代氰劑：成功替代有氰鍍鋅工藝的重大突破

編者按：

這是一篇值得推崇的學(xué)術(shù)性文章。作者從高度的社會責(zé)任感出發(fā)，以科學(xué)的態(tài)度和細(xì)膩的筆力，全面的概述了代氰劑技術(shù)取代有氰鍍鋅工藝的技術(shù)路徑，以微觀的視角反映了我國節(jié)能減排、減少污染和實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必要性和可行性，是一篇將實踐與理論相結(jié)合的難得的學(xué)術(shù)性文章。我們今后還將繼續(xù)不斷地推出有利于循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的發(fā)明和實用新型技術(shù)文章，以此推動科技創(chuàng)新的深入開展。為此，本刊編輯部隆重推出此文，以與各界讀者共饗。

摘要：電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)要從源頭著手抓起，就必須解決在電鍍工業(yè)中危害最嚴(yán)重的使用氰化物和六價鉻問題。氰化鍍鋅所用氰化鈉占氰化電鍍總用量的70%左右，取代該工藝是當(dāng)務(wù)之急，嘉興市巨大工貿(mào)有限公司2003年開發(fā)出LYH03代氰劑創(chuàng)新產(chǎn)品，實現(xiàn)了無氰鍍鋅和三價鉻純化工藝。經(jīng)多年驗證，受到了采用這一工藝的諸多電鍍企業(yè)的青睞，被稱為電鍍工業(yè)的一次“革命”。本文介紹了已經(jīng)獲得國家發(fā)明專利權(quán)的LYH03代氰劑及鍍鋅液的制備的無氰堿性鍍鋅工藝。

關(guān)鍵詞：LYH03代氰劑；無氰鍍鋅；堿性鍍鋅

1開發(fā)無氰電鍍是保護(hù)環(huán)境的必然需要

電鍍表面技術(shù)，已有一百多年歷史。電鍍技術(shù)的發(fā)展，為美化產(chǎn)品外觀尤其是延長產(chǎn)品壽命作出了突出貢獻(xiàn)。但電鍍行業(yè)中危害最為嚴(yán)重的是使用氰化物和六價鉻問題。氰化物是劇毒物品，一個人只要吞服0．3克就會有生命危險。六價鉻則是一種致癌物質(zhì)。

氰化物作為鉻合物電鍍液的鉻合劑是電鍍工業(yè)中的重要原料，為世界各國所普遍采用。電鍍中要用氰化物的工藝主要有鍍鋅、鍍銅、鍍銀和鍍合金(如黃銅、銅錫合金和仿金鍍層等)。六價鉻主要用于六價鉻鍍鉻及六價鉻鈍化，以使不銹鋼鐵、鋁等金屬表面生成致密氧化物保護(hù)層，從面阻止與金屬進(jìn)一步反應(yīng)。如果使用無毒三價鉻鈍化劑也要解決當(dāng)前應(yīng)用之中存在的鈍化色差不一致及鋅酸鹽堿性鍍鋅，三價鉻鈍化變色及防蝕等問題。

解決含氰電鍍和六價鉻鍍鉻及六價鉻鈍化，這是電鍍中關(guān)鍵核心技術(shù)。如果能解決上述核心技術(shù)，使電鍍行業(yè)的污染可消除80％以上；污染的廢棄處理，大幅度減少，對人類及自然環(huán)境可大大改善。

對此，各國都先后出臺了治理方案和規(guī)定了排放標(biāo)準(zhǔn)。最終目標(biāo)是取消氰化物鍍種，以其它工藝技術(shù)取代這一有毒的工藝。這就是無氰電鍍（Cyanide-free plating， non-cyanide plating）。

鍍鋅作為鋼鐵制品的陽極性保護(hù)鍍層，鋅鍍層對鐵基體既有機(jī)械保護(hù)作用，又有電化學(xué)保護(hù)作用，抗腐蝕性能良好，因此鍍鋅是世界上使用量最大的鍍種，由于氰化物鍍鋅有良好的分散能力，鍍層細(xì)致且鍍后鈍化性能好，鍍層脆性小，是鍍鋅中的主流工藝。在我國也不例外。據(jù)調(diào)查得知，氰化鍍鋅需用的氰化鈉，占全部氰化鈉用量達(dá)7O％左右。加之其所用原料相對便宜，而鋼鐵制品的面積往往較大，所以鍍鋅槽的規(guī)模也是電鍍中較大的，上萬升的鍍液是常見的，有的如機(jī)車車輛廠電鍍列車?yán)洳叵浣粨Q器的鍍鋅槽大到十萬升。而這些大型鍍鋅的工藝恰恰都選擇的氰化物電鍍。由于鍍鋅是常用鍍種，用量也大，涉及面廣，所以研究無氰鍍鋅有重要實際意義。

我國目前有氰鍍鋅廠家數(shù)以萬計，有氰鍍鋅槽液則以億噸計算，這樣大量有氰鍍鋅槽液如數(shù)被廢置或倒掉，可以想象這將造成何等程度的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

2研究開發(fā)無氰鍍鋅工藝

鍍鋅工藝分類.電鍍鋅：就是利用電解，在制件表面形成均勻、致密、結(jié)合良好的金屬或合金沉積層的過程。與其他金屬相比，鋅是相對便宜而又易鍍覆的一種金屬，屬低值防蝕電鍍層。被廣泛用于保護(hù)鋼鐵件，特別是防止大氣腐蝕，并用于裝飾。鍍覆技術(shù)包括槽鍍(或掛鍍)、滾鍍（適合小零件）、自動鍍和連續(xù)鍍（適合線材、帶材）。目前，國內(nèi)按電鍍?nèi)芤悍诸?，可分為四大類?/p>

a. 氰化物(CN)鍍鋅.由于(CN)屬劇毒，所以環(huán)境保護(hù)對電鍍鋅中使用氰化物提出了嚴(yán)格限制，不斷促進(jìn)減少氰化物和取代氰化物電鍍鋅鍍液體系的發(fā)展，要求使用低氰(微氰)電鍍液。

采用此工藝電鍍后，產(chǎn)品質(zhì)量好，特別是彩鍍，經(jīng)鈍化后色彩保持好。

b. 鋅酸鹽鍍鋅，此工藝是由氰化物鍍鋅演化而來的。依據(jù)不同的需要和所采用的不同技術(shù)，無氰鍍鋅分為堿性和中性（弱酸性）、酸性三大系列。其中以堿性鍍鋅與氰化物鍍鋅的性能最為接近，并且現(xiàn)有的含氰鍍鋅可以通過低氰向無氰過渡，廠家容易接受。

c. 氯化物鍍鋅 從無氰鍍鋅技術(shù)開發(fā)中成熟起來的另一系列的是氯化物弱酸性鍍鋅，這是以光亮添加劑為主的鍍鋅工藝，分銨鹽型和鉀鹽型兩大類，其中鉀鹽在我國已經(jīng)很盛行。尤其是滾鍍中的大多數(shù)選用了氯化鉀鍍鋅工藝。鉀鹽鍍鋅的光亮度很高，但分散能力比堿性差一些，且鍍后鈍化性能稍稍不如堿性鍍鋅，脆性也稍大。但仍是現(xiàn)在日用五金電鍍中大量采用的工藝。

鈍化后(蘭白)可以鋅代鉻(與鍍鉻相媲美)，特別是在外加水溶性清漆后，外行人是很難辯認(rèn)出是鍍鋅還是鍍鉻的。

此工藝適合于白色鈍化(蘭白，銀白)。

d. 硫酸鹽鍍鋅 這也是在電鍍添加劑技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物。此工藝適合于連續(xù)鍍(線材、帶材、簡單、粗大型零、部件)。成本低廉。

可見，對于無氰鍍鋅可供選擇的工藝有鋅酸鹽鍍鋅、氯化物鍍鋅和硫酸鹽鍍鋅三種，從而滿足各種不同產(chǎn)品的需要。

代氰劑及鍍鋅液的制備.堿性鍍鋅是以鋅酸鹽為主的無氰鍍鋅工藝，基本成分是氫氧化鈉NaOH和氧化鋅ZnO，而主要起作用的是電鍍添加劑（代氰劑），如果沒有這些添加劑，要想鍍出合格的產(chǎn)品是不可能的。不同添加劑形成不同的多種堿性鍍鋅工藝，而且要所研發(fā)的無氰鍍鋅從分散能力，鍍層的韌性、光亮度等方面都可與氰化物鍍鋅比美。

以盧月紅任董事長的嘉興市巨大工貿(mào)有限公司多年來一直致力于研究開發(fā)代氰劑，它是替代氰化鈉的助劑，將使堿性鍍鋅工藝中可以不再使用有毒的氰化鈉。經(jīng)過5年的探索，3年的市場實踐考驗，2003年開發(fā)出完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果LYH03代氰劑及鍍鋅液的制備方法，它包括以下重量份的組分:氫氧化鈉10-20份;亮藍(lán)1-20份;抗雜質(zhì)添加劑15-30份;糖精鈉1-10份;胡椒醛15-20份;純堿25-50份;乙二醇5-13份。用它加入到電鍍液母液中替代氰化鈉，所得的電鍍產(chǎn)品光澤明亮、電鍍層粘結(jié)牢、鍍層組織平整。

3 產(chǎn)品性能

3.1 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

外觀形象 淡黃色透明液體

密度 1．1-1．3

水溶性試驗 與水互溶

PH值：呈堿性

無毒、無害，不燃不爆。

3.2使用性能

它是一種綠色環(huán)保產(chǎn)品，并且具有節(jié)能、降耗、增效的優(yōu)勢。轉(zhuǎn)化時間只需1-2個小時，產(chǎn)品質(zhì)量效果明顯。

4 無氰堿性鍍鋅工藝

無氰堿性鍍鋅工藝以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)受到電鍍業(yè)界的重視并得到廣泛推廣。本工藝電解液成分簡單，維護(hù)容易，性能穩(wěn)定，工藝適用范圍寬廣，具有卓越的分散能力，低電流區(qū)遮蓋能力強(qiáng)，鍍層結(jié)晶細(xì)致、光亮、色澤鮮白、易鈍化、鍍鋅層質(zhì)軟、容易鍍厚而不脆裂。

4．1 配方及工藝規(guī)范單位：ml/L

4．2溶劑配制

1）將計算量的氫氧化鈉加入1/4的自來水中溶解。此時為放熱反應(yīng)； 2）將計算量的氧化鋅置于另一容器，加水調(diào)成糊狀，趁熱緩慢加入到1）氫氧化鈉溶液中，攪拌直至完全溶解成透明溶液為止。此時密度為16-18； 3）用1克/升-2克/升鋅粉處理，攪拌半小時，沉淀2小時后過濾； 4）加水至規(guī)定體積，通電電解； 5）加入計算量的配缸劑、代氰劑，攪拌均勻； 6）加入計算量的堿性光亮劑緩慢加入到5）溶液中； 7）試鍍合格后正常生產(chǎn)。

4．3 本無氰堿性鍍鋅工藝特色

不使用劇毒物品氰化納，無揮發(fā)性氣體產(chǎn)生，從而極大地改善了車間環(huán)境，保障了生產(chǎn)工人的身體健康。成分簡單，槽液穩(wěn)定，易維護(hù)。鍍層結(jié)晶細(xì)致、光亮、分散能力和深度能力好。電流效率高，可達(dá)95%（有氰工藝電流效率為65%），沉淀速度快，因而大大提高了生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本可降低30%左右。廢水處理容易，只要酸堿中和即可達(dá)標(biāo)，使廢水處理成本大大降低。本光亮劑的濃度較高，可用數(shù)倍水稀釋后加入鍍槽內(nèi)，做到少加勤加，其損耗量為80-130ML/KAH。鍍好后用2%-3%的硝酸，0.5%的氫氟酸，浸5-10秒出光。本工藝對三價鉻鈍化最佳。

5 含氰鍍鋅轉(zhuǎn)化鋅酸鹽工藝

停加氰化鈉。逐步補(bǔ)加氫氧化鈉，使之達(dá)到吊鍍110克/升、滾鍍120-130克/升。當(dāng)氰化鈉損耗到不能正常生產(chǎn)時，需加入代氰劑20毫升/升，同時停加原光亮劑、硫化鈉，然后加入本公司生產(chǎn)的無氰光亮劑，即開始轉(zhuǎn)化。上述過程轉(zhuǎn)化好后，如有鍍層粗糙、深度差、易燒焦等現(xiàn)象，再加入代氰劑20毫升/升，一般代氰劑含量在40毫升/升左右。鋅含量一般應(yīng)控制在吊鍍11-12克/升，滾鍍12-13克/升，可用鐵板作陽極如以控制調(diào)整。鋅酸鹽鍍鋅每次加硫化鈉，不得超過0.15克/升，只需定期用1-2克/升鋅粉處理或本公司生產(chǎn)的堿性除雜走位劑。鋅酸鹽鍍鋅去油能力有氰弱，故前道處理要到位。鋅酸鹽鍍鋅工藝S陰：S陽為1：1.5-2，應(yīng)掛入一定比例鐵板，使之保持鋅含量在工藝范圍之內(nèi)。

6 包裝與儲運(yùn)

本產(chǎn)品用30L封口桶包裝，凈重25kg/桶。宜存放于陰涼處，最低氣溫不得低于）-15℃，防止爆曬、顛倒、積壓。屬非危險化學(xué)助劑類。

7 使用簡況

LYH03代氰劑及鍍鋅液的制備方法自2003年投放市場以來，以其電鍍產(chǎn)品質(zhì)量均通過SGS檢測，性能穩(wěn)定可靠、在轉(zhuǎn)化過程中不影響企業(yè)正常生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，得到了諸多電鍍企業(yè)的青睞，收到很顯著社會和經(jīng)濟(jì)效益，堪稱電鍍工業(yè)的一次重大革命性突破，是對傳統(tǒng)工藝的一次挑戰(zhàn)，是實施技術(shù)創(chuàng)新的一項標(biāo)志性結(jié)果，是對保護(hù)環(huán)境，改善生態(tài)作出的貢獻(xiàn)。至今，特別得到一些包括為海爾、松下、索尼、三星等國際知名企業(yè)加工配套的電鍍企業(yè)的實際采用。

2006年8月25日LYH03代氰劑（HB）申請國家發(fā)明專利，2007年3月27日批準(zhǔn)并公布，專利號：200610053138.3。

結(jié)論。電鍍在生產(chǎn)過程中已產(chǎn)生污染，對社會和自然生態(tài)環(huán)境帶來了危害?，F(xiàn)在人類對環(huán)境意識，理念日益增強(qiáng)，國際市場競爭非常激烈，要求使用綠色產(chǎn)品?，F(xiàn)在為了保護(hù)環(huán)境需要，不僅需要無氰鍍鋅，還要限制六價鉻。如歐洲一些國家提出對產(chǎn)品進(jìn)入歐洲國家，在產(chǎn)品有電鍍部位，不允許有六價鉻；鍍鋅層鈍化不允許有六價鉻鈍化；連包裝紙箱，印刷的油墨，不能有鉛和苯的成份，從2006年7月l曰起，開始實行，否則不能入關(guān)。所以，近期制造產(chǎn)品廠家，要求電鍍廠家，盡快改革工藝，采用三價鉻電鍍和三價鉻鈍化或無鉻鈍化，滿足適應(yīng)市場的需要，爭取打入國際市場。

嘉興市巨大工貿(mào)有限公司2003年開發(fā)出LYH03代氰劑及鍍鋅液的制備方法創(chuàng)新產(chǎn)品，實現(xiàn)了無氰鍍鋅和三價鉻鈍化工藝，以其電鍍產(chǎn)品質(zhì)量可與有氰鍍鋅工藝相比美、性能穩(wěn)定可靠、在轉(zhuǎn)化過程中不影響企業(yè)正常生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，被專家稱為，電鍍工業(yè)的一次重大革命性突破，完全滿足國內(nèi)外市場需要，是無氰鍍鋅及三價鉻鈍化工藝最佳產(chǎn)品。

經(jīng)過幾年市場檢驗，LYH03代氰劑及鍍鋅液的制備方法現(xiàn)在越來越被電鍍廠家采用。另外嘉興市巨大工貿(mào)有限公司還開發(fā)有 濃縮高效氯化鉀（物）鍍鋅除雜劑和常溫一步法除油除銹去氧化皮劑等產(chǎn)品，其質(zhì)量和效果都超過同類產(chǎn)品。

最后需要指出的是，無氰電鍍只是解決以氰化物為主的劇毒污染問題，并不是采用無氰電鍍工藝后就可以不進(jìn)行廢污水處理。對于無氰電鍍廢污水中重金屬離子或新引進(jìn)的一些表面活性物質(zhì)等的影響和超標(biāo)的都是要加以治理的。

作者簡介：盧月紅，女，浙江省嘉興人。現(xiàn)任國家清潔生產(chǎn)審核師、嘉興市清潔生產(chǎn)促進(jìn)中心副主任，浙江大學(xué)清潔生產(chǎn)中心特聘電鍍行業(yè)專家，嘉興市循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究院院長。在清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域有多項研發(fā)成果和國家發(fā)明專利，曾發(fā)表多篇報告。