電鍍銅實(shí)驗(yàn)報(bào)告-顧佳輝-萬(wàn)舜.docx

電鍍銅及條件實(shí)驗(yàn)的探究一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?理解電鍍等電化學(xué)方法的基本原理；2了解鋼鐵表面電鍍銅的一般工藝，學(xué)習(xí)電鍍操作；3理解電鍍液的選擇和影響鍍層質(zhì)量的因素。二、 實(shí)驗(yàn)原理在電鍍時(shí)，將待鍍的工件作為陰極，用作鍍層的金屬作為陽(yáng)極，兩極置于欲鍍金屬的鹽溶液（即電鍍液或電解液）中。在適當(dāng)?shù)碾妷合?，?yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，金屬失去電子而成為陽(yáng)離子進(jìn)入溶液中，即陽(yáng)極溶解（若為不溶性陽(yáng)極，則一般是溶液中的OH-失去電子放出O2）；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，金屬陽(yáng)離子在陰極鍍件上獲得電子析出，沉積成金屬鍍層。一般地，電鍍層是靠鍍層金屬在基體金屬上結(jié)晶并與基體金屬結(jié)合形成的。電鍍液的選擇直接影響電鍍質(zhì)量。例如，鍍銅工藝中，用基本成分為CuSO4和H2SO4的酸性鍍銅液，往往使鍍層粗糙，與基體金屬結(jié)合不牢。本實(shí)驗(yàn)采用焦磷酸鹽鍍銅液，能獲得厚度均勻、結(jié)晶較細(xì)密的鍍銅層，而且操作簡(jiǎn)便，成本較低，污染小。這種電鍍液的主要成分是CuSO4和Na4P2O7（焦磷酸鈉）。CuSO4在過(guò)量Na4P2O7溶液中形成配位化合物Na6Cu(P2O7)2（焦磷酸銅鈉），化學(xué)反應(yīng)方程式為：CuSO4+2Na4P2O7Na6Cu(P2O7)2Na2SO4該配位化合物中的配離子Cu(P2O7)26-比較穩(wěn)定，穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn)1109，因此溶液中游離的Cu2+濃度很低，陰極上的電極反應(yīng)為：Cu(P2O7)26-2e-Cu2 P2O74-在具體電鍍工藝過(guò)程中，鍍液的pH、溫度及攪拌程度、電流密度、極板間距、施鍍時(shí)間等因素對(duì)鍍層質(zhì)量均有一定影響。三、 操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟注意事項(xiàng)預(yù)處理：用砂紙打磨鋼片的正反面，至表面繡層、毛刺除盡，然后用去離子水洗干凈，掛在電極掛鉤上，放入溫度50的除油液中進(jìn)行除油。除油、洗凈、吸干后稱量質(zhì)量m1。打磨漆包線，導(dǎo)線，鱷魚夾等。鋼片要打磨干凈，不要?dú)埩艏t色的鍍層。在去油后，不要用手直接拿鋼板的表面。線路的各個(gè)接頭也要打磨干凈，特別是鋼板的打孔處，掛鉤的底端，鱷魚夾的夾口處等地方，防止電路不通。鍍銅：裝配儀器，選擇是否加入攪拌器。將鋼板和銅片掛在掛鉤之上，保證兩塊板正對(duì)平行，且處在同一高度上，板間距為2cm。將兩塊板完全浸入電鍍液中，通電，調(diào)節(jié)電流粗調(diào)旋鈕至0.06A(0.12A)后馬上開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間為20min(10min)。連接電路時(shí)，紅線（陽(yáng)極）連銅板，黑線（陰極）連鋼板。接通電路前，須將電壓旋鈕調(diào)至最大，電流旋鈕調(diào)至最小。調(diào)節(jié)電流時(shí)，粗調(diào)旋鈕比較敏感，必須緩慢調(diào)節(jié)厚度測(cè)定：電鍍結(jié)束后，將鋼板取出，用去離子水洗凈。觀察鋼板的電鍍情況，以及正反兩面的電鍍區(qū)別。吸干后稱量質(zhì)量m2，并測(cè)量鋼板的長(zhǎng)a和寬b。利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算鍍層的厚度。電鍍結(jié)束后先斷電源，取下鋼板后可觀察鋼板正對(duì)銅板那面與背對(duì)銅板那面的鍍層情況。在稱量之前要先洗凈吸干，因?yàn)閿?shù)據(jù)變化本來(lái)就很小，一定要注意細(xì)節(jié)，減小相對(duì)誤差。四、 數(shù)據(jù)記錄與處理 電流/A時(shí)間/min是否攪拌鋼板長(zhǎng)/cm鋼板寬/cm鋼板質(zhì)量m1/g鋼板質(zhì)量m2/g表面積S/cm2鍍層厚度h/cm0.0620是5.91 3.95 50.89 50.92 46.7 7.19 X10-050.0620否5.87 3.97 51.04 51.07 46.6 7.20 X10-050.1210是6.00 3.90 50.22 50.24 46.8 4.78 X10-050.1210否6.00 4.05 53.07 53.10 48.6 6.90 X10-05五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析先分析是否攪拌這個(gè)自變量，在20min情況下，是否攪拌對(duì)鍍層厚度的影響不大。估計(jì)是長(zhǎng)時(shí)間電鍍后，鍍層覆蓋到一定程度，不再覆蓋，從鍍層均勻度來(lái)看，攪拌的鍍層更均勻。10min的情況下，不攪拌的鍍層厚度攪拌的鍍層更厚，估計(jì)是4號(hào)鋼片表面積更大，易于鍍銅的關(guān)系。4組數(shù)據(jù)也說(shuō)明了攪拌對(duì)鍍層厚度影響不大，但是從鍍層觀察結(jié)果來(lái)看，攪拌后的鍍層更均勻光亮。再來(lái)看時(shí)間這個(gè)自變量，4組實(shí)驗(yàn)總庫(kù)倫量相等，20min的鍍層厚度明顯比10min的大，而且鍍層也更均勻。以上結(jié)果說(shuō)明，長(zhǎng)時(shí)間、低電流、攪拌都有利于提高電鍍效果。六、 心得顧佳輝：通過(guò)這次試驗(yàn)，我理解了電鍍等電化學(xué)方法的基本原理，了解了鋼鐵表面電鍍銅的一般工藝，學(xué)習(xí)電鍍操作，明白了電鍍液的選擇和影響鍍層質(zhì)量的因素。準(zhǔn)備階段方面，對(duì)碳鋼片的預(yù)處理很重要，用砂紙打磨鋼片的正反面，至表面繡層、毛刺除盡，然后用去離子水洗干凈，這幾步我們做的很仔細(xì)。在板間距的控制上，我們?cè)跀嚢柽^(guò)程中很難保持每個(gè)部位都是相距2cm，只能保證中線相距2cm。另外鍍層結(jié)束后對(duì)鍍層觀察方面，對(duì)于均勻度這樣的特性，我們只能通過(guò)肉眼觀察，難免有較大誤差，最好可以用專門的儀器來(lái)判定。此實(shí)驗(yàn)通過(guò)控制變量的方法，研究單一變量對(duì)電鍍效果的影響。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我認(rèn)為有兩點(diǎn)需要改進(jìn)的地方。其一是該實(shí)驗(yàn)作為分析實(shí)驗(yàn)，需要數(shù)據(jù)的精確性，但是因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)中質(zhì)量差最大為0.04g，只精確到0.01g的數(shù)據(jù)不足以顯示出其變量改變后對(duì)鍍層厚度的影響，應(yīng)該使用更高精度的測(cè)重儀器。同時(shí)鍍銅過(guò)程實(shí)際鍍層覆蓋六個(gè)表面積，但是計(jì)算過(guò)程只考慮了兩個(gè)，也會(huì)造成誤差。其二是四次實(shí)驗(yàn)分兩組由不同的操作者在不同的儀器上完成，盡管電鍍液混合過(guò)，但是儀器本身有所差別，操作者也有差別，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。綜上，本次試驗(yàn)結(jié)論有待考究，結(jié)合以上兩點(diǎn)改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)更加精確。萬(wàn)舜：這次“電鍍銅及條件實(shí)驗(yàn)的探究”實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的原理我們?cè)诨瘜W(xué)課程中早已學(xué)習(xí)過(guò)，但是在實(shí)際的電鍍工業(yè)中，考慮到鍍層的光滑程度以及牢固度，所以我們選用的不是基本成分為CuSO4和H2SO4的酸性鍍銅液，而是焦磷酸鹽鍍銅液，這樣能獲得厚度均勻、結(jié)晶較細(xì)密的鍍銅層。在實(shí)驗(yàn)操作方面，預(yù)處理階段非常關(guān)鍵，直接關(guān)乎到整個(gè)實(shí)驗(yàn)的成功與否。所以打磨，清洗，去油等處理都需要很細(xì)心的去做。由于我們是要探討不同條件下電鍍的效果差異，所以我們需要與另一個(gè)小組保持其余條件的一致，所以電鍍液需要實(shí)現(xiàn)進(jìn)行混合平分。在電鍍過(guò)程中，由于需要將鋼板和銅片完全浸沒(méi)在電鍍液中，所以我們無(wú)法觀察到電鍍過(guò)程中的每一個(gè)變化。而且我們的比較的變量中有一個(gè)是是否攪拌，所以為了讓數(shù)據(jù)更我說(shuō)服力，我們最好是和另一個(gè)組同步攪拌速率。最后稱重，計(jì)算鍍層厚度時(shí)，我們所做的兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)果非常接近，而另一組的結(jié)果相差則比較大。我覺(jué)的最終的原因應(yīng)該是空氣天平的靈敏度不夠，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)的精度要求，這一點(diǎn)在我們稱量鍍銅后的鋼板質(zhì)量時(shí)就可以發(fā)現(xiàn)了，兩次質(zhì)量差僅有0.02g或0.03g，質(zhì)量產(chǎn)生的誤差可能就達(dá)到了50%。再就是我們計(jì)算鋼板表面積時(shí)，只計(jì)算了上下兩個(gè)