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術性文章。作者從高度的社會責任感出發，以科學的態度和細膩的筆力，全面的概述了代氰劑技術取代有氰鍍鋅工藝的技術路徑，以微觀的視角反映了我國節能減排、減少污染和實現循環經濟的必要性和可行性，是一篇將實踐與理論相結合的難得的學術性文章。我們今后還將繼續不斷地推出有利于循環經濟發展的發明和實用新型技術文章，以此推動科技創新的深入開展。為此，本刊編輯部隆重推出此文，以與各界讀者共饗。

摘要：電鍍行業清潔生產要從源頭著手抓起，就必須解決在電鍍工業中危害最嚴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，取代該工藝是當務之急，嘉興市巨大工貿有限公司2003年開發出LYH03代氰劑創新產品，實現了無氰鍍鋅和三價鉻純化工藝。經多年驗證，受到了采用這一工藝的諸多電鍍企業的青睞，被稱為電鍍工業的一次“革命”。本文介紹了已經獲得國家發明專利權的LYH03代氰劑及鍍鋅液的制備的無氰堿性鍍鋅工藝。

關鍵詞：LYH03代氰劑；無氰鍍鋅；堿性鍍鋅

1開發無氰電鍍是保護環境的必然需要

電鍍表面技術，已有一百多年歷史。電鍍技術的發展，為美化產品外觀尤其是延長產品壽命作出了突出貢獻。但電鍍行業中危害最為嚴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。

氰化物作為鉻合物電鍍液的鉻合劑是電鍍工業中的重要原料，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層，從面阻止與金屬進一步反應。如果使用無毒三價鉻鈍化劑也要解決當前應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，這是電鍍中關鍵核心技術。如果能解決上述核心技術，使電鍍行業的污染可消除80％以上；污染的廢棄處理，大幅度減少，對人類及自然環境可大大改善。

對此，各國都先后出臺了治理方案和規定了排放標準。最終目標是取消氰化物鍍種，以其它工藝技術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鍍層，鋅鍍層對鐵基體既有機械保護作用，又有電化學保護作用，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。據調查得知，氰化鍍鋅需用的氰化鈉，占全部氰化鈉用量達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，所以鍍鋅槽的規模也是電鍍中較大的，上萬升的鍍液是常見的，有的如機車車輛廠電鍍列車冷藏箱交換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被廢置或倒掉，可以想象這將造成何等程度的環境污染和資源浪費。

2研究開發無氰鍍鋅工藝

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。被廣泛用于保護鋼鐵件，特別是防止大氣腐蝕，并用于裝飾。鍍覆技術包括槽鍍(或掛鍍)、滾鍍（適合小零件）、自動鍍和連續鍍（適合線材、帶材）。目前，國內按電鍍溶液分類，可分為四大類：

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

采用此工藝電鍍后，產品質量好，特別是彩鍍，經鈍化后色彩保持好。

b. 鋅酸鹽鍍鋅，此工藝是由氰化物鍍鋅演化而來的。依據不同的需要和所采用的不同技術，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 從無氰鍍鋅技術開發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很盛行。尤其是滾鍍中的大多數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進步的產物。此工藝適合于連續鍍(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有限公司多年來一直致力于研究開發代氰劑，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。經過5年的探索，3年的市場實踐考驗，2003年開發出完全擁有自主知識產權的研究成果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1-20份;抗雜質添加劑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，所得的電鍍產品光澤明亮、電鍍層粘結牢、鍍層組織平整。

3 產品性能

3.1 產品質量指標

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

它是一種綠色環保產品，并且具有節能、降耗、增效的優勢。轉化時間只需1-2個小時，產品質量效果明顯。

4 無氰堿性鍍鋅工藝

無氰堿性鍍鋅工藝以其獨特的優點受到電鍍業界的重視并得到廣泛推廣。本工藝電解液成分簡單，維護容易，性能穩定，工藝適用范圍寬廣，具有卓越的分散能力，低電流區遮蓋能力強，鍍層結晶細致、光亮、色澤鮮白、易鈍化、鍍鋅層質軟、容易鍍厚而不脆裂。

4．1 配方及工藝規范單位：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； 2）將計算量的氧化鋅置于另一容器，加水調成糊狀，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。

4．3 本無氰堿性鍍鋅工藝特色

不使用劇毒物品氰化納，無揮發性氣體產生，從而極大地改善了車間環境，保障了生產工人的身體健康。成分簡單，槽液穩定，易維護。鍍層結晶細致、光亮、分散能力和深度能力好。電流效率高，可達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效率，生產成本可降低30%左右。廢水處理容易，只要酸堿中和即可達標，使廢水處理成本大大降低。本光亮劑的濃度較高，可用數倍水稀釋后加入鍍槽內，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 含氰鍍鋅轉化鋅酸鹽工藝

停加氰化鈉。逐步補加氫氧化鈉，使之達到吊鍍110克/升、滾鍍120-130克/升。當氰化鈉損耗到不能正常生產時，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的無氰光亮劑，即開始轉化。上述過程轉化好后，如有鍍層粗糙、深度差、易燒焦等現象，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，應掛入一定比例鐵板，使之保持鋅含量在工藝范圍之內。

6 包裝與儲運

本產品用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，以其電鍍產品質量均通過SGS檢測，性能穩定可靠、在轉化過程中不影響企業正常生產等優點，得到了諸多電鍍企業的青睞，收到很顯著社會和經濟效益，堪稱電鍍工業的一次重大革命性突破，是對傳統工藝的一次挑戰，是實施技術創新的一項標志性結果，是對保護環境，改善生態作出的貢獻。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加工配套的電鍍企業的實際采用。

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

結論。電鍍在生產過程中已產生污染，對社會和自然生態環境帶來了危害?，F在人類對環境意識，理念日益增強，國際市場競爭非常激烈，要求使用綠色產品?，F在為了保護環境需要，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品進入歐洲國家，在產品有電鍍部位，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。所以，近期制造產品廠家，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，滿足適應市場的需要，爭取打入國際市場。

嘉興市巨大工貿有限公司2003年開發出LYH03代氰劑及鍍鋅液的制備方法創新產品，實現了無氰鍍鋅和三價鉻鈍化工藝，以其電鍍產品質量可與有氰鍍鋅工藝相比美、性能穩定可靠、在轉化過程中不影響企業正常生產等優點，被專家稱為，電鍍工業的一次重大革命性突破，完全滿足國內外市場需要，是無氰鍍鋅及三價鉻鈍化工藝最佳產品。

經過幾年市場檢驗，LYH03代氰劑及鍍鋅液的制備方法現在越來越被電鍍廠家采用。另外嘉興市巨大工貿有限公司還開發有 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品，其質量和效果都超過同類產品。

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的一些表面活性物質等的影響和超標的都是要加以治理的。

作者簡介：盧月紅，女，浙江省嘉興人。現任國家清潔生產審核師、嘉興市清潔生產促進中心副主任，浙江大學清潔生產中心特聘電鍍行業專家，嘉興市循環經濟研究院院長。在清潔生產、循環經濟等領域有多項研發成果和國家發明專利，曾發表多篇報告。