第四章 電鍍工藝(10學時)

1、第四章 電鍍工藝1. 概述概述(2學時) 1.1 鍍層金屬鍍層金屬 1.2 電解液 1.3 電鍍工藝條件2. 常用電鍍工藝簡介常用電鍍工藝簡介（4學時） 3. 特種電鍍工藝特種電鍍工藝（2學時） 1.1 1.1 鍍層金屬鍍層金屬單一金屬層單一金屬層合金鍍層合金鍍層復合鍍層復合鍍層鋅鍍層鋅鍍層分散強化合金鍍層耐蝕鍍層減摩鍍層耐磨鍍層鎳合金鍍層鋅合金鍍層鉛錫合金鍍層銅鋅合金鍍層銅錫合金鍍層鎘鍍層鎘鍍層銅鍍層銅鍍層鎳鍍層鎳鍍層鉻鍍層鉻鍍層銀鍍層銀鍍層錫鍍層錫鍍層鋅鋅對鋼鐵，鋅鍍層屬于典型的陽極性鍍層，對基底金屬不僅有對鋼鐵，鋅鍍層屬于典型的陽極性鍍層，對基底金屬不僅有機械機械保護作用保護作用，而且能

2、起到而且能起到陰極保護作用陰極保護作用。鋅鍍層廣泛用于鋼鐵零部鋅鍍層廣泛用于鋼鐵零部件和結(jié)構(gòu)件的防護鍍層件和結(jié)構(gòu)件的防護鍍層。且成本低廉。鍍層且成本低廉。鍍層經(jīng)鈍化經(jīng)鈍化處理后處理后可以具可以具有一定的有一定的裝飾外觀裝飾外觀和提高提高鍍層的鍍層的保護性能保護性能。鋅是兩性金屬，既能溶于酸也能溶于堿，故鋅鍍層主要用于大氣環(huán)境和中性水溶液。鋅鍍層主要用于大氣環(huán)境和中性水溶液。鎘鎘 鎘的化學性質(zhì)與鋅相似，也鎘的化學性質(zhì)與鋅相似，也作防護性鍍層作防護性鍍層。與鍍鋅層相比，鎘鍍層氫脆性較小，釬焊性能好，航空航海及電子工業(yè)中航空航海及電子工業(yè)中的零部件習慣使用鎘鍍層。但鎘蒸汽和可溶性鹽劇毒的零部件習慣使

3、用鎘鍍層。但鎘蒸汽和可溶性鹽劇毒。 在一般大氣條件下，防護性能不如鋅在一般大氣條件下，防護性能不如鋅。但但在海洋大氣和海洋大氣和海水中，鎘鍍層的防護性能優(yōu)于鋅鍍層海水中，鎘鍍層的防護性能優(yōu)于鋅鍍層(在海水中鎘的電位比鐵負，故對鋼鐵工件為陽極性鍍層)。銅銅 銅是正電性金屬，不受非氧化性酸的腐蝕，但會和氧發(fā)生反應(yīng)，銅不單獨作為鋼鐵件的防護鍍層銅不單獨作為鋼鐵件的防護鍍層。 銅質(zhì)軟而韌，銅鍍層孔隙少銅質(zhì)軟而韌，銅鍍層孔隙少，故常用作鋼鐵工件防護常用作鋼鐵工件防護-裝飾鍍層的底層或中間層裝飾鍍層的底層或中間層，提高基體與表層或中間層的提高基體與表層或中間層的結(jié)合力。銅鍍層還用作功能鍍層，結(jié)合力。銅鍍層

4、還用作功能鍍層，如：導電鍍層（銅具有優(yōu)良的導電性），減摩鍍層（銅質(zhì)軟），防磁鍍層（銅無磁性）等。鎳鎳防護防護- -裝飾鍍層裝飾鍍層：醫(yī)療器械和家庭日用品醫(yī)療器械和家庭日用品用鍍鎳作為防護-裝飾鍍層。采用多層鍍鎳工藝，如雙層鎳。底層或中間層底層或中間層：鎳鍍層廣泛是與鉻鍍層聯(lián)合使用是與鉻鍍層聯(lián)合使用，作為防護裝飾鍍層的底層或中間鍍層底層或中間鍍層，如Cu-Ni-Cr，Ni-Cu-Ni-Cr等。防護鍍層防護鍍層：鎳在堿堿溶液中有優(yōu)良耐蝕性。銀銀銀是貴金屬，在含硫化物的大氣中表面易生成硫化銀而變黑。價貴難得，故一般不用作防護鍍層一般不用作防護鍍層。裝飾鍍層裝飾鍍層：銀具有良好的裝飾性能，呈銀白色，常

5、用于餐具，工藝品和家庭用具的裝飾鍍層。功能鍍層功能鍍層：銀的導電性能優(yōu)良，接觸電阻小，電子電器，通訊器材的零部件鍍銀，可保證良好的導電性導電性和釬焊性釬焊性。錫錫防護鍍層防護鍍層：錫在食品有機酸中對鋼鐵屬于陽極性鍍層陽極性鍍層，且錫對人體無毒，故鍍錫鐵皮用作食品罐頭盒食品罐頭盒。功能鍍層功能鍍層： 錫有良好的釬焊性能錫有良好的釬焊性能，故需要釬焊的無線電器件和零部件廣泛采用錫鍍層。-等等。鉻鉻 裝飾性裝飾性 鉻鍍層-鏡面光澤的銀白色鏡面光澤的銀白色，非常悅目。溫度 不超過500，能長久保持其光澤外觀能長久保持其光澤外觀。 防護性防護性 鉻是負電性金屬，Cr/Cr3+ 的標準電位為 -0.74

6、V； 但鉻具有強烈鈍化能力鈍化能力，生成穩(wěn)定致密的鈍化膜鈍化膜。 耐磨性耐磨性 鉻鍍層硬度高硬度高，其硬度超過淬火鋼其硬度超過淬火鋼。同時鉻鍍 層摩擦系數(shù)低，利于提高工件表面的耐磨性能。鍍鍍層層性性能能鍍鍍層層種種類類l 裝飾鉻裝飾鉻(光亮鉻光亮鉻) 用于防護裝飾鍍層，汽車，自汽車，自 行車，家電，五金行車，家電，五金等產(chǎn)品上。鉻層厚度 5umuml 硬鉻硬鉻( (耐磨鉻耐磨鉻) ) 用于提高工件（如磨具，軸，量規(guī)磨具，軸，量規(guī)等） 表面硬度和耐磨性l 松孔鉻松孔鉻 使硬鉻層含有一定寬度和深度的溝紋，具有保 持潤滑油的特性，如活塞環(huán)，汽缸套活塞環(huán)，汽缸套等。l 乳白鉻乳白鉻 韌性好，孔隙率低，

7、硬度較大，韌性好，孔隙率低，硬度較大，用于要求耐蝕性 及耐磨性的部件，如量具，槍炮內(nèi)膛。l 雙鉻雙鉻 底層乳白鉻，表層硬鉻。l 黑鉻黑鉻 色黑，消光性好，用作太陽能吸收器的表面膜層 （鍍鎳鋼板上鍍黑鉻，吸收率可達 0.95)鍍層金屬鍍層金屬單一金屬層合金鍍層復合鍍層鋅鍍層分散強化合金鍍層耐蝕鍍層減摩鍍層耐磨鍍層鎳合金鎳合金鍍層鋅合金鋅合金鍍層鉛錫鉛錫合金鍍層銅鋅銅鋅合金鍍層銅錫銅錫合金鍍層鎘鍍層銅鍍層鎳鍍層鉻鍍層銀鍍層錫鍍層銅錫銅錫合金合金低錫青銅低錫青銅(錫 15% 以下) 性能：性能：低錫青銅鍍層結(jié)晶細致，孔隙率很低，具有防腐蝕性能。應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于防護防護-裝飾裝飾鍍鉻的底層鍍鉻的底

8、層，代替鎳（降低成本）。高錫青銅高錫青銅(錫超過 40% )性能：外觀似銀，外觀似銀，具有良好的反光、釬焊、導電性能，但存在微小裂紋，防護性差。應(yīng)用應(yīng)用：代替銀作代替銀作電器零件接觸點和生產(chǎn)反光器械反光器械。銅鋅銅鋅合金合金防護防護- -裝飾鍍層裝飾鍍層-銅鋅合金( (黃銅黃銅) )鍍層具有金黃色美麗外觀，裝飾性好，廣泛用于家用器皿，建筑物小五金小五金零件，以及黃銅件代用品。功能鍍層功能鍍層-銅鋅合金(黃銅) 鋼件鍍黃銅（0.52.5微米），提高與橡膠的結(jié)合力 （如輪胎襯里鋼絲） 黃銅鍍層也可作為減摩鍍層。鉛錫鉛錫合金合金功能鍍層功能鍍層 含錫610% 鍍層是很好的減摩鍍層很好的減摩鍍層，用于

9、軸承表面。 含錫5060% 鍍層有良好的焊接性能焊接性能，廣泛用于電子器件。鋅鋅合金合金鋅鎳合金鋅鎳合金耐蝕性優(yōu)于純鋅鍍層耐蝕性優(yōu)于純鋅鍍層，以含鎳815% 者為最佳，在鋼板，車輛和家用電器等產(chǎn)品上已獲得廣泛應(yīng)用。鎳鎳合金合金鎳鐵合金鎳鐵合金含鐵在含鐵在 40% 以下以下，耐蝕耐蝕性和光亮光亮鎳層相當，硬度硬度高于鎳鍍層，韌性韌性比光亮鎳鍍層好，用于代替鍍鎳，以降低成本。鎳鈷合金鎳鈷合金含鈷 15% 以下的主要用于裝飾，如手表零件；含鈷在30% 以上的為磁性鍍層。鍍層金屬鍍層金屬單一金屬層合金鍍層復合鍍層復合鍍層鋅鍍層分散強化合金分散強化合金鍍層耐蝕耐蝕鍍層減摩減摩鍍層耐磨耐磨鍍層鎳合金鍍層鋅

10、合金鍍層鉛錫合金鍍層銅鋅合金鍍層銅錫合金鍍層鎘鍍層銅鍍層鎳鍍層鉻鍍層銀鍍層錫鍍層耐磨耐磨鍍層鍍層硬度高，耐磨性能優(yōu)良-鎳，鎳基合金，鉻，鈷鎳，鎳基合金，鉻，鈷等金屬等金屬( (合金合金) )為基體，為基體，以氧化物，碳化物，金剛石等的固體微粒為分散劑，在陰極工件表面共沉積。例：例： Ni-SiC( 4%wt) 耐磨性比普通鎳提高70% 。 Ni-WC 硬度高3-4倍。減摩減摩鍍層鍍層摩擦系數(shù)低，干潤滑性能好摩擦系數(shù)低，干潤滑性能好-鎳、銅、鎳、銅、金金等為基體等為基體和和石石墨，氟化石墨，聚四氟乙烯等層狀結(jié)構(gòu)微粒墨，氟化石墨，聚四氟乙烯等層狀結(jié)構(gòu)微粒共沉積共沉積例：例：金金-氟化石墨氟化石墨復

11、合鍍層的摩擦系數(shù)為 0.110.22，是純金鍍層的1/81/10，用于電連接器，取代純金鍍層，降低插拔力，延長使用壽命。耐蝕耐蝕鍍層鍍層l 封閉鎳封閉鎳是一個典型的例子是一個典型的例子 l 含鋁粉含鋁粉10 %(wt)的復合鋅鍍層的復合鋅鍍層，耐蝕性提高耐蝕性提高6.2倍倍第三章 電鍍工藝1. 概述概述 1.1 鍍層金屬鍍層金屬 1.2 電解液電解液 1.3 電鍍工藝條件電鍍工藝條件電解液單鹽電解液單鹽電解液被鍍金屬以簡單離子形式存在于電解液中絡(luò)鹽電解液絡(luò)鹽電解液被鍍金屬以絡(luò)離子形式存在于電解液中主鹽主鹽有如下幾種 硫酸鹽，如ZnSO4溶液鍍鋅 氯化物，如ZnCl2溶液鍍鋅 氟硼酸鹽，如Ni(

12、BF4)2溶液鍍鎳 氨基磺酸鹽，如Ni(NH2SO3)2溶液鍍鎳 氟硅酸鹽，如PbSiF6溶液鍍鉛絡(luò)合劑絡(luò)合劑有： 氰化物（氰化物（NaCN或或KCN），），如氰化物鍍銅、銀、鋅、銅鋅合金、銅錫合金。 焦磷酸鹽（如焦磷酸鹽（如Na4P2O7），），如焦磷酸鹽鍍銅，鍍鎳。 氨（NH4Cl），如氯化銨如氯化銨氨三乙酸鍍鋅氨三乙酸鍍鋅，鍍鎘。 有機酸鹽，如檸檬酸(Cit)鹽鍍鎳。 氫氧根離子（NaOH），如鋅酸鹽鍍鋅如鋅酸鹽鍍鋅。 羥基乙叉二磷酸（HEDP），如HEDP鍍銅。 其它，如乙二胺四乙酸(EDTA)，三乙醇胺。單鹽電解液單鹽電解液優(yōu)點優(yōu)點 成分簡單，成本成分簡單，成本較低較低； 陰極電流效

13、率陰極電流效率很高很高； 廢水處理廢水處理方便方便； 可用較大大陰極電流密度陰極電流密度。問題和對策問題和對策 簡單金屬離子還原反應(yīng)的交換電交換電流密度較大，陰極極化性能比較小流密度較大，陰極極化性能比較小(鎳、鐵、鈷例外)，鍍層結(jié)晶較粗，鍍鍍液分散能力和覆蓋能力也較差液分散能力和覆蓋能力也較差，只適用于形狀簡單的工件形狀簡單的工件。 選擇適當添加劑添加劑，使鍍層結(jié)晶細化、光亮。鍍液分散能力和覆蓋能力可改善。優(yōu)點優(yōu)點 陰極極化性能強，陰極極化性能強，主要表現(xiàn)為電化學極化，鍍層結(jié)晶細致，鍍液分鍍液分散能力好，散能力好，氰化物電鍍液是典型的例子。問題和對策問題和對策 陰極還原反應(yīng)的平衡電位降低，副

14、反應(yīng)速度比較大副反應(yīng)速度比較大，電流效率低電流效率低。 絡(luò)合劑帶來各種問題，如氰化物巨毒，氨造成廢水處理困難廢水處理困難，等。 開發(fā)的無毒無毒絡(luò)合劑、新的廢水處理技術(shù)，是絡(luò)鹽電鍍的重大課題。絡(luò)鹽電解液絡(luò)鹽電解液性能比較性能比較單鹽規(guī)律單鹽規(guī)律： 常為酸性；電流效率高（95%以上，因為單鹽析出電位很高，可能比H+析出電位還高，所以單鹽優(yōu)先沉積）； 極化低，必須加添加劑來增大極化；酸霧；成分簡單，成本低。絡(luò)鹽規(guī)律絡(luò)鹽規(guī)律： 常為堿性；電流效率低（ 70%左右，鍍鉻50%不到，因為析出電位嚴重負移，比H+析出電位低，所以H+優(yōu)先反 應(yīng)；多數(shù)電流效率隨ic增大而降低，但鍍鉻電流效率隨ic增大 而增大）

15、；極化高，不需要添加劑；堿霧；成分復 雜，處理也困難，成本高。主鹽濃度的影響主鹽濃度的影響增加主鹽濃度的影響增加主鹽濃度的影響 主鹽濃度主鹽濃度高高，極限電流密度，極限電流密度 id 增大增大，使，使陰極極化減小陰極極化減小，晶，晶核形成速度降低，核形成速度降低，鍍層結(jié)晶變粗鍍層結(jié)晶變粗，分散能力和覆蓋能力變壞。，分散能力和覆蓋能力變壞。 主鹽濃度高，主鹽濃度高，溶液導電性好溶液導電性好，可，可用較大陰極電流密度（用較大陰極電流密度（沉積沉積速度增大速度增大），陰極電流效率也較大陰極電流效率也較大，提高沉積速度有利。，提高沉積速度有利。適當提適當提高陰極電流密度和選用良好的添加劑可以增大陰極極

16、化性能。高陰極電流密度和選用良好的添加劑可以增大陰極極化性能。 絡(luò)鹽電解液的陰極極化主要為電化學極化絡(luò)鹽電解液的陰極極化主要為電化學極化，絡(luò)絡(luò)離子濃度允許變化范圍較大，所以，離子濃度允許變化范圍較大，所以，多數(shù)絡(luò)鹽的性能受主多數(shù)絡(luò)鹽的性能受主鹽濃度的影響不顯著。鹽濃度的影響不顯著。單鹽電解液單鹽電解液減小主鹽濃度的影響減小主鹽濃度的影響 陰極極化性能增強陰極極化性能增強，分散能力和覆蓋能力較好，分散能力和覆蓋能力較好，適用于電鍍適用于電鍍形狀復形狀復雜工件雜工件和進行和進行預鍍預鍍。 電解液導電性差，使用的電解液導電性差，使用的陰極電流密度上限小陰極電流密度上限小，沉積速度低；這樣，沉積速度低

17、；這樣做對改善鍍層結(jié)晶組織的效果并不十分顯著。做對改善鍍層結(jié)晶組織的效果并不十分顯著。絡(luò)鹽電解液絡(luò)鹽電解液附加鹽的作用附加鹽的作用l 增加溶液的導電性增加溶液的導電性 -（加入強電解質(zhì)）（加入強電解質(zhì)） 如：硫酸鹽鍍鎳電解液，如：硫酸鹽鍍鎳電解液，加入加入Na2SO4 或或 MgSO4；酸性鍍銅，加入；酸性鍍銅，加入 H2SO4 l 提高陰極極化作用提高陰極極化作用 多數(shù)附加鹽都有較小的提高陰極極化作用，鍍層結(jié)晶細化。解釋是：多數(shù)附加鹽都有較小的提高陰極極化作用，鍍層結(jié)晶細化。解釋是：金屬離子（如上面的金屬離子（如上面的Na+離子）的存在離子）的存在及向陰極的遷移，使及向陰極的遷移，使陰極附近

18、放陰極附近放電金屬離子的濃度降低。電金屬離子的濃度降低。l 擴大陰極電流密度范圍擴大陰極電流密度范圍 如：焦磷酸鹽鍍銅電解液中加入的硝酸鹽(起作用的是NO3-)l 促進陽極溶解促進陽極溶解 如：普通鍍鎳電解液如：普通鍍鎳電解液中，加入中，加入NaCl可以可以防止鎳陽極鈍化防止鎳陽極鈍化。l 防止金屬鹽水解防止金屬鹽水解 如：酸性鍍銅電解液中加入H2SO4，防止CuSO4 水解生成Cu2O 。l 緩沖作用緩沖作用-（加入緩沖劑）（加入緩沖劑） 如：普通鍍鎳電解液，氯化鉀鍍鋅電解液中都要加入如：普通鍍鎳電解液，氯化鉀鍍鋅電解液中都要加入硼酸硼酸以維持以維持pH值值添加劑的作用添加劑的作用 光亮劑光

19、亮劑 能使鍍層光亮，如鍍光亮鎳電解液中的糖精，丁炔二醇糖精，丁炔二醇。 整平劑整平劑 能減小鍍層微觀不平，如鍍鎳電解液中的香豆素香豆素。 潤濕劑潤濕劑 能減少鍍層孔隙，如鍍鎳電解液中的十二烷基硫酸鈉十二烷基硫酸鈉。 應(yīng)力消減劑應(yīng)力消減劑 能降低鍍層內(nèi)應(yīng)力，如鍍光亮鎳電解液中的糖精糖精。 晶粒細化劑晶粒細化劑 能使鍍層結(jié)晶細致，如堿性鋅酸鹽鍍鋅中的DE，DPE 添加劑。注意：注意： 添加劑的作用有選擇性添加劑的作用有選擇性，同一種添加劑，在一種鍍液中可能很有效，而在另一種鍍液中卻可能起壞的作用。 添加劑也可能會產(chǎn)生不利的影響不利的影響( (夾在鍍層中夾在鍍層中) )。 在電鍍過程中對添加劑的選擇

20、和用量要嚴格控制用量要嚴格控制第三章 電鍍工藝1. 概述概述 1.1 鍍層金屬鍍層金屬 1.2 電解液電解液 1.3 電鍍工藝條件電鍍工藝條件工藝工藝條件條件陰極電流密度陰極電流密度 ic (Dk)溫度溫度溶液溶液pH值值相對運動相對運動電流波形電流波形l ic 的上限又受極限電流密度的上限又受極限電流密度 id的限制的限制。 ic 太大太大( (接近接近 id ) )，陰極極化主要為濃差極化，鍍層呈疏松的海棉狀，易產(chǎn)生，陰極極化主要為濃差極化，鍍層呈疏松的海棉狀，易產(chǎn)生結(jié)瘤，枝狀結(jié)晶，邊緣和尖端發(fā)黑。結(jié)瘤，枝狀結(jié)晶，邊緣和尖端發(fā)黑。陰極電流密度陰極電流密度 icicidicrl ic 太小太

21、小，工件某些部位（特別是深凹處，內(nèi)孔）可能鍍不上。工件某些部位（特別是深凹處，內(nèi)孔）可能鍍不上。而且陰極極化很小，鍍層結(jié)晶粗，分散能力和覆蓋能力差，鍍層而且陰極極化很小，鍍層結(jié)晶粗，分散能力和覆蓋能力差，鍍層沉積速度小。沉積速度小。l 隨著隨著 ic 增大增大，陰極極化增大，鍍層質(zhì)量改善；而且鍍層的陰極極化增大，鍍層質(zhì)量改善；而且鍍層的沉積速度加快，電鍍時間縮短（生產(chǎn)率高）。沉積速度加快，電鍍時間縮短（生產(chǎn)率高）。鍍層沉積速度鍍層沉積速度陰極極化陰極極化ic使用較大的ic同時提高id工藝工藝條件條件陰極電流密度 ic (Dk)溫度溫度溶液溶液pH值值相對運動相對運動電流波形電流波形溫溫 度度升

22、高溫度的升高溫度的不利影響不利影響 陰極極化性能減弱陰極極化性能減弱。因為升度使 id 增大，濃差極化減濃差極化減小?。浑姌O反應(yīng)變得容易，電化學極化減小電極反應(yīng)變得容易，電化學極化減小。所以，電解液分散能力變差，鍍層質(zhì)量降低。 電解液不穩(wěn)定電解液不穩(wěn)定，包括某些鹽的分解（如焦磷酸鹽，氯化銨），氰化物與二氧化碳反應(yīng)速度加快等。 可能導致有機添加劑作用降低有機添加劑作用降低，甚至失效。升高溫度的升高溫度的有利影響有利影響 鹽類溶解度增大，導電性增加導電性增加，改善分散能力；沉積速度增大沉積速度增大 促進陽極溶解促進陽極溶解，防止陽極鈍化； 減少減少鍍層滲氫量滲氫量。 減少減少鍍層針孔針孔，降低鍍層

23、內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力。解決溫度升高對陰極極化性能不利影響的對策解決溫度升高對陰極極化性能不利影響的對策 -提高陰極電流密度提高陰極電流密度。因為因為升高溫度可以增大 id ，就可以就可以使用更大的陰極電流密度使用更大的陰極電流密度，從而增大陰極極化。工藝工藝條件條件陰極電流密度 ic (Dk)溫度溶液溶液pH值值相對運動相對運動電流波形電流波形pH 值值對弱酸性和弱堿性電解液弱酸性和弱堿性電解液，在電鍍工藝參數(shù)中規(guī)定pH值范圍，控制酸性（或堿性）強弱控制酸性（或堿性）強弱。l pH值低值低，溶液的導電性好溶液的導電性好，鍍層中不鍍層中不易形成金屬的氫氧化物或堿式鹽易形成金屬的氫氧化物或堿式鹽，提高陰提

24、高陰極電流密度上限極電流密度上限，同時還有利于陽極溶解同時還有利于陽極溶解。l pH值太低值太低，氫離子容易在陰極上放電，氫離子容易在陰極上放電，陰極電流效率降低陰極電流效率降低，甚至可能在鍍件低凹，甚至可能在鍍件低凹處得不到鍍層。處得不到鍍層。弱酸性鍍液弱酸性鍍液 pH值較低，值較低，(弱堿性鍍液一般都是絡(luò)弱堿性鍍液一般都是絡(luò)鹽電解液鹽電解液)絡(luò)離子穩(wěn)定性較差，鍍液分散絡(luò)離子穩(wěn)定性較差，鍍液分散能力能力不好不好，但往往可提高陰極電流密度，加快沉積速度。弱堿性鍍液弱堿性鍍液工藝工藝條件條件陰極電流密度 ic (Dk)溫度溶液pH值相對運動相對運動電流波形電流波形相對運動相對運動相對運動的作用相

25、對運動的作用l 使陰極表面擴散層變薄，極限電流密度增大使陰極表面擴散層變薄，極限電流密度增大。 雖然陰極極化有所減小，但陰極電流密度的上限提高。采用較大的雖然陰極極化有所減小，但陰極電流密度的上限提高。采用較大的 ic 不僅可得到較大的沉積速度，而且也可彌補對陰極極化的不利影響。不僅可得到較大的沉積速度，而且也可彌補對陰極極化的不利影響。l 減少陰極附近溶液因減少陰極附近溶液因pHpH值升高而引起的不良后果值升高而引起的不良后果 （如金屬氫氧化物生成對鍍層的危害）l 相對運動還可提高光亮劑的效果相對運動還可提高光亮劑的效果 （如光亮硫酸鹽鍍銅和光亮鍍鎳，可提高鍍液的整平性能）- - 指陰極和電

26、解液之間的相對運動指陰極和電解液之間的相對運動相對運動的方式相對運動的方式l 陰極移動陰極移動。可以水平移動水平移動，也可以垂直移動，以前者常用。l 通入壓縮空氣攪拌通入壓縮空氣攪拌。 壓縮空氣攪拌比較劇烈，能使沉于槽底的固體微粒浮起分散到鍍液中，一般還都需備有連續(xù)過濾裝置一般還都需備有連續(xù)過濾裝置。l 電解液循環(huán)流動電解液循環(huán)流動工藝工藝條件條件陰極電流密度 ic (Dk)溫度溶液pH值相對運動相對運動電流波形電流波形l 直流直流 單相半波單相半波，單相全波，三相半波， 三相全波，恒穩(wěn)直流恒穩(wěn)直流。 電流波形對鍍層的結(jié)晶組電流波形對鍍層的結(jié)晶組織、光亮度、鍍液分散能力、織、光亮度、鍍液分散能

27、力、覆蓋能力、合金鍍層成分、添覆蓋能力、合金鍍層成分、添加劑消耗等方面均有影響。加劑消耗等方面均有影響。l 脈沖電流脈沖電流。常用方波脈沖方波脈沖l 周期換向電流周期換向電流。周期地改變直流電 流的方向。一個周期包括陰極電流陰極電流 ( (電鍍電鍍) )時間,加陽極電流陽極電流( (退鍍退鍍) )時間。l 交直流迭加電流交直流迭加電流tic方波脈沖電流方波脈沖電流ticia周期換向電流周期換向電流tic交直流迭加電流交直流迭加電流有的電鍍需要有的電鍍需要恒穩(wěn)直流恒穩(wěn)直流( (如鍍鉻如鍍鉻) )，有，有的電鍍要的電鍍要脈動率較大的單相半波或單脈動率較大的單相半波或單相全波電源相全波電源( (如焦

28、磷酸鹽鍍銅如焦磷酸鹽鍍銅) )。電流波形電流波形第三章 電鍍工藝2. 常用電鍍工藝簡介常用電鍍工藝簡介（4學時） 2.1 鍍鋅鍍鋅 2.2 鍍銅 2.3 鍍鎳 2.4 鍍銀 2.5 鍍鉻 2.6 鍍銅錫合金 2.7 鍍銅鋅合金 2.8 鍍鉛錫合金鍍鋅鍍鋅單鹽電解液單鹽電解液酸性硫酸鋅鍍鋅氯化鉀鍍鋅氯化鉀鍍鋅 絡(luò)鹽電解液絡(luò)鹽電解液氰化物鍍鋅氯化銨氯化銨-氨三乙酸鍍鋅氨三乙酸鍍鋅堿性鋅酸鹽鍍鋅堿性鋅酸鹽鍍鋅問題：單鹽電解液與絡(luò)鹽電解液各有什么特點？問題：單鹽電解液與絡(luò)鹽電解液各有什么特點？鍍層處理鍍層處理鋅酸鹽鍍鋅鋅酸鹽鍍鋅本表說明什么問題？本表說明什么問題？工藝說明工藝說明 NaOH 還能夠起活

29、化陽極還能夠起活化陽極和和增加溶液導電性增加溶液導電性的作用的作用。過量的過量的NaOH是穩(wěn)是穩(wěn)定鍍液的必要條件，定鍍液的必要條件，pHNH, -H 等基團。等基團。SO3HSO3H苯二磺酸苯二磺酸SO2NH2CH3甲苯磺酰胺甲苯磺酰胺鄰磺酰苯酰亞胺鄰磺酰苯酰亞胺( (糖精糖精) )SO2CONH苯亞磺酸鈉苯亞磺酸鈉SO2H次級光亮劑次級光亮劑（第二類光亮劑）（第二類光亮劑）次級光亮劑作用：（次級光亮劑作用：（1）雖具有一定的光亮作用，但單獨使用時，只能得到只能得到半光亮鍍層半光亮鍍層，而且使鍍層產(chǎn)生拉應(yīng)力使鍍層產(chǎn)生拉應(yīng)力，增加鍍層脆性。只有與初級光只有與初級光亮劑配合使用，才能獲得具有鏡面光

30、澤且韌性好的全光亮鎳鍍亮劑配合使用，才能獲得具有鏡面光澤且韌性好的全光亮鎳鍍層層。 （2）還有整平作用還有整平作用。丁炔二醇與香豆素的整平作用都很好，丁炔二醇的優(yōu)點是不會對鍍層產(chǎn)生不利影響。分子中含有不飽和基團分子中含有不飽和基團，如，如C =O,C =C -C =O,C C, C =N,常用的有：HCOH甲醛甲醛HCCHCOO香豆素香豆素OHOHCH2CCCH2丁炔二醇丁炔二醇NClCH2CH2CHN-1,2二氯烯丙基氯化吡啶二氯烯丙基氯化吡啶NBrCH2CH2CHN-烯丙溴化喹啉烯丙溴化喹啉在鍍暗鎳的基礎(chǔ)上，發(fā)展了多種鍍鎳工藝在鍍暗鎳的基礎(chǔ)上，發(fā)展了多種鍍鎳工藝暗暗鎳鎳雙層鎳雙層鎳半光亮鎳

31、半光亮鎳加入加入次級光亮劑次級光亮劑光亮鎳光亮鎳加入加入次級光亮劑和次級光亮劑和初級光亮劑初級光亮劑( (含硫含硫) )高硫鎳高硫鎳使用含硫量使用含硫量更高的初級更高的初級光亮劑光亮劑 鎳封閉鎳封閉( (復合鎳復合鎳) )加入固體微粒加入固體微粒, ,屬復合電鍍屬復合電鍍?nèi)龑渔嚾龑渔嚾龑渔嚾龑渔?雙層鎳雙層鎳由半光亮鎳層半光亮鎳層 光亮鎳層組成光亮鎳層組成，光亮鎳層外再套裝飾鉻外再套裝飾鉻（厚度0.25m左右）。總厚度一般為 2040m 。Q Q：雙層鎳鍍層對鋼鐵基體的雙層鎳鍍層對鋼鐵基體的保護作用保護作用比單層鎳大比單層鎳大得多，為什么？得多，為什么？ 鍍半光亮鎳半光亮鎳的電解液-在普通鍍鎳

32、電解液的基礎(chǔ)上加入次級光亮劑。由于次級光亮劑不含硫，故故半光亮鎳層的含硫量接近普通鎳（暗鎳）半光亮鎳層的含硫量接近普通鎳（暗鎳）層層(含硫小于0.005%）。并且半光亮鎳層厚度比光亮鎳層大。 鍍光亮鎳光亮鎳的電解液中-既含初級光亮劑(含硫)又含有次級光亮劑。所以光亮鎳鍍層含硫量比較高光亮鎳鍍層含硫量比較高（含硫量一般大0.03%）。 在雙層鎳中，含硫量較高的光亮鎳層的電位比含硫量低的含硫量較高的光亮鎳層的電位比含硫量低的半光亮鎳層的電位負半光亮鎳層的電位負，因此在潮濕的使用環(huán)境中組成腐蝕電池時。外層的光亮鎳層作為腐蝕電池的陽極，能對下層的半光亮鎳外層的光亮鎳層作為腐蝕電池的陽極，能對下層的半光

33、亮鎳層起陰極保護作用，使腐蝕由縱向深入變?yōu)闄M向發(fā)展層起陰極保護作用，使腐蝕由縱向深入變?yōu)闄M向發(fā)展。 所以，雙層鎳層的耐蝕性能比同厚度的單層鎳層大為提高。實驗表明，在雙層鎳中，半光亮鎳層的厚度為鍍層總厚度的 60 % 左右時耐蝕性最好。半光亮鎳層和光亮鎳層的電位差應(yīng)在100毫伏以上。陰極保護作用效果最好。光亮鎳光亮鎳( (陽極陽極) )半光亮鎳半光亮鎳 ( (陰極陰極) )在鍍暗鎳的基礎(chǔ)上，發(fā)展了多種鍍鎳工藝在鍍暗鎳的基礎(chǔ)上，發(fā)展了多種鍍鎳工藝暗暗鎳鎳雙層鎳雙層鎳半光亮鎳半光亮鎳加入加入次級光亮劑次級光亮劑光亮鎳光亮鎳加入加入次級光亮劑和次級光亮劑和初級光亮劑初級光亮劑( (含硫含硫) )高硫鎳

34、高硫鎳使用含硫量使用含硫量更高的初級更高的初級光亮劑光亮劑 鎳封閉鎳封閉( (復合鎳復合鎳) )加入固體微粒加入固體微粒, ,屬復合電鍍屬復合電鍍?nèi)龑渔嚾龑渔嚾龑渔嚾龑渔噇 半光亮鎳半光亮鎳高硫鎳（沖擊鎳）高硫鎳（沖擊鎳）光亮鎳光亮鎳。 鍍高硫鎳的電解液與鍍光亮鎳的電解液相同，鍍高硫鎳的電解液與鍍光亮鎳的電解液相同，只是所用初只是所用初級光亮劑能提供更高的鍍層含硫量（如苯亞磺酸鈉）級光亮劑能提供更高的鍍層含硫量（如苯亞磺酸鈉） 用高陰極電流密度短時間電鍍（用高陰極電流密度短時間電鍍（23min，又稱，又稱沖擊鎳沖擊鎳），），得得到一層含硫量更高到一層含硫量更高(0.10.2%)的薄鍍層的薄鍍層

35、( (總厚度的10%) 由于高硫鎳層含硫量更高，其電位更負，與半光亮由于高硫鎳層含硫量更高，其電位更負，與半光亮鎳層之間的電位差比雙層鎳更大，更易形成層間腐蝕，鎳層之間的電位差比雙層鎳更大，更易形成層間腐蝕，延緩腐蝕縱向發(fā)展的速度。延緩腐蝕縱向發(fā)展的速度。所以半光亮鎳高硫鎳光亮鎳的組合比雙層鎳耐蝕性更好。 三層鎳三層鎳在鍍暗鎳的基礎(chǔ)上，發(fā)展了多種鍍鎳工藝在鍍暗鎳的基礎(chǔ)上，發(fā)展了多種鍍鎳工藝暗暗鎳鎳雙層鎳雙層鎳半光亮鎳半光亮鎳加入加入次級光亮劑次級光亮劑光亮鎳光亮鎳加入加入次級光亮劑和次級光亮劑和初級光亮劑初級光亮劑( (含硫含硫) )高硫鎳高硫鎳使用含硫量使用含硫量更高的初級更高的初級光亮劑光

36、亮劑 鎳封閉鎳封閉( (復合鎳復合鎳) )加入固體微粒加入固體微粒, ,屬復合電鍍屬復合電鍍?nèi)龑渔嚾龑渔嚾龑渔嚾龑渔?半光亮鎳半光亮鎳光亮鎳光亮鎳復合鍍鎳（鎳封閉）復合鍍鎳（鎳封閉） 復合鍍鎳電解液是以鍍光亮液電解液為基礎(chǔ)，加入固體微粒（如二氧化硅，氧化鋁，硫酸鋇等，直徑小于0.5 微米）。 通電后，固體微粒與鎳在陰極工件表面同時沉積。鍍層中微粒含量為 23%，鎳封閉能減少鍍層的孔隙率。（復合電鍍見第三節(jié)） 在鎳封閉鍍層上套鉻（0.25微米左右），則可獲得微孔鉻（因為非金屬微粒不導電）。當微孔密度達到 2000040000個/平方厘米，鍍層耐蝕性顯著提高。這是因為微孔鉻層表面形成腐蝕電池時，鎳

37、為陽極，眾多的微孔分散了陽極腐蝕電流。一般要求微孔密度為 5000060000個/平方厘米。 配方與操作條件指 標硫酸鎳(NiSO47H2O) g/L350380氯化鈉 g/L1218硼酸 g/L4045糖精 g/L2.531,4 丁炔二醇 g/L0.40.5聚乙二醇 g/L0.150.2二氧化硅(0.5m) g/L5070pH4.24.6溫度 C5560陰極電流密度 A/dm234攪拌壓縮空氣電鍍時間 min35鎳封閉的一種工藝鎳封閉的一種工藝鎳封閉需使用特殊的鍍槽，槽底能收集沉降下的微粒，再用壓縮空氣吹起。零件入鎳封槽前，先開動壓縮空氣將鍍液攪拌均勻。零件在掛具上要安裝牢固，以免脫落第三章

38、 電鍍工藝2. 常用電鍍工藝簡介 2.1 鍍鋅 2.2 鍍銅 2.3 鍍鎳 2.4 鍍銀鍍銀 2.5 鍍鉻 2.6 鍍銅錫合金 2.7 鍍銅鋅合金 2.8 鍍鉛錫合金銀離子發(fā)生還原反應(yīng)的銀離子發(fā)生還原反應(yīng)的交換電流密度比較大交換電流密度比較大，陰極極化性，陰極極化性能弱，因此能弱，因此鍍銀都采用絡(luò)合物電解液鍍銀都采用絡(luò)合物電解液。所使用的絡(luò)合物又以氰氰化物為主化物為主，從氰化物電解液中可以獲得結(jié)晶細致的鍍層。鍍銀鍍銀 絡(luò)鹽電解液絡(luò)鹽電解液非氰化物鍍液氰化物鍍液氰化物鍍液鍍前表面準備鍍后處理光亮鍍銀光亮鍍銀 在電解液中加入光亮劑可以獲得光亮鍍層。丁炔二醇和巰基苯并噻唑是光亮劑。其他光亮劑還有：二

39、硫化碳，二硫化碳衍生物，無機硫化物（如硫代硫酸鹽），有機硫化物（如硫醇），銻，硒，碲的化合物?？焖馘冦y快速鍍銀 主鹽和絡(luò)合劑含量高，可以使用較大的主鹽和絡(luò)合劑含量高，可以使用較大的ic，提高沉積速度提高沉積速度。碳酸鉀和硝酸鉀是附加鹽，提高鍍液導電性，改善分散能力。普通氰化物鍍銀普通氰化物鍍銀 電解液以氰化銀或氯化銀為主鹽，氰化鉀為絡(luò)合劑（氰化鉀比氰化鈉導電性好）。Ag+ 和 CN- 主要形成Ag(CN)2- 絡(luò)離子。 陰極反應(yīng)為：Ag(CN)2- + e = Ag + 2CN-保持電解液含一定量的游離氰化鉀，可以使Ag(CN)2- 穩(wěn)定，而且有利于提高陰極極化性能，使鍍層結(jié)晶均勻細致，改善分

40、散能力和覆蓋能力。銀離子發(fā)生還原反應(yīng)的銀離子發(fā)生還原反應(yīng)的交換電流密度比較大交換電流密度比較大，陰極極化性，陰極極化性能弱，因此能弱，因此鍍銀都采用絡(luò)合物電解液鍍銀都采用絡(luò)合物電解液。所使用的絡(luò)合物又以氰氰化物為主化物為主，從氰化物電解液中可以獲得結(jié)晶細致的鍍層。鍍銀鍍銀 絡(luò)鹽電解液絡(luò)鹽電解液非氰化物鍍液非氰化物鍍液氰化物鍍液鍍前表面準備鍍后處理 試驗中提出的 非氰化物絡(luò)合物有無機化合物，非氰化物絡(luò)合物有無機化合物，如硫代硫酸鹽，如硫代硫酸鹽，亞硫酸鹽，硫氰酸鹽；亞硫酸鹽，硫氰酸鹽；有機化合物有機化合物如磺基水揚酸，咪唑等。如磺基水揚酸，咪唑等。還有使用低氰含量的亞鐵氰化鉀。但它們在鍍液穩(wěn)定性

41、，電解液性能和鍍層質(zhì)量方面都還存在一些問題。硫代硫酸銨鍍銀硫代硫酸銨鍍銀工藝工藝近年來，硫代硫酸銨鍍銀工藝取得了進展，原因是高效添加劑SL-80的開發(fā)，使鍍液和鍍層性能得到較大改善。銀離子發(fā)生還原反應(yīng)的銀離子發(fā)生還原反應(yīng)的交換電流密度比較大交換電流密度比較大，陰極極化性，陰極極化性能弱，因此能弱，因此鍍銀都采用絡(luò)合物電解液鍍銀都采用絡(luò)合物電解液。所使用的絡(luò)合物又以氰氰化物為主化物為主，從氰化物電解液中可以獲得結(jié)晶細致的鍍層。鍍銀鍍銀 絡(luò)鹽電解液絡(luò)鹽電解液非氰化物鍍液非氰化物鍍液氰化物鍍液鍍前表面準備鍍前表面準備鍍后處理 鍍銀的工件一般為銅或銅合金（鋼鐵工件鍍銀前需先鍍）鍍銀的工件一般為銅或銅合

42、金（鋼鐵工件鍍銀前需先鍍）由于銀是正電性較強的貴金屬。Ag/Ag+ 的標準電位比 Cu/Cu2+ 及 Cu/Cu+ 的標準電位正得多。因此銅件和電解液一經(jīng)接觸，銅就會與銀發(fā)生置換反應(yīng)，在銅件表面生成一層疏松的置換銀層置換銀層，在其上得到的鍍層結(jié)合力很差在其上得到的鍍層結(jié)合力很差。 為了避免置換反應(yīng)，得到結(jié)合力良好的鍍層，工件在鍍銀前必須進行預(或預鍍)處理。 鍍件的表面準備鍍件的表面準備(1) 汞齊化汞齊化 在含汞鹽（如氧化汞）和絡(luò)合劑（如氰化鉀）的溶液中浸浸310秒秒，工件表面很快生成一層銅汞合金銅汞合金。這層合金很均勻，有銀白色光澤銀白色光澤，與基體結(jié)合好。銅汞齊的電位比銀更正，就不會發(fā)生

43、置換反應(yīng)了銅汞齊的電位比銀更正，就不會發(fā)生置換反應(yīng)了。 但汞劇毒，污染環(huán)境但汞劇毒，污染環(huán)境。另外汞齊化溶液對銅有腐蝕作用，而且可能惡化銅零件的彈性及其他機械性能，故不能用于精密零部件。預處理方法預處理方法這個問題與鍍銅鍍銅有何異同？ (2) 預鍍銀預鍍銀 使用高濃度絡(luò)合劑，低濃度銀鹽低濃度銀鹽的電解液（分散能力和覆蓋能力好，陰極極化性能強），操作時帶電入槽帶電入槽，使銅件（或已預鍍銅的工件）表面在很短時間（短時間（510秒）秒）內(nèi)生成一層致密的結(jié)合力良好的薄銀層。 由于這種方法不會污染鍍銀電解液，預鍍層質(zhì)量穩(wěn)定，應(yīng)用比較廣泛。但需要另一套電源設(shè)備。(3) 浸銀浸銀 在特定的溶液中浸很短時間在

44、特定的溶液中浸很短時間，使工件表面生成一層極薄的置換銀層，也能使鍍銀層與基體結(jié)合良好。使用的浸銀工藝有如下兩種。 工藝工藝 A 工藝工藝 B 硝酸銀 1520 g/L 金屬銀 硫脲 200220 g/L （以Ag2SO3 形式加入） 0.50.6 g/L pH 4 亞硫酸鈉 100200 g/L 溫度 1530 溫度 15 30 時間 12 min 時間 310 sec 浸銀是新工藝，還需在實踐中不斷完善浸銀是新工藝，還需在實踐中不斷完善。銀離子發(fā)生還原反應(yīng)的銀離子發(fā)生還原反應(yīng)的交換電流密度比較大交換電流密度比較大，陰極極化性，陰極極化性能弱，因此能弱，因此鍍銀都采用絡(luò)合物電解液鍍銀都采用絡(luò)合

45、物電解液。所使用的絡(luò)合物又以氰氰化物為主化物為主，從氰化物電解液中可以獲得結(jié)晶細致的鍍層。鍍銀鍍銀 絡(luò)鹽電解液絡(luò)鹽電解液非氰化物鍍液非氰化物鍍液氰化物鍍液鍍前表面準備鍍前表面準備鍍后處理鍍后處理 (1) 鈍化處理鈍化處理l 浸亮浸亮 浸亮包括成膜，除膜，浸酸三道工序成膜，除膜，浸酸三道工序。將鍍銀工件浸入含鉻酐和氯化鈉鉻酐和氯化鈉的溶液中的溶液中，使表面生成一層疏松的黃膜。清洗后浸入濃氨水中將黃膜溶去濃氨水中將黃膜溶去，得到細致而有光澤的表面。清洗后再在稀鹽酸或稀硫酸中進行出光稀鹽酸或稀硫酸中進行出光，使表面更加光亮。l 鈍化鈍化 浸亮后進行化學鈍化浸亮后進行化學鈍化。下面是鈍化的一種工藝 重

46、鉻酸鉀 1015 g/L 硝酸 1015 ml/L 室溫 浸1030 sec 鈍化處理后銀鍍層表面生成一層由 Cr2(CrO4)3, Ag2CrO4, Ag2Cr2O7 組成的鈍化膜。由于膜較薄，單獨使用時抗變色能力較差。銀鍍層易與大氣中的硫化物硫化物 ( (H2S, SO2) )反應(yīng)，生成硫化銀，使表面呈黃色，褐色，甚至黑色黃色，褐色，甚至黑色，嚴重影響外觀，而且釬焊性能和電性能亦降低。防止銀鍍層變色的方法有防止銀鍍層變色的方法有鍍后處理鍍后處理 浸亮后也可進行電化學鈍化浸亮后也可進行電化學鈍化。溶液有多種配方。比如：重鉻酸鉀 + 氫氧化鋁溶液。工件作為陰極，通入0.10.5 A/dm2 的

47、電流。由于電化學鈍化膜比較致密，抗變色能力優(yōu)于化學鈍化膜。如果化學鈍化后再進行電化學鈍化，可以使膜的抗變色性能更好。 (2) 表面保護層表面保護層 銀鍍層上再鍍貴金屬金，鈀，銠或者銀金合金銀鍍層上再鍍貴金屬金，鈀，銠或者銀金合金。由于成本高而很少使用。僅用于要求高可靠性，穩(wěn)定性，耐磨性的精密零件。 浸有機保護膜浸有機保護膜 在銀鍍層上覆蓋一層薄而透明的有機膜在銀鍍層上覆蓋一層薄而透明的有機膜，將鍍層與空氣隔離開。配方有多種，其一是： 聚苯乙烯 30 % 環(huán)氧樹脂 25 % 松香 25 % 合成地臘 20 % 配制成樹脂，溶于二甲苯中。將鍍銀工件在其中浸幾秒鐘，干燥后即可獲得有機保護膜。第三章

48、電鍍工藝2. 常用電鍍工藝簡介 2.1 鍍鋅 2.2 鍍銅 2.3 鍍鎳 2.4 鍍銀 2.5 鍍鉻鍍鉻 2.6 鍍銅錫合金 2.7 鍍銅鋅合金 2.8 鍍鉛錫合金鍍鉻鍍鉻鉻酐溶液鍍鉻鉻酐溶液鍍鉻低濃度鉻低濃度鉻酐酐溶液鍍鉻三價鉻三價鉻溶液鍍鉻鍍硬鉻硬鉻鍍?nèi)榘足t乳白鉻鍍防護防護- 裝飾鉻裝飾鉻鍍微裂紋鉻和微孔鉻微孔鉻鍍松孔鉻松孔鉻鍍黑鉻黑鉻鉻酐溶液鍍鉻鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點工藝的特點 鉻酐鉻酐溶于水生成鉻酸溶于水生成鉻酸 H2CrO4，重鉻酸，重鉻酸 H2Cr2O7，它們離解后形它們離解后形成酸根離子成酸根離子 Cr2O72- ,HCrO4-, CrO42- （鉻為（鉻為6價）。價）。 幾種酸

49、根離子的關(guān)系幾種酸根離子的關(guān)系： pH 6 時時, CrO42- 為主要的酸根離子。 由此可知，當由此可知，當pH值減小，溶液中值減小，溶液中Cr2O72-離子濃度增大；反之，則離子濃度增大；反之，則溶液中溶液中 CrO42-(HCrO4-)離子濃度增大離子濃度增大。1 “標準鍍鉻電解液標準鍍鉻電解液”的配方為： 鉻酐鉻酐 (CrO3) 250 g/L 硫酸硫酸 (H2SO4) 2.5 g/L2鍍鉻的陰極過程陰極過程非常復雜非常復雜。右圖是鐵在鉻酐溶液中的陰極極化曲線。 （1）在溶液中無無 H2SO4 時時，陰極上只有析氫反應(yīng)，不可能沉積出鉻。 （2）在加在加有有 H2SO4 的溶液中，的溶液

50、中，曲線可分為幾段，曲線可分為幾段，各電位區(qū)段的陰極各電位區(qū)段的陰極反應(yīng)是不同的反應(yīng)是不同的。 - a b cic-EcCr2O72- + 14H+ +6e = 2Cr3+ +7H2O電位低于電位低于a點點2H+ + 2e = H2電位低于電位低于b點點CrO42- + 8H+ + 6e = Cr + 4H2O電位低于電位低于c點點-0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.0問題問題（1）為什么不加硫酸的溶液沒有鉻沉積，加了硫酸才能使鉻析出？為什么不加硫酸的溶液沒有鉻沉積，加了硫酸才能使鉻析出？ （2）為什么鍍鉻的陰極極化曲線有一段電流隨電位負移而減小的區(qū)段？）為什么鍍鉻的陰極極化曲線有一

51、段電流隨電位負移而減小的區(qū)段？ 鉻是如何沉積的？鉻是如何沉積的？ 在電位低于在電位低于b點以后點以后，陰極電流密度 ic 隨電位負移而減小。其原因是，隨著析氫反應(yīng)和Cr2O72- 還原為Cr3+ 的反應(yīng)進行，陰極表面附近溶液的陰極表面附近溶液的pH值升高值升高。 一方面，一方面，促進促進Cr2O72- 轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镃rO42-(HCrO4-)，使陰極表面附近的CrO42- (HCrO4-)濃度增大，為CrO42-(HCrO4-) 還原為Cr 創(chuàng)造了條件。 另一方面另一方面，當pH 3，達到了Cr(OH)3 的溶度積，便會生成Cr(OH)3 ，并與六價鉻離子一起組成堿式鉻酸鉻膠體堿式鉻酸鉻膠體沉

52、淀。 陰極表面上形成的膠體膜阻礙了電極反應(yīng)的進行陰極表面上形成的膠體膜阻礙了電極反應(yīng)的進行，使陰極極化顯著使陰極極化顯著增大增大。但是，如果沒有 SO42- ，仍然不會析出鉻。SO42- 的作用在于吸的作用在于吸附在陰極粘膜上，與膜發(fā)生反應(yīng)，使膠體膜局部溶解，在露附在陰極粘膜上，與膜發(fā)生反應(yīng)，使膠體膜局部溶解，在露出的陰極表面上電流密度很大，電位很負，達到了鉻的析出出的陰極表面上電流密度很大，電位很負，達到了鉻的析出電位，因而電位，因而CrO42- 發(fā)生還原反應(yīng)形成鉻鍍層。發(fā)生還原反應(yīng)形成鉻鍍層。 所以，SO42- 常稱為鍍鉻溶液的催化劑常稱為鍍鉻溶液的催化劑（還有氟硅酸，氟硼酸，氟氟硅酸，氟

53、硼酸，氟離子離子）。陰極陰極膠體膜膠體膜理論理論 有人測量了在在c 點以后的電位區(qū)間，鉻析出反應(yīng)消耗的點以后的電位區(qū)間，鉻析出反應(yīng)消耗的電流只占很小的比例，電流只占很小的比例，消耗電流的一半以上用于析氫消耗電流的一半以上用于析氫。這就是陰極電流效率很低陰極電流效率很低的原因。Q: 如何測量三個陰極反應(yīng)各消耗的電流？如何測量三個陰極反應(yīng)各消耗的電流？在電位低于在電位低于c 點電位以后，陰極反應(yīng)包括：點電位以后，陰極反應(yīng)包括： 鉻的析出反應(yīng)鉻的析出反應(yīng)CrO42- + 8H+ + 6e = Cr + 4H2O Cr2O72- 還原為還原為 Cr3+ 的反應(yīng)和析氫反應(yīng)的反應(yīng)和析氫反應(yīng)Cr2O72-

54、+ 14H+ +6e = 2Cr3+ +7H2O 析氫反應(yīng)析氫反應(yīng)2H+ + 2e = H2鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點3 陽極陽極不用可溶性陽極，而用不溶性的鉛銻合金不用可溶性陽極，而用不溶性的鉛銻合金原因原因： 如果用可溶性的鉻陽極，如果用可溶性的鉻陽極，鉻陽極溶解產(chǎn)生的是 Cr3+，而陰極反應(yīng)是六價鉻離子的還原。陽極電流效率很高陽極電流效率很高，接近100%，而陰極電流效率很低，而陰極電流效率很低，只有 816%，電解液中將積累大量鉻離子，使鍍液不穩(wěn)定積累大量鉻離子，使鍍液不穩(wěn)定。 金屬鉻很脆金屬鉻很脆，不易機械加工成陽極。不溶性陽極不溶性陽極 含銻68% 的鉛銻合金鉛銻

55、合金為陽極。開始通電瞬間，生成二氧化鉛膜保護陽極不發(fā)生腐蝕(不溶性陽極) ： Pb + 2H2O = PbO2 + 4H+ + 4e 陽極反應(yīng)為：陽極反應(yīng)為： 2Cr3+ + 7H2O = Cr2O72- + 14H+ + 6e 2H2O = O2 + 4H+ + 4e Cr3+ 氧化為 Cr2O72- 的反應(yīng)消耗了陰極反應(yīng)生成的 Cr3+。控制陽極控制陽極/陰極陰極面積比，可以使面積比，可以使 Cr3+ 含量保持在適當水平含量保持在適當水平。鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點4陰極電流密度高，槽電壓高，能耗高陰極電流密度高，槽電壓高，能耗高l 鍍鉻需要陰極電位很負鍍鉻需要陰極電位很

56、負 陰極電流密度很大陰極電流密度很大(10 20A/dm2， 是其他單金屬電鍍的幾倍或幾十倍)l 產(chǎn)生產(chǎn)生大量析氫和析氧大量析氫和析氧 電解液中有大量氣泡，電導下降，電解液中有大量氣泡，電導下降， 歐姆電壓降很大，歐姆電壓降很大，槽電壓高槽電壓高，要12伏伏（其他鍍種要6 伏）l “電化當量小電化當量小(A/nF，n = 6) + 陰極電流效率低陰極電流效率低” 能耗很高能耗很高鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點5鍍鉻電解液鍍鉻電解液分散能力分散能力很差很差鉻酐鍍鉻電解液為什么分散能力差？鉻酐鍍鉻電解液為什么分散能力差？l 由于陰極和陽極都析出大量氣泡，使歐姆電阻大歐姆電阻大大增加l

57、 在析出鉻這段電位區(qū)間，陰極極化性能很小陰極極化性能很小l 陰極電流效率隨陰極電流密度增大而增大陰極電流效率隨陰極電流密度增大而增大 這些造成鍍鉻電解液的分散能力很差。所以掛具的設(shè)計所以掛具的設(shè)計非常重要非常重要: 對于形狀復雜的工件，還要采用象形陽極，防護陰極，輔助陽極等調(diào)節(jié)幾何因素的措施。影響分散能力的因素有哪些？影響分散能力的因素有哪些？這說明鉻的沉積反應(yīng)與副反應(yīng)相比這說明鉻的沉積反應(yīng)與副反應(yīng)相比極化性能是較強還是較弱極化性能是較強還是較弱 ?鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點6 陰極電流密度和電解液溫度對陰極陰極電流密度和電解液溫度對陰極電流效率的影響電流效率的影響實驗表明：

58、實驗表明： 在一定溫度下在一定溫度下，陰極電流效率隨陰極電陰極電流效率隨陰極電流密度增大而增大流密度增大而增大； ic c 在一定陰極電流密度在一定陰極電流密度下，下，陰極電流效率隨電陰極電流效率隨電解液溫度升高而下降解液溫度升高而下降。 T c c 50 (%) 40 30 20 10 5 10 50 100 ic (A/dm2) 陰陰極極電電流流效效率率與與陰陰極極 密密度度和和溫溫度度的的關(guān)關(guān)系系 15C25C45C60C75C80C鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點6 陰極電流密度和電解液溫度對鍍層性陰極電流密度和電解液溫度對鍍層性能及外觀的影響能及外觀的影響右圖： 為獲得裝

59、飾鉻鍍層的區(qū)域為獲得裝飾鉻鍍層的區(qū)域 為獲得乳白鉻鍍層的區(qū)域為獲得乳白鉻鍍層的區(qū)域 為獲得硬鉻鍍層的區(qū)域為獲得硬鉻鍍層的區(qū)域 因此，為了得到一定性能的鉻鍍層，陰極電流密度和溫度必須很好配合。比如為了得到硬鉻鍍層，采用較低的溫度和較高的陰極電流密度。 鉻鉻 鍍鍍 層層 性性 能能 與與 工工 藝藝 條條 件件 的的 關(guān)關(guān) 系系溫度 T ic 在不同的陰極電流密度和溫度范圍內(nèi)，可以獲在不同的陰極電流密度和溫度范圍內(nèi)，可以獲得性能和外觀不同的鉻鍍層。得性能和外觀不同的鉻鍍層。鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點鉻酐溶液鍍鉻工藝的特點7毒性大毒性大解決鉻霧問題的方法解決鉻霧問題的方法 一般使用鉻霧抑制劑鉻霧抑制劑（

60、如F-53鉻霧抑制劑，為全氟烷基醚磺酸鉀。）l 大量析出氫氣和氧氣夾帶鉻霧鉻霧l 有毒廢水量大有毒廢水量大 因此，鍍鉻生產(chǎn)對環(huán)境造成很大污染。鍍鉻鍍鉻鉻酐溶液鍍鉻鉻酐溶液鍍鉻低濃度鉻低濃度鉻酐酐溶液鍍鉻三價鉻三價鉻溶液鍍鉻鍍硬鉻硬鉻鍍?nèi)榘足t乳白鉻鍍防護防護- 裝飾鉻裝飾鉻鍍微裂紋鉻和微孔鉻微孔鉻鍍松孔鉻松孔鉻鍍黑鉻黑鉻幾種鉻鍍層幾種鉻鍍層防護防護-裝飾鉻裝飾鉻要求鍍層光亮，美觀，有鏡面般光澤。要求鍍層光亮，美觀，有鏡面般光澤。電鍍時間短，鍍層很薄。要求電解液的覆蓋能力好電鍍時間短，鍍層很薄。要求電解液的覆蓋能力好。故采用鉻酐濃度很高的電解液(300350g/L)，以改善覆蓋能力。 對形狀復雜的