工艺参数对镀镉层厚度的影响研究

来源：钮旅网

科技创新导报2018 NO.01Science and Technology Innovation Herald航空航天科学技术

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2018.01.018

工艺参数对镀镉层厚度的影响研究

翟敏安浩

(航空工业西飞热表处理厂陕西西安 7100)

摘要：本文通过溶液浓度、电流密度、电镀时间等方面研究镀层厚度与电镀工艺参数之间的关系，结果表明：当槽液中各组分达到某个最佳范围时，零件镉层厚度比较均匀;随着电流密度的增大，电镀时间的增长，镀层厚度先增大后几乎不变，但是镀层外观粗糙，有局部烧焦的现象。

关键词：能量参数镀层厚度研究分析

中图分类号：V250 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)01(a)-0018-02

航空类产品对抗腐蚀要求较高，电镀镉层是主要的抗海洋大气腐蚀镀层，镀层不易开裂剥落，因此在航空，航海及国防工业中得到了广泛的应用。在海洋和高温大气环境中，镉镀层对钢铁是阳极性镀层，并且氰化镀镉溶液具有较大的阴极极化作用，从氰化镀镉溶液中得到的镀层平滑、细致。含有光亮剂的氰化镀镉溶液可获得光亮镀层，其孔隙率小，耐蚀性高，主要用于抗拉轻度低的结构钢零件中。

目前西飞公司在表面处理生产中采用了氰化镀镉工艺，任务量非常大，溶液的消耗很快，在生产过程中很容易出现镀镉层的厚度不均匀、镀层质量较差等问题。为了解决这种情况，本文通过赫尔槽试验并采用正交实验的方法，综合评定优化了各组份的最佳范围，以及电镀时采用的电流密度、电镀时间等工艺参数并对各影响因素进行了系统的分析，找出影响镀镉层厚度的因素。

表1 不同电流密度下电镀至8～12μm所需时间电流密(A/dm2)时间(min)

NACN1.525

222

2.518

NAOH3/

518

6.415

图1 槽液中主盐浓度与膜层厚度的关系

18min22min25min图2 不同电流密度与镀层厚度的关系

易溶解，过高会降低允许的阴极电流密度范围的上和阴极电流效率，阴极附近析出大量气泡，镉镀层难以析出，对分散能力和沉积速度均有不良影响。较高的镉含量能提高允许的阴极电流密度范围上限值，镉含量过高时，会降低阴极极化作用，使镀层结晶粗大，镀液的均镀能力下降。氢氧化钠含量过高，电流效率降低，电解液碱度增大，镀层发暗并带黑条纹，容易起泡；氢氧化钠含量过低，电解液导电性差，沉积层分布不均匀。氢氧化钠在规定范围内可增加电解液的导电性，防止游离氰化物的水解，提高游离氰化物的相对含量。

1.2 电流密度以及电镀时间对镀层厚度的影响

电沉积过程中，电镀时间过短往往因为电镀不充分而导致平均沉积速率很小，电镀时间过长镀液中有效成分大量消耗平均沉积速率也不理想，因此选择一个合适的电镀时间可以有效利用电镀液，也可以生成表面粗糙度低的镀层。

电流密度增加可以加快阴极阳离子的还原，成核速度逐渐增加，晶界逐渐模糊；但电流密度过大时阳离子容易集中在高电流密度区域，被还原金属来不及扩散，在高密度区域

1 试验

1.1 溶液浓度对镀层厚度的影响

氰化镀镉槽液由、氧化镉、氢氧化钠和光亮剂四种组份组成，在镀液中是络合剂，除了与氧化镉作用生成络盐外，在溶液中保持一定量的游离氰化物能保证阳极的正常溶解，补充镉离子的消耗，稳定溶液并提高阴极极化作用，改善溶液的分散能力。氧化镉是电镀液的主盐，在其他条件相同时，阴极电流密度范围随镉含量的降低而降低。氢氧化钠在电镀液中是导电盐，一是防止主盐和络合剂的水解;二是增加溶液的导电能力，有益于提高溶液的分散能力，改善镀层组织，使镀层光亮，细致。

在电流密度为1.5A/dm2，电镀时间为25min，我们通过控制其中三种组份含量不变，逐渐改变其中一种组份含量的镀液进行赫尔槽试验。通过测量试片镀层厚度，最终将多次试验结果进行正交，得出各组份的最佳含量范围。以此为基础我们做了大量的工艺试验，最终得到了电镀镉溶液各组份镀层厚度影响的关系图（见图1）。

氰化物含量过低，镀层均镀能力差，阳极容易钝化，不

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不同电流密度条件下零件电镀膜层的厚度不同，由于原始记录采用的电流密度为1.5A/dm2、以及3A/dm2电镀时间又各异，所以固定电镀时间为18min，通过改变电流密度，测量镀层厚度，最终得出电流密度与镀层厚度的关系图如图2所示。

由图2可以看出，随着电流密度以及电镀时间的增长，镀镉层厚度先增大后基本保持不变，但是镀层质量变差，镀层粗糙并且局部烧焦。所以为了满足实际生产要求，需要找出优化的电流密度以及电镀时间，结果如表1所示。

2018 NO.01Science and Technology Innovation Herald科技创新导报乎不变，但是镀层外观粗糙，有局部烧焦的现象。所以选择合适的电流密度以及电镀时间至关重要。

参考文献

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[4] 王贺贺,姚敢英,上官帖,等.助镀剂中氯化镍对热浸镀锌层增重、厚度及形貌结构的影响[J].材料保护,2014，4(47):8-10.

2 结论

(1)通过单因素和正交实验研究，找到光亮氰化镀镉液的最佳控制点，最终确定了氰化镀镉液维护控制在：110～120g/L,氧化镉：28～30g/L，氢氧化钠：15～17g/L，光亮剂：1.2%（初配时）时，零件镉层厚度比较均匀。(2)随着电流密度的增大，电镀时间的增长，镀层厚度先增大后几(上接17页)

当Bus Transfer switch置OFF位，那么R9 DC bus tie relay会始终保持断开状态，将28V DC BUS 1与28V DC BUS 2隔离。此时排气风扇低流量传感器供电电源断电，无论排气管路是否有低流量情况，传感器都不会输出警告信号。

2 故障分析

(1)故障原因：BTB1故障，不能正常吸合。(2)故障现象有两个状态。

①飞机电源系统转换到APU发电机后，Bus transfer switch 在Auto位，左Transfer bus off灯亮，地面低流量音响警告报警。

②飞机电源系统转换到APU发电机后，Bus transfer switch 在OFF位，左Transfer bus off灯亮，地面低流量音响警告无报警。

(3)具体分析：参考SSM21-27-31/21 SSM24-32-11。

设备冷却正常供气扇由115V XFR bus 2供电；设备冷却正常排气扇由115V XFR bus 1供电。供气风扇低流量传感器由28V DC BUS 2供电；排气风扇低流量传感器由28V DC BUS 1。当故障发生后，BTB1不能正常吸合，115V XFR bus 1断电，同样的28V DC BUS 1也断电，而115V XFR bus 2和28V DC BUS 2供电正常。而设备冷却电门都设置在正常位，此时供气扇工作正常，而排气风扇不工作。

当Bus Transfer switch置AUTO位，而此时28V DC BUS 1断电，且28V DC BUS 2供电正常，那么R9 DC bus tie relay自动吸合，将28V DC BUS 1与28V DC BUS 2并联供电。此时设备冷却的供气和排气低流量传感器供电电源都正常。由于设备冷却排气风扇不工作，排气管路内的空气流量立即减少，空气温度会在几分钟内明显上升，而此时排气低流量传感器电源工作正常，探测数据到达警告值后，系统会产生低流量音响警告。

3 结论

(1)类似故障原因主要集中在GCU和BTB。可以首先考虑对串GCU或者拔掉GCU跳开关使GCU进入故障安全模式来隔离故障。

(2)GCU故障可能性较大，随着改装的进行GCU可靠性大大提高。由于BTB进行了改装，辅助触点由原来的接线片连接方式，更改为现在的插钉连接方式，这个可能会对BTB部件可靠性有所影响。

参考文献

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