宾健
清远敏惠汽车零部件有限公司
摘要：现如今，我国的科技发展十分迅速，介绍了ABS材料的电镀工艺、镀层结构和抗腐蚀性能测试方法，通过扫描电镜和能谱分析等方法对ABS电镀件的点蚀现象及其微观机理进行了探究，以期为ABS电镀件抗腐蚀性能的提升和在汽车工业中更广泛的应用提供参考依据。结果表明，电镀层自身的缺陷和外部环境中含有S、Cl等元素的腐蚀介质是造成电镀层点蚀的主要原因，通过优化电镀工艺和进行外观防护可以有效预防点蚀现象。
关键词：ABS；电镀；点蚀；缺陷；腐蚀介质
引言
利用H2O2-HCl退镀液处理丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）电镀件，工艺简单，条件温和，可以得到高品质的ABS，且退镀废液易分离回收。退镀液在使用到一定程度之后，金属含量增加，很快失去退镀能力，成为退镀废液。退镀废液中主要含有Cu2+、Ni2+、Cl-以及少量的Cu+，H2O2在退镀过程中由于氧化及分解作用基本消耗完全。酸性高浓度重金属废水的传统处理方法主要包括沉淀法、置换法、萃取法和膜分离法等。采用传统的电化学法处理退镀废液，会产生大量氯气，易氧化阴极的Cu和Cu+，降低电流效率。本工作以金属分离、阳极退镀为主要目的，进行了膜电解工艺处理ABS电镀件退镀废液的研究，弥补了传统电沉积法的缺陷，可高纯度回收铜粉和NiCl2，并且在阳极不产生氯气。
1ABS材料简介
ABS是由丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）共聚而成的树脂材料，化学名称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名称Acrylonitrile-Butadi?ene-Styrene，其中，丙烯腈约占15%-35%，丁二烯约占5%-30%，苯乙烯约占40%~60%。ABS兼有三种组分的共同性能，具有无毒无味、稳定性好、耐冲击、耐腐蚀、易加工等优良特性，在汽车制造中主要用于车身和内外饰部分的结构或装饰件。由于ABS树脂本身为不透明的乳白色或浅象牙色，为增加其美观性、耐磨性等性能，一般需要对其进行电镀处理。ABS经电镀后外观与金属几乎无异，但其密度仅为1.01~1.08g/cm3，约为铝的40%，铁的14%，具有明显的轻量化优势。
2点蚀现象的预防
2.1镀层耐腐蚀性的提升
由于电化学腐蚀最容易发生在镀层上存在微观缺陷的区域，例如孔隙或微裂纹处，因此，缺陷直接决定了镀层的耐腐蚀性能，要想提高镀层的耐腐蚀性，必须减少镀层的表面缺陷。研究表明，通过严格控制表面预处理工艺、降低电镀液杂质离子含量等措施，可以明显减少镀层的夹杂缺陷，并降低孔隙率；此外，合理设计零部件形状、选择适当的夹具和夹持位置、保证电镀时间，也可以有效改善镀层厚度的一致性，减少镀层微观断裂现象。经过供应商强化除油过程，提高电解液更换频率、增加中间环节清洗频次并适当延长电镀时间，改善后的零部件经CASS试验测试，耐腐蚀性能有明显提升。
2.2热处理技术
焚烧法和热解法为主要的热处理方法。焚烧法[8]是将粉碎后的废弃电路板直接投入焚烧炉，在过量的空气下进行反应，使塑料成分燃烧，而残渣进行进一步金属的回收;热解法是在隔绝空气或是超临界流体介质下加热，或者加入微量氧气的情况下燃烧部分，最后得到燃料或者化工原料的方法。可以得到热解后的挥发性有机成分、化学烃类和金属混合物[9]。火法冶金是在焚烧、熔炼、烧结、熔融的高温条件下，使电镀件中的金属和塑料分离的工艺技术，金属在熔融形成合金，冷却之后，可采用电解等方法分离。大量电子废弃物处理常用到此种方法。现阶段主要有焚烧溶出、高温氧化熔炼、电弧炉烧结等工艺。
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2.3解时间对铜沉积效果的影响
在初始铜离子质量浓度为24.00g/L、电流密度为500A/m2的条件下，电解时间对电流效率、铜回收率和槽电压的影响见图4。由图4可见：随电解时间的延长，电流效率、铜回收率和槽电压均逐渐增加，由于焦耳热的作用使得电解温度升高，积累的铜离子逐渐沉积；当电解时间为160min时，阴极液中的铜离子质量浓度为0.56g/L，铜回收率为97.65%；继续延长反应时间，电流效率急剧降低，浓差极化现象明显，槽电压继续升高。延长电解时间有利于铜的完全回收，但当阴极液中的铜离子质量浓度很低时，能耗大幅增加。因此，选择电解时间为160min较适宜。
2.4环境因素的预防
由于腐蚀原电池的形成必须有阳极、阴极和腐蚀介质等必要条件，如果没有腐蚀介质就难以发生电化学腐蚀，因此避免镀层与环境中的腐蚀介质接触也是防止电镀件发生点蚀的措施之一。车辆在库存期间应尽量避免露天存放，如必须露天存放，则应通过加罩车衣或局部粘贴保护膜等手段对其电镀件进行表面防护，或定期对车辆进行清洗，以及时去除腐蚀性介质。
2.5溶解塑料的方法
化学浸泡法是利用溶剂与塑料发生反应，塑料溶解于溶剂中，从而实现溶液与金属固体的分离，再以手工或离心等技术分眩针对铝塑片(膜)的特点，对塑料(PVC)溶解的有机溶剂进行单因素筛选，要求得到反应条件温和易操作的溶剂。考察不同有机溶剂的分离速度、铝箔的回收率，最后得到丙酮为较优溶剂。研究了尼龙复合材料的再生工艺，利用甲醇溶解尼龙66，过滤除去尼龙甲醇溶液中的不溶填充物如玻璃纤维和金属氧化物等。这样将塑料主体与金属分离。蔡锢等总结了塑料制品浸泡于环己酮与丁酷的混合液中，然后以人工方法将金属与塑料的分离方法。但是溶剂具有毒性，操作方式效率低，此种方式被其他方式替代。
2.4电流密度对ABS电镀件退镀效果的影响
在ABS电镀件初始质量为15.00g，液固比（退镀废液体积（mL）与ABS电镀件初始质量（g）的比）为6、电解时间为60min的条件下，随电流密度的增加，ORP和ABS电镀件退镀质量均逐渐增加；当电流密度小于500A/m2时，ORP较低，表明蚀刻的速率大于电极的氧化速率；当电流密度大于500A/m2时，ORP急剧增大，表明蚀刻速率小于电极的氧化速率，同时实验观察到氯气溢出的现象。因此，为保证在达到较高ABS电镀件退镀质量的同时不析出氯气，选择电流密度为500A/m2较适宜。
2.5生物法
在塑料金属制品中，利用相关微生物本身或是其代谢产物对于有价金属的催化氧化、酸化、鳌合、富集作用，得到金属氧化物或离子浸出液，以到达金属与塑料制品的分离。其中发生氧化、还原、溶解、吸附等作用，生物浸出法利用微生物的代谢将固相中金属溶解在溶液中，而生物氧化则将有价金属氧化但留存和富集在固相中，待进一步处理。涉及到湿法冶金的微生物较多，目前浸出一般以嗜酸无机化能自养型细菌为主导菌株。它可在在酸性较强的含盐培养基中生长，适应重金属离子浓度高的环境。
结语
点蚀是ABS电镀件常见的一种表面缺陷，通过对其进行原因分析和机理探究，找到了引起点蚀现象的原因，并从镀层自身性能提升和外观防护两个方面提供了预防点蚀现象的措施和建议。相信随着工业技术的进步，ABS材料的性能也会不断提升，在汽车工业中必将拥有更为广阔的应用前景。
参考文献
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[4]谢宇.奇特的新材料：材料科学[M].南昌：百花洲文艺出版社,2010.01：72-74.
论文作者:宾健
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：镀层论文; 金属论文; 电流论文; 塑料论文; 废液论文; 现象论文; 介质论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;