摘 要：文章論述了以EDTA、NTA為絡(luò)合劑，氯化鎘、氯氧鈦為金屬鹽的無(wú)氰電鍍鎘鈦槽液中各組份及雜質(zhì)對(duì)槽液氫脆性的影響，并為槽液氫脆性控制提供了思路和解決方法。

關(guān)鍵詞：電鍍鎘鈦；測(cè)氫儀試驗(yàn)；靜加載拉伸試驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ153.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）35-0177-02

1 試驗(yàn)

1.1 槽液組份對(duì)槽液氫脆性λpc的影響

①金屬鎘含量的影響。在新配制鍍鎘鈦溶液中單純?cè)偌尤隒dCl2·2.5H2O，增加槽液中鎘的含量。加入前鎘含量為15.73 g/l，λpc值為101 s，加入后鎘含量為

17.88 g/l，λpc值降為79 s。

②金屬鈦含量的影響。添加TiOCl2增加槽液鈦含量，加入前槽液鈦含量2.8 g/l，槽液氫脆性λpc值137 s，加入TiOCl2液40 ml，調(diào)TiOCl2含量約為3.7 g/l，檢測(cè)槽液氫脆性λpc為78 s。

③EDTA含量的影響。添加EDTA增加槽液中的含量，加入前槽液EDTA含量為31.43 g/l，槽液氫脆性λpc值106 s，調(diào)EDTA含量約為37.25 g/l，檢測(cè)槽液氫脆性λpc值為87.3 s。但槽液在密封放置過(guò)程中，槽液氫脆性λpc值升高為139 s。

④NTA含量的影響。添加NTA增加槽液中的含量，加入前槽液NTA含量103.62 g/l，槽液氫脆性λpc值

412 s，調(diào)NTA含量約為104.69 g/l，檢測(cè)槽液氫脆性λpc值為336 s，放置10 d后，通電處理后，槽液氫脆性為

217 s。

⑤NH4Cl含量的影響。新配槽液， NH4Cl含量為90 g/l，λpc值237 s，加入20 g/l NH4Cl后，λpc降為178 s。

1.2 Ti3+、Ti2+離子對(duì)槽液的影響

①槽液中Ti3+、Ti2+無(wú)法進(jìn)行定量的測(cè)定，由零件電鍍、槽液通電電解過(guò)程及溶液接觸金屬鐵、銅污染過(guò)程中反應(yīng)產(chǎn)生。對(duì)鍍鎘鈦槽液采用鈦合金陽(yáng)極，不銹鋼陰極，使用陰極電流密度為0.3 A/dm2進(jìn)行電解后，檢測(cè)λpc值。第一次電解前，λpc值217 s，電解放置后測(cè)λpc值為276 s；第二次電解前，λpc值120 s，電解后測(cè)λpc值293 s，對(duì)電解后溶液進(jìn)行活性炭過(guò)濾，測(cè)試λpc值333 s。

②Ti3+、Ti2+離子去除。Ti3+、Ti2+會(huì)自然氧化轉(zhuǎn)化為T(mén)iO2+。但是，使用大槽鍍鎘鈦溶液時(shí)，由于槽深度深，槽液不能與空氣充分接觸，同時(shí)由于Ti3+、Ti2+與絡(luò)合劑NTA（EDTA）形成不穩(wěn)定的絡(luò)合物，阻滯了Ti3+、Ti2+轉(zhuǎn)化為T(mén)iO2+的過(guò)程，影響了槽液的穩(wěn)定性，因此，必須采用氧化劑促使其轉(zhuǎn)化。采用分析純雙氧水（H2O2含量大于30%）進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)情況如表1所示。

1.3 過(guò)濾介質(zhì)對(duì)槽液氫脆性的影響

槽液被有機(jī)物污染，會(huì)影響氫脆性。去除有機(jī)物的有效方法是對(duì)槽液進(jìn)行活性炭處理。新配鍍鎘鈦試驗(yàn)槽液，初始λpc值為114 s，按2～3 g/l加入活性炭粉攪拌后定置24 h，取樣用濾紙過(guò)濾后檢測(cè)λpc值為95.5 s。活性炭粉處理并濾紙過(guò)濾后的試樣，浸入丙綸濾芯5個(gè)月，槽液表面有泡沫，槽液氫脆性λpc值上升至217 s。

1.4 鍍鎘鈦槽液氫脆性λpc值、鍍層鈦含量及測(cè)氫脆缺

口試棒靜加載拉伸試驗(yàn)對(duì)照試驗(yàn)

①試驗(yàn)條件。λpc值測(cè)試使用Lowrence測(cè)氫儀試驗(yàn)，按HB5360進(jìn)行；鍍層鈦含量測(cè)定用與缺口拉伸試棒同槽電鍍低碳鋼試片，按HB5361進(jìn)行測(cè)定；測(cè)氫脆延遲破壞試樣材料300M鋼，按HB5067-85圖（1）制造，參照ASTM F519進(jìn)行了試驗(yàn)靈敏度檢測(cè)，按HB5067-85進(jìn)行靜加載拉伸試驗(yàn)200 h試驗(yàn)。

②試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

2 試驗(yàn)結(jié)果的分析

①槽液鎘含量、鈦含量與絡(luò)合劑NTA、EDTA含量變化對(duì)槽液氫脆性影響。其一，單純加入鎘鹽，將降低溶液中游離NTA離子的濃度，降低陰極極化，在同等電流密度下，使電鍍沉積鎘層結(jié)晶變得粗大，便于形成多“孔隙”鎘鈦層，利于逸氫，從而降低λpc值。其二，適量加入TiOCl2，降低溶液中游離NTA離子的濃度，在同等電流密度下，便于電鍍過(guò)程沉積Ti（OH）4，提高鍍層鈦含量，同時(shí)使Ti（OH）4聚合體在鍍層中的體積增大，利于逸氫，降低λpc值。其三，單純適量加入EDTA，提高了陰極極化，在同等電流密度下，對(duì)提高鍍層鈦含量及形成結(jié)晶粗大的鎘沉積層是有利的。但是，若鎘離子濃度不足，將會(huì)使游離EDTA與TiO2+離子結(jié)合生成（TiOEDTA）2-螯合離子，降低了槽液中游離TiO2+離子及其活度，對(duì)鍍層沉積Ti（OH）4聚合體的體積增大及均勻分布是不利的，從而影響了λpc值。其四，加入NTA，增加了游離NTA離子的濃度，提高了陰極極化，在同等電流密度下，對(duì)形成結(jié)晶粗大的鎘鈦沉積層是有利的。但是，由于NTA是TiO2+離子的主要絡(luò)合劑，在加入NTA的同時(shí)，促使（TiONTA）2-穩(wěn)定性提高，降低了槽液中游離TiO2+離子及其活度，造成電鍍過(guò)程中沉積Ti（OH）4的TiO2+離子來(lái)源不足，反而會(huì)會(huì)降低鍍層鈦含量。同時(shí)，游離NTA絡(luò)合離子含量增多，能顯著提高電鍍液的分散能力，在同等電流密度下，便于電鍍沉積均勻的鍍層?；谝陨鲜聦?shí)及矛盾，可以斷定，雖然，NTA的適量加入，會(huì)降低鍍層鈦含量，但是提高了電鍍過(guò)程中沉積的Ti（OH）4及鎘層均勻性，鍍層微觀“孔隙”相對(duì)均勻分布，便于除氫過(guò)程逸氫。加入NTA，在過(guò)濾、電解時(shí)，會(huì)表觀的升高，而在靜置槽液存放過(guò)程中，λpc值自然降低就是此道理。

②鈦存在形式對(duì)槽液氫脆性的影響。在電鍍時(shí)的同等條件下，槽液中存在Ti3+時(shí)，將生成少量的 Ti（OH）3，沉積于鍍層中。而Ti（OH）4是以聚合的鋸齒型長(zhǎng)鏈

（TiO）出現(xiàn)的，在結(jié)晶體形成及隨后的鎘鈦層除氫烘烤過(guò)程中發(fā)生扭曲，具有晶內(nèi)及晶間“孔隙”，為除氫過(guò)程逸氫提供了“通道”，并為電鍍形成鎘鈦層初始時(shí)，提供了“骨架”，再者，其與鎘共沉積時(shí)，產(chǎn)生晶間應(yīng)力，使鎘結(jié)晶發(fā)生晶間變形。而Ti（OH）3結(jié)晶體體積遠(yuǎn)小于Ti（OH）4，其夾雜于鍍層中，將阻塞晶內(nèi)及晶間孔隙，不便于氫的逸出。

③過(guò)濾介質(zhì)的影響。丙綸過(guò)濾介質(zhì)，會(huì)在槽液中溶解，提高有機(jī)污染物的含量，導(dǎo)致電鍍過(guò)程中被鍍層吸附，影響氫的逸出，氫脆性增加。若活性炭過(guò)濾介質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間滯留于槽液中，會(huì)導(dǎo)致有機(jī)污染物的二次釋放，也會(huì)造成氫脆性的不穩(wěn)定。

3 結(jié) 論

①鎘鈦槽液中Cd、Ti與EDTA、NTA的相對(duì)含量、NH4Cl含量，槽液中鈦離子的存在形式、有機(jī)物污染、槽液接觸鐵、銅等金屬是影響鍍鎘鈦槽液氫脆性的主要因素。通過(guò)調(diào)整槽液中Cd與EDTA、Ti與NTA的相對(duì)含量、NH4Cl的含量，對(duì)槽液進(jìn)行活性炭過(guò)濾（去除有機(jī)物），槽液進(jìn)行通電處理（去除銅離子）、槽液通電及使用后逐滴攪拌加入2～5 ml的雙氧水（促使Ti3+、Ti2+轉(zhuǎn)化為T(mén)iO2+）能對(duì)槽液氫脆性實(shí)施有效的控制。

②對(duì)于鍍鎘鈦溶液，為了便于控制槽液氫脆性及鍍層鈦含量，推薦控制槽液各組分含量的范圍為：Cd 17～22g/l、Ti 3.5～5 g/l、NTA 103～118 g/l、EDTA 33～37 g/l、NH4Cl 90～200 g/l。由于TiO2+離子及絡(luò)合劑NTA、EDTA離子活度受溫度影響比較大，隨溫度升高，絡(luò)合劑NTA、EDTA含量應(yīng)隨鈦含量變化進(jìn)行調(diào)整外，應(yīng)少量（每次1～2 g/l）分次酌加。同時(shí)，由于槽液中鎘含量相對(duì)比較穩(wěn)定，應(yīng)根據(jù)損失，少量分次酌加。

③當(dāng)槽液氫脆性λPC值小于、等于120 s時(shí)，允許對(duì)超高強(qiáng)度鋼300 M鋼制零件進(jìn)行電鍍，按標(biāo)準(zhǔn)電鍍零件氫脆性是合格的。在槽液氫脆性λpc值大于120 s，小于等于139 s時(shí)，只要零件上鎘鈦層鈦含量大于0.25%，電鍍零件氫脆性是合格的，此時(shí)應(yīng)對(duì)槽液進(jìn)行處理，降低槽液氫脆性。

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