清洁生产技术指引深圳市表面处理行业.docx

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清洁生产技术指引深圳市表面处理行业

深圳市表面处理行业

清洁生产技术指引

（第一部分前处理与转化膜）

1总论

1.1概述

为了贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国清洁生产促进法》及《深圳市循环经济促进条例》，促进深圳市表面处理行业推行节能减排，产业优化升级，为深圳市表面处理企业推行清洁生产提供技术方法，深圳市环境保护局特编制本指引。

本指引结合表面处理行业中前处理和转换膜部分的生产工艺特点及产污环节，按照清洁生产原理，从提高资源利用率和减少环境污染出发，针对生产工艺、原材料选用、资源利用、污染物减量及最终处置提出技术要求，并对表面处理企业进行全过程的环境管理和认证提出要求。

本指引为推荐性标准，可用于企业的清洁生产审核和清洁生产潜力与机会的判断，以及企业清洁生产绩效评定。

本指引根据当前深圳市表面处理行业技术和装备水平而制订，应随着深圳市表面处理行业发展需要及时进行修订。

1.2编制依据和原则

1.2.1编制原则

由于本技术指引的编写属于表面处理行业清洁生产领域一个新的尝试，为保证编写工作的顺利进行，在进行编写前，首先应该明确本标准编写的原则。

根据国内外调研的各项资料，通过归纳总结，对比分析，专家咨询等方式，最终确定本标准采用的分类与命名应遵循科学性、逻辑性、明确性、适用性、系统性和发展性的原则。

（1）科学性

标准内术语的命名应以科学概念为依据，准确严格地反映所指事物的特征，根据其科学内涵定出名符其义的名称。

标准的分类应能反映该领域的特点，并避免重要内容的交叉、重复或者遗漏，使标准结构合理。

（2）逻辑性

首先，要明确分类对象的概念。

概念有内涵和外延两个方面，明确分类对象的概念就是明确概念的内涵与外延。

明确概念的内涵就是认识和定义对象的特征或属性，明确概念的外延就是按内涵所明确的事物的特征或属性，分析和确定对象的范围。

其次，分类中每次划分用的分类原则，可以是被划分对象（划分母项）的一个特征或属性，也可以是几个特征或属性。

但无论何种情况，每次划分必须依据同一分类原则。

在一次划分结束之前，不允许改变分类原则，否则就难以保证划分子项间的同层级并列性、独立性与邻层级从属性，也不能保证将母项划分穷尽。

最后，划分应按层级逐层进行，从最高位类的划分起，自上而下地逐个确定每次划分的分类原则，不应当有跳跃或跨越划分，否则会造成“越级划分”的逻辑错误。

（3）明确性

在保证逻辑正确的前提下，应使分类体系涵盖明确的内容，避免空洞。

如果一个分类体系结构严谨但内容空洞，则无法准确反映相应部分的技术功能和特点，造成该部分内容缺失，不能实现本研究的目的。

（4）适用性

实际情况可能会存在许多特殊性，诸如历史习惯、管理惯例、特定需要、技术限定、预先要求或规定等等。

此外，在表面处理行业内已经存在一些普遍为专业人士所接受的分类标准与术语，在分类时应充分尊重这些习惯，在保持科学性或在科学性允许的前提下，正确处理这些具体情况，使本标准在参考时更加方便友好,更加适用于实际情况，便于使用者接受。

（5）系统性

在编制过程中应根据标准中各个部分之间、各个部分内各个层次之间的内部联系和区别，在结构上，分清主次，理顺逻辑关系，协调统一，力求简化，避免重复。

在内容上，处理好整体和部分的关系，做到层次分明、合理。

（6）发展性

标准提出的先进工艺技术应不脱离深圳市表面处理行业现状和技术经济水平的基础，并符合目前国内外行业技术发展的趋势。

随着经济的不断发展，技术的不断进步，对表面处理行业清洁生产不断深入研究和实践，对这一行业的内涵和外延也将有不断深入的理解。

因此，本标准的框架和条款内容都是动态发展的，框架和内容应能够不断的完善、拓展、深入和更新，可根据实际需要进行适当的补充和完善。

1.2.2编制依据

（1）《中华人民共和国清洁生产促进法》

（2）《清洁生产标准电镀行业》（HJ/T314-2006）

（3）《电镀行业清洁生产评价指标体系（试行）》

（4）《深圳市建设项目环境管理技术指引》

（5）《产业结构调整指导目录（2005年本）》

（6）《关于在电子电气设备中限制使用某些有毒物质的指令》（RoHS指令）

（7）闰秀．铝合金表面处理中的清洁生产技术[J]．机电工程技术，2004，33（11）

（8）蔡建宏．浅谈表面处理清洁生产电镀与精饰[J]．2002，24（5）

（9）冯绍彬等编著．电镀清洁生产工艺[M]，化学工业出版社，2003年

（10）叶人龙等编著．镀覆前表面处理[M]，化学工业出版社，2006年

1.3适用范围

由于电镀、涂装等工作时都需要进行基体前处理，通过对深圳市的表面处理的现状情况了解，本次工作将重点放在基体前处理和化学转化膜两方面。

基体前处理主要包括表面平整、除油、浸渍与浸亮、化学与电化学抛光四大部分。

金属的化学处理法（化学转化膜处理）是通过化学或电化学手段，使金属表面形成稳定的化合物膜层的方法。

这种经过化学处理生成的膜层称之为化学转化膜。

根据形成膜时采用的介质，可将化学转化膜分为氧化、磷化、钝化三大部分。

因此本技术指引的适用范围为：

基体前处理的表面平整、除油、浸渍、化学与电化学抛光，化学转化膜中的氧化、磷化、钝化膜。

2表面处理行业主要生产工艺及污染环节分析

2.1主要生产工艺

2.1.1基体前处理

2.1.1.1表面平整

表面平整包括：

喷砂、磨光、机械抛光、滚光、振动光饰。

（1）喷砂是用砂流向制件表面进行喷射，砂流在高压空气或高压水流的作用下，通过喷砂机的喷嘴高速喷出，对制件表面产生强力冲击，把制件表面上的污物去掉，并使制件表面达到均匀的粗糙度。

喷砂用的材料主要有石英砂、刚玉和钢丸；所用工艺有干喷和湿喷。

（2）磨光是用磨光轮或磨光带对零件表面进行磨削加工，可以去掉表面的毛刺、氧化皮、锈蚀、孔眼、划伤、焊瘤、焊渣、焊缝波、以及提高表面平整度。

磨光过程使用磨料，常用磨料有人造金刚砂、天然金刚砂、人造刚玉、石英砂、硅藻土、沸石等。

（3）机械抛光用于零件预处理，目的是减少零件表面粗糙度，使表面获得光亮平整的外观，为后续的化学抛光或电化学抛光作准备。

机械抛光过程也需要使用磨料，俗称抛光膏（液），抛光膏（液）通常使用氧化钙、氧化镁、氧化铁红、三氧化二铬、硬脂酸、脂肪酸、石蜡等材料。

（4）滚光是将成批零件置于装有磨料和化学溶液的滚筒中，借助滚筒的旋转、离心力的作用，产生零件与磨料、零件与零件的相互摩擦，达到清理零件和光饰作用。

滚光可以将制件表面的氧化皮、锈痕、毛刺、油污去除，也可整平表面不平度，使制件平整光泽。

⑸振动光饰是通过振动电机等带动光饰容器做上下、左右或旋转运动，使零件与磨料介质互相摩擦，达到清理零件和光饰作用。

2.1.1.2除油

除油包括有机溶剂除油、化学除油、电化学除油。

（1）有机溶剂除油：

利用有机溶剂能溶解油脂的性质，把零件表面的油污溶解去除。

只有表面沾污了用一般化学除油难以除去的，如黄油、凡士林、抛光膏结垢等才采用有机溶剂除油。

有机溶剂除油最大的缺点是：

溶剂挥发后在表面会留下一层极薄的油膜。

所以有机溶剂除油只能作为预除油，随后再用化学除油。

（2）化学除油：

利用碱性化学物质溶液通过发生皂化作用和乳化作用，除去零件表面上的油污，以达到清洁表面的作用。

（3）电化学除油：

电化学除油除了有化学除油的皂化作用和乳化作用外，还有在电流作用下，使水分子分解，在表面上析出气泡，随着气泡的增大，将油膜撕裂脱离表面呈小油滴状进入溶液中。

产生的气体对溶液起搅拌作用，加速了除油的速度。

2.1.1.3浸渍与浸亮

（1）浸渍：

除去工件表面氧化皮和可能影响后续处理的某些合金成分。

（2）浸亮：

工件中的某些金属或非金属杂质，如铜、铁、锰、硅等，在除油和碱浸渍中不能除去的，在工件表面残留的一层灰黑色的膜，必须在酸溶液中浸渍除去。

浸渍与浸亮为湿法作业，作业完成前需要水洗。

浸渍与浸亮属于金属弱腐蚀过程，作业中金属被腐蚀后以离子状态进入废液及废水。

为控制腐蚀程度及产生金属氢脆现象，浸渍与浸亮槽液中往往添加有缓蚀剂，常用缓蚀剂多数是具有不同结构的含氮或含硫的有机化合物，如磺化动物蛋白、皂角浸出液、若丁、硫脲、六次甲基四胺等。

氯化亚锡有时也作为缓蚀剂使用。

2.1.1.4化学与电化学抛光

（1）电解抛光是金属零件浸在特定条件下的阳极电解浸蚀过程。

是在特定的溶液中将金属制件进行阳极处理，它属于电化学加工方法。

当直流电通过电解液时，在阴、阳极之间会发生一系列化学—物理作用，即电化学作用，制件在阳极上发生溶解，最终达到平整光亮。

（2）化学抛光是金属零件浸在特定条件下的化学浸蚀过程。

是利用金属在特定的化学溶液中和工艺条件下，对金属产生化学反应，金属发生化学溶解时消除制件表面凸出部分使表面平整，光亮光滑，呈现出基体金属的结构组织。

电解抛光与化学抛光均为湿法作业，作业完成前需要水洗。

抛光液中多含有磷酸、铬酸、草酸、氟化物、硫脲、EDTA、甘油、明胶、润湿剂等。

2.1.2金属转化膜

金属转化膜是通过化学手段在金属零件表面获得一层不溶性氧化物薄膜或其他不溶性沉积物薄膜的金属表面处理方法。

根据形成膜时采用的介质，可将化学转化膜分为氧化、磷化、钝化。

（1）氧化物膜：

是金属在含有氧化剂的溶液中形成的膜，其成膜过程叫氧化。

（2）磷酸盐膜：

是金属在磷酸盐溶液中形成的膜，其成膜过程称磷化。

（3）铬酸盐膜：

是金属在含有铬酸或铬酸盐的溶液中形成的膜，其成膜过程在我国习惯上称钝化。

常见的金属转化膜工艺有钢铁的氧化处理（防锈）、钢铁的磷化处理（涂装准备）、铝及铝合金的氧化（抗污）和着色（装饰）处理、镁合金的氧化（抗污）处理、鈦和钛合金的化学转化膜（抗污、装饰）处理。

某些金属及镀层的钝化处理也可以归入金属转化膜工艺。

2.2主要污染环节的分析

2.2.1基体前处理

2.2.1.1表面平整

（1）喷砂:

干喷砂时会产生大量粉尘，造成空气污染。

（2）磨光:

磨光过程为无水作业，产生废磨料和金属基地材料粉末、粉尘等。

（3）抛光:

机械抛光过程一般为无水作业，产生金属微粉及沾染抛光膏（液）的布屑。

（4）滚光和振动光饰多为湿法加工，该种作业将产生废水和废渣。

光饰介质包括磨料、化学促进剂和水。

常用化学促进剂多为呈中性或弱碱性的清洗剂，需要指出的是,胡桃核、茶籽壳类的植物磨料本身含有天然清洗剂。

滚光废液及清洗废水存在相当的治理难度。

2.2.1.2除油

（1）有机溶剂除油常见的环境问题：

某些有机溶剂具有毒性，挥发后容易污染环境，给人体健康造成影响；如：

三氯乙烯，受到紫外线照射会分解出剧毒光气和氯化氢。

还有一些溶剂易燃易爆，容易造成安全隐患，如：

汽油、丙酮、苯、二甲苯等。

（2）化学除油和电化学除油存在的环境问题：

化学除油溶液中的碱性化学品和表面活性剂，残留在零件表面，零件用水清洗后，清洗水碱性较高，不妥善处理会给环境遭成不利影响；除油溶液在使用过程中由于油污的进入越来越脏，除了开始可补充1-2次原料外，除油速度变慢和除油质量变坏的情况下，就要更换除油溶液，被更换下的除油溶液，如不能妥善处置，将会给环境造成极大的影响。

2.2.1.3浸渍与浸亮

浸渍与浸亮为湿法作业，作业完成前需要水洗。

所以该作业将产生废液及废水。

为控制腐蚀程度及产生金属氢脆现象，浸渍与浸亮槽液中往往添加有缓蚀剂，常用缓蚀剂多数是具有不同结构的含氮或含硫的有机化合物，如磺化动物蛋白、皂角浸出液、若丁、硫脲、六次甲基四胺等。

氯化亚锡有时也作为缓蚀剂使用。

含有上述缓蚀剂的废液及废水的环境危害不容忽视。

当前缓蚀剂的发展趋向于回归天然、无毒、高效，从天然蛋白质、明胶、鱼粉、棉饼水解物制成的缓蚀剂已经出现并进入实用阶段。

2.2.1.4化学抛光与电解抛光

电解抛光与化学抛光均为湿法作业，作业完成前需要水洗。

所以该作业将产生废液及废水。

抛光液中多含有磷酸、铬酸、草酸、氟化物、硫脲、EDTA、甘油、明胶、润湿剂等