新型酸性無(wú)氰鍍鎘工藝的開(kāi)發(fā)研究

郭崇武

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

新型酸性無(wú)氰鍍鎘工藝的開(kāi)發(fā)研究

郭崇武

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

開(kāi)發(fā)了酸性無(wú)氰鍍鎘新工藝NCC-617。鍍液組成為：氯化鎘35 ～ 40 g/L，配位劑120 ～ 160 g/L，氯化鉀140 ～ 180 g/L，光亮劑1.5 ～ 2.5 mL/L，輔助劑25 ～ 35 mL/L，pH 6.0 ～ 7.0。工藝條件為：掛鍍——溫度15 ～ 35 °C，陰極電流密度0.5 ～ 1.5 A/dm2；滾鍍溫度15 ～ 30 °C，槽電壓4 ～ 7 V，滾筒轉(zhuǎn)速3 ～ 5 r/min。在電流密度1 A/dm2下，鎘的沉積速率為0.33 μm/min。NCC-617鍍液的電流效率為73%，均鍍能力為41% ～ 52%，深鍍能力為9.2。鍍鎘層經(jīng)低鉻彩色鈍化后中性鹽霧試驗(yàn)2 000 h仍無(wú)白銹生成，其耐蝕性實(shí)現(xiàn)了重大突破。鍍層的氫脆性和結(jié)合力合格。總之，NCC-617鍍鎘工藝具有鍍液穩(wěn)定，鍍層性能優(yōu)良，電鍍廢水容易處理的優(yōu)點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。

無(wú)氰鍍鎘；酸性鍍液；鍍層性能；維護(hù)；廢水處理

Author’s address: Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd.， Guangzhou 510460， China

鍍鎘層具有優(yōu)異的耐蝕性和柔軟性，曾經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。鎘及其化合物具有一定的毒性，在20世紀(jì)末，民用產(chǎn)品已基本淘汰了鍍鎘工藝，但由于航空航天、航海和一些電子產(chǎn)品的特殊性要求，目前一些企業(yè)還保留一定量的鍍鎘工藝。傳統(tǒng)的氰化鍍鎘溶液和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，但氰化物是國(guó)家嚴(yán)令禁止使用的污染物之一，無(wú)氰鍍鎘代替氰化鍍鎘已經(jīng)勢(shì)在必行，并且時(shí)間緊迫。我國(guó)對(duì)無(wú)氰鍍鎘進(jìn)行過(guò)一些研究，但相對(duì)較少。堿性無(wú)氰鍍鎘包括以三乙醇胺、氨三乙酸共同作配位劑的鍍鎘工藝和以HEDP（羥基乙叉二膦酸）作配位劑的鍍鎘工藝［1-2］。三乙醇胺鍍鎘存在鍍液穩(wěn)定性差的問(wèn)題，HEDP鍍鎘存在電流效率低和廢水處理困難的問(wèn)題，因此這兩種工藝還未見(jiàn)規(guī)?；纳a(chǎn)應(yīng)用。酸性無(wú)氰鍍鎘工藝已投入工業(yè)化生產(chǎn)［3-6］，但鍍液中需加乙二胺四乙酸（EDTA）和氯化銨，給電鍍廢水處理帶來(lái)了很大的困難［7］，使其應(yīng)用受到了限制。

貴州航空航天企業(yè)正在進(jìn)行淘汰氰化鍍鎘工藝的工作，目前采用含EDTA的酸性無(wú)氰鍍鎘工藝，但鍍層軍綠色鈍化后出現(xiàn)發(fā)花現(xiàn)象，并且電鍍廢水鎘超標(biāo)。應(yīng)貴陽(yáng)市表面工程行業(yè)協(xié)會(huì)的邀請(qǐng)，筆者經(jīng)過(guò)一年的實(shí)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了NCC-617新型酸性無(wú)氰鍍鎘添加劑和電鍍工藝，從配位劑和添加劑的選擇到工藝參數(shù)的確定，從鍍液和鍍層性能的評(píng)價(jià)到鍍液維護(hù)方法的制定，都進(jìn)行了一系列的研究。

1 工藝介紹

NCC-617工藝的鍍液不含氰化物和強(qiáng)配位劑，廢水處理簡(jiǎn)單，符合環(huán)保要求；鍍層光亮，彩色和軍綠色鈍化膜優(yōu)雅，耐蝕性高。

1.1 鍍液成分與操作條件

鍍液組成和工藝條件如表1所示。

表1 鍍液組成和工藝條件Table 1 Bath composition and process conditions

采用鎘含量≥99.97%的鎘板和石墨為陽(yáng)極，施鍍過(guò)程必須排風(fēng)，循環(huán)過(guò)濾2 ～ 3次/h，每周用活性炭吸附1 ～2次。

1.2 鍍液的配制

按鍍液體積計(jì)算，向鍍槽中加入4/5的水，按工藝要求加氫氧化鈉72 g/L、氯化鉀160 g/L、配位劑140 g/L，攪拌使其溶解，然后加氯化鎘37 g/L，攪拌至氯化鎘溶解后過(guò)濾鍍液。加光亮劑2 mL/L、輔助劑30 mL/L，用稀鹽酸或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)鍍液pH至6.5左右，加水至規(guī)定的體積，在0.1 A/dm2電流密度下電解60 min以上，試鍍。

2 工藝性能

2.1 沉積速率

從試鍍槽取NCC-617鍍鎘液267 mL進(jìn)行赫爾槽試驗(yàn)，以鐵片為基體，施鍍條件為：溫度28 °C，pH = 6.8，電流0.5 A，時(shí)間20 min。用Oxford牌X-strata 980型測(cè)厚儀測(cè)定鍍層厚度并計(jì)算沉積速率，按Watson方法計(jì)算試片上各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的電流密度［8］，結(jié)果列于表2。試驗(yàn)表明，在Jk= 0.15 ～ 2.04 A/dm2范圍內(nèi)都能夠得到良好的鍍層，本工藝選擇0.5 ～ 1.5 A/dm2。在Jk= 1 A/dm2下電鍍1 min就能夠得到0.33 μm厚的鍍層。

表2 鍍鎘速率的測(cè)定結(jié)果Table 2 Test results of the cadmium plating deposition rate

在pH = 6.0 ～ 7.0范圍內(nèi)，pH對(duì)鎘沉積速率的影響不大；pH升高，水的電解反應(yīng)速率下降，鎘的沉積速率增大。溫度升高，沉積速率增大，但增大幅度不大。氯化鎘含量升高，沉積速率增大，配位劑含量升高，沉積速率下降。當(dāng)配位劑含量高于工藝上限時(shí)，鎘的沉積速率明顯降低，配位劑嚴(yán)重過(guò)量時(shí)，無(wú)鍍層沉積。

2.2 電流效率

用本工藝鍍赫爾槽試片，在30 °C、pH = 6.5的條件下，以0.5 A的電流鍍10 min，用稱(chēng)重法測(cè)量鍍層的質(zhì)量，按電解定律計(jì)算得出電流效率為73%。

2.3 均鍍能力

利用表1中的數(shù)據(jù)，按Watson方法進(jìn)行計(jì)算，以試片上L = 5 cm的點(diǎn)與L = 1、2、8、9 cm各點(diǎn)進(jìn)行比較，所得鍍液的均鍍能力列于表3。試驗(yàn)表明，本體系鍍鎘液的均鍍能力較好。

表3 鍍液均鍍能力的測(cè)定結(jié)果Table 3 Test results of the plating solution throwing power

2.4 深鍍能力

與其他鍍種相比，鍍鎘比較特殊，單純以鎘離子在陰極上電沉積時(shí)，鍍液的深鍍能力極差，必須使用配位劑增強(qiáng)陰極極化和添加強(qiáng)力輔助劑改善鍍液的性能。因此，深鍍能力是鍍鎘液的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是決定鍍鎘工藝成功與否的關(guān)鍵。用內(nèi)徑為10 mm的薄壁鐵管在NCC-617鍍液中電鍍，陽(yáng)極垂直于液面，鐵管內(nèi)孔方向與陽(yáng)極平行，浸入鍍液中100 mm，按外表面積計(jì)算，以1.5 A/dm2的電流密度鍍30 min，然后將試樣在低鉻鈍化溶液中鈍化10 s，水洗，吹干。將試樣縱向切開(kāi)，測(cè)得內(nèi)孔鍍層的長(zhǎng)度為92 mm，鍍層長(zhǎng)度與孔徑之比為9.2，表明鍍液具有良好的深鍍能力。

2.5 鍍液的穩(wěn)定性

配制NCC-617鍍液267 mL進(jìn)行赫爾槽試驗(yàn)，為了控制鍍液中氯化鎘含量，使用高密度石墨陽(yáng)極代替鎘陽(yáng)極，并用濾紙包住陽(yáng)極。鍍液溫度為15 ～ 30 °C，每張黃銅試片以0.5 A電流鍍20 min，測(cè)定鎘的沉積速率并觀察鍍層外觀的變化，當(dāng)鍍層粗糙時(shí)，加活性炭處理鍍液。鍍1 h后補(bǔ)加氯化鎘1.2 g左右，用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)鍍液的pH；鍍2 h后補(bǔ)加光亮劑0.2 mL、輔助劑0.14 mL；鍍7 h后補(bǔ)加配位劑（NCC-617補(bǔ)給劑）4.5 g左右，并在試驗(yàn)中調(diào)整該配位劑的配方。另外根據(jù)鍍液波美度的變化，適量補(bǔ)加氯化鉀。連續(xù)253 h的試驗(yàn)結(jié)果表明，本工藝滿足掛鍍大生產(chǎn)的要求。

配制NCC-617鍍鎘液10 L進(jìn)行滾鍍?cè)囼?yàn)20 h，鍍液性能保持良好。

鍍液中配位劑和氯化鎘含量都偏高時(shí)，鎘離子能生成顆粒非常細(xì)小的粉狀沉淀物。沉淀物生成后，鍍液的pH降低，沉淀過(guò)程伴有水解反應(yīng)發(fā)生，沉淀物中含有氫氧根。將少許沉淀物放入純水中攪拌，放置24 h后沉淀物消失。向該試液中加少許硫酸銅溶液，再加氫氧化鈉溶液使試液顯堿性，過(guò)濾試液，濾液呈藍(lán)色，說(shuō)明銅離子與試液中的某種配位劑生成了配離子。由此可見(jiàn)，這種沉淀物還含有配位劑，是鎘離子同時(shí)與氫氧根和某種配位劑生成的復(fù)雜化合物。加活性炭吸附，過(guò)濾去除這些沉淀物（濾芯洗滌液隨鍍鎘漂洗水排入調(diào)節(jié)池），處理后鍍液性能即可恢復(fù)正常。

2.6 工藝氫脆性

材質(zhì)為30CrMnSiA的試棒，抗拉強(qiáng)度為1 300 MPa，試棒長(zhǎng)度60 mm，缺口處直徑4.5 mm。在1 A/dm2下采用NCC-617工藝電鍍35 min得到厚度約為11.5 μm的鎘鍍層，在200 °C下除氫處理24 h。取2個(gè)上述試棒，按照HB 5067.1-2005《鍍覆工藝氫脆試驗(yàn) 第1部分：機(jī)械方法》進(jìn)行氫脆性測(cè)試。采用拉伸試驗(yàn)機(jī)，所加載荷為試棒抗拉強(qiáng)度的75%，持續(xù)拉伸200 h，2根試棒均未斷裂，滿足產(chǎn)品應(yīng)用的技術(shù)要求。

3 鍍層性能

3.1 耐蝕性

采用NCC-617工藝對(duì)A3鋼工件掛鍍鎘30 min，滾鍍鎘90 min，掛鍍層厚度為10 μm，滾鍍層厚度為12 μm。在200 °C下進(jìn)行4 h除氫處理，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的稀硝酸出光，接著低鉻彩色鈍化，隨后在60 °C下老化15 min，再放置24 h以上。按照GB/T 10125-1997《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》進(jìn)行中性鹽霧測(cè)試2 000 h［9］，鍍鎘層無(wú)白銹生成，約為航天工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)QJ 453-1988《鍍鎘層技術(shù)條件》規(guī)定的96 h中性鹽霧試驗(yàn)要求的20倍，完全滿足航空航天、航海以及一些特殊電子產(chǎn)品的要求，在鍍層耐蝕性上取得了重大突破。

3.2 脆性

鍍赫爾槽試片，267 mL鍍液，試片為0.2 mm厚的黃銅片，按NCC-617工藝鍍3 h，在試片中心線上（距離陰極近端5 cm處）鍍層厚度為40.2 μm。用彎曲法定性檢驗(yàn)鍍層的脆性，繞中心線將試片彎曲180°，鍍鎘層無(wú)爆裂，柔軟性較好。

3.3 結(jié)合力

將A3鋼材質(zhì)平板工件（50 mm × 100 mm）置于NCC-617鍍液中掛鍍30 min，按JB 2111-1977《金屬覆蓋層的結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)方法》，以熱震試驗(yàn)法測(cè)定鍍層結(jié)合力。將鍍件放在加熱爐中加熱至190 °C，然后取出放入室溫水中驟然冷卻，鍍層沒(méi)有起泡和脫落，說(shuō)明結(jié)合力良好。

4 鍍液維護(hù)

用EDTA滴定法測(cè)定鍍液中的氯化鎘，用硝酸銀滴定法測(cè)定氯離子，用差減法計(jì)算氯化鉀的含量［10］。按化學(xué)分析數(shù)據(jù)控制氯化鎘、氯化鉀的含量。按赫爾槽試驗(yàn)和鍍槽狀況補(bǔ)加光亮劑、輔助劑和配位劑。

4.1 光亮劑與輔助劑

光亮劑和輔助劑具有協(xié)同效應(yīng)，兩者必須配合使用才能使鍍層光亮。

NCC-617光亮劑的主要成分是含有醛基的化合物，具有整平和提高鍍層光亮度的作用。開(kāi)缸量為2 mL/L左右，補(bǔ)加量為200 ～ 300 mL/（kA·h）。與傳統(tǒng)酸性無(wú)氰鍍鎘工藝相比，光亮劑中不含硫脲，避免了鍍層中夾雜硫化物，有利于提高鍍層的耐蝕性和柔軟性。

與氯化鉀鍍鋅光亮劑相似，本體系光亮劑具有一定的還原性，在鍍液中能夠被空氣中的氧分子氧化而損耗，鍍液長(zhǎng)時(shí)間放置后再生產(chǎn)時(shí)需補(bǔ)加光亮劑。

NCC-617輔助劑中含有整平劑、分散劑、高電流密度區(qū)走位劑、低電流密度區(qū)走位劑等成分，具有細(xì)化晶粒、提高鍍液均鍍能力和深鍍能力的功能。輔助劑的開(kāi)缸量為30 mL/L左右，補(bǔ)加量為100 ～ 140 mL/（kA·h）。

不同的生產(chǎn)線應(yīng)按實(shí)際需求來(lái)確定光亮劑和輔助劑的補(bǔ)加量，光亮劑主要消耗在陰極和陽(yáng)極反應(yīng)中，輔助劑的消耗主要為鍍液帶出。每掛鍍或滾鍍一槽（只有1個(gè)滾筒時(shí)一槽一般為200 L，有6個(gè)滾筒時(shí)一槽一般為1 000 ～ 2 000 L）工件需補(bǔ)加1 ～ 2次光亮劑。

4.2 配位劑與主鹽

NCC-617配位劑由3種配位劑組成，3種成分形成協(xié)同效應(yīng)，與鎘離子生成多元配離子，使鎘的沉積電位達(dá)到比較合適的數(shù)值。NCC-617補(bǔ)給劑與NCC-617配位劑的成分相同，但各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同。試驗(yàn)表明，在電鍍過(guò)程中這3種成分并不按NCC-617配位劑中的比例消耗，因此在開(kāi)缸時(shí)使用NCC-617配位劑，在鍍液維護(hù)中則使用NCC-617補(bǔ)給劑。配位劑含量偏低時(shí)，鍍液的深鍍能力明顯下降，鍍層粗糙，配位劑含量過(guò)低時(shí)，鍍件邊角處鍍層燒焦。配位劑含量偏高時(shí)，鍍層光亮，但鎘的沉積速率較低。

氯化鎘含量偏高時(shí)，鍍液的深鍍能力下降，鍍層不夠光亮；氯化鎘偏低時(shí)，鎘的沉積速率較低，高電流密度區(qū)的鍍層容易出現(xiàn)氣流痕。

配位劑與氯化鎘的質(zhì)量濃度之比是本工藝的一個(gè)重要參數(shù)，約為3.8∶1.0。在鍍液維護(hù)中一般要保證配位劑與氯化鎘的比例接近這個(gè)數(shù)值，當(dāng)形狀復(fù)雜的鍍件較多時(shí)，可適當(dāng)提高該比值。

在鍍液維護(hù)中，按NCC-617補(bǔ)給劑與氫氧化鈉的質(zhì)量比為2.5∶1.0的比例向鍍液中補(bǔ)加配位劑。

傳統(tǒng)無(wú)氰酸性鍍鎘工藝一般使用硫酸鎘和氯化銨，在pH = 6 ～ 7的條件下，一部分轉(zhuǎn)化為NH3分子與鎘離子生成配離子，能夠增強(qiáng)鍍液的穩(wěn)定性。為了減輕銨鹽對(duì)電鍍廢水處理的不良影響和對(duì)環(huán)境的危害，本工藝用氯化鉀代替氯化銨。試驗(yàn)表明，如果使用硫酸鎘作為主鹽，鍍液中容易出現(xiàn)沉淀物。氯離子對(duì)鎘離子有一定的配位作用，本工藝選擇氯化鎘作為主鹽提高了鍍液中氯離子的含量，可以抑制沉淀物的生成。與傳統(tǒng)工藝相比，本體系鍍液容易產(chǎn)生鎘的沉淀物，生產(chǎn)中需及時(shí)過(guò)濾鍍液以除去這些沉淀物。

4.3 導(dǎo)電鹽

氯化鉀為導(dǎo)電鹽，其含量偏低時(shí)，鍍液的導(dǎo)電性差。氯化鉀含量過(guò)高時(shí)，由于鹽析作用，鍍液中容易生成2.5節(jié)所述的鎘沉淀物。

5 工藝條件控制

5.1 操作溫度

鍍液溫度低于15 °C時(shí)，鎘的沉積速率較低，有機(jī)添加劑及其分解產(chǎn)物在鍍層中的夾雜較多，鍍層的耐蝕性下降。掛鍍鎘溫度高于35 °C時(shí)，光亮劑的消耗量明顯增大，鍍液的穩(wěn)定性下降。滾鍍鎘溫度高于30 °C時(shí)，鍍層粗糙。因此，掛鍍溫度宜為15 ～ 35 °C，滾鍍溫度宜為15 ～ 30 °C。在氣溫較高的地區(qū)，滾鍍鎘一般需要安裝冷凍機(jī)冷卻鍍液。掛鍍溫度控制在20 ～ 30 °C，滾鍍控制在20 ～ 25 °C，鍍液的綜合性能較好。

5.2 鍍液pH

在pH = 6.0 ～ 7.0范圍內(nèi)對(duì)NCC-617鍍液進(jìn)行赫爾槽試驗(yàn)，試片用稀硝酸出光后，鍍層全光亮。pH偏低時(shí)，赫爾槽試片中電流密度區(qū)出現(xiàn)氣流痕，pH偏高時(shí)，鍍層光亮度下降。在該pH范圍內(nèi)進(jìn)行滾鍍?cè)囼?yàn)，鍍液性能良好。因此，本工藝選擇pH = 6.0 ～ 7.0。

鍍液pH偏高時(shí)，采用稀鹽酸或甲酸調(diào)低；pH偏低時(shí)，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)高。

5.3 施鍍電流

NCC-617工藝掛鍍鎘一般在1 A/dm2的陰極電流密度下進(jìn)行，當(dāng)鍍件形狀比較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大電流密度。采用本工藝滾鍍鎘時(shí)，控制槽電壓為4 ～ 7 V，即可滿足一般鍍件所需的施鍍電流。滾鍍較小的螺絲時(shí)，由于工件的比表面積較大，則需采用較大的電流，在生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)鍍層狀況確定槽電壓。試驗(yàn)表明，采用常規(guī)產(chǎn)品的槽電壓滾鍍小螺絲，螺紋中的鍍層粗糙，鈍化后螺紋表面與其他部位有明顯的色差。滾鍍直徑為3 mm的小螺絲，可采用比其他產(chǎn)品高1倍的電流。

5.4 滾桶轉(zhuǎn)速

按本工藝滾鍍鎘不宜采用較高的滾桶轉(zhuǎn)速。強(qiáng)烈攪拌會(huì)明顯降低鍍液的均鍍能力和深鍍能力［11］，使鍍件低電流密度區(qū)不能獲得良好的鍍層。本工藝選擇的添加劑吸附性較弱，強(qiáng)烈攪拌不利于一些添加劑組分在鍍件表面的吸附，導(dǎo)致鍍層粗糙。試驗(yàn)表明，滾桶轉(zhuǎn)速控制在4 r/min左右比較適宜。

5.5 陽(yáng)極

一般情況下，酸性鍍鎘的陰極電流效率比陽(yáng)極電流效率低，單獨(dú)使用鎘板作陽(yáng)極，鍍液中的鎘含量和pH有持續(xù)升高的趨勢(shì)。在過(guò)去的生產(chǎn)中，一般通過(guò)交替使用鎘陽(yáng)極和石墨陽(yáng)極的方法控制鎘的含量，當(dāng)鎘含量偏高時(shí)，用石墨陽(yáng)極代替鎘陽(yáng)極。在本工藝中，要求同時(shí)使用鎘陽(yáng)極和石墨陽(yáng)極，通過(guò)調(diào)整鎘陽(yáng)極與石墨陽(yáng)極的比例來(lái)控制氯化鎘的含量。還有一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)是行之有效的，即向鍍液中加甲酸調(diào)節(jié)pH，利用甲酸在陽(yáng)極上被氧化生成二氧化碳的反應(yīng)來(lái)降低鎘陽(yáng)極的溶解速率，達(dá)到控制鍍液中氯化鎘含量的目的。甲酸為較強(qiáng)的還原劑，可以降低陽(yáng)極的氧化電位以及光亮劑在陽(yáng)極上的氧化速率，對(duì)光亮劑起到保護(hù)作用，并且甲酸對(duì)酸性鍍鎘液的性能沒(méi)有不良影響。本工藝建議，用甲酸下調(diào)鍍液的pH。

與氰化鍍鎘相比，酸性鍍鎘液抗雜質(zhì)污染的能力較弱，要求使用鎘含量≥99.97%的鎘板作陽(yáng)極。石墨陽(yáng)極需采用專(zhuān)用的高密度石墨板或石墨棒制作。鎘陽(yáng)極在溶解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)小的殘?jiān)?，這些顆粒物會(huì)通過(guò)電遷移吸附在鍍層上，對(duì)鍍層外觀和性能造成不良影響。

NCC-617光亮劑能被陽(yáng)極氧化。試驗(yàn)表明，光亮劑在陽(yáng)極上的消耗量甚至高于在陰極上的消耗量。光亮劑向陽(yáng)極的擴(kuò)散速率決定了其在陽(yáng)極上的消耗速率，該消耗速率與陽(yáng)極面積大體呈正比關(guān)系，因此，減小陽(yáng)極面積有利于降低光亮劑的消耗量。在陽(yáng)極上加陽(yáng)極袋，利用陽(yáng)極袋的阻隔作用可減緩光亮劑向陽(yáng)極的擴(kuò)散，能夠大幅降低光亮劑的消耗量，對(duì)滾鍍鎘工藝的效果更為明顯。

掛鍍槽的陰、陽(yáng)極面積比為2∶1，滾鍍槽也需盡量使用面積較小的陽(yáng)極。鎘陽(yáng)極和石墨陽(yáng)極上都必須加陽(yáng)極袋，一是避免陽(yáng)極泥進(jìn)入鍍液，二是降低光亮劑的消耗量。

5.6 雜質(zhì)處理

鐵、鋅、鋁和鎳是酸性鍍鎘液中常見(jiàn)的雜質(zhì)。本鍍液對(duì)這些雜質(zhì)的容忍度較高，一般不需處理，但銅和鉛雜質(zhì)的影響較大，少量的銅和鉛雜質(zhì)就會(huì)引起故障。向NCC-617鍍鎘液中加硫酸銅0.1 g/L，赫爾槽試片中低電流密度區(qū)鍍層發(fā)黑；加乙酸鉛0.1 g/L，赫爾槽試片中高電流密度區(qū)粗糙，六價(jià)鉻低鉻鈍化膜發(fā)霧。在正常情況下，酸性鍍鎘液很少受到銅和鉛雜質(zhì)的污染。當(dāng)鎘陽(yáng)極板不合格時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鍍液中產(chǎn)生銅或鉛雜質(zhì)，可通過(guò)小電流電解去除。

NCC-617光亮劑和輔助劑的分解產(chǎn)物在鍍液中積累到一定量時(shí)會(huì)使鍍層粗糙，需加活性炭處理。向鍍液中加活性炭粉1 ～ 2 g/L，攪拌鍍液4 h后過(guò)濾，洗滌濾芯，然后向鍍液中補(bǔ)加光亮劑0.5 mL/L、輔助劑2 ～ 4 mL/L，鍍液即可恢復(fù)正常。當(dāng)鍍液中有機(jī)物雜質(zhì)過(guò)多時(shí)，可先加1 mL/L的雙氧水進(jìn)行氧化處理，再加活性炭吸附。

6 電鍍廢水處理

6.1 原理

由于NCC-617酸性鍍鎘工藝未使用鎘的強(qiáng)配位劑，在弱酸性和中性條件下，二甲基二硫代氨基甲酸鈉能與鍍鎘廢水中的鎘離子完全反應(yīng)生成二甲基二硫代氨基甲酸鎘沉淀，沉淀物用壓濾機(jī)過(guò)濾分離后送專(zhuān)業(yè)廠家處理。沉淀分離后，廢水中的配位劑等有機(jī)物用生化降解法處理。

6.2 實(shí)驗(yàn)

取NCC-617鍍鎘液10 mL于1 000 mL燒杯中，加水至1 000 mL，攪拌均勻，其鎘含量相當(dāng)于鍍鎘廢水中的鎘含量。加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的二甲基二硫代氨基甲酸鈉水溶液10 mL，攪拌，靜置1 h后用定量濾紙過(guò)濾，再用原子吸收分光光度法測(cè)定濾液中鎘的質(zhì)量濃度，鎘離子含量小于0.01 mg/L。

7 結(jié)語(yǔ)

NCC-617酸性無(wú)氰鍍鎘工藝使用現(xiàn)代添加劑，鍍液的均鍍能力和深鍍能力較好，電流效率較高，工藝氫脆性合格，鍍液便于維護(hù)。該工藝所得鍍層致密，脆性小，結(jié)合力好，耐蝕性高，其軍綠色鈍化膜外觀與氰化鍍鎘相同，克服了現(xiàn)行酸性無(wú)氰鍍鎘工藝的缺點(diǎn)。

在貴陽(yáng)市表面工程行業(yè)協(xié)會(huì)的推動(dòng)下，本工藝在航天精工（貴州）制造有限公司、中航工業(yè)貴州華烽電器有限公司等幾家航空航天企業(yè)進(jìn)行了試驗(yàn)和論證，其工藝性能和鍍層性能滿足航空航天工業(yè)的技術(shù)要求，即將投入生產(chǎn)應(yīng)用。本工藝電鍍廢水處理簡(jiǎn)單，成本較低，處理后鎘離子含量滿足 GB 21900-2008《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的表3要求。本工藝技術(shù)先進(jìn)，用其代替含EDTA和HEDP的無(wú)氰鍍鎘工藝，能夠解決目前無(wú)氰鍍鎘廢水不能達(dá)標(biāo)排放的難題，具有較好的市場(chǎng)前景。

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［ 編輯：周新莉 ］

Development research on novel acidic cyanide-free cadmium plating process //

GUO Chong-wu

A novel cyanide-free cadmium plating process coded as NCC-617 was developed.The plating bath composition are as follows: cadmium chloride 35-40 g/L， coordination agent 120-160 g/L， potassium chloride 140-180 g/L， brightener 1.5-2.5 mL/L， auxiliary agent 25-35 mL/L， and pH 6.0-7.0.The process conditions for rack plating are temperature 15-35 °C and cathodic current density 0.5-1.5 A/dm2， and for barrel plating， temperature 15-30 °C， tank voltage 4-7 V and barrel rotation speed 3-5 r/min.The cadmium deposition rate is 0.33 μm/min at a current density of 1 A/dm2.The NCC-617 bath features a current efficiency of 73%， a throwing power of 41%-52% and a covering power of 9.2.No white rust generates on the cadmium coating treated by iridescent low-chromium passivation after neutral salt spray test for 2 000 h， which is a great breakthrough for the corrosion resistance of cadmium coating.Both hydrogen embrittlement and adhesion strength of cadmium coating are qualified.The NCC-617 cadmium plating process has a favorable application prospect due to its advantages of stable plating bath， excellent coating performances， and easy treatment of electroplating wastewater.

cyanide-free cadmium plating； acid bath； coating performance； maintenance； wastewater treatment

TQ153.17

A

1004 - 227X （2016） 05 - 0250 - 06

2015-04-18

2015-05-15

郭崇武（1960-），吉林輝南人，學(xué)士，高級(jí)工程師，從事電鍍工藝開(kāi)發(fā)工作，在國(guó)內(nèi)外發(fā)表論文130余篇，《電鍍與精飾》雜志編委。
作者聯(lián)系方式：（E-mail） chongwu.guo@ultra-union.com。