第八章 镀 镉
8.1 镉及镉镀层性质
(1) 色泽: 灰白色
(2) 硬度: 300~500 MPa
(3) 原子量: 112.40
(4) 比重: 8.65
(5) 熔点: 321C
(6) 原子价: 2
(7) 标准电位: -0.4029V
(8) 原子序: 48
(9) 电子组态: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^10 4s^2 4p^6 4d^10 5s^2
(10)电阻: 6.83m W -cm
(11)强度: 70MPa
(12)沸点: 767C
(13)结晶构造: hcp
(14)化学性质: 与锌相似,但不溶解于碱液中,在室温空气中不变色,在潮湿空气中会氧化形成保护膜可防止继续氧化腐蚀。镉的氧化物不溶于水，镉比锌较不易溶于酸, 但对硝酸作用强。镉熔化时产生有毒气体，其可溶性盐类也是有毒。镉对钢铁基材属于阴极保护镀层，但在高温或海洋气候下，则属于牺牲性阳极保护镀层。
8.2 镀镉
在海洋性的环境与高温(70C以上)的热水，镉镀层耐腐性强，比较安定。焊接性与润滑性良好，接触电阻抗力强，对碱性溶液很好抵抗性，氢脆性小，光泽性佳，附着力强。所以航空、航海及电子工业的零件很多用镀镉，镉镀层易拋光，磷酸盐化后可做油漆的底层，但镉对人体有毒，食物之器具不能镀镉。
8.3 镉电镀浴的种类
可分为下列四种:
(1) 碱性氰化物镀浴。 (3) 酸性硼氟盐镀浴。
(2) 碱性硫酸盐镀浴。 (4) 中性硫酸盐镀浴。
应根据镀件的形状、镀层的要求，及镀浴均一性来做选择镀浴的种类。一般简单形状的镀件采用酸性镀浴，而复杂形状的镀件则采用碱性氰化物镀浴。碱性镀浴镀层结晶细致，均一性好，但有毒性、废液处理麻烦，电镀浴不稳定，阴阳极电流效率不一，空气二氧化碳会使镀浴形成碳酸钠和氰氢酸。酸性镀浴氢脆性较小。
8.4 碱性氰化物镀镉浴配方
氧化镉(cadimum oxide) 3 oz/gal
碳酸钠(sodium carbonate) 4~8 oz/gal
氰化钠(sodium cyanide) 13.5 oz/gal
苛性钠(sodium hydroxide) 1.9 oz/gal
电流密度 5~90 ASF
浴温 60~100 。F
8.4.1碱性氰化物镀镉浴之配制
其步骤如下:
(1) 先检查药品的品质是否符合。
(2) 严守剧毒物品使用安全规则及良好通风设备。
(3) 将需要量的氰化钠溶于少量的热水中(50～60℃)，不能温度太高，以免分解产生。
(4)在另一容器将须之苛性钠溶于水。
(5)将苛性钠溶液注入氰化钠溶液中。
(6)之氧化将所需镉加水混合成糊状，慢慢加入上述之混合液中，充份搅拌，完全溶解，温度可升高但不可高于85℃。
(7)将其它添加剂溶于适量的水，依次加入。
(8)加入1.5～2磅每100gal的锌粉，充份搅扮30分钟，让溶液静置4小时，过滤到镀槽内。
(9)取样分析及校正各成份。
(10)用0.25～0.5V电流空电解24～48小时。
(11)添加光泽剂。
(12)以10asf电镀约二天使镀浴正常化。
8.4.2碱性氰化物镀镉浴之添加剂
添加剂在电镀浴中影响镀层的组织及外观，无机物添加剂如镍、钴、钼及硒等化合物，主要是改进镀层之外观及物理性质，有机物添加剂如乙醛(aldehyde)、葡萄糖、牛奶、糖、胶、糖蜜、磺酸(sulfonic acid)、土耳其红油、磺化蓖麻油等促使镀层细晶细致，改善均一性，并隐蔽金属杂质。添加剂超过一定量时，会使镀层变脆，产生气泡等。
8.4.3氰化物镀镉之缺陷及原因
(1) 镀层变色，有污渍，其原因有
1. 底层金属有孔。
2. 前处理未处理干净。
3. 污手接触。
(2) 镀层焦黑、粗糙及色暗，其原因有
1. 电流密度过大。
2. 游离氰化物太少。
3. 有浮悬杂质。
(3) 镀层附着性不良、表面起泡，其原因有
1. 氰化物不足。
2. 碱度过高。
3. 前处理不良。
4. 酸性时镀件吸收氢气。
(4) 阴极大量氰气产生，阳极呈结晶状态，被覆性不良，其原因有
1. 游离氰化物过高。
2. 金属盐不足。
(5) 阳极溶解不均匀，有沉渣，其原因有
1. 游离氰化物不足。
2. 氢氧化物不足。
8.5 非氰化物镀镉浴(Non-Cyanide Plating Baths)
近些年由于公害管制及减少电镀时氢气的形成，已开发出许多非氰化物镀镉浴，可分为中性硫酸盐镀浴、酸性硼氟酸镀浴及酸性硫酸盐镀浴。
非氰化物镀浴其电流效率高，氢脆性小，所以高强度之钢铁要用非氰化物镀浴。其中硼氟酸镀浴在高电流密度下仍保持高电流效率。
8.5.1中性硫酸盐镀浴配方
氯化铵(ammonium chloride) 1.5~3 oz/gal
硫酸铵(ammonium sulfate) 10~15 oz/gal
镉(含量) 0.5~1.5 oz/gal
电流密度 2~15 ASF
浴温 60~100 。F
8.5.2酸性硼氟酸盐镉镀浴配方
硼氟酸铵(ammonium fluoborate) 8 oz/gal
硼酸(boric acid) 3.6 oz/gal
镉 12.6 oz/gal
硼氟酸镉(cadmium fluoborate) 32.2 oz/gal
电流密度 30~60 ASF
浴温 70~100 。F
8.5.3酸性硫酸盐镀镉浴配方
氧化镉(cadmium oxide) 1~1.5 oz/gal
硫酸(salfuric acid) 4.5~5 oz/gal
电流密度 10~60 ASF
浴温 60~90 。F
8.6 镀镉镀层之剥离及补镀
(1) 钢铁、铜及铜合金镀件： 列溶液溶解剥离镉镀层
1. 稀盐酸。
2. 100g/l之硝酸铵。
3. 废铬酸溶液。
(2) 铝及其合金镀件： 用5~10%硝酸溶解剥离镉镀层。
(3) 外观不良镀件： 有些镀件可进行直接补镀，不需将镀层剥离。先进行1~2分钟电解洗净，将表面污物及薄膜去除，而后进行活
化、清洗，并停留于镀镉浴中10~30秒，再进行补镀，时间依镀件情况而定。
8.7 镀镉工程流程
镀前检验→溶剂脱脂→化学或电解洗净→热水洗→冷水洗
↓
电解洗净←冷水洗←上架←中和←冷水洗←酸浸除锈
↓
热水洗→冷水洗→酸洗活化→冷水洗→镀镉→冷水洗→吹干
↓
冷水洗←钝化←干燥←热水洗←冷水洗←出光←除氢
↓
温水洗→干燥→检验
流程说明:
步骤1： 检查镀件表面状况、尺寸。
步骤2： 零件内外清洗干净。
步骤3： 使零件表面全部为水润湿为止，电解洗净先阴极后阳极，阳极时
间要比较长，薄片及弹簧片用阳极处理。电解液成份30~50g/l
NaOH,20~30g/l Na2CO3，30~50g/l Na3PO4及10~15g/l
Na2SiO3。
步骤6： 其溶液成份为50~100g/l的硫酸及100~150g/l之盐酸。
步骤8： 其溶液为50~70g/l之碳酸钠。
步骤11：同步骤3。
步骤14：用30~50g/l硫酸溶液去除氧化物膜。
步骤19：烘培2~4小时，温度200~250℃。
步骤20：铬酸溶液浸泡0.1~0.5分钟。
步骤24：钝化溶液成份为80~150g/l重铬酸钠及8~10g/l硫酸。
8.8 有关镀镉之标准与规范
(1) QQ-A-671 Federal Specification(镉阳极标准规范)
(2) JIS H8611 Electroplated Coatings of Cadmium on Iron and Steel
(3) ASTM A165 Specification for Electrodeposited Coatings of Cadmium on Steel
8.9 镀镉专利文献资料
美国专利编号：
1770839 1692240 1564414 3442776 1383174
1383175 1383176 1536858 1536859 2222398
2377228 2862860 2990344 2938840 2107806
2085747 2085748 2085749 2085750 2085776
2090049 2350165 1818179 1537020 1537047
1818229 1893368 2097630 1681509 2803593
2833705 2848393 2892761 2912370 3802150
3411996 2383798 2149344 2164924 1868052
2058702 2035633 1816837 2070871 2021592
2194498 2186579 2154468 2416294 2035380
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1838423 1833450 2703311
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