郭崇武

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州510460）

0 前言

氰化物鍍銅溶液的主要成分是氰化亞銅、氰化鈉、酒石酸鉀鈉和氫氧化鈉等。在電鍍過(guò)程中，陽(yáng)極的主反應(yīng)為銅原子失去一個(gè)電子生成三氰合亞銅配離子，同時(shí)還會(huì)伴有銅原子失去兩個(gè)電子或者Cu+失去一個(gè)電子而生成少量四氰合銅配離子的副反應(yīng)。Cu2+對(duì)氰化物滾鍍銅的不良影響比較明顯，但業(yè)內(nèi)人士對(duì)此還不夠了解。為此，介紹一起由Cu2+引起的氰化物滾鍍銅故障，并制定了控制鍍液中Cu2+的措施。

1 故障分析及處理

1.1 故障描述

某公司鍍鎳車間鍍鐵件，采用滾鍍工藝，氰化物預(yù)鍍銅后鍍光亮鎳。常溫鍍銅，鍍液中不加光亮劑，要求Cu2+與游離氰化鈉的質(zhì)量濃度比為2∶1。一段時(shí)間后鍍銅槽出現(xiàn)了故障，鍍層光澤較差，甚至出現(xiàn)粗糙現(xiàn)象，不得不延長(zhǎng)鍍光亮鎳的時(shí)間來(lái)彌補(bǔ)鍍銅層的缺陷，造成車間成本明顯升高。

檢查車間生產(chǎn)線發(fā)現(xiàn)：鍍銅槽陽(yáng)極籃中銅板較少，大約占陽(yáng)極籃體積的一半，陽(yáng)極表面發(fā)黑。對(duì)鍍液成分進(jìn)行分析，游離氰化鈉、氫氧化鈉和Cu2+的質(zhì)量濃度基本正常，酒石酸鉀鈉為8.7g／L，其質(zhì)量濃度偏低。

1.2 試驗(yàn)分析

從車間取氰化物滾鍍銅溶液進(jìn)行250mL 赫爾槽試驗(yàn)。為了使電流穩(wěn)定，用不銹鋼板作陽(yáng)極，以0.5A 電流施鍍10min，記錄試驗(yàn)結(jié)果。另取相同鍍液加硫酸銅1g／L，攪拌溶解后，在相同條件下立即進(jìn)行赫爾槽試驗(yàn)，結(jié)果列于表1。試驗(yàn)結(jié)果表明：向鍍液中加硫酸銅后，Cu2+使試片低電流密度區(qū)的粗糙面積增大；鍍液中游離氰化鈉的質(zhì)量濃度較高時(shí)，赫爾槽試片的粗糙面積較小，Cu2+的不良影響也較小。

表1 Cu2＋對(duì)鍍銅層的影響

配制成分與車間鍍液大體相同的氰化物鍍銅溶液，進(jìn)行250mL 赫爾槽試驗(yàn)。使用光亮試片，0.5 A 電流鍍1 min，試片光亮。然后向赫爾槽中加硫酸銅1g／L，攪拌后立即施鍍，0.5A 電流鍍1min，鍍層發(fā)霧。試驗(yàn)進(jìn)一步表明：在氰化物鍍銅溶液中，Cu2+對(duì)鍍層的光亮度產(chǎn)生不良影響。

取上述配制的氰化物鍍銅溶液，加硫酸銅1 g／L，攪拌鍍液使其溶解，放置10min后再鍍赫爾槽試片，0.5A 電流鍍1min，鍍層光亮，與原鍍液所得鍍層相同。試驗(yàn)結(jié)果表明：向鍍液中加硫酸銅后，Cu2+能與游離氰化鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)而生成Cu+，10min后完全生成三氰合亞銅配離子，鍍液恢復(fù)到正常狀態(tài)。

用車間氰化物滾鍍銅溶液進(jìn)行赫爾槽試驗(yàn)，以銅板作陽(yáng)極，陽(yáng)極區(qū)鍍液變?yōu)樗{(lán)色，陽(yáng)極表面出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果表明：由于酒石酸鉀鈉的質(zhì)量濃度低，鍍液對(duì)陽(yáng)極的溶解能力較差。

1.3 結(jié)論

通過(guò)觀察陽(yáng)極、分析鍍液成分和赫爾槽試驗(yàn)，得出車間氰化物滾鍍銅槽存在兩方面問(wèn)題：（1）鍍槽中陽(yáng)極面積較小，陽(yáng)極電流密度較大，容易發(fā)生鈍化；（2）鍍液中酒石酸鉀鈉的質(zhì)量濃度偏低，陽(yáng)極不易溶解。

以上兩個(gè)因素都會(huì)導(dǎo)致鍍液中產(chǎn)生Cu2+，使鍍液性能下降。在滾鍍槽中，在滾筒的攪拌作用下，Cu2+能夠被迅速分散到鍍液中而進(jìn)入陰極反應(yīng)區(qū)，從而造成鍍層粗糙。對(duì)于掛鍍，由于不存在上述攪拌作用，Cu2+的不良影響則較小。

1.4 處理結(jié)果

向鍍液中補(bǔ)加酒石酸鉀納，使其質(zhì)量濃度達(dá)到15g／L左右；用100×100的銅板將陽(yáng)極籃加滿。采用這兩項(xiàng)措施后消除了本次鍍槽故障。

2 對(duì)Cu2＋的控制

2.1 氰化物滾鍍銅工藝

2.2 控制措施

按工藝要求及時(shí)向鍍槽中補(bǔ)加氰化鈉和酒石酸鉀鈉，保證鍍液對(duì)陽(yáng)極的溶解能力。根據(jù)化學(xué)分析數(shù)據(jù)確定氰化鈉的消耗量，在電鍍過(guò)程中每2h向鍍槽中補(bǔ)加一次氰化鈉。根據(jù)化學(xué)分析數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)，每周向鍍槽中補(bǔ)加一次酒石酸鉀鈉。酒石酸鉀鈉能夠增加氰化物鍍銅的光亮度，已被業(yè)內(nèi)所公認(rèn)。一個(gè)重要的原因是酒石酸鉀鈉具有抑制Cu2+生成的作用。

在生產(chǎn)中采用6V 的槽電壓施鍍，鍍層光澤較好；將槽電壓調(diào)至8V 時(shí)，鍍層光澤變差；繼續(xù)升高槽電壓，鍍層開(kāi)始粗糙。槽電壓升高，陽(yáng)極銅板表面正電荷密度增大，金屬銅失去電子容易生成Cu2+。因此，氰化物滾鍍銅宜采用較低的槽電壓。

在電壓不變的條件下，增加陽(yáng)極面積，陽(yáng)極表面的電荷密度降低，Cu2+的生成量則會(huì)減少，鍍層較為光亮。反之，鍍層則較粗糙。

當(dāng)氰化物鍍銅層粗糙時(shí)，按傳統(tǒng)方法提高鍍液中游離氰化鈉的質(zhì)量濃度，通常也能達(dá)到預(yù)期的效果。一般認(rèn)為，游離氰化鈉的質(zhì)量濃度偏低時(shí)，陰極極化能力降低，導(dǎo)致鍍層粗糙。本研究表明，Cu2+的不良影響也是一個(gè)不可忽視的因素。提高游離氰化鈉的質(zhì)量濃度，可以抑制鍍液中Cu2+的生成，但同時(shí)又會(huì)降低陰極電流效率，在復(fù)雜鍍件的低電流密度區(qū)銅的沉積速率緩慢，施鍍比較困難。因此，不能單純地用提高游離氰化鈉質(zhì)量濃度的方法來(lái)增加鍍層的光亮度。

向氰化物鍍銅槽中加硫代硫酸鈉，能夠?qū)u2+還原成Cu+，改善鍍液的性能。另外，硫代硫酸鈉對(duì)氰化物鍍銅還起光亮劑的作用［1-2］。試驗(yàn)結(jié)果表明：向氰化物滾鍍銅溶液中加硫代硫酸鈉10～30 mg／L，能夠提高鍍層的光亮度，連續(xù)適量補(bǔ)加硫代硫酸鈉，鍍槽沒(méi)有出現(xiàn)不良反應(yīng)。

向氰化物鍍銅槽中加硫化鉀，硫化鉀優(yōu)先與Cu2+反應(yīng)生成硫化銅，過(guò)量的硫化鉀與Cu+生成硫化亞銅，還有一少部分硫化鉀殘留在鍍液中。鍍液中游離氰化鈉的質(zhì)量濃度較高時(shí)，硫化鉀的殘留量也較高。采用硫化鉀處理時(shí)，向鍍液中加硫化鉀0.05g／L，同時(shí)加活性炭0.2g／L吸附沉淀物，然后過(guò)濾鍍液。如果不加活性炭吸附硫化銅和硫化亞銅，這些沉淀物夾雜在鍍層中導(dǎo)致鍍層粗糙。據(jù)文獻(xiàn)［3］報(bào)道，氰化物鍍銅溶液中少量游離硫化鉀也起光亮劑的作用。

以上討論了Cu2+對(duì)不加光亮劑的氰化物滾鍍銅槽的不良影響。生產(chǎn)實(shí)踐表明，對(duì)于添加光亮劑的氰化物滾鍍銅槽同樣存在這些問(wèn)題，但Cu2+的不良影響相對(duì)較弱。

3 結(jié)語(yǔ)

從生產(chǎn)實(shí)踐到實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了氰化物鍍銅溶液中Cu2+的不良影響。對(duì)于氰化物滾鍍銅，Cu2+的影響尤為明顯，應(yīng)當(dāng)引起業(yè)內(nèi)的足夠重視。本文對(duì)控制Cu2+的方法只是進(jìn)行了一些粗淺的探討，尋找更有效的方法抑制Cu2+的生成，提高鍍液的出光能力，是應(yīng)當(dāng)進(jìn)行深入研究的一個(gè)課題。

［1］張?jiān)收\(chéng)，胡如南，向榮.電鍍手冊(cè)（上冊(cè)）［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1997：301-302.

［2］曾華梁，吳仲達(dá)，陳鈞武，等.電鍍工藝手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989：158-162.

［3］張勝濤.電鍍工程［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：399.