塑膠鍍鉻技術(shù)請(qǐng)教

請(qǐng)教歐陽(yáng)老師：常用的塑膠材料的無(wú)鎳濕法鍍鉻有哪些方法及其電解液大致組成？給老師鞠躬！

咨詢者：笨小孩　咨詢時(shí)間：2008-03-31　狀態(tài)：已回復(fù)

鉻是一種具有銀白色光澤的金屬，無(wú)毒，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不銹鋼中便含有12%以上的鉻。常見的鉻化合物有六價(jià)的鉻酐、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、鉻酸鉀、鉻酸鈉等；三價(jià)的三氧化二鉻(鉻綠、Cr2O3)；二價(jià)的氧化亞鉻。鉻的化合物中以六價(jià)鉻毒性最強(qiáng)，三價(jià)鉻次之。據(jù)研究表明，鉻是哺乳動(dòng)物生命與健康所需的微量元素。缺乏鉻可引起動(dòng)脈粥樣硬化。成人每天需500－700微克鉻，而在一般伙食中每天僅能提供50－100微克。紅糖全谷類糙米、未精制的油、小米、胡蘿卜、豌豆含鉻較高。鉻對(duì)植物生長(zhǎng)有刺激作用，微量鉻可提高植物收獲量；但濃度稍高，又可抑制土壤內(nèi)有機(jī)物質(zhì)的硝化作用。鉻酸、重鉻酸及其鹽類對(duì)人的粘模及皮膚有刺激和灼燒作用、并導(dǎo)致傷、接觸性皮炎。這些化合物以蒸氣或粉塵方式進(jìn)入人體，均會(huì)引中鼻中隔穿孔、腸胃疾患、白血球下降、類似哮喘的肺部病變。皮膚接觸鉻化物，可引起愈合極慢的“鉻瘡”，當(dāng)空氣中鉻酸酐的濃度達(dá)0.15～0.31毫克/立方米時(shí)就可使鼻中隔穿孔。三價(jià)鉻還是一種蛋白凝聚劑。有人認(rèn)為，六價(jià)鉻可誘發(fā)肺癌。此外，六價(jià)鉻，特別是鉻酸對(duì)下水系統(tǒng)金屬管道有強(qiáng)文化館作用，濃度2為0.31mg/l的重鉻酸鈉即可腐蝕管道。含3.4-17.3mg/l的三價(jià)鉻廢水灌田，就能使所有植物中毒。

鉻的污染主要由工業(yè)引起。鉻的開采、冶煉、鉻鹽的制造、電鍍、金屬加工、制革、油漆、顏料、印染工業(yè)，都會(huì)有鉻化合物排出。如制革工業(yè)通常處理一噸原皮，要排郵含鉻410mg/l的廢水50－60噸；若每天處理原皮十噸，則年排鉻72－86噸。
濕法冶金作為一項(xiàng)獨(dú)立的技術(shù)是在第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期迅速發(fā)展起來的，在提取鈾等一些礦物質(zhì)的時(shí)候不能采用傳統(tǒng)的火法冶金，而只能用化學(xué)溶劑把他們分離出來，這種提煉金屬的方法就是濕法冶金。陳家鏞是我國(guó)最早從事濕法冶金的人，他用近半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間奠定了我國(guó)濕法冶金事業(yè)的今天。

無(wú)機(jī)膠粘劑

無(wú)機(jī)膠粘劑有硅酸鹽、磷酸鹽、氧化物、硫酸鹽和硼酸鹽等多種，按固化機(jī)理來分，一般可以分為以下四類。

（1）空氣干燥型 依賴于溶劑揮發(fā)或失去水分而固化，例如水玻璃、粘土等。

（2）水固化型 以水為固化劑，加水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而固化，例如石膏、水泥等。

（3）熱熔型 即無(wú)機(jī)熱熔膠，先加熱到熔點(diǎn)以上，然后粘接，冷卻固化，如低熔點(diǎn)金屬，低熔點(diǎn)玻璃，玻璃陶瓷、硫黃等。

（4）化學(xué)反應(yīng)型 通過加入水以外的固化劑來產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而固化，如硅酸鹽類、磷酸鹽類、膠體氧化鋁、牙科膠泥等。

常見的無(wú)機(jī)膠粘劑如水泥、石膏、水玻璃、石灰、粘土等已廣泛用于建筑、模型、鑄造、水利、醫(yī)療、設(shè)備安裝等方面，除此以外，常用的無(wú)機(jī)膠粘劑還有一些由低分子化合物組成的無(wú)機(jī)鹽（磷酸鹽和硅酸鹽）型，這些無(wú)機(jī)膠粘劑更廣泛用于以下幾個(gè)方面：

（1）用于材料的粘接，特別是高溫環(huán)境中材料的粘接，如刀具、高溫爐內(nèi)部零件及附件、石英器皿、陶瓷耐火材料、絕緣材料、高溫電器元件、石墨材料、燈頭、火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)、宇航、原子能反應(yīng)堆等中的耐熱部件。無(wú)機(jī)膠粘劑用于金屬材料和無(wú)機(jī)材料的粘接，可以達(dá)到節(jié)材、節(jié)能、簡(jiǎn)化工藝等的目的。

（2）密封與充填，如加熱管管頭、電阻線埋設(shè)、熱電偶封端、電器元件的絕緣密封、石英爐與反射爐端部密封，高溫爐中管道密封等。

（3）浸滲堵漏，如充填受壓鋁合金、銅合金、鑄鐵及其它有色合金鑄件中的微氣孔，提高鑄件質(zhì)量。

（4）涂層，如易燃材質(zhì)（木、紙、布）的耐熱防火涂層，金屬表面防氧化涂層，遠(yuǎn)紅外高溫涂層，熱處理時(shí)的保護(hù)涂層，高溫成型的脫模涂層以及導(dǎo)電、傳熱或絕緣涂層。

（5）制造高溫使用的型材，如耐火纖維層壓板，耐火陶瓷板等。

1.磷酸鹽膠粘劑

磷酸鹽膠粘劑的粘料有以下幾類：

（1）磷酸（H3PO4），密度 1.7～1.9g／cm3；

（2）磷酸鹽：通式為M2P2O5·nH2O，式中M代表金屬。不同金屬的磷酸鹽使膠的耐水性和粘合性不同。從耐水性看：Ca，Zn＞Mg＞Al＞Mn，F(xiàn)e，Cu；從粘合性看：Al＞Mg＞Ca＞Fe＞Zn。M／P的摩爾比為0.25～1固化最好；若小于0.25，固化不充分；大于1，溶液穩(wěn)定性差，不易得到均勻的固化；

（3）改性磷酸鹽 加含鉻磷酸鋁（Al2O3·0.25 Cr2O3·3P2O5·nH2O）、磷酸硼等。

磷酸鹽膠粘劑用固化劑一般分為以下幾類：

（1）金屬氧化物、氫氧化物或復(fù)合氧化物 主要是Mg，Ca，Al，Zn等氧化物，F(xiàn)e，Ti，Zr的氧化物或氫氧化物，天然的鋁尖晶石、鋅尖晶石和各種氧化物煅燒制得的復(fù)合氧化物。

（2）金屬鹽、氨鹽 如NH4Cl，ZrOCl2，（NH4）2SO4，ZnSO4，MgCO3等，還有有機(jī)酸鹽（如（CH2COO）2Zn）等。

（3）硅酸鹽化合物 Ⅱ族金屬硅酸鹽可作單組分常溫固化劑。氟硅化氨，氟硅化鋅等可在200℃以下固化，制得耐水的粘合物。

使用不同的粘料和固化劑，并配入其他添加劑，可配制品種繁多的磷酸鹽膠粘劑。

在這類膠粘劑中，主要一類是磷酸一氧化銅膠粘劑。組成主要為磷酸、氧化銅和氫氧化鋁等。配制膠粘劑用的氧化銅粉需進(jìn)行特殊處理，即將氧化銅粉在890～910°灼燒一定時(shí)間，研磨成200～300目。氧化銅和磷酸產(chǎn)生較強(qiáng)氫鍵作用的2CuHPO4·3H2O，其晶態(tài)為無(wú)定形態(tài)，磷酸與膠粘劑中未作用的CuO形成牢固的膠接層。

2CuO+2H3PO4+H2O→Cu(H2PO4)2+2H2O

Cu(H2PO4)2+CuO→CuHPO4+H2O

該反應(yīng)有強(qiáng)吸水性，操作有一定的危險(xiǎn)。所以使用Al(OH)3作緩沖劑，預(yù)先加入到磷酸中，以延長(zhǎng)粘接的固化時(shí)間，另一方面可提高粘接力。

磷酸溶液制備方法如下：量取100mL磷酸，加入5g氫氧化鋁，于電爐上加熱至210～220℃，攪拌3～5min至氫氧化鋁溶解即可。膠液配制時(shí)一般采用CuO粉（g）：磷酸溶液（mL）=4～5∶1。CuO粉用量大，對(duì)提高粘接強(qiáng)度有利，但用量過大，則不好調(diào)和，固化也快，影響使用。膠液配制方法是，將稱量好的氧化銅粉置于銅板上、用滴管或量杯加入磷酸溶液，用竹片調(diào)勻1～2min，至能拉成1cm以上絲條即可使用。

接的金屬表面上，等于金屬浸入含有Cu2+的磷酸水溶液中。若金屬的電位序較高，如鐵、鋁等，則在金屬表面發(fā)生金屬離子的取代反應(yīng)

3Cu2++2Al=2Al3++3Cu↓

3Cu2++2Fe=2Fe3++3Cu↓

金屬表面部分溶解，同時(shí)金屬銅沉積，使表面能夠密切結(jié)合。若表面有這種取代反應(yīng)，則會(huì)使粘結(jié)力降低，此時(shí)將銅經(jīng)過灼燒處理，使之生成氧化銅薄層，由于氧化銅的橋梁作用，也可提高膠接強(qiáng)度。對(duì)于陶瓷材料，則部分氧化物與磷酸作用，生成相應(yīng)的酸式磷酸鹽，加之陶瓷的多孔性質(zhì)，具有較高的粘接強(qiáng)度。

磷酸-氧化銅膠固化后的性能為比熱0.58J／（℃·g），密度3.2～3.4g／cm3，熔點(diǎn)950℃，平面剪切強(qiáng)度5.8～14.7MPa，槽接剪切強(qiáng)度44～58.8MPa，扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度39.2～51MPa，耐熱溫度在600℃以上粘接強(qiáng)度保持80％，耐寒溫度-183℃，膠層不溶于水，耐油，不耐酸堿，基本為絕緣體。加入適當(dāng)陶瓷粉可提高絕緣性，反之，加入一定量銀粉、銅粉或鐵粉可導(dǎo)電，氣密性好，達(dá)0.13～1×10-4Pa，耐久性好，室溫下放置數(shù)年，膠層外露部分變色，但粘接強(qiáng)度基本不變。

磷酸-氧化銅膠粘劑在100℃下固化，調(diào)配使用方便，耐熱可達(dá)600℃，具有較高的套接粘接和槽接粘接強(qiáng)度，但平面粘接性能較差，性脆、耐酸堿介質(zhì)性能亦差。這種膠粘劑主要用于金屬、陶瓷、刀具及模具等粘接。

磷酸鹽膠粘劑粘接時(shí)應(yīng)注意下述幾點(diǎn)：

（1）粘接前應(yīng)認(rèn)真清潔被粘物表面，去銹除油、待表面干凈干燥后涂膠。

（2）膠吸水性強(qiáng)，必須現(xiàn)調(diào)現(xiàn)用，不能放置太久，調(diào)膠時(shí)應(yīng)在銅板上進(jìn)行，便于散熱，配比一般是甲組分4～5g，滴入乙組分1mL。

（3）接頭形式應(yīng)采用軸套或槽榫結(jié)構(gòu)，粘接面要粗糙，如承受扭剪負(fù)荷，可加工直槽，如承受拉伸剪切負(fù)荷時(shí)，則可加工成螺紋溝槽，被粘物為兩平面時(shí)，可根據(jù)情況加銷釘?shù)取?

（4）涂膠粘接后，應(yīng)在40℃下烘2h，然后在100～120℃下烘2h使之固化。也可在60℃溫度下放置數(shù)小時(shí)使之固化，或在干燥室溫中自然固化幾天后再使用。

（5）氧化銅吸濕，用后蓋嚴(yán)，干燥貯存，磷酸鋁溶液忌低溫存放，以免結(jié)晶。

（6）膠粘劑如粘在手上，用水沖洗即凈，用肥皂則反而不易洗掉。

（7）膠層固化后正常為黑灰色，略帶光澤，如呈綠色或蘭色，表明膠已變質(zhì)，強(qiáng)度低劣。

（8）如需卸膠，可浸泡在氨水中，即可分離。

2.硅酸鹽膠粘劑

硅酸鹽型膠粘劑是以硅酸鈉（水玻璃）為主要原料，添加金屬氧化物（例如硅、鋁、鈦、鋅、鎂和鐵的氧化物以及鋁粉、石墨粉和水泥）等配制成的可耐高溫的化學(xué)反應(yīng)型無(wú)機(jī)膠粘劑。

硅酸鹽型膠粘劑有單組分液體、雙組分液體和粉末加水成糊狀多種形態(tài)。國(guó)產(chǎn)WJZ系列系雙組分膠，甲組分為改性水玻璃，乙組分由二氧化硅和氧化鋁等混合燒結(jié)而成。其中WJZ-101是通用性膠粘劑，粘附力強(qiáng)，浸潤(rùn)性好，其線膨脹系數(shù)與鋼鐵相近，因而對(duì)鋼鐵和多種金屬材料以至許多非金屬無(wú)機(jī)材料都有良好的粘接強(qiáng)度，耐熱1350℃，耐油、耐有機(jī)溶劑和堿，但不耐酸。WJZ-102膠以鋁粉為填料，成本低，導(dǎo)熱率高，可作金屬的導(dǎo)熱粘接，使用溫度- 60～500℃，耐油、耐有機(jī)溶劑、不耐酸堿。

硅酸鹽膠粘劑的配方一般是：以硅酸鈉做粘料、以金屬氧化物或氫氧化物做固化劑，以氧化硅或氧化鋁做骨材組成不同類型的硅酸鈉膠粘劑，可在低溫固化或加熱（110～130℃）固化。在低溫固化有較強(qiáng)的耐水性。

鉻等金屬離子研究者

回復(fù)：　回復(fù)時(shí)間：2008-04-01