氯化鉀無(wú)氰鍍鎘故障分析與處理

郭崇武 *，王小東

（1.廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460；2.中航力源液壓股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550018）

新型氯化鉀無(wú)氰鍍鎘工藝在貴州航空航天企業(yè)已投入規(guī)?；a(chǎn)[1-4]，根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行情況對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)后，鍍液和鍍層性能均能較好地滿足航天工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)QJ 453–1988《鍍鎘層技術(shù)條件》的要求[5]。但氯化鉀無(wú)氰鍍鎘溶液的成分比較復(fù)雜，其工藝中的一些問(wèn)題還有待進(jìn)一步的研究。為了提高鍍液維護(hù)技能，以NCC-617氯化鉀無(wú)氰鍍鎘工藝為例，分析和總結(jié)了4例故障的處理方法。該工藝的鍍液配方及工藝條件為：氯化鎘 25 ～ 35 g/L，配位劑 100 ～ 140 g/L，氯化鉀 140 ～ 180 g/L，pH 6.5 ～ 7.5，溫度 15 ～ 35 °C，陰極電流密度 0.5 ～ 1.5 A/dm2。

1 故障處理

1.1 鎘的沉淀物

有一次在下班前向氯化鉀無(wú)氰鍍鎘槽中補(bǔ)加NCC-617補(bǔ)給配位劑10 g/L，同時(shí)補(bǔ)加4.5 g/L氫氧化鈉，用空氣攪拌鍍液10 min。第二天上班后發(fā)現(xiàn)鍍槽中懸浮許多沉淀物，鍍液變成了乳白色。分析認(rèn)為：加配位劑后未充分?jǐn)嚢?，?dǎo)致鍍槽底部有未溶解的配位劑，鍍液靜置時(shí)配位劑繼續(xù)溶解，使鍍液局部的配位劑濃度過(guò)高，于是生成了鎘的沉淀物。根據(jù)這種沉淀物中含有鎘離子、氨三乙酸根以及氫氧根的特性[1]，制定了加酸和加熱處理的方案。取鍍液500 mL加熱至70 °C，加鹽酸降低鍍液pH至4.5左右，待沉淀物消失后加氫氧化鈉將pH調(diào)回到7.0左右。進(jìn)行267 mL赫爾槽試驗(yàn)，以0.5 A電流施鍍40 min，試片正常。遂按此方案處理鍍槽，排除了這次故障。

1.2 有機(jī)雜質(zhì)過(guò)多

在生產(chǎn)中鍍槽會(huì)積累一定量的有機(jī)雜質(zhì)，這些雜質(zhì)來(lái)源于有機(jī)添加劑在電鍍過(guò)程中的分解產(chǎn)物。其中一些有機(jī)雜質(zhì)具有陰極極化作用，當(dāng)其含量過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的陰極極化，導(dǎo)致電流效率下降。尤其是低電流密度區(qū)，當(dāng)陰極極化高至一定程度時(shí)，鎘離子的沉積將受到嚴(yán)重影響。

某氯化鉀無(wú)氰鍍鎘槽使用一年未進(jìn)行過(guò)活性炭處理，低電流密度區(qū)鍍層出現(xiàn)粗糙現(xiàn)象，硝酸出光后鍍件低電流密度區(qū)無(wú)鍍層，車間幾經(jīng)調(diào)整均無(wú)明顯效果。供應(yīng)商取鍍液進(jìn)行267 mL赫爾槽試驗(yàn)，以0.5 A電流施鍍20 min，試片中高電流密度區(qū)鍍層厚度正常，但低電流密度區(qū)鍍層厚度明顯偏低，尤其是在距離陰極遠(yuǎn)端1 cm處，鍍層厚度不到正常值的1/2。向鍍槽中加活性炭粉3 g/L，然后加熱鍍液至60 °C并攪拌120 min，鍍液過(guò)濾后再進(jìn)行赫爾槽試驗(yàn)，低電流密度區(qū)鍍層厚度達(dá)到了正常值，且鍍層的光亮度得到了明顯改善。顯然這次故障是鍍槽中有機(jī)雜質(zhì)過(guò)多造成的。車間按此方案向鍍槽中加活性炭3 g/L，在60 °C下攪拌2 h，過(guò)夜后過(guò)濾鍍液，試鍍產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn)后確認(rèn)，高、低電流密度區(qū)的鍍層質(zhì)量均正常。

1.3 金屬雜質(zhì)

目前國(guó)內(nèi)工業(yè)級(jí)的氯化鎘含雜質(zhì)較多，一般還不能應(yīng)用于氯化鉀無(wú)氰鍍鎘。有一次向鍍槽中補(bǔ)加工業(yè)氯化鎘8 g/L，小電流電解后試鍍，鍍層外觀合格，但經(jīng)2%的稀硝酸出光后鍍層變黑且粗糙。這顯然是氯化鎘中一些金屬雜質(zhì)被帶到鍍槽中所造成的。

取樣分析鍍液中的銅和鉛雜質(zhì)[6-7]，其質(zhì)量濃度分別為0.7 mg/L和8.4 mg/L，可見鍍液主要受到了鉛雜質(zhì)的污染。以小電流電解12 h后補(bǔ)加光亮劑0.5 mL/L，再試鍍和進(jìn)行稀硝酸出光，鍍層外觀正常，故障被排除。

1.4 配位劑濃度偏低

鍍鎘層厚度一般要求8 ～ 12 μm，有時(shí)要求鍍層厚度為20 ～ 24 μm。用某氯化鉀無(wú)氰鍍鎘槽鍍8 ～12 μm的鎘鍍層正常，但鍍20 ～ 24 μm厚時(shí)，鍍層高電流密度區(qū)出現(xiàn)粗糙現(xiàn)象。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，鍍槽中配位劑濃度偏低或含有某些金屬雜質(zhì)都會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。從鍍槽中取樣進(jìn)行267 mL赫爾槽試驗(yàn)，補(bǔ)加配位劑10 g/L后用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)鍍液pH至7左右，以0.5 A電流施鍍100 min，高電流密度區(qū)鍍層未出現(xiàn)粗糙現(xiàn)象?？梢娺@次鍍槽故障主要是配位劑濃度偏低引起的。配位劑濃度偏低時(shí)，陰極極化作用下降，容易導(dǎo)致鍍層晶粒粗大。向鍍槽中補(bǔ)加NCC-617補(bǔ)給配位劑10 g/L，故障得以排除。

2 結(jié)語(yǔ)

一項(xiàng)電鍍技術(shù)的開發(fā)需要經(jīng)歷生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn)，NCC-617氯化鉀無(wú)氰鍍鎘從試生產(chǎn)到大生產(chǎn)，通過(guò)供應(yīng)商與電鍍企業(yè)的協(xié)作研究，促進(jìn)了這項(xiàng)軍民融合新技術(shù)的進(jìn)步。氯化鉀無(wú)氰鍍鎘工藝與鍍液維護(hù)已日臻成熟，為航空航天企業(yè)淘汰氰化物鍍鎘打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]郭崇武.新型酸性無(wú)氰鍍鎘工藝的開發(fā)研究[J].電鍍與涂飾, 2016, 35 (5): 250-255.

[2]代朋民, 唐亓.新型無(wú)氰鍍鎘工藝的研究與應(yīng)用[J].電鍍與精飾, 2017, 39 (2): 35-38.

[3]陳建銳, 郭崇武.無(wú)氰酸性鍍鎘在航空航天零部件上的應(yīng)用[J].電鍍與精飾, 2017, 39 (3): 23-24, 28.

[4]廣州超邦化工有限公司.酸性無(wú)氰鍍鎘添加劑、鍍液制備及電鍍工藝: 201610785483.X [P].2016–12–21.

[5]陳康, 郭崇武, 代朋民.氯化鉀無(wú)氰鍍鎘故障的處理措施[J].電鍍與涂飾, 2017, 36 (5): 257-259.

[6]陳媚, 郭崇武, 黎小陽(yáng).氯化鉀無(wú)氰鍍鎘溶液中銅雜質(zhì)的分析[J].電鍍與涂飾, 2017, 36 (3): 169-170.

[7]羅小平, 郭崇武, 冼翠玲.原子吸收光譜法測(cè)定無(wú)氰鍍鎘溶液中的鉛雜質(zhì)[J].電鍍與涂飾, 2017, 36 (5): 265-266.