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指導(dǎo)教師:孫金堂酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力影響原因及其改進(jìn)班級(jí):09級(jí)應(yīng)用化學(xué)3班學(xué)生:黎藝學(xué)號(hào):10090322第1頁1、緒論2、酸性硫酸鹽鍍銅筒介3、酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力影響原因及其控制4、結(jié)論5、致謝論文整體結(jié)構(gòu)第2頁一、緒論1、研究背影電鍍(Electroplating)是用化學(xué)方法在固體表面電沉積一層薄金屬、合金或金屬粉未一起形成復(fù)合電沉積層過程,通??蓱?yīng)用于金屬表面防護(hù)、裝飾或應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)其它特殊功效。是一個(gè)經(jīng)濟(jì)、方面和有效改進(jìn)材料表面特征伎倆。酸性硫酸鹽鍍銅液用于生產(chǎn)已經(jīng)有150年歷史,硫酸鹽鍍銅含有成份筒單、成本低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但筒單硫酸鹽鍍銅電解液存在分散能力差、鍍層結(jié)晶粗糙、沒有光亮等缺點(diǎn)。從20世紀(jì)三四十年代起國外對(duì)硫酸鹽鍍銅液進(jìn)行了大量添加劑研究工作,到70年代發(fā)達(dá)國家開發(fā)了很多新型鍍銅光亮劑,使得硫酸鹽鍍銅工藝得到了更加好改進(jìn)。當(dāng)前硫酸鹽鍍銅法已成為我國應(yīng)用最為廣泛鍍銅工藝。第3頁2、研究意義及目標(biāo)分散能力是判斷鍍液優(yōu)劣關(guān)鍵,決定著鍍層均勻性。討論鍍液分散能力影響原因及其改進(jìn)能夠更加好地控制生產(chǎn)參數(shù)及工藝條件,在生產(chǎn)中能夠盡可能到達(dá)最正確情況,另外,能夠提升生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品,在電鍍行業(yè)中含有主要意義。本論文主要討論以酸性硫酸銅、酸硫、添加劑等為鍍液,綜述酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力影響原因及其改進(jìn)。第4頁二、酸性硫酸鹽鍍銅筒介1、酸性硫酸鹽鍍銅原理
第5頁2、酸性硫酸鹽鍍銅特點(diǎn)
在20世紀(jì)50年代以前,酸性硫酸鹽酸性鍍銅工藝不是很成熟,電鍍時(shí)輕易在鍍銅基板上生成置換層而造成結(jié)協(xié)力不夠,加之該溶液分散性不好,比用氰化物鍍液取得鍍層粗大,而且不能在鐵或合金上直接鍍銅,所以極少應(yīng)用.到了20世紀(jì)60年代,人們究發(fā)出了酸性硫酸鹽鍍銅光亮劑,從而取得了優(yōu)異光亮性鍍層,鍍液分散能力,鍍層韌性、空隙率等方面性能得到了改進(jìn),另外,這種鍍液電流效率高(靠近100%),沉積速度快,價(jià)格廉價(jià),當(dāng)前酸性硫酸鹽鍍銅法已成為國內(nèi)應(yīng)用最廣泛鍍銅工藝。第6頁三、3酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力影響原因及其控制1、分散能力定義
為了評(píng)定金屬或電電流陰極表面分布情況,慣用“分散能力”這一術(shù)語。所謂分散能力是指電解液便零件表面鍍層厚度均勻分布能力。若鍍層在陰極表面分布得比較均勻,就認(rèn)為這種電解液含有良好分散能力;反之剛分散能力差。第7頁2、分散能力數(shù)學(xué)表示式為了對(duì)電解液分散能力有一個(gè)量化評(píng)價(jià),通常采取實(shí)際電流分布與首次電流分布相對(duì)偏差T來表示電解液分散能力:式中:K表示無極化時(shí)化散能力;L1、L2表示近陰極和遠(yuǎn)陰極電阻材料長度;I1、I2表示近極近和遠(yuǎn)陰極電流。因?yàn)長2
〉L1
,故K總為大于1正數(shù);I1/I2為實(shí)際極化時(shí)電流分布。因?yàn)镮1
〉I2
,所以也是大于1正數(shù);即使電化學(xué)極化對(duì)遠(yuǎn)近陰極有一定補(bǔ)嘗;當(dāng)I1/I2→1時(shí)為理想分散能力。第8頁3、酸性硫酸鹽鍍銅銅層厚度計(jì)算公式
依據(jù)法拉第定律,酸性硫酸鹽鍍銅鍍層厚度計(jì)算公式以下:
式中,δ為鍍層厚度;ik為陰極電流密度;η為陰極電流效率;t為電鍍時(shí)間;E為鍍層金屬電化當(dāng)量;ρ為鍍層金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù).第9頁4、酸性硫酸鹽鍍銅過程中電流效率與電流密度關(guān)系
第10頁5電流密度分布性數(shù)學(xué)表示式
式中,I1/I2就是陰極實(shí)際電流分布;ρ為電解液電阻率;△L為遠(yuǎn)近陰極距離之差。第11頁6酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力影響原因
當(dāng)I1/I2→1時(shí),硫酸鹽鍍銅液分散能力是最好,由電流分布表示式可知,要使I1/I2→1,就必須使等式右邊第二項(xiàng)趨近于零,也就是說,凡是能使第二項(xiàng)趨向于零原因,都能夠使電流在陰極表面均勻分布,改進(jìn)電解液分散能力,從而改進(jìn)硫酸鹽鍍銅均勻性。
使第二項(xiàng)趨向于零條件以下:△L→0,即越小越好;ρ越小越好,也就是說電解液電阻率越小越好?!鳓?△D要大,即極化率要大。L1要大,零件和陽極距離盡可能大些??偠灾?,硫酸鹽鍍液分散能力影響原因有幾何原因和化學(xué)原因,其中幾何原因包含電解槽形狀和遠(yuǎn)、近陰極與陽極距離之差、陰極和陽極間距離;化學(xué)原因包含極化率大??;硫酸鹽鍍液電阻率。第12頁7改進(jìn)酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力方法
1、改進(jìn)電解槽形狀2、減小遠(yuǎn)、近陰極與陽極距離之差3、增加陰極和陽極間距離4、增大鍍液極化率5、降低硫酸鹽鍍液電阻率第13頁四、結(jié)論在硫酸鹽鍍銅生產(chǎn)中,分散能力是判斷鍍液優(yōu)劣關(guān)鍵。而分散能力直接決定著電鍍過程中鍍層均勻性好壞。經(jīng)過討論影響鍍液分散能力各個(gè)原因以及影響原因關(guān)系,能夠在生產(chǎn)中更加好地控制生產(chǎn)參數(shù),或是處理生過程中碰到鍍層不均勻問題。本論文是經(jīng)過探論硫酸鹽鍍液分散能力影響原因,發(fā)覺影響分散能力原因主要是陰極電流分布均勻性,而影響陰極電流分布均勻性有:①電解槽形狀和遠(yuǎn)、近陰極與陽極距離之差;②陰極和陽極間距離;③鍍液極化率大小;④鍍液電阻率。為改進(jìn)電解液分散能力,常采取辦法有:①改變電解槽形狀;加大零件與陽極間距離,采取象形陽極法和保護(hù)陰極法;②讓零件在電解槽中均勻排布;③選擇適當(dāng)絡(luò)合劑和添加劑,提升陰極極化降;④低硫酸鹽鍍液電阻率,提升電導(dǎo)率。在生產(chǎn)過程中,控制這些原因,就能生產(chǎn)出鍍層均勻性較高電鍍產(chǎn)品。第14頁五致謝本論文是在孫金堂教授指導(dǎo)下完成,從論文選題到論文寫作和修改過程中,導(dǎo)師都無比耐心和細(xì)心。孫金堂教授嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度,以其專業(yè)知識(shí)和對(duì)科研嚴(yán)格追求,在一些問題上給予我們明確指導(dǎo),讓我們獲益良多,借此論文完成之際,首先對(duì)導(dǎo)師言傳身教表示最真摯感激!衷心感激所相關(guān)心、支持和幫助我老師們和導(dǎo)員!不論在學(xué)習(xí)還是生活上您們都給過我最寶貴知識(shí)和提議,感激我企業(yè)指導(dǎo)老師羅汝忠工程師,謝謝
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