畢業(yè)設計（論文）-槍色電鍍工藝的研究

PAGE21 題目名稱：槍色電鍍工藝的研究院系名稱：材料與化工學院班級：學號：槍色電鍍工藝的研究StudyofthePlatingProcessduringGun-colorElectro-deposition院系名稱：材料與化工學院班級：應用化學0721-摘要作為彩色電鍍的一員，槍色鍍層外觀莊重優(yōu)雅，閃現(xiàn)迷人寒光，倍受消費者喜愛，有很大市場潛力，因而近年來發(fā)展迅速。可以通過多種鍍液體系來獲得迷人的光亮槍色鍍層，本文以無毒的焦磷酸鹽鍍液體系在光亮鎳基底上鍍錫鎳合金鍍層進行研究，著重考察鍍液的穩(wěn)定性。槍色鍍層需要沉積在光亮鎳基底上。通過相關(guān)文獻找出適宜的光亮鍍鎳體系，做出光亮鎳沉積層，為后續(xù)槍色鍍鎳做準備。本設計通過對鍍液中Sn2+離子濃度的測定、在一定時間內(nèi)的沉積層的電化學性能及表面金相的研究來考察槍色鍍鎳鍍液的穩(wěn)定性。此外通過單因素實驗考察查了鍍層厚度，并通過霍爾槽實驗考察電流密度對槍色鍍層的影響。關(guān)鍵詞：電鍍，槍色，錫鎳合金，焦磷酸鹽，穩(wěn)定性

AbstractAsamemberofthecolorplating,Thegun-colorelectroplatingfilmlookselegantandsuperbflashingthecharmingluminescence.Sinceitattractstheconsumerssomuchitowesagreatpotentialofmarketvalue，Itisdevelopingveryfastrecently.Thereareafewbathssystemfromwhichwecanobtainthegun-colorelectro-depositions,thispaperbystudiedthepyrophosphatebathsystemonabrightnickeldeposition.Toobtainthegun-colorelectro-depositions，wemustdepositabrightnickeldepositionasaintermediatelayerfirstly.Byconsultingcorrelativereferencesandmaterials,thebestoperatingparametersofbrightnickelelectro-depositionincludingsolutionconstitutionwereascertainedthroughexperiments.Thisestablishedabasisofthelattergun-colorelectro-deposition.Bystudythegun-colorelectro-depositions’electrochemicalperformanceandmetallographicanalysisofthesurfaceinsidepropertime.Beside,singlefactorexperimentswiththecoatingthicknesshasbeenstudy.AndthecurrentdensityhasbeenstudybyHullCelltest.Keywords:Electroplating,Gun-color,Sn-Nialloy,Pyrophosphate,stabilityPAGEII目錄摘要 -1-Abstract -2-目錄 I1緒論 11.1槍色電鍍發(fā)展及研究現(xiàn)狀 11.2槍色電鍍工藝的研究意義 21.3電鍍原理 21.3.1電鍍鎳原理 31.3.2電鍍錫鎳合金原理 31.4槍色鍍液體系的選擇 31.5主要成分及工藝條件的影響 41.6本課題研究目標 52實驗技術(shù)及試劑 62.1實驗所用藥品及儀器 62.1.1實驗藥品 62.1.2實驗儀器 62.2表征手段 72.2.1 電化學性能表征 72.2.2 結(jié)構(gòu)和形貌表征 83鍍光亮鎳中間層 93.1鍍光亮鎳中間層的作用 93.2工藝流程及各工藝簡介 93.2.1工藝流程 93.2.2電解拋光與化學拋光 93.2.3電解除油 103.2.4有機溶劑除油 103.2.5鍍前活化 103.3鍍光亮鎳的配方及工藝條件 113.4光亮鎳鍍液中各組分的作用 113.5鍍液配制步驟 123.5.1理論配制步驟 123.5.2實際配制步驟 124 槍色電鍍工藝研究 144.1槍色鍍鎳工藝流程 144.2槍色鍍液的配置 144.2.1計算各化學品的用量 144.2.2溶解并絡合各化學品 154.2.3其它步驟 154.3實際鍍液的配置 154.3.1霍爾槽實驗鍍液的配置（500ml） 154.3.2霍爾槽實驗 164.4鍍液穩(wěn)定性的測試 184.4.1鍍液的制備（250mL） 184.4.2鍍液穩(wěn)定性的測試 184.5鍍層厚度對鍍層耐蝕性能的影響 244.5.1鍍層厚度的計算 244.5.2鍍層性能分析 244.6鍍液中亞錫離子含量的測定 274.6.1碘標準溶液的配置 274.6.2槍色鍍鎳液中亞錫離子的測定 275結(jié)論 295.1實驗結(jié)論 295.2實驗中的不足 29參考文獻 30致謝 31中原工學院畢業(yè)設計（論文）PAGE151緒論1.1槍色電鍍發(fā)展及研究現(xiàn)狀合金電鍍工作開展得比較早，有上百年的歷史了，近幾年得到了長足的發(fā)展,尤其在裝飾性電鍍方面取得了可喜的成績[1]。我國實行改革開放政策后，外商要求產(chǎn)品外觀不再是清一色的鍍鉻層，而是要求多色調(diào)的，如金色、黑色、槍色等[2]。錫-鋅合金鍍層具有較強的抗腐蝕耐摩擦特性以及良好的延展性和可焊性，鑒于其優(yōu)良特性，他們常被用作代鎘和代鎳鍍層[3]。銅錫合金鍍層的抗腐蝕性要超過普通鍍鎳層，在鎳板緊缺或價格高漲時，這種鍍層是能夠作為代鎳鍍層使用的。C.T.J.Low[4]等在甲基磺酰酸鹽鍍液中進行銅錫合金的電鍍，研究了Cu2+、表面活性劑濃度、工作電流的影響，并對鍍層成分及其微觀結(jié)構(gòu)也進行了研究。槍色錫鎳或錫鎳銅合金則作為新出現(xiàn)的流行色迅速發(fā)展，方興未艾。1951Parkinson年從氟化物溶液中獲得的65wt%Sn~35wt%Ni合金為一種錫和鎳等原子比的金屬間化合物。此后這個工藝被沿用了20多年。直至1978年Enomoto和Nakagawa在焦磷酸鹽溶液中得到合金鍍層的錫含量可恒定在75%左右。研究進一步表明，這種合金鍍層結(jié)晶細密、硬度高、具有迷人的外觀、極好的耐磨性和抗腐蝕性、優(yōu)良的電化學性能、不易變色、能長期保持美麗光澤。因此,它像鉻鍍層一樣,作為裝飾性、功能性和防護性鍍層使用[5]。1987年日本學者在焦磷酸鹽溶液中鍍出了閃寒光的槍色，隨后這種色調(diào)的鍍層以其獨特的魅力走入國際市場。我國開發(fā)的黑色系一合金鍍層及工藝近年來在南方沿海地區(qū)得到初步應用，并取得一定成效，但其工藝的關(guān)鍵參數(shù)及鍍液成份由于商業(yè)原因并未公開[6]。錫鎳合金鍍層有以下特點：①鍍層具有類似于不銹鋼并略帶粉紅色的幽雅色澤，且外觀色澤隨鍍層中鎳含量的增加，由青白色經(jīng)粉紅色向黑色變化；②耐蝕性和抗變色性能優(yōu)良；③有較好的硬度和耐磨性。鍍層結(jié)晶致密、硬度高(650～700HV)，介于鎳鍍層和鉻鍍層之間，耐磨性能好；④內(nèi)應力小。鍍層不會出現(xiàn)裂紋、剝落等現(xiàn)象，但鍍層略有脆性，鍍后不易加工；⑤鍍層具有非磁性和可焊性；⑥金相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[7]。錫鎳沉積層的機械性能主要取決于其鍍層組成及沉積厚度[8]。陳秉彝[5]等對槍黑色錫鎳合金鍍層性能的影響進行了系統(tǒng)的研究，為以后槍色電鍍的研究奠定了基礎(chǔ)。結(jié)果表明，改變鍍液中金屬比可獲得高錫、中錫和低錫3類深棕黑色、棕藍黑色和淺藍黑色不同的鍍層。解長利[9]采用石墨或不銹鋼陽極，陰極移動，獲得了38%Ni和62%Sn的合金鍍層。周長虹[10]等介紹了一種低濃度焦磷酸鹽鍍槍黑色錫鎳合金工藝，特點是用一個基本配方可以鍍出錫鎳二元合金或錫鎳銅三元合金鍍層。在鍍液添加含硫氨基酸和氨基乙酸或氨基丙酸及兩性表面活性劑，獲得了耐蝕性良好，色調(diào)從淺槍色至槍黑色的合金鍍層。左正忠[11]等提出了一種電沉積槍黑色錫-鎳合金新工藝，鍍液成本較低，性能穩(wěn)定，長期使用不會產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象，溶液及沉積層合金成分容易控制，能得到表面細致、均勻、耐蝕性能良好的槍黑色錫-鎳合金沉積層。王成典[12]等研究了錫鎳銅三元合金電鍍新工藝，選擇無毒、無環(huán)境污染、能耗小的檸檬酸鹽體系電鍍錫鎳銅三元合金，鍍層表面細致、均勻，有迷人的光亮槍色色調(diào)，結(jié)合力強，抗變色性好，耐腐蝕性能優(yōu)良。1.2槍色電鍍工藝的研究意義從功能上講，隨著科技的進步和人們對鍍層性能要求的日益提高。鍍鉻和鍍鎳一直是獲得常規(guī)防護鍍層的通用方法，但鍍鉻毒性大污染環(huán)境，而鎳鍍層易引起過敏性反應，研究結(jié)果表明，錫鎳合金具有硬度高、耐磨、抗氧化經(jīng)久不變色、可焊性好及對皮膚無過敏性等優(yōu)良特性，鍍在光亮銅等基體及一些衣物系扣物上，是理想的替代鍍層。另外槍色電鍍還可用在鋁合金上：鋁合金不僅具有優(yōu)良的強度及剛性，而且復雜幾何形狀零件的壓鑄可一次成型，生產(chǎn)效率高。目前已被廣泛地應用在飛機、汽車、摩托車、儀器儀表及電影機械工業(yè)上。若采用鋁合金壓鑄件先鍍光亮鎳，再鍍一層槍黑色的電鍍工藝，既節(jié)約成本，又能獲得一種高裝飾性表面鍍層，可以極大提高產(chǎn)品在國際市場上的競爭力[13]。從裝飾效果來講，作為彩色電鍍的一員，槍黑色電鍍工藝有著廣泛的應用。其色澤為鐵灰色閃現(xiàn)寒光、色調(diào)莊重幽雅，采用局部鍍槍色，可顯現(xiàn)黑白相間的裝飾效果；在紡金鍍層或各色金合金鍍層上局部鍍槍色，呈現(xiàn)各色與槍黑相間的裝飾效果，適應了客戶提出的多元化需求?？捎迷诒韼А㈢R框、首飾、皮革五金等表面裝飾，是深受人們喜愛的流行色，目前這些產(chǎn)品在市場上需求量很大。同時槍色電鍍的一些工藝參數(shù)及反應機理尚未完全清晰，因而對槍色電鍍進行研究有較高的理論意義及市場潛力。1.3電鍍原理在盛有電鍍液的鍍槽中，經(jīng)過清理和特殊預處理的待鍍件作為陰極，用鍍覆金屬制成陽極，兩極分別與直流電源的負極和正極聯(lián)接。電鍍時，將被鍍件和直流電源的負極相連（稱為陰極），陽極板和直流電源的正極相連（稱為陽極），通電后，溶液中的金屬離子在陰極表面得到電子而析出，成為金屬原子，通過大量原子的不?！岸逊e”而形成宏觀上的鍍層。1.3.1電鍍鎳原理鎳和其它鐵族金屬一樣，交換電流密度很小，因此鎳本身具有較大的極化電阻，在單鹽鍍液中就有較大的電化學極化，能獲得良好的鍍層。(a)陰極反應[14]將直流電源用金屬導線連接到電解池上，電源正極連接到電解池陽極鎳板上，電源負極連接到電解池陰極待鍍件上。電子由外電路流向陰極，陽離子Ni2+由溶液移向陰極，鎳離子接受兩個電子，在陰極析出原子鎳，此為陰極反應，反應式如下：Ni2++2e→Ni（1—1）同時，2H++2e→H2↑（1—2）(b)陽極反應溶液中陰離子如Cl-，SO42-等移向陽極將金屬鎳溶解，金屬鎳放出兩個電子，形成鎳離子進入溶液，此為陽極反應，反應式如下：Ni-2e→Ni2+（（1—3）但由于金屬鎳易鈍化，使溶解電位變正，導致鎳溶解受阻，其他離子可能放電，主要發(fā)生如下反應，即4OH–e→2H2O+O2↑（1—4）1.3.2電鍍錫鎳合金原理電鍍合金是利用電化學方法使兩種或兩種以上的金屬(也包括非金屬)共沉積的過程。其基本條件是：=1\*GB3①鍍液中一種金屬離子的放電電位等于它的平衡電位與過電位之和；=2\*GB3②兩種金屬或幾種金屬離子在陰極上共同析出的必要條件是他們的放電電位必須相等。電鍍錫鎳合金是指鍍液中含有錫鎳兩種金屬鹽離子，向鍍液中加入一種或幾種表面活性有機物作為添加劑，添加劑能使比較容易還原的金屬錫過電位大大提高，而對較難以沉積的金屬鎳過電位影響不大，則可使錫鎳兩種金屬的還原電位接近[15]，從而在外加電流作用下實現(xiàn)錫鎳合金的共沉積。1.4槍色鍍液體系的選擇按合金組成，槍黑色鍍層主要是錫鎳合金和錫鎳銅合金。錫鎳二元合金的槍色鍍層色調(diào)優(yōu)雅，結(jié)晶細致無裂墳，耐磨性和耐蝕性較好且鍍液的分散能力與覆蓋能力好。錫鎳銅三元合金鍍層淺黑微紅，在錫鎳合金鍍液中引入銅，使鍍層色調(diào)比錫鎳合金的槍色更迷人，同時銅的加入使三元合金的鍍層耐蝕性進一步提高，而且鍍層硬度略高于錫鎳二元合金，銅含量低時[16]，對鍍層色調(diào)影響不明顯，含量過高，鍍液易產(chǎn)生沉淀。按鍍液的pH，錫鎳合金鍍液還可分為酸性和堿性兩種工藝體系，酸性體系發(fā)展較早，工藝已比較成熟；堿性體系是近年來才發(fā)展起來的，它具有酸性體系無法比擬的優(yōu)點：鍍液較穩(wěn)定，分散能力和深鍍能力優(yōu)良，適用于形狀較復雜的電鍍，而且鍍層美觀，色調(diào)高雅。目前，能沉積出槍色鍍層的鍍液按其所含絡合劑的不同分為如下類型：氰化物鍍液，焦磷酸鹽鍍液，葡萄糖酸鹽鍍液，和氟化物鍍液[17]。（1）氰化物—錫酸鹽鍍液氰化物體系槍色電鍍工藝雖然穩(wěn)定，但對環(huán)境及操作人員危害大，操作溫度一般接近70℃，能耗大[18]；雖然可氰化電鍍的性能通常都比較優(yōu)良，但環(huán)境污染日益嚴重地威脅著我們賴以生存的環(huán)境，為了環(huán)境的清馨和人類的健康，加大電鍍行業(yè)無氰化工作的進展是十分必要的。（2）氟化物鍍液氟化物鍍液雖然具有氟離子與錫離子絡合能力強，與鎳離子鉻合能力弱，而有利于錫鎳合金的共沉積等優(yōu)點，但因其對設備腐蝕性強，對人體有害而被停用[19]。（3）葡萄糖酸鹽鍍液以葡萄糖酸鈉為絡合劑，以硫酸鎳、硫酸亞錫為主鹽，組成了新的鎳一錫合金電沉積體系。這種鍍液無毒、無腐蝕性、穩(wěn)定，在鍍液中加入不同的添加劑，可以方便地獲得褐色、鐵灰、黑灰、茶黑色等不同色調(diào)的槍色鍍層,裝飾效果極佳，耐蝕性能良好。（4）焦磷酸鹽鍍液焦磷酸鹽錫鎳合金鍍液可以得到淺槍黑色至黑色的不同色調(diào)的錫鎳合金鍍層，性能優(yōu)良是較好的裝飾性鍍層。焦磷酸鹽鍍液因其無毒、無腐蝕性而受到人們的關(guān)注，本研究也將以此鍍液體系為基礎(chǔ)鍍液。在該鍍液中，雖然焦磷酸根對Sn2+、Cu2+和Ni2+絡合能力較強，但鍍液中Sn2+、Ni2+、Cu2+的析出電位仍然相差很大，添加適宜的組合添加劑，可顯著改善鍍液和鍍層的性能，所以選擇適當?shù)奶砑觿┮渤蔀楣に嚦蓴〉年P(guān)鍵[20]。1.5主要成分及工藝條件的影響通過查閱相關(guān)文獻和材料從理論上確定主要成分及電鍍工藝條件對鍍液和鍍層的影響[21,22]如下：（1）鍍液中金屬濃度比的影響金屬離子濃度比變化對合金成分影響不很明顯。鍍液中錫離子占總濃度30%~50%（摩爾）時合金硬度值更高，此時鍍層結(jié)晶細致內(nèi)應力最大，這是由于生成Sn-Ni準穩(wěn)定相之故。當錫含量低時鍍層表面有小瘤巴，濃度過高鍍層結(jié)晶也變粗。（2）絡合劑的影響在焦磷酸鹽鍍液中加入α-氨基酸類的化合物才能獲得錫鎳合金。盡管焦磷酸鹽是主絡合劑，但對合金成分幾乎沒有影響。研究合金電鍍的極化曲線表明，在焦磷酸鹽鍍液中加入蛋氨酸時鎳的極化曲線向正方向移動，這有利于同錫發(fā)生共沉積。除主絡合劑外，還可使用輔助絡合劑，使用輔助絡合劑有利于提高鍍液的穩(wěn)定性，同時可擴大光亮區(qū)的電流密度范圍，使鍍層更加均勻光亮。（3）電流密度的影響電流密度大小會影響合金的含量比例，進而影響色澤。在無攪拌下，電流密度偏高時鍍層粗糙且呈暗灰色，時間稍長，變成灰黑粉末狀沉積；在陰極電流密度偏低時，鍍層會出現(xiàn)不均勻的藍紫色。（4）溫度的影響當溫度低時鍍層鎳稍增加，在較高溫度下錫含量稍增加。溫度過低，如在室溫電鍍，色澤偏褐，且不均勻，深度能力明顯下降。溫度高些可提高各組分溶解度，使鍍層色澤均勻，提高分散能力，覆蓋能力和電流效率，但溫度過高，如升至70℃以上，光亮度顯著下降，鍍出淡鐵褐色鍍層，且二價錫易氧化。（5）pH值的影響pH值對合金成分和鍍層性能的影響是不同的。溶液pH值升高有利于錫含量的增加。當pH<7時鎳與錫難以共析，只有錫優(yōu)先析出，鍍層粗糙；pH>9時鎳離子也難以還原。鍍液的pH值宜在8~9之間，pH值低些，鍍層色淡，光亮度好；pH值高些，鍍層色澤較深，光亮度略差。1.6本課題研究目標（1）外文文獻翻譯和整理，結(jié)合實驗條件，制定方案。（2）設計霍爾槽實驗，研究電流密度對槍色電鍍工藝的影響。（3）焦磷酸鹽體系槍黑色電鍍鍍液性能測試；測試鍍液的陰極極化曲線對添加劑的機理進行研究；（4）焦磷酸鹽體系槍黑色電鍍液穩(wěn)定性能的研究，測試鍍液體系中亞錫離子的含量及蛋氨酸含量對鍍層性能的影響。（5）設計鍍層厚度單因素實驗，探究鍍層厚度與其耐蝕性的關(guān)系。（6）槍黑色鍍層的表觀形貌和結(jié)構(gòu)的測試表征：直觀視覺效果和金相顯微照片。鍍層外觀目測要求鍍層表面光滑平整、結(jié)晶細致、色澤均勻正常，使用數(shù)碼相機、金相顯微鏡等觀察鍍層結(jié)晶的微觀結(jié)構(gòu)。（7）研究鍍層抗腐蝕性能在電化學工作站上，在三電極管中加入3.5%NaCl溶液測量鍍層的交流阻抗及塔菲爾曲線，從而獲得鍍層的耐腐蝕性數(shù)據(jù)。

2實驗技術(shù)及試劑2.1實驗所用藥品及儀器2.1.1實驗藥品NiSO4·6H2O(AR，中國上海試劑總廠，含量≧98.0%)NiCl2·6H2O(AR，中國上海試劑總廠，≧97.0%)H3BO3(AR，開封化學試劑總廠，≧99.5%)SnCl2·2H2O(AR，汕頭市西隴化工廠有限公司)Na4P2O7·10H2O(AR，天津市大茂化學試劑廠)乙二胺（AR，洛陽市化學試劑廠，H2NCH2CH2NH2）香豆素（AR，天津市光復精細化工研究所，C9H6O2）1，4-丁炔二醇（AR，天津市華東試劑廠，C6H6O2）糖精鈉GB4578-84DL-甲硫氨基酸（生化試劑BR，國藥集團化學試劑有限公司）檸檬酸鉀（AR，天津市大茂化學試劑廠，C6H5K3P7·H2O）對苯二酚（AR，天津市化學試劑三廠）無水乙醇（AR，天津市凱通化學試劑有限公司，≧99.7%）NaOH(AR，天津市盛奧化學試劑有限公司，≧96.0%)活性炭（天津市津南區(qū)咸水區(qū)工業(yè)園區(qū)）H2SO4（AR洛陽試劑廠）HCL（AR洛陽試劑廠）硫代硫酸鈉（AR天津市化學試劑三廠）碘酸鉀（AR天津市大茂化學試劑廠）碘單質(zhì)（AR天津市大茂化學試劑廠）2.1.2實驗儀器TH-WY1型直流數(shù)顯穩(wěn)壓電源（浙江天煌科技實業(yè)有限公司）TH-CS4型直流數(shù)顯恒流源（浙江天煌科技實業(yè)有限公司）pHS-3C型pH計（E-201-型pH復合電極，上海精科）SHB-Ⅲ循環(huán)水真空泵（鞏義市英峪儀器廠）電爐（北京中興偉業(yè)儀器有限公司）pH-030(A)干燥/培養(yǎng)二用箱（上海齊欣科學儀器有限公司）B型玻璃儀器氣流烘干器（河南智誠科技發(fā)展有限公司）CHI660C電化學工作站（上海辰化儀器公司）FA2104B電子天平（上海精密科學儀器有限公司）DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（河南省予華儀器有限公司）XJP-300金相顯微鏡（蘇州南光電子科技有限公司）若干大小燒杯、注射用小藥瓶、玻璃棒、抽濾瓶、各量程量筒、試劑瓶、吸量管、酸式滴定管、堿式滴定管、錐形瓶等。2.2表征手段電化學性能表征極化曲線但當有電流明顯地通過電池時，電極的平衡狀態(tài)被破壞，電極電勢偏離平衡值，電極反應處于不可逆狀態(tài)，而且隨著電極上電流密度的增加，電極反應的不可逆程度也隨之增大。由于電流通過電極而導致電極電勢偏離平衡值的現(xiàn)象稱為電極的極化，描述電流密度與電極電勢之間關(guān)系的曲線稱作極化曲線。如電極分別是陽極或陰極，所得曲線分別稱之為陽極極化曲線(anodicpolarizationcurve)或陰極極化曲線(cathodicpolarizationcurve)。極化曲線可以通過電化學工作站以循環(huán)伏安法測得，對不同配方及不同溫度和pH下的鍍液做極化曲線進行比較，可以從理論上分析各鍍層的結(jié)晶均勻和細密程度。交流阻抗法（Acimpedancemethod）是研究電化學界面和電極反應的一種重要手段[23]。該方法是將一個小振幅（幾個到幾十毫伏）低頻交流電壓疊加在外加直流電壓上面并作用于研究電極，然后測量電解池中極化電流的交流阻抗從而確定電解池中被測物質(zhì)的濃度或者與其相關(guān)的電化學參數(shù)。由于以小振幅的電信號對體系擾動，一方面可避免對體系產(chǎn)生大的影響，另一方面也使得擾動與體系的響應之間近似呈線性關(guān)系，這就使測量結(jié)果的數(shù)學處理變得簡單，將不同頻率交流阻抗的虛數(shù)部分對其實數(shù)部分作圖，可得虛、實阻抗（分別對應于電極的電容和電阻）隨頻率變化的曲線，稱為電化學阻抗譜或交流阻抗復數(shù)平面圖。這一方法可以提供豐富的研究體系中電極反應的機理、電極過程動力學參數(shù)的信息、吸附脫附等諸多有用的信息。該技術(shù)有許多優(yōu)點。其中最主要的是：（1）具有進行高精度測量的實驗能力，這是因為響應是可以相對穩(wěn)定的，因此可以從很長時間中得到平均值；（2）通過電流-電勢特性的線性化或其他簡化，從理論上可以處理這樣的響應；（3）在很寬的頻率范圍（10-4～106Hz）進行測量。由于該技術(shù)可以在接近平衡狀態(tài)下工作，因此使得動力學和擴散的處理簡化。Tafel曲線一種測定腐蝕電位和腐蝕電流的方法。做法是將金屬樣品制成電極浸入腐蝕介質(zhì)中，測量穩(wěn)態(tài)的伏安（E~I）數(shù)據(jù)，作log|I|~E圖，從圖中可直接讀出金屬的腐蝕電位，同時通過處理可得到金屬的腐蝕電流而且快速省時。金屬樣品的耐腐蝕性可以從腐蝕電位和腐蝕電流密度兩方面來考慮，電位是熱力學性質(zhì)，表示的是腐蝕傾向，自腐蝕電位越負越容易腐蝕，自腐蝕電位越正越不容易腐蝕；電流是動力學性質(zhì)，表征的是腐蝕速度，電流密度越大越容易腐蝕，電流密度越小越不容易腐蝕。二者是從不同角度來看分析腐蝕的，但抗腐蝕性主要由腐蝕電流密度來比較。結(jié)構(gòu)和形貌表征數(shù)碼照片使用數(shù)碼相機對鍍層進行拍照，可以觀察和比較鍍層的光滑平整度及色澤等宏觀效果金相顯微鏡電腦型金相顯微鏡[24]主要由金相顯微鏡、適配鏡、攝像器(CCD)、A/D(圖像采集)及計算機等部分組成它將傳統(tǒng)的光學顯微鏡與計算機（數(shù)碼相機）通過光電轉(zhuǎn)換有機的結(jié)合在一起，不僅可以在目鏡上作顯微觀察，還能在計算機（數(shù)碼相機）顯示屏幕上觀察實時動態(tài)圖像，電腦型金相顯微鏡并能將所需要的圖片進行編輯、保存和打印。XJP-300型三目倒置金相顯微鏡可廣泛應用在學校、工礦企業(yè)實驗室，以鑒別和分析各種金屬和合金的組織結(jié)構(gòu)，對熱處理后的材料作一般金相組織的研究工作。顯微鏡成像清晰，視野寬廣，整體設計符合人機功能，適合長時間操作。

3鍍光亮鎳中間層3.1鍍光亮鎳中間層的作用鎳層對鋼鐵基體是陰極防護性鍍層，先鍍鎳層再鍍槍色可以提高鍍層對基體的防護能力，并能在同樣防護能力下減少槍色鍍層的厚度，減少成本，提高效率。另外，良好的光亮鎳鍍層光亮度很高，可呈現(xiàn)近似鏡面效果，因此鍍光亮鎳中間層可極大提高槍色鍍層的光亮度，槍色鍍層可呈半透明狀，因光線透過和反射而產(chǎn)生寒光，華麗而又莊重優(yōu)雅。3.2工藝流程及各工藝簡介3.2.1工藝流程有機溶劑（乙醇）除油→熱水洗→冷水洗→電解除油→熱水洗→冷水洗→電解拋光→冷水洗→稀硫酸活化→冷水洗→入槽鍍光亮鎳→熱水洗→冷水洗→乙醇干燥3.2.2電解拋光與化學拋光電解拋光[25]是在一定組分的溶液中，因電解作用而改善工件表面粗糙程度，使表面光亮的方法；化學拋光則不用電解，是利用金屬與溶液進行化學反應，而達到整平光亮的目的。電解拋光的效果比化學拋光好，但化學拋光設備簡單、操作方便，小工件大多采用化學拋光。銅及銅合金的電解拋光與化學拋光工藝：電解拋光配方如下：表3—2電解拋光配方磷酸720mL/L溫度室溫陽極電流密度6~8A/dm2（2）化學拋光配方如下：表3—3化學拋光配方硝酸100mL/L磷酸540mL/L醋酸300mL/L溫度55~65℃所使用的陰極黃銅片材料，本身質(zhì)量較好，已十分光亮，通過試驗比較發(fā)現(xiàn)有無電解拋光對最終光亮鎳層影響不大，故可省略。3.2.3電解除油電解除油是在堿性溶液中，把工件作為陰極或陽極，利用電解時電極析出的大量氫氣泡或氧氣泡對油膜具有強烈的剝離作用和機械攪拌作用，促使油污脫離表面。而且除油液本身的皂化、乳化作用的共同發(fā)揮使電化學除油的速度加快，除油效果更徹底。電解除油過程其實是水的電解過程，當工件為陰極時，其表面上進行的是還原過程并析出氫氣，反應式如下：4H2O+4e=2H2+4OH-（3-1）當工件為陽極時，其表面上進行的是氧化過程并析出氧氣，反應式如下：4OH--4e=O2↑+2H2O（3-2）陰極除油效果好，但時間長，易“氫脆”；陽極除油因氧氣泡少，效果不夠好，但因不會滲氫而特別適用于彈性工件。實際上先采用陰極除油，再陽極除油的聯(lián)合除油法效果最好，本實驗即采用此法。所用陰極黃銅片材料質(zhì)量較好，一般可以省略電解除油步驟，但當光亮銅片油污較嚴重時需采用電解除油工序。3.2.4有機溶劑除油有機溶劑對皂化油和非皂化油均能溶解，一般不能腐蝕金屬部件，因此可以除去工件表面的油污。有機溶劑除油的速率較快，但不夠徹底，需用化學方法和電化學方法補充脫脂。常用的有機溶劑有汽油、煤油、酒精、丙酮、四氯化碳等，有機溶劑易燃、有毒、成本較高，適用于形狀復雜的小部件、有色金屬件和油污嚴重的部件以及易被堿溶液腐蝕的部件。3.2.5鍍前活化活化[21,22]也稱弱浸蝕，電鍍前進行活化的目的是進一步除去表面殘留的極薄氧化膜，這樣可以裸露出新鮮的處于活化狀態(tài)的表面，得到與基體結(jié)合良好的鍍層。硫酸廣泛用于鋼鐵、銅和黃銅部件的浸蝕，若硫酸質(zhì)量分數(shù)達到40%以上時，對氧化皮幾乎不溶解，本設計選用稀硫酸活化（質(zhì)量分數(shù)約5%），時間是30s左右，活化后可稍水洗或不水洗入槽。3.3鍍光亮鎳的配方及工藝條件表3-1光亮鍍鎳成分及工藝條件主鹽硫酸鎳（NiSO4·6H2O）262g/L氯化鎳（NiCl2·6H2O）42g/L添加劑硼酸（H3BO3）38g/L糖精鈉0.84g/L1，4-丁炔二醇0.42g/L香豆素0.16g/L十二烷基硫酸鈉0.08g/L工藝條件pH值4.05溫度50℃陰極電路密度3A/dm2時間6min陽極純鎳片陰極試片黃銅片注表中的試劑均為分析純，用蒸餾水配制，溶液pH由精密pH計測得3.4光亮鎳鍍液中各組分的作用（1）硫酸鎳主鹽，是鎳離子的來源。若提高鎳離子的濃度則可以使用更高的電流密度進行電鍍，從而加快了電鍍速率。硫酸鎳濃度低時，分散能力較好，鍍層較細致。但應注意溶液中鎳離子含量的高低不僅可以通過添加硫酸鎳來調(diào)節(jié)，還可以通過改變鎳陽極的溶解速率來調(diào)節(jié)。（2）氯化鎳其導電能力和分散能力均優(yōu)于硫酸鎳，同時還有促進陽極溶解的作用。但是過多的氯化鎳會使鍍層應力增加，使鍍層變脆，易斷裂，并對設備有腐蝕作用。（3）硼酸是溶液pH值的緩沖劑，能穩(wěn)定溶液的酸度，硼酸的加入在起緩沖作用的同時不影響鎳鍍層的性能，硼酸的緩沖作用決定于它所處的溶液pH值和硼酸的含量。硼酸的溶解度較低，在溫度較低時配制溶液應注意容器中硼酸的殘留）（4）十二烷基硫酸鈉是一種陰離子表面活性劑，加到鍍鎳溶液中能降低鍍液的表面張力，從而使氫氣泡容易析出，不會停留在陰極表面導致鍍層產(chǎn)生針孔麻點。（5）糖精鈉電鍍所用的糖精[26]，實際上是鄰磺酰苯酰亞胺的鈉鹽，稱作糖精鈉，是用的最廣的鍍鎳初級光亮劑。糖精鈉能使鍍鎳層晶粒尺寸減少，并賦予一定的光澤，但單獨使用不能獲取光亮的鍍層，只有和次級光亮劑組合起來才能獲取鏡面光亮的鍍鎳層。糖精還能減少鍍層的張應力，增加鍍層的延展性。但如用量過多，會影響鍍液的穩(wěn)定性，也會導致鍍層發(fā)脆。（6）1，4-丁炔二醇作為次級鍍鎳光亮劑的代表，丁炔二醇通常與糖精組合成為一種鍍鎳光亮劑，它比金屬鹽、醛類或酮類性能要優(yōu)越得多。（7）香豆素香豆素有良好的整平性，但它在鍍液中不穩(wěn)定，在電鍍過程中易分解成鄰羥基苯丙酸，使鍍液產(chǎn)生混濁，從而使鍍層光亮度下降。3.5鍍液配制步驟3.5.1理論配制步驟=1\*GB3①準確計算配制鍍液體積和配方各成分的用量。=2\*GB3②配制槽內(nèi)加入1/2體積的純凈水，加熱至60℃，稱取所需量的硫酸鎳和氯化鎳，攪拌溶解。=3\*GB3③在另一容器中將水加熱至80℃以上，加入所需硼酸，攪拌溶解（硼酸在100℃的1L沸水中溶解276g），加入配制槽內(nèi)。=4\*GB3④加入過氧化氫2mL/L，攪拌0.5h，將溶液加熱至60℃。=5\*GB3⑤加入粉末活性炭2g/L攪拌0.5h，靜置4～8h后過濾溶液。=6\*GB3⑥加水至體積的90%，用稀硫酸或稀氫氧化鈉將pH值調(diào)整至規(guī)定值。=7\*GB3⑦稱取所需糖精、1，4-丁炔二醇，分別用3～5倍的水溶解，配制成20%～30%（質(zhì)量分數(shù)）的溶液，在攪拌下加入鍍槽中。=8\*GB3⑧香豆素用10倍質(zhì)量的酒精溶解，再加入10倍于酒精質(zhì)量的80℃的熱水稀釋，趁熱在攪拌下加入鍍槽中。=9\*GB3⑨先用100倍質(zhì)量十二烷基硫酸鈉的沸水在燒杯中加熱至沸，加入十二烷基硫酸鈉，溶解后沸騰10～30min，然后趁熱攪拌加入鍍槽中。=10\*GB3⑩將水加至規(guī)定體積，攪拌均勻，調(diào)整pH值至規(guī)定值。3.5.2實際配制步驟結(jié)合實驗條件，以配200mL光亮鎳鍍液計，則配制步驟為：=1\*GB3①根據(jù)理論準確計算配制鍍液所需各成分的用量。=2\*GB3②以200mL燒杯作為配制鍍槽，加入100mL蒸餾水后加熱至60℃；稱取NiCl2·6H2O8.4751g；稱取NiSO4·6H2O52.4381g；將上述二者加入200mL燒杯中攪拌溶解至清。=3\*GB3③在50mL燒杯中加入30mL蒸餾水，加熱至80℃；稱取H3BO37.6361g加入其中攪拌溶解（不完全溶解）后轉(zhuǎn)入200mL燒杯中，攪勻。（以鍍液洗滌殘留硼酸入鍍槽，再以少量蒸餾水洗入電鍍槽）=4\*GB3④降溫至30~40℃后，以膠頭滴管加入H2O210滴，攪拌30min后加熱至60℃。=5\*GB3⑤稱粉末活性炭0.4128g加入200mL燒杯中，攪拌1小時；30℃下靜置2.5小時后攪拌10min，再以45℃靜置1小時（不宜常溫靜置，否則主鹽將以活性炭為晶核形成大量結(jié)晶而析出，無法分離）；連續(xù)抽濾兩次，去除活性炭及雜質(zhì)。=6\*GB3⑥稱取糖精鈉0.1667g，置于小藥瓶a中，加入1mL蒸餾水溶解；稱取丁炔二醇0.0857g，置于小藥瓶b中，加入1mL蒸餾水溶解。=7\*GB3⑦于小藥瓶c中稱取酒精0.32g，稱香豆素0.0342g加入其中，加入約4mL80℃蒸餾水溶解；=8\*GB3⑧稱取十二烷基硫酸鈉0.0176g，置于小藥瓶d中，加入5mL80~90℃煮沸過的蒸餾水溶解。（取0.0156g十二烷基硫酸鈉溶于50mL水中，煮沸直至體積為30mL，取5mL加入鍍液中）=9\*GB3⑨將上述=6\*GB3⑥、=7\*GB3⑦、=8\*GB3⑧中的添加劑攪拌下加入200mL燒杯中，溶解均勻。=10\*GB3⑩用精密pH計以NaOH或HCl溶液調(diào)pH至4.0。配制過程中為防止鍍液體積超過規(guī)定值，可在配制過程中用溶液代替蒸餾水沖洗容器上的殘留，再用蒸餾水以少量多次的方法進行潤洗。試鍍電鍍溫度為50℃，鎳陽極，電鍍時間為5min56s，電流密度為3A/dm2。槍色電鍍工藝研究4.1槍色鍍鎳工藝流程黃銅片乙醇除油→熱水洗→冷水洗→稀硫酸活化→冷水洗→入槽鍍光亮鎳→熱水洗→冷水洗→稀硫酸活化→水洗→入槽鍍槍色→熱水洗→冷水洗→電化學鈍化→水洗→干燥堅膜電化學鈍化工藝（鍍件掛在陰極）：表4-1電化學鈍化工藝表重鉻酸鉀8~12g/L陰極電流密度0.2~0.5A/dm2pH值12.5（KOH調(diào)節(jié)）時間30~40s溫度60~70℃（2）干燥堅膜溫度95℃烘箱中烘10~20min，若溫度太高或時間太長可能導致槍色鍍層的脫落。4.2槍色鍍液的配置4.2.1計算各化學品的用量A.氯化亞錫（SnCl2·2H2O）和焦磷酸鉀（K4P2O7·3H2O）絡合的摩爾比為1:2，反應式如下：SnCl2+2K4P2O7→K6[Sn(P2O7)]+2KCl（4—1）按質(zhì)量比為1g氯化亞錫與3.4g焦磷酸鉀絡合B.氯化鎳（NiCl2·6H2O）和焦磷酸鉀（K4P2O7·3H2O）絡合的摩爾比為1:2，反應式如下：NiCl2+2K4P2O7→K6[Ni(P2O7)]+2KCl（4—2）按質(zhì)量比為1g氯化鎳與3.24g焦磷酸鉀絡合。C.游離焦磷酸鉀量為了確保絡合離子的穩(wěn)定性，溶液中還必須有一定量的焦磷酸根游離量。實驗證明游離量以50g/L為佳，計算時以25g/L分別加入兩種溶液中。D.根據(jù)配方中焦磷酸鉀總量按氯化鎳和氯化亞錫的量分別算出焦磷酸鉀的絡合量。4.2.2溶解并絡合各化學品A.氯化亞錫焦磷酸鉀絡合物的制備稱取所需量的氯化亞錫，按溶解度為23（100g水中溶解23g氯化亞錫）加入60℃的溫水中。（加入氯化亞錫前向水中以5mL/L加入濃鹽酸并攪拌使水酸化，以防止氯化亞錫水解為白色氫氧化錫而不溶）稱取所需量的焦磷酸鉀，按其溶解度為50（100g水溶解50g焦磷酸鉀）加入到60℃的溫水中，攪拌溶解至澄清。向焦磷酸鉀溶液中加入氯化亞錫溶液，攪拌至澄清，抽濾。B.氯化鎳焦磷酸鉀絡合物的制備氯化鎳溶解度按50計，加入到80℃的熱水中攪拌溶解。將焦磷酸鉀溶解在80℃的水中，溶解。將氯化鎳溶液倒入焦磷酸鉀溶液中，攪拌至澄清抽濾（溶液量少時抽濾困難（4～5個小時），可忽略，配置量大時可用布氏漏斗抽濾）。4.2.3其它步驟A.添加劑用3倍體積冷水稀釋乙二胺，再將氨基酸加入攪拌溶解，倒入電解槽中。B.用蒸餾水補充鍍液至98%體積。C.測量PH值為8到9之間，用鹽酸和氫氧化鉀調(diào)節(jié)。D加溫至50℃，試鍍。4.3實際鍍液的配置4.3.1霍爾槽實驗鍍液的配置（500ml）（1）稱取SnCl2·2H2O5.0076g，溶于22mL60℃蒸餾水中（先加入2滴濃鹽酸酸化），稱取K4P2O7·3H2O29.5524g，溶于59mL60℃蒸餾水中，攪拌使溶解。將氯化亞錫溶液加入焦磷酸鉀溶液中，攪拌使溶解至澄清，過濾。（2）稱取NiCl2·6H2O25.0127g，溶于50mL蒸餾水中，稱取K4P2O7·3H2O93.5g，溶于187mL80℃的蒸餾水中，攪拌溶解。將氯化鎳溶液攪拌狀態(tài)下加入到焦磷酸鉀溶液中，攪拌溶解澄清，過濾。合并氯化亞錫絡合物與氯化鎳絡合物于1000mL燒杯中。（3）稱取乙二胺5.0033g，加入10mL蒸餾水稀釋。稱取蛋氨酸3.3286g，加入乙二胺溶液中溶解。（4）稱取檸檬酸鉀4.9955g，溶于10mL蒸餾水中。（5）稱取對苯二酚2.0106g，溶于10mL蒸餾水中。（6）將上述（3）（4）（5）溶液分別加入到鍍液中，加蒸餾水至490mL。（7）以1mol/LHCl和1mol/LKOH調(diào)節(jié)PH至8.50，加水至規(guī)定體積500ml。（8）取出30mL鍍液試鍍，電流密度為1.5A/cm2,電鍍溫度為60℃。4.3.2霍爾槽實驗（1）250mL霍爾槽實驗陰極上的電流分布表4—2霍爾槽電流密度分布圖離近端遠/cm123456789電流密度/A·dm2試驗用電流/A15.453.742.782.081.541.090.720.400.11210.907.485.554.113.082.181.430.790.21316.3411.218.336.254.613.22421.7914.9511.118.336.154.362.861.580.43(2)霍爾槽實驗鍍片數(shù)碼照：圖4—1電鍍電流分別為1A、2A、3A、4A的霍爾槽鍍片數(shù)碼照表4—3電鍍電流為1A的霍爾槽鍍片電流密度分布及表觀特征（兩端各去掉1cm）離近端遠12345678電流密度A/dm25.453.742.782.081.541.090.720.40鍍層外觀燒焦霧化霧化部分光亮光亮光亮光亮光亮表4—4電鍍電流為2A的霍爾槽鍍片電流密度分布及表觀特征（兩端各去掉1cm）離近端遠12345678電流密度A/dm210.907.485.554.113.082.181.430.79鍍層外觀粗糙粗糙燒焦燒焦霧化光亮光亮光亮表4—5電鍍電流為3A的霍爾槽鍍片電流密度分布及表觀特征（兩端各去掉1cm）離近端遠12345678電流密度A/dm216.3411.218.336.254.613.272.151.19鍍層外觀粗糙粗糙粗糙燒焦燒焦霧化光亮光亮表4—6電鍍電流為4A的霍爾槽鍍片電流密度分布及表觀特征（兩端各去掉1cm）離近端遠12345678電流密度A/dm221.7914.9511.118.336.154.362.861.58鍍層外觀粗糙粗糙粗糙粗糙燒焦燒焦半光亮光亮由上表4—3、表4—4、表4—5、表4—6中數(shù)據(jù)可以看出在電流密度為0.4A/dm2到電流密度為2.15A/dm2之間時均能鍍上光亮閃著寒光的槍色鍍層。由此可以得出焦磷酸鹽體系槍色鍍液在0.4～2.15A/dm2的電流密度范圍內(nèi)可以的到良好的鍍層。在0.7～1.5Adm2范圍內(nèi)鍍出的鍍件表觀性狀更佳。4.4鍍液穩(wěn)定性的測試4.4.1鍍液的制備（250mL）（1）稱取所需量的SnCl2·2H2O2.5263g，K4P2O7·3H2O14.7616g，按霍爾槽鍍液的配置方法制成氯化亞錫焦磷酸鉀絡合物。取NiCl2·6H2O12.4873g，K4P2O7·3H2O46.7567g，制成氯化鎳焦磷酸鉀絡合物。稱取所需量的乙二胺2.4908g，蛋氨酸1.7502g，檸檬酸鉀2.5017g，對苯二酚1.0105g，分別溶解后加入鍍液中。加水至250mL，調(diào)節(jié)PH為8.5。（2）升溫至60℃，電流密度為1.5A/cm2,施鍍時間為2min54s。4.4.2鍍液穩(wěn)定性的測試從4月29日到5月10日，定期進行鍍液極化測試及鍍片性能的測試，觀察鍍液的極化曲線及鍍片的電化學性能。鍍液極化圖（高電位-0.2V，低電位為-1.4V,掃描速率為0.001V/s）圖4—2鍍液陰極極化圖1—4月29日鍍液陰極極化圖2—5月1日鍍液陰極極化圖3—5月6日鍍液陰極極化圖4—5月7日鍍液陰極極化圖5—5月9日鍍液陰極極化圖6—5月10日鍍液陰極極化圖圖4—3鍍液陰極極化疊加圖由疊加圖及各陰極極化圖極化圖分析：4月29日與5月1日由于鍍液中亞錫含量較高，在1.1V附近出現(xiàn)了亞錫離子的還原峰，此后幾天的鍍液陰極極化大體上隨著時間的降低而逐漸向負向移動，說明由于亞錫離子濃度的降低，沉積方式逐漸由錫鎳共沉積逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殒噯纬练e，起沉電位因而逐漸向鎳單沉積電位靠攏。交流阻抗圖（高頻100000Hz，低頻0.05Hz）圖4—4鍍片交流阻抗圖1—4月29日鍍片交流阻抗圖2—5月1日鍍片交流阻抗圖3—5月6日鍍片交流阻抗圖4—5月7日鍍片交流阻抗圖5—5月9日鍍片交流阻抗圖6—5月10日鍍片交流阻抗圖圖4—5鍍片阻抗疊加圖表4—7鍍片表面阻抗值鍍片123456表面阻抗420040003600350026002450由表4—7可以看出隨著時間的推移，所鍍出的鍍片表面阻抗逐漸降低，表明隨著鍍液中亞錫離子含量的降低，槍色鍍層中的錫含量降低，鍍層的耐蝕性能下降。塔菲爾圖（起始電位為-0.8V，終止電位為-0.2V,掃描速率為0.001V/s）圖4—5鍍片塔菲爾圖1—4月29日鍍片塔菲爾圖2—5月1日鍍片塔菲爾圖3—5月6日鍍片塔菲爾圖4—5月7日鍍片塔菲爾圖5—5月9日鍍片塔菲爾圖6—5月10日鍍片塔菲爾圖圖4—6鍍片塔菲爾疊加圖表4—8鍍層自腐蝕電位與自腐蝕電流鍍片123456自腐蝕電位/V-0.595-0.622-0.389-0.404-0.418-0.172自腐蝕電流/A2.199E-52.173E-51.261E-51.489E-51.497E-51.880E-4由于浸入電解液中的鍍片面積均為1cm2，由上表4—8可以看出，在隨著時間的推移，鍍層的自腐蝕電流密度呈先降低后增加的趨勢，說明鍍層的耐蝕性能先上升后下降，這是因為開始亞錫離子含量較高，在沉積過程中錫鎳比過高，因而耐蝕性不高，隨著亞錫離子的含量降低造成沉積層中錫含量的降低因而錫鎳比趨于適合范圍值，鍍層的耐蝕性能也隨之上升。鍍液中錫離子含量繼續(xù)降低，鍍層中錫鎳比繼續(xù)降低而低于正常范圍，鍍層的耐蝕性能又逐漸下降。（4）鍍片數(shù)碼照圖4—7鍍片數(shù)碼照（5）鍍片金相照以XJP—300金相顯微鏡對鍍層進行拍攝，可得到放大100倍的鍍層照片（如圖5-2所示），觀察分析槍色鍍層合金沉積層的微觀結(jié)構(gòu)。1號2號3號4號5號6號1號—4月29號鍍片金相圖2號—5月1號鍍片金相圖3號—5月6號鍍片金相圖4號—5月7號鍍片金相圖5號—5月9號鍍片金相圖6號—5月10號鍍片金相圖圖4—84月29日、5月1日、5月6日、5月7日、5月9日、5月10日鍍片金相圖由金相圖可以觀察到，在一定的時間內(nèi)（從4月29日到5月10日），鍍層的微觀結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生太大的變化，這與鍍層的數(shù)碼照看著一致。從金相圖上可以看到鍍層有點狀亮或條狀白色斑點，這是由析氫產(chǎn)生的針孔所致，針孔處未鍍上槍色而顯露出中間層亮鎳，故而呈亮白色，這將極大影響鍍層的抗腐蝕性。此外，還可以看到大塊褐色斑點，很可能是鍍液中的蛋氨酸等添加劑在錫鎳合金析出時，鍍液分散性不好而凝結(jié)所致，這也會影響鍍層的抗腐蝕性。4.5鍍層厚度對鍍層耐蝕性能的影響4.5.1鍍層厚度的計算由參考文獻[27]可知，在電流密度為1.5A/dm2，錫鎳合金的共沉積速率為27.175×10-5g/cm2·min，即為0.3827μm/min。由此可求的不同厚度鍍層所需時間。表4—9鍍層厚度與時間關(guān)系表電鍍時間鍍層厚度/μm1min18s0.52min0.82min34s1.03min54s鍍層性能分析（1）交流阻抗圖（高頻100000Hz，低頻0.05Hz）圖 圖4—9不同厚度鍍片交流阻抗圖1—厚度為0.5μm鍍片交流阻抗2—厚度為0.8μm鍍片交流阻抗3—厚度為1.0μm鍍片交流阻抗4—厚度為1.5μm鍍片交流阻抗圖4—10不同厚度鍍片交流阻抗疊加圖表4—10不同厚度鍍片表面阻抗值鍍片厚度/μm1.5交流阻抗2600280030005000由上表可以看出，隨著鍍層厚度的增加，鍍層的表面阻抗逐漸增加，說明鍍層的耐蝕性能隨著鍍片厚度的增加而增加。（2）塔菲爾圖（起始電位為-0.8V，終止電位為-0.2V,掃描速率為0.001V/s）圖4—11不同厚度鍍片塔菲爾圖1—厚度為0.5μm鍍片塔菲爾圖2—厚度為0.8μm鍍片塔菲爾圖3—厚度為1.0μm鍍片塔菲爾圖4—厚度為1.5μm鍍片塔菲爾圖圖4—12不同厚度鍍片塔菲爾疊加圖表4—11不同鍍層厚度鍍層自腐蝕電位與自腐蝕電流鍍片厚度/μm1.5自腐蝕電位/V-0.524-0.328-0.657-0.652自腐蝕電流/A1.932E-51.615E-51.319E-51.276E-5由上表可以看出在鍍層厚度增加時，鍍層的自腐蝕電位呈無規(guī)律變化，但其自腐蝕電流卻隨著鍍層厚度的增加而減小，在測試面積相同（1cm2）的條件下其自腐蝕電流密度也呈減小趨勢，說明鍍層厚度的增加有利于提高鍍層的耐蝕性能。4.6鍍液中亞錫離子含量的測定4.6.1碘標準溶液的配置（1）稱取碘單質(zhì)6.5g，KI單質(zhì)17.5g，加蒸餾水至500mL，溶解。（溶解困難，加保鮮膜密封，緩慢溶解）（2）以標準Na2S2O3標準溶液滴定所配的碘液，標定其標準濃度為0.11528moL/L。4.6.2槍色鍍鎳液中亞錫離子的測定吸取鍍液5mL與250mL錐形瓶中，加水80mL，加6moL/L鹽酸15mL，淀粉指示劑5mL以上述碘標準溶液滴定。[28]4月29日鍍液：消耗碘標準溶液1.94mL，算得亞錫離子含量為0.04472moL/L,初始加入SnCl2·2H2O2.5263g，計算得其濃度為0.04478moL/L，變化不大。5月5日鍍液：消耗碘標準溶液0.84mL，算得亞錫離子含量為0.01937moL/L5月10日鍍液：消耗碘標準溶液0.35mL，算得亞錫離子含量為0.00807moL/L表4—12鍍液亞錫離子含量測定數(shù)據(jù)碘標準溶液體積/mL鍍液中亞錫離子濃度moL/L4月29日鍍液1.940.044725月5日鍍液0.840.019375月10日鍍液0.350.00807由表4—9可以看出，隨著時間的推移，鍍液中的亞錫離子含量急劇降低，因而鍍液由開始的錫鎳共沉積逐漸向單鎳沉積轉(zhuǎn)變。鍍層也由于錫含量的低由黑色逐漸向鐵灰色轉(zhuǎn)變，而鍍層的耐蝕性能也逐漸減低。5結(jié)論5.1實驗結(jié)論（1）在光亮鎳鍍液配置過程中應嚴格按照配置要求，否則會嚴重影響光亮鍍層的質(zhì)量。（2）在光亮鎳鍍層的沉積過程中加以攪拌會減少鍍層表面的針孔出現(xiàn)率，這是因為攪拌會加速陰極表面氫氣的析出，防止氫氣積聚而造成的針孔。（3）光亮鎳鍍液要及時測其PH值，并加以調(diào)整。PH值過高會造成鍍層表面出現(xiàn)真孔或鍍層發(fā)霧。（4）光亮鍍液非常穩(wěn)定，用保鮮膜將光亮鍍液加以保護，兩個月以后依然可以鍍得光亮性好的鍍層。（5）由鍍液極化曲線疊加圖可以看出隨著亞錫離子含量的降低，鍍液的共沉積曲線向負向移動，即向單鎳沉積電位移動，沉積困難增大。（6）隨著鍍層中錫含量的降低，其耐蝕性能下降。（7）由鍍層厚度單因素實驗可以看出，隨著鍍層厚度的增加，鍍層的耐蝕性能隨之增加。但可以直接觀察到鍍層隨著厚度的增加其表面光亮度隨之下降。（8）隨著鍍液中乙二胺的揮發(fā)和亞錫離子的氧化，鍍液的顏色逐漸由初始的藍綠色變?yōu)槟G色最后變?yōu)楹谏?。?）在實驗所測得時間段內(nèi)（4月29日至5月10日間），雖然鍍液顏色發(fā)生變化，但依然可以鍍得光亮槍色鍍層（鍍層顏色稍有變淡）。但其抗腐蝕性能會有所降低。5.2實驗中的不足（1）霍爾槽實驗中由于受條件限制并沒有鍍光亮鎳中間鍍層，而是直接鍍在光亮銅片上，對測試及目測結(jié)果有一定的影響。（2）單金屬的沉積曲線借用參考文獻，并沒有直接測得，與自己的結(jié)果或許有一定的誤差，但數(shù)據(jù)依然有一定的可信度。（3）塔菲爾曲線所得的數(shù)據(jù)有個別不規(guī)律，但總體趨勢依然符合實驗預期結(jié)論。（4）鍍液穩(wěn)定性考查時間短，有待加長考察時間。（5）金相照片放大倍數(shù)較低，有些微觀差別并沒有在金相圖上表現(xiàn)出來。（6）黃銅光亮基底有部分保護膜損壞，對鍍層的電化學性能有一定的影響。（7）部分鍍片在洗凈后未能及時進行鈍化、堅膜，對其鍍層性能有一定的影響。參考文獻[1]陳全壽.電鍍技術(shù)的發(fā)展展望[J].表面技術(shù)，2000,29(3