寧波地區(qū)汽車內(nèi)外飾件塑料電鍍及廢水處理的經(jīng)驗(yàn)

王宗雄，鄒煥軍，鄧志永

（1.寧波市電鍍行業(yè)協(xié)會，浙江 寧波 315199；2.慈溪市拆落電鍍有限公司，浙江 慈溪 315301；3.余姚市錦坤電鍍有限公司，浙江 余姚 315475）

【經(jīng)驗(yàn)交流】

寧波地區(qū)汽車內(nèi)外飾件塑料電鍍及廢水處理的經(jīng)驗(yàn)

王宗雄1,*，鄒煥軍2，鄧志永3

（1.寧波市電鍍行業(yè)協(xié)會，浙江 寧波 315199；2.慈溪市拆落電鍍有限公司，浙江 慈溪 315301；3.余姚市錦坤電鍍有限公司，浙江 余姚 315475）

介紹了寧波地區(qū)幾家企業(yè)的汽車內(nèi)外飾件塑料電鍍工藝及廢水處理。著重闡述了塑料金屬化和電鍍工藝流程，公開了除油、親水、溶脹、粗化、還原、預(yù)浸、鈀活化、解膠、化學(xué)鍍鎳等工序的溶液配方。

汽車；飾件；塑料；金屬化；前處理；電鍍；廢水處理

First-author’s address:Ningbo Electroplating Industry Association, Ningbo 315199, China

近年來，寧波市汽車及零部件產(chǎn)業(yè)保持快速發(fā)展，2015年全產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占全市工業(yè)比重高達(dá)12%，已成為寧波第一大產(chǎn)業(yè)。其中，汽車內(nèi)外飾件(如塑料裝飾條、扣手、儀表板、標(biāo)牌、裝飾框等 ABS、PC/ABS產(chǎn)品)表面都需電鍍。光亮鍍鉻及啞光鍍鉻抗腐蝕、美觀，實(shí)用性與裝飾性兼?zhèn)洌蚨玫搅藦V泛的應(yīng)用。

寧波四維爾工業(yè)股份有限公司、寧波中駿上原汽車零部件有限公司、寧波晶美科技有限公司、寧波市安信汽車零部件有限公司、寧波華翔電子股份有限公司等汽車零部件專業(yè)生產(chǎn)廠家，皆為寧波市從事中高檔轎車非金屬類汽車內(nèi)飾件和外飾件的設(shè)計(jì)、研發(fā)及注塑成型、表面電鍍，集生產(chǎn)銷售及售后服務(wù)于一身的知名企業(yè)。這些企業(yè)產(chǎn)品定位高，達(dá)到了汽配電鍍行業(yè)A級標(biāo)準(zhǔn)，銷售領(lǐng)域輻射全國各地，產(chǎn)品主要為北美三大汽車集團(tuán)(通用、福特和克萊斯勒)、德國大眾、德國奧迪、沃爾沃、雪鐵龍、一汽集團(tuán)、一汽大眾、上海大眾、一汽豐田、上海通用、東風(fēng)公司、神龍公司等國內(nèi)外著名汽車品牌配套，數(shù)量之大、質(zhì)量之優(yōu)，深受客商贊譽(yù)。圖 1是寧波某企業(yè)塑料電鍍車間一角。

圖1 寧波某企業(yè)塑料電鍍車間一角Figure 1 Plastic plating workshop in a company in Ningbo

這些企業(yè)十分重視科技創(chuàng)新和重大技術(shù)改造的投入，積極引進(jìn)國際上技術(shù)領(lǐng)先的生產(chǎn)加工設(shè)備和清潔生產(chǎn)等先進(jìn)工藝技術(shù)。他們采用安美特、樂思、荏原、日本丸井公司的先進(jìn)技術(shù)工藝和添加劑、光亮劑，引進(jìn)香港、新加坡、臺灣等公司研制的全自動塑膠電鍍生產(chǎn)線和多彩電鍍線，電鍍廢水處理等關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)用了德國AUCOS程序軟件，以及德國進(jìn)口Harter烘箱、意大利CRS整流器、Mefiag過濾機(jī)等輔助設(shè)備。諸如此類的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)工藝的應(yīng)用，是這些企業(yè)獲得極好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的重要原因之一。

1 汽車內(nèi)外飾件塑料電鍍工藝

塑料本身不導(dǎo)電，必須經(jīng)過表面金屬化前處理工藝，使其表面形成具有良好結(jié)合力和導(dǎo)電性能的金屬層，才能為后續(xù)電鍍打下基礎(chǔ)。所以，塑料電鍍可分為塑料表面金屬化預(yù)鍍工藝和電鍍工藝兩部分。

塑料電鍍表面金屬化自動線生產(chǎn)的預(yù)鍍工藝主要是膠體鈀化學(xué)鍍鎳。該工藝穩(wěn)定、簡便，所需的勞動力少，得到的鍍層質(zhì)量好，非常適用于大規(guī)模自動化生產(chǎn)。

電鍍工藝部分，諸如酸銅-鎳-鉻、仿金、槍黑、珍珠鎳等電鍍工藝，與普通金屬電鍍工藝相同。

1. 1 工藝流程

實(shí)例一：毛胚檢驗(yàn)→工件上掛車→超聲波除蠟×2(指缸數(shù)，下同)→雙聯(lián)水洗→超聲波除油→三聯(lián)水洗×3→親水→溶脹(用于PC含量超過30%的ABS塑料件)→三聯(lián)水洗→預(yù)粗化→雙聯(lián)水洗→粗化×4→回收→回收→三聯(lián)噴淋水洗×3→超聲波水洗→還原→三聯(lián)水洗×3→預(yù)浸→膠體鈀活化×2→水洗→三聯(lián)水洗→解膠×2→二聯(lián)水洗×2→化學(xué)鍍鎳×3→三聯(lián)水洗→酸活化→水洗→預(yù)鍍鎳×3→回收→三聯(lián)噴淋水洗×3→活化→水洗→酸銅×12→回收→三聯(lián)水洗→酸活化→水洗→半光鎳×6→全光鎳×3→鎳封→回收→三聯(lián)水洗×3→珍珠鎳×4→回收→三聯(lián)水洗×3→鎳封→回收→三聯(lián)水洗→活化→水洗→三價(jià)鉻裝飾鍍鉻×2→二聯(lián)水洗→活化→六價(jià)鉻裝飾鍍鉻×2(視產(chǎn)品要求選用其中的一種鍍鉻)→回收→二聯(lián)水洗×2→電解鈍化→四聯(lián)高位水洗×4→噴淋熱純水洗→烘干→下掛→退掛具×3→二聯(lián)水洗×2→掛具備用。

實(shí)例二：鍍件上掛→除油→水洗×2→預(yù)粗化→粗化×4→回收×2→水洗→中和→水洗→預(yù)浸→膠體鈀活化→水洗→解膠→水洗→化學(xué)鍍鎳→水洗→活化→水洗→預(yù)鍍鎳→回收×2→活化→水洗×2→酸銅×10→回收→水洗→活化→水洗→半亮鎳×6→亮鎳×3→鎳封→回收→水洗×3→活化→鍍鉻→回收×2→水洗→烘干×10→下掛→掛具退鍍→水洗×2→掛具備用。

實(shí)例三：超聲波脫脂→水洗×3→預(yù)粗化→水洗×3→親水→粗化×2→回收×2→水洗×3→中和→水洗×3→預(yù)浸→鈀活化→水洗×3→解膠→水洗×3→化學(xué)鎳×2→水洗×3→酸洗→水洗→打底鎳×2→回收→水洗×2→銅置換→水洗→硫酸鹽鍍銅×5→水洗×3→酸洗→水洗→半亮鎳×3→全亮鎳×2→微孔鎳→回收→水洗×2→鍍鉻前活化→鍍鉻→回收×2→水洗→電解鈍化→水洗×5→切風(fēng)→烘干→產(chǎn)品下架。

1. 2 工藝簡介

1. 2. 1 毛胚檢驗(yàn)

汽車內(nèi)外飾件上掛前必須對毛胚進(jìn)行檢驗(yàn)，表面必須是光滑的，且不含有影響成品外觀的流痕、裂紋、凹陷、疏松、劃痕、開裂等缺陷。此外，表面必須絕對清潔和不含油脂痕跡以及手汗，不允許采用脫模劑。在電鍍前不許對零件進(jìn)行機(jī)械拋光，但允許電鍍前去除毛刺、飛邊。

1. 2. 2 除油

塑料在注塑加工及其他處理過程中難免沾上油漬。除油有利于塑料表面粗化均勻，同時(shí)延長粗化液的使用壽命，也可以避免有些產(chǎn)品縫內(nèi)或細(xì)角處有小氣泡存在而不能有效粗化，導(dǎo)致小圓點(diǎn)漏鍍。為此，除油分設(shè)超聲波除蠟/脫脂和超聲波除油兩道工序，以保證汽車內(nèi)外飾件能均勻地進(jìn)行表面粗化。

1. 2. 2. 1 超聲波脫脂

以深圳市奧特佳科技有限公司的產(chǎn)品為例，超聲波脫脂工藝配方及操作條件為：PT-201 10 ～ 16 g/L，溫度52 ～ 58 °C，時(shí)間1.5 ～ 2.0 min。

1. 2. 2. 2 超聲波除油

除油配方及操作條件為：PT112除蠟水(堿性)50 g/L，溫度55 ～ 65 °C，時(shí)間3 ～ 6 min。可選用X1-A型超聲波發(fā)生器，功率2 100 W，頻率28 kHz。

1. 2. 3 親水

硫酸50 ～ 70 g/L，時(shí)間1.5 ～ 2.5 min。

1. 2. 4 溶脹

杭州東方表面技術(shù)有限公司的溶脹處理配方及操作條件為：BPE-1A 200 ～ 300 mL/L，BPE-1B 350 ～ 450 mL/L，溫度50 ～ 65 °C，時(shí)間3 ～ 15 min。

槽體、加溫設(shè)備、過濾設(shè)備、攪拌裝置等需采用不銹鋼材料，配備連續(xù)過濾、空氣攪拌、抽風(fēng)等設(shè)備。

1. 2. 5 粗化

粗化效果直接關(guān)系到鍍層的結(jié)合力，也影響到鍍層的完整性及光亮度。粗化不足和粗化過度都會導(dǎo)致結(jié)合力不好。良好的粗化能使鍍件表面形成微孔狀，具備親水性，以保證膠體鈀的吸附和鍍層的附著力?，F(xiàn)在的粗化液是以硫酸和鉻酸為基礎(chǔ)的，使用過程中要注意三價(jià)鉻的積累，三價(jià)鉻不超過20 g/L效果最好。粗化的時(shí)間和溫度是相關(guān)的，一般控制在60 ～ 70 °C， 8 ～ 16 min(根據(jù)產(chǎn)品調(diào)節(jié))。常用配方及操作條件為：鉻酸酐385 ～415 g/L，硫酸385 ～ 415 g/L，三價(jià)鉻＜20 g/L，PLAS 638S(深圳市奧特佳科技有限公司)0.8 ～ 1.2 mL/L，溫度65 ～ 69 °C，時(shí)間8 ～ 16 min。

粗化潤濕劑和抑霧劑能減少粗化溶液的表面張力，使塑料粗化得更均勻，同時(shí)抑制鉻霧產(chǎn)生，減少因鉻霧引起的“小黑點(diǎn)”漏鍍現(xiàn)象。

粗化的槽體、加溫設(shè)備、過濾設(shè)備、攪拌裝置需采用鈦質(zhì)材料。為了保證粗化質(zhì)量及延長粗化液的使用壽命，應(yīng)在粗化槽中或外加的輔槽中使用素?zé)沾晒苓M(jìn)行陰極隔膜電解，去除粗化液中的三價(jià)鉻及其他金屬離子。正常情況下保持三價(jià)鉻質(zhì)量濃度在20 g/L以下。粗化槽抽風(fēng)必須功率大，確保粗化產(chǎn)生的鉻霧能被及時(shí)吸走，避免其飄至空中而引起產(chǎn)品向上部位出現(xiàn)“小黑點(diǎn)”漏鍍。

在粗化槽和鍍鉻槽具備槽邊抽風(fēng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)行車抽風(fēng)系統(tǒng)(如圖 2所示)，可以對上升產(chǎn)品進(jìn)行抽風(fēng)，更好地防止鉻霧散發(fā)，既避免鉻霧對人體的傷害，也避免鉻霧散發(fā)到后處理槽液中影響產(chǎn)品質(zhì)量。

圖2 行車抽風(fēng)系統(tǒng)Figure 2 Bridge crane ventilation system

塑料材質(zhì)不同，粗化溫度和時(shí)間應(yīng)有所區(qū)別。對于易變形的產(chǎn)品，粗化溫度最好不要超過68 °C，對于采用摻填料的ABS產(chǎn)品，粗化應(yīng)溫度低、時(shí)間短，建議在60 ～ 65 °C以下處理4 ～ 8 min，以避免因粗化過度而產(chǎn)生麻點(diǎn)或掛灰、漏鍍。對于應(yīng)力大和含PC的產(chǎn)品，應(yīng)采用上限溫度和時(shí)間進(jìn)行粗化。常規(guī)自動線工藝的粗化建議溫度62 ～ 68 °C，時(shí)間6 ～ 10 min。

粗化不足或過度可能引起塑件變形、漏鍍、掛具上鍍、麻點(diǎn)等問題。此時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)的處理。ABS塑料不同粗化程度的表面特征[1]如下：

(1) 不足──平滑，有光澤，對強(qiáng)光源反射好；

(2) 適當(dāng)──平滑，微暗，不反光；

(3) 稍過度──平滑，明顯發(fā)暗；

(4) 過度──呈白色絨狀；

(5) 嚴(yán)重過度──出現(xiàn)裂紋、疏松。

粗化中鉻酸酐、硫酸的消耗主要是帶出損失，如把帶出液回收利用，就能大大降低使用成本，并減少廢水處理量。余姚市永興電鍍有限公司采用蒸餾濃縮的方式來回收粗化后清洗槽中的鉻酸、硫酸：先低壓蒸發(fā)濃縮，再素?zé)茈娊?，又蒸發(fā)濃縮(即二次濃縮)，使鉻液濃縮至35 °Bé后返回到粗化槽中使用，鉻酸酐回用率在85% ～95%之間。寧波市安信汽車零部件有限公司、寧波晶美科技有限公司等在今年購進(jìn)杭州桐廬盛通環(huán)?？萍加邢薰镜你t酸回收系統(tǒng)設(shè)備(見圖3)，經(jīng)安裝后投入使用，不但減少了重金屬的排放，而且經(jīng)濟(jì)效益明顯，值得在自動線生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

圖3 高效蒸發(fā)濃縮鉻酸回收裝置Figure 3 Highly efficient evaporation/concentration equipment for reclaim of chromic acid

圖4是粗化溶液循環(huán)再生裝置(無錫宜奧龍環(huán)保設(shè)備有限公司有此設(shè)備供應(yīng))的示意圖[2]。它是用耐酸泵將粗化溶液抽到陽極室，陰極室注入硫酸(主要起導(dǎo)電作用)。通直流電后，三價(jià)鉻離子在陽極表面氧化成六價(jià)鉻，使粗化溶液中的三價(jià)鉻降至10 g/L以下，然后經(jīng)過粗化過濾器(能清除丁二烯溶解物，使溶液黏度變小)，最后回到粗化槽中繼續(xù)使用。

圖4 粗化溶液循環(huán)再生裝置Figure 4 Device for recycle and regeneration of roughening solution

圖 5是典型的鉻霧回收系統(tǒng)。它通過循環(huán)泵將儲存槽中的藥水打入回收塔內(nèi)進(jìn)行噴淋，使其中的鉻霧冷凝為鉻水，進(jìn)到主槽重新使用，剩余未冷凝的鉻霧則進(jìn)入廢氣塔，處理達(dá)標(biāo)后排放。

圖 6是用于鍍液分析取樣的移液器。傳統(tǒng)移液管長期使用后，看移液管的刻度有一定困難，移液不準(zhǔn)確。該四位數(shù)字顯示移液器精密度高，操作更安全，單手可調(diào)，吸嘴采用伸縮式彈性設(shè)計(jì)，防止吸頭安裝高高低低，確保移液氣密性和均一性，還具備密度調(diào)節(jié)功能，適用于不同密度的液體，堅(jiān)固耐用，耐高溫，抗腐蝕，維護(hù)非常便捷。

圖7是瑞士萬通 Metrohm 916全自動電位滴定儀。它解決了以往測定粗化液中的硫酸含量時(shí)，由于電鍍化學(xué)藥水顏色暗，滴定終點(diǎn)顏色不易分辨，誤差較大的問題。粗化槽液中的鉻酸、硫酸和三價(jià)鉻的濃度是相互關(guān)聯(lián)的，其中一項(xiàng)分析誤差大了，會影響其他項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果。916全自動電位滴定儀的系統(tǒng)整合度高，采用多思TMDosino加液單元技術(shù)，使用安全，支持U盤存儲防偽PDF實(shí)驗(yàn)報(bào)告和網(wǎng)絡(luò)傳輸。

圖5 鉻霧回收系統(tǒng)Figure 5 Chromic acid fog reclaiming system

圖6 數(shù)顯移液器Figure 6 Digital display manual pipette

圖7 全自動電位滴定儀Figure 7 Automatic potentiometric titrator

1. 2. 6 還原(中和)

化學(xué)粗化后應(yīng)進(jìn)行還原處理，除去鍍件表面和極杠上殘留的六價(jià)鉻，以防活化液受到污染，避免產(chǎn)品漏鍍，保證活化液的使用壽命。常用的還原處理溶液配方如下(處理?xiàng)l件均為室溫)。

(1) 水合肼2 ～ 5 mL/L，鹽酸10 ～ 20 mL/L，pH 3 ～ 4，時(shí)間2 ～ 5 min。先加水，再加水合肼，最后用鹽酸調(diào)pH。

(2) 亞硫酸鈉10 ～ 50 g/L，時(shí)間1 ～ 5 min。

(3) 鹽酸60 ～ 100 mL/L，時(shí)間1 ～ 5 min。

(4) 鹽酸50 ～ 70 mL/L，PLAS 645(深圳市奧特佳科技有限公司)12 ～ 18 mL/L，時(shí)間2.5 ～ 3.5 min。

對于專門電鍍回料ABS產(chǎn)品的生產(chǎn)線，鹽酸含量可以提高到100 ～ 200 mL/L，高濃度鹽酸可以去除滲透在塑料微孔中的鉻酸，以避免產(chǎn)品表面出現(xiàn)點(diǎn)狀或條帶狀漏鍍。

1. 2. 7 預(yù)浸

實(shí)施膠體鈀活化工序前需進(jìn)行預(yù)浸。預(yù)浸的作用是保護(hù)活化液，避免自來水的帶入，減少活化液的損耗。預(yù)浸液可對鈀活化液起到緩沖作用，減少前面可能出現(xiàn)的有害物質(zhì)進(jìn)入活化槽，防止活化液中的鹽酸被稀釋，也防止膠體鈀直接與鍍件表面的中性水接觸而導(dǎo)致其破壞性水解。

預(yù)浸處理配方及操作條件為：鹽酸80 ～ 120 mL/L，室溫，時(shí)間0.5 ～ 1.5 min。工廠多用100 mL/L鹽酸。

1. 2. 8 鈀活化

經(jīng)粗化了的ABS塑料表面呈微孔狀，具備很強(qiáng)的吸附力。通過活化，可以在其表面吸附上一層均勻的Pd/Sn膠體，從而為后面的化學(xué)鍍鎳提供催化中心──細(xì)微的鈀金屬小顆粒。

活化液中鈀的活性越高，后續(xù)的化學(xué)鍍鎳越不容易出現(xiàn)漏鍍現(xiàn)象。典型的工藝配方及操作條件為：鹽酸230 ～280 mL/L，金屬鈀(荏原優(yōu)吉萊特貿(mào)易有限公司)25 ～ 35 mg/L，氯化亞錫4 ～ 6 g/L，溫度26 ～ 30 °C，時(shí)間3 ～ 4 min。

自配膠體鈀活化液(工作液)的配方及工藝條件為：PdCl20.5 g/L，鹽酸300 mL/L，SnCl2·2H2O 30 g/L，溫度40 ～ 45 °C，pH 3.5 ～ 4.0，時(shí)間1 ～ 5 min。膠體鈀配方應(yīng)按生產(chǎn)需要作適當(dāng)調(diào)整。補(bǔ)充消耗可配制濃縮液，其濃度可為工作液的3倍，酌情補(bǔ)加。

膠體鈀的配制方法如下(在通風(fēng)櫥中操作)：

(1) 將計(jì)算量的鹽酸分成3份。

(2) A液的配制──將氯化鈀充分溶解于一份鹽酸中，待用。

(3) B劑的配制──將氯化亞錫加入到另一份鹽酸中，不斷攪拌至完全溶解(不得用空氣攪拌)，待用。

(4) C液的配制──把剩下的一份鹽酸加至配制量的去離子水中，加溫至80 °C。

(5) 在不斷攪拌下將B液緩慢倒入C溶液中，加溫至80 °C。

(6) 在不斷攪拌下將A液緩慢倒入(5)所得溶液中，加溫至80 °C。

(7) 混合液(6)在80 °C下保溫2 ～ 4 h，然后緩慢降至40 °C，以此提高溶液的活性和延長其使用壽命。此時(shí)，二價(jià)錫離子在溶液中除了還原鈀離子成金屬鈀原子外，其余的成為膠體保護(hù)鈀粒子，使之成為分散相膠體。

膠體鈀活化液的質(zhì)量與配制方法有很大關(guān)系。若配制不當(dāng)，其活性、穩(wěn)定性很差。隨著膠體鈀合成技術(shù)的發(fā)展，膠體鈀顆粒被制得越來越細(xì)，活性越來越高，鈀的用量大大降低，同時(shí)穩(wěn)定性更好。

活化液的維護(hù)方法如下：

(1) 要預(yù)浸40 g/L SnCl2·2H2O + 100 mL/L鹽酸溶液，室溫(＞15 °C，可用水浴加溫)，時(shí)間1 ～ 5 min。水盡量瀝干，不再清洗便直接進(jìn)入膠體鈀活化液進(jìn)行活化。

(2) 盡量少帶出溶液，同時(shí)用回收水反復(fù)清洗，回收水可利用。

(3) 使用一段時(shí)間后若發(fā)現(xiàn)分層現(xiàn)象，加10 ～ 20 g/L SnCl2·2H2O即可消失。

(4) 最好不要反復(fù)活化，應(yīng)退掉化學(xué)鍍鎳層后再重新活化，以免活化液提前失效。

(5) 活化液溫度低于15 °C時(shí)效果不好，而且不能直接加溫，要用水浴加溫。

1. 2. 9 解膠

解膠用于除去膠體鈀膠團(tuán)表面的 Sn2+，使鈀得以暴露出來，成為化學(xué)鍍鎳的催化活性點(diǎn)。吸附在塑料表面的膠體是以鈀為核心、外圍為 Sn2+的粒子團(tuán)，而活化后道的清洗工序又使Sn2+水解成膠狀，把鈀嚴(yán)實(shí)地裹在里面，使鈀的催化作用無法體現(xiàn)。如何有效除去 Sn2+而又不損耗塑料表面吸附著的鈀，是解膠的關(guān)鍵，也是解膠劑優(yōu)劣的評判標(biāo)準(zhǔn)。

解膠一般采用鹽酸溶液，可在30 ～ 45 °C的80 ～ 120 mL/L鹽酸(37%)溶液中浸2 ～ 4 min。

荏原優(yōu)吉萊特貿(mào)易有限公司提供的解膠配方及操作條件為：ATL 160 ～ 200 mL/L，溫度48 ～ 52 °C，時(shí)間1.5 ～ 2.5 min。

解膠工藝加溫設(shè)備采用聚四氟乙烯或石英管，須連續(xù)過濾，空氣攪拌，同時(shí)盡量避免鉻酸及其他金屬離子的帶入，以免影響使用效果。鹽酸解膠溶液成本低，效果好，缺點(diǎn)是要加溫。解膠后的零件經(jīng)流動水洗凈后，可進(jìn)入化學(xué)鍍鎳。

1. 2. 10 化學(xué)鍍鎳

化學(xué)鍍鎳在鈀催化下使塑料表面沉積上一層導(dǎo)電層，塑料基體獲得了導(dǎo)電性。目前，多采用弱酸性化學(xué)鍍鎳和弱堿性化學(xué)鍍鎳兩種工藝?；瘜W(xué)鍍鎳溶液一般含鎳離子、還原劑、配位劑、促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑等成分。推薦使用安美特、樂思、荏原等知名公司的工藝。荏原的化學(xué)鎳配方及操作條件為：鎳離子4 ～ 5 g/L，次磷酸鈉13 ～17 g/L，亞磷酸鈉＜120 g/L，pH 8.5 ～ 9.1，溫度33 ～ 37 °C，時(shí)間7.8 ～ 8.2 min。

自配弱堿性化學(xué)鍍鎳配方及工藝條件為：NiSO4·6H2O 10 g/L，NH4Cl 15 g/L，檸檬酸三鈉30 g/L，次磷酸鈉20 g/L，pH 8.0 ～ 8.5(用氨水調(diào))，溫度40 °C，時(shí)間7 ～ 8 min。配制后為提高其活性，應(yīng)以鈦金屬棒攪拌4 ～ 5 min。

自配弱酸性化學(xué)鍍鎳配方及工藝條件為：NiSO4·6H2O 25 g/L，次磷酸鈉25 g/L，醋酸鈉10 g/L，pH 4 ～ 5，溫度30 ～ 40 °C，時(shí)間5 ～ 10 min。

化學(xué)鍍鎳溶液加溫設(shè)備應(yīng)采用聚四氟乙烯或石英管，以化學(xué)鍍鎳專用過濾設(shè)備作連續(xù)過濾。化學(xué)鍍鎳槽最好配備輔槽，以保持鍍液的純凈。

塑料線的純水是由自來水經(jīng)過純水系統(tǒng)制得，但由于自來水的水質(zhì)較差，SS(懸浮物)較高，很大程度上影響到了純水機(jī)的純水轉(zhuǎn)化率以及污水的排放濃度，也縮短了純水機(jī)的使用壽命。在純水系統(tǒng)前面增加碳過濾器(如圖8所示)，可以大幅度降低進(jìn)水的SS，有效地提高純水轉(zhuǎn)化率，減少新鮮用水量及污水的排放量和排放濃度，也很好地保護(hù)了純水機(jī)，延長了純水機(jī)的使用壽命。

總之，塑料電鍍前處理工藝應(yīng)根據(jù)大規(guī)模自動線生產(chǎn)的客觀要求，具備穩(wěn)定性高、可操作性強(qiáng)、成本低等特征。

2 預(yù)鍍與電鍍工藝

塑料件在化學(xué)鍍鎳完成金屬化導(dǎo)電處理之后，后續(xù)的電鍍工藝與金屬電鍍相同。主要流程為：預(yù)鍍鎳(打底鎳)→(銅置換)→酸銅→半亮鎳→亮鎳(也可在半亮鎳和亮鎳之間加高硫鎳)→微孔鎳(鎳封)→鍍鉻。

圖8 碳過濾器設(shè)備Figure 8 Carbon filter

為了防止鍍層燒點(diǎn)，工件在沉積化學(xué)鎳后需進(jìn)行預(yù)鍍鎳。酸銅具有很強(qiáng)的整平性，對鍍層結(jié)合力也有一定作用。汽車飾件品質(zhì)要求高，酸銅電鍍時(shí)間盡量長些。鍍鎳主要用于提高產(chǎn)品的抗蝕性能，一般半光亮鎳與亮鎳層的厚度比控制在3︰2，鎳封微粒數(shù)控制在1.5 ～ 4.0萬個(gè)/cm2，鎳封和亮鎳之間的電位差為+20 mV左右。預(yù)鍍鎳時(shí)，陰極電流密度盡量小，以便在相同鎳層厚度條件下實(shí)現(xiàn)更佳的抗蝕性能。由于塑料完全靠金屬鍍層導(dǎo)電，因此掛具導(dǎo)電點(diǎn)應(yīng)盡量多些，并分布在鍍層較厚的地方，這樣有利于鍍鉻。鍍鉻應(yīng)采用低溫、均鍍能力高的添加劑，以便更容易控制。

2. 1 預(yù)鍍鎳(打底鎳)

預(yù)鍍鎳(打底鎳)常用瓦特型鍍鎳液，其作用是增強(qiáng)、加固化學(xué)鍍鎳層。典型配方及工藝條件為：硫酸鎳260 ～300 g/L，氯化鎳45 ～ 55 g/L，硼酸40 ～ 50 g/L，pH 3.8 ～ 4.2，溫度50 ～ 56 °C，陰極電流密度1.0 ～ 1.5 A/dm2，時(shí)間5 ～ 7 min。

2. 2 銅置換(1.1節(jié)中的實(shí)例三)

由于鍍鎳層容易鈍化，可先浸一層薄的置換銅，有利于酸銅的完全覆蓋。荏原優(yōu)吉萊特貿(mào)易有限公司的銅置換配方及操作條件為：硫酸15 ～ 25 mL/L，PDC銅置換劑5 ～ 9 mL/L，室溫，時(shí)間0.5 ～ 1.5 min。

2. 3 酸銅[3]

鍍光亮酸銅可以掩蔽塑料表面的傷痕，以便獲得整平性良好的鍍層，為最終光亮的鍍層外觀打好基礎(chǔ)。

酸性光亮鍍銅可獲得光亮、光滑的表面。銅層具有良好的延展性，可以提高被鍍零件在溫度變化時(shí)的穩(wěn)定性。

雖然在化學(xué)鍍鎳層上可以直接鍍鎳，但為了提高鍍層的耐熱沖擊性能，宜選鍍銅。因?yàn)殂~鍍層的線脹系數(shù)比較接近于ABS塑料，所以有銅鍍層的零件在室外條件下的使用壽命更長。

銅鍍層可以彌補(bǔ)塑料與其他后續(xù)鍍層之間線脹的差異，即使冷熱循環(huán)以后，仍可以確保良好的鍍層附著性。

2. 4 半亮鎳[4]

半亮鎳是多層鍍鎳中的第一層鎳，可較強(qiáng)地提高抗蝕性，當(dāng)電解質(zhì)貫穿鉻、光亮鎳層的腐蝕孔到達(dá)半光亮鎳層時(shí)，腐蝕沿著半光亮鎳層橫向進(jìn)行，這樣延遲了腐蝕作用向整個(gè)鎳層的穿透，保護(hù)了銅層的腐蝕。塑料鍍沒有基體腐蝕問題，但有銅層腐蝕問題。銅底層腐蝕(即產(chǎn)生銅銹)是汽車飾件所不允許的。

2. 5 全亮鎳[4]

雙層鎳(半亮鎳-全亮鎳)的底層電位較正，腐蝕體系不像單層鎳那樣直接穿透鎳層，此時(shí)把原先基體作為陽極腐蝕變成以光亮鎳鍍層作為陽極先腐蝕，這樣就把原先垂直方向的腐蝕變成在亮鎳層上均勻的橫向腐蝕了，亮鎳層作為陽極先犧牲，有效起到電化學(xué)保護(hù)作用。

2. 6 鎳封(微孔鎳)[4]

即在光亮鎳鍍層與鉻鍍層之間夾入一層電位比光亮鎳還要正20 mV左右且厚度大約為2.5 μm的惰性薄鎳鍍層，由于基體金屬被“封閉”在此體系中不受腐蝕，故此工藝被稱為鎳封閉(簡稱“鎳封”)。產(chǎn)生微孔，形成電位差，其目的是獲得微孔鉻層。在電化學(xué)腐蝕過程中，鉻是陰極，鎳是陽極，當(dāng)鉻層表面微孔增多時(shí)，陰極鎳的腐蝕電流密度大為降低，即減緩了鎳層的腐蝕速率，使鍍層體系的耐蝕性明顯提高。

以下是荏原優(yōu)吉萊特貿(mào)易有限公司的鎳封(微孔鎳)配方及操作條件：硫酸鎳280 ～ 300 g/L，氯化鎳45 ～ 55 g/L，硼酸45 ～ 50 g/L，添加劑適量，pH 4.0 ～ 4.4，溫度52 ～ 58 °C，時(shí)間3 ～ 4 min。

2. 7 珍珠鎳[5]

珍珠鎳是一種亞光鍍層，又名沙鎳、沙丁鎳、緞面鎳。由于其表面晶瑩，啞色中帶光澤，色澤柔和美觀，晶粒形似無數(shù)珍珠排布，手感潤滑舒適，因此深受用戶歡迎。

珍珠鎳基礎(chǔ)液中加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?，在?guī)定的濁點(diǎn)溫度上，形成均勻的乳濁液，從而鍍?nèi)”砻婕?xì)致的珍珠鎳層。

為了進(jìn)一步保障珍珠鎳鍍層的高質(zhì)量，宜配備珍珠鎳溶液過濾器(見圖9)，并在電鍍設(shè)備上加裝三維搖擺系統(tǒng)(見圖10)。三維搖擺系統(tǒng)的搖擺效果比傳統(tǒng)二維搖擺系統(tǒng)更充分，使啞光產(chǎn)品鍍層均勻，適應(yīng)高品質(zhì)的需要。

圖9 珍珠鎳過濾器設(shè)備Figure 9 Filter for pearl nickel plating

圖10 三維搖擺系統(tǒng)Figure 10 Three-dimensional shaking system

2. 8 鍍鉻[6]

裝飾鉻鍍層是零件最表面的鍍層，表面光亮，能長久地保持鮮艷的光澤及顏色不變，同時(shí)又保護(hù)鎳層免受污染，是不可或缺的重要鍍層。目前，寧波地區(qū)的電鍍廠均設(shè)有六價(jià)鉻鍍鉻和三價(jià)鉻鍍鉻兩種工藝。三價(jià)鉻鍍鉻后加一道電解鈍化，可提高其抗蝕性能。典型的六價(jià)鉻鍍鉻配方及操作條件為：鉻酸酐300 ～ 350 g/L，硫酸0.8 ～ 1.6 g/L，三價(jià)鉻1.5 ～ 2.5 g/L，ECR-701(荏原優(yōu)吉萊特貿(mào)易有限公司)1.0 ～ 2.0 g/L，溫度38 ～ 42 °C，電流密度10 ～ 12 A/dm2。

下面介紹奧特佳科技公司的三價(jià)鉻鍍白鉻和黑鉻工藝。

(1) 白色三價(jià)鉻電鍍工藝的工作液為100%三價(jià)鉻開缸劑，操作條件：金屬鉻20 ～ 24 g/L(22 g/L最佳)，硼酸60 ～ 70 g/L(65 g/L最佳)，340穩(wěn)定劑50 ～ 70 mL/L(60 mL/L最佳)，pH 2.5 ～ 2.7(2.6最佳)，溫度28 ～ 40 °C (32 °C最佳)，波美度24 ～ 26 °Bé(25 °Bé最佳)，陰極電流密度10 ～ 30 A/dm2(15 A/dm2最佳)，陽極電流密度3.5 ～ 5.0 A/dm2(4.5 A/dm2最佳)，陽極材料為三價(jià)鉻專用陽極，需連續(xù)過濾，采用中等程度機(jī)械式或空氣攪拌，純鈦管加熱。

(2) 三價(jià)鉻黑鉻工藝的工作液為100% 360MU三價(jià)黑鉻開缸劑，操作條件如下：金屬鉻16 ～ 24 g/L(16 g/L最佳)，硼酸60 ～ 70 g/L(65 g/L最佳)，340穩(wěn)定劑50 ～ 70 mL/L(60 mL/L最佳)，溫度28 ～ 40 °C(32 °C最佳)，波美度23 ～ 27 °Bé(25 °Bé最佳)，陰極電流密度6 ～ 18 A/dm2(10 A/dm2最佳)，陽極電流密度2.5 ～ 5.0 A/dm2(3.5 A/dm2最佳)，陽極材料為石墨，需連續(xù)過濾，采用中等程度機(jī)械式或空氣攪拌，純鈦管加熱。

2. 9 掛具鍍層的退除

掛具腳上的鍍層若不及時(shí)剝除，會影響掛具的導(dǎo)電性能，從而影響塑料件的預(yù)鍍和電鍍效果。目前退除掛具鍍層較成熟的工藝是污染小的電解法。選用退鍍速度快，不損傷掛具的退鍍工藝，對自動線生產(chǎn)的正常進(jìn)行十分重要。典型的配方及操作條件為：M-strip 128(深圳市奧特佳科技有限公司)200 ～ 300 mL/L，pH 6.5 ～ 8.0，時(shí)間12 min。也可用日本產(chǎn)的ER-V8退掛粉(包)等類似產(chǎn)品。

3 先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用

塑料電鍍自動線生產(chǎn)工藝的電鍍部分與金屬裝飾性電鍍比，除了掛具設(shè)計(jì)及電流大小方面稍有講究外，其他差別不大。

在自動線工藝設(shè)計(jì)時(shí)，必須就生產(chǎn)實(shí)際情況，如產(chǎn)品材質(zhì)和品質(zhì)要求，產(chǎn)品出貨量，生產(chǎn)場地大小，生產(chǎn)場地的風(fēng)向、空氣質(zhì)量等等，通盤考慮，統(tǒng)一布局。

寧波的汽車飾件自動電鍍線，有引進(jìn)香港、新加坡、臺灣等公司研制的全自動塑膠電鍍生產(chǎn)線和多彩電鍍線等關(guān)鍵設(shè)備。以寧波晶美科技有限公司投資1.5億元建設(shè)2條全自動龍門電鍍線的新項(xiàng)目為例，規(guī)劃期間就聘請了具有資深電鍍行業(yè)咨詢經(jīng)驗(yàn)的德國Qubus咨詢公司進(jìn)行把關(guān)，硬件投資上選擇了許多國內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備，其中主線建造委托了深圳市和科達(dá)電鍍設(shè)備有限公司，全線采用了德國進(jìn)口 Harter烘箱、意大利 CRS整流器、Mefiag過濾機(jī)等輔助設(shè)備。電鍍工藝上堅(jiān)持專業(yè)化理念，用精益求精的態(tài)度繼續(xù)選擇塑料鍍銅-鎳-鉻的表面處理工藝，同時(shí)根據(jù)市場動態(tài)，除了沿用傳統(tǒng)的啞光和亮光工藝外，還加入了雙色電鍍工藝、環(huán)保三價(jià)鉻電鍍工藝和尼龍電鍍工藝。應(yīng)用的德國AUCOS程序軟件保障了這些工藝的自如切換。

圖11 一些塑料電鍍生產(chǎn)線上的設(shè)備Figure 11 Some devices applied in production line for plating on plastics

4 廢水處理

4. 1 寧波晶美科技有限公司

該公司經(jīng)過多方考察對比，最后在廢水處理上選擇了新加坡CPG水處理公司，保證了污水處理工作的高效穩(wěn)定。公司在廢水處理等清潔生產(chǎn)上的投資超過1 000萬元人民幣，投資比例達(dá)到6.7%。

圖12 寧波晶美科技有限公司廢水站Figure 12 Wastewater treatment station in Ningbo Jingmei Science and Technology Co., Ltd.

4. 2 寧波四維爾工業(yè)股份有限公司

主要處理本企業(yè)的電鍍廢水，污水處理站的設(shè)計(jì)處理能為1 017 m3/d，于2012年由永順環(huán)保工業(yè)(太倉)有限公司承建的電鍍廢水處理和回用技改工程，投資480萬元，電鍍廢水回用率大于76%，年節(jié)水可達(dá)22.5萬m3，年減排電鍍廢水量23萬m3，同時(shí)每年可削減CODCr18.4 t，總鉻0.089 7 t，總銅0.022 5 t，總鎳0.067 2 t，節(jié)能減排效益明顯。其廢水處理及回用系統(tǒng)的工藝流程如圖13所示。

圖13 寧波四維爾工業(yè)股份有限公司的污水處理及中水回用流程圖Figure 13 Flow chart for wastewater treatment and reuse of reclaimed water in Ningbo Swell Industry Co., Ltd.

4. 3 寧波市安信汽車零部件有限公司

該公司為減少重金屬排放，投資717.2萬元，把廢水的收集、處理和中水回用設(shè)施進(jìn)行了徹底的改造(見圖14)，主要是使用膜反滲透技術(shù)將電鍍廢水制成純水后回用于電鍍生產(chǎn)，以減少電鍍新鮮用水和電鍍廢水的排放，實(shí)現(xiàn)電鍍廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，中水回用率為74.7%，年回用水可達(dá)6.04萬m3(按企業(yè)年生產(chǎn)300 d計(jì)算)，并可減排總銅30.2 kg/a、總鎳30.2 kg/a、總鉻60.4 kg/a。該項(xiàng)目的實(shí)施對周邊水環(huán)境改善有較為積極的作用，提高了污染防治水平。

圖14 寧波市安信汽車零部件有限公司的廢水處理及中水回用系統(tǒng)Figure 14 Wastewater treatment and reclaimed water reuse system in Ningbo Anxin Automotive Parts Co., Ltd.

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[ 編輯：溫靖邦 ]

Experience of plating on plastics and wastewater treatment for manufacturing of automotive interior and exterior accessories in Ningbo Municipality

WANG Zong-xiong*, ZOU Huan-jun, DENG Zhi-yong

The plating on plastic processes and wastewater treatment applied to manufacturing of automotive interior and exterior accessories in several plants in Ningbo Municipality were introduced. The metallization and electroplating processes of plastics were presented. The bath compositions for degreasing, hydrophilizing, swelling, roughening, neutralizing, pre-dipping, palladium activating, accelerating, electroless nickel plating and other procedures were given.

car; accessory; plastic; metallization; pretreatment; plating; wastewater treatment

TQ153; TG178

B

1004 - 227X (2016) 19 - 1033 - 10

2016-08-12

2016-10-15

王宗雄（1937-），男，浙江紹興人，寧波市電鍍行業(yè)協(xié)會高級工程師，專家工作委員會委員，主要從事電鍍工藝與添加劑研發(fā)。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) nbeaw@126.com。