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電鍍基礎知識
發布:2019-9-29

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。


NaCl→Na++Cl-


陰極 Na++e→Na


陽極 2Cl--2e→Cl2↑


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。


37.鍍鎳時,陽極附近電解液的pH值與陰極附近電解液的pH值那一個高,為什么?


答:是陰極附近電解液的pH值高。這是由于在電解過程中,陰極上析出氫氣而使pH值上升。 2H++3→H2↑


38.鍍鋅后的鈍化膜層,白色鈍化與彩色鈍化層那一種的耐腐蝕性能好?


答:鍍鋅后的鈍化膜層,彩色鈍化比白色鈍化的耐腐蝕性能好。這是因為進行鈍白處理時,是將已經形成的彩色鈍化膜在漂白處理的溶液中溶解掉一層,使彩色鈍化膜變成白色。由于白鈍化膜層比彩色鈍化膜層薄,故耐腐蝕性能降低。


39.用碳酸鋇處理鍍鉻液中過多的硫酸,一克硫酸該用多少克碳酸鋇?


答:要除去1克的硫酸,理論上需要約2克的碳酸鋇。


40.新配制的純鉻酸溶液為什么鍍不出鉻來?為什么要進行電解處理后或加些老鍍液才能鍍出質量良好的鍍層?


答:新配制的純鉻酸溶液,如果沒有三價鉻和催化陰離子,是不易接在陰極電解還原的,鉻酸中的六價鉻離子不還原至三價鉻離子,也不還原為金屬鉻。電解的結果就相當于水的分解,在陰極上產生氫氣2H++2e→H2↑,在陽極上產生氧氣4OH--4e→2H2O+O2↑。所以鍍不出鉻來。當溶液加入硫酸后,它與溶液中的三價鉻生成復雜的帶正電荷的硫酸鉻[Cr4O(SO4)(H2O)4]2+,因硫酸根離子半徑小,電荷高,所以易被帶正電的硫酸鉻吸附,穿過堿式鉻酸鉻膠體粘膜,促使Cr離子能在陰極上放電析出金屬鉻。新配制的鍍鉻液中,由于沒有三價鉻,鉻就不易鍍上,故需要進行電解處理以產生三價鉻。加些老鍍液的目的也是使鍍液中含有一定量的三價鉻以利于金屬的析出。


41.金屬為什么要進行電鍍?


答:金屬在各種不同環境下使用時,由于外界介質在金屬表面上的化學和電化學作用而產生了金屬腐蝕。金屬腐蝕的結果,不僅是金屬本身的損失,而且由于金屬制品結構的損壞而失去使用價值造成人力物力的浪費,其價值比金屬本身要大很多倍。因此,在大量生產金屬和金屬制品的同時,就必須與金屬的腐蝕進行斗爭。電鍍工藝是增加金屬防護性能及改善金屬表面質量的最有效的方法之一。金屬制品進行電鍍就是為了保護金屬不受腐蝕、改善金屬制品的性能和增加制品表面的美觀。


42.何謂鍍液的pH值?


答:鍍液的pH值是指溶液的酸鹼度。我們知道,水是弱電解質,它也可以電離。


水的電離度很小,在通常條件下,一千萬公升水中,只有一個克分子的水電離,也就是說,在每升水中氫離子和氫氧根離子濃度為1/100000000克當量,因此,可以說:在中性水溶液中,氫離子或氫氧根離子濃度為10-7克當量。


氫離子是酸類的通性,氫氧根離子是堿類的通性,因此溶液中的氫離子濃度和氫氧根離子濃度直接反映了溶液的酸堿性。在中性溶液中,由于氫離子和氫氧根離子濃度相等,故溶液為中性。如果我們改變溶液的其中一種離子濃度,則溶液的性質就將改變。假如提高溶液中氫離子的濃度,則溶液將由中性變為酸性,如果將氫離子濃度提高10倍,則溶液中氫離子濃度為10-6,提高100倍則為10-5,依次類推;相反則降低10倍,其濃度為10-8,降低100倍則為10-9。


pH值就是用10為底的對數的絕對值來表示氫離子濃度,也叫氫離子的指數。也就是說:當溶液中的氫離子濃度為10的負幾次方時,pH值就等于幾,當pH值等于7時,溶液的氫離子濃度為10-7,溶液為中性。pH由7至0變化時,溶液為酸性,pH由7至14變化時,溶液為堿性。


43.工廠常用來測定溶液pH值的方法有那幾種?


答:pH值是電鍍槽液的一個重要參數,對電鍍過程影響很大,故需要經常檢查鍍液的pH值。工廠常用來測定溶液pH值的方法有兩種:


(1)試紙法:根據試紙變色,與已知pH值的色標相比較來確定溶液的pH值。其優點是方便簡單;缺點是誤差較大。這是工廠日常生產應用最廣的方法。


(2)pH值測試儀:根據氫離子濃度對氫電極產生不同電位和一標準電極之間的電勢差,在電位計上顯示讀數。優點是準確度高;缺點是測試較復雜。


44.什么叫做直流電源?


答:直流電是電子以同一方向在正極與負極之間不斷流動的電流。電鍍中所用電源均為直流電,電壓一般為6至12伏。因電壓過低,不能自外界由輸電線路供給。通常取得直流電的方法為1)直流發電機;(2)整流器;(3)蓄電池。


45.電流表、電壓表應如何連接?


答:電流表即安培表是指示電路中電流通過大小的儀器,測量范圍小的電流表,一般可直接串聯在電路上,較大的(30安培以上)則需用一只分流器與電路串聯,電流表就接在分流器的兩端。但也有些5安培的電流表照樣需用與其匹配的分流器。電壓表即伏特表,是測量電壓的,一般與負載并聯,只要把它的兩根接線跨接在電路的兩極上,即可指示出讀數,電流、電壓表在聯接時須注意極性和量程。


46.電鍍槽電源的并聯接法如何應用?


答:電鍍槽電源的接法以并聯接法最為普遍。接法是每個鍍槽中的陽極及陰極分別直接與電源輸出的正極和負極連接。應用此種接法時,每槽中電流的多少,隨鍍槽的電阻大小而定,與并聯的其它槽的電阻大小無關,總電流等于各槽電流之和,各槽的電壓均相同,等于輸出的總電壓。


47.電鍍槽電源的串聯法如何應用?


答:電鍍槽的串聯接法是鍍槽中第一槽之陽極與第二槽的陰極連接,第二槽的陽極與第三槽的陰極連接,依此類推,第一槽的陰極與最后一槽的陽極與電源相接。


電流通過鍍槽的數量,是根據各槽的電阻而定,各槽內陰極面積相同時,則電流密度相同,陰極面積不相同時則電流密度也不同,沉積速度亦有差異,電路上的電流,處處相等。因為電流從電源一點起,除了通過這個電路之外,并無其它通路可以回到電源的另一點,因此電路上各點的電流必定相等。總電阻等于各分電阻之和,電阻串聯后,總電阻增大。總電壓等于各分路電壓之和,所以在實際使用時,電源電壓要比各分路電壓高,才能使各鍍槽得到額定的電壓。這種接法的優點是節省設備。但缺點是必須在各槽內電極連接好后,電流才能通過,任何一極斷開,電流都不能通過。而且要求電源供電電壓較高,各鍍槽溶液特性及鍍件面積要相同,如果不相同則很難應用。


48.為什么氰化鍍銅液中的碳酸鹽會不斷產生?


答:任何氰化物鍍液在使用過程中都將逐漸累積碳酸鹽。這是由于氰化物的分解和空氣中的二氧化碳溶入鍍液所致。 2NaCN+2H2O+2NaOH+O2(空氣)→2Na2CO3+2NH3


2NaCN+H2O+CO2(空氣)→Na2CO3+2HCN


49.怎樣除去氰化物鍍液中的碳酸鹽?


答:除去氰化物鍍液碳酸鹽的方法有:


(1)冷卻法——在冷卻氰化鍍液的時候,碳酸鈉能從溶液中結晶而得以除去,冷卻溫度最好在0℃左右,時間8小時以上。在冬天時,可應用自然冷卻。應用冷卻法,金屬鹽的損失約為10%左右。冷卻法不適宜于除去碳酸鉀,因為鉀鹽的溶解度很大。


(2)化學沉淀法——可采用硫酸鈣、氫氧化鈣氫氧化鋇等,它們的反應如下:


CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4


Ca(OH)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaOH


Ba(OH)2+Na2CO3→BaCO3↓+2NaOH


應用硫酸鈉,使碳酸鈉成碳酸鈣沉淀,反應生成的硫酸鈣比碳酸鈉危害小,在酒石酸鹽氰化鍍液中,硫酸根的存在反而有利,硫酸鹽也可用冷卻法除去,這個方法可除去碳酸鉀。


應用氫氧化鈣或氫氧化鋇的優點是反應后產生的氫氧化鈉,在一般溶液中是需要的。在不需要堿的場合下,則可在處理后用不溶性陽極電解處理或加入有機酸(如酒石酸)。


(3)酸處理——應用酸與碳酸鹽反應成CO2氣體的原理;


2H++Na2CO3→2Na++H2O+CO2↑


應用的酸是酒石酸,生成的酒石酸鹽是有利的,應用這種方法必須有良好的通風設備。


(4)稀釋法——這個方法是將溶液稀釋來減低碳酸鹽的濃度,這就將損失一部分溶液,只有在不得已的情況下才可使用。


50.氰化物鍍液中的碳酸鹽過多,會造成什么樣的故障。


答:氰化物鍍液在碳酸鹽過多的情況下,要造成下列的故障:


(1)陽極極化作用增加。 (2)陰極效率降低。 (3)溶液的導電度減低。 (4)光澤范圍縮小。 (5)鍍層容易滲點。 (6)鍍層易呈海綿狀(特別在鍍金或鍍銀溶液中)。 (7)溶液的粘度增加,帶出損失增大。


51.光亮硫酸鹽鍍銅溶液中的雜質對鍍層質量有何影響?


答:在光亮硫酸鹽鍍銅溶液中,金屬雜質的影響比其它電鍍溶液少。很多的金屬離子由于外界帶入或基體金屬的腐蝕(如鐵、鎳、鋅)逐漸在鍍液內累積,由于銅的電極電位較正,在強酸性溶液中,它們的存在,不足以造成共沉積的條件,因此影響也不大。但鐵、鎳的存在會降低溶液的導電度,在含量高時會使鍍層粗糙。砷、銻的電位與銅相接近,能與銅共沉積,而使鍍層粗糙變脆。鉛在溶液中能沉淀而出,影響不大。某些有機雜質也常常引起鍍層發脆。


52.為什么用低電流密度電解除去鎳液中的微量金屬時,攪拌能提高除去雜質的效率?


答:用電解法除去鍍鎳液中的雜質時,進行攪拌,能使雜質與陰極有更多的接觸機會,故能提高去除雜質的效率。


53.鋅壓鑄件去油時,為什么不能在高溫的強堿下浸漬?


答:因為鋅是兩性金屬,它易溶于酸,也易溶于堿。在高溫強堿中鋅溶解很快,所以鋅壓鑄件不能在高溫的強堿中浸漬除油。


54.在某鍍鎳溶液中,通入鍍槽的總電流為400A,通電時間共15分鐘,假如電流效率為95%,共析出金屬鎳多少克?


答:根據電解定律,鍍層重量(m)應為:


m=K?I?t?ηk


根據上述公式并查得鎳的電化當量K為1.095 克/安培?小時。


在上述條件下,可析出金屬鎳104克


55.測定鍍鉻溶液的電流效率時,通過電流20A,經2小時在陰極上析出金屬鉻的重量為1.8克,求該鍍鉻液的電流效率?


答:根據電解定律,鍍層重量(m)應為:


ηk =K?I?t?m 根據上述公式并查得六價鉻的電化當量K為0.324 克/安培?小時。


在上述條件下,該鍍鉻液的陰極電流效率為13.9%


56.重鉻酸根在陰極上還原至三價鉻的反應,為什么在沒有催化陰離子時,一瞬間就停止了?


答:鍍鉻溶液在沒有催化陰離子的情況下,接通電流時,陰極上有氫氣析出,同時部分還原為三價鉻。由于氫的析出,陰極區pH上升,三價鉻立即在陰極上生成堿式鉻酸鉻〔Cr(OH)3Cr (OH)CrO4〕薄膜。它是帶正電性的分散膠體,將陰極表面包封住。這層膜很緊密,只能讓氫離子透過而發生下列反應2H++2e→H2↑而重鉻酸根卻不能透過這層薄膜,所以鍍鉻溶液在沒有催化陰離子時,重鉻酸根在陰極上還原成三價鉻的反應,一瞬間就停止了。


57.鍍鉻液的硫酸根在電極反應過程中起什么作用?


答:鍍鉻液中的硫酸根,能與溶液內的三價鉻生成復雜的硫酸鉻〔Cr4O(SO4)4(H2O)4〕++陽離子。這種陽離子跑向陰極促使堿式鉻酸鉻薄膜溶解,使鉻酸根離子能在陰極上放電而析出金屬鉻。所以要使零件鍍上鉻,必須在陰極表面生成一層由三價鉻和鉻酸根組成的粘膜,這層粘膜還得在硫酸鉻陽離子的作用下不斷溶解。這樣,粘膜不斷地生成,不斷地溶解,周而復始,鍍鉻的過程才能實現。


58.鍍鎳層為什么會產生針孔?它有什么危害?


答:針孔是鍍鎳過程中最常見的故障,所謂針孔,是目力所能見到的細孔。針孔的產生是由于在陰極表面留有氣泡,造成絕緣,使金屬在該處不能沉積,而在氣泡旁邊的周圍則繼續增厚,以后氣泡逸出或破裂,在該處留下凹陷的痕跡,這樣就形成針孔。針孔有的直達至基體金屬或至鍍層中部為止,或逐漸為鍍層封閉。


如針孔直達基體金屬,則基體金屬與大氣接觸,易被腐蝕。如針孔止于鍍層中部,則雖不致于立刻被腐蝕,但總是鍍層的弱點,耐腐蝕性能降低,也影響了鍍層的美觀,在拋光后有拉延的痕跡,使故障更為顯著。


59.產生針孔的條件是什么?是否產生氣泡就會有針孔形成?


答:針孔的產生主要是由于氣泡滯留于鍍件表面而造成的,但產生氣泡并不一定有針孔形成。因為形成針孔必須有兩個條件;第一要有氣泡(主要是氫氣)產生;第二所產生的氣泡,能吸附于鍍件上。如果產生的氣泡不能在鍍件表面上滯留,則不會產生針孔。如氰化鍍銅及鍍鉻等,在電解過程中,它們都產生大量的氫氣泡;但它們產生之后,都急劇溢出液面,難于在鍍件表面上滯留,故極少會形成針孔。


60.如何消除鍍層中的針孔?


答:針孔的故障是一個相當復雜的問題,因操作條件或溶液成分不合規范而產生針孔,則補救尚易,只需改改操作條件或調整溶液成分使之適合要求便可能解決。如因溶液有雜質(金屬雜質或有機雜質)的污染而產生針孔,則必須找出其根源,對癥下藥,才能得到解決。在沒有雜質的情況下,一個簡單而有效的方法為加入防針孔劑,在光澤性鍍鎳中可加入潤濕劑如十二烷基硫酸鈉,用量為0.01~0.05克/升。在普通鍍鎳中,可在每天工作完畢之后加入雙氧水0.1毫升/升。加入后將溶液予以徹底攪拌。在雙氧水(或其它氧化劑)的存在下,本來H+在陰極還原成H2的反應由氧化劑在陰極上的還原而取代之,使氫氣泡無以產生,針孔亦可避免。但鍍液內如含有過多的雜質,則這些措施的效果亦受到影響,甚至無效,這時就應對鍍液進行凈化處理。


61.何謂分散能力和深鍍能力?


答:分散能力是指鍍層在零件上厚薄分布的情況。鍍層厚度在零件各部位分布均勻稱分散能力好,反之為分散能力差。


深鍍能力又叫遮蓋能力,是指在零件各部位鍍上金屬層的情況,而不研究其厚度分布情況。它與分散能力是兩種概念,不要混淆在一起。但它們之間亦有一定的聯系,一般來說分散能力好則深鍍能力也好,而深鍍能力不好,則分散能力亦不好。


62.影響分散能力的因素有那幾個方面?


答:影響分散能力的因素主要有:幾何因素和電化學因素。


幾何因素主要是指鍍槽的形狀、陽極的形狀、零件的形狀以及零件與陽極的相互位置、距離等。其要素是尖端放電、邊緣效應、陰陽極的距離等,它主要是影響電鍍的電流分布。例如鍍鉻時往往要考慮如何裝掛零件,用什么陽極及陽極的位置等,這都是為了改善電流的分布,提高分散能力。


電化學因素包括極化作用、電流密度、溶液的導電度以及電流效率等。一般來說,提高陰極極化作用,可改善分散能力。提高電流密度,能增加陰極極化作用,改善分散能力。當提高溶液的導電度不嚴重降低陽極極化作用時,可提高分散能力。電流效率若隨電流密度升高而降低時,降低電流效率可提高分散能力。


63.怎樣才能取得均勻的鍍層?


答:取得均勻鍍層的方法,除了選擇合理的溶液成分、改進配方外,合理的操作、裝掛零件及采取一些特殊的措施,在生產中是非常重要的,通常使用的方法有:①沖擊電流:在電鍍開始用較大的電流(比正常電流大2~3倍)進行短時的沖擊電鍍。②合理裝掛零件:使零件處在最佳的電流分布狀態下,同時又不使析出的氣體停滯在零件的盲孔、低洼部分。③根據可能調節陰、陽極之間的距離,縮小陰極不同部位(即零件的凹凸部分)與陽極之間的距離比。④利用“象形”陽極來改善電流分布。⑤利用保護陰極和屏蔽保護來降低電力線集中部位的電流密度。


64.什么是輔助陽極?


答:在電鍍各種產品、零件過程中,一些形狀復雜,又需要均勻鍍上鍍層或內孔要有鍍層的管狀零件等均要在低電流密度區另加陽極以盡量使電流均勻分布,這種另加的陽極就叫做輔助陽極。如水管鍍鋅內孔使用鐵輔助陽極等。


65.什么是保護陰極?


答:在電鍍中對一些陰極電流操作范圍較窄的鍍種或形狀較為復雜的零件,為防止邊角燒焦,在零件的尖端處或鍍槽陰極兩端焊(或掛)上金屬保護線,以分散陰極上的電流。這種金屬保護線就叫做保護陰極。


66.析氫對電鍍有何影響?


答:析氫在電鍍過程中,幾乎是不可避免的。析出的氫滲入鍍層和基體金屬產生氫脆,影響零件的機械性能。如果析出的氫以氣泡形式停留在零件表面,則會造成鍍層的孔隙和麻點。消除的方法是加入氧化劑、濕潤劑及鍍后除氫處理等。有機雜質的存在對氫有吸附作用,使氫氣泡滯留在陰極表面不易逸出,則更易出現針孔和麻點。


加強鍍液攪拌,對減少氫氣在鍍件上滯留會有一定的作用。


67.在除油工藝中,有機溶劑(三氯乙烯等)適宜于除去什么油脂?


答:宜于除去零件上的非皂化類的礦物油脂。工業上的油脂,按其來源可分為動、植物油和礦物油。動、植物油在堿性條件下,發生皂化反應,所以又叫做“皂化油”;礦物油無此作用又叫“非皂化油”。


皂化類油脂可以用堿很好地除去,非皂化類油脂因不和堿起化學作用,故不能用堿把它們除去。而有機溶劑能很好地溶解非皂化類的油脂,所以它們最適宜于除去非皂化類的礦物油脂。


68.試述電解除油的原理?


答:電解除油時,不論零件作為陰極還是陽極,其表面都大量的析出氣體,這個過程實質是水的電解:


2H2O=2H2↑+O2↑


當工件作為陽極時,其表面上進行的是氧化過程并析出氧氣:


4OH--4e=O2↑+2H2O


當工件作為陰極時,其表面上進行的是還原過程并析出氫氣:


4H2O+4e=2H2↑+4OH-


電極表面上大量氣體的析出,對油膜會產生強大的沖擊和乳化作用。當把粘附有油膜的工件浸入堿性電解液時,由于油與堿液界面張力減少,油膜產生了裂紋。與此同時,電極由于通電而極化,電極極化雖然對非離子型油類沒有多大作用,但是它卻使金屬與堿液間的界面張力大大降低,因此很快地加大了二者的接觸面積,從而排擠附著在金屬表面上的油污,使油膜進一步破裂成小油珠。由于電流的作用,在電極上生成了小氣泡(氫氣或氧氣),這些氣泡很易于滯留在油珠上,新的氣體不斷產生,氣泡就逐漸變大,在氣泡升力的影響下,油珠離開金屬表面的趨勢增大,當氣泡的升力足夠大時,它就帶著油珠脫離金屬表面跑到液面上來了。


由此可見,堿性溶液中的電化學除油過程是電極極化和氣體對油污機械撕裂作用的綜合過程。


69.電解除油與化學除油比較有什么特點?


答:電解除油溶液的組成和化學除油溶液大致相同。電化學除油的速度常較化學除油的速度高,油污清除得更干凈。電化學除油液中的堿度可以比化學除油時降低一些,因為此時皂化作用不是主要的,另外也不必添加乳化劑。若使用乳化劑,則它們會形成大量泡沫浮在溶液表面上,因而阻礙氫氣和氧氣的順利逸出。當電接觸不良而打火時易造成爆炸事故。為保證電鍍層質量,在零件入槽電鍍前,多采用電化學除油。


70.陰極電解除油與陽極電解除油有什么不同?


答:電解除油在陰、陽極上都可進行,陰極除油與陽極除油特點各不相同。


陰極除油的特點是:析出的氣體為氫氣,氣泡小、數量多、面積大,因而除油效率高,不腐蝕零件;缺點是:產生氫脆,有掛灰。


陽極除油的特點是:無氫脆、無灰渣;但缺點是效率低,對有色金屬腐蝕性大。


來源:中國電鍍網


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