電鍍與化學鍍課件.ppt

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1、電鍍與化學鍍江蘇大學邵紅紅一、電鍍電鍍就是將直流電通入一定成分的電解質溶液中，在電極和溶液之間的界面上發(fā)生電化學反應，從而實現在工件表面上沉積的過程。（一）、電鍍的基本原理陰極上金屬電沉積的過程為：①傳質步驟在電解液中的預鍍金屬的離子或它們的絡離子由于濃度差而向陰極（工件）表面或表面附近移動。②表面轉化步驟金屬離子或其絡離子在電極表面或表面附近的液層中發(fā)生還原反應的步驟。③電化學步驟金屬離子或絡離子在陰極上得到電子，還原成金屬原子。④電結晶步驟電結晶是指金屬原子達到金屬表面之后，按一定規(guī)律排列形

2、成新晶體的過程。電沉積層的晶體結構取決于沉積金屬本身的晶體學特性，而其組織形態(tài)在很大程度上決定于電結晶過程的條件。沉積層的致密度主要取決于離子濃度、交換電流及表面活性劑，電結晶的晶粒尺寸則在很大程度上取決于表面活性劑的濃度。（二）、電鍍液（1）主鹽是指能在陰極上沉積出所要求的鍍層金屬的鹽。主鹽濃度要有一個適宜的范圍并與電鍍溶液中其它成分維持恰當的濃度比值。主鹽濃度高，一般可采用較高的陰極電流密度，溶液的導電性和陰極電流效益都較高。但溶液的帶出損失較大、成本較高，廢水處理負擔重。主鹽濃度低，可采用

3、的陰極電流密度較低，電流效率降低，影響沉積速度，但其分散能力和覆蓋能力較好。（2）導電鹽是指能提高溶液的導電率，對放電的金屬離子不起絡合作用的堿金屬或堿土金屬的鹽類。（包括銨鹽）。導電鹽除了能提高溶液的導電率外，還能略提高陰極極化，使鍍層致密。（3）絡合劑在電鍍生產中，能絡合主鹽中金屬離子的物質為絡合劑。絡合劑都能增大陰極極化，使鍍層結晶細致，同時能促進陽極溶解。（3）緩沖劑一般由弱酸和弱酸的酸式鹽組成。主要目的是使溶液的pH值變化幅度減小。任何緩沖劑都只能在一定的pH值范圍內有較好的緩沖作用。

4、（4）添加劑為了改善電鍍溶液性能和鍍層質量，往往在電鍍液中加入少量的某些有機物，即添加劑。如光亮劑、整平劑、潤濕劑、應力消減劑等（三）、法拉第定律電流通過金屬—溶液界面時，必然伴隨電極反應，所以通過電鍍槽的電量和析出（或溶解）物質的量之間有一定的關系。這種關系就是法拉第定律。W=Kit=KQW—形成產物的質量；I—電流；t—通電時間；k—比例常數；Q—電量表示單位電量時在電極上可形成產物的質量，通常稱為該產物的電化當量。如果所選用的電量單位不同，則物質的電化當量值也不一樣。法拉第定律是十分精確的

5、，它不受溫度、壓力、電解質濃度、電極和電解槽材料、形狀和溶劑性質的影響。但是，在實際電鍍中，常常發(fā)現形式上違反法拉第定律的現象。例如鍍鋅時，雖然電極上通過了1F電量，但陰極上得到的鋅不是1克當量，這是因為電解過程中還有別反應發(fā)生的緣故，如H+可以在電極上還原，也會消耗一部分電量，如果把Zn2+和H+還原的產物加在一起，則仍為1克當量，同樣符合法拉第定律。（四）、電流效率因為電鍍過程中的副反應產物并不是所需要的，所以對于所需要的產物來說，就有一個電流效率的問題。電流效率的概念可以用來表示用于主反應

6、的電量在總電量中所占的百分數。（五）、電流在陰極上的分布在電解槽中，由于外加電壓的作用，陽極帶正電，陰極帶負電。根據電荷同性相斥、異性相吸的原理，溶液中的正離子被陽極排斥，受陰極吸引；負離子被陰極排斥，受陽極吸引。這樣，溶液中的離子就會按照一定的方向進行運動。在外電場作用下離子運動的軌道稱為電力線。電力線在陰極表面上分布的疏密程度與電極之間的相對位置，電極形狀和電解槽的形狀等幾何因素有關系。當電極與電解槽的底部、邊緣和液面存在距離時，電極的邊緣或尖端有比較密集的電力線，這種在電極邊緣或尖端集積過

7、多電力線的現象稱為邊緣效應，或尖端效應。在電鍍過程中，有時出現鍍件邊緣或尖端“燒焦”的現象，其原因就是電流在這些部位分布得較多的緣故。二、電鍍單金屬常用電鍍金屬主要有鍍鋅、鍍銅、鍍鎳及鍍鉻等。其中鍍鋅主要用于鋼鐵等黑色金屬的防腐。鍍銅用于防護裝飾性鍍層體系的底層，也可用來改善基體與鍍層間的結合力。鍍鎳可用作表面鍍層，也可用作多層電鍍的底層或中間層。鍍鉻可用于裝飾、耐磨損和耐腐蝕。1電鍍鋅鋅的標準電位為-0.76V，對鋼鐵基體來說鋅鍍層屬于陽極性鍍層。電鍍鋅工藝可采用酸性和堿性電鍍兩種，陽極使用純

8、鋅。酸性鍍液價廉且電流效率高，電鍍速度快，但均鍍能力差。堿性鍍液價格雖高，但鍍層結晶細、光澤好、鍍液的均鍍及深度能力均好，對設備腐蝕性低。鍍鋅溶液配方及工藝條件鍍鋅常見缺陷及防止措施2電鍍鎳鎳鍍層相對于鋼鐵基體屬于陰極性鍍層，防護性能與孔隙率關系密切。目前使用最多的是瓦特鎳溶液（硫酸鹽—氯化物型）。鍍鎳溶液配方及工藝條件硫酸鎳是鍍鎳溶液中鎳離子的主要來源。提高硫酸鎳的含量，即提高了Ni2+的濃度，就允許采用高的電流密度，從而提高了電鍍速度。氯化鎳的作用是既能幫助陽極溶解，又能提高溶液的導電率，從