专利名称：一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属制品的表面处理方法及设备，具体涉及一种在具有深/盲孔的异 形钢件上镀镉的工艺，尤其是一种适用于大规模生产、清洁、环保的无氰镀镉工艺。
背景技术：
以前，对具有深孔、盲孔的异形特种工件的表面防腐处理，由于形状复杂、性能要 求高、使用环境恶劣等特点，一直采用氰化电镀工艺。但氰化物是剧毒化学品，购买、运输、 储存、管理相当繁琐。氰化电镀生产过程中逸出的气体也有毒，氰化废水的处理对安全和通 风要求极高。为了消除剧毒氰化物造成的危害，有效地保护环境和操作者的身心健康，各国 都先后出台了相关法规，我国的《清洁生产促进法》和国务院23号令明确要求电镀行业要 “淘汰氰化电镀等落后生产工艺”。镀镉一般在航空、军工等特殊行业应用，目前绝大多数的厂家都采用的氰化镀镉 工艺，仅有的几家采用的是通用的无氰镀镉工艺，在生产中普遍存在着溶液控制和维护较 难，电流密度范围较窄，深镀和覆盖能力较差，镀层色泽发暗、粗糙、发毛等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，它能满足钢 件镀镉处理后的长期储存及使用要求，提高处理钢件的质量和稳定性，所产生的废水容易 处理，节省废水处理费用，有利于保护环境和操作者的身心健康。本发明所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其工序如下化学除油、电解除油、热水洗、冷水洗、酸洗、冷水洗、中和、冷水洗、无氰镀镉、冷水 洗、热水洗、压缩空气吹干、回火去氢、出光、冷水洗、表调、中温磷化、冷水洗、干燥、检验；无氰镀镉工序电镀液的配方硫酸镉(CdSO4· 8/3H20) 40 50g/L，氯化铵(NH4Cl)180 220g/L，氨三乙酸(NTA)50 70g/L，乙二胺四乙酸(EDTA) 25 30g/L，主添加剂LD-5030A 5 8ml/L，光亮剂LD-5030B 5 8ml/L，细化剂LD-5030C 5 8ml/L，pH 值 6. 2 6. 7;无氰镀镉工序的工艺条件温度10 35 °C，阴极电流密度JkO. 5 2A/dm2。(1)硫酸镉提供镉，镉在镀液中与氨三乙酸、乙二胺四乙酸生成络合镉离子，其含 量与络合剂的比例要适当，这样才能有较高的阴极电流密度，同时又能获得结晶致密的镀层。镉含量高低影响镀层的质量，镉含量高会降低阴极极化作用，使镀层粗糙、分散能力降 低，镉含量过低，阴极极化作用增大，镀液分散能力提高，但允许的电流密度降低，沉积速度 降低，影响生产效率。硫酸镉的含量宜控制在40 50g/L。(2)氯化铵主要起导电盐的作用，可提高镀液的导电性能，防止阳极钝化，扩大阴 极电流密度的范围，改善镀液分散能力。氯化铵含量低于160g/L时，镀液分散能力差，镀层 粗糙；氯化铵高于250g/L时，易结晶析出，影响镀层质量。氯化铵的含量宜控制在180 220g/L。(3)氨三乙酸在镀液中与镉生成络离子，提高阴极极化，改善分散能力，使镀层结 晶细致。氨三乙酸的含量要与镉的含量成比例，一般氨三乙酸和镉的比值为3 5。氨三乙 酸含量过高，降低电流效率，阳极溶解过快；氨三乙酸含量过低，降低阴极极化作用，镀液分 散能力差，镀层粗糙等。氨三乙酸含量宜控制在50 70g/L。(4)乙二胺四乙酸在镀液中与镉生成络离子，使溶液中络离子稳定。乙二胺四乙 酸的加入避免了镀层呈海绵状堆积的现象，使镉层结晶细致，减少脆性。随着乙二胺四乙酸 含量的提高，阴极极化电位变负，镀液分散能力变好，但阴极电流效率随乙二胺四乙酸量的 增多而降低。乙二胺四乙酸含量宜控制在25 30g/L。(5)添加剂添加剂分为主添加剂LD-5030A、光亮剂LD-5030B和细化剂LD-5030C
三种，须配合使用，起提高阴极极化、细化结晶、提高光亮和整平作用等。添加剂含量太低 时，镀层粗糙，均镀能力差，工件深凹部位发暗或无镀层。添加剂含量太高时，溶液浑浊，镀 层发脆，有针孔。因此，生产中要勤加少加，还要定期用活性碳处理除去其分解产物。(6) pH值pH值过低，络合物的离解度增大，溶液中的镉离子浓度升高，易使镀层 结晶粗糙。PH值过高，溶液易浑浊，有氨气逸出，电流效率降低，镀层发脆。pH值宜控制在 6. 2 6. 7。(7)温度温度不宜过高，否则会加快溶液的挥发，促使氯化铵的分解和氨气逸 出，同时使溶液中的镉离子量增加，导致溶液不稳定。但温度过低时，沉积速度慢，氯化铵容 易呈结晶状析出。(8)阴极电流密度电流密度过低，沉积速度慢，镀层表面呈灰白色，而且深凹部 位呈灰黑色。电流密度过大，镀层粗糙，氢气析出剧烈，容易产生条纹。阴极电流密度宜控 制在 0. 5 2A/dm2。所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其特征是所述的化学去 油工序，选用市售的无磷去油剂RLQ-110，不锈钢槽，内壁设蛇形不锈钢加热管，通蒸汽加 热，温度50 80°C，时间5 lOmin。所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其特征是所述的电解去 油工序，选市售的无磷去油剂RLQ-115A，不锈钢槽，内壁设蛇形不锈钢加热管，通蒸汽加热， 温度50 80°C，电流密度5 20A/dm2，阳极去油5 8min，阴极去油0. 5 2min。所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其特征是所述的回火去 氢工序，在镀后4小时内进行回火去氢处理，在井式电炉进行，温度为180 200°C，时间 4 5h。去氢的温度不要超过220°C，否则可能引起“镉脆”现象。氢脆是表面处理中最严 重的质量隐患之一，通常表现为应力作用下的延迟断裂现象。和氰化镀镉相比，无氰镀镉的 阴极电流效率更高，析氢副反应少，加上镀层致密，使得渗入到钢基体中的氢含量较少。但
4对于高碳钢来说，这种低氢脆性还是不够安全的，镀镉后还需回火去氢。所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其特征是所述的出光工 序，用10 30g/L硝酸，不锈钢槽，槽内壁衬软PVC材料，室温，时间1 3s。无氰镀镉层回 火去氢后，镉层表面呈黑黄色。主要原因是无氰镀镉中采用的添加剂主要成分为有机物，电 镀时会随着镉层的沉积少量的夹杂在镀层中，在回火去氢时会折出到镉层表面。出光工序 的作用是去除镉层回火去氢后表面生成的黑黄色附着物。所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其特征是所述的表调工 序，选用市售的表调剂LD-13001 2g/L，不锈钢槽，pH值8 9. 5，室温，时间0. 5 Imin0 作用是改变金属表面的微观状态，细化磷化结晶，便于磷化膜的生长。所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其特征是所述的中温磷 化工序，选用市售的磷化剂LD-2121CA，游离酸度0. 6 1点，总酸度14 20点，不锈钢槽， 温度45 60°C，时间3 5min。作用是进一步提高镉层的耐蚀性。磷化温度宜采用45 600C，温度过低，不易形成磷化膜层；温度过高，膜层粗糙发黑。按国标和有关标准对镀镉层进行了外观、厚度、结合力、孔隙度、耐蚀性等性能的 理化检测，结果全部达到要求。检测项目及结果见下表
权利要求
一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其工序如下化学除油、电解除油、热水洗、冷水洗、酸洗、冷水洗、中和、冷水洗、无氰镀镉、冷水洗、热水洗、压缩空气吹干、回火去氢、出光、冷水洗、表调、中温磷化、冷水洗、干燥、检验；无氰镀镉工序电镀液的配方硫酸镉(C dSO4·8/3H2O)40～50g/L，氯化铵(NH4Cl)180～220g/L，氨三乙酸(NTA)50～70g/L，乙二胺四乙酸(EDTA)25～30g/L，主添加剂LD 5030A 5～8ml/L，光亮剂LD 5030B 5～8ml/L，细化剂LD 5030C 5～8ml/L，pH值6.2～6.7；无氰镀镉工序的工艺条件温度10～35℃，阴极电流密度JK0.5～2A/dm2。
2.根据权利要求1所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其特征是 所述的化学去油工序，选用市售的无磷去油剂RLQ-110，不锈钢槽，内壁设蛇形不锈钢加热 管，通蒸汽加热，温度50 80°C，时间5 IOmin。
3.根据权利要求1所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其特征是 所述的电解去油工序，选市售的无磷去油剂RLQ-115A，不锈钢槽，内壁设蛇形不锈钢加热 管，通蒸汽加热，温度50 80°C，电流密度5 20A/dm2，阳极去油5 8min，阴极去油0. 5 2min。
4.根据权利要求1所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其特征是 所述的回火去氢工序，在镀后4小时内进行回火去氢处理，在井式电炉进行，温度为180 200°C，时间 4 5h。
5.根据权利要求1所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其特征是 所述的出光工序，用10 30g/L硝酸，不锈钢槽，槽内壁衬软PVC材料，室温，时间1 3s。 无氰镀镉层回火去氢后，镉层表面呈黑黄色。
6.根据权利要求1所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其特征是 所述的表调工序，选用市售的表调剂LD-13001 2g/L，不锈钢槽，PH 8 9. 5，室温，时间 0. 5 lmin。
7.根据权利要求1所述的一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其特征是 所述的中温磷化工序，选用市售的磷化剂LD-2121CA，游离酸度0. 6 1点，总酸度14 20 点，不锈钢槽，温度45 60°C，时间3 5min。全文摘要
本发明公开一种在具有深/盲孔的异形钢件上镀镉的工艺，其工序如下化学除油、电解除油、热水洗、冷水洗、酸洗、冷水洗、中和、冷水洗、无氰镀镉、冷水洗、热水洗、压缩空气吹干、回火去氢、出光、冷水洗、表调、中温磷化、冷水洗、干燥、检验；电镀液的配方硫酸镉40～50g/L，氯化铵180～220g/L，氨三乙酸50～70g/L，乙二胺四乙酸25～30g/L，主添加剂，光亮剂，细化剂，pH值6.2～6.7。本发明有效提高了特种产品质量和稳定性，保障了产品的使用性能，延长了使用寿命；生产过程清洁、环保，能有效的保护环境和操作工人的身心健康，符合清洁生产的要求。
文档编号C25D3/26GK101942681SQ20101021107
公开日2011年1月12日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年6月28日
发明者彭先勇, 黄平 申请人:重庆长安工业(集团)有限责任公司