光亮镀锌及化学镀镍汪烨森.doc

实验15光亮镀锌及化学镀镍1.实验目的１.1．学习和实践碱性光亮光亮镀锌的实验室操作流程，了解电镀的基本原理和工艺．1.２．学习并掌握化学镀镍的原理以及实验室的操作方法．2.实验原理2.１．电镀和化学镀的概念电镀就是利用电化学方法在金属制品表面上沉积出一层其它金属或合金的过程．电镀时，镀层金属做阳极，被氧化成阳离子进入电镀液；待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层．为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变．电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等，电镀能增强金属制品的耐腐蚀性、增加硬度和耐磨性、提高导电性、润滑性、耐热性和表面美观等性能．通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件．镀层大多是单一金属或合金，如锌、镉、金或黄铜、青铜等；也有弥散层，如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等；还有覆合层，如钢上的铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等．电镀的基体材料除铁基的铸铁、钢和不锈钢外，还有非铁金属，如ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料电镀前，必须经过特殊的活化和敏化处理．化学镀就是在不通电的情况下，利用氧化还原反应在具有催化表面的镀件上，获得金属合金的方法，用于提高抗蚀性和耐磨性，增加光泽和美观．管状或外形复杂的小零件的光亮镀镍，不必再经抛光，一般将被镀制件浸入以硫酸镍、次亚磷酸钠、乙酸钠和硼酸所配成的混合溶液内，在一定酸度和温度下发生变化，溶液中的镍离子被次亚磷酸钠还原为原子而沉积于制件表面上，形成细致光亮的镍磷合金镀层．钢铁制件可直接镀镍．锡、铜和铜合金制件要先用铝片接触于其表面上1-3分钟，以加速化学镀镍．化学镀镍的反应可简单地表示为：NiSO4+3NaH2PO2+3H2O=Ni+3NaH2PO3+H2SO4+2H2反应还生成磷，形成镍磷合金．2.２．镀液的组成电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电盐、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成．通电后，电镀液中的金属离子，在电场作用下移动到阴极上还原形成镀层．阳极的金属形成金属离子进入电镀液，以保持被镀覆的金属离子的浓度．在有些情况下，如镀铬，是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极，它只起传递电子、导通电流的作用，电镀液中的铬离子浓度，需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持．镀液的性能：分散能力：镀液使零件表面镀层厚度均匀分布的能力；覆盖能力：镀液使零件深凹处沉积出金属镀层的能力．2.３．电镀的工艺控制电镀时，阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量，需要适时进行控制．2.４．电镀的工艺过程镀前处理（机械整平，抛光，除油，酸洗除锈，水洗）→电镀（挂镀或滚镀）→镀后处理（除氢，钝化，封闭，老化）→质量检验2.５．镀层的性能测定外观（表面粗糙度，光泽），镀层厚度，孔隙率，镀层机械性能，耐腐蚀性，结合力，钎焊性，金相结构，其他特殊性能（电学，光学，磁学性能）．3.实验仪器和药品仪器：直流稳压电源1台，0.5级500mA电流表1台，水浴锅1台，电子分析天平1台（共用），秒表（手机）；药品：3.1．碱性光亮镀锌镀液配方及操作条件：成分或条件范围标准氧化锌8～15g/L12g/L氢氧化钠80～120g/L100g/LBH-332走位剂（开缸时用）6～8ml/L8ml/LBH-336光亮剂3～5ml/L4ml/LDk（阴极电流密度）1～4A/dm23A/dm2温度15～40℃25℃3.2．退锌溶液：稀盐酸3.3．锌镀层钝化液：铬酐200g／L硫酸10g／L硝酸10g／L温度室温时间2-5秒3.4．化学镀镍溶液：硫酸镍30g/L次亚磷酸钠10g/L醋酸钠10g/L硼酸5g/L温度90℃3.5．镍镀层孔隙率的测定溶液：铁氰化钾20g/L氯化钠20g/L贴滤纸10分钟孔隙率=孔隙斑点数/被测表面积（个/cm2）3.6．点滴法测定镀锌层厚度溶液：KI200g/LI2200g/L尖端内径1.5-2.0毫米滴管，溶液在镀层表面停留60秒，每一滴溶液溶解镀层厚度1.8μm（30℃）。4.实验步骤4.１．在镀槽中加适当碱性光亮镀锌溶液；4.２．剪3.5cm×3.5cm铁片，计算面积，用盐酸退锌，去除挂灰，擦干，称量，用去污粉除油；4.３．安装．两片锌片阳极在两边，待镀铁片作阴极在中间，三者平行，串连电流表．打开直流稳压电源，加大电流，使电流密度在3A/dm2左右，电镀20分钟，注意维持稳流，记录准确电流强度，计算电流密度；4.４．电流调至零，关闭直流稳压电源，取下铁片．立即用水冲洗，擦干，用分析天平称量质量；4.５．按同样方法再镀一块；4.６．取一块镀锌铁片用点滴法测定厚度，滴１滴测定溶液维持60