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噴涂工藝

70條電鍍基礎知識(一)

日期:2019-03-30作者:
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1.電解液為什么能夠導電?

                                                                                                                    

答:電解液導電與金屬導體的導電方式是不一樣的。在金屬導體中,電流是靠自由電子的運動輸送的,在電解液中則是由帶電的離子來輸送電流。在電解液中由于正負離子的電荷相等,所以不顯電性,我們叫做電中性。當我們對電解液施加電壓時,由于強大的電場的吸引力,離子分別跑向與自己極性相反的電極。陽離子跑向陰極,陰離子跑向陽極。它們的運動使電流得以通過,這就是電解液導電的道理。

                                                                                                                    

2.在電鍍過程中,掛具發熱燙手,是由于鍍液溫度太高造成的嗎?

                                                                                                                    

答:掛具的發熱雖然與溶液的溫度有關系,但主要的原因是:

                                                                                                                    

(1)通過掛具的電流太大。

                                                                                                                    

(2)掛具上的接觸不良,電阻增高而使掛具發熱。

                                                                                                                    

3.控制電鍍層厚度的主要因素是什么?

                                                                                                                    

答:控制電鍍層厚度的主要因素為電流密度、電流效率與電鍍時間。

                                                                                                                    

4.黃銅鍍層與青銅鍍層是同一樣的臺金鍍層嗎?

                                                                                                                    

答:不是,黃銅鍍層是銅和鋅的合金鍍層,青銅鍍層是銅和錫的合金鍍層。

                                                                                                                    

5.法拉第定律是表示什么關系的,試述法拉第的第一定律和第二定律?

                                                                                                                    

答:法拉第定律是描述電極上通過的電量與電極反應物重量之間的關系的,又稱為電解定律。

                                                                                                                    

法拉第第一定律:金屬在電解時所析出的重量與電解液中所通過的電流和時間成正比。

                                                                                                                    

W=KIt

                                                                                                                    

W——析出物質的重量(g)

                                                                                                                    

K——比例常數(電化當量)

                                                                                                                    

I——電流強度(安培)

                                                                                                                    

t——通電時間(小時)

                                                                                                                    

法拉第第二定律:同量電流通過不同電解液時,則所析出金屬之重量與各電解液之化學當量成正比。

                                                                                                                    

K=CE

                                                                                                                    

C——比例常數。E——化學當量

                                                                                                                    

6.為什么鍍件從化學除油到弱酸蝕,中間要經清水洗凈?

                                                                                                                    

答:因為通常的化學除油溶液都是堿性的,如果把除油溶液直接帶進酸腐蝕溶液中,就會起酸、堿的中和反應,降低了酸的濃度和作用。中和反應的生成物粘附在工件上,會影響鍍層的質量。故工件在化學除油后,一定要經清水沖洗干凈,才能進入酸腐蝕的溶液。

                                                                                                                    

7.電鍍層出現毛刺、粗粒,通常是那些原因造成的,如何解決?

                                                                                                                    

答:鍍層出現毛刺、粗粒,主要是鍍液受懸浮雜質污染所造成的。其來源是:空氣中的灰塵、陽極的泥渣、金屬雜質的水解產物。此外,還有鍍液成分不正常和操作條件不合要求等等。解決的辦法是:調正鍍液成分和操作條件。如果是懸浮雜質所造成,則應將鍍液過濾。

                                                                                                                    

8.配制電鍍液的基本程序如何:

                                                                                                                    

答:配制電鍍液的基本程序如下:

                                                                                                                    

(1)將汁量好的所需電鍍藥品先放入開料槽(小槽)內,再加入適量的清水溶解,注意勿將藥品直接倒入鍍槽內。

                                                                                                                    

(2)溶液所含的雜質,可以先用各種化學方法清除,并以活性炭處理。

                                                                                                                    

(3)已處理靜置好的溶液,濾入清潔的鍍槽中,加水至標準量。

                                                                                                                    

(4)調節好鍍液工藝規范(pH值、溫度、添加劑等)。

                                                                                                                    

(5)最后用低電流密度進行電解沉積,以除去其它金屬離子雜質,直至溶液適合操作為止。

                                                                                                                    

9.為什么桂具要涂上絕緣材料?

                                                                                                                    

答:掛具制造一般除掛勾和產品接觸導電部分外,其余均應涂上絕緣材料,以減少電流損耗和金屬損失,確保產品有效面積電鍍,提高有效電流,并使掛具耐用。

                                                                                                                    

10.硫酸、鹽酸除銹效果怎樣?硝酸能否除銹?

                                                                                                                    

答:產品除銹一般以采用濃鹽酸效果最好,能達到效率高,即使時間過長了些也不致產生過腐蝕,損壞基體金屬的現象。硫酸除去表面銹漬較好,但除銹很慢,而時間過長了又產生過腐蝕現象,對產品基體損壞較大。硝酸不能用于除銹,因其氧化性很強,遇金屬即進行氧化,產生大量的氧化氮劇毒氣體。

                                                                                                                    

11.鍍前處理對電鍍層的質量有何影響?

                                                                                                                    

答:從長期的生產實踐證明,電鍍生產中所發生的質量事故,大多數并不是由于電鍍工藝本身所造成。多半是由于金屬制品的鍍前處理不當所致。將別是鍍層的平整程度、結合力、抗腐蝕能力等性能的好壞,與鍍前處理的質量優劣更是密切相關。金屬制品在電鍍以前的表面狀態及其清潔程度是能否取得優質鍍層的重要環節。在粗糙的金屬表面,很難獲得平滑光亮的鍍層,而且鍍層孔隙也多,使防蝕性能減低。金屬表面如果存有某種油垢物,也不能獲得正常的鍍層。

                                                                                                                    

12.在氰化物鍍液中,游離氰化物的定義是什么?

                                                                                                                    

答:在氰化物鍍液中,未結合在絡鹽內的多余氰化物就叫做游離氰化物。例如在氰化鍍銅液中的游離氰化物就是形成[Cu(CN)3]=絡離子以外的多余氰化物。

                                                                                                                    

13.在氰化鍍銅中,陽極產生鈍化,溶解不良,游離氰化物的含量為什么會升高?

                                                                                                                    

答:在氰化鍍銅電鍍時,陽極溶解不良,雖然一部分氰根在陽極上氧化消耗了,但在陰極上由于銅氰絡離子的放電,產生了更多的游離氰根,而使鍍液中的游離氰化物含量升高。

                                                                                                                    

14.酸性光亮鍍銅的陽極材料對鍍層質量有什么影響?

                                                                                                                    

答:在酸性光亮鍍銅工藝中,若使用電解銅陽極,極易產生銅粉,引起鍍層粗糙,而且光亮劑的消耗快,所以應采用含有少量磷(0.1~0.3%)的銅陽極,可以顯著地減少銅粉。但若采用含磷量過高的銅陽極,則將使陽極溶解性能變差,致使鍍液中的銅含量下降。

                                                                                                                    

15.鍍鎳液中,陽極面積縮小,陽極電流密度增加,這時溶液的pH值是上升還是下降?

                                                                                                                    

答:溶液的pH值下降。這是因為陽極減少,電流密度增加,陽極發生鈍化而不溶解,陽極鈍化后,析出氧氣,溶液中H+增加,因而酸性增加,pH下降。

                                                                                                                    

16.鍍鎳液中,要促進陽極溶解,應添加什么?加入多量的硼酸可以嗎?

                                                                                                                    

答:要促進鎳陽極的溶解,應加入適量的氯離子。硼酸沒有促進鎳陽極溶解的作用。

                                                                                                                    

17.光亮鍍鎳溶液要注意那些有害雜質的干擾影響?

                                                                                                                    

答:光亮鍍鎳要注意:

                                                                                                                    

(1)工業原料不純。如硫酸鎳含有銅、鋅及硝酸根,陽極鎳板含有鐵等雜質;

                                                                                                                    

(2)生產過程的污染。如清洗不徹底,從產品或掛具帶進的銅、鉻。有機添加劑的分解產物。這些都是光亮鍍鎳的有害雜質,要注意排除。

                                                                                                                    

18.鍍鎳套鉻后出現脫皮、撲落現象,主要是由于鍍前處理不良所造成的嗎?

                                                                                                                    

答:鍍鎳套鉻后出現鍍層剝離現象,鍍前處理不良是一個因素,但不一定全是由于鍍前處理不良所造成,它與鍍液的狀況以及產生雙層鎳的現象有關。

                                                                                                                    

19.為什么不能使用金屬鉻作為鍍鉻陽極?

                                                                                                                    

答:鍍鉻不采用可溶性金屬鉻作為陽極,主要是它在鍍鉻過程中極易溶解。陽極金屬鉻溶解的電流效率大大地高于陰極金屬鉻沉積的電流效率。這樣,隨著電鍍過程的進行,勢必造成鍍液中鉻含量愈來愈高,致使無法實現正常的電鍍。而且以金屬鉻作為陽極,它主要以三價鉻離子形式溶解進入溶液中,使鍍液中的三價鉻離子大量積累。同時由于金屬鉻很脆,難以加工成各種形狀,所以不能用全金屬鉻作為陽極,一般都采用鉛或鉛合金來作為鍍鉻過程中的陽極。

                                                                                                                    

20.鍍鉻層中產生部分棕色膜,這是什么原因?

                                                                                                                    

答:鍍鉻層中產生部分棕色膜,主要是硫酸根不足所造成的。此外,槽液溫度過低或受雜質(如Cl-)干擾,也會在鉻鍍層中產生棕色的膜。

                                                                                                                    

21.什么是電解?

                                                                                                                    

答:當電流通過電解液時,在電極上發生的氧化還原反應使電解質在電流作用下被分解的過程就叫做電解。通電時電解質的陽離子移向陰極,并在陰極得到電子而被還原成新物質;陰離子移向陽極,并在陽極上失去電子而被氧化成新物質。有時在陽極上也發生電極材料的氧化作用。例如電解熔融的氯化鈉。

                                                                                                                    

NaClNa++Cl-

                                                                                                                    

陰極Na++eNa

                                                                                                                    

陽極2Cl--2eCl2

                                                                                                                    

電解工業在國民經濟中起著巨大的作用,許多有色金屬和稀有金屬的冶煉,化學工業產品的制備以及電鍍、電拋光、陽極氧化等都是通過電解來實現的。

                                                                                                                    

22.什么是電鍍?

                                                                                                                    

答:借電解作用,在金屬制件表面上沉積一薄層其它金屬的方法,就叫做電鍍。電鍍包括鍍前處理(除油、除銹)、鍍上金屬層和鍍后處理(鈍化、除氫)等過程。用于防止金屬制品腐蝕,修復磨損部分,增加耐用性,反光性,導電性和美觀等。電鍍時將金屬制件作為陰極,所鍍金屬板或棒作為陽極,分別掛于銅制的極棒上面浸入含有鍍層成分的電解液中,通入直流電。

                                                                                                                    

在個別情況下,也有用不溶性陽極,例如鍍鉻時用鉛或鉛銻合金陽極。

                                                                                                                    

23.何謂電流強度?

                                                                                                                    

答:電流強度簡稱電流,是指單位時間內通過導體橫截面的電量。單位是安培,簡稱安(A)。

                                                                                                                    

24.電流密度是什么?如何計算?

                                                                                                                    

答:電流密度是指每單位面積的電極上的電流強度。電鍍上是以一平方分米為基本計算單位,所以,通過一平方分米電極面積的電流強度就稱為該電極的電流密度。陰極電流密度用DK表示,陽極電流密度用DA表示,單位是安培/平方分米,即A/d㎡。(國外也有用安培/平方英寸表示)。例如鍍件總面積為50平方分米,使用的電流為100 安培,則電流密度為100安培÷50平方分米=2安培/平方分米。陰極電流密度對鍍層質量影響很大,過高過低都會產生質量低下的鍍層。電流密度還直接決定鍍層沉積速度,影響生產效率。

                                                                                                                    

25.什么叫做電流效率?

                                                                                                                    

答:電流通過電鍍溶液在陰極上所析出金屬的重量,并不一定和電解定律(電解時電板上析出或溶解物質的重量與電流通過的電量成正比)理論計算的重量相符合,一般是比理論量少。這是由于電解時不單純地進行金屬離子放電還原成金屬,而且還進行別的副反應。例如氫的析出,就會消耗一定的電量。因此,要析出一定量的金屬時,其實際所需的電流比理論計算值要大。故按理論計算所需的電流值和實際需要的電流值之比,就叫做電流效率。電流效率愈高,電能的浪費愈少。

                                                                                                                    

26.已知電流密度和電鍍時間,如何求得電鍍層的厚度?

                                                                                                                    

答:首先根據鍍種得出該工藝的電流效率,同時查表得出該金屬的電化當量和密度(比重),然后按下公式進行計算:

                                                                                                                    

鍍層厚度d的計算公式(d:微米)

                                                                                                                    

d=(C×Dk×t×ηk×100)/(60×r)

                                                                                                                    

電鍍時間t計算公式(t:分鐘)

                                                                                                                    

t=(60×r×d)/(C×Dk×ηk×100)

                                                                                                                    

陰極電流密度Dk計算公式(Dk:A/dm2)

                                                                                                                    

Dk=(60×r×d)/(C×t×ηk×100)

                                                                                                                    

陰極電流效率計算公式:

                                                                                                                    

ηk=(60×r×d)/(C×t×Dk×100)

                                                                                                                    

C=電化當量(克/安培·小時)

                                                                                                                    

Dk=陰極電流密度(安培/平方分米)

                                                                                                                    

t=電鍍時間(分)

                                                                                                                    

ηκ=陰極電流效率(%)

                                                                                                                    

r=電鍍層金屬密度(克/厘米3)

                                                                                                                    

例:已知鍍鎳液電流效率95%,陰極電流密度為2.5A/d㎡,電鍍20分鐘后所得鍍層厚度是多少? 查表得鎳的電化當量為1.095密度8.8

                                                                                                                    

d=(C×Dk×t×ηk)/60r=1.095×2.5×20×95%×100 /(60×8.8)=9.85um

                                                                                                                    

27.什么是陽極性鍍層和陰極性鍍層,對于鐵基體來說,鋅、銅、鎳、鉻、銅錫合金等鍍層是屬于那一類的鍍層?

                                                                                                                    

答:按照鍍層金屬與基體金屬之間的電化關系來分類,可以將鍍層分為陽極鍍層和陰極鍍層,在一般的條件下,鍍層金屬的電極電位比基體金屬的電極電位為負時,叫做陽極鍍層,反之,叫做陰極鍍層。鋅鍍層的電極電位比鐵基體的電極電位為負,故鋅鍍層屬陽極性鍍層。銅、鎳、銅錫合金鍍層的電位比鐵基體的電位為正。故屬陰極性鍍層。鉻鍍層按標準電位來說,比鐵為負,然而因鉻鍍層易于純化,使電位趨向于正,所以也屬于陰極性鍍層。由于金屬的電位隨著條件的不同而發生變化,所以鍍層究竟屬于陽極鍍層還是陰極鍍層也可能發生變化。例如在一般條件下,錫鍍層對鐵來說是陰極鍍層,但是在有機酸中,它卻成為陽極鍍層了。

                                                                                                                    

28.陽極鍍層和陰極鍍層對基體金屬的保護作用是怎樣的?

                                                                                                                    

答:陽極鍍層的保護原理是基于鍍層的電位較基體金屬為負,它的電溶壓較大,就成為腐蝕電池中的陽極,從而延遲了基體金屬的腐蝕。即使在基體金屬有稍許暴露時,鍍層仍能起防護作用,所以,陽極鍍層上孔隙的多少,對防護性能的影響很小,就厚度而言,鍍層的厚度愈大,防護性愈強。陰極性鍍層對基體金屬只起純機械的隔離作用,沒有象陽極鍍層的電化保護作用,所以一定要在鍍層孔隙率很少的情況下才有保護作用,否則,在鍍層的孔隙或破損處,基體金屬將作為腐蝕電池的陽極,加速了基體金屬的腐蝕。一般鍍層的孔隙率隨著鍍層厚度的增加而減少,故厚度越大,陰極鍍層的保護性能也越強。

                                                                                                                    

29.鍍件電鍍前一般的質量要求如何?

                                                                                                                    

答:鍍件進行電鍍前一定要做到無氧化皮、無銹、漬、無油污,表面能完全被水潤濕,不掛水珠。

                                                                                                                    

30.鍍件電鍍完畢之后,為什么要用清水沖洗干凈?

                                                                                                                    

答:因為產品電鍍完畢出槽之后,表面及孔洞粘附有大量的鍍液,而鍍液本身通常都有一定的腐蝕性。如果不清洗干凈,會對鍍層及基體產生腐蝕,影響了產品的外觀及防護性能。故鍍件出槽后,應即用清水沖洗干凈,然后加以干燥。

                                                                                                                    

31.生鐵鑄件為什么比其它鋼鐵零件難于電鍍?

                                                                                                                    

答:鑄造出來的生鐵零件,其表面往往是凹凸不平及多孔的,在這樣的表面上只會得到粗糙而多孔的鍍層。此外,在生鐵的表面上,還存有游離的石墨,它不但影響到鍍層與基體金屬的結合,同時,在鍍層存有孔隙的情況下,它便成為腐蝕電池的陰極,使鍍層金屬迅速破壞,生鐵中的石墨,有時還具有降低氫超電壓的作用,造成氫容易在該處析出,阻礙了金屬的沉積,所以,鑄造的生鐵零件比其它的鋼鐵零件難于電鍍。

                                                                                                                    

32.在氰化鍍銅中,游離氰化物不足時,應添加什么?加入氰化亞銅可以嗎?

                                                                                                                    

答:在氰化鍍銅中,游離氰化物不足時,應添加氰化鈉(或鉀)。如加入氰化亞銅,則使游離氰化物進一步降低,銅鍍層變得結晶粗大和粗糙。

                                                                                                                    

CuCN+2NaCN=Na2Cu(CN)3

                                                                                                                    

33.在配制氰化鍍銅液時,將粉末狀的氰化亞銅用溫熱的水溶解,然后加入鍍槽,這樣操作對嗎?

                                                                                                                    

答:不對。因為氰化亞銅是難溶于水的。應將氰化亞銅溶于氰化鈉(或鉀)的溶液中,氰化鈉的量為氰化亞銅的1.15倍。

                                                                                                                    

34.在氰化鍍銅溶液中,使用空氣攪拌合適嗎?

                                                                                                                    

答:在氰化鍍銅溶液中,不宜使用空氣攪拌。因為空氣中的二氧化碳會與溶液中的堿反應生成碳酸鹽。過量的碳酸鹽會對銅鍍層產生不良的影響。 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

                                                                                                                    

35.硫酸鍍銅溶液中的硫酸,它有什么作用?含量的高低對鍍層有何影響?

                                                                                                                    

答:硫酸鍍銅溶液中的硫酸有如下幾種作用:

                                                                                                                    

(1)防止銅的水解而形成氧化亞銅或其它堿式鹽類沉淀。

                                                                                                                    

(2)減低銅離子的有效濃度,使銅鍍層的結晶細致。

                                                                                                                    

(3)降低溶液的電阻,提高溶液的導電度,減少電能的消耗。

                                                                                                                    

(4)防止在高電流密度下產生粗糙或樹枝狀的鍍層。

                                                                                                                    

鍍液中硫酸含量一般為60~80克/升,含量太高或太低都不適宜,太多時它能使鍍層發脆,并降低硫酸銅的溶解度。太少時能造成鍍層粗糙,陽極鈍化及溶液的分散能力減低等故障。

                                                                                                                    

36.硼酸在鍍鎳溶液中有什么作用,如果硼酸不足,將會出現什么情況?

                                                                                                                    

答:硼酸是鍍鎳溶液的緩沖劑,起緩沖鍍液pH 值的作用。當濃度達到31克/升以上時,才有顯著的作用,但不能過高,因為硼酸在常溫下的溶解度約40克/升左右。由于硼酸的緩沖作用,使陰極區溶液的pH值不致產生急劇的變化,因而能允許使用較高的陰極電流密度而不致在陰極上析出氫氧化物。它還具有提高陰極極化和改善鍍層性質的作用。但是它的含量過多會降低陰極電流效率。低于20克/升時緩沖作用很弱,而使鍍液的pH值變化加劇,影響電鍍層的質量,甚至使電鍍過程無法進行。


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