工藝參數對鍍鎘層厚度的影響研究

翟敏 安浩

摘 要：本文通過溶液濃度、電流密度、電鍍時間等方面研究鍍層厚度與電鍍工藝參數之間的關系，結果表明：當槽液中各組分達到某個最佳范圍時，零件鎘層厚度比較均勻；隨著電流密度的增大，電鍍時間的增長，鍍層厚度先增大后幾乎不變，但是鍍層外觀粗糙，有局部燒焦的現象。

關鍵詞：能量參數 鍍層厚度 研究分析

中圖分類號：V250 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0018-02

航空類產品對抗腐蝕要求較高，電鍍鎘層是主要的抗海洋大氣腐蝕鍍層，鍍層不易開裂剝落，因此在航空，航海及國防工業中得到了廣泛的應用。在海洋和高溫大氣環境中，鎘鍍層對鋼鐵是陽極性鍍層，并且氰化鍍鎘溶液具有較大的陰極極化作用，從氰化鍍鎘溶液中得到的鍍層平滑、細致。含有光亮劑的氰化鍍鎘溶液可獲得光亮鍍層，其孔隙率小，耐蝕性高，主要用于抗拉輕度低的結構鋼零件中。

目前西飛公司在表面處理生產中采用了氰化鍍鎘工藝，任務量非常大，溶液的消耗很快，在生產過程中很容易出現鍍鎘層的厚度不均勻、鍍層質量較差等問題。為了解決這種情況，本文通過赫爾槽試驗并采用正交實驗的方法，綜合評定優化了各組份的最佳范圍，以及電鍍時采用的電流密度、電鍍時間等工藝參數并對各影響因素進行了系統的分析，找出影響鍍鎘層厚度的因素。

1 試驗

1.1 溶液濃度對鍍層厚度的影響

氰化鍍鎘槽液由氰化鈉、氧化鎘、氫氧化鈉和光亮劑四種組份組成，氰化鈉在鍍液中是絡合劑，除了與氧化鎘作用生成絡鹽外，在溶液中保持一定量的游離氰化物能保證陽極的正常溶解，補充鎘離子的消耗，穩定溶液并提高陰極極化作用，改善溶液的分散能力。氧化鎘是電鍍液的主鹽，在其他條件相同時，陰極電流密度范圍隨鎘含量的降低而降低。氫氧化鈉在電鍍液中是導電鹽，一是防止主鹽和絡合劑的水解；二是增加溶液的導電能力，有益于提高溶液的分散能力，改善鍍層組織，使鍍層光亮，細致。

在電流密度為1.5A/dm2，電鍍時間為25min，我們通過控制其中三種組份含量不變，逐漸改變其中一種組份含量的鍍液進行赫爾槽試驗。通過測量試片鍍層厚度，最終將多次試驗結果進行正交，得出各組份的最佳含量范圍。以此為基礎我們做了大量的工藝試驗，最終得到了電鍍鎘溶液各組份鍍層厚度影響的關系圖（見圖1）。

氰化物含量過低，鍍層均鍍能力差，陽極容易鈍化，不易溶解，過高會降低允許的陰極電流密度范圍的上限制和陰極電流效率，陰極附近析出大量氣泡，鎘鍍層難以析出，對分散能力和沉積速度均有不良影響。較高的鎘含量能提高允許的陰極電流密度范圍上限值，鎘含量過高時，會降低陰極極化作用，使鍍層結晶粗大，鍍液的均鍍能力下降。氫氧化鈉含量過高，電流效率降低，電解液堿度增大，鍍層發暗并帶黑條紋，容易起泡；氫氧化鈉含量過低，電解液導電性差，沉積層分布不均勻。氫氧化鈉在規定范圍內可增加電解液的導電性，防止游離氰化物的水解，提高游離氰化物的相對含量。

1.2 電流密度以及電鍍時間對鍍層厚度的影響

電沉積過程中，電鍍時間過短往往因為電鍍不充分而導致平均沉積速率很小，電鍍時間過長鍍液中有效成分大量消耗平均沉積速率也不理想，因此選擇一個合適的電鍍時間可以有效利用電鍍液，也可以生成表面粗糙度低的鍍層。

電流密度增加可以加快陰極陽離子的還原，成核速度逐漸增加，晶界逐漸模糊；但電流密度過大時陽離子容易集中在高電流密度區域，被還原金屬來不及擴散，在高密度區域快速生長導致晶粒之間界面明顯，表面不平整。故選擇合適的電流密度對電鍍膜層的質量影響比較大。

不同電流密度條件下零件電鍍膜層的厚度不同，由于原始記錄采用的電流密度為1.5A/dm2、以及3A/dm2電鍍時間又各異，所以固定電鍍時間為18min，通過改變電流密度，測量鍍層厚度，最終得出電流密度與鍍層厚度的關系圖如圖2所示。

由圖2可以看出，隨著電流密度以及電鍍時間的增長，鍍鎘層厚度先增大后基本保持不變，但是鍍層質量變差，鍍層粗糙并且局部燒焦。所以為了滿足實際生產要求，需要找出優化的電流密度以及電鍍時間，結果如表1所示。

2 結論

（1）通過單因素和正交實驗研究，找到光亮氰化鍍鎘液的最佳控制點，最終確定了氰化鍍鎘液維護控制在氰化鈉：110～120g/L，氧化鎘：28～30g/L，氫氧化鈉：15～17g/L，光亮劑：1.2%（初配時）時，零件鎘層厚度比較均勻。（2）隨著電流密度的增大，電鍍時間的增長，鍍層厚度先增大后幾乎不變，但是鍍層外觀粗糙，有局部燒焦的現象。所以選擇合適的電流密度以及電鍍時間至關重要。

參考文獻

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