電鍍培訓(xùn)

1、電化學(xué)基本知識(shí)（電鍍基本知識(shí)培訓(xùn)之一）,前言——培訓(xùn)課程安排,前言——培訓(xùn)課程安排,前言——培訓(xùn)課程安排,,課程一：電鍍概述,電鍍概念,利用電解在制件表面形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬或合金沉積層的過程。,電鍍概述,1800年，意大利布魯納特利發(fā)表鍍銀論文；1805年，布魯納特利提出鍍金；1840年，英國埃爾金頓申請(qǐng)了氰化鍍銀的專利，并開始應(yīng)用于生產(chǎn)；1840年，雅可比申請(qǐng)酸性鍍銅的專利，并于1843年應(yīng)用于生產(chǎn)；1840年

2、，博特杰提出鍍鎳；1915年，采用酸性硫酸鋅工藝對(duì)鋼帶進(jìn)行鍍鋅處理；1917年，普洛克特提出氰化鍍鋅工藝；1923-24年，芬克、埃爾德里奇提出鍍鉻工業(yè)方法。,電鍍的發(fā)展,電鍍的品種 品種從單一金屬、二元金屬、三元合金發(fā)展至復(fù)合材料?；w材料 由鋼鐵、銅及其合金發(fā)展至輕金屬、鋅基合金壓鑄件至塑料、陶瓷等非金屬材料。電鍍方法 從水溶液電鍍發(fā)展至化學(xué)鍍生產(chǎn)工藝設(shè)備 從手工發(fā)展至半自動(dòng)至全自動(dòng)

3、。,電鍍的功能,提高基體的耐腐蝕性能 鋼鐵上鍍鋅，可以在一般的大氣環(huán)境中有效保護(hù)基體金屬； 鍍鎘制品能有效保護(hù)制品在海洋環(huán)境中不易受到腐蝕； 鍍錫制品有良好的耐腐蝕性能，而且其腐蝕產(chǎn)物對(duì)人體無害，可用于有機(jī)酸接觸的鋼鐵制作的食品容器。 防護(hù)裝飾修復(fù)基體。修復(fù)曲軸、轉(zhuǎn)軸、齒輪等磨損件。其他：耐磨性（鍍硬鉻）、減摩性（鍍錫、鍍鉛-錫合金）、導(dǎo)電性（鍍銅、銀、金）、導(dǎo)磁性（鍍鎳-鈷、鍍鎳-鐵合金）、焊接性（鍍錫、鍍

4、銅、銀、 鉛錫合金）、反光性（鍍銀、銠）、防擴(kuò)散（為防局部滲碳而鍍銅、為防局部滲氮而采用鍍錫）,電鍍的類別,按鍍層所含金屬類別分 單金屬鍍層 合金鍍層根據(jù)金屬鍍層的電位不同分 陽極性鍍層 陰極性鍍層,電鍍工藝的基本過程,電鍍前處理 鍍前，對(duì)表面狀況和表面處理的要求進(jìn)行預(yù)處理，包括除油、除銹、拋光、打磨等。電鍍 獲得符合要求的鍍層。電鍍后處理 清洗、除氫、鈍化、封閉等。

5、,,課程二：電化學(xué)知識(shí),電的知識(shí),電流：導(dǎo)體中自由電子在電場力的作用下作定向移動(dòng)，形成電流。電解液中的正負(fù)離子在電場力的作用下各自向相反的方向移動(dòng)，也可以形成電流。我們將正電荷（正離子）移動(dòng)的方向規(guī)定為電流方向；把電子（負(fù)離子）移動(dòng)的方向稱為電流的反方向。 I=Q/t電路：由電源、負(fù)載、開關(guān)、導(dǎo)線等組成。根據(jù)電源的不同，分成交流電路、直流電路。線電壓和相電壓：三相四線制供電線路中，火線與火

6、線之間的電壓稱為線電壓；火線與中線（零線）之間的電壓稱為相電壓。電器設(shè)備的保護(hù)接中線和保護(hù)接地。 在電壓低于1000V、電源中性點(diǎn)接地的電力網(wǎng)中，應(yīng)采用保護(hù)接中線，即把電氣設(shè)備的金屬外殼和中線相接，以確保：如果有一相因絕緣損壞而碰到外殼時(shí)，則該項(xiàng)短路，立即燒斷熔絲，或使其他保護(hù)電器動(dòng)作而切斷電源，避免觸電。,電的知識(shí),在電壓低于1000V、電源中性點(diǎn)不接地的電力網(wǎng)中，應(yīng)采用保護(hù)接地，即把電動(dòng)機(jī)、變壓器、鐵殼開關(guān)等電器設(shè)備的金

7、屬外殼，用電阻很小的導(dǎo)線接地極可靠連接，確保：即使因電器設(shè)備絕緣損壞和中線相接，以確保：即使因電器設(shè)備絕緣損壞而漏電時(shí)，由于人體電阻比接地極大很多，幾乎不會(huì)有電流經(jīng)過人體，從而保證人身安全。一般接地電阻應(yīng)于小于4Ω，采用埋地中的鐵棒、鋼管作為地極。,電化學(xué)知識(shí),電解質(zhì)溶液絡(luò)合物氧化還原反應(yīng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性原電池和電解池電極、電極反應(yīng)與電極電位電極的極化,電解質(zhì)溶液,電解質(zhì)定義：在溶解或熔融溶狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物稱為電解質(zhì)。

8、電離：電解質(zhì)能離解成自由移動(dòng)離子的過程稱為電離。電離形成的溶液，稱為電解質(zhì)溶液。強(qiáng)電解質(zhì)：在水中幾乎全部發(fā)生電離，如鹽酸、硝酸、硫酸、氯化鈉等。弱電解質(zhì)：在水中部分電離，如醋酸、氨水、硼酸等。,電解質(zhì)溶液,電離度和電離平衡常數(shù) CH3COOH?CH3COO-+H+ 電離度 α=[CH3COO-]/[CH3COO-]+[CH3COOH] ×100% 電離平衡常數(shù) K=[CH3COO-]

9、[H+]/[CH3COOH]同離子效應(yīng)：加入與弱電解質(zhì)同離子的強(qiáng)電解質(zhì)，使弱電解質(zhì)的電離度下降。在弱酸中加入它的鹽后，不僅降低了弱酸的電離度和溶液中H+的濃度同時(shí)這種混合溶液還具抵抗改變H+濃度的能力，使溶液的PH基本保持不變。這種溶液成為了緩沖溶液。,絡(luò)合物,K4[Fe(CN)6]中，F(xiàn)e2+與CN-極少電離出來，它們基本以Fe(CN)64-的形式存在。這種由簡單正離子和幾個(gè)其他離子或中性分子結(jié)合而成的復(fù)雜分子稱為絡(luò)離子，絡(luò)離子組

10、成的化合物，稱為絡(luò)合物。電鍍中常用的絡(luò)離子有： [Zn(CN)6]2-、 [Ag(CN)2]-、 [Cu(NH3)4]2- 。絡(luò)合物非常穩(wěn)定，基本不離解出簡單的金屬正離子。,氧化-還原反應(yīng),在化學(xué)反應(yīng)中有電子得失的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)。失去電子的變化叫氧化，得到電子的變化叫還原。氧化劑的當(dāng)量=氧化劑的相對(duì)分子質(zhì)量/氧化劑在反應(yīng)中得到的電子數(shù)還原劑的當(dāng)量=還原劑的相對(duì)分子質(zhì)量/還原劑在反應(yīng)中得到的電子數(shù)利用當(dāng)量可以計(jì)算反應(yīng)過程中

11、氧化劑的用量，或還原劑的消耗量。,電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性,導(dǎo)體的類別： 第一類導(dǎo)體：以自由電子來傳導(dǎo)電流，如金屬傳導(dǎo)。 第二類導(dǎo)體：以帶電離子的移動(dòng)來傳導(dǎo)電流，如電解質(zhì)傳導(dǎo)。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性取決于導(dǎo)電的離子數(shù)目、離子的運(yùn)動(dòng)速度、離子帶電荷的數(shù)目。離子運(yùn)動(dòng)的方式： 對(duì)流：自然對(duì)流和人工對(duì)流； 擴(kuò)散：由于濃度差，導(dǎo)致離子從高濃度區(qū)遷至低濃度區(qū)； 電遷移：在電場作用下，離子的遷移。水化離子半

12、徑、帶電荷數(shù)（價(jià)數(shù)）均影響電遷移。,電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性,導(dǎo)電性與濃度的關(guān)系：隨濃度增加而增加，但到一定時(shí)候就下降。導(dǎo)電性與溫度的關(guān)系：升高溫度，水化程度降低，溶液粘度的降低，有助于提高電導(dǎo)率。提高電導(dǎo)率，有助于: a) 降低槽端電壓 b) 采用較大的陰極電流密度 c) 提高電鍍液的深鍍能力和均鍍能力 d) 克服和減少溶液溫升,電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性,摩爾電導(dǎo)率：相距1m的兩個(gè)平行電極之間含有濃度為

13、1mol溶質(zhì)的溶液所具有的電導(dǎo)。電解第一定律：電解時(shí)，對(duì)同一物質(zhì)來說，陽極和陰極上溶解和析出的物質(zhì)質(zhì)量與通過電解質(zhì)溶液的導(dǎo)量成正比。電解第二定律:當(dāng)以相同的電量通過不同的電解質(zhì)溶液時(shí)，在陽極和陰極上溶解和析出物質(zhì)的量相等。,原電池和電解池,原電池：浸在電解質(zhì)溶液中的兩個(gè)電極，當(dāng)其與外電路中的負(fù)載接通后，能夠自發(fā)地將電流輸送到外電路中而做功。,原電池和電解池,電解池：浸在電解質(zhì)溶液中的兩個(gè)電極，與外加直流電源接通后，強(qiáng)制電流在體系中通

14、過，從而在電極上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。,原電池和電解池,標(biāo)準(zhǔn)電池：高可逆電池，可以配合電位計(jì)，測定另一個(gè)原電池的地動(dòng)勢。標(biāo)準(zhǔn)電池的溫度系數(shù)較小，受外界影響較小。,電極反應(yīng),電極：指與電解質(zhì)相接觸的第一類導(dǎo)體，如銅電極、鋅電極等。電極是電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的地方，也負(fù)責(zé)導(dǎo)電，與溶液接口處有得失電子的反應(yīng)發(fā)生。,電極反應(yīng),在原電池和電解池中，反應(yīng)物于其上獲得電子的電極，稱為陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。而給出電子的電極，稱為陰極。在原電池（A）中，正極是陰極

15、，負(fù)極是陽極。電解池（B）與之相反。,電極反應(yīng),在原電池和電解池中，第一類導(dǎo)體和第二類導(dǎo)體構(gòu)成了一個(gè)串聯(lián)體系。在兩類導(dǎo)體的接口上必然會(huì)有得電子或失電子的化學(xué)反應(yīng)，稱為電極反應(yīng)。,電極電位,電極反應(yīng)中反應(yīng)物和產(chǎn)物的活度（或氣體分壓）均等于1時(shí)的平衡電位，叫做標(biāo)準(zhǔn)電極電位。α氧化態(tài)和α 還原態(tài)均等于1，則φ 就是標(biāo)準(zhǔn)電極電位。將各種電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位按照其代數(shù)值增大的順序排列，稱為電化序。,電極的極化,可逆電池?zé)o電流通過時(shí)，其電極電

16、位為平衡電位。但在電極上有電流通過時(shí)，其電極電位就將發(fā)生變化，偏離其平衡電位值，這種現(xiàn)象稱為電極的極化。有電流通過時(shí)，陰極電極電位向負(fù)的方向偏移的現(xiàn)象叫做陰極極化，而陽極電位向正的方向偏離的現(xiàn)象叫做陽極極化。,電化學(xué)極化,指電極上的電化學(xué)速度小于電子運(yùn)動(dòng)速度而造成的極化。在電鍍中，使陰極發(fā)生較大的電化學(xué)極化作用，對(duì)于獲得高品質(zhì)的細(xì)晶鍍層是十分重要的。在一些電鍍?nèi)芤褐屑尤虢j(luò)合劑和添加劑，以及在一定范圍內(nèi)提高它們的濃度，都可以增加陰極

17、的電化學(xué)極化作用。升高溫度，會(huì)降低電化學(xué)極化作用。,濃差極化,以兩個(gè)銀電極插入AgNO3溶液中進(jìn)行電解為例，Ag+在電極附近不斷被消耗，而Ag+在溶液中的擴(kuò)散速度小于消耗速度，使電極附近Ag+濃度大大低于本體溶液濃度，這就是濃差極化。,濃差極化,若擴(kuò)散速度很慢，則擴(kuò)散到電極表面的反應(yīng)粒子立即發(fā)生反應(yīng)，從而使電極表面附近反應(yīng)粒子濃度為零，此時(shí)的濃差極化稱為完全濃差極化，這時(shí)電極上的電流密度出現(xiàn)最最大值，叫做極限電流。電鍍中，若使用的電

18、流密度范圍超過了這個(gè)極限電流密度，則會(huì)在電極上發(fā)生其他的化學(xué)反應(yīng)，從而使陰極效率大降低，還會(huì)形成不合格的樹枝狀鍍層。因此，一般通過加強(qiáng)攪拌方式，加強(qiáng)溶液的對(duì)流。提高陰極極限電流密度，擴(kuò)大允許使用的電流密度范圍。,析出電位,金屬和其他物質(zhì)（如氫氣）在陰極上開始析出的電位稱為析出電位。析出電位是開始析出的電位。析出電位較正的金屬都能優(yōu)先在陰極上被鍍出來。在鍍鋅時(shí)，溶液中的銅、鉛等金屬離子雜質(zhì)變黑變粗。也可以利用金屬的這個(gè)特點(diǎn)，優(yōu)先

19、作為雜質(zhì)去除。,極化曲線,極化曲線是表示電極電位隨著電流密度而改變的曲線。極化曲線中，橫坐標(biāo)表示電流密度，縱坐標(biāo)表示電極電位。,金屬沉積,在直流電作用下，電解液中的金屬離子被還原，并沉積到零件表面形成具有一定性能的金屬鍍層的過程，就是金屬的電沉積。并非所有金屬離子都能在水溶液中進(jìn)行電沉積，只有當(dāng)陰極達(dá)到平衡電位并獲得一定過電位，即達(dá)到析出電位時(shí)，金屬離子才能沉積。,金屬沉積的基本過程,離子液相傳質(zhì)。前置轉(zhuǎn)移。電荷轉(zhuǎn)移。形成晶體

20、。,單鹽鍍液中金屬電沉積過程,特點(diǎn)：金屬離子以水化離子形式存在，在陰極上水化數(shù)下降或水化層重排，然后部分失水的金屬離子得電子而放電，并吸附在電極表面。接著吸附原子失去水化層進(jìn)入金屬晶格。,絡(luò)鹽鍍液中金屬電沉積過程,特點(diǎn)：絡(luò)合物金屬離子放電一般比簡單金屬離子放電要困難，沉積過程表現(xiàn)較大的電化學(xué)極化。,金屬的陽極過程,陽極分成可溶性陽極和不可溶陽極。陽極極化曲線與鈍化現(xiàn)象。影響陽極極化的主要因素：金屬本性、溶液成份、酸堿性、工作條件。,