電鍍綜合論述題.doc

綜合論述題 Question1 論述題 試述測(cè)試鍍層孔隙率的方法。 Student Answer: Essential: a.試樣準(zhǔn)備。將試樣待檢測(cè)部位用有機(jī)溶劑或氧化鎂膏仔細(xì)擦拭脫脂，并用蒸餾水洗凈，最后用濾紙吸干或放在清潔的空氣中晾干。若電鍍或化學(xué)鍍后緊接著進(jìn)行檢測(cè)的式樣，可不必脫脂。 b.根據(jù)受檢試樣的基體和鍍層種類，將濾紙浸入選定的檢測(cè)試液中，待濾紙浸透后，取出貼于受檢試樣的檢測(cè)部位表面上，濾紙與鍍層表面之間不得殘留空氣泡，同時(shí)可不斷補(bǔ)加檢測(cè)試液，直至規(guī)定時(shí)間后，揭下濾紙，用蒸餾水沖洗干凈，置于潔凈的玻璃板上晾干，即可計(jì)算孔隙率。 c.為顯示直至銅或黃銅基體上的孔隙，將帶有孔隙斑點(diǎn)的濾紙，沖洗后放在潔凈的玻璃板上，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4的亞鐵氰化鉀溶液均勻地滴于濾紙上。經(jīng)此處理后，顯示試液與鎳層作用的黃色斑點(diǎn)消失，留下的是至鋼鐵基體的藍(lán)色斑點(diǎn)和至銅底層或基體的紅色斑點(diǎn)。沖洗后放在潔凈的玻璃上干燥，即可檢查和計(jì)算鍍層的孔隙率。 d為顯示直至鎳層的孔隙，將帶有孔隙痕跡的濾紙放在潔凈的玻璃板上，并在上面均勻滴加成分的二甲基乙二醛氨水溶液：二甲基乙二醛 2g 氨水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25）500ml 蒸餾水 稀釋至1L 經(jīng)此處理后，濾紙上顯示 Question2 論述題 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一化學(xué)鍍鎳液成份配方，配方中要包括：主鹽、還原劑、絡(luò)合劑、緩沖劑、穩(wěn)定劑、加速劑。并分析各成份對(duì)鍍液穩(wěn)定性和鍍速的影響。 Student Answer: Essential: 主鹽：化學(xué)鍍鎳溶液的主鹽是提供金屬鎳離子的可溶性鎳鹽，在化學(xué)還原反應(yīng)中為氧化劑。從動(dòng)力學(xué)上分析，隨著鍍液中Ni2+濃度增加，沉積速度應(yīng)該增加。但試驗(yàn)表明，由于絡(luò)合劑的作用，主鹽濃度對(duì)沉積速度影響不大（鎳鹽的濃度特別低時(shí)例外）。鎳鹽的濃度過高，以致有一部分游離的Ni2+存在于鍍液中時(shí)，鍍液的穩(wěn)定性下降。還原劑：化學(xué)鍍鎳所用的還原劑有次磷酸鈉、硼氫化鈉及肼等幾種，在結(jié)構(gòu)上它們的共同特征是含有兩個(gè)或多個(gè)活性氫，還原Ni2+就是靠還原劑的催化脫氫進(jìn)行的。只有在絡(luò)合劑比例適當(dāng)條件下，次磷酸鹽濃度變化對(duì)沉積速度才有影響。隨著次磷酸鹽濃度的增加，鎳的沉積速度上升。絡(luò)合劑：化學(xué)鍍鎳溶液中的絡(luò)合劑除了控制可供反應(yīng)的游離Ni2+濃度外，還能抑制亞磷酸鎳沉積，提高鍍液的穩(wěn)定性，延長鍍液壽命，有些絡(luò)合劑還兼有緩沖劑和促進(jìn)劑的作用，提高鍍液的沉積速度，影響鍍層的綜合性能。緩沖劑：在化學(xué)鍍鎳反應(yīng)過程中,除了有鎳和磷的析出之外,還有氫離子產(chǎn)生,從而導(dǎo)致溶液的pH值會(huì)不斷降低,這不但使沉淀速度變慢,也對(duì)鍍層質(zhì)量產(chǎn)生影響,因此,在化學(xué)鍍鎳溶液中必須加入緩沖劑,使溶液具有緩沖能力,即在施鍍過程中使溶液pH值不 Question3 論述題 論述化學(xué)鍍銅配方中各成分的作用。 Student Answer: Essential: 化學(xué)鍍銅溶液主要是由銅鹽、還原劑、絡(luò)合物、穩(wěn)定劑、PH值調(diào)節(jié)劑和其他添加劑組成。（1）主鹽主鹽的主要作用是提供銅離子，在化學(xué)鍍銅液中可使用硫酸銅、氯化銅、堿式碳酸銅、酒石酸銅、醋酸銅等。從降低成本考慮，多數(shù)配方選用五水硫酸銅（CuSO4.5H2O）。當(dāng)溶液的pH值控制在工藝范圍內(nèi)時(shí)，提高溶液中的銅含量，沉積速度有所增加，但溶液自然分解的傾向也隨之增大。（2） 絡(luò)合劑以甲醛作還原劑的化學(xué)鍍銅溶液是堿性的，為防止銅離子形成氫氧化物沉淀析出，鍍液中必須加入絡(luò)合劑，以使銅離子成為絡(luò)離子狀態(tài)?？梢赃x用的絡(luò)合劑有酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉、三乙醇胺、四羥丙基乙二胺、甘油、甘醇酸、EDTA等。在實(shí)踐中使用最多的是酒石酸鉀鈉和EDTA二鈉。EDTA二鈉穩(wěn)定鍍液的能力比酒石酸鉀鈉強(qiáng)，但酒石酸鉀鈉鍍液中所得到的鍍層外觀優(yōu)于EDTA型鍍液。 (3) 還原劑化學(xué)鍍銅溶液中的還原劑可選用甲醛、次磷酸鈉、硼氫化鈉、二甲氨基硼烷(DMAB) 、肼等。由于成本的原因，目前配制化學(xué)鍍銅溶液時(shí)多采用甲醛為還原劑。甲醛的還源能力隨鍍液堿性的提高而增加，通?；瘜W(xué)鍍銅溶液在pH值大于11的條件才具有 Question4 論述題 典型光亮鍍鎳工藝規(guī)范如下所示。請(qǐng)分析各成份的作用。配方1：硫酸鎳NiSO47H2O 280320g/L 十二烷基硫酸鈉C12H25SO4Na 0.10.2 g/L氯化鈉NaCl 1520 g/L 溫度 5055硼酸H3BO3 3540g/L pH值 4.24.8糖精C7H4O3NS（或柔軟劑S-96）0.51 g/L Dx 2.04.0A/dm21,4-丁炔二醇C4H4（OH）2 0.20.5 g/L 陰極移動(dòng) 2530次/minBE-95 24mL/L Student Answer: Essential: 硫酸鎳NiSO47H2O：主鹽，提供鎳離子。 十二烷基硫酸鈉C12H25SO4Na ：潤濕劑 在鍍鎳液中，常采用陰離子型有機(jī)表面活性劑降低電極與鍍液界面張力，使形成的氫氣難以在電極表面滯留，以防止產(chǎn)生針孔和麻點(diǎn)。氯化鈉NaCl ：導(dǎo)電鹽。硼酸H3BO3 ：緩沖劑 由于電鍍鎳液中陰、陽極電流效率不等，為防止生產(chǎn)中鍍液酸度的急劇變化，常加入硼酸作緩沖劑，控制pH=56。 糖精C7H4O3NS（或柔軟劑S-96）：柔軟劑，降低鍍層應(yīng)力。 1,4-丁炔二醇C4H4（OH）2 ，BE-95 ：光亮劑，提高鍍層亮度。 Question5 論述題 試述雜質(zhì)鐵離子對(duì)電鍍鎳的影響及消除方法。 Student Answer: Essential: 鐵雜質(zhì)在鍍液主要以Fe2+存在，容易形成極小的氫氧化亞鐵膠體，膠體吸附Fe2+離子而形成nFe(OH)2Fe2+微粒，向陰極移動(dòng)，破壞鍍鎳層致密和連續(xù)性，并夾雜在鍍鎳層中，使鍍鎳層孔隙增加，抗腐蝕性降低。在測(cè)量孔隙時(shí)，出現(xiàn)藍(lán)色的假象斑點(diǎn)，會(huì)混淆對(duì)鍍層的質(zhì)量判斷，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生縱向裂紋，導(dǎo)致脆性，特別是當(dāng)鐵含量大于0.1g/L時(shí)，這種現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，此時(shí)溶液渾濁，陰極白色布變黃，鍍層呈灰色，孔隙成倍增加。生產(chǎn)中可在pH值約為3下，用0.050.1A/dm2電流電解處理，也可用雙氧水-活性炭法，即先將pH值調(diào)至33.5，用6%雙氧水510mL/L將低價(jià)鐵氧化成高價(jià)鐵，同時(shí)將有機(jī)雜質(zhì)部分分解，再加熱至6570，保持2h，使多余雙氧水分解，以堿式碳酸鎳（必要時(shí)可用NaOH溶液）調(diào)整pH值至5.56以上，使氧化后的高價(jià)鐵等最大限度地形成沉淀；加入粉狀活性炭0.51g/L，攪拌2h，靜置過濾；調(diào)整pH值為3左右，掛入清理過的陽極，以0.10.5A/dm2電流電解48h，直至瓦楞型陰極上鍍層顏色均勻一致；分析并調(diào)整鍍液成分、酸度，通過赫爾槽試驗(yàn)處理的效果，并補(bǔ)加開缸量1/21 Question6 論述題 試述電鍍鎳過程中，雜質(zhì)銅離子的影響及消除 Student Answer: Essential: 鍍液中銅離子除化學(xué)材料、鎳陽極含微量的銅而帶進(jìn)以外，大部分來源銅掛具在鍍液中的溶解。因此，陽極的銅掛鉤不能浸入鍍液，并應(yīng)在帶電情況掛入鍍件。銅的電位比鎳正，電鍍時(shí)以金屬銅或合金的形式沉積出來，致使鎳鍍層疏松成海綿狀，色澤灰暗，條紋、孔隙較多；嚴(yán)重時(shí)工件出現(xiàn)置換銅，造成結(jié)合力不良，赫爾槽試驗(yàn)低電流密度區(qū)鎳鍍層發(fā)暗、發(fā)黑。鎳鍍液中銅含量應(yīng)小于0.01g/L。生產(chǎn)中可用鐵板陰極，采用0.10.3 A/dm2小電流長時(shí)間電解處理；也可采用化學(xué)法去銅，如加入銅含量兩倍左右的喹啉酸，可使銅含量降至1mg/L以下，也可以加入2-巰基苯并噻唑等能與Cu2+生成沉淀的物質(zhì)，或在不斷攪拌下緩緩加入12mL/L的商品QT或CF除銅劑，攪拌反應(yīng)12h后，過濾除去。 Question7 論述題 試述氯化物電鍍鋅液中各成分的作用。 Student Answer: Essential: a.氯化鋅 氯化鋅是鍍液主鹽，同時(shí)起到導(dǎo)電鹽作用，一般控制在6575g/L之間，掛鍍?nèi)∠孪?，滾鍍?nèi)∩舷?；夏季偏低，冬季偏高?b.氯化鉀（鈉） 鍍液的導(dǎo)電鹽，即支持電解質(zhì)，主要起導(dǎo)電和陽極活化劑作用，同時(shí)氯離子又是鋅離子的弱配合體，當(dāng)氯離子偏高或鋅離子偏低時(shí)，則形成如K4ZnCl6等這樣的高配位絡(luò)合物，起到增加陰極極化和提高分散能力的作用。氯化鉀濃度提高，鍍液電阻減小，槽電壓降低，除了節(jié)能外，還能改善低電流區(qū)鍍層質(zhì)量，提高鍍液的深度能力和陽極的活化效果。但氯化鉀濃度過高時(shí)，由于接近飽和狀態(tài)，容易從鍍液中分離出來，影響鍍層質(zhì)量，因此生產(chǎn)中通常將氯化鉀濃度控制在180230g/L，冬季宜用180220g/L，夏季可用190220g/L. c.硼酸 硼酸在鍍液中是緩沖劑，通?？刂?530g/L范圍內(nèi)。因?yàn)殛枠O電流效率比陰極高，故鍍液pH值有緩慢上升趨勢(shì)，硼酸可維持pH值在56范圍內(nèi)。如果鍍液中硼酸過低，陰極區(qū)容易導(dǎo)致氫氧化鋅、氫氧化亞鐵及氫氧化鐵等雜質(zhì)在鍍層中夾雜，使鍍層粗糙灰暗而失光，此時(shí)加入光亮劑往往起不到作用。 d.添加劑 添加劑在氯化鉀鍍液中起到提高 Question8 論述題 論述氯化鉀鍍鋅液中的Fe2+ 、 Fe+3、Cu2+、Pb2+、NO3-及Cr6+等雜質(zhì)排除方法。 Student Answer: Essential: 鉀鹽鍍鋅液中的主要雜質(zhì)為Fe2+ 、 Fe+3、Cu2+、Pb2+、NO3-及Cr6+等。由于Fe+3不能與鋅離子共沉積，因此其影響較小，容許濃度在10g/L以上。Fe2+對(duì)鍍液很敏感，允許極限為0.25g/L，高于此值，鍍液渾濁、泛黃，甚至泛紅，電流密度范圍縮小，高電流密度區(qū)粗糙、燒焦，低電流密度區(qū)鍍層發(fā)灰發(fā)黃，用于滾鍍時(shí)，貼近滾桶壁處鍍層嚴(yán)重?zé)梗霈F(xiàn)黑點(diǎn)，即所謂滾桶眼印。生產(chǎn)中，可先將pH值調(diào)到6.2，并加溫到60，然后加入0.52ml/L雙氧水，充分?jǐn)嚢瑁笷e2+氧化成Fe3+并生成Fe(OH)3沉淀，然后加入活性炭，過濾去除。 Cu2+雜質(zhì)的存在，使低電流密度區(qū)鍍層色澤變暗，鈍化后不亮，甚至發(fā)灰、發(fā)黑，高電流密度區(qū)鍍層粗糙易燒焦，允許極限濃度為0.01g/L?？捎?3 g/L鋅粉處理，或采用瓦楞鐵板在0.10.15A/dm2小電流下電解處理。雜質(zhì)關(guān)鍵在于預(yù)防，一者陽極純度必須高，二者防止銅棒、陽極銅鉤和掛具掉入鍍液中。 Pb2+雜質(zhì)對(duì)鍍液的影響比Cu2+嚴(yán)重，輕者使鈍化膜發(fā)霧，鈍化膜很快變色，重者滾鍍時(shí)鍍層不沉積，看上去似乎有鍍層，但一經(jīng)硝酸 Question9 論述題 下表為焦磷酸鹽鍍銅工藝，請(qǐng)分析鍍液各成份的作用和pH對(duì)鍍層的影響。鍍液組成及工藝條件 焦磷酸銅（Cu2P2O7）gL-1 70 90焦磷酸鉀(K4 P2O73H2O)gL-1 300 800檸檬酸銨 (NH4) 3 C6 H5O7 /gL-1 10 50二氧化硒 (SeO2) gL-1 0.008 0.022-巰基苯并咪唑gL-1 0.002 0.004pH值 8.0 8.8溫度 30 50DkAdm-2 1.5 3攪拌方式 陰極移動(dòng) Student Answer: Essential: （1）焦磷酸銅 焦磷酸銅為溶液主鹽，銅含量一般在20 25 g/L，光亮鍍銅，銅含量控制在17 35 g/L。增加鍍液中銅鹽含量，可提高允許電流密度，但為了提高陰極極化，必須相應(yīng)提高焦磷酸鉀含量。這樣，溶液濃度提高，成本增大，帶出損失大；銅含量過高，鍍層粗糙呈暗紅色，陽極溶解性差，并且易析出白色焦磷酸銅沉淀，導(dǎo)致pH值下降；銅含量太低，允許電流密度小，鍍層光亮整平性差，沉淀速度慢，鍍層易燒焦。（2）焦磷酸鉀是鍍液主絡(luò)合劑，因其溶解度大，能提高鍍液中銅鹽濃度，從而提高允許電流密度和電流效率，而且K+的電遷移率比Na+大，可提高鍍液中銅鹽濃度，改善鍍液分散能力；同時(shí)鍍液中，還必須保持一定的游離焦磷酸鉀，以防止焦磷酸銅沉淀，改善鍍層質(zhì)量，提高鍍液分散能力，保證陽極正常溶解，一般控制P2O74- ：Cu2+=7.58最好。（3）檸檬酸鹽是焦磷酸鍍銅中的輔助絡(luò)合劑，主要是起到陽極去極化劑作用，使陽極能正常溶解，但實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該物質(zhì)對(duì)陰極也有去極化作用，有不利影響。（4）2-巰基苯咪唑?yàn)楣饬羷稍鰪?qiáng)光亮效果，降低因使用巰基化合物產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，用量一般為0.008 0.02 Question10 論述題 下表為化學(xué)鍍銅工藝，請(qǐng)分析鍍液各成份的作用。鍍液組成及工藝條件 硫酸銅(CuSO45H2O)/gL-1 29酒石酸鉀鈉/ gL-1 142EDTA二鈉/ gL-1 12三乙醇胺/ gL-1 5氫氧化鈉/ gL-1 42碳酸鈉/ gL-1 25甲醛(37%)/ mlL-1 167亞鐵氰化鉀/gL-1 0.05聯(lián)吡啶/gL-1 0.1pH值(NaOH調(diào)整) 1213溫度/ 25 Student Answer: Essential: （1）硫酸銅是主鹽。主要作用是提供銅離子，化學(xué)鍍銅溶液中銅鹽含量對(duì)沉積速度有一定的影響。當(dāng)溶液的pH值控制在工藝范圍內(nèi)時(shí)，提高溶液中的銅含量，沉積速度有所增加，但溶液自然分解的傾向也隨之增大。在不含穩(wěn)定劑的溶液中，宜采