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发表于 2007-4-27 13:08:26
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8.1 鎘及鎘鍍層性質
{8 j7 n% ` ?3 h1 J(1) 色澤: 灰白色
% c) P; z# |) A8 o. T; Z(2) 硬度: 300~500 MPa 2 D/ q: l4 G* E+ |4 f! u
(3) 原子量: 112.40 # B4 i$ F a7 k6 S p: x* Z
(4) 比重: 8.65
! Z- e9 X4 m, c0 p O4 _(5) 熔點: 321C
+ N$ o* V0 S1 C+ @5 b# h(6) 原子價: 2
1 a' c6 C* Z, u' Q. I(7) 標準電位: -0.4029V ! j: F. }# I/ a7 y0 ]9 `
(8) 原子序: 48 3 i5 Y; `8 [8 h, S2 f @1 ^
(9) 電子組態: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^10 4s^2 4p^6 4d^10 5s^2 * `. q( o- I4 A/ k/ S
(10)電阻: 6.83m W -cm
7 A3 W! ^' g d; s/ J+ w ](11)強度: 70MPa
0 \6 x; o! d* z. N, y0 C(12)沸點: 767C / b) f3 a: y* X3 Y. j3 I% K$ x+ b
(13)結晶構造: hcp
4 }+ S8 v) t2 W; u% q% g* b(14)化學性質: 與鋅相似,但不溶解於鹼液中,在室溫空氣中不變色,在潮濕 空氣中會氧化形成保護膜可防止繼續氧化腐蝕。鎘的氧化物不溶於水， 鎘比鋅較不易溶於酸, 但對硝酸作用強。鎘熔化時產生有毒氣體，其可 溶性鹽類也是有毒。鎘對鋼鐵基材屬於陰極保護鍍層，但在高溫或海洋 氣候下，則屬於犧牲性陽極保護鍍層。
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8.2 鍍鎘 在海洋性的環境與高溫(70C以上)的熱水，鎘鍍層耐腐性強，比較 安定。焊接性與潤滑性良好，接觸電阻抗力強，對鹼性溶液很好 抵抗性，氫脆性小，光澤性佳，附著力強。所以航空、航海及電子 工業的零件很多用鍍鎘，鎘鍍層易拋光，磷酸鹽化後可做油漆的 底層，但鎘對人體有毒，食物之器具不能鍍鎘。 5 w9 N1 }5 w/ S" | @4 i
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8.3 鎘電鍍浴的種類 可分為下列四種: (1) 鹼性氰化物鍍浴。 (3) 酸性硼氟鹽鍍浴。 (2) 鹼性硫酸鹽鍍浴。 (4) 中性硫酸鹽鍍浴。 應根據鍍件的形狀、鍍層的要求，及鍍浴均一性來做選擇鍍浴的種類。一般簡單形狀的鍍件採用酸性鍍浴，而複雜形狀的鍍件則採用鹼性氰化物鍍浴。鹼性鍍浴鍍層結晶細緻，均一性好，但有毒性、廢液處理麻煩，電鍍浴不穩定，陰陽極電流效率不一，空氣二氧化碳會使鍍浴形成碳酸鈉和氰氫酸。酸性鍍浴氫脆性較小。 7 m% J4 L" O: Q8 @( u
8.4 鹼性氰化物鍍鎘浴配方 氧化鎘(cadimum oxide) 3 oz/gal 碳酸鈉(sodium carbonate) 4~8 oz/gal 氰化鈉(sodium cyanide) 13.5 oz/gal 苛性鈉(sodium hydroxide) 1.9 oz/gal 電流密度 5~90 ASF 浴溫 60~100 。
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5 T! K+ V1 _4 [6 w2 [2 ^9 lF 8.4.1 鹼性氰化物鍍鎘浴之配製 其步驟如下: (１) 先檢查藥品的品質是否符合。 (２) 嚴守劇毒物品使用安全規則及良好通風設備。 (３) 將需要量的氰化鈉溶於少量的熱水中（５０～６０℃），不能溫度太高，以免分解產生。 （４）在另一容器將須之苛性鈉溶於水。 （５）將苛性鈉溶液注入氰化鈉溶液中。 （６）之氧化將所需鎘加水混合成糊狀，慢慢加入上述之混合液中，充份攪拌，完全溶解，溫度可升高但不可高於８５℃。 （７）將其他添加劑溶於適量的水，依次加入。 （８）加入１．５～２磅每１００ｇａｌ的鋅粉，充份攪扮３０分鐘讓溶液靜置４小時，過濾到鍍槽內。 （９）取樣分析及校正各成份。 （１０）用０．２５～０．５Ｖ電流空電解２４～４８小時。 （１１）添加光澤劑。 （１２）以１０ＡＳＦ電鍍約二天使鍍浴正常化。 ! |( p2 E( i j" g3 w
6 Z0 |1 \: e( f3 s6 e& y0 c0 K8.4.2 鹼性氰化物鍍鎘浴之添加劑 添加劑在電鍍浴中影響鍍層的組織及外觀，無機物添加劑如鎳、鈷、鉬及硒等化合物，主要是改進鍍層之外觀及物理性質，有機物添加劑如乙醛(aldehyde)、葡萄糖、牛奶、糖、膠、糖蜜、磺酸(sulfonic acid)、土耳其紅油、磺化蓖麻油等促使鍍層細晶細致，改善均一性，並隱蔽金屬雜質。添加劑超過一定量時，會使鍍層變脆，產生氣泡等。
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8.4.3 氰化物鍍鎘之缺陷及原因 (1) 鍍層變色，有污漬，其原因有 1. 底層金屬有孔。 2. 前處理未處理乾淨。 3. 污手接觸。 (2) 鍍層焦黑、粗糙及色暗，其原因有 1. 電流密度過大。 2. 游離氰化物太少。 3. 有浮懸雜質。 (3) 鍍層附著性不良、表面起泡，其原因有 1. 氰化物不足。 2. 鹼度過高。 3. 前處理不良。 4. 酸性時鍍件吸收氫氣。 (4) 陰極大量氰氣產生，陽極呈結晶狀態，被覆性不良，其原因有 1. 游離氰化物過高。 2. 金屬鹽不足。 (5) 陽極溶解不均勻，有沉渣，其原因有 1. 游離氰化物不足。 2. 氫氧化物不足。 8.5 非氰化物鍍鎘浴(Non-Cyanide Plating Baths) 近些年由於公害管制及減少電鍍時氫氣的形成，已開發出許多非氰化物鍍鎘浴，可分為中性硫酸鹽鍍浴、酸性硼氟酸鍍浴及酸性硫酸鹽鍍浴。 非氰化物鍍浴其電流效率高，氫脆性小，所以高強度之鋼鐵要用非氰化物鍍浴。其中硼氟酸鍍浴在高電流密度下仍保持高電流效率。
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# q( V0 v4 N" y5 F8.5.1 中性硫酸鹽鍍浴配方 氯化銨(ammonium chloride) 1.5~3 oz/gal 硫酸銨(ammonium sulfate) 10~15 oz/gal 鎘(含量) 0.5~1.5 oz/gal 電流密度 2~15 ASF 浴溫 60~100 。F
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8.5.2 酸性硼氟酸鹽鎘鍍浴配方 硼氟酸銨(ammonium fluoborate) 8 oz/gal 硼酸(boric acid) 3.6 oz/gal 鎘 12.6 oz/gal 硼氟酸鎘(cadmium fluoborate) 32.2 oz/gal 電流密度 30~60 ASF 浴溫 70~100 。F % g: s4 a, n$ y& j# A o n4 g
" h# l+ N* |) y9 }. Q. U7 }, B6 k3 }# ^8.5.3 酸性硫酸鹽鍍鎘浴配方 氧化鎘(cadmium oxide) 1~1.5 oz/gal 硫酸(salfuric acid) 4.5~5 oz/gal 電流密度 10~60 ASF 浴溫 60~90 。
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* i6 s7 d! ]! x# V( lF 8.6 鍍鎘鍍層之剝離及補鍍 (1) 鋼鐵、銅及銅合金鍍件： 列溶液溶解剝離鎘鍍層 1. 稀鹽酸。 2. 100g/l之硝酸銨。 3. 廢鉻酸溶液。 (2) 鋁及其合金鍍件： 用5~10%硝酸溶解剝離鎘鍍層。 (3) 外觀不良鍍件： 有些鍍件可進行直接補鍍，不需將鍍層剝離。 先進行1~2分鐘電解洗淨，將表面污物及薄膜去除，而後進行活 化、清洗，並停留於鍍鎘浴中10~30秒，再進行補鍍，時間依鍍 件情況而定。
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) M3 K* T h0 I- `! G/ M8.7 鍍鎘工程流程 鍍前檢驗→溶劑脫脂→化學或電解洗淨→熱水洗→冷水洗 ↓ 電解洗淨←冷水洗←上架←中和←冷水洗←酸浸除銹 ↓ 熱水洗→冷水洗→酸洗活化→冷水洗→鍍鎘→冷水洗→吹乾 ↓ 冷水洗←鈍化←乾燥←熱水洗←冷水洗←出光←除氫 ↓ 溫水洗→乾燥→檢驗 流程說明: 步驟1： 檢查鍍件表面狀況、尺寸。 步驟2： 零件內外清洗乾淨。 步驟3： 使零件表面全部為水潤溼為止，電解洗淨先陰極後陽極，陽極時 間要比較長，薄片及彈簧片用陽極處理。電解液成份30~50g/l NaOH,20~30g/l Na2CO3，30~50g/l Na3PO4及10~15g/l Na2SiO3。 步驟6： 其溶液成份為50~100g/l的硫酸及100~150g/l之鹽酸。 步驟8： 其溶液為50~70g/l之碳酸鈉。 步驟11：同步驟3。 步驟14：用30~50g/l硫酸溶液去除氧化物膜。 步驟19：烘培2~4小時，溫度200~250℃。 步驟20：鉻酸溶液浸泡0.1~0.5分鐘。 步驟24：鈍化溶液成份為80~150g/l重鉻酸鈉及8~10g/l硫酸。 8 B) A; U7 }; e% Y h' |# V/ F
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8.8 有關鍍鎘之標準與規範 (1) QQ-A-671 Federal Specification(鎘陽極標準規範) (2) JIS H8611 Electroplated Coatings of Cadmium on Iron and Steel (3) ASTM A165 Specification for Electrodeposited Coatings of Cadmium on Steel
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u1 R3 z f' g9 t7.1 鋅及鋅鍍層之性質 3 A [8 o! H Z/ X; W! [* E
1 W5 P/ K5 O/ f6 U { y(1)色澤 :淺灰色的金屬 ; X8 Z% r1 @9 ^0 o0 @& }# a5 _
(2)比重:7.14 " t# z3 P' k1 w( b- Q% |0 ~
(3)原子量:65.37 ' u6 B9 @- v+ x
(4)原子價 :2 . ?9 N, r8 G/ z: R3 Z* B b
(5)標準電位 :-0.7628v , s, [# ]9 Z) X; [
(6)熔點:419℃ 9 R3 s$ U, |/ t0 G( R
(7)原子序:30
1 A" `& r$ V# ^+ Q3 d' N& N(8)沸點:907℃
6 t- c1 s) c5 Q# s4 b5 K% j1 m(9)密度:7.13
9 S) J1 {6 y4 Z(10)特性:脆.比較硬.加熱至100~150℃有較好的塑性.可延壓及鍛造加工,但到250 時又變脆.
8 i7 W1 @3 g$ P* n# g0 k/ G乾燥空氣中鋅較安定,在水中及潮濕空氣中表面易形成碳酸鹽或氧化物的白色模層具
# |6 O. V @4 ~8 N; K6 I4 i有保護性,鋅為兩性金屬,腐蝕於酸,.鰔及硫化物中,鋅的標準電位較負,所以其鍍層
5 ?; y/ f% ?) P/ E屬於陽極性保護,成本低,加工容易,效果良好,很多剛鐵零件鍍鋅,但不易做摩擦性的鍍層
" Z7 M* ^( y# V& z( N4 g& b1 Q7.2 鍍鋅(Zinc Plating)
) | n. Z n( q6 Q1 ] V( y: e(1)酸性鍍鋅(acid zinc plating)
0 m7 ?7 R7 ~" u8 k(2)鹼性非氰化物鍍鋅(alkaline plating )
6 s# }) p2 _. D; N(3)氰化物鍍鋅(cyanide zinc plating )
% h" c' E) G9 x9 I7.3 酸性鍍鋅
* u: x. |# ]" p2 s$ K' p% j形狀簡單鍍件和做油漆底層用的較多,其優缺點如下
: m& e* b& [& |) H. @4 l. K優點 9 n' v3 W+ O- y) q2 I
(1)可得光澤,平滑,鍍鋅層相似的鍍層
! F1 A$ r2 f4 G, _. f(2)可直接鍍在碳化,氮化的鋼鐵上和鑄鐵上
) o( t; M. \4 J( V* t' J* g6 e(3)電流效率較高
' L/ K7 W8 i8 `(4)廢液處理容易,只需用高ph值將鋅沉澱
: g0 d" r+ q( R7 R8 ?" q Q/ D(5)導電性佳,節省電原
$ ]: v+ l0 T( {/ w7 k5 I+ a, b(6)產生氫脆性小
- C: ?& p& |/ F% q8 p3 w(7)可在較高溫下得到光澤鍍層
( D- v8 X x3 r" e K5 C5 g" _' x(8)鍍浴安定,毒性小,成本低
2 u; g3 |2 F8 c8 E6 b缺點 * H1 F/ l; K; L3 O
(1)鍍浴腐蝕性強,鍍槽及附屬設備需加襯
5 Z" U" `) K' V/ H9 D(2)焊接及組合鍍件不宜,會有滲流(bleadout) % A$ l _0 h! W( q, n2 L
(3)厚鍍層延性差
3 F6 }2 j# ]4 R J0 k# O(4)結晶粗糙
! e( m$ R, k1 o7 V" v" N(5)均一性差 + a- V0 h" H* C F0 Q& t
(6)過濾,冷卻管及冷凍設備需要有
" N; f- n ?/ Y4 W - x+ s I. {7 T5 C; B
7.4堿性非氰化物鍍鋅(Alkaline Non-Cyanide Zinc Plating)
- |% u: ~. w$ [& ]優點 # ^$ w+ I8 f+ K! ]" T4 m
1.毒性小 + }/ I( ^& g) ~7 M
2.廢液處理容易,只需將鋅沉澱 ( _) N" J9 e3 y8 c' [
3.成本低
1 {3 p, U) R; t- Y2 g: L' N, ? W4.均一性好 - y, n1 K; [0 V6 T: O) F
5.可用剛鍍槽 , v* u' |& I1 J* c
缺點 ; @9 Z2 \) |6 s/ z7 S x
1.鍍浴成份需嚴格控制,每天要分析 # b6 |1 V2 d) s2 I5 @+ u
2.前處理要求品質高
0 r+ M! F. x4 v; _% O3.鋅含量少時,電流效率降低
$ x. C: ^6 G- v! u) T9 g6 c9 J7 g4.對金屬雜質及硬水雜質敏感
6 Q' M8 P" b6 H. s/ Q. y5.鍍層校氰化鍍鋅脆 8 N. G8 f) A# \' A
6.需要添加劑,否則黑暗鍍層出現
1 d+ K6 e0 o3 T, y; f7.添加劑特殊,非一般性原料,需由廠商提供
2 x+ p3 a0 i; R# W3 k% b7.4.1堿性非氰化物鍍鋅浴(alkaline-non-cyanide bath)
! ^& J6 L4 m6 q) C' G3 D: n可用兩種方法配製 / G( U- r# n; {6 K8 P8 B7 x
1.陽極鋅溶於苛性訥作用溶液
$ M" f) O/ \% U5 I) O6 c7 Y/ r$ f2.氧化鋅與苛性訥做用溶解 5 c( j3 Z; m" F, d8 Y7 B) q
其配製程序如下
5 U" o" F3 @' b9 A( f8 a1.用少量的水在鍍槽與氧化鋅混合成漿,或最好用另外的配浴槽來做 " R: Z. Y. N, {
2.將苛性鈉和水慢慢攪加入三分之一量的水
; P/ }' x9 Z' x3.充份攪扮一直到氧化鋅完全溶解 / p6 E! O" ^! l, ?" Z M5 j) E
4.加6磅/100加侖的鋅粉並攪伴30至60分鐘
/ y' [3 r7 m; [/ A5.加以沉澱及過慮或傾倒入鍍槽中
; y9 r, X; }- U& |7 O7 s( T6.放入陽極鋅板,用低電流密度電解去除雜質一個晚上
1 E" Z/ C K9 c) h1 }0 _6 D7.分析鋅及苛性鈉含量並調整成份
. ?9 g" H; P* X加入添加劑 . M' ~# e: V1 _0 ?. j
其配方如下 0 l; r- s% a* b" `2 [- m
氧化鋅(zinc oxide) 1.5 oz/gal 8 a) i0 A; M( }( m) \) h
苛性鈉(caustic soda) 10 oz/gal . |/ ~8 S. F K, I
添加劑(addition agents) 依指示量 # {+ y4 u: ?6 z5 R
浴 溫 70 ~115 F ! n4 X+ {7 [4 E
7.5 光澤氰化鍍鋅 ) F; L4 e6 e4 m1 ^
優 點 ( R; W) z5 \0 r' z5 s5 A. U/ v
1.使用歷史悠久,經驗較豐富 u) k7 A! c# E9 L M$ }0 h7 V, }
2.前處理要求比較不嚴格
2 G* l1 ?% S* e9 \8 e: x& z3.被覆性優良 $ ^; V/ s, R" T. w8 ^6 v
4.浴成份的分析及控制比較容易 8 P( C2 c+ n0 N: C- p2 W8 r
5.鍍層延性好
# N1 w; {) M' D: T$ F6.鍍浴腐蝕性小 2 ?4 B) {4 g, t5 S/ i! w
缺 點 , ]) l; S6 O+ A& a
1.鍍浴毒性強,須做氰化物廢物處理 5 C' K' c. k. M) n8 a
2.熱處理及鑄鐵零件不能鍍
8 {/ N0 O' y3 L* f( V6 |. M3.需較高溫度操作,否則得不到光澤鍍層,其溫度必須在105F以上 . o' Q; w8 s3 O5 W0 A
4.鍍浴導電性差
, g9 i; z) L, x7 g9 B5.高電流密度下,電流效率劇降 |
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