氯化钾无氰镀镉故障分析与处理

2017-04-18郭崇武王小东

电镀与涂饰 2017年23期

郭崇武 *，王小东

（1.广州超邦化工有限公司，广东广州 510460；2.中航力源液压股份有限公司，贵州贵阳 550018）

新型氯化钾无氰镀镉工艺在贵州航空航天企业已投入规模化生产[1-4]，根据生产运行情况对其进行改进后，镀液和镀层性能均能较好地满足航天工业部标准QJ 453–1988《镀镉层技术条件》的要求[5]。但氯化钾无氰镀镉溶液的成分比较复杂，其工艺中的一些问题还有待进一步的研究。为了提高镀液维护技能，以NCC-617氯化钾无氰镀镉工艺为例，分析和总结了4例故障的处理方法。该工艺的镀液配方及工艺条件为：氯化镉 25 ～ 35 g/L，配位剂 100 ～ 140 g/L，氯化钾 140 ～ 180 g/L，pH 6.5 ～ 7.5，温度 15 ～ 35 °C，阴极电流密度 0.5 ～ 1.5 A/dm2。

1 故障处理

1.1 镉的沉淀物

有一次在下班前向氯化钾无氰镀镉槽中补加NCC-617补给配位剂10 g/L，同时补加4.5 g/L氢氧化钠，用空气搅拌镀液10 min。第二天上班后发现镀槽中悬浮许多沉淀物，镀液变成了乳白色。分析认为：加配位剂后未充分搅拌，导致镀槽底部有未溶解的配位剂，镀液静置时配位剂继续溶解，使镀液局部的配位剂浓度过高，于是生成了镉的沉淀物。根据这种沉淀物中含有镉离子、氨三乙酸根以及氢氧根的特性[1]，制定了加酸和加热处理的方案。取镀液500 mL加热至70 °C，加盐酸降低镀液pH至4.5左右，待沉淀物消失后加氢氧化钠将pH调回到7.0左右。进行267 mL赫尔槽试验，以0.5 A电流施镀40 min，试片正常。遂按此方案处理镀槽，排除了这次故障。

1.2 有机杂质过多

在生产中镀槽会积累一定量的有机杂质，这些杂质来源于有机添加剂在电镀过程中的分解产物。其中一些有机杂质具有阴极极化作用，当其含量过高时会产生过高的阴极极化，导致电流效率下降。尤其是低电流密度区，当阴极极化高至一定程度时，镉离子的沉积将受到严重影响。

某氯化钾无氰镀镉槽使用一年未进行过活性炭处理，低电流密度区镀层出现粗糙现象，硝酸出光后镀件低电流密度区无镀层，车间几经调整均无明显效果。供应商取镀液进行267 mL赫尔槽试验，以0.5 A电流施镀20 min，试片中高电流密度区镀层厚度正常，但低电流密度区镀层厚度明显偏低，尤其是在距离阴极远端1 cm处，镀层厚度不到正常值的1/2。向镀槽中加活性炭粉3 g/L，然后加热镀液至60 °C并搅拌120 min，镀液过滤后再进行赫尔槽试验，低电流密度区镀层厚度达到了正常值，且镀层的光亮度得到了明显改善。显然这次故障是镀槽中有机杂质过多造成的。车间按此方案向镀槽中加活性炭3 g/L，在60 °C下搅拌2 h，过夜后过滤镀液，试镀产品经检验后确认，高、低电流密度区的镀层质量均正常。

1.3 金属杂质

目前国内工业级的氯化镉含杂质较多，一般还不能应用于氯化钾无氰镀镉。有一次向镀槽中补加工业氯化镉8 g/L，小电流电解后试镀，镀层外观合格，但经2%的稀硝酸出光后镀层变黑且粗糙。这显然是氯化镉中一些金属杂质被带到镀槽中所造成的。

取样分析镀液中的铜和铅杂质[6-7]，其质量浓度分别为0.7 mg/L和8.4 mg/L，可见镀液主要受到了铅杂质的污染。以小电流电解12 h后补加光亮剂0.5 mL/L，再试镀和进行稀硝酸出光，镀层外观正常，故障被排除。

1.4 配位剂浓度偏低

镀镉层厚度一般要求8 ～ 12 μm，有时要求镀层厚度为20 ～ 24 μm。用某氯化钾无氰镀镉槽镀8 ～12 μm的镉镀层正常，但镀20 ～ 24 μm厚时，镀层高电流密度区出现粗糙现象。根据经验，镀槽中配位剂浓度偏低或含有某些金属杂质都会出现这种现象。从镀槽中取样进行267 mL赫尔槽试验，补加配位剂10 g/L后用氢氧化钠溶液调节镀液pH至7左右，以0.5 A电流施镀100 min，高电流密度区镀层未出现粗糙现象。可见这次镀槽故障主要是配位剂浓度偏低引起的。配位剂浓度偏低时，阴极极化作用下降，容易导致镀层晶粒粗大。向镀槽中补加NCC-617补给配位剂10 g/L，故障得以排除。