH-CH=N-),由乙醛与邻甲丙胺缩合而成,是酸性光亮镀锡有效的增光剂,能单独使用,也可与第l类光亮剂配合使用,当与第1类光亮剂配合使用时,能显著拓宽光亮区,有效消除镀层白雾。

 

    有机光亮剂的光亮作用主要表现为在阴极上的吸附,阴极上的吸附过强或过弱均无法获得理想的光亮镀层。因为吸附太强,脱附电位太负,析氢严重,易形成针孔;吸附过弱时,脱附电位相对较正,镀层结晶粗糙。只有适当的吸附才能达到好的光亮效果。 

所以,在配制组合光亮剂时,应将吸附过强、适当和过弱的添加剂有机配合使用,以达到吸附适度、吸附电位范围较宽的目的,且各项组合量由实验确定。目前可用作主光剂的有:苄叉丙酮、枯茗醛、二苯甲酮、O—氯苯甲醛等,其中苄叉丙酮常用。

 

3.2  辅助光亮剂

 

    因为主光剂均只能在某一电流密度范围内发挥光亮作用,所以单独使用是不能获得理想镀层的,但是如果和辅助光亮剂配合使用就能起到协同效应,从而使镀层结晶细化、光亮电流密度区域进一步扩大。属于这类添加剂的是脂肪醛和一些有机酸类,常用的有甲醛、丙烯酸、肉桂酸等。

 

3.3  载体光亮剂

 

    大多数有机光亮剂在水中的溶解度非常小,因而在阴极上被吸附的量也少,所以不宜单独加入镀液;有些有机光亮剂在电镀过程中因发生氧化、聚合等反应,容易从镀液中析出。因此,如果要使光亮剂的效果得到充分发挥,就必须加入一些表面活性剂,利用其增溶作用来提高光亮剂在镀液中的含量,这些表面活性剂称为载体光亮剂,亦称为分散剂。同时它还具有润湿和细化结晶等功能。

 

    最早使用的载体光亮剂是一些阴离子表面活性剂,但是它们在阴极上的吸附较弱。后来又开发出非离子型表面活性剂,如聚氧乙烯、聚氧丙烯醚等,它们既具有润湿分散作用,又具有抑制H2析出及Sn2+放电而使镀层晶粒细化的作用。在上述分散剂中,OP乳化剂使用广泛。

 

3.4  稳定剂

 

    以硫酸亚锡为主盐的酸性镀锡液连续工作半个月就会发生混浊,难以镀出合格产品,需加一定稳定剂。

 

    常用的酸性镀锡稳定剂大多是Sn2+的络合剂,如草酸、柠檬酸、酒石酸等,且复配比单独使用效果好。另外,某种催化剂也有稳定镀液的作用,生产表明,在连续生产的情况下,加入这种催化剂的镀液能保持半年以上的时间清亮不浊。

 

3.5  絮凝剂(沉降剂)

 

    至今还没有一种稳定剂:能长期保持镀液稳定、清澈透明,因此Sn4+不可避免产生。随着Sn4+的积累,镀液逐渐变浑,沉渣增加,镀层光亮区变小、均匀性变差,甚至出现发暗、发花等现象,此时必须对镀液进行絮凝剂处理。

 

    絮凝剂分无机和有机两类,无机絮凝剂有各种盐类、活性硅土等,有机絮凝剂可分为阴离子、阳离子、非离子3种。阴离子型絮凝剂主要有环氧胺系共聚物、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺类衍生物等,阴离子型絮凝剂主要有聚丙烯酰胺水解物、聚丙烯酰胺、磺酸钠类等,非离子型絮凝剂主要有聚丙烯酰胺、脲—醛聚合物等。

 

    聚丙烯酰胺和无机絮凝剂配合使用效果非常好,对镀液的性能无任何影响,但沉降速度太慢,长达48 h以上。环氧胺系共聚物的效果较好,但过量使用对镀液有一些影响,严重时影响镀层光亮度,但沉降速度特别快,一般在2h之内可完全沉淀下来(使用时切忌过量)。

 

 

锡镀层变色的原因及控制

 

锡具有银白色的外观,化学稳定性高,在大气中耐氧化不易变色,与硫化物不起反应,与硫酸、盐酸、硝酸及一些有机酸等溶液也几乎无反应,即使在浓硫酸、浓盐酸中也要在加热条件下才能缓慢反应。但锡镀层容易变黄,原因及控制应从以下几个方面考虑:

 

(1)铜锡扩散层的增厚与时间呈线性关系,增加中间层(阻挡层)能根除由于铜锡扩散而引起的变色。中间层可选择镍镀层、高铅及锡合金等,其中以高Pb-Sn合金最佳。这是由于镍中间层虽能阻止铜锡扩散,但不能阻止表面锡层的氧化,经高温处理后,其可焊性急剧下降,而Pb-Sn作为中间层时,Pb能扩散到Sn层,形成的Pb-Sn合金可降低熔点,提高润湿力,有利于焊接。 

(2)变色与镀层的表面状态有关。由于析氧及镀液被污染等原因,镀层将不可避免产生针孔,而针孔里的残酸如果清洗不净,也将引起变色。

 

(3)变色与清洗方式及清洗水质有关,采用纯水加喷淋,对镀层变色有很大的抑制作用。

 

(4)变色与光亮剂在镀液中的含量有关。有时候为了追求镀层外观,最大限度地添加光亮剂,但适得其反,镀层很容易变色,这可能是由于光亮剂较多夹杂在镀层中,有机物的含量随之增加而引起的。以苄叉丙酮为主光剂的工艺里,它在镀液中的正常含量为0.4~0.6g/L,但如果将其含量提高到0.8~1g/L时,镀层带米黄色,放置一段时间之后,则出现“麻点”,因此,在生产中切忌过量添加光亮剂。

 

(5)市场上出现了一些商品化锡专用“防变色剂”,其价格昂贵,且所有“防变色剂”有一个共性:脱水效果特别好。

 

(6)虽然不能使镀层长时间不“变色”,但只要工艺控制得当、流程安排合理,在一定的时间范围内,可以做到让其不变色。

 

苏州昊诺公司专业经营进口聚丙烯酰胺系列产品,

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