无氰镀镉替代氰化镀镉工艺研究

无氰镀镉替代氰化镀镉工艺研究
发布时间：2021-05-20T07:35:29.295Z 来源：《防护工程》2021年4期作者：刘飞[导读] 该文章就是对新配方无氰镀镉镀液成分和工艺流程以及电镀的相关参数进行详细的分析，然后与传统的氰化镀镉工艺进行详细的对比分析。

航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江哈尔滨 150066
摘要：该文章就是对新配方无氰镀镉镀液成分和工艺流程以及电镀的相关参数进行详细的分析，然后与传统的氰化镀镉工艺进行详细的对比分析。

通过相关结论证明无氰镀镉工艺氢脆性要优越于氰化镀镉，无论是在镀液分散能力上，还是在耐腐蚀性能上以及其他方面都比较接近于氰化镀镉，因此在飞机起落架碳钢以及其其他金钢零件上运用到的氰化镀镉逐渐被取代，下文对相关内容进行深入分析。

关键词：无氰镀镉；氰化镀镉；性能
前言：
在飞机起落架碳钢和低合金钢零件中比较常见的一种防护工艺就是电镀镉。

通常镀镉层阴极性较强，因此对于电化学保护效果并不理想，不过在外界自然因素影响下，镉镀层具有阳极性，在保护钢制零件效果相对较好。

然而氰化镀镉中使用了毒性较大的氰化物，因此会污染环境，处理废水的成本也就增加了。

目前就我国的工艺技术来看已经有新型工艺出现并且得到良好取代，但是还是未广泛使用在航空工业。

那么我们要不断研究分析新型的无氰镀镉工艺技术，比较传统氰化镀镉工艺技术，无氰镀镉技术条件和型号都要进行有效制定，从而让其型号标准能够得到有效满足，并且在工艺技术中得到全面推广。

1 工艺实验分析
1.1 电源和阳极
第一，直流电源选用的是纹波系数不大于百分之五的硅整流器，型号为KDA-2000/12，指针式的电压表、电流表精度是不能低于0.5级。

第二，阳极选用的是Cd-1或者是Cd-2的板形材料。

1.2 试样分析
第一，结合力试片。

材料主要是为30CrMnSiA，规格为100mm×25mm×1mm，Ra小于0.8μm，镀层厚度则是为8-12μm，为4片的数量。

第二，耐腐蚀性试片。

材料主要是为30CrMnSiA，规格为100mm×25mm×1mm，Ra小于0.8μm，镀层厚度为8-12μm，为6片的数量。

第三，氢脆性的试棒分析。

材料主要是为30CrMnSiA，满足HB 5067.1的缺口拉伸试样，镀层的厚度为10-20μm，数量为8根。

1.3 镀液成分和工艺流程的分析
第一，无氰镀镉镀液的组成分析。

8.0-25g/l的氯化镉，22-38g/l的氯化钠，75-113g/l的硫酸铵，10%-15%的稳定剂，0.5%-1.0%的亮光剂，ph值为7-9。

第二，工艺流程分析。

首先进行预清洗——消除应力——装挂并且保护——预处理——无氰镀镉——除氢——铬酸盐处理——检验——性能试验分析。

1.4 阴极电流的效率分析
阴极电流效率主要是采用了铜库仑计方法进行测试，阴极电流的效率计算为： 1.5 镀层性能的测试分析
第一，结合力。

按照HB5036的镉镀层质量检验标准，采用弯曲的方法，镀层应该不起皮和不脱落，在五倍放大镜的状态下，观察到镀层的龟裂是在合格范围内。

第二，耐腐蚀性。

依据GB6458的标准，钝化后的镀镉层主要是为96个小时。

第三，氢脆性。

依据有关标准，持续拉伸的时间在达到200小时没有断裂，氢脆性为合格。

2 镀液配制及其维护措施
2.1 镀液的配制分析
第一，采用软PVC的塑料衬里槽子，将其槽子进行清洗干净，最后再采用配制溶液用水清洗一次，将其槽子内加水到总量的一半。

第二，无氰镀镉的溶液按照每升最终溶液A.96g硫酸铵，搅拌到完全溶解为止。

B.130毫升的稳定剂。

C.氯化镉溶液配制，在塑料或者是不锈钢的容器中，将其8.5g的氧化镉和60-100毫升的水混合成浆状物，之后慢慢添加7.8-9.0毫升的盐酸，连续搅拌到溶液的透明状态，如果说一个小时后的溶液依旧不透明，就需要添加更多盐酸，一次为0.1毫升，但是最多是不能超出9.4毫升的，将其溶液加到镀槽中。

第三，将其氯化镉溶液加入到镀槽中，在完全混合镀液到该溶液的透明状态为止。

第四，加入6毫升的亮光剂。

第五，向槽中注入水到工作的体积。

第六，取样分析，依据分析结果进行调整，并且做好有关记录工作。

2.2 镀液的维护措施
第一，阳极采用尼龙布袋或是微孔塑料板、阳极框等的包裹形式，进而防止机械杂质和阳极泥污染镀液，并且在每个月需要过滤镀液一次。

第二，定期进行补充氯化铵，硫酸铵，进而维持最佳的浓度。

第三，在初始配制的时候进行控制，生产的时候则是按照电镀的效果进行适当的少量添加。

第四，工作过程中的镀液最佳pH值为7-9，pH应该最少每周调整一次，在pH小于7的时候，用氨水进行调整。

pH值在大于9的时候，则是采用盐酸进行调整。

第五，新配货站是调整成分后的镀液还需经过试生产，获得合格的镀层之后，便可应用零件生产。

3 无氰镀镉和氰化镀镉的对比分析
3.1 工艺对比分析
第一，阴极电流的效率。

电镀时的零件主要是为阴极，会发生一定的反应，这个反应出现使得降低了阴极电流的效率，并且还是阴极基体析氢的主要氢来源。

这两种电镀工艺的阴极电流效率的测试分析得知，无氰镀镉的工艺阴极电流效率高，阴极表面上没有氢还原副反应，或是氢还原的副反应情况比较少，所以电镀过程中所产生的氢浓度低，因为无氰镀镉的镀层致密性，使得后续产生氢渗入到基体中的量是很少的，使得无氰镀镉技术有着低氢脆性的特点。

氰化镀镉工艺电流的效率要比无氰镀镉工艺的电流效率低，造成阴极副反应的出现，副反应产生的氢是以原子态的形式存在的，部分进入到基体、镀层，由于镀层致密性，在正式烘烤的时候，氢是不容易实现扩散的，所以氰化镀镉的氢脆性是比较差的。

第二，分散能力、深度能力、沉积速度。

测试与实际生产分析得知，氰化镀镉工艺分散能力和深度能力都是比无氰镀镉高出很多，在相同的温度作用下，应用的电流密度，电镀在相同厚度镉层下，无氰镀镉要比有氰镀镉的工艺多花费4分钟左右的时间，由此得知氰化镀镉镀层的沉积速度是明显比无氰镀镉更大一些。

3.2 镀层的对比分析
第一，采用微观形貌，应用JSM-5600lv扫描电镜分析镀层的微观结构，无氰镀镉镀层微观表面是形状比较规则的小块状晶粒，致密无孔隙，氰化镀镉的镀层微观表面比较光滑，无孔隙、微裂纹。

第二，外观。

无氰镀镉镀层的结晶比较均匀、细致，经过钝化之后的镉层有着完整的彩虹色和金黄色的钝化膜，氰化镀镉的镀液因为添加一些亮光剂，使得镀层的表面比较光滑，有亮度，这两种镀层的外观是很相似的，差别不大。

第三，结合力。

主要应用了弯曲的方法进行结合力检验，在检试片采用钳子进行夹紧，反复弯曲180°，直到基体金属的折断，目视或者是在五倍放大镜的条件下，检查折口，两种镀层和基体的金属之间是没有分离的现象，结合力为合格。

第四，耐腐蚀性。

无氰镀镉、氰化镀镉层的钝化之后，经过中性盐雾试验96小时没有初夏白锈的问题，镉镀层在360小时没有出现红锈，耐腐蚀性结合。

无氰镀镉层的腐蚀速率也明显高出氰化镀镉层，无氰镀镉层防护性比较低，但是和氰化镀镉层比较来讲，差别是比较小的，所以可以认为无氰镀镉层可以替代氰化镀镉层的使用。

第五，氢脆性。

对于分别应用无氰镀镉、氰化镀镉工艺电镀的试样进行持续拉伸的试验，无氰镀镉的试样在200小时没有出现断裂，并且氢脆性合格。

氰化镀镉的试样断裂t小于10小时，氢脆性为不合格。

由此可知无氰镀镉工艺有着低氢脆性，氰化镀镉的工艺氢脆性比较差，氰化镀镉、无氰镀镉层的微观形貌是比较接近的，但是氢脆性的差别比较大，主要是因为在阴极电流效率不同。

结束语：
总的来说，新配方的无氰镀镉镀液是比较稳定的，分散能力、深镀能力和氰化镀镉镀液是差不多的，维护过程比较简单，并且不含有氰化物，有利于环境的保护和减少废水的处理成本。

无氰镀镉工艺的低氢脆性是明显优于氰化镀镉的，镀层结合力、耐腐蚀性、沉积的速度等和氰化镀镉的接近，产品性能也不亚于氰化镀镉，可以替代氰化镀镉的技术。

参考文献：
[1]刘海萍，李宁等.无氰化学镀金技术的发展及展望[J]，电镀与环保，2007，27（5）：4-7.
[2]赵子能，亲永勤.无氰镀金的工业生产[J]，电镀与环保，1998，8（6）：13-15。