镉是银白色有光泽的软质金属，其硬度比锡硬，比锌软，可塑性好，易于锻造和辗压。 镉的化学性质与锌相似，但不溶解于碱液中，溶于硝酸和硝酸铵中，在稀硫酸和稀盐酸中溶解很慢。在室温和干燥的空气中，几乎不发生变化，但在潮湿的空气中镉则易氧化，生成一层薄膜覆盖于表面后，防止了金属继续被氧化，起到了一定的保护作用。如特殊要求必须镀镉外，从清洁生产要求应采用无镉、代镉工艺。 镉的蒸气和可溶性镉盐都有毒，必须严格防止镉的污染。 镉的标准电极电位为-0．40V，比铁的标准电极电位-0．44V稍正，但在3％氯化钠溶液中，镉的电极电位则比铁负。因此，镀镉层对钢铁制件来说，其保护性能随使用环境而变化。在一般条件下或在含硫化物的潮湿大气中，镀镉层属阴极性镀层，起不到电化学保护作用；而在海洋和高温大气环境中，镀镉层属阳极性镀层，其保护性能比锌好，故航空、航海及无线电和电子产品的零件需要镀镉。因为镉污染后的危害很大，价格亦昂贵，所以通常采用镀锌层或合金镀层来取代镀镉层。 目前国内生产中应用较多的镀镉溶液类型有：氨羧络合物镀镉、酸性硫酸盐镀镉和氰化物镀镉。此外还有焦磷酸盐镀镉、碱性三乙醇胺镀镉和HEDP镀镉等。 目前采用的镀液有氯化铵、氨三乙酸、乙二胺四乙酸及氯化铵、氨三乙酸两种类型。 由于乙二胺四乙酸(EDTA)和氨三乙酸(NTA)作为镉的络合剂，对镉有较高的络合能力，所以阴极极化作用大，镀层结晶细致，镀液的均镀能力和深镀能力好，质量不亚于氰化镀镉。 1．工艺规范(见表3—2—1) 表3—2—1氨羧络合物镀镉工艺规范   2．镀液配制方法(以配方2为例)、 (1)将氯化铵倒入镀槽，加入80℃左右的热水至计算体积的l／3，搅拌至溶解；再将硫酸镉加入到氯化铵镀液中，搅拌至溶解。 (2)在另一容器中用适量的水将氨三乙酸和乙二胺四乙酸混合后调成糊状，再用浓度约20％的氢氧化钠溶液在不断搅拌下慢慢加入使溶液透明(此时pH=5．8)，然后将此溶液再在搅拌情况下缓慢地加入到含硫酸镉的镀液中。 (3)调整pH值至工艺规范(用盐酸或氨水)，再加入添加剂等，加水至规定体积，过滤、分析、调整后，用小的阴极电流密度通电处理几小时即可正式生产。 (4)添加剂的制备和加入方法。称取0110固色粉100g，或称取50％固色剂Y液体200g，溶于1L水中，加活性炭5g～8g，搅拌脱色过滤。取100％六次甲基四胺加入上述滤液，再加500mL水，搅拌溶解(于玻璃烧杯或搪瓷桶，忌用金属桶)。加热煮沸，直至大量结晶析出，即得光亮剂。这时以水稀释至2L，加5g～8g活性炭。此时每mL溶液含0．05g固色粉。使用时用水稀释10倍～20倍，在搅拌情况下逐渐加入镀镉溶液中。 3．镀液成分和工艺规范的影响 (1)镉含量。挂镀时镉含量可用上限；滚镀时则宜用下限。镉的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。镉的含量稍高，允许的阴极电流密度大，沉积速度快，但过高时，会使镀层粗糙。 (2)络合剂。氨三乙酸和乙二胺四乙酸都是镉的络合剂，都能提高阴极极化作用和均镀能力，乙二胺四乙酸作用更大。络合剂的用量要与镉的含量成比例，一般氨三乙酸和镉的比值为4～5；乙二胺四乙酸和镉的比值为0．7～1．0。比值过高，所允许的阴极电流密度范围的上限值降低，电流效率也低；比值过小，均镀能力差，阳极容易钝化，镀层结晶粗糙，光亮性较差。 (3)氯化铵。主要起导电盐的作用，可提高镀液的导电性能，扩大阴极电流密度的范围，活化阳极。其含量在夏季宜选工艺规范上限，冬季宜选下限。 (4)添加剂。主要有镍盐和锌盐，还有硫脲、阿拉伯树胶粉、桃胶、固色粉等。把它们配合起来使用，效果更好。 当电镀溶液中硫酸镍的含量达到0．1g／L～0．2g／L时，就能与镉共沉积，使镀层光亮细致。但是含量超过0．5g／L时，反而使镀层发暗，钝化膜光泽降低。 氯化锌和硫脲可形成硫化锌胶体，它也像其他胶类一样(如阿拉伯树胶粉等)，可提高阴极极化作用。硫脲还可隐蔽铜杂质。但这些类型的添加剂都不能加得过多，否则，不仅使镀液浑浊，而且会夹杂在镀层中，使镀层发脆，颜色发暗。它们的分解产物也会降低镀层的质量。因此，要少加勤加，还要定期用活性炭处理，除去其分解产物。 固色粉可使镀层光亮，提高均镀能力。但是，它与硫脲合用，能增大镀层脆性；与阿拉伯树胶粉合用则减小镀层的脆性。 桃胶与硫脲合用，能使镀层光亮细致，桃胶在溶液中较稳定，寿命较长，镀层的脆性也较低，但是含量过高容易使镀层出现针孔。 (5)pH值。pH值过低，络合物的离解度增大，镀液中的镉离子浓度升高，易使镀层结晶粗糙；pH值过高(超过7．5)，镀液易浑浊，有氨气逸出，电流效率稍降低，镀层发脆。 可用盐酸、氨三乙酸和浓氨水调整pH值，但是不宜采用氢氧化钠，否则容易形成絮状的氢氧化镉而悬浮在镀液中，降低镀层质量。 (6)温度。温度不宜过高，否则会加快镀液的挥发，促使氯化铵的分解和氨气逸出，同时使镀液中的镉离子量增加，导致镀液不稳定。但温度过低时，沉积速度慢，氯化铵容易呈结晶状析出。 (7)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。 (8)杂质的影响及去除方法： ①金属杂质。铜、铁、铅等均属有害杂质，都会使镀层发暗发脆。一般可用低的阴极电流密度长时间通电处理的方法除去。 ②有机杂质。有机杂质会使镀层出现脆性和降低防腐性能。除去有机杂质的方法是在镀液中加入活性炭约3g／L～4g／L，充分搅拌后，静置数小时，过滤镀液，补充添加剂，试镀合格即可生产。常见故障及纠正方法，如表3—2—2所列。 表3—2—2常见故障及纠正方法 |
