氯化铵镀镉工艺研究.doc

氯化铵镀镉工艺研究井玉兰(北京航空材料研究院，北京1 00095)【摘要】本文介绍的氯化铵镀镉是一种带有添加剂的无氰型镀镉工艺，本文对氯化铵镀镉 的氢脆性能、槽液成分、工艺条件等进行了研究。【关键词】氯化铵、镀镉、氢脆v 、一一 一刖吾高强度钢舫护为避免氢脆一般采用低氢脆或无氢脆的电镀工艺目前美国波音公司采用 低氢脆氰化镀cdt(bac5 804)”，麦道公司采用松孔镀镉(dps928)”，国内采用低 氢脆无氰镀cdti【hbx1 07)”，本文叙述的是一种带有添加剂的氯化铵镀镉工艺。以 上几种防护工艺的共同特点是其镀层均为疏松、多孔、便于除氢而保证其低氢脆特性 氯 化铵镀镉工艺中使用有机添加剂，而一般低氢脆镀镉工艺都避免使用有机添加荆，唯恐影 响低氢脆性能在镀前处理中，允许使用带缓蚀剂的弱腐蚀溶液，本文重点研究了_该工艺 的氢脆性能，同时还研究了工艺参数(温度、电流密度、ph等)对镀层的影响二试验2i试验材料用于电镀工艺试验的试片为l 001dlx5 0mm x 20mm普通碳钢板； 用于检验弱腐蚀和镀镉溶液氢脆性能的试样为1 00mmx8mmx2mm的3 0c洲,sini 2a钢试片(钢的强度不低于1 7 0 kgfmm2，表面加工粗糙度为凡25一i2 5)；用于氢脆的缺1拉棒试样材料为300m高强度钢。22试验用电镀溶液及弱腐蚀溶液氯化铵镀镉溶液 弱腐蚀溶液 氯化镉405 0 gl盐酸 501 00 gl 氯化铵 200280 gi缓蚀剂4 05 0 gl 氯化钠 304 0 g九温度 室温添加剂12 g1时间12 min温度 室温(j卜溶液配制后在书赳下放置24h) ph46电流密度 3812kdm223试验方法 (i)应力弯曲法险验溶液的氢脆性能， (2)延迟破坏氢脆试验按hb5 06 7氢脆试验方法。三结果与讨论31应力弯曲法检验弱腐蚀溶液和镀镉溶液 本工艺规定高强度钢弱腐蚀溶液和镀镉溶液在使用前必须用应力弯曲试验方法进行测定检验使用30c。misini 2a钢制作的板状试样。为在磨光试样上建立拉伸应力，在用夹布胶木制作的特种夹具(图1所示)上弯曲试样，借助于有螺纹m610，精度不大于005mm的螺钉在夹具中进行弯曲一】30试样上的拉伸应力按下式进行计算：g=i 48、式中： g一外部施加的应力(kgfnam2) h一试样厚度(m)， f一挠度(mm)挠度的测定用千分表监控根据上述公式计算图1为在试样上建立拉伸应力的夹具 挠度值(f)为49mm。具体方法是将三个应力状态(g=i 4 5kgfl口n2)下的试样除油，水洗后在弱腐蚀溶液中 浸泡，经过30min试样从溶液中取出，水洗并观察，在试样上不应有裂纹，如果试样上有 裂纹，弱腐蚀溶液禁止使用。镀镉溶液的测定是将三个应力状态下的试样在盐酸加乌洛托 品的弱腐蚀溶液中浸12min，然后在氯化铵电解液中镀镉(1adm 2，6 omin)，在此 之后试样水洗并观察，在试样上不应有裂纹如果试样上有裂纹，镀镉溶液禁止使用。按上述方法我们对所配的弱腐蚀溶液和氯化铵镀镉溶液都进行了检测，检验结果在试 样上没有裂纹，可以用于高强度钢的弱腐蚀和镀镉。32缺口延迟破坏试验hb5 06 7的氢脆试验方法是鉴定氢脆性能的最重要的方法，将其与应力弯曲试验方法进 行对比电镀工艺条件：1adm2，4 5miil，室温。镀后在3h之内19 o除氢l 2h，然后 钝化处理。多次试验结果表明，带有添加剂的镀镉溶液镀的试棒每次氢脆试验能都不合 格，经扫描电镜分析为典型的氢脆断口。通过该试验说明氯化铵镀镉的氢脆性能不如其它 高强度钢镀镉工艺，而应力弯曲的试验方法也没有缺e1拉棒试验方法苛刻。34槽液成分对氯化铵镀镉的影响341添加剂的影响 添加剂在溶液中起光亮作用，并可以改善镀层结构，使镀层细致，添加剂的含量应控制在工艺所推荐的范围内。342氯化铵 氯化铵是镉的主要络合剂，氯化铵的络合能力比较差，单用氯化铵这种络合剂，镀层结晶粗糙，一般含量控制在20028091氯化铵的含量不宜太高，冬季温度低含量太 高易析出，配槽液时可根据季节温度的变化决定含量的上、下限。3 43氯化镉 氯化镉在电解液中是主盐，提供cd离子，当镉含量太高时镀层易析出粗糙毛刺，太低时，在阴极没有cd离子沉积。344氯化钠 氯化钠提高溶液的导电性，同时还能提高阴极极化作用，从而促使阴极上析出结晶较细和较均匀的沉积层。35工艺条件对氯化铵镀镉的影响351 ph的影响 氯化铵镀镉溶液的ph值应在56之间，呈弱酸灶如果电解液的ph值过高，则会因镉盐的水解在阴极附近产生和聚集氢氧化镉，溶液变得混浊、不透明、并有沉淀产生，镀层发暗、粗糙当电解液的酸度过高时，会使氢强烈地析出，溶液同样也变得混浊不清， 沉积速度慢。溶液ph值的最佳范围应控制在46之间一13l352温度的影响 氯化铵镀镉溶液工作温度为室温温度很低时，沉积速度慢，镀层外观呈深灰色，而且溶液中的氯化铵易析出在较高的温度下，镀层外观呈浅灰色因此，温度在1 535都是较合适的范围353电流密度的影响 在允许范围内提高电流密度可以促使形成晶粒较细的沉积层通过试验证明本工艺电流密度的最佳范围力o812adm2，电流密度低，沉积速度慢，高于12adml时在阴极 的尖端产生树枝状的疏松沉积层或者在阴极的整个表面上产生连续的海绵沉积层。36镀层物理性能和防护性能361镀层外观 氯化铵镀层是结晶细致、均匀的灰色镀层，经钝化后呈彩虹色，肉眼观测无针孔和麻点。362镀层与基体金属结合力 目视察看的检查方法，镀层没有鼓泡表明镉层结合质量好，划线试验镀层无翘起或剥离363镀层的盐雾试验按astl4811 7进行中性盐雾试验。试验材料为普通碳钢板，工艺条件为1adm2，45min，镀层厚度1 4一i 6舯三酸钝化，经360h连续盐雾试验所有试片均未出现任何腐蚀。四结论1槽液成分简单，稳定性好，易于操作；2用应力弯曲法，试样在弱腐蚀和镀镉溶液中部没有裂纹，溶液的氢脆性能合格；3用缺口拉棒进行延迟破坏试验，试样未通过2 00h就玻断，说明应力弯曲试验方法检验 氢脆性能的标准比缺口拉棒试验方法的标准低：4溶液中不舍氰化物，减轻污水处理负担，有利于环境保护。参考文献1process specification bac5804 low hydrogen embrittlemcnt cadmilillltltaniuma