10090322黎藝畢業(yè)論文孫金堂老師指導(dǎo)

1、吉林大學(xué)珠海學(xué)院畢業(yè)論文酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力的影響因素及其改善Acidic Sulfate Copper Plating Liquid Dispersion Ability of the Influence Factors And Improvement系 別：化學(xué)與藥學(xué)系專 業(yè)：應(yīng)用化學(xué)姓 名：黎 藝學(xué) 號(hào)：10090322系指導(dǎo)教師姓名、職稱：孫金堂 教授企業(yè)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)：羅汝忠完成時(shí)間 2012年 4月 10日吉林大學(xué)珠海學(xué)院本科畢業(yè)論文開題報(bào)告選 題酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力的影響因素及其改善院 系化學(xué)與藥學(xué)系專 業(yè)應(yīng)用化學(xué)學(xué)生姓名黎藝指導(dǎo)教師孫金堂本選題的意義及國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

2、：電鍍(Electroplating)是用化學(xué)的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)合電沉積層的過程，通常可應(yīng)用于金屬表面防護(hù)、裝飾或應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)其他特殊功能。是一種經(jīng)濟(jì)、方面和有效的改善材料表面特性的手段。酸性硫酸鹽鍍銅液用于生產(chǎn)已有150年的歷史，硫酸鹽鍍銅具有成分筒單、成本低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但筒單的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(guó)外對(duì)硫酸鹽鍍銅液進(jìn)行了大量的添加劑的研究工作，到70年代發(fā)達(dá)國(guó)家開發(fā)了很多新型的鍍銅光亮劑，使得硫酸鹽鍍銅工藝得到了更好的改善。目前硫酸鹽鍍銅法已成為我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的鍍銅工藝。分散能力是

3、判斷鍍液優(yōu)劣的關(guān)鍵，決定著鍍層的均勻性。討論鍍液分散能力的影響因素及其改善可以更好地控制生產(chǎn)參數(shù)及工藝條件，在生產(chǎn)中可以盡量達(dá)到最佳的狀況，此外，可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，在電鍍行業(yè)中具有重要意義。研究?jī)?nèi)容： 1、電鍍的概述；2、酸性硫酸鹽鍍銅的筒介（原理、目的、特點(diǎn)、成分、工藝條件）；3、討論酸性硫酸鹽鍍銅液的影響因素；4、綜術(shù)酸性硫酸鹽鍍銅液的改善分法。研究方法、手段及步驟：本文主要通過文獻(xiàn)檢索法以及查閱相關(guān)書藉。利用檢索工具，采取順查法、倒查法、追溯法，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)法、議論、舉例等各種方法來獲取信息和資料，以達(dá)到材料真實(shí)，信息可靠及時(shí)和論證科學(xué)。運(yùn)用實(shí)踐、互聯(lián)網(wǎng)、

4、書籍、雜志、企業(yè)和相關(guān)人士等手段獲取關(guān)于該論文的知識(shí)和信息，查閱和收集大量的資料，參考了實(shí)踐的生產(chǎn)藝流程，理清思路，從而綜述出詳細(xì)的改善方案，編寫論文。參考文獻(xiàn)：1張紹恭，孫旭輝編. 防護(hù)裝飾性電鍍 M. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)編譯館，19952章葆澄. 電鍍工藝學(xué) M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20033范寵義. 酸性硫酸鹽和焦磷酸鹽鍍銅 J. 材料保護(hù)，2003，36（2）：64644白蓉生. 電鍍銅的過去、現(xiàn)在與未來 J. 2004，（1）：5125K. Nishikawa, Y. Fukunaka, T. Sakka, Y. H. Ogata, J. R. Selman. Ionic mas

5、s transfer during electrochemical sissolution of Li metal in PC electroyte solution. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2005, 584 (1):6369酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力的影響因素及其改善摘 要酸性硫酸鹽鍍銅工藝具有成分筒單、成本低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在加入鍍銅光亮劑之后，可以電鍍出鍍層質(zhì)量較高的零件。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的提高，越來越多的市場(chǎng)對(duì)電鍍金屬層的品質(zhì)要求也越來越高，在生產(chǎn)中控制生產(chǎn)參數(shù)和工藝條件尤為重要。本論文通過討論酸性硫酸鹽鍍銅液分散能

6、力的影響因素，從法拉第銅厚計(jì)算公式入手，推論出影響酸性硫酸鹽鍍液影響電鍍銅厚的主要因影是陰極電流密度的分布性。然后討論陰極電流密度的分布性與分散能力的關(guān)系，得出電流密度的分布性與鍍液分散力為平行關(guān)系，發(fā)現(xiàn)影響鍍液分散能力的因素有：（1）電解槽的形狀和遠(yuǎn)、近陰極與陽(yáng)極距離之差（）；（2）陰極和陽(yáng)極間的距離（）；（3）鍍液極化率的大??；鍍液的電阻率（）。進(jìn)而提出改善方案如下：（1）改變電解槽的形狀；加大零件與陽(yáng)極間的距離，采用象形陽(yáng)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)?shù)慕j(luò)合劑和添加劑，提高陰極極化降；（4）低硫酸鹽鍍液的電阻率，提高電導(dǎo)率。關(guān)鍵詞：酸性硫酸鹽鍍液； 陰極

7、電流密度； 分散能力Acidic Sulfate Copper Plating Liquid Dispersion Ability of the Influence Factors And ImprovementAbstractAcidic sulfate copper plating with composition of tube sheet, and the advantages of low cost, convenient maintenance, in add copper plating brightener, can plating coating parts of high

8、quality. With the improvement of the development of economy and science and technology, more and more market for plating metal layer quality requirements also more and more high, to control the production parameters and technology conditions in production is particularly important. Acidic sulfate co

9、pper plating liquid dispersion are discussed in this paper by factors that influence the ability of the Faraday copper thickness calculation formula, this paper deduce impact acidic sulfate solution plating copper thickness is mainly due to the cathode current density distribution. Then discuss the

10、cathode current density distribution and the dispersion relations, concludes that the distribution of current density and electrolyte solution dispersion force for parallel relationship, found the factors influencing the dispersion ability of plating solution are: (1) the shape of the electrolytic c

11、ell and the difference between the far and near the cathode and anode distance (); (2) the distance between cathode and anode (); (3) polarization ratio of the size of the plating solution（）; (4) of the plating solution resistivity (). And then put forward the improvement scheme is as follows: (1) c

12、hange the shape of the electrolytic cell; More parts with the distance between anode and use hieroglyphic anode and cathode protection method; (2) make parts evenly arranged in the electrolytic cell; (3) select the appropriate complexing agents and additives, improve cathode polarization drop; (4) l

13、ow resistivity of sulfate solution, improve the electrical conductivity.Key words：Acidic sulfate solution；Cathode current density；dispersing power目錄1緒論11.1 電鍍的基本概念11.2電鍍的發(fā)展史11.3電鍍銅的研究情況及發(fā)展現(xiàn)狀11.3.1一價(jià)銅鹽無(wú)氰鍍銅2二價(jià)銅鹽無(wú)氰鍍銅21.4電鍍行業(yè)的展望2形成比較完善的電鍍技術(shù)研究開發(fā)體系2擴(kuò)大對(duì)外技術(shù)交流3在環(huán)境保護(hù)方面將進(jìn)入綜合對(duì)策時(shí)期3明確電鍍技術(shù)的發(fā)展的主要方向3努力提高工藝管理和設(shè)備配套，提高

14、產(chǎn)品質(zhì)量3電解液和鍍層的測(cè)試方法將向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠攏31.5研究酸性硫酸鹽鍍液分散能力的意義32 酸性硫酸鹽鍍銅的筒介42.1酸性硫酸鹽鍍銅的原理42.2酸性硫酸鹽鍍銅的目的52.3酸性硫酸鹽鍍銅的特點(diǎn)52.4酸性硫酸鹽鍍液的組成成分及工藝條件52.5酸性硫酸鹽鍍液的配制方法62.6酸性硫酸鹽鍍銅液的成分分析與控制6硫酸銅（CuSO4·5H2O)6硫酸(H2SO4)7氯離子（Cl-)7光亮劑73 酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力的影響因素及其控制731分散能力7分散能力的定義7分散能力的數(shù)學(xué)表達(dá)式7酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力的測(cè)定方法83.2酸性硫酸鹽鍍銅銅層厚度的計(jì)算公式93.3酸性硫酸鹽鍍銅過

15、程中金屬在陰極上的分布103.4酸性硫酸鹽鍍銅過程中電流效率與電流密度的關(guān)系113.5酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力的影響因素113.6電流密度分布性的數(shù)學(xué)表達(dá)式113.7改善酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力的方法12改善電解槽的形狀12減小遠(yuǎn)、近陰極與陽(yáng)極距離之差（）13增加陰極和陽(yáng)極間的距離（）14增大鍍液的極化率14降低硫酸鹽鍍液的電阻率（）154 結(jié)論15參考文獻(xiàn)16致謝171緒論1.1 電鍍的基本概念電鍍是用化學(xué)方法在導(dǎo)電固體表面沉積一層薄金屬、合金或復(fù)合材料的過程，是一個(gè)特殊的電解過程。電鍍作為一種重要的表面處理技術(shù)，在材料防護(hù)、精飾和獲得功能鍍層等方面具有重要的應(yīng)用1。1.2電鍍的發(fā)展史最先公

16、的電鍍文獻(xiàn)是1800年意大利Brugnatelli 教授提出的鍍銀工藝，1850年他又提出了電鍍金工藝；到1840年，英國(guó)Elkington提出了氰化物鍍銀的第一個(gè)專利,用于工業(yè)生產(chǎn)，這是電鍍工業(yè)的開始，他提出的鍍銀電解液一直沿用至今.同年,Jacobi提出了從酸性溶液中電鑄銅的第一個(gè)專利；1843年，酸性硫酸銅鍍銅工藝用于生產(chǎn)，同年R.Bottger提出了鍍鎳工藝；1915年實(shí)現(xiàn)了在鋼帶表面酸性硫酸鹽鍍鋅，1917年P(guān)roctor提出了氰化物鍍鋅，19231924年，C.G.Fink和C.H.Eldridge提出了鍍鉻的工業(yè)方法，從而使電鍍工業(yè)逐步發(fā)展成為完整的電化學(xué)工程體系2。 電鍍合金開

17、始于19世紀(jì)40年代的銅鋅合金（黃銅）和貴金屬合金電鍍。由于合金鍍層具有比單金屬鍍層更優(yōu)越的性能，人們對(duì)合金電沉積的研究也越來越重視，已由最初的獲得裝飾性為目的的合金鍍層發(fā)展到裝飾性、防護(hù)性及功能性相結(jié)合的新合金鍍層的研究上。到目前為止，點(diǎn)沉積能得到的合金鍍層大約有250多種3。電鍍已經(jīng)遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域中，尤其在機(jī)器制造、國(guó)防、電訊、交通、輕工業(yè)等行業(yè)已成為不可缺少的一部分。在化學(xué)中電鍍廣泛應(yīng)用于提高各種軸類、套類等零部件的耐磨、抗腐蝕性能；在使用于各種高圧墊圈的密封防腐以及各種機(jī)械磨損和加工件的修復(fù)尺寸等方面起到越來越重要的重用4。1.3電鍍銅的研究情況及發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)鍍銅的研

18、究約始于1837年,當(dāng)時(shí)俄國(guó)的雅可比和英國(guó)的司本沙等人在進(jìn)行原電池實(shí)驗(yàn)時(shí),不約而同地發(fā)現(xiàn)了鍍銅現(xiàn)象,并從19世紀(jì)40年代開始用于生產(chǎn)。由于使用的氰化物鍍銅液有毒性，隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)使得這個(gè)缺點(diǎn)突顯出來,國(guó)外從20世紀(jì)50年代起一直不斷有人試圖實(shí)現(xiàn)鋼鐵基體上的無(wú)氰鍍銅。核心問題是解決與鐵基體的結(jié)合力問題, 按照沉積過程中銅的價(jià)態(tài)總體上可以分為兩大類：一價(jià)銅鹽無(wú)氰鍍銅和二價(jià)銅鹽無(wú)氰鍍銅。一價(jià)銅鹽無(wú)氰鍍銅銅在氰化物鍍液中是以一價(jià)銅和氰化物的配合物的形式存在,只有在電場(chǎng)作用下,在陰極區(qū)的雙電層中呈一次性還原,還原過程中一價(jià)銅以較大的勢(shì)能移動(dòng)到陰極上。現(xiàn)在大多數(shù)無(wú)氰鍍銅溶液無(wú)論是酸性的還是堿性

19、的,銅都是以二價(jià)銅的形式存在。二價(jià)銅在酸性溶液中易產(chǎn)生瞬時(shí)置換,雖然酸性鍍液在工業(yè)上已取得了成功,但在鐵基體上卻不能產(chǎn)生所需結(jié)合力的銅鍍層。在堿性溶液中雖有延時(shí),但它的離子還原勢(shì)能遠(yuǎn)比氰化物絡(luò)合鹽的勢(shì)能低得多。顯而易見,二價(jià)銅鍍液沉積等量銅所需的總電流為一價(jià)銅鍍液的兩倍,因此,二價(jià)銅鍍液的缺點(diǎn)是電流效率不高。迄今為止,在工業(yè)上尚未有穩(wěn)定的,并能在鋼鐵基體上直接電鍍并且結(jié)合力良好的無(wú)氰堿性一價(jià)銅鹽鍍液。二價(jià)銅鹽無(wú)氰鍍銅以取代氰化物為目標(biāo)的無(wú)氰鍍銅主要還是二價(jià)鍍銅工藝。20 世紀(jì)90 年代初,無(wú)氰鍍銅工藝在國(guó)外已經(jīng)得以較快地發(fā)展,出現(xiàn)了許多二價(jià)鍍銅方法。人們努力的方向是尋找某種配位劑或配位劑的組合

20、,使得電極在鍍銅液中的電位較負(fù),不會(huì)發(fā)生置換銅現(xiàn)象。有關(guān)各種銅配位劑的文獻(xiàn)很多,如焦磷酸鹽鍍銅5 、檸檬酸鹽鍍銅6 、氟硼酸鹽鍍銅 、氨水鍍銅 、三乙醇胺鍍銅 、羧酸鹽鍍銅7、葡萄糖酸鹽鍍銅、有機(jī)膦酸鹽鍍銅等。目前盛行的鍍銅液通常是以羧酸、胺、焦磷酸鹽為二價(jià)銅離子配位劑。我國(guó)電鍍工業(yè)的發(fā)展是在新中國(guó)成立以后。首先，為解決氰化物污染的問題，從20世紀(jì)70年代開始無(wú)氰電鍍的研究工作，經(jīng)過努力，實(shí)現(xiàn)了無(wú)氰鍍銅，真接從鍍液中獲得光亮層，不僅提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，還省去了繁重的拋光勞動(dòng)。傳統(tǒng) 的電鍍鍍銅工藝孔金屬化一般在化學(xué)沉銅8的基礎(chǔ)上通過電解方法沉積金屬，由于該工藝存在許多的問題，逐漸被淘汰，人們開發(fā)出

21、了不使用化學(xué)鍍銅而直接進(jìn)行的鍍銅工藝，該方法是在經(jīng)過特殊的前處理后直接進(jìn)行電鍍銅，筒化了操作程序。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，這種直接鍍銅的工藝將會(huì)取代沉銅工藝。1.4電鍍行業(yè)的展望我們電鍍工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距，說明我國(guó)電鍍工業(yè)技術(shù)還有很大的上升空間，為了趕上世界的先進(jìn)水平，我們必須努力奮起，展望未來，我國(guó)電鍍工業(yè)會(huì)有以下幾個(gè)方面的發(fā)展。形成比較完善的電鍍技術(shù)研究開發(fā)體系今后若干年將會(huì)出現(xiàn)更多的以電鍍?yōu)閷I(yè)的公司，這些單位將會(huì)進(jìn)行電鍍添加劑、基礎(chǔ)化工和專業(yè)化工設(shè)備的生產(chǎn)。技術(shù)成果商業(yè)化的趨勢(shì)會(huì)更加的明顯，更專業(yè)，特別是為電子電鍍生產(chǎn)服務(wù) 的電鍍?cè)O(shè)備的研制、生產(chǎn)和供應(yīng)將會(huì)更專業(yè)化、

22、系列化方向發(fā)展。擴(kuò)大對(duì)外技術(shù)交流擴(kuò)在對(duì)外技術(shù)交流不公表現(xiàn)在資料、人員的交流上，國(guó)外的添加劑、設(shè)備、測(cè)試儀器將會(huì)更多地進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，并出現(xiàn)添加劑的銷售、生產(chǎn)和研制方面的聯(lián)合經(jīng)營(yíng)。在環(huán)境保護(hù)方面將進(jìn)入綜合對(duì)策時(shí)期我國(guó)電鍍行業(yè)經(jīng)過了“無(wú)氰電鍍”階段，又進(jìn)行了不惜一切代價(jià)地運(yùn)用各種技術(shù)對(duì)電鍍廢水的處理，在環(huán)保方面慢慢成熟成來。今后，電鍍將會(huì)向著污染少、易處理、低濃度溶液的方向發(fā)展。在不久的將來，電鍍行業(yè)將進(jìn)入無(wú)氰、無(wú)鉻電鍍，電鍍廢水為零排放的時(shí)代。明確電鍍技術(shù)的發(fā)展的主要方向未來電鍍技術(shù)的發(fā)展方向主要是以搞高電解液和鍍層的性能，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)。目前，電鍍行業(yè)最關(guān)注的問題是環(huán)境保護(hù)，卻忽視

23、了電鍍技術(shù)本身的發(fā)展。在今后的數(shù)年內(nèi)，電鍍的重點(diǎn)中心將會(huì)是提高電解液的性能，提高鍍層的抗蝕能力、機(jī)械性能、裝飾效果，生產(chǎn)全自動(dòng)化以及節(jié)省貴金屬等方面。對(duì)新工藝將也會(huì)作出技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益綜合性的評(píng)價(jià)。努力提高工藝管理和設(shè)備配套，提高產(chǎn)品質(zhì)量我國(guó)電鍍技術(shù)同國(guó)外最大的差距在于生產(chǎn)中的工藝控制、溶液的維護(hù)，不能使研究成果在生產(chǎn)中體現(xiàn)出來，相對(duì)的過濾、處理和控制等設(shè)備相對(duì)落后，這就使我國(guó)電鍍產(chǎn)品在抗蝕能力和外觀質(zhì)量等方面明顯低于國(guó)際先進(jìn)水平。這一點(diǎn)尚未引起我國(guó)電鍍界的足夠重視，但是隨著我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，今后幾年我國(guó)電鍍產(chǎn)品將會(huì)努力提高產(chǎn)品質(zhì)量。電解液和鍍層的測(cè)試方法將向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠攏今后將建立質(zhì)量檢測(cè)

24、中心，綜合利用大型精密的測(cè)試手段及方法，其發(fā)展方向必定是向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接近。展望未來，我國(guó)電鍍工業(yè)技術(shù)的發(fā)展將會(huì)出會(huì)一個(gè)嶄新的局面，將會(huì)走向國(guó)際化，讓我們?cè)嚹恳源?.5研究酸性硫酸鹽鍍液分散能力的意義生產(chǎn)的過程中，鍍液分散能力決定著鍍層的均勻性，而鍍銅均勻性是檢驗(yàn)鍍銅質(zhì)量的重要指標(biāo)。探究酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力可以更好地在生產(chǎn)的過程中控制好各項(xiàng)參數(shù)，以達(dá)到最佳的生產(chǎn)狀況，使生產(chǎn)的效率大大提高，另一方面也可以減少不必要的浪費(fèi)、不必要的二次鍍銅。在提高生產(chǎn)效率的同降低生產(chǎn)成本，電鍍行業(yè)中具有重大的意義10。本論文主要討論以酸性硫酸銅、酸硫?yàn)殄円?，綜述酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力的影響因素及其改善。2 酸

25、性硫酸鹽鍍銅的筒介2.1酸性硫酸鹽鍍銅的原理酸性硫酸鹽鍍銅是采用酸性硫酸銅，加入忝加劑（特別是強(qiáng)抑制劑、強(qiáng)加速劑等），在適當(dāng)?shù)臄嚢琛⒎€(wěn)定的直流電流值下進(jìn)行并完成電鍍的，并由“陽(yáng)極”（高純度的銅球、銅板）或鈦合金陽(yáng)極（高純度CuO補(bǔ)充等）提供的cu2+離子并在“陰極”上沉積銅層的。由于強(qiáng)抑制劑那強(qiáng)烈吸咐于高電流密度區(qū)，而強(qiáng)加速劑強(qiáng)烈于低電流密度區(qū)，其結(jié)果都有利于CU2+離子向孔內(nèi)低電流密度區(qū)擴(kuò)散與遷移，按制好必要的參數(shù)，便可達(dá)到孔內(nèi)鍍銅厚度大于板面厚度。直流電鍍反應(yīng)式如下：陰極反應(yīng)Cu2+ 2e-® Cu副反應(yīng)Cu+ + e-® CuCu2+ + e-® Cu+由于

26、銅的還原電位比H+高得多，所以一般不會(huì)有H2析出。陽(yáng)極反應(yīng)Cu - 2e-® Cu2+副反應(yīng)Cu - e-® Cu+在足夠硫酸環(huán)境下，亦有如下反應(yīng)2 Cu+ + 1/2O2 + 2H+® 2 Cu2+ + H2O當(dāng)硫酸含量較低時(shí)，有如下反應(yīng)2 Cu+ + 2H2O ® 2 Cu(OH)2 + 2H+2 Cu(OH)2 ® Cu2O + H2O圖2-1電鍍銅的原理2.2酸性硫酸鹽鍍銅的目的酸性硫酸鹽鍍銅是在孔金屬化之后，把整塊線路板作為陰極，通過電鍍將其加后到一定程度 通常為5gm8gm，也叫一次鍍，其目的是保護(hù)剛剛沉積的薄薄的化學(xué)銅，防止化學(xué)銅

27、氧化后被酸浸蝕掉。2.3酸性硫酸鹽鍍銅的特點(diǎn)酸性硫酸鹽酸性鍍銅時(shí)容易在鍍銅基板上生成置換層而導(dǎo)致結(jié)合力不夠，加之該溶液的分散性不好，比用氰化物鍍液獲得的鍍層粗大,并且不能在鐵或合金上直接鍍銅，所以在20世紀(jì)50年代以前很少應(yīng)用9.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，從而獲得了優(yōu)異的光亮性鍍層,鍍液的分散能力,鍍層韌性、空隙率等方面的性能得到了改善，另外，這種鍍液電流效率高(接近100%)，沉積速度快，價(jià)格便宜,目前酸性硫酸鹽鍍銅法已成為國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的鍍銅工藝。2.4酸性硫酸鹽鍍液的組成成分及工藝條件表2.1 酸性硫酸鹽鍍液的組成成分及工藝條件組成及工藝一般鍍液高分散能力鍍

28、液（硫酸銅）/(g L-1)(銅離子) /(g L-1)(硫酸)(1.84) /(g L-1)氯離子/(mg L-1)光亮劑溫度/j/（A dm-2)攪拌過濾150200(50)406020100適量153036強(qiáng)空氣攪拌連續(xù)過濾60100(152517022040100適量153014強(qiáng)空氣攪拌連續(xù)過濾2.5酸性硫酸鹽鍍液的配制方法配制方法：在鍍槽中加入2/3的去離子水，并加熱至3040，并將計(jì)算量的流酸硫溶解于水中，不斷攪拌使之完全溶解。將計(jì)算量的硫酸在不斷攪拌的條件慢慢加入槽中（注意這是一個(gè)放熱過程）。將純水或蒸鎦水補(bǔ)至工作面。在不斷的攪拌下，加入過氧化氫1mL/L,調(diào)節(jié)鍍液溫度至50，

29、將多余的過氧化氫除去，然后在不斷攪拌下加入活性炭35g/L,繼續(xù)攪拌2030min,靜置23h后過濾。加入計(jì)算量的光亮劑。通電處理24h，并式鍍，合格后轉(zhuǎn)入生產(chǎn)。2.6酸性硫酸鹽鍍銅液的成分分析與控制硫酸銅（CuSO4·5H2O)分析方法:取2mL工作液于250mL錐形瓶中，加100mL去離子水。 加35mLPH=10的緩沖液。 加0.2克紫尿酸銨指示劑。 用0.1N EDTA滴至藍(lán)紫色為終點(diǎn)。 計(jì)算：CuSO4·5H2O (g/L)=12.485×VEDTA控制方法：CuSO4·5H2O()=（標(biāo)準(zhǔn)值分析值）×V缸積/1000硫酸(H2SO4

30、)分析方法：取2mL工作液于250mL錐瓶中，加100ml去離子水。 加35滴甲基橙指示劑。 用1N NaOH滴至黃色為終點(diǎn)。 計(jì)算：H2SO4(mL/L)=13.33×VNaOH控制方法：CuSO4·5H2O()=（標(biāo)準(zhǔn)值分析值）×V缸積/1000氯離子（Cl-)分析方法：取25mL工作液于250mL錐形瓶中。 加10mL1：1HNO3,再加34滴0.1N AgNO3。 搖勻后用0.01 mol/L Hg(NO3)2滴至亮藍(lán)色澄清透明。 計(jì)算：CL(ppm)=14.2×V Hg(NO3)2控制方法：HCL (mL )=（標(biāo)準(zhǔn)值分析值）×V缸積

31、/426.1光亮劑分析方法：光亮劑的定量分析歷來都是難以解的一個(gè)難題。不同的光亮劑的分析方法也同。分析方法：分光光度法控制方法：跟據(jù)生產(chǎn)和分析情況補(bǔ)加。3 酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力的影響因素及其控制31分散能力分散能力的定義為了評(píng)定金屬或電電流陰極表面的分布情況，常用“分散能力”這一術(shù)語(yǔ)。所謂的分散能力是指電解液便零件表面鍍層厚度均勻分布的能力。若鍍層在陰極表面分布得比較均勻，就認(rèn)為這種電解液具有良好的分散能力；反之剛分散能力差10。分散能力的數(shù)學(xué)表達(dá)式圖31遠(yuǎn)近陰極電解槽為了對(duì)電解液分散能力有一個(gè)量化評(píng)價(jià)，通常采用實(shí)際電流分布與初次電流分布的相對(duì)偏差T來表示電解液的分散能力：T×1

32、00%（其中K） （31） 式中：K表示無(wú)極化時(shí)的化散能力；、表示近陰極和遠(yuǎn)陰極電阻材料的長(zhǎng)度；、表示近極近和遠(yuǎn)陰極電流。因?yàn)?，故K總為大于1的正數(shù)；為實(shí)際極化時(shí)的電流分布。因?yàn)?，所以也是大?的正數(shù)；雖然電化學(xué)極化對(duì)遠(yuǎn)近陰極有一定的補(bǔ)嘗；當(dāng) 1時(shí)為理想的分散能力。酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力的測(cè)定方法測(cè)定電解液分散能力的方法很多，有彎曲陰極法、遠(yuǎn)近陰極法、霍爾槽法等?；魻柌鄯ㄓ捎谕脖阋仔?，故為目前最為主流的測(cè)試方法（除特殊情況外）11。測(cè)定步聚：根據(jù)電鍍液的特性，先固定電流強(qiáng)度和電鍍時(shí)間。 將陰極試片按固定的電流強(qiáng)度和電鍍時(shí)間進(jìn)行電鍍。 鍍后將試片分成8個(gè)部分，如圖 所示 最下18號(hào)方格中心部位

33、鍍層的厚度，根據(jù)以下公式計(jì)算電解液的分散能力：圖32測(cè)定分散能力的陰極試樣 （32）式中：28號(hào)方格中任一方格的鍍層厚度，一般可選用的數(shù)值；1號(hào)方格中鍍層的厚度。這樣求得的分散能力在0100%之間。另外還可以作18序號(hào)作為X坐標(biāo)，18號(hào)的試片鍍層厚度為Y坐標(biāo)，作X，Y坐標(biāo)軸，由得到的坐標(biāo)曲線可以更加直觀地看出鍍層厚度分布的均勻的程度。若曲線與X坐標(biāo)軸平行，則說明該電鍍液的分散能力好。3.2酸性硫酸鹽鍍銅銅層厚度的計(jì)算公式在酸性硫酸鹽鍍銅的生產(chǎn)中,金屬的鍍層的厚度及鍍層的均勻性和完整性是檢驗(yàn)鍍層質(zhì)量的重要指標(biāo)之一.評(píng)定酸性硫酸鹽鍍銅鍍?nèi)芤旱膬?yōu)劣,也主要看其能否滿足鍍層平整、結(jié)晶結(jié)致、孔隙率、鍍層

34、與基體結(jié)合牢固,鍍層厚度一致等要求,而其中最重要的是鍍層厚度分布的均勻性,因?yàn)殄儗拥姆雷o(hù)性能、孔隙率等都與鍍層厚度有直接關(guān)系.特別是陽(yáng)極鍍層,隨著厚度的增加,鍍層的防護(hù)性能也隨之提高.如果鍍層的厚度不均勻,往往在其最薄的地方首先破壞,其余部位鍍層也會(huì)失去保護(hù)作用.根據(jù)法拉第定律12, 酸性硫酸鹽鍍銅鍍層的厚度計(jì)算公式如下:= （33）式中, 為鍍層的厚度; 為陰極電流密度; 為陰極電流效率;t為電鍍時(shí)間;E為鍍層金屬的電化當(dāng)量;為鍍層的金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù).對(duì)于一定的鍍種,鍍層金屬的電化當(dāng)量E和質(zhì)量分?jǐn)?shù) 都是常數(shù)。因此,當(dāng)通電時(shí)間一定時(shí)，鍍層厚度只與電流密度和電流效率有關(guān),通常所指的鍍層平均厚度，是指

35、當(dāng)電流效率一定且電流密度均勻性分布時(shí)所得到的鍍層厚度。實(shí)際上，電極上各部分的電流密度分布并非均勻的,而且絕大部分電解液的電流效率都是隨著電流密度的變化而變化.因此,可以肯定零件表面上鍍層厚度的分布也一定是不均勻的，它取決于電流密度的分布及電流效率隨電流密度的變化關(guān)系。3.3酸性硫酸鹽鍍銅過程中金屬在陰極上的分布在酸性硫酸鹽鍍銅過程中,在陰極表面不同部位上沉積出金屬的多少,不僅與通過該部位的電流密度大小有關(guān),而且還同時(shí)受到電流效率的影響.對(duì)于一定的電極反應(yīng),當(dāng)通電時(shí)間一定時(shí),在陰極上某一部位所得到的鍍層厚度與該部位的電流密度與電流效率的乖積成正比.因此,近陰極和遠(yuǎn)陰極上鍍層厚度的比可表示為: （

36、34） 式中: 近陰極上電流密度為時(shí)的電流效率； 遠(yuǎn)陰極上電流密度為時(shí)的電流效率。由式（34）可以看出，要想使陰極上金屬的分布更加均勻，即1，則必須。3.4酸性硫酸鹽鍍銅過程中電流效率與電流密度的關(guān)系圖33硫酸鹽鍍銅電流密度與電流效率曲線在酸性硫酸鹽鍍銅的過程中，有，由上圖3-1可以看出酸性硫酸鹽鍍銅在很寬的電流密度范圍內(nèi)，電流效率不隨電流密度的變化而發(fā)生改變，在這種情況下，遠(yuǎn)近陰極上的金屬析出的電流效率相同，此時(shí)，金屬在陰極表面的分布與電流在陰極表面的分布是一樣的，電流效率對(duì)分散能力沒有影響。3.5酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力的影響因素由法拉第定律（33）式，我們得出的結(jié)論是：對(duì)于一定的鍍種，鍍

37、層金屬的電化當(dāng)量E和質(zhì)量分?jǐn)?shù)都是常數(shù).因此,當(dāng)通電時(shí)間一定時(shí),鍍層厚度只與電流密度和電流效率有關(guān)。而在酸性硫酸鹽鍍銅中，有，表示電流效率對(duì)金屬的分布幾乎沒有影響，也就是說，在陰極上金屬分布的均勻性（或鍍液的分散能力）完全由由電流密度的分布性決定。由此可知，影響鍍液分散能力的是電流密度的分布。由（31）式可知，電流密度的分布性與鍍液的分散能力成平行關(guān)素。3.6電流密度分布性的數(shù)學(xué)表達(dá)式電流密鍍的表達(dá)式13為：1+（35） 式中，就是陰極的實(shí)際電流分布；為電解液的電阻率；為遠(yuǎn)近陰極距離之差；為極化率。從圖（34）可以看出即為陰極極化曲線的斜率。它的物理意義是：當(dāng)電流通過電極時(shí)，陰極電勢(shì)隨電流密度的

38、變化率。當(dāng)電流密度改變很小時(shí)，陰極電流就移動(dòng)很大，就就是陰極極化率大；反之，則極化率小。當(dāng)1時(shí)，硫酸鹽鍍銅液的分散能力是最好的，從（35）式可知，要使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)趨向于零的因素，都可以使電流在陰極表面均勻分布，改善電解液的分散能力，從而改善硫酸鹽鍍銅的均勻性。使第二項(xiàng)趨向于零的條件如下：0,即越小越好；越小越好，也就是說電解液的電阻率越小越好。要大，即極化率要大。要大，零件和陽(yáng)極的距離盡可能大些。綜上所述，硫酸鹽鍍液分散能力的影響因素有幾何因素和化學(xué)因素，其中幾何因素包括電解槽的形狀和遠(yuǎn)、近陰極與陽(yáng)極距離之差（）、陰極和陽(yáng)極間的距離（）；化學(xué)因素

39、包括極化率的大??；硫酸鹽鍍液的電阻率（）。3.7改善酸性硫酸鹽鍍銅液分散能力的方法在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，我們要求硫酸鹽鍍銅零件的各個(gè)部位的鍍層厚度盡可能地均勻一致，為了達(dá)到這一個(gè)要求，應(yīng)當(dāng)從影響硫酸鹽鍍銅液分散能力的幾何因素和化學(xué)因素著手，采取以下措施。改善電解槽的形狀圖（35）金屬在陰極上的分布與電解槽尺寸的關(guān)系圖（34）為兩個(gè)寬度不同的電解槽，而其他條件都相同時(shí)的單一對(duì)照試驗(yàn)，得出銅在陰極上的分布曲線14。由圖片可以看出，用槽時(shí)，鍍屋在陰極上的分布是很均勻的，而用槽時(shí)，當(dāng)用（35）公式分析，0，但鍍層的分布還是不均勻，這是由于在槽中存在著邊緣效應(yīng)，導(dǎo)致陰極兩邊的電流大，中間的電流小，故陰極兩

40、邊的沉積金屬比中間的多。在實(shí)際的生產(chǎn)中，做成槽那樣生產(chǎn)不太現(xiàn)實(shí)，但道理不變，要使電流分布均勻，應(yīng)將陽(yáng)極和零件均勻地掛滿整個(gè)電解槽，而不是讓掛件偏向任何的一邊。減小遠(yuǎn)、近陰極與陽(yáng)極距離之差（）由式（35）可知，當(dāng)趨向于零，也就是說時(shí)，電流在陰極表面的分布就均勻。這說明，當(dāng)陽(yáng)極為平板時(shí)，零件形狀越筒單，越接近于平面，電流分布就越均勻。在實(shí)際生產(chǎn)中，零件的形狀比較復(fù)雜，客觀地造成了電流分布不均這一情況。為了使復(fù)雜的零件上電流分布均勻，根據(jù)趨向于零可使電流分布均勻這一原理，生產(chǎn)中產(chǎn)用象形陽(yáng)極15。例如：燈罩反射鍍鉻時(shí)，如使用一般平板陽(yáng)極（圖3.6（A）,則很大，電流分布就很不均勻，甚至在凹處鍍不上鉻。

41、在這種情況下，就要采用象形陽(yáng)極（圖3.6（B）,使陽(yáng)極和零件各處的距離相等，即0，這樣就可以使電流分布均勻。 圖（36）電鍍時(shí)的象形陽(yáng)極另外，在特殊的情況下，還可以采用，保護(hù)陰極法16。當(dāng)被鍍的零件有突出的尖端或明顯的邊緣時(shí)，由于電流的“尖端效應(yīng)”和“邊緣效應(yīng)”，導(dǎo)致尖端或邊緣的部位電流密度很大，容易出現(xiàn)燒焦、毛刺、結(jié)瘤等問題，為了解決這些問題，可以在尖端的前面或邊緣的周圍加上保護(hù)陰極，使一部分電流分散并消耗在保護(hù)陰極上，從面降低了尖端或邊緣部位的電流密度，避免了上述問題的發(fā)生，并可以鍍出鍍層均勻性比較好的零件。增加陰極和陽(yáng)極間的距離（）由式（35）可以看出，增大，也就是增大陰極和陽(yáng)極之間的距

42、離，可以使電流在陽(yáng)陰表面上分布趨向于均勻。但是不能無(wú)限制地增大極間距，它受到電解尺寸的限制。還有一方面，陰陽(yáng)極的距離增大會(huì)導(dǎo)致溶液的電阻增加，要保證電流密度的不變，電鍍時(shí)所需要的外電壓相應(yīng)增高，多消耗了電能。故選擇一下合適的極間距是比較合適的。增大鍍液的極化率由式（35）可以看出，增加極化率，電流密度分布就均勻。在生產(chǎn)的過程中，通常是通過選擇性加入可以增加陰極極化率的配位劑和忝加劑，以使陰極上的二次電流分布得到改善，從而提高硫酸鹽鍍液的分散能力。降低硫酸鹽鍍液的電阻率（）由式（35）可以看出，降低硫酸鹽鍍液的電阻率可以使電流密度分布趨于均勻。電解液的導(dǎo)電性能對(duì)電流分布和分散能力影響比較大，一般

43、來說當(dāng)電阻力降低時(shí)，即電導(dǎo)率上升，分散能力就增加，這是因?yàn)檫h(yuǎn)近陰極與陽(yáng)極間的電解液的電壓下降，電流分布趨于均勻。在硫酸鹽鍍銅的生產(chǎn)中，通常是通過加入一定強(qiáng)的強(qiáng)電解質(zhì)來提高鍍液的電導(dǎo)力，例如加入適量的硫酸和硫酸鹽。所以在生產(chǎn)過程中控制好硫酸和硫酸鹽的含量非常重要。應(yīng)當(dāng)指出，電解液的電阻率和極化率是相互影響的，從公式（35）可以看出，只有當(dāng)電解液的陰極極化率0時(shí)，增加電解液的導(dǎo)電性，才能改善電流在陰極表面的分布。4 結(jié)論在硫酸鹽鍍銅的生產(chǎn)中，分散能力是判斷鍍液優(yōu)劣的關(guān)鍵。而分散能力直接決定著電鍍過程中鍍層的均勻性的好壞。通過討論影響鍍液分散能力的各個(gè)因素以及影響因素的關(guān)系，可以在生產(chǎn)中更好地控制生產(chǎn)參數(shù)，或是解決生過程中遇到鍍層不均勻的問題。本論文是通過探論硫酸鹽鍍液分散能力的影響因素，發(fā)現(xiàn)影響分散能力的因素主要是陰極電流分布的均勻性，而影響陰極電流分布的均勻性有：電解槽的形狀和遠(yuǎn)、近陰極與陽(yáng)極距離之差（）；陰極和陽(yáng)極間的距離（）；鍍液極化率的大??；鍍液的電阻率（）。為改善電解液的分散能力，常采取的措施有：改變電解槽的形狀；加