電鍍基本知識培訓(xùn)-課件

電化學(xué)基本知識

（電鍍基本知識培訓(xùn)之一）前言——培訓(xùn)課程安排時間課程主題課程內(nèi)容第一天電化學(xué)原理1、電鍍的功能和類別2、電鍍常用電化學(xué)知識第二天電鍍工藝原理（一）1、常見電鍍工藝類型2、前處理工藝原理（拋光、脫脂、除銹）3、前處理工藝設(shè)備4、相關(guān)工藝材料第三天電鍍工藝原理（二）1、鍍鋅、鍍銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍錫等滾鍍工藝原理2、電鍍工藝設(shè)備3、相關(guān)工藝材料前言——培訓(xùn)課程安排時間課程主題課程內(nèi)容第四天電鍍工藝原理（三）1、鍍銀、鍍合金、后處理等滾鍍工藝原理2、電鍍及后處理工藝設(shè)備3、相關(guān)工藝材料第五天電鍍工藝管理1、常見電鍍工藝的參數(shù)2、電鍍過程控制3、過程檢驗第六天電鍍質(zhì)量管理1、電鍍產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)2、常見不合格的類型3、不合格原因的分析及對策4、質(zhì)量統(tǒng)計5、檢驗技術(shù)前言——培訓(xùn)課程安排時間課程主題課程內(nèi)容第七天化學(xué)品的安全管理1、化學(xué)品的安全特性指標(biāo)2、電鍍常用化學(xué)品及安全特性3、電鍍生產(chǎn)的安全衛(wèi)生管理4、安全事故及職業(yè)病的預(yù)防第八天電鍍的環(huán)境管理1、電鍍廢水處理工藝及原理2、電鍍廢氣處理基本原理3、生產(chǎn)過程污染的預(yù)防4、應(yīng)急管理課程一：電鍍概述電鍍概念利用電解在制件表面形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬或合金沉積層的過程。電鍍概述1800年，意大利布魯納特利發(fā)表鍍銀論文；1805年，布魯納特利提出鍍金；1840年，英國埃爾金頓申請了氰化鍍銀的專利，并開始應(yīng)用于生產(chǎn)；1840年，雅可比申請酸性鍍銅的專利，并于1843年應(yīng)用于生產(chǎn)；1840年，博特杰提出鍍鎳；1915年，采用酸性硫酸鋅工藝對鋼帶進(jìn)行鍍鋅處理；1917年，普洛克特提出氰化鍍鋅工藝；1923-24年，芬克、埃爾德里奇提出鍍鉻工業(yè)方法。電鍍的發(fā)展電鍍的品種品種從單一金屬、二元金屬、三元合金發(fā)展至復(fù)合材料。基體材料由鋼鐵、銅及其合金發(fā)展至輕金屬、鋅基合金壓鑄件至塑料、陶瓷等非金屬材料。電鍍方法從水溶液電鍍發(fā)展至化學(xué)鍍生產(chǎn)工藝設(shè)備從手工發(fā)展至半自動至全自動。電鍍的功能提高基體的耐腐蝕性能鋼鐵上鍍鋅，可以在一般的大氣環(huán)境中有效保護(hù)基體金屬；鍍鎘制品能有效保護(hù)制品在海洋環(huán)境中不易受到腐蝕；鍍錫制品有良好的耐腐蝕性能，而且其腐蝕產(chǎn)物對人體無害，可用于有機(jī)酸接觸的鋼鐵制作的食品容器。防護(hù)裝飾修復(fù)基體。修復(fù)曲軸、轉(zhuǎn)軸、齒輪等磨損件。其他：耐磨性（鍍硬鉻）、減摩性（鍍錫、鍍鉛-錫合金）、導(dǎo)電性（鍍銅、銀、金）、導(dǎo)磁性（鍍鎳-鈷、鍍鎳-鐵合金）、焊接性（鍍錫、鍍銅、銀、鉛錫合金）、反光性（鍍銀、銠）、防擴(kuò)散（為防局部滲碳而鍍銅、為防局部滲氮而采用鍍錫）電鍍的類別按鍍層所含金屬類別分單金屬鍍層合金鍍層根據(jù)金屬鍍層的電位不同分陽極性鍍層陰極性鍍層電鍍工藝的基本過程電鍍前處理鍍前，對表面狀況和表面處理的要求進(jìn)行預(yù)處理，包括除油、除銹、拋光、打磨等。電鍍獲得符合要求的鍍層。電鍍后處理清洗、除氫、鈍化、封閉等。課程二：電化學(xué)知識電的知識電流：導(dǎo)體中自由電子在電場力的作用下作定向移動，形成電流。電解液中的正負(fù)離子在電場力的作用下各自向相反的方向移動，也可以形成電流。我們將正電荷（正離子）移動的方向規(guī)定為電流方向；把電子（負(fù)離子）移動的方向稱為電流的反方向。I=Q/t電路：由電源、負(fù)載、開關(guān)、導(dǎo)線等組成。根據(jù)電源的不同，分成交流電路、直流電路。線電壓和相電壓：三相四線制供電線路中，火線與火線之間的電壓稱為線電壓；火線與中線（零線）之間的電壓稱為相電壓。電器設(shè)備的保護(hù)接中線和保護(hù)接地。在電壓低于1000V、電源中性點接地的電力網(wǎng)中，應(yīng)采用保護(hù)接中線，即把電氣設(shè)備的金屬外殼和中線相接，以確保：如果有一相因絕緣損壞而碰到外殼時，則該項短路，立即燒斷熔絲，或使其他保護(hù)電器動作而切斷電源，避免觸電。電的知識在電壓低于1000V、電源中性點不接地的電力網(wǎng)中，應(yīng)采用保護(hù)接地，即把電動機(jī)、變壓器、鐵殼開關(guān)等電器設(shè)備的金屬外殼，用電阻很小的導(dǎo)線接地極可靠連接，確保：即使因電器設(shè)備絕緣損壞和中線相接，以確保：即使因電器設(shè)備絕緣損壞而漏電時，由于人體電阻比接地極大很多，幾乎不會有電流經(jīng)過人體，從而保證人身安全。一般接地電阻應(yīng)于小于4Ω，采用埋地中的鐵棒、鋼管作為地極。電化學(xué)知識電解質(zhì)溶液絡(luò)合物氧化還原反應(yīng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性原電池和電解池電極、電極反應(yīng)與電極電位電極的極化電解質(zhì)溶液電解質(zhì)定義：在溶解或熔融溶狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物稱為電解質(zhì)。電離：電解質(zhì)能離解成自由移動離子的過程稱為電離。電離形成的溶液，稱為電解質(zhì)溶液。強(qiáng)電解質(zhì)：在水中幾乎全部發(fā)生電離，如鹽酸、硝酸、硫酸、氯化鈉等。弱電解質(zhì)：在水中部分電離，如醋酸、氨水、硼酸等。電解質(zhì)溶液電離度和電離平衡常數(shù)

CH3COOHCH3COO-+H+

電離度α=[CH3COO-]/[CH3COO-]+[CH3COOH]

×100%電離平衡常數(shù)K=[CH3COO-][H+]/[CH3COOH]同離子效應(yīng)：加入與弱電解質(zhì)同離子的強(qiáng)電解質(zhì)，使弱電解質(zhì)的電離度下降。在弱酸中加入它的鹽后，不僅降低了弱酸的電離度和溶液中H+的濃度同時這種混合溶液還具抵抗改變H+濃度的能力，使溶液的PH基本保持不變。這種溶液成為了緩沖溶液。絡(luò)合物K4[Fe(CN)6]中，F(xiàn)e2+與CN-極少電離出來，它們基本以Fe(CN)64-的形式存在。這種由簡單正離子和幾個其他離子或中性分子結(jié)合而成的復(fù)雜分子稱為絡(luò)離子，絡(luò)離子組成的化合物，稱為絡(luò)合物。電鍍中常用的絡(luò)離子有：[Zn(CN)6]2-、[Ag(CN)2]-、

[Cu(NH3)4]2-。絡(luò)合物非常穩(wěn)定，基本不離解出簡單的金屬正離子。氧化-還原反應(yīng)在化學(xué)反應(yīng)中有電子得失的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)。失去電子的變化叫氧化，得到電子的變化叫還原。氧化劑的當(dāng)量=氧化劑的相對分子質(zhì)量/氧化劑在反應(yīng)中得到的電子數(shù)還原劑的當(dāng)量=還原劑的相對分子質(zhì)量/還原劑在反應(yīng)中得到的電子數(shù)利用當(dāng)量可以計算反應(yīng)過程中氧化劑的用量，或還原劑的消耗量。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性導(dǎo)體的類別：第一類導(dǎo)體：以自由電子來傳導(dǎo)電流，如金屬傳導(dǎo)。第二類導(dǎo)體：以帶電離子的移動來傳導(dǎo)電流，如電解質(zhì)傳導(dǎo)。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性取決于導(dǎo)電的離子數(shù)目、離子的運(yùn)動速度、離子帶電荷的數(shù)目。離子運(yùn)動的方式：對流：自然對流和人工對流；擴(kuò)散：由于濃度差，導(dǎo)致離子從高濃度區(qū)遷至低濃度區(qū)；電遷移：在電場作用下，離子的遷移。水化離子半徑、帶電荷數(shù)（價數(shù)）均影響電遷移。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性導(dǎo)電性與濃度的關(guān)系：隨濃度增加而增加，但到一定時候就下降。導(dǎo)電性與溫度的關(guān)系：升高溫度，水化程度降低，溶液粘度的降低，有助于提高電導(dǎo)率。提高電導(dǎo)率，有助于:

a)降低槽端電壓

b)采用較大的陰極電流密度

c)提高電鍍液的深鍍能力和均鍍能力

d)克服和減少溶液溫升電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性摩爾電導(dǎo)率：相距1m的兩個平行電極之間含有濃度為1mol溶質(zhì)的溶液所具有的電導(dǎo)。電解第一定律：電解時，對同一物質(zhì)來說，陽極和陰極上溶解和析出的物質(zhì)質(zhì)量與通過電解質(zhì)溶液的導(dǎo)量成正比。電解第二定律:當(dāng)以相同的電量通過不同的電解質(zhì)溶液時，在陽極和陰極上溶解和析出物質(zhì)的量相等。原電池和電解池原電池：浸在電解質(zhì)溶液中的兩個電極，當(dāng)其與外電路中的負(fù)載接通后，能夠自發(fā)地將電流輸送到外電路中而做功。原電池和電解池電解池：浸在電解質(zhì)溶液中的兩個電極，與外加直流電源接通后，強(qiáng)制電流在體系中通過，從而在電極上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。原電池和電解池標(biāo)準(zhǔn)電池：高可逆電池，可以配合電位計，測定另一個原電池的地動勢。標(biāo)準(zhǔn)電池的溫度系數(shù)較小，受外界影響較小。電極反應(yīng)電極：指與電解質(zhì)相接觸的第一類導(dǎo)體，如銅電極、鋅電極等。電極是電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的地方，也負(fù)責(zé)導(dǎo)電，與溶液接口處有得失電子的反應(yīng)發(fā)生。電極反應(yīng)在原電池和電解池中，反應(yīng)物于其上獲得電子的電極，稱為陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。而給出電子的電極，稱為陰極。在原電池（A）中，正極是陰極，負(fù)極是陽極。電解池（B）與之相反。電極反應(yīng)在原電池和電解池中，第一類導(dǎo)體和第二類導(dǎo)體構(gòu)成了一個串聯(lián)體系。在兩類導(dǎo)體的接口上必然會有得電子或失電子的化學(xué)反應(yīng)，稱為電極反應(yīng)。電極電位電極反應(yīng)中反應(yīng)物和產(chǎn)物的活度（或氣體分壓）均等于1時的平衡電位，叫做標(biāo)準(zhǔn)電極電位。α氧化態(tài)和α還原態(tài)均等于1，則φ就是標(biāo)準(zhǔn)電極電位。將各種電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位按照其代數(shù)值增大的順序排列，稱為電化序。電極的極化可逆電池?zé)o電流通過時，其電極電位為平衡電位。但在電極上有電流通過時，其電極電位就將發(fā)生變化，偏離其平衡電位值，這種現(xiàn)象稱為電極的極化。有電流通過時，陰極電極電位向負(fù)的方向偏移的現(xiàn)象叫做陰極極化，而陽極電位向正的方向偏離的現(xiàn)象叫做陽極極化。電化學(xué)極化指電極上的電化學(xué)速度小于電子運(yùn)動速度而造成的極化。在電鍍中，使陰極發(fā)生較大的電化學(xué)極化作用，對于獲得高品質(zhì)的細(xì)晶鍍層是十分重要的。在一些電鍍?nèi)芤褐屑尤虢j(luò)合劑和添加劑，以及在一定范圍內(nèi)提高它們的濃度，都可以增加陰極的電化學(xué)極化作用。升高溫度，會降低電化學(xué)極化作用。濃差極化以兩個銀電極插入AgNO3溶液中進(jìn)行電解為例，Ag+在電極附近不斷被消耗，而Ag+在溶液中的擴(kuò)散速度小于消耗速度，使電極附近Ag+濃度大大低于本體溶液濃度，這就是濃差極化。濃差極化若擴(kuò)散速度很慢，則擴(kuò)散到電極表面的反應(yīng)粒子立即發(fā)生反應(yīng)，從而使電極表面附近反應(yīng)粒子濃度為零，此時的濃差極化稱為完全濃差極化，這時電極上的電流密度出現(xiàn)最最大值，叫做極限電流。電鍍中，若使用的電流密度范圍超過了這個極限電流密度，則會在電極上發(fā)生其他的化學(xué)反應(yīng)，從而使陰極效率大降低，還會形成不合格的樹枝狀鍍層。因此，一般通過加強(qiáng)攪拌方式，加強(qiáng)溶液的對流。提高陰極極限電流密度，擴(kuò)大允許使用的電流密度范圍。析出電位金屬和其他物質(zhì)（如氫氣）在陰極上開始析出的電位稱為析出電位。析出電位是開始析出的電位。析出電位較正的金屬都能優(yōu)先在陰極上被鍍出來。在鍍鋅時，溶液中的銅、鉛等金屬離子雜質(zhì)變黑變粗。也可以利用金屬的這個特點，優(yōu)先作為雜質(zhì)去除。極化曲線極化曲線是表示電極電位隨著電流密度而改變的曲線。極化曲線中，橫坐標(biāo)表示電流密度，縱坐標(biāo)表示電極電位。金屬沉積在直流電作用下，電解液中的金屬離子被還原，并沉積到零件表面形成具有一定性能的金屬鍍層的過程，就是金屬的電沉積。并非所有金屬離子都能在水溶液中進(jìn)行電沉積，只有當(dāng)陰極達(dá)到平衡電位并獲得一定過電位，即達(dá)到析出電位時，金屬離子才能沉積。金屬沉積的基本過程離子液相傳質(zhì)。前置轉(zhuǎn)移。電荷轉(zhuǎn)移。形成晶體。單鹽鍍液中金屬電沉積過程特點：金屬離子以水化離子形式存在，在陰極上水化數(shù)下降或水化層重排，然后部分失水的金屬離子得電子而放電，并吸附在電極表面。接著吸附原子失去水化層進(jìn)入金屬晶格。絡(luò)鹽鍍液中金屬電沉積過程特點：絡(luò)合物金屬離子放電一般比簡單金屬離子放電要困難，沉積過程表現(xiàn)較大的電化學(xué)極