吴晓光-铵盐镀锌

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1、铵盐镀锌一、实验目的：1．了解和掌握电镀的基本原理，主要设备和工艺操作过程。2．了解铵盐镀锌镀液的组成和配制，和主要工艺参数及其对电镀质量的影响。二、基本原理：将直流电通过电解质溶液，在电极表面发生电化学反应，从而使金属离子在工件（阴极）表面沉积的过程称之为电镀。铵盐镀锌即是用ZnCl2为主盐，以NH4Cl为导电盐形成电解质溶液，通过直流电后在阴极工件上获得Zn镀层。它是目前广泛应用的一种镀锌方法，其优点是镀液成本低，电流效率高，对操作人员危害小，均镀能力和深镀能力均较好。本实验用酸性氯化铵镀锌液是

2、由适量ZnCl2，NH4Cl，醋酸钠和少量“海鸥”洗涤剂组成。其中除主盐ZnCl2，，导电盐NH4Cl外，醋酸钠为络合剂。它使镀液中Zn2+以络离子形式存在，起到提高阴极极化，改善镀液分散能力和覆盖能力以及使镀层结晶细化的作用。“海鸥”洗涤剂是表面活性剂，它不参与电极反应，但吸附于阴极表面，能使镀层平滑光亮。除上述镀液成分外，主要的工艺参数还包括pH值，温度和电流密度。pH值应控制在6～6.4范围，若pH值偏高时，镀液粘度增大，镀层粗糙疏松；pH值偏低，阴极上析氢多。电流效率低，同时镀层会出现垂直条

3、纹。电镀过程中，由于阴极上有H2析出，pH将逐渐升高，应随时加以调整。镀液温度应控制在15～30℃为宜，温度偏低，易使NH4Cl结晶，沉积速度慢，电流效率降低而且电流密度范围变窄；温度偏高，则使镀层粗糙，均镀能力差。电镀过程中温度会逐渐升高，应注意控制。阴极电流密度一般控制在1-2毫安／厘米2，最佳的电流密度根据温度、pH值、锌离子浓度和镀件形状来确定。在锌离子含量高，温度高及pH低的情况下，电流密度可适当加大，这有助于提高阳极极化作用，但电流密度过大，会使镀层发脆。镀件的前期处理也是保证镀层质量重

4、要的工艺环节，包括磨光、抛光、除锈、除油等。三、实验仪器：稳压稳流电源1台锌电极1块碳钢试样2块托盘天平1台量筒500ml1个烧杯1000ml2个温度计100℃1支恒温水浴1个氯化铁、氯化锌、醋酸钠、“海鸥”洗涤剂、水砂纸、pH试纸、丙酮、无水乙醇、脱脂棉等物品。四、实验步骤：1．试验溶液的配制（1）烧杯内放入300ml去离子水，放入恒温水浴中，温度设定为30℃。（2）称取125g氯化铵放入杯内，并用玻璃棒不断搅拌，使之全部溶解。4（3）再称取氯化锌12.5g、醋酸钠50g置于氯化铵溶液中搅拌均匀，

5、全部溶解后加入“海鸥”洗涤剂2－5滴，稀释至500ml。（4）用pH试纸测镀液pH值，将pH值控制在6～6.4范围。2.操作步骤（1）镀前处理：砂纸打磨表面，并分别用丙酮、无水乙醇棉擦洗，冷风吹干。将非工作面用蜡封上。（2）按图所示将阳极锌板及碳钢试样置于一定位置。电镀装置示意图(3)按图接好线路，接通电源前要检查线路联接正确与否，经指导教师检查无误方可进行试验。（4）电镀操作基本条件：PH值6－6.4温度15-30℃阴阳极之间距离6－8cm电镀时间20-30min电流密度1－2mA/cm2（5）电

6、镀开始时电流可稍大些，数秒钟后，再调节至一定范围，以阴极上产生气泡较小为宜。（6）电镀结束后取出锌电极和镀件，用水冲干净，观察镀层表面。五、实验结果处理：1．实验记录试样材料：阴极__________，阳极_________，镀件工作面积_____________，介质成分________，介质温度_______，实验电流密度________，电镀时间________。2．结果与讨论观察镀层质量，分析可能的故障原因，提出改进办法。六、思考题：1．观察阴阳极有无气体析出，写出气体析出的电化学反应式。2

7、．实验中所得镀件的镀层质量如何？你认为应如何提高镀层质量。3.电镀过程中有哪些条件会发生变化？试论述之。4参考文献：1.张淑杰.氨三乙酸—氯化铵镀锌槽液中海鸥洗涤剂的分析.理化检验：化学分册,1990,26(5):3152.铵盐镀锌从氯化铵-氨羧络合剂镀锌电解液中沉积的锌层，结晶细致，镀层光泽美观，分散能力和深镀能力好，适合于复杂零件的电镀。电流效率高，氢脆性较小，可直接镀在高强度钢、铸件、锻件、粉末冶金等特种材料上。该工艺曾在我国普遍应用，但在生产中发现该类镀液存在钝化膜易变色；镀液腐蚀性大；废水

8、中重金属难处理，氨对鱼类有毒等问题。从70年代后期逐渐被锌酸盐镀锌所取代。为发挥弱酸镀锌的优点，80年代初起，无铵氯化物镀锌在我国崛起，铵盐镀锌面临着两个体系的挑战，应用量不断下降。（一）铵盐镀锌的工艺规范（见表2-3-5）表2-3-5铵盐镀锌的工艺规范氯化铵-氨三乙酸氯化铵-柠檬酸氯化锌（ZnCl2）30～4035～45氯化铵（NH4Cl）240～280230～260氨三乙酸（N（CH2COO）3）20～30 柠檬酸（C6H8O7） 40～50聚乙二醇（分子量600