復(fù)合配體對硫酸鹽三價鉻電沉積的研究.pdf

1、近年來,順應(yīng)科學(xué)發(fā)展要求,三價鉻鍍鉻逐漸成為取代重污染六價鉻鍍鉻的重要技術(shù)之一。而低濃度硫酸鹽體系三價鉻鍍鉻工藝,成分簡單,穩(wěn)定性好,工藝可靠并且環(huán)保。本文研究了四種低濃度硫酸鹽復(fù)合配位體系電鍍液,并考察了鍍液各成分對電沉積的影響,從而獲得四種快速鍍鉻體系。通過電化學(xué)方法初步確定了甘氨酸體系的還原過程。
　　首先,通過正交試驗,分別研究了四個體系中的主鹽(硫酸鈉),第一配體(甘氨酸),第二配體(丁二酸,1,6-己二醇,尿素,乙二胺

2、)和稀土金屬鹽(硫酸鈰銨)濃度對鍍層厚度和光亮性的影響。結(jié)果表明,三價鉻鍍鉻甘氨酸復(fù)合體系的最佳鍍液配方如下:
　　丁二酸體系:Cr3+0.10mol/L,硼酸0.70mol/L,硫酸鈉0.60mol/L,甘氨酸0.15mol/L,丁二酸0.10mol/L,硫酸鈰銨0.002mol/L,硫脲0.05mol/L,十二烷基硫酸鈉0.0001mol/L。
　　己二醇體系:Cr3+0.10mol/L,硼酸0.70mol/L,硫酸鈉0

3、.60mol/L,甘氨酸0.10mol/L,己二醇0.10mol/L,硫酸鈰銨0.001mol/L,硫脲0.05mol/L,十二烷基硫酸鈉0.0001mol/L。
　　尿素體系:Cr3+0.10mol/L,硼酸0.70mol/L,硫酸鈉0.60mol/L,甘氨酸0.15mol/L,尿素0.15mol/L,硫酸鈰銨0.001mol/L,硫脲0.05mol/L,十二烷基硫酸鈉0.0001mol/L。
　　乙二胺體系:Cr3+0.

4、10mol/L,硼酸0.70mol/L,硫酸鈉0.60mol/L,甘氨酸0.10mol/L,乙二胺0.10mol/L,硫酸鈰銨0.001mol/L,硫脲0.05mol/L,十二烷基硫酸鈉0.0001mol/L。
　　考查了電鍍時間,電流密度,pH等工藝條件的影響,并進行了優(yōu)化。從結(jié)果可知:四種新型鍍液體系在常溫下都可以進行。大量的小槽試驗表明,在四種體系工藝和配方條件下,鍍液穩(wěn)定和均鍍能力良好,鍍層光亮面積均在50％以上,厚度可達

5、10μm。
　　第二,采用不同第二配體的鍍液體系,通過直流電鍍,得到了色澤均勻、耐腐蝕性能好的鍍層,采用膠帶牽引試驗和劃痕試驗結(jié)合測試鍍層結(jié)合力,分別采用XRD和SEM研究了鍍層晶態(tài)結(jié)構(gòu)和微觀形貌,并通過Tafel曲線考查了鍍層的耐蝕能力。相比較而言,尿素和乙二胺體系得到鍍層結(jié)合力更好,乙二胺體系鍍層耐蝕性最強,腐蝕電位可達:-0.353V,腐蝕電流密度可達8.381×10-7A/cm2。
　　第三,采用動電位掃描(LSV)

6、,計時電流法(CA)研究了四種復(fù)合體系三價鉻鍍鉻反應(yīng)機理。結(jié)果表明:甘氨酸體系三價鉻電沉積并非通過Cr3+直接還原成Cr來完成,分兩步進行且不可逆,第一步得到一個電子,第二步得到兩個電子。結(jié)合本工藝的鍍液配方和法拉第第二定律可推斷,反應(yīng)過程為:Cr3+＋e-→Cr2+, Cr2+＋2e-→Cr。丁二酸、己二醇、尿素、乙二胺的加入可增強陰極極化作用,但不改變其三維瞬時成核機理,四種復(fù)合體系都可得到色澤均勻、耐腐蝕性能好的鍍層。并且尿素和乙