電鍍復習資料

v1.0可編寫可改正電鍍的基本觀點電鍍是用電化學方法在固體表面沉積一層金屬、合金或金屬與非金屬復合電沉積的過程。金屬電沉積：以電化學方法使金屬離子復原為金屬的過程，稱為金屬電沉積。不論什么金屬及其合金，為了提高耐蝕性或裝修性，一般都需要保護層慣例電鍍對電鍍層的基本要求往常對電鍍層要求：鍍層與基體聯(lián)合牢固，一定的厚度及厚度平均,鍍層構(gòu)造致密、孔隙率小等。進一步要求：鍍層內(nèi)應力小、柔韌性好、有一定的硬度，色彩、表面光明或平均沙面等。對于防備性鍍層有耐腐化的詳細要求其余獲得金屬及其合金涂層的方法：（1）熱浸鍍：將被鍍金屬熔溶，再將工件浸入熔溶液中.如：水管件浸鍍鋅，線路板浸鍍錫等.（2）物理鍍：采用真空鍍、離子鍍等方法：如手表、首飾、工具等真空鍍TiN，鏡子的生產(chǎn)。（3）化學鍍：采用化學復原劑催化復原形成鍍層，其特點是鍍層平均，致密性好，控制含磷或硼的比率可獲得非晶態(tài)鍍層，如化學鍍鎳（堿性電池鐵殼內(nèi)表面）、化學鍍銅線路板孔金屬化等表面辦理的其余方法1電泳：可獲得彩色，防腐性能好；2氧化與磷化：鋼鐵的化學氧化生成氧化膜；鋼鐵的磷化生成磷化膜；鋁的電化學氧化生成氧化膜。電鍍層的分類:按電化學性質(zhì)分類陽極性鍍層當鍍層與基體金屬形成腐化電池時，鍍層因電位比基體金屬更負，首先受到腐化溶解，這時鍍層為陽極性鍍層。陽極性鍍層不單能對基體起到機械保護作用，還能起到電化學保護作用，如：1v1.0可編寫可改正鐵上鍍鋅：Zn2+/Zn=－，F(xiàn)e2+/Fe=－形成腐化電池時，Zn為陽極，F(xiàn)e為陰極陰極性鍍層當鍍層與基體金屬形成腐化電池時，鍍層因電位比基體改正，基體金屬首先受到腐化溶解，這時鍍層為陰極性鍍層。陰極性鍍層僅能對基體起到機械保護作用，不能起到電化學保護作用，如：鐵上鍍Sn：Sn2+/Sn=－，F(xiàn)e2+/Fe=－形成腐化電池時，Sn為陰極，F(xiàn)e為陽極特點：陰極性鍍層對基體金屬起機械保護作用，所以鍍層應是足夠厚和孔隙盡量少，并且完整無缺時，才對基體金屬起保護作用?；蠢?、法拉第第一定律電流經(jīng)過鍍液時，電解質(zhì)溶液發(fā)生電解反響，陽極發(fā)生氧化反響，陽極金屬不斷溶解，陰極發(fā)生復原反響，不斷有金屬析出，金屬溶解或析出的量與經(jīng)過的電荷量相關(guān)。2、法拉第第二定律內(nèi)容：在不同的電解液中，經(jīng)過相同的電荷量時，在電極上析出或溶解的物的物質(zhì)的量相等，并且析出或溶解1mol的任何物質(zhì)所需的電荷量都是×104C。把這一常數(shù)稱為法拉第常數(shù)。即F＝×104C＝26.8A.h(1C=1A.s)在水溶液中大概以鉻分族為分界限，在氰化物溶液中以銅分族為分界限，右出左不出。金屬電結(jié)晶金屬電結(jié)晶的基本觀點定義：往常把金屬離子或絡離子的放電并形成金屬晶體的過程稱為金屬電結(jié)晶.2v1.0可編寫可改正?電結(jié)晶的三種生長機理；螺旋位錯生長機理和二維晶核生長機理的區(qū)別與聯(lián)系。P16電鍍?nèi)芤旱姆N類單鹽鍍液：金屬離子在鍍液中以簡單離子（水合離子）的形式存在的鍍液。絡合物溶液在鍍液中金屬離子與絡合劑形成絡合物并離解成絡離子，金屬離子存在于絡離子中，即稱為絡合物溶液。電流密度對鍍層結(jié)晶有什么影響電鍍?nèi)芤旱慕M分有哪幾類鍍層厚度的計算公式為什么鍍層金屬從離子態(tài)電結(jié)晶歷程到晶體1）離子液相傳質(zhì)；2）電化學反響：前置變換；電荷轉(zhuǎn)移;3）電結(jié)晶形成晶體析氫對電鍍有何影響1）使鍍層產(chǎn)生孔洞和麻點；2）使鍍層起泡；3）產(chǎn)生“氫脆”；4）使零件局部無鍍層或鍍層不正常；5）降低電流效率。電解液分別能力的基本觀點分別能力（或稱均鍍能力）:就是電解液能使零件表面鍍層的厚度平均散布的能力。若鍍層在陰極表面散布的比較平均，就認為這種電解液擁有優(yōu)秀的分別能力；在各樣電解液中，氰化物電解液的分別能力比較好，普通酸性鍍銅和鍍鋅等簡單鹽電解液的分別能力較差，鍍絡電解液的分別能力更差。覆蓋能力（或稱深鍍能力）：在一定的電解條件下，電解液能使鍍層沉積金屬覆蓋整個表面的能力?；螂娊庖菏沽慵畎继幊练e金屬鍍層的能力。3v1.0可編寫可改正由于電流密度的不平均，在較低電流密度區(qū)極化小，達不到金屬的析出電位，零件的深凹處沒有金屬鍍層覆蓋。一般分別能力好的鍍液，其覆蓋能力也較好。初次電流散布假定陰極極化不存在時的電流散布為初次電流散布，此時R極化≈0I1R電液2初次散布時：I2R電液1因電解液的電阻R=ρL/S，由于遠近陰極的面積S相同，同樣電解液的電阻率也相同，因此:I1R電液2L2/SL2K（K=常數(shù)）I2R電液1L1/SL13-4）可見，當陰極極化不存在時，近陰極和遠陰極上的電流密度與它們和陽極的距離成反比。這種電流散布最不平均。二次電流散布在陰極極化存在時的電流散布稱為二次電流散布。實際電流散布的表達式如下3-3）。在實際電鍍生產(chǎn)中，陰極極化老是存在的。當陰極極化存在時，由于近陰極電流密度大，從一般電化學規(guī)律看，近陰極的極化應當大于遠陰極，既R極化1＞R極化2因此I1/I2更湊近于1。說明在有陰極極化時的電流散布更平均。I1R電液2R極化2I2R電液1R極化13-34v1.0可編寫可改正1＝因為電阻率的倒數(shù)就是電導率I1D11L所以I2D2教材中2－3L1?D影響電流和金屬在陰極表面散布的電化學因素包括兩個方面：極化度；電阻率I式中：I

12

DD

1就式陰極的實際電流散布；2κ電解液電導率遠近陰極與陽極距離之差；D為極化率（度）即陰極極化曲線的斜率（電位隨電流密度的變化率）金屬在陰極上的散布如果電流效率在遠陰極上和近陰極上相同，也能夠用鍍層的金屬重量比代替電流比。M1＝I1D1＝LM2I21D2L1?D

1L1D如果電流效率在遠陰極上和近陰極上不同，則還要考慮電流效率M1＝D11M2D22影響金屬在陰極上散布的因素有什么1電流效率2電力線散布為了提高鍍液的分別能力，能夠采取什么舉措電解液的分別能力和覆蓋能力分別能力：指金屬的宏觀散布5v1.0可編寫可改正往常用實際電流散布與初次電流散布的相對偏差表示kMT100%KM22-5式中T電解液分別能力（－100％～+100%）金屬散布（M1/M2）K初次電流散布分別能力的測定1彎曲陰極法T

BDEAAA100%3X面鍍層的厚度D=－1A/dm2電鍍20min2遠近陰極法TkM100%K＝5或2KM2電鍍30min6v1.0可編寫可改正霍爾槽法利用電流密度在遠近陰極上散布不同的特點，赫爾（Hull）1935年設計了一種平面陰極和平面陽極組成一定斜度的小型電鍍實驗槽，叫做赫爾槽。由于赫爾槽構(gòu)造簡單，使用方便，當前國內(nèi)外寬泛的應用于電鍍實驗和工廠生產(chǎn)的質(zhì)量管理，已成為電鍍工作者不可缺少的實驗工具。覆蓋能力：又稱深鍍能力指金屬可否覆蓋全部受鍍表面往常影響覆蓋能力的因素：析出電位：電位越正，有利于提高覆蓋能力基體材料的組織與本性：依材料不同各異，往常金屬析出過電位與氫析出過電位相反鍍層金屬和鍍液的本性：基體材料表面狀態(tài)：圓滑、干凈→有利于覆蓋粗拙、油污→不利于覆蓋覆蓋能力的測定：1直角陰極法2內(nèi)孔法3凹穴法整平能力的三種種類：幾何整平；不良整平；真整平7v1.0可編寫可改正化學表面辦理1除油包括有機溶劑除油，化學除油及電化學除油以及超聲波除油，表面活性劑除油。2浸蝕包括強浸蝕、電化學浸蝕及弱浸蝕（活化）。3拋光化學拋光、電化學拋光4活化化學活化、電化學活化電化學侵害1陽極侵害硫酸或鹽酸，主要靠陽極溶解2陰極侵害硫酸，主要靠氫氣沖擊3弱侵害往常為化學侵害，5％－10％鹽酸或硫酸浸蝕金屬零件進入酸性或堿性溶液中，除掉銹蝕產(chǎn)物或氧化物的過程為浸蝕。浸蝕能夠分為強浸蝕、一般浸蝕、光明浸蝕、若浸蝕。電鍍鋅概括鋅是一種灰白色金屬，100-150℃塑性好，可壓延，密度：7.14g/cm3；熔點：419℃;原子量：電極電位為:—V，電化當量：1.22g/(A·h)鋅是典型的兩性金屬，易溶于酸，也溶于堿8v1.0可編寫可改正Zn＋2HCl＝＝ZnCl2＋H2↑Zn＋2NaOH＝＝Na2ZnO2＋H2↑在鋅上，氫的析出過電位較高，因此，較純的鋅鋅溶解反響不易發(fā)生。當鋅中含有電位比較正的金屬雜質(zhì)時，電化學溶解進行得很快?？衫娩\的這種特性，組成犧牲陽極型鍍層，保護基體金屬免遭腐化。鍍鋅層對鋼鐵基體來說(Fe2－/Fe＝－是典型的陽極鍍層，它對基體金屬起電化學保護作用。鍍鋅是應用最寬泛的一個鍍種，占總電鍍量的60%以上。鍍鋅層經(jīng)鈍化辦理后，其防備性能大大提高。一般說來，對于相同厚度的鍍層，其防蝕能力可提高5～8倍，而且還能使表面雅觀。鍍鋅電解液按絡合劑種類：氰化物鍍鋅和無氰鍍鋅。按酸堿性：堿性鍍鋅和弱酸性鍍鋅主要有：酸性：氯化鉀型弱酸性電解液；氯化氨型弱酸性電解液；硫酸鹽、氟硼酸鹽電解液等堿性：堿性鋅酸鹽電解液、焦磷酸鹽電解液、三乙醇氨、乙二胺四乙酸二鈉鹽電解氯化鉀鍍鋅液和鋅酸鹽鍍鋅液有什么優(yōu)缺點兩種鍍液中個成分作用是什么請表達鍍鋅彩色鈍化的全部工藝流程。氯化鉀型弱酸性鍍鋅概括：氯化鉀型弱酸性鍍鋅電解液是近年來發(fā)展較快的一種無氰鍍鋅工藝，簡稱鉀鹽鍍鋅。主光明劑能產(chǎn)生顯著的光明和整平作用一般為芬芳酮、醛，雜環(huán)醛，不飽和芬芳醛等，當前應用最多的是芐叉丙酮（1）主光明劑吸附在陰極表面，增大陰極極化，使鍍層結(jié)晶仔細光明。載體光明劑增溶主光明劑9v1.0可編寫可改正協(xié)助光明作用降低鍍液的表面張力，對陰極表面起濕潤作用對主光明劑起增溶作用，降低界面張力，增加濕潤性，除去鍍層針孔。協(xié)助光明劑與主光明劑配合使用，可增大陰極極化和極化度，提高低電流密度區(qū)的光明度。提高電解液的分別能力，減少主光明劑的用量。常用的協(xié)助光明劑是苯甲酸鈉和擴散劑NNO(即亞甲基二萘磺酸鈉)，別的，煙酸也對鍍層質(zhì)量有顯著的改良作用，但價錢較貴。鋅酸鹽鍍鋅特點：鍍層結(jié)晶光明仔細，鈍化后耐蝕性好，可是陰極電流效率低，沉積速度慢，對雜質(zhì)敏感，使用時有堿霧逸出。無毒、主要成分：氧化鋅、氫氧化鈉、DE增添劑（DE、DE-81）、EDTA、DPE-III、三乙醇胺等。在DE型鋅酸鹽鍍鋅中，茴香醛與香豆素配合使用，可降低鋅鍍層的脆性。A.香草醛與EDTA；B.茴香醛與香豆素；C.茴香醛與乙醇胺；D.香草醛與三乙醇胺電鍍鋅鎳合金電鍍鋅鎳合金請表達電鍍鋅鎳合金的電鍍特點。電鍍銅概括銅是玫瑰紅色富有延展性的金屬，擁有優(yōu)秀的導電性能和導熱性能?；疚锢硖匦裕好芏龋?.93g/cm3；原子量：電極電位為:φ0Cu＋＝V；φ0Cu2＋＝V電化當量：Cu＋2.372g/(A·h)；Cu2＋1.186g/(A·h)基本化學特性：銅易溶于硝酸、鉻酸和熱的濃硫酸，遇堿易被侵害，銅在空氣中會被氧化而失去光彩，在潮濕空氣中與二氧化碳作用生成堿式碳酸銅(即銅綠)或氧10v1.0可編寫可改正化銅，當受到硫化物作用時，將生成棕色或黑色薄膜。銅鍍層一般用作鋼鐵件、銅合金件、鋅壓鑄件和塑料制品的防備裝修電鍍的中間鍍層。由于它的穩(wěn)定性較差，如果用作表面裝修鍍層時，必須經(jīng)過鈍化或著色辦理，并涂以有機涂料。銅鍍層用化學或電化學著色辦理能夠獲得多種色彩，如黑、褐、綠、藍、紅等，因此，被寬泛用作一些仿古工藝品、燈具、玩具、鈕扣和其他小商品的裝修。由于銅的電勢比鐵和鋅的電勢正，所以在鐵和鋅上面的銅鍍層屬陰極性鍍層。銅鍍層只能依靠其機械保護作用，而不起電化學保護作用。銅鍍層有防滲碳功能，鍍層厚度在30~50μm之間。氰化物鍍銅氰化物鍍銅溶液由銅氰化鈉(鉀)和游離氰化鈉(鉀)組成，能夠直接在鋼鐵件和鋅壓鑄件表面上鍍銅而不發(fā)生置換反響。鍍液擁有優(yōu)秀的分別能力和覆蓋能力，銅鍍層結(jié)晶仔細，用作中間鍍層時，能夠在基體金屬表面覆蓋一層結(jié)協(xié)力優(yōu)秀的銅鍍層，而且，還能夠改良后邊鍍層的覆蓋能力。鍍液中的氰化鈉對鍍件還有去油和活化作用，既能解決有時因前辦理去油不夠徹底的缺陷，又能夠增強銅鍍層與基體金屬的結(jié)協(xié)力。氰化物劇毒，對人體有害且污染環(huán)境，生產(chǎn)時必須制訂嚴格的安全技術(shù)制度并設置槽邊排風設備和廢水，廢氣治理設備。酸性硫酸鹽鍍銅硫酸鹽鍍銅溶液擁有成分簡單、穩(wěn)定性能好、陰極電流效率高和成本低等優(yōu)點，但存在分別能力差和鍍層粗拙、不光明等缺點。必須加入光明劑，才能鍍出鏡面光明、整平和延展性能優(yōu)秀的鍍層。焦磷酸鹽鍍銅焦磷酸鹽鍍銅溶液的分別能力和覆蓋能力均較好，陰極電流效率也較高，但由于成本較高和廢水不易辦理，其應用日漸減少。第七章電鍍鎳概括鎳是一種帶微黃的銀白色金屬，擁有優(yōu)秀的導電性能和導熱性能。11v1.0可編寫可改正基本物理特性：密度：8.9g/cm3；原子量：熔點：1452℃電極電位為:φ0Ni2＋＝－V電化當量：Ni2＋＝1.095g/(A·h)基本化學特性：鎳在有機酸中很穩(wěn)定，在硫酸、鹽酸中溶解很慢，在濃硝酸中處于鈍化狀態(tài)，但在稀硝酸中則不穩(wěn)定。鎳在空氣中或在潮濕空氣中比鐵穩(wěn)定，在空氣中形成透明的鈍化膜而不再持續(xù)氧化，耐蝕性好。對鋼鐵基體來說，由于鎳的標準電極電勢比鐵正，鈍化后電勢改正，鎳鍍層是陰極鍍層。鎳鍍層孔隙率較高，只有當鍍層厚度超過25μm時，才是無孔的，所以，一般不獨自作為鋼鐵的防備性鍍層，而是作為防備裝修性鍍層體系的中間層和底層。在工程領(lǐng)域里，也有鍍50μm以上的厚鎳層來防備鋼鐵件的腐化或用來修復被磨蝕的零零件。在電鍍中，由于鎳鍍層擁有好多優(yōu)秀性能，其加工量僅次于鋅鍍層而居第二位，其消耗量約占鎳總產(chǎn)量的10％左右鍍鎳的種類好多。若以鍍液種類來分，有硫酸鹽、硫酸鹽一氯化物、全氯化物、氨磺酸鹽、檸檬酸鹽、焦磷酸鹽和氟硼性鹽等鍍鎳。由于鎳在電化學反響中的互換電流密度(i0)比較小，在單鹽鍍液中，就有較大的電化學極化。以鍍層外觀來分，有無光彩鎳(暗鎳)、半光明鎳、全光明鎳、緞面鎳、黑鎳等。以鍍層功能來分，有保護性鎳、裝修性鎳、耐磨性鎳、電鑄(低應力)鎳、高應力鎳、鎳封等。普通鍍鎳普通鍍鎳即鍍暗鎳。根據(jù)使用目的不同，往常又可分為預鍍鎳和慣例鍍鎳兩類。即使同樣是預鍍液，也因基體材料情況不同而采用不同的組分。采用預鍍鎳的目的，主假如為了保證鍍層與基體有優(yōu)秀的結(jié)協(xié)力，因而，要根據(jù)基體材料的特性而采用不同的預鍍液。12v1.0可編寫可改正1916年，由O．P．Watts提出的鍍鎳溶液原配方為：硫酸鎳240g/L氯化鎳20g/L硼酸20g/L這是現(xiàn)在工業(yè)上普遍采用的暗鎳工藝，而且是當前很多如半光明鎳、光明鎳、高硫鎳、緞面鎳等鍍鎳的基礎電解液。光明鍍鎳光明鍍鎳鍍液在當前鍍鎳工藝中應用最普遍、最寬泛。它的特點是依靠不同光明劑的優(yōu)秀配合，能夠在鍍液中直接獲得全光明并擁有一定整平性的鍍層，現(xiàn)代光明鍍鎳工藝，絕大多半是在瓦茨型鍍鎳液中加入光明劑而獲得的。1．鍍鎳光明劑根據(jù)光明劑的作用，一般將鍍鎳光明劑分紅兩類，即初級光明劑(或稱第一類光明劑)和次級光明劑(或稱第二類光明劑)。初級光明劑擁有顯著細化鍍層晶粒的作用，使鍍層產(chǎn)生輕柔的光彩，但不能產(chǎn)生鏡面光彩。鍍液中加入初級光明劑后，會使鍍層出現(xiàn)壓應力，加入量適合，能夠抵消原來鍍暗鎳時產(chǎn)生的張應力。此外鍍層中增添次級光明劑后，也會產(chǎn)生張應力，因此，初級光明劑也能抵消次級光明劑所產(chǎn)生的張應力。如果兩種光明劑的量配合適合，能大大降低鍍層的內(nèi)應力，進而提提高鍍層的韌性和延展性。初級光明劑對陰極極化的影響比較小，當濃度較低時，一般使陰極超電勢增加5mV~45｜mV；濃度提高時，超電勢不再顯然增加。初級光明劑多半含有＝C—SO2—構(gòu)造的有機含硫化合物。它們的不飽鍵大多在芬芳基上，如苯環(huán)、萘環(huán)、常有的有：苯亞磺酸OSOH13v1.0可編寫可改正1,3,6萘三磺酸OHOSOOOSSHOOHOOOOO鄰磺酰苯酰亞胺（糖精）OH3CSNH2SNHS（簡稱BSI）ONHOO對甲苯磺酰胺SO雙苯磺酰亞胺（簡稱BBI）O其中糖精是使用最寬泛的鍍鎳初級光明劑，以后出現(xiàn)的雙苯-磺酰亞胺，除擁有與糖精相像作用，即細化晶粒，使鍍層產(chǎn)生壓應力，提高鍍層的韌性及與基體的結(jié)協(xié)力之外，還能增加鍍液對雜質(zhì)的容忍度，擴大光明電流密度范圍等作用，但價錢較貴。初級光明劑參與電極反響后，分子中的硫被復原成硫化物，以硫化鎳(NiS或Ni:S3)的形式進入鍍層，是鍍層中含硫的根源。次級光明劑必須與初級光明劑配合使用，才能獲得擁有鏡面光彩和延展性優(yōu)秀的鎳鍍層，若獨自使用，雖然可獲得光明鍍層，但光明區(qū)電流密度范圍狹窄，鍍層張應力和脆性大。有些次級光明劑還兼具整平作用，對基體表面原有的微細粗拙處(包括拋光過程中產(chǎn)生的絲痕)起到補漏、填平作用。次級光明劑能大幅度提高陰極極化，有的可達數(shù)百毫伏；因此，能較好地改良鍍液的分別能力。次級光明劑種類好多，特點是分子中存在著不飽和基團，常有的有—CC—＼／C=C＼／＼／CN—當前，市場上銷售的次級光明劑，多半屬組合型。中間體中多半是炔醇與環(huán)氧化合物的14v1.0可編寫可改正縮合物及氮雜環(huán)化合物的衍生物。表8－4列出了部份中間體的名稱及在鍍液中的參照用量。協(xié)助光明劑的有機物。它們的特點是，在分子中既含有初級光明劑的C-S基團，又含有次級光明劑的C＝C基團。它們在獨自使用時，并不能獲得光明鍍層，但與其余光明劑配合使用時，有如下幾方面的作用：改良鍍層的覆蓋能力；降低鍍液對金屬雜質(zhì)的敏感性，減少針孔；縮短獲得光明和整平鍍層所需的電鍍時間，即所謂出光速度加速，有利于采用厚銅薄鎳工藝；降低次級光明劑的消耗量請表達雙層鎳和三層鎳的耐蝕原理。鎳關(guān)閉．概括所謂鎳關(guān)閉，其實質(zhì)是一種復合電鍍工藝，目的是獲得微孔鉻層，使鍍層的耐蝕性進一步提高。鎳封I藝是在普通的光明鍍鎳液中，加入某些非導體微粒(粒徑控制在0.0lμm~μm)，經(jīng)過攪拌，使這些微粒懸浮在鍍液中，在電流作用下，將這些微粒與金屬鎳發(fā)生共沉積，形成鎳與微粒組成的復合鍍層，然后在這一復合鍍層上鍍鉻。由于微粒不導電，鉻不能在微粒表面沉積，使鉻鍍層上形成大量微孔，即所謂微孔鉻。鎳封層的微孔數(shù)在20000個/cm2～40000個/cm2最為理想，微孔數(shù)過少，耐蝕性提高不顯然；微孔數(shù)過多(如達8000015v1.0可編寫可改正個/cm2)，鉻層出現(xiàn)倒光現(xiàn)象，影響裝修性。同時鉻層厚度也不能過厚，一般為μm左右。如鉻層過厚，會在微孔上出現(xiàn)“搭橋”現(xiàn)象，把微粒表面遮住，達不到微孔鉻的目的。在電化學腐化過程中，鉻是陰極，鎳是陽極，當鉻層表面微孔大量增加時，陽極鎳的腐化電流密度大為降低，也即減慢了鎳層的腐化速度，使鍍層體系的耐蝕性顯然提高。．鎳封鍍液組成及操作條件鎳封工藝采用的固體微粒有二氧化硅、在氧化二鋁、硫酸鋇等。早期鎳封工藝采用硫酸鋇微粒較多，現(xiàn)在則采用二氧化硅較多，并加入一定量的共沉積促進劑。電鍍鉻及代鉻鍍層電鍍鉻概括鍍鉻在電鍍工業(yè)中占有極其重要的地位，并被列為三大鍍種之一。電鍍鉻屬于單金屬電鍍，與其余單金屬電鍍相比，有很多共同之處?？墒牵钟幸恍┢溆鄦谓饘匐婂兯鶝]有的特點，故鍍鉻是電鍍單金屬中較為特殊的鍍層。隨著科學技術(shù)的發(fā)展及對環(huán)境保護的重視，在傳統(tǒng)鍍鉻的基礎上，相繼發(fā)展了微裂紋和微孔鉻、乳白鉻、松孔鍍鉻、鍍黑鉻、低濃度鍍鉻、稀土鍍鉻、高效率鍍硬鉻及三價鉻鍍鉻等新工藝，使鍍鉻層的應用范圍進一步擴大。鍍鉻層的分類及應用鍍鉻可按其工藝及溶液不同來分類，所獲得的鉻層可應用于不同的場合。防備裝修性鍍鉻鍍硬鉻(耐磨鉻)乳白鉻松孔鍍鉻黑鉻鍍鉻過程的特點與其余單金屬相比，鍍鉻液的成分雖然簡單，但鍍鉻過程相當復雜，并擁有很多16v1.0可編寫可改正特點。(1)在鍍鉻過程中，是由鉻的含氧酸即鉻酸來提供獲得鍍層所需的含鉻離子(其余單金屬電鍍都是由其自己鹽來提供金屬離子)，屬強酸性鍍液。在鉻酸鍍液中，陰極過程相當復雜，陰極電流大多半都消耗在析出氫氣及六價鉻復原為三價鉻兩個副反響上，故鍍鉻過程陰極電流效率極低，一般?＝8％～18％。(2)在鍍鉻液中，必須增添一定量的局外陰離子，如SO42－、SiF62－、F－等和必需有一定量的Cr3+，離子才能實現(xiàn)金屬鉻的電沉積過程。鍍鉻需采用較高的陰極電流密度，又由于陰極及陽極之間存在大量的氫氣及氧氣，只管鉻酸的導電性較好，仍需要采用大于12V的電源，而其他鍍種使用8V以下的電源即可。在鍍鉻過程中，只有在較負的電極電位下才能析出鉻層，所以必須提高電流密度，以保證有較大的陰極極化。陽極不能用金屬鉻而是采用不溶性的鉛或鉛合金(Pb－Sb、Pb－Sn)。鍍液內(nèi)由于沉積出鉻及其余消耗，故鉻的補充要依靠于增添鉻酸來解決。鍍鉻液的分別能力及覆蓋能力都極差。欲獲得平均的鉻層，必須采用人工舉措，根據(jù)零件的幾何形狀而設計不同的象形陽極、防備陰極及協(xié)助陽極。鍍鉻的操作溫度和陰極電流密度有一定的依靠關(guān)系，改變二者的關(guān)系可獲得不同性能的鉻鍍層。以硫酸根作催化劑的鍍鉻溶液。鉻酐和硫酸的比率一般控制在CrO3／H2SO4：100/1，鉻酐濃度在150g／L～450g／L之間變化。請表達鍍鉻的膠體膜理論，并對鍍鉻溶液的極化曲線作出解釋。在闡述鍍鉻的電極過程時，必須對下列問題作出合理解釋。金屬鉻是從三價鉻仍是六價鉻復原的；如果是從六價鉻復原，那么終究是哪一種離于六價鉻怎樣在陰極上復原成金屬鉻與此同時，陰極上又拌隨著怎樣的過程發(fā)生鍍鉻液中，少量的局外陰離子和三價鉻在鉻的沉積過程中終究起什么作用17v1.0可編寫可改正(4)為什么同其余鍍單金屬的規(guī)律相反，即電流效率隨CrO3濃度的增加、溫度升高及陰極電流密度的降低而降低。至于六價鉻的各樣離子形式中，終究是哪一種放電形成金屬鉻，仍有不同的假定，迄今尚難定論。綜合相關(guān)資料，當前比較一致的見解是鑒于提出并由等人發(fā)展的陰極膠體膜理論。在鍍鉻過程中，由于氫氣的析出，使陰極表面鄰近鍍液的pH值升高。一方面促進Cr2O72-轉(zhuǎn)變?yōu)镃rO42-；另一方面當pH值升高到3左右時，便產(chǎn)生了Cr(OH)3膠體積淀，它和六價鉻一同組成了帶正電荷的堿式鉻酸鉻[Cr(OH)3Cr(OH)CrO4]，這是一種黏膜狀物質(zhì)，覆蓋在陰極表面，形成膠體膜。陰離子SO42-的存在，一方面促進了生成Cr3+反響的進行，為陰極膠體膜的形成創(chuàng)建了條件；另一方面又由于陰極膜的形成，阻化了電極過程，使陰極極化增大，達到了Cr6+的析出電位。Cr3+的存在，陰極膠體膜的形成是Cr6+復原為Cr0的必要條件。但不是充分條件，因為膠體膜十分致密，只允許H+經(jīng)過，而阻止CrO42-的經(jīng)過，使其不能達到電極表面。鍍液中加入SO42-后，由于SO42-吸附在陰極膠體膜上，并發(fā)生反響，使膠體膜溶解，即生成易溶于水的化合物。膠體膜的溶解使陰極表面局部暴露，致使局部電流密度增加，陰極極化增大，最后，達到CrO42-在陰極析出的電位而獲得鉻鍍層。與此同時，在陰極表面新的膠體膜又不斷生成。也就是說，膜的生成和溶解是循環(huán)往復地交替進行著，這樣才能實現(xiàn)鍍鉻過程。綜上所述，可獲得以下結(jié)論：要使零件鍍上鉻鍍層，陰極表面上生成一層膠體膜，而這種膜的生成必須有Cr3+和CrO42-存在時才有可能，SO42-的溶膜作用又是鉻沉積不可缺少的條件。鍍鉻過程的特點1）陰極電流效率極低，往常只有13-18%。2）電解液中必須增添一定量的離子如硫酸根離子。3）陰極電流密度和槽電壓均比一般電鍍種類要高。18v1.0可編寫可改正4）鍍液的分別能力極差。5）操作溫度與陰極電流密度的依靠關(guān)系顯然。6）用鉛或鉛合金作為不溶性陽極。防備裝修性鍍鉻防備裝修性鍍鉻之目的是為了防備金屬制品在大氣中的腐化及賦于美麗的外觀。這類鍍層也常用于非金屬材料上電鍍。防備裝修性鍍鉻大量應用于汽車、摩托車、自行車、縫紉機、鐘表、家用電器、醫(yī)療器械、儀器儀表、家具、辦公用品及日用五金等產(chǎn)品。防備裝修鍍鉻的特點是：(1)鍍層很薄，只要μm~μm；鍍鉻層對鋼鐵基體是陰極性鍍層；因此，必須采用中間鍍層才能達到防備基體金屬腐化；鍍層光明、平滑，擁有很好的裝修外觀。防備裝修性鍍鉻可分為一般防備裝修性鍍鉻和高耐蝕性防備裝修性鍍鉻。前者采用普通鍍鉻溶液，合用于室內(nèi)環(huán)境使用的產(chǎn)品；后者是采用特殊的工藝改變鍍鉻層構(gòu)造，進而達到高的耐蝕要求，合用于室外較嚴酷條件下的產(chǎn)品。鍍鉻的陰極過程只管鍍鉻液較簡單，但鉻的沉積機理甚為復雜。對于金屬鉻是三價鉻仍是六價鉻復原的問題，根據(jù)文件已有定論。Kasper經(jīng)過用放射性鉻(Cr51)作示蹤原子的實驗斷定并被證實：金屬鉻是從六價鉻直接復原的。以后，Coughlin給出CrO3和1/2Cr2O3的生成自由能分別為－和－，表示六價鉻要比三價鉻稍易復原。除氫鍍鉻過程析氫強烈，鍍層中含有氫，原子氫也向基體中擴散，容易造成基體的氫脆，故鍍鉻后根據(jù)設計要求一般需進行除氫辦理。除氫溫度為180℃~200℃，時間2h~4h，對于高強度鋼、彈簧鋼上鍍鉻，除氫是必要的工序。19v1.0可編寫可改正鋁及鋁合金的陽極氧化概括金屬轉(zhuǎn)變膜是指金屬表面的原子層與某些特定介質(zhì)的陰離子反響后，在金屬表面生成的膜層。轉(zhuǎn)變膜同金屬上別時覆蓋層不同，它的生成必須有基體金屬的直接參與，且自己轉(zhuǎn)變?yōu)槌赡ぎa(chǎn)物，因此，膜層與基體擁有很好的結(jié)協(xié)力。經(jīng)過化學作用在金屬表面形成轉(zhuǎn)變膜的過程稱為化學轉(zhuǎn)變；經(jīng)過電化學作用形成氧化物膜的過程稱為電化學轉(zhuǎn)變，也叫陽極轉(zhuǎn)變。陽極氧化：指采用電化學方法，零件作陽極，生成擁有保護作用的氧化膜的方法。1．硫酸陽極氧化膜鋁及鋁鎂合金在硫酸液中取得的陽極氧化膜無色透明，含錳或硅的鋁合金的氧化膜則為淺灰色或棕灰色。純鋁的膜層厚度可達40μm，一般防備—裝修性氧化膜厚為5～20μm。硫酸氧化膜多孔，吸附能力較強，孔隙率為10～15％，膜層適合染色或電解著色，用于裝修或作識別標記。為提高膜的防備性能應進行關(guān)閉辦理，在使用條件惡劣或耐蝕性要求較高時，還需要補充涂漆。漆膜與氧化膜擁有優(yōu)秀的結(jié)協(xié)力。鋁及其合金零件和在濕熱帶使用的產(chǎn)品，一般先進行陽極氧化后，再用重鉻酸鹽關(guān)閉辦理。2．鉻酸陽極氧化膜鉻酸陽極氧化膜不透明，擁有乳白色、淺灰色至深灰色的外觀，膜層較薄，僅有2～5μm，對氧化零件的尺寸變化小，可保持原來的精度和表面粗拙度，合用于精細零件氧化。膜層致密性