化学镀镍分析方法(6篇)

化学镀镍分析方法篇1

关键词：电镀废水；重金属；电镀污泥；资源化

中图分类号：X781.1

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）8010502

1引言

电镀污泥是电镀行业产生的主要固体废弃物，因电镀废水处理过程中大部分重金属附着在电镀污泥中而使电镀污泥的重金属严重超标，因此，电镀污泥被列为危险固废。就目前而言，我国的污泥处置发展落后于污水处理设施，在污水处理厂建设的初期，往往只重视污水的处理而忽略了因处理而产生的大量污泥的处理[1]。

电镀污泥作为固体废弃物也应遵循固废处理的3R原则：无害化、减量化、资源化。根据环境保护部的《城镇污水处理厂污泥处置及污染防治技术政策》，污泥处置的首要目标是“减量化”、“无害化”和“稳定化”，“资源化”，且作为更高层次的要求存在。但是作为污泥，它具有的污染性和资源性双重特性，在保证无害化的前提下对其进行一定的资源化是目前电镀污泥研究的重点。

2电镀污泥的特性

电污泥因电镀工艺的不同存在一定的区别，这也是阻碍电镀污泥的资源化的一个重要原因。而污泥的理化性质是决定其处理方式的关键[2]。陈永松[3]等分析了12种来源不同的电镀污泥试样发现：电镀污泥的pH值在6.70～9.77之间（偏碱性）；水分（一般在75%～90%之间）、灰度含量高（>76%）；污泥组分十分复杂而且分布极不均匀；重金属含量很高，远远超过国家相关标准。在电镀污泥中的常规化合物有Al2O3、Fe2O3、CuO、SiO2、CaO、SO3、Na2O、MgO等[4]。

总的来说，电镀污泥具有含水率高、重金属质量分数大且热稳定性高、极易造成二次污染的特性。

3电镀污泥资源化的方法

目前，国内外对于电镀污泥资源化的方法研究主要集中在重金属回收技术和材料化技术这两大方向[4]。

3.1重金属回收技术

重金属回收技术通过化学、物理、生物等方法收集回收电镀污泥中的有价金属从而实现污泥的资源化。其主要的方法途径如下。

3.1.1浸提法

浸提法是指通过浸提剂与电镀污泥中的重金属反应来收集有价金属的方法。根据浸提剂的不同分为酸浸法、氨浸法和生物浸取法。酸浸法用硫酸、盐酸等作为浸提剂，主要针对铜、铁、镍等[5，6]有价金属的回收；氨浸法常用氨水作为浸提剂，主要针对铬[7]的回收利用；生物浸取法主要是利用化能自养微生物[8]的生化作用将电镀污泥中的重金属由固相变为游离态进入液相，再进行回收利用。

3.1.2熔炼法和熔烧浸取法

熔炼法主要用于回收电镀污泥中的铜、镍重金属[9]，但因回收的效率不高且能耗大，并未得到广泛运用。熔烧浸取法是先在高温下熔烧，去除电镀污泥中的一些杂质，然后用酸、水等介质提取有价金属的资源化方法。

3.1.3焚烧-回收法

焚烧-回收法是在电镀污泥经焚烧的基础上，对焚烧渣中的重金属进行回收利用的一门技术。裔兆君[10]等通过对电镀污泥焚烧残渣中的Cu、Ni形态分析发现焚烧处理能明显达到减量化。国内外研究表明焚烧-回收法能有效实现电镀污泥的“减量化”和“无害化”。此法不仅有效的减少了电镀污泥的体积，还能产热给其他产业提供热能，而且最后残渣中的重金属也有很好的去处――回收利用。

3.1.4复合法

目前，电镀污泥中重金属的回收多是采用复合方法，例如顾冬梅[11]等对电镀污泥进行还原焙烧―酸浸处理得出还原焙烧比直接焙烧更有利于电镀污泥中铜的选择性浸出：煤粉投加量为10%、碳酸钙投加量为0.5%、温度为700℃、焙烧时间为20min时，电镀污泥中铜的浸出率可达98.3%，含量达到15.07%。郑顺[12]等对电镀污泥氯化焙烧-弱酸浸出工艺的研究表明：盐酸为1mol/L、浸出时间为45min、浸出温度为318K、液固比为4∶1时，镍的浸出率为97.48%，铜的浸出率为87.65%。

3.2材料化技术

材料化技术是指利用经过无害化处理的电镀污泥，将其作为原料或者辅料用于生产建筑材料、有机化肥材料等的技术[4]。丁庆生等[13]用钢铁废水污泥、钡泥、铜渣和电镀污泥作为主要原材料，掺入页岩、淤泥等校正原料制成防辐射功能集料，其重金属浸出浓度达到GB5080.3―2007的要求。

3.3其他资源化技术

3.3.1电镀污泥铁氧体化处理法

李磊等[14]采用酸浸―铁氧体化―毒性浸出分析工艺实现了电镀污泥的资源化。经过TCLP毒性鉴别，发现残渣及合成铁氧体都达到无害化。残渣可以用于安全填埋或者作为材料化技术的安全原料；铁氧体则可以作为工业产品被运用于生产实践中。

3.3.2电镀污泥的生物处理法

曾猛等[15]利用嗜酸性氧化硫硫杆菌（A，t）进行生物淋滤，经处理后的电镀污泥适合于农田施用。电镀污泥之所以不能用于农田回用的一个主要原因就是重金属含量过高，而P、S、K等营养元素又极度匮乏。通过这种生物处理法，能够有效的改善这种情况，实现了电镀污泥回用农田的可能。

4分析与展望

电镀污泥的成分和性质十分复杂[16]，如何经济高效地将其资源化一直是研究的重点和难点。在对电镀污泥资源化的过程中应注意避免二次污染的产生。就目前电镀污泥资源化存在的问题分析，其资源化方法与技术在今后主要集中展现在以下几个方面。

（1）复合化：单一的重金属回收技术产生的二次污染对环境污染极大。重金属回收技术应多采用复合方法来减弱对环境的不利影响，进而有效避免二次污染的产生。这也是将来电镀污泥中重金属回收的发展趋势。

（2）无害化：是材料化技术电镀污泥资源化的前提；也是重金属回收技术的目标，只有做好无害化，才能更好的利用电镀污泥。

（3）生物化：生物法在处理环境问题中的优势愈加明显，如何更好地利用微生物处理电镀污泥是将来研究的重点。

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化学镀镍分析方法篇2

Abstract：Coatingisoneofthemostcommonlyusedoperationmodeofbuildingstructurewithsurfacetreatmentmethodofsteelcorrosioninthecoating，theparametershavedifferenteffectonthecorrosionperformanceofsteelstructure.Thispaperhadelectrodepositionofnickel-platingandelectrodepositionofcopper-nickelplatingforconstructionsteelsteelQ235B，andhadtheaceticacidsaltspraytestandelectrochemicalcorrosiontestingandanalysisconstructionsteelQ235B.Theresultsshowthatthesurfacecoatingcaneffectivelyimprovethecorrosionresistanceofconstructionsteel，andompositecoatinghasabetteranti-corrosioneffectthanasinglecompositecoating；thesurfacecoatingpreparedusingtheelectrodepositionmethodvia10daysaceticacidsaltspraycorrosionmadethemasslossrateofthesteelstructuredecreasedby87.16%andcorrosionpotentialshiftby78.45%.

关键词：钢材；表面镀层；防腐蚀性；电沉积

Keywords：steel；surfacecoating；corrosionresistance；electro-deposition

中图分类号：TL214+.6文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）20-0134-03

0引言

无论是暴露于海洋环境或是工业大气中的钢结构，腐蚀的问题都相当突出，由此引起的经济损失和对人身安全的威胁十分严重，因此，采取有效的防腐措施，以减少这种腐蚀造成的损失极为重要。表面镀层与钢材表面间的良好附着力是保证表面镀层有效防护寿命的前提，表面镀层的附着力与许多因素有关，其中镀层前表面处理的质量是决定表面镀层附着力的最主要因素。人们在建筑钢结构抗腐蚀性问题的解决过程中，尝试了包括自身材料变化、表面处理等多种方法，在一定程度上提高了建筑钢结构的抗腐蚀性，但离人们的希望值还较远，还需要人们不断的研究和突破[1-3]。本文以建筑钢结构用Q235B为研究对象，并在其表面制备不同的镀层，通过中性盐雾腐蚀和碱液电化学腐蚀试验，研究表面镀层对建筑钢结构抗腐蚀性的影响。

1试验材料与方法

1.1试样制备以市场购买的建筑钢结构用Q235B钢为试样，试样的化学成分在Q8型直读光谱仪和HW2000型红外硫磷分析仪中进行检测。化学成分测试结果为：C含量为0.189wt%、Mn含量为1.362wt%、Si含量为0.316wt%、S含量为0.027wt%、P含量为0.031wt%。试样成分符合技术要求。

未制备表面镀层的Q235B试样记为1号样。制备了表面镀层的试样分别为2号样、3号样和4号样，它们的表面镀层制备方法，如表1所示。表面镀层的具体制备过程如下所述：首先对2号和3号样进行脱脂处理，脱脂剂的成分为35g/磷酸三钠、35g/L碳酸钠、5g/L碳酸氢钠和30g/L氢氧化钠；脱脂温度为60℃±2℃；接着将试样放入30℃盐酸（浓度为25%）中活化60s以除去试样表面的钝化膜。然后分别进行电沉积镀镍、电沉积镀镍铜合金的表面处理。其中，电沉积镀镍的主要工艺参数，如表2所示。电沉积镀镍铜合金的主要工艺参数，如表3所示。

1.2抗腐蚀性测试未经表面处理的建筑钢结构用Q235B钢1号样，以及经过电沉积法制备表面镀层的2号样～4号样，其抗腐蚀性分别通过乙酸盐雾试验（AASS试验）、电化学腐蚀试验进行测试。

AASS试验：试样的AASS试验，在YWS-250型盐雾腐蚀试验箱中进行。试验溶液为添加了适量冰乙酸的氯化钠水溶液，氯化钠的浓度为50g/L±5g/L的，试验箱中收集液的pH值在3.1～3.3之间，试验温度为35℃±2℃，试验时间为10天。试验前，在110℃烘箱中将试样烘干至恒重，并将其放置在真空干燥箱中冷却至室温后迅速称重，并记录试样的质量。试验的具体方法，按照中华人民共和国国家标准GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验标准》进行[4]，每天取出试样，称量记录试样的质量损失。试样表面盐雾腐蚀产物的清除，按照中华人民共和国国家标准GB/T16545-1996《金属和合金的腐蚀腐蚀试样上腐蚀产物的清除》进行[5]，然后用无水乙醇将试样清洗三遍，并吹干至恒重后再称重、记录和计算试样的质量损失率。同时，采用MX-6R型金相显微镜观察试样表面并拍照。

电化学腐蚀试验：试样的电化学腐蚀试验，采用LK98B型微机电化学分析系统进行测试。测试采用三电极体系，其中选择铂黑电极为辅助电极、甘汞电极为参比电极、Q235B钢试样制备的电极为工作电极；电解液为6mol/L的氢氧化钾溶液，测试温度为25℃±1℃、塔菲尔曲线扫描速度为0.002V/s。制作工作电极时，需要将塔菲尔曲线测试面磨平、抛光；然后将铜线焊在测试面以外的另一面上，用石蜡密封好除测试面以外的所有面。为了除去试样的表面氧化物，试样测试前先进行-1.2V恒电位极化180s。

2试验结果及讨论

2.1AASS试验结果及讨论未经表面处理的建筑钢结构用Q235B钢1号样，以及经过电沉积法制备表面镀层的2号样～4号样，经过10天AASS试验后，试样的质量损失率变化情况，如图1所示；各试样腐蚀后的表面形貌，如图2-图5所示。

从图1可知，未经表面处理的建筑钢结构用Q235B钢（1号样）在AASS试验过程中，其质量损失最严重；当乙酸盐雾腐蚀240h后，试样的质量损失率达到14.8%。当Q235B钢试样经过电沉积制备表面镀层后，在乙酸盐雾腐蚀环境中的质量损失率显著下降。其中，表面电沉积镀镍的2号样在240h后的质量损失率降为9.7%；表面电沉积镀镍铜合金的3号样降为5.6%；质量损失率下降幅度最大的是表面电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金的4号样从14.8%降为1.9%，下降了87.16%。表面电沉积镀镍和镀镍铜合金，能明显改善Q235B建筑钢结构的耐乙酸盐雾腐蚀性能。这主要是因为金属镍具有很强的钝化能力，在建筑钢结构表面能迅速生成一层极薄的钝化膜，从而使得表面电沉积镀镍层能使Q235B建筑钢结构有效抵抗乙酸盐雾腐蚀介质的侵蚀，提高钢结构的抗腐蚀性能。而镍铜合金表面镀层较之单一的镀镍层，其表面钝化膜抵御腐蚀介质的能力更强，能更好的改善Q235B建筑钢结构表面镀层的抗腐蚀能力，从而更有效的提高建筑钢结构在乙酸盐雾环境下的抗腐蚀能力。电沉积镀镍后再进行电沉积镍铜合金，能使表面镀层更加致密，其抗乙酸盐雾腐蚀性能更强，能更好的延长建筑钢结构的使用寿命。

从图2～图5可以看出，未经表面处理的Q235B建筑钢结构1号样，腐蚀现象最为严重，试样表面出现大片腐蚀坑和大量分散的腐蚀点。相比而言，经过电沉积获得表面镀层的钢结构试样，其腐蚀现象明显减弱。钢结构试样的腐蚀程度从大到小依次是：1号样>2号样>3号样>4号样。经过电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金处理的钢结构试样腐蚀程度最轻，试样表面仅出现了少量的腐蚀点。再次证明，电沉积表面镀层能有效改善Q235B建筑钢结构在乙酸盐雾环境下的抗腐蚀能力。从提高建筑钢结构抗腐蚀性能的角度出发，电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金是制备建筑钢结构表面镀层的较优方法。

2.2电化学腐蚀试验结果及讨论未经表面处理的建筑钢结构用Q235B钢1号样，以及经过电沉积法制备表面镀层的2号样～4号样，经过电化学腐蚀试验后，试样的塔菲尔曲线（25℃±1℃、扫描速度为0.002V/s），如图6所示。从图6可知，通过电沉积在钢结构表面制备镀层后，钢结构试样的腐蚀电位正移。其中电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金处理的钢结构试样，其正移幅度最大，从-1.16V正移至-0.25V，正移了78.45%。众所周知，腐蚀电位正移，材料的抗腐蚀性能提高。所以，从电化学腐蚀试验结果也可以看出，表面镀层的制备有利于提高建筑钢结构的抗腐蚀性能，且电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金的复合处理较单一镀层的抗腐蚀效果更为明显。

3结论

①电沉积镀镍、电沉积镀镍铜合金，均能有效改善Q235B建筑钢结构的抗腐蚀性能；且电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金的复合处理较单一镀层的抗腐蚀效果更好。②与未进行表面处理的Q235B建筑钢结构相比，电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金的钢结构，经过10天乙酸盐雾腐蚀后，其质量损失率从14.8%降为1.9%，下降了87.16%。③与未进行表面处理的Q235B建筑钢结构相比，电沉积制备的表面镀层能使钢结构试样的腐蚀电位正移；其中电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金处理的钢结构试样，其正移幅度最大，从-1.16V正移至-0.25V，正移了78.45%。

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化学镀镍分析方法篇3

[关键词]磁控溅射；钛钼多层膜；吸氘性能；辉光放电光谱

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）15-0012-02

中子管具有轻便、体积小、单色性好等优点，而且不用时可以关断，方便运输，是一种适合推广的中子源[1]。其中，氚靶[2]是氘氚中子发生器的关键部件，而靶特性是中子管的重要参数之一，直接影响中子管产额、寿命、稳定性等指标。钛是一种实用且广泛的中子管用氚靶材料，在金属底村上沉积形成薄膜，可以吸入高浓度的氚。传统的纯钛膜在吸入足量氚的情况下，会生成易碎相，并出现特有的“氢脆”现象[3]，严重影响材料的力学性能，使得氚靶在受到振动和冲击情况下发生掉粉现象，严重影响中子管性能。通过合金化可以得到室温稳定的钛氢化合物相，有效改善靶膜的吸氢力学性能[4]。纯钛膜在转移过程中很难避免暴露大气，容易造成碳氧污染，研究表明[5-6]，碳氧污染降低了氢在钛膜表面的吸附几率，使吸氢速率显著下降，并且明显影响了氢在膜内的分布。表面镀制Ni膜能有效阻止碳氧污染，极大提高钛膜的吸氢能力和氢在膜中分布的均匀性。FalabellaS[7]等在钛膜表面镀制了一层Pd膜，实现100℃下吸氢，且氢钛比达到1.7。

磁控溅射法是真空镀膜技术之一，广泛应用于镀制钛金属膜和钛合金膜。为镀制带镍保护层钛钼合金膜，一般在镀膜机中同时安装一块固定成分比的钛钼合金靶和一块镍靶，利用钛钼合金靶在基片上溅射一层钛钼合金膜，然后利用镍靶在合金膜表面溅射一层保护性镍膜。若需要制备不同组分的钛钼合金膜，则需要更换相应的钛钼合金靶。本文采用磁控溅射镀膜技术，尝试在钼基片表面循环沉积钛钼多层膜，通过调节钛钼靶的溅射时间以控制膜中钛钼含量分布，最后在膜表面镀制一层保护性Ni层，通过热扩散使钛钼元素扩散均匀。采用辉光放电光谱（GD-OES）方法分析了多层膜吸氘前后各元素沿膜深度的分布。

1实验

1.1磁控溅射镀膜装置

钼基底样品尺寸为φ15mm×1mm，经砂纸逐级打磨至1000|并用无水乙醇超声波清洗。钼基底表面镀制钛钼多层膜以及镍层在大连齐维超高真空磁控溅射镀膜机上进行。本镀膜机为自建装置，其实物如图1所示。该装置具有四个靶位，分别为钛靶、镍靶、钼靶以及备用靶位。通过旋转样品盘，可将样品盘正对待镀靶位，实现多层膜的镀制。装置本底真空可达5×10-6Pa，钼基片经过加热除气，预溅射后进行正式镀膜。氩气工作分压为0.5Pa（Ti、Mo）以及3.0Pa（Ni），氩气纯度为99.999%；靶功率150～300W。

1.2样品吸氘装置

吸氘装置如图2所示，主要由样品室、电阻加热炉、氘源、压力传感器10000Pa、真空泵等组成，该实验系统本底真空可达1×10-6Pa。

装置在进行第一次吸氘实验前需进行体积标定，将标准容器（包含或不包含标准体积块）接在阀门V1处，记阀门V1～V4围成的管路容积为V1，样品室容积为V2，标准容器容积为Vs，通过PVT法可得到计量室体积VC（V1+Vs）为148.83mL，样品室体积V2为139.22mL。

将镀膜样品装入样品室，打开阀门抽真空，直到体系真空度优于5×10-6Pa，打开温控仪进行程序升温，在450℃保温除气1小时后准备开始吸氘实验。

采取恒温吸氘方法[8]，维持样品室温度为450℃，关闭样品室阀门与抽真空阀门，往计量室放入一定压力的氘气，待平衡后，快速打开样品室阀门，使样品发生恒温吸氘反应，程序自动记录氘气压力随时间变化的数据，待系统压力稳定后设置温控仪进行台阶式降温，在300℃下保温1h后随炉冷却至室温。

吸氘量可通过PVT法计算得到，记录室温下计量室内充入的氘气压力为Pi，冷却至室温后，氘气压力为Pt，则有：

其中，Tr为室温，R为气体常数，Δm（Ti）为钛增重。

1.3分析方法

辉光放电光谱（GlowDischargeOpticalEmissionSpectrometry，GDOES）是材料表面成分分析的常用方法之一，具有稳定性好、谱线分辨率高、背景小、干扰少，可逐层取样等优点。在分析过程中，样品原子逐层剥离，光谱信息反映剥离原子的化学组成，随着过程的进行，可由表及里分析材料元素沿深度的分布[9]。本文采用法国HorbiaProfiler2射频辉光放电光谱仪分析镀膜样品元素成分沿深度分布规律，仪器氩气压力为630Pa，激发功率为30W，采样频率为0.1s/point。

2结果与讨论

2.1纯钛膜溅射速率与元素深度分布

2.2纯钛膜溅射功率

纯钛膜沉积质量随镀膜时间的关系如图3所示。镀膜参数功率为230W，氩气工作分压为0.5Pa，镀膜起始基片温度为20℃，镀膜时间分别为3.0h、6.0h和13.0h。从图4可以看出，在上述镀膜参数条件下，钛膜沉积速率较为稳定，为0.124mg/cm-2？h。

图4为上述镀膜参数下镀制3h纯钛膜元素深度分布的GD-OES分析图。可看出，钛膜与钼基片过渡层厚度约为380nm，膜层钛原子百分比高于99%，钛膜表层约200nm处有明显的碳氧污染，在100nm处氧含量高达4at%，碳含量为2at%。由于钛是一种活泼金属，在大气中容易与碳氧作用而在表面形成氧化佑胩嘉附层。

2.2钛钼多层膜元素深度分布与吸氘性能

采用多靶交替溅射方式，在钼基片上交替镀制了8层钛和7层钼，最后在表面镀制保护性镍层。镀膜参数如表1所示。多层膜元素深度分布的GD-OES分析如图5所示。可以看出，靠近表层，钛钼间分层明显，沿深度方向，钼元素含量呈现衰减波式分布，钛钼原子比约为9∶1；表面镀镍层厚度约为100nm，表面碳氧元素主要分布在镀镍层，镀镍层中，氧含量低于2at%，碳含量低于0.7at%，钛钼层中未见氧分布，而且碳含量低于1.0at%。与图4比较，说明镀镍层有效阻止了钛膜表面碳氧污染。

多层膜在450℃下吸氘的p-t曲线如图6所示，由2.1可知，固定镀膜参数条件下，钛膜沉积速率较为稳定，多层膜中钛原子增重可由沉积速率与有效沉积时间相乘得到。从图6可以看出，在450℃的吸氘温度以及3666Pa的初始吸氘压力下，多层膜实现了快速吸氘，400s内完成吸氘，由式（1）―（3）计算，D/Ti比为1.85。

3结论

本文采用的磁控溅射镀膜机沉积速率稳定，在溅射功率为230W、氩气分压为0.5Pa的溅射条件下，溅射速率为0.124mg/cm-2？h。采用多靶交替溅射方式在钼基片上镀制了含镍保护层的钛钼多层膜，在450℃以及3666Pa的初始吸氘压力下实现了快速吸氘，400s内D/Ti比达到了1.85。辉光放电光谱分析表明纯钛膜表面容易吸附碳氧杂质，而表面镀镍层能够有效阻止钛膜表面的碳氧污染。

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化学镀镍分析方法篇4

[关键词]电镀污泥有价金属浸出回收

电镀污泥是电镀废水处理的最终产物，含有多种金属成分，性质复杂，是国内外公认的公害之一，但其本身也是廉价的可再生资源。由于电镀污泥有价金属含量低，污泥介质复杂，传统化学回收方法设备投资大、运营成本高，以致电镀污泥金属回收一直没能形成成熟的工艺模式。

电镀污泥中金属的回收过程一般分为：(1)电镀污泥中金属的浸出；(2)金属浸出液与废渣的分离；(3)浸出液中金属的提取、分离。其中电镀污泥中金属的浸出尤其重要，它对后续金属的提取、分离起着十分关键的作用。

本文即研究电镀污泥的金属浸出方法及浸出条件，使有价金属的浸出率高、离子浓度高，铁的浸出率低，有利于后续有价金属的提取、分离。

1实验部分

1.1主要原料及试剂

电镀污泥,漳浦县赤湖工业区污水处理厂。

H2SO4，浓度为98%，工业级，昆山市花桥浩华化工厂。

1.2主要设备及仪器

原子吸收分光光度计，日立180―80，日本；

分光光度计，7230型，厦门分析仪器厂；

酸度计，PHS―3C，厦门分析仪器厂；

台式离心机，TDL―40B，上海安亭科学仪器厂。

1.3测试方法

电镀污泥、废渣、浸出液成分分析，参照危险废物鉴别标准（GB5085.3-1996）。

Na+的测定，按原子吸收法测定。

NH4+的测定，按蒸馏发测定。

2结果与讨论

2.1电镀污泥成分分析

参照14种危险废物及危废名录，测得干污泥（105℃干燥恒重）主要化学成分如表1。

表1中除了铁、钙外，其余皆属于电镀产生的危废，铜镍铬锌有回收价值，其余的回收价值不大。

2.2电镀污泥中金属的浸出

目前国内各种电镀废水仍以中和沉淀法处理为主，电镀污泥里的金属主要以氢氧化物形式存在，所以电镀污泥中金属的浸出方法通常有氨浸、酸浸两种。氨水对铜、镍、锌的选择性好，浸出率高[1]，但对铬铵浸渣作进一步处理繁杂[1]。且氨水具有刺激性气味，对浸出装置密封性要求高，当NH3浓度大于18%时，氨水的挥发较多，造成氨水的损失及操作环境的恶化[1]，所以本研究采用硫酸浸泡电镀污泥。

2.2.1常温酸浸

电镀污泥、硫酸、水以适当的比例（以电镀污泥完全溶解为限）进行混合，浸泡时间45分钟，浸出液终点pH值控制在1.5[1]。试验结果见表2。

试验结果表明，浸出终点pH=1.5时，有价金属Cu、Ni、Cr、Zn的浸出率高，Fe的浸出率也很高，金属浸出液中金属离子浓度也较低。

2.2.2加热浸泡

提高液固比可以提高金属离子浓度，所以试验了不同温度下，浸出时间45分钟，浸出终点pH=1.5时的金属离子浓度，试验结果见表3。

表3表明，浸出温度越高，Cu、Ni、Cr、Zn的浸出浓度越高，而随着温度的升高，水分的蒸发率也提高，水耗加大。所以这里选择90±5℃。

2.2.3硫酸铜铵和硫酸镍铵混晶的分离及硫酸铬铵和硫酸锌铵混晶的分离后的滤液返回浸泡电镀污泥

为使整个工艺污水不外排，后续硫酸铜铵和硫酸镍铵混晶的分离及硫酸铬铵和硫酸锌铵混晶的分离后的滤液（下简称滤液）返回浸泡电镀污泥，溶液pH=1.5，温度为90±5℃时，浸泡时间45分钟，浸泡试验结果见表4。

表4表明，Fe的浸出率明显降低了，可能是Fe3+和一价阳离子Me+（Na+和NH4+）（滤液中含有Na+和NH4+）反应生成不溶于酸的化合物Me2Fe6(S04)4(OH)12，从而将大部分的铁留在了废渣里，其反应式可表示如下：

Me2S04+3Fe2(SO4)3+12H20==Me2Fe6(S04)4(OH)12+6H2SO4

2.2.4浸泡过程通入空气进行浸泡

既然Fe3+能和一价阳离子Me+反应生成不溶于酸的化合物Me2Fe6(S04)4(OH)12而留在废渣里。Fe2+在空气中又很容易被氧化成Fe3+，所以试验了上述浸泡条件，浸泡过程通入空气，试验结果见表5。

表5表明，过程通入空气浸泡，铁的浸出率没有明显下降，说明Fe2+的氧化率很低。Fe2+在空气中都很容易被氧化成Fe3+，上述温度高达90℃没有大部分被氧化，应是NH4+的引入，Fe2+与NH4+形成了稳定的硫酸亚铁铵复盐，从而阻止了二价铁的氧化。

2.2.5先通入空气氧化，再加入滤液泡进行浸泡

电镀污泥、水以适当的比例（以电镀污泥完全溶解为限）进行混合，加热条件（90±5℃）下通入空气30分钟，而后加入硫酸，并根据污泥中铁的总量，等当量（Na+和NH4+）加入滤液继续浸泡时间45分钟，试验结果见表6。

表6表明，Fe的浸出率很低，Cu、Ni、Cr、Zn的浸出率高，有利于有价金属的提取。

2.3浸出液与废渣的分离

浸泡终了时压滤，压滤的滤液沉降澄清，沉降澄清试验见表7。由表7可知最佳的澄清时间为24小时。

2.4滤渣的处理

压滤的滤渣经过两次水洗，洗液用于浸泡电镀污泥。测得成分见表8。表8表明,废渣的危废成分均低于标准,可以作为一般工业废品填埋。

3结论

电镀污泥、水以适当的比例（以电镀污泥完全溶解为限）进行混合，加热条件（90±5℃）下通入空气30分钟，而后加入硫酸，并根据污泥中铁的总量，等当量（Na+和NH4+）加入硫酸铜铵和硫酸镍铵混晶的分离及硫酸铬铵和硫酸锌铵混晶的分离后的滤液继续浸泡时间45分钟。该条件下电镀污泥中Cu、Ni、Cr、Zn的浸出率高、离子浓度高，铁的浸出率低，有利于后续有价金属的提取、分离；且废渣无害化，可按一般工业固体处置。

参考文献

[1]陈凡植，陈庆邦，吴对林等.铜镍电镀污泥的资源化与无害化处理试验研究[J].环境工程,2001,19(3):44-46.

[2]李红艺，刘伟京等.电镀污泥中铜和镍的回收和资源化技术[J].中国资源综合利用.2005,(12):7-10.

[3]毛谙章，陈志传等.电镀污泥中铜的回收[J].化工技术与开发,2004,33(2):45-47，16.

[4]贾金平，杨骥.电镀污泥的水泥固化/稳定化处理[J].再生资源研究.2002,(5):34~36.

化学镀镍分析方法篇5

【关键词】铝合金预处理化学镀镍

1前言

铝合金件性质独特，在其表面进行化学镀有一定的难度。因为铝与氧有很强的亲和力，表面极易生成氧化膜，即使用化学方法去除，在镀覆其他金属之前又会形成新的氧化膜。这种氧化膜与镀层的结合力很差。另外，铝的标准电极电位很负（-1.66V），在镀液中易与电位较正的金属离子发生置换反应生成疏松层，影响镀层结合力。因此，要在铝表面获得结合力强、性能优良的镀镍层，镀前预处理是关键。

2铝合金化学镀镍的预处理工艺

铝合金化学镀镍的预处理工艺流程为：毛坯检验打磨水洗碱性化学除油热水洗冷水洗活化冷水洗吹干碱性预镀。

2.1毛坯检验与打磨

铝合金化学镀的难点主要是化学成分不均匀，如含偏析较为严重，还有缩孔等缺陷，会导致起泡和针状麻点。铝在空气中易氧化生成氧化膜，导致镀层与基体结合不良，因此应尽量减少工件在空气中的暴露时间。在试验中，首先对零件的表观状态进行检验。表面不应有裂纹、气泡、疏松、划痕等影响化学镀质量的缺陷。如果有缺陷看是否可通过磨光、抛光予以排除，若不能，则不予施镀。由于机械加工导致铝合金基体表面有一层比较厚的氧化皮和脏物，所以需要对表面进行打磨。打磨方法：用砂纸由低到高进行打磨，直到磨净氧化皮，表面平整光洁为宜。

2.2碱性化学除油

本试验采用碱性除油溶液，是借溶液的皂化和乳化作用除油。当带有油污的零件放入碱性除油溶液中时，可皂化油与碱发生皂化反应，反应生成的肥皂和甘油都能很好的溶解于水中，非皂化油靠乳化作用除油，除油液中必须加入乳化剂，乳化剂吸附在界面上，降低油液界面张力，使油与溶液的接触面积增大，使油腻变成小油滴分散在溶液中。同时，此工艺通过碱的弱腐蚀使铝材露出基体表面，而有利于提高镀层与基体的结合力。碱洗除油配方见表1。

表1铝合金表面化学除油工艺规范

成分磷酸钠十二烷基硫酸钠温度时间

含量35g/L0.6g/L70℃10s

2.3活化

活化是要剥离铝合金件表面的加工变形层以及前处理工序生成的极薄的氧化膜。将基体的组织暴露出来以便镀层金属在其表面进行生长。铝是化学活性极强的金属，暴露于空气中极易氧化生成一层氧化物，从而影响了镀层与基体的结合强度。铝合金件在经过除油之后，为了进一步提高基体与镀层的结合力，须用弱酸浸蚀并进行活化。本实验采用如下两种方案进行对比。

方案Ⅰ：3%-5%HCI室温6s

方案Ⅱ：0.5%-1%硫酸室温，3%柠檬酸室温6s

图1方案Ⅰ浸蚀活化后的试样图2方案Ⅱ浸蚀活化后的试样

方案I处理后的试样有产生过腐蚀的现象如图1，方案II避免了基体发生强烈腐蚀如图2。对以上两种工艺方案处理后的试样进行观察，从图1可知，试样表面有腐蚀产物附着，由此可见在除油过程中铝表面产生了过腐蚀，所以方案Ⅰ碱性过强不符合除油规范，方案Ⅱ处理后的试样表面较干净且没有腐蚀痕迹。如图2所示。经过上面的实验初步确定铝合金件的腐蚀活化工艺如表2。

表2弱酸浸蚀的活化工艺规范

成分硫酸柠檬酸钠时间

含量0.5%～1%3%5～20s

弱酸浸蚀中，浸蚀酸的浓度不仅会影响铝合金件表面的氧化膜的去除质量，而且还会影响铝合金件表面的活化性能。所以，对浸蚀酸的两种浓度的浸蚀性能进行比较，对弱酸浸蚀中浸蚀酸的浓度进行优化，既能把铝合金表面的氧化膜完全清除，而且能使铝合金表面产生更多的活化点。

表3浸蚀酸的浓度对铝合金件表观形貌的影响

硫酸含量时间表观影响

0.5%6s良好

1%6s出现黑色氧化膜

由表3可知，当硫酸的浓度为1%时的浸蚀酸，由于酸的浓度过大，不宜控制铝合金件在其中的反应剧烈程度。刚把铝合金件放到浸蚀酸里面，铝合金表面立即就会发生剧烈的反应，并伴随大量的气体放出。根据试验结果选择浓度0.5%的硫酸为弱酸浸蚀中酸的浓度。

在弱酸浸蚀中浸蚀的时间也是一个重要的指标。为了确定最佳的浸蚀时间，在确定了浸蚀酸的浓度上进行浸蚀时间的研究。选用硫酸的浓度为0.5%，进行弱酸浸蚀时间的影响试验，用来对弱酸浸蚀时间范围确定。

表4浸蚀时间对铝合金件表观形貌的影响

浸蚀时间6s10s15s20s

表观影响良好良好出现黑色氧化膜出现黑色氧化膜

由表4可知，当弱酸浸蚀时间适当时，可以清除铝合金表面的氧化膜，使基体的晶格特征完全暴露出来，又能起到去除铝合金表面的挂灰。弱酸浸蚀可以增加铝合金件表面的活化点。活化点数越多下一步预镀镍时镍原子越能更好的附着于铝合金表面，拥有良好的结合力。

2.4碱性预化学镀镍

铝合金经过活化后，为了阻止酸性镀液对铝基体产生腐蚀，从而影响镀层与基体的结合力要先预镀一层镍。因为常规酸性化学镀镍使用的溶液PH值低，若铝合金件活化后直接在酸性镀液中化学镀镍，铝将被迅速溶解，而镀件以碱性化学预镀镍后，再进入酸性镀液中时，就不会使铝在镀液中溶解，可以迅速引发自催化镀镍，镍层保护了基体不被腐蚀，此工艺的质量高低是铝合金化学镀镍成功与否的关键所在。镀液配方及工艺条件下见表5。

表5碱性化学镀镍工艺规范

试剂硫酸镍次亚磷

酸钠乳酸钠氯化铵三乙醇胺pH温度

含量

（g/L）30303030108.5-970℃

预镀时间对镀层质量有很大的影响，预镀不充分，镍沉积层太薄，化学镀镍磷过程中易产生漏镀现象，而预镀时间过长，预镀层过厚，会导致镀层应力增大，从而引起镀层气泡、裂纹等缺陷，进而会降低镀层与基体的结合力。所以在预镀镍其他工艺不变的情况下对预镀时间进行优化，见表6。

表6预镀时间选择

预镀时间20min30min40min

镀层质量漏镀良好结合不好

3结论

（1）采用弯曲法测定结合力，镀层不起皮、不鼓泡，结合力良好。

（2）预镀层的表面形貌呈明显的胞状结构，晶粒细小，且划痕和凹坑处也被致密的镀层覆盖。是随后酸性化学镀镍的理想底层。

【参考文献】

[1]王文忠.铝及其合金化学镀镍[J].电镀与环保，2001，4（21）：4-6.

化学镀镍分析方法篇6

关键词：化学镀；高磷；Ni-P合金；锅炉钢

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）12-0362-01

1引言

目前工业锅炉的腐蚀问题已十分突出和严重，仅沈阳市就有约四千多台锅炉，由于锅炉的腐蚀和耐磨等问题，不仅造成锅炉设备大修过早报废，直接导致经济损失，而且易发生各种事故,给安全生产带来隐患。

化学镀一般指化学镀Ni-P合金，是采用镍盐和还原剂在同一溶液中进行的自催化氧化-还原反应，从而在工件表面沉积出Ni-P合金镀层的表面处理技术。Ni-P合金镀层由于具有较高的硬度、耐磨性、性、优异的耐蚀性和良好的钎焊性能，尤其是制备的高磷镀层具有非晶态结构，非晶态的高磷镀层具有非磁性、较低的电阻温度系数(TCR)、优良的耐蚀性等优点，因此利用优质碳素钢锅炉用钢(20g)进行表面化学镀实验，在锅炉用钢表面镀上镍磷化学镀层，从而提高锅炉设备热部件抗磨抗蚀，提高表面硬度，延长使用寿命，对于我国蒸汽及动力锅炉使用具有重要实际应用价值和理论意义，同时还可以向大型电站锅炉等领域推广。

2实验方法

2.1镀液组成及工艺条件

NiSO4•6H2O25～40g/L；NaH2PO225～30g/L；Pb(AC)2微量；Na(AC)12～15g/L；络合剂1（15g/L乳酸）；络合剂2（15g/L柠檬酸）；络合剂3（4g/L乳酸+15g/L柠檬酸）；络合剂4（3g/L乳酸+13g/L柠檬酸）；络合剂5（12g/L乳酸+3g/L柠檬酸）；温度82～90℃；pH值4.5～4.8。

2.2施镀基材

实验采用的试样基材为20g（锅炉用钢），试样尺寸为20mm×15mm×10mm,原始硬度为HV189.22。

2.3施镀工艺条件及流程

打磨化学除油清洗20%H2SO4清洗3%H2SO4清洗快速入槽吹干除氢

2.4性能测试

2.4.1沉积速度的测定

采用称重法来测定镀层的沉积速度，沉积速度为：

v=ΔW/ρ×S×t×104(μm/h)

式中：ΔW-试件的增重，g;

ρ-镀层平均密度，按含磷量为9%计算，则密度为7.9g/cm3；

S-镀层面积，cm3；

t-时间，h。

2.4.2镀液稳定性的测定

采用PdCl2实验法测定镀液稳定性。将含有稳定剂的化学镀镍溶液加热到工作温度,向其中加入1-2ml浓度为100mg/l的氯化把溶液,测量生成黑色沉淀的时间,根据时间长短来判断其稳定性。

2.4.3显微硬度

检测方法用日本Future科技产的FM-300显微硬度仪测定镀层硬度,对每个试片取5个不同位置测试,然后取平均值。载荷为10g，加载时间5s。

2.4.4镀层表面形貌及镀层含磷量的测定

采用日本岛津公司生产的S2400N扫描电镜及能谱仪分析测定

3优化镀层的显微结构及能谱分析

通过多次的实验得到的最适宜方案：硫酸镍30g/L，次亚磷酸钠为28g/L，醋酸铅1.0mg/L，醋酸钠13g/L，络合剂为柠檬酸10g/L，乳酸4，pH值为4.5，施镀温度为90℃。用SEM观察最适宜镀层表面、横截面形貌并进行分析。

3.1镀层表面显微形貌

镀层具有胞状结构，平均粒度为5μm，沉积方式为颗粒堆积，为典型的非晶结构，显微硬度为HV727.92，与原始基体相比硬度提高约3.78倍。

3.2镀层表面能谱分析

由扫描电镜能谱分析获得最适宜镀液的镀层成分结果见图3.2，由图可以看出，镀层中只有镍和磷两种元素，其中，磷含量为15.10%。据文献报道Ni-P镀层只要含磷量在8%(w)以上，就具有非晶结构。因此，此镀层为非晶结构镀层，从而使得镀层的耐蚀性好。

4结语

（1）最适宜的镀液组成为：硫酸镍30g/L，次亚磷酸钠为28g/L，醋酸铅1.0mg/L，醋酸钠13g/L，柠檬酸10g/L，乳酸4，pH值为4.5，施镀温度为90℃。

（2）采用最适宜工艺得到的镀层，镀层致密无缺陷，镀层含磷量为15.10%，镀层硬度高达HV727.92，镀液稳定，沉积速度为22.38μm/h。

参考文献