浅谈电镀锌—镍合金代替氰化镀镉工艺的可行性
无氰镀镉替代氰化镀镉工艺研究
无氰镀镉替代氰化镀镉工艺研究发布时间：2021-05-20T07:35:29.295Z 来源：《防护工程》2021年4期作者：刘飞[导读] 该文章就是对新配方无氰镀镉镀液成分和工艺流程以及电镀的相关参数进行详细的分析，然后与传统的氰化镀镉工艺进行详细的对比分析。
航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江哈尔滨 150066摘要：该文章就是对新配方无氰镀镉镀液成分和工艺流程以及电镀的相关参数进行详细的分析，然后与传统的氰化镀镉工艺进行详细的对比分析。
通过相关结论证明无氰镀镉工艺氢脆性要优越于氰化镀镉，无论是在镀液分散能力上，还是在耐腐蚀性能上以及其他方面都比较接近于氰化镀镉，因此在飞机起落架碳钢以及其其他金钢零件上运用到的氰化镀镉逐渐被取代，下文对相关内容进行深入分析。
关键词：无氰镀镉；氰化镀镉；性能前言：在飞机起落架碳钢和低合金钢零件中比较常见的一种防护工艺就是电镀镉。
通常镀镉层阴极性较强，因此对于电化学保护效果并不理想，不过在外界自然因素影响下，镉镀层具有阳极性，在保护钢制零件效果相对较好。
然而氰化镀镉中使用了毒性较大的氰化物，因此会污染环境，处理废水的成本也就增加了。
目前就我国的工艺技术来看已经有新型工艺出现并且得到良好取代，但是还是未广泛使用在航空工业。
那么我们要不断研究分析新型的无氰镀镉工艺技术，比较传统氰化镀镉工艺技术，无氰镀镉技术条件和型号都要进行有效制定，从而让其型号标准能够得到有效满足，并且在工艺技术中得到全面推广。
1 工艺实验分析1.1 电源和阳极第一，直流电源选用的是纹波系数不大于百分之五的硅整流器，型号为KDA-2000/12，指针式的电压表、电流表精度是不能低于0.5级。
第二，阳极选用的是Cd-1或者是Cd-2的板形材料。
1.2 试样分析第一，结合力试片。
材料主要是为30CrMnSiA，规格为100mm×25mm×1mm，Ra小于0.8μm，镀层厚度则是为8-12μm，为4片的数量。
电镀锌镍合金工艺
电镀锌镍合金工艺
电镀锌镍合金工艺是一种抛光过的表面处理方法，它是在表面覆盖一层由锌、镍和其他金属(如铜)元素组成的合金，从而获得耐腐蚀、耐磨、耐摩擦性能优异的表面。
电镀锌镍合金工艺是以电镀为基础，先将物料放入电镀槽中，通过电解技术将锌、镍及其他金属元素转化为氧化物，然后在物料表面形成一层致密的电镀膜。
这种电镀膜称为锌镍合金。
电镀锌镍合金工艺的优点是表面硬度好，耐磨，耐腐蚀性能强，反应性能优异，无毒无害，对环境友好，不易变色，美观大方，可以抗腐蚀、抗振动、抗温度变化，可以承受一定的电压和电流。
电镀锌镍合金工艺的流程分为三步：
1.首先，将物料放入电镀槽中，加入锌、镍及其他元素的电解溶液，并用电解设备进行电解，电解时间一般为5-10分钟，此时物料上会形成一层电镀膜，即锌镍合金。
2.然后，将电镀膜进行抛光处理，以去除表面锈蚀，使表面光洁，并减少锈斑和杂质沉积的可能性。
3.最后，将抛光后的电镀膜进行烤漆处理，以保护表面，增加表面耐腐蚀、耐磨、耐摩擦性能，并使表面美观大方。
电镀锌镍合金工艺也有其缺点，例如表面光洁度和细节较差、生产效率低、成本较高等。
此外，电镀锌镍合金工艺还存在一定的毒性风险，因此需要严格按照规定的流程进行操作，以避免毒性风险的发生。
总之，电镀锌镍合金工艺是一种用于表面覆盖耐腐蚀、耐磨、耐摩擦性能优异的膜的工艺，它的优点是表面硬度好，耐磨，耐腐蚀性能强，反应性能优异，无毒无害，对环境友好，不易变色，美观大方，可以抗腐蚀、抗振动、抗温度变化，可以承受一定的电压和电流；缺点是表面光洁度和细节较差、生产效率低、成本较高等，还存在毒性风险，因此必须按照规定的流程进行操作，以避免毒性风险的发生。
电镀发展趋势：替代氰化物镀碱铜工艺各配方与应用
电镀发展趋势：替代氰化物镀碱 铜工艺各配方与应用
应用新的环保型无氰镀铜工艺，是发展的主要趋势。大家在选用无氰 镀铜新工艺要看此工艺能否达到以下技术要求： 1、镀液中的铜离子与活泼金属基体如铁不发生置换反应，这就要 求络合剂与铜离子有很强的络合稳定性，防止置换反应。活泼金属铁、 锌合金等容易与铜离子发生置换反应。为了保证铜镀层与基体的结合力， 必须保证铜离子与活泼金属铁、锌合金等不发生置换反应； 2、电镀初期，活泼金属具有“被活化”作用； 3、镀液必须具备较好的分散能力和覆盖能力； 4、铜镀层晶粒细小、紧密； 5、镀液稳定、工艺可控； 6、生产及维护成本与氰化物镀铜相当。
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电镀发展趋势：替代氰化物镀碱铜工艺各配 方与应用
电镀是国民经济基础性行业之一，从衣食住行到学习工作的 各个领域、从机械制造业到五金工具、从民用到军用、从电 子信息产业到航空航天，社会对电镀的需求越来越广泛。世 界各国也非常重视这一产业的发展，2007年诺贝尔化学奖颁 给了德国表面化学应用科学家哈德· 埃特尔。但电镀属于重污 染高能耗行业，治理起来困难大，如何发展一种无毒、清洁、 低能耗的电镀工艺是一个多世纪来各国电镀行业所面临的一 个重大难题。 氰化物的剧毒性，决定了氰化镀铜工艺终究将被淘汰，找 到能满足生产实际的、可替代的无氰镀铜工艺是当今镀铜工 艺发展的必然趋势，2002年国家经贸委等九部委联合就下发 文件要求取缔使用氰化物电镀，国宝过滤机官网也常收到热 心网友询问关于替代氰化物镀碱铜工艺方面的信息，今天我 们就来与大家探讨。
电镀发展趋势：替代氰化物镀碱 铜工艺各配方与应用
以上工艺都是范围窄，不稳定，不适合锌合金等，从国宝过滤机与全国电镀 同行交流总结，推荐德国化学(sake)公司LJ-cu99无氰镀铜新工艺，其大范围 的成功应用打开了国内无氰物镀铜实现清洁生产的大门，在上海，深圳，天津 等环保排放极其严格的区域经过市场的考验其特点：
以锌镍合金电镀替代化学镀镍作为中间层的铝合金无氰镀镉工艺
以锌镍合金电镀替代化学镀镍作为中间层的铝合金无氰镀镉工艺郭崇武【摘要】Zinc immersion, Zn-Ni alloy pre-plating, cyanide-free potassium chloride cadmium coating, and low chromium chromate passivation layer were successively carried out on the surface of aluminum alloy. The Zn-Ni alloy coating is made in either an alkaline bath or an acidic bath. The coatings prepared on aluminum alloys have good adhesion strength and corrosion resistance in that no blistering and fall-off occurred after thermal shock test, and no white rust was formed after a 2520-hour neutral salt spray test. The coating structure overcomes the blistering problem often occurred for that commonly used with electrolessly plated nickel coating as an intermediate layer.%在铝合金表面依次制备浸锌层、锌镍合金预镀层、氯化钾无氰镀镉层和铬酸盐低铬钝化层.锌镍合金预镀采用碱性或酸性工艺皆可.经处理的铝合金在热震试验后没有出现镀层起泡和脱落,在耐中性盐雾试验中耐白锈的时间长达2520 h,可见镀层的结合力与耐蚀性良好.这种镀层结构克服了现行以化学镀镍作为中间层时镀层容易起泡的缺陷.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2018(037)005【总页数】3页(P217-219)【关键词】铝合金;氯化钾无氰镀镉;锌镍合金预镀;耐蚀性;结合力【作者】郭崇武【作者单位】广州超邦化工有限公司,广东广州 510460【正文语种】中文【中图分类】TQ153.1;TQ153.2镀镉层具有优异的耐蚀性，被广泛应用于航空航天、航海的零部件以及一些有特殊要求的电子产品。
表面处理材料碱性无氰挂镀锌镍合金工艺
昆山秀博表面处理材料
表面处理材料碱性无氰挂镀锌镍合金工艺近多年来，昆山表面处理材料为了改善镀锌钢铁制品的耐蚀性，由镀纯锌向锌基合金电镀方向发展，锌基合金镀层主要是锌镍、锌钻和锌铁。
从锌基合金对钢铁的防蚀机理和实际耐蚀性测定两方面来看，均以锌镍合金镀层的耐蚀性为最好。
锌-镍合金镀层作为钢铁制品的防护性镀层，具有优异的耐蚀性能、较低的氢脆性能、良好的成型性能和焊接性能等优特点，传统的锌-镍合金电镀主要采用氰化物溶液体系，氰化物的剧毒性使电镀工业存在严重的公共安全隐患和环境污染。
为此，昆山表面处理材料研究开发碱性无氰电镀锌-镍合金新工艺与新技术。
秀博碱性锌镍合金ZNICKEL980/970碱性无氰挂镀锌镍合金工艺特点：
1、近三十条自动线，100万升市场槽液保有量在正常运行；
2、为大众、奥迪、通用本田、现代等汽车零部件配套使用；
3、工艺经改进后镀液老化速度减慢，每升镀经500A·h后，电流效率依然保持在50%左右；
4、稳定性好、使用电流、温度范围宽、镍含量分布均匀；
5、高防腐性产品的首选工艺。
秀博碱性锌镍合金ZNICKEL980/970碱性无氰挂镀锌镍合金工艺特质：
1、解决传统工艺滚镀沉积速度慢的问题；
2、普通零件1h可以沉积10um以上，热处理零件2h可以沉积10um以上；
3、尤其适合紧固件的滚镀工艺；
4、性价比高、成本低。
可替代氰化镀锌的无晶须锌酸盐镀锌工艺
Ａ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｗ ｈ ｉ ｓ ｋ ｅ ｒ — ｆ ｒ ｅ ｅ Ｚｉ ｎｃ ａ ｔ ｅ Ｚｉ ｎ ｃ Ｐｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ
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摘要 ： 通过 对 Ｂ Ｚ 一 ４ ８ ０锌酸 盐镀 锌工 艺的镀 液和镀 层 性 能测试 ， 对 比现有 的 Ｃ Ｚ 一 ４ ５ ０氰 化镀 锌 工艺 。
锌 酸 盐镀 锌 工 艺的 电流 密度 范 围宽 、 沉 积速度 快 ， 深镀 能 力 、 中性 盐 雾试验 、 Ｓ 气体 腐蚀 试验 均 满
几种常见的电镀锌工艺优缺点
几种常见的电镀锌工艺优缺点
在电镀行业中，相信您一定对电镀锌加工工艺非常的了解，
我们先将电镀锌做一下分类，
再一一了解。
电镀锌如果按电镀加工工艺分的话可以氰化镀锌，酸性镀锌以及碱性无氰锌酸盐镀锌，
今天小编就和你一起了解一下电镀锌这三种工艺的优缺点。
氰化镀锌电镀加工优缺点:
优点：氰化镀锌的结晶比较细致，镀液的分散能力以及覆盖能力都比较好而且如果用钢铁作为集体进行电镀加工的话，不会对钢铁本身造成腐蚀。
缺点：它的电镀溶液含有毒物质氰化物，排放的废水和废气会对坏境有一
酸性镀锌电镀加工优缺点:
优点：它的电镀溶液成本比较低，而且镀液非常稳定电流效率也高。
最主要的是他的镀层沉淀速度快。
缺点：他镀液的均镀能力和深镀能力相对其他电镀溶液比较差，而且镀层的结晶体比较粗糙，只适合加工一些表面结构简单的加工品，而且镀液对钢铁基体设备有一定的腐蚀作用。
碱性无氰锌酸盐镀锌电镀加工优缺点:
优点：电镀溶液不含氰物质，不会对钢铁基体才、造成腐蚀，
钝化膜及时在湿热的大气中也不会轻易出现变色发黑等情况。
缺点：镀层的结合力以及脆性相对于氰化镀锌有一定的差距。
无氰电镀工艺技术现状
无氰电镀工艺技术现状1前言氰化物作为络合物电镀液的络合剂是电镀工业中的重要原料，为世界各国所普遍采用。
但氰化物又是剧毒化学品，其制死量仅仅为5毫克，并且一旦吸收就根本无法救治。
而氰化物电镀液中的氰化物含量少则十几克，多达一百多克，工作槽的液量少则几十升，多达几千升甚至上万升，使得这些电镀的排水中含有氰根而对环境造成污染。
对此，各国都先后出台了治理方案和规定了排放标准。
最终目标是取消氰化物镀种，以其它工艺技术取代这一有毒的工艺。
这就是开始出现无氰电镀（Cyanide-free plating, non-cyanide plating）的原因。
我国开展无氰电镀技术开发已经有三十多年的历史，并且在上世纪七十年代曾经掀起了一个高潮，也取得了一些成果，比如现在锌酸盐镀锌，HEDP镀铜等。
出于当时政治运动式全面推广无氰电镀的需要，还有一些镀种虽然工艺并不成熟，也有勉强上马的，但后来都在实际生产中淘汰出局，氰化物电镀在八、九十年代又重新回潮，且随着我国工业结构的变化和国际加工业的转移，使我国氰化物电镀的用量越来越大。
对我国的生态环境构成了严重威胁。
加之氰化物的生产、运输、储存、使用等各个环节都必须十分注意安全，不容有丝毫疏忽。
因此，国家对氰化物的销售和使用严加控制，规定了严格的管理制度。
包括限制直至取消落后的氰化物电镀工艺。
事实上各国电镀技术界从来都没有停止对无氰电镀的研究和开发。
并且随着相关技术的进步，原来没有的新的电镀添加剂或电镀中间体进入电镀市场，使已有的无氰电镀工艺的质量进一步提高，如象碱性无氰镀锌，使原来难度较大的无氰电镀工艺有了新的进展，如碱性无氰镀铜。
还有一些镀种的无氰电镀工艺有了不同程度的改进，但还不能完全取代这些镀种的含氰工艺。
针对这种情况，有必要对目前无氰电镀技术的现状加以描述，以供从事无氰电镀技术应用或开发的企业或单位参考。
2成熟的无氰电镀工艺2．1镀锌镀锌作为钢铁制品的阳极性保护镀层，是世界上使用量最大的镀种，在我国也不例外。
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浅谈电镀锌—镍合金代替氰化镀镉工艺的可行性
电镀锌-镍合金工艺作为表面处理工程中新型的绿色环保工艺，镀层具有高耐蚀性、低氢脆性、可焊接性等优异性能，相对传统的氰化镀镉工艺更环保。
文章通过对酸性电镀锌-镍合金与氰化镀镉两种工艺进行对比，并对电镀锌-镍合金层与镀镉层的耐蚀性、耐热性、氢脆性等性能进行对比，研究电镀锌-镍合金工艺代替氰化镀镉工艺的可行性。
标签：电镀锌-镍合金；氰化镀镉；氢脆性；镉脆
引言
目前航空工业中钢制零件的防护一般采用的是氰化镀镉工艺，虽然有较好的防护性能，但存在氢脆性风险，与钛合金接触会产生接触腐蚀，同时镉的高致癌性和氰化物的高毒性对环境和人体造成极大危害，因此近几十年来，国内外为寻找适合的代镉镀层进行了广泛的探索和研究，开发了高耐蚀性能的锌基合金镀层，如：锌-镍、锌-铁、锌-钴等电镀合金工艺，其中锌-镍合金因具有优良的耐腐蚀性及低氢脆性而获得电镀界的广泛重视[1]。
锌-镍合金镀层是在无氰镀锌基础上发展起来的，是含有20%以下镍含量的合金镀层，电镀锌-镍合金工艺自20世纪初提出以来，经几十年的发展，已经出现了酸性、碱性多种电镀体系，镀层性能也有很大的提高，除接触电阻大于镉层外，锌-镍合金的耐蚀性更好，氢脆较低，不容易导致零件发生氢脆断裂，在其它性能方面，如：焊接性、延展性、附着力等与氰化镀镉相近甚至更好。
广泛用在航空、航天及家电等行业中钢件的防腐保护层[2]，在空客A350、波音B747-8中已经可以代替氰化镀镉工艺。
1 电镀溶液对比
电镀锌-镍合金与电镀镉溶液的对比，发现电镀镉溶液中含有毒性极强的氰化钠及重金属镉，通过食物链进入人体，会引发人体呼吸困难、抽搐、晕厥、恶心、腹泻等现象发生，甚至导致死亡，危害人类健康；国际上正在逐步限制和禁止镉的使用。
电镀锌-镍合金溶液相对无毒、环保，不但对环境的污染较小，而且废水、废气、废渣处理较为简单，成本较低，成为代替镀镉最理想的工艺。
2 镀层性能对比
2.1 物理性能对比
锌-镍合金镀层和镀镉层的性能相近，有较好的焊接性、延展性和耐蚀性，在大气及海洋环境下抗腐蚀能力较强；电镀锌-镍合金层的硬度可达HV220～270，远高于镀镉层（HV90～130），具有良好的耐磨性，在零件装配时不容易划伤。
除此之外，锌-镍合金镀层熔点为750℃～800℃，远高于镀镉层的熔点：
320.9℃，耐热性好，经190℃～200℃除氢烘烤后耐蚀性仍然优良，适合于发动机上使用。
由于镉的熔点较低，高温下容易引起镀层熔融，在一定温度和应力的同时作用下，零件表面熔融态的镉沿着晶界扩散到零件内部，引起零件基体材料脆化而导致脆性断裂-镉脆[3]；这种脆化效应能在镀镉的零件上发生，也能在与镉镀层相接触的零件上发生，镉镀层通常允许的最高使用温度为230℃，对于强度较高的承力件和长寿命件，其允许使用温度应降低至200℃～210℃，使用超过230℃时，就禁止使用镀镉工艺。
2.2 镀层耐蚀性对比
2.2.1 在海洋性大气、海水及氯化物介质中，锌-镍镀层与镉镀层相同，都属于阳极保护性镀层，这种镀层在机械损伤的情况下，损伤处周围的镀层仍能有效地保护钢铁基体免遭腐蚀。
2.2.2 中性盐雾试验。
（1）试验的制备。
采用8块试样规格为：150mm×100mm×1mm，材质为：4130-退火的板材，按每组4块试料分别在氰化镀镉槽和电镀锌-镍槽中进行单块分次电镀，8块试样的镀层厚度均为12～15μm，并且都在钝化溶液中进行钝化处理。
（2）中性盐雾试验。
将符合（1）的两组试片放置在室温环境下老化24h，然后按照ASTM B117的要求，悬挂于温度为35℃±2℃的盐雾箱中，配合12Psi 的空气压缩泵，在浓度为5%±1%的氯化钠溶液，pH范围为6.5～7.2中进行盐雾试验；分组记录试验数据，并按照数据绘制试样与试验锈蚀的时间（h）之间的曲线图，如图1所示。
从图1可以看出，镀层厚度为12～15μm的锌-镍合金镀层与镉镀层对比，锌-镍合金镀层出现白锈的时间是镉镀层出现白锈时间的4倍，锌-镍合金镀层出现红锈时间是镉镀层出现红锈时间的3倍；而且试验过程中发现，锌-镍合金镀层在出现红锈后，红锈的扩展速度较镉镀层要慢。
2.3 镀层氢脆性对比
由于锌-镍合金镀层具有柱状结构的特征，有利于氢的扩散，使在钢零件上电镀锌-镍合金后经除氢烘烤后，进入到基体金属的氢原子可以顺利的通过扩散向外逃逸，所以电镀锌-镍合金的氢脆危险性较镀镉的要小。
3 结束语
（1）文章通过对电镀锌-镍合金与电镀镉两种工艺的工艺流程、槽液成分、工艺参数进行对比，发现电镀锌-镍合金与电镀镉两种工艺的前处理及后续辅助处理几乎相当，但电镀锌-镍合金槽液比电镀镉的槽液维护较为简单、污染要小、毒性较低，较为环保；电镀锌-镍合金的电流密度较电镀镉的电流密度要低，更
省电，成本较低。
（2）文章通过对电镀锌-镍合金镀层与电镀镉层两种镀层的硬度、耐热性、耐蚀性、氢脆性等进行对比，发现电镀锌-镍合金镀层比电镀镉层硬度要好、耐热性更强、耐蚀性更优、氢脆性更低。
（3）文章通过对电镀锌-镍合金与电镀镉生产工艺及镀层性能对比，电镀锌-镍合金无论从镀层性能、环保角度、经济效益还是产品质量等方面都优于电镀镉，使用电镀锌-镍合金工艺代替电镀镉工艺是完全可行的。
参考文献
[1]屠振密.电镀合金原理与工艺[M].北京：国防工业出版社，1993：212-218.
[2]俞钢辉，冯力群.钢丝连续电沉积锌镍合金及其耐蚀性[J].上海钢研，1998（2）：14-17.
[3]李金桂.腐蚀控制设计手册[M].北京：化学工业出版社，2006：462-464.
作者简介：郝江华（1984-），男，商洛市人，中航飞机西安飞机分公司热表处理厂工艺员，工程师，专业：表面处理。