金属电镀实验报告Word格式.docx
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稀盐酸锌镀层钝化液铬酐硫酸硝酸温度时间
200g/L10g/L10g/L室温2-5秒
范围8~15g/L80~120g/L6~8ml/L3~5ml/L1~4A/dm15~40℃
2
标准12g/L100g/L8ml/L4ml/L3A/dm25℃
化学镀镍溶液硫酸镍次亚磷酸钠醋酸钠硼酸温度
30g/L10g/L10g/L5g/L90℃
镀镍层孔隙率的测定溶液铁氰化钾氯化钠贴滤纸
20g/L20g/L10分钟
孔隙率=孔隙斑点数/被测表面积点滴法测定镀锌层厚度溶液KII2200g/L200g/L
尖端内径为1.5-2.0毫米滴管,溶液在镀层表面停留
60秒,每一滴溶液溶解镀层厚度1.8um(30℃)
4实验步骤
4.1在镀槽中加适当氯化钾镀锌溶液;
4.2剪3.5cm×
3.5cm铁片,计算面积。
用盐酸退锌,去除挂灰,擦干,用去污粉除油,称量;
4.3安装.两片锌片阳极在两边,待镀铁片做阴极在中间,三者平行,串
联电流表,打开直流稳压电源,加大电流至250mA,电镀
20分钟,注意维持稳流,计算电流密度;
4.4电流调至零,关闭直流稳压电源,取下铁片,水洗,擦干,用分析天平称量质量;
4.5用同样的方法再镀一块;
4.6 取一块镀锌铁片用点滴法测定厚度,滴一滴测定溶液维持60秒,用滤纸吸干,再滴第二滴,用同样的方法做,直到露出底层金属,计算锌镀层厚度。
反复弯折铁片角度90度试验镀层的结合力;
4.7另一块镀锌铁片用镊子放入钝化液中2-5秒,取出洗净,观察颜色变化;
4.8 拿50mL干净烧杯用去离子水配制化学镀镍溶液
50mL;
放进90℃水浴中加热恒温10分钟;
4.9 剪
3.5cm×
用盐酸退锌,去除挂灰,擦干,称量,用去污粉除油。
放入化学镀镍溶液中镀20分钟;
4.10取出,洗净,擦干,称量;
4.11剪一块比铁片稍小的滤纸,浸入测定空隙率的溶液后,贴在铁片中间10分钟(注意不要有气泡),取下滤纸,数出蓝色斑点的数目;
第一次电镀锌第二次电镀锌化学镀镍镀前质量m1/g
1.931.931.94
镀后质量m2/g
2.032.072.00
镀层质量m/g0.100.140.06
点滴法测定镀层厚度是用了2滴检测溶液;
扭曲检测
结合力:
镀层牢固,没有脱落现象;
放入钝化液之后镀锌铁片颜色由银色变成黄色,再变成彩色光亮;
测孔隙率时使用了面积为3.3cm×
3.3cm的滤纸,共数出93个蓝色斑点。
5.2电镀锌的电流密度:
J=I/S=0.25A/(3.5cm×
3.5cm)=0.0204A/cm 碱性光亮镀锌的电流效率:
实验中锌的实际析出量为:
第一次镀锌:
100mg/(0.25A×
20min×
60s/min)
=0.3333mg/C第二次镀锌:
140mg/(0.8A×
10min×
=0.2917mg/C 锌的理论析出量为(本文来自:
wwW.xIaocAofanwEn.coM小草范文网:
金属电镀实验报告)0.339mg/C则镀锌的电流效率为:
(0.3333 mg/C)/(0.339 mg/C)
×
100%=98.32% 第二次镀锌:
(0.2917mg/C)/(0.339mg/C)×
100%=86.05%5.3质量法测得第一次镀锌的镀层厚度:
[0.10g/(7.17g/cm)/(3.4cm×
3.5cm)]/2=5.456×
10cm
质量法测得第二次镀锌的镀层厚度:
[0.14
g/(7.17g/cm)/(3.4cm×
3.45cm)]/2=8.323×
10cm
5.4镍磷合金镀层的厚度:
(0.06g/(8.30g/ cm))/(
3.45cm×
3.5cm)=5.987×
10cm 化学镀镍的沉积速度:
5.987um/(20min×
1/60h/min)=17.961um/h5.5孔隙率:
93/(3.3cm×
3.3cm)=8.53个/cm
23
-4
3
5.6 评价两种镀层的外观:
用镀锌法镀后得到的铁片表面较光滑和有光泽,而且镀层较厚,但均匀
度不够高;
用化学镀镍法得到的铁片表面光滑,镀层均匀,但光泽不及化学镀锌好,且镀层较薄。
6讨论与分析
6.1 本组实验中第一次镀锌用电流0.25A,第二次用
0.8A,因为搅拌速度较快则在第二次中得到镀层比较好的铁片。
6.2由计算电流效率可知,第一次实验比较接近理论值,第二次则偏小较多,可能是因为第二次电流较大,搅拌速
度较快使得镀层较难附着在铁片上。
6.3计算的孔隙率较大,滤纸上的斑点都是较小的,几乎没有连起来的斑点,估计是因为小气泡,以及预处理不够到位,或者含有其他杂质造成的。
6.4本次实验需要我们队铁片进行退锌、除灰、除油的预处理,这是实验成功的关键,实验时已经尽力完善此操作,但在其他操作时可能会用手触碰到铁片,使其沾上油污,影响镀层质量。
6.5本组比较两种方法发现,镀锌过程中赶走气泡的操作更需要技巧和经验,镀锌过程出泡不是很均匀,且有一侧有大量气泡,另一侧较少,搅拌太快会让锌层镀不上,太慢则不能镀到光滑的锌层。
但是,镀镍过程气泡均匀出现,比较容易掌控技巧。
7思考题
7.1电镀溶液中的络合剂起哪些作用?
写出碱性镀锌的电极反应。
电镀络合剂能与主盐的阳离子络合而成金属络离子。
在电镀过程中,能有效地促进阴极极化作用,提高电解液的均镀能力和深镀能力,从而使镀层结晶细致光滑;
对保证镀层质量和电解稳定性,起着重要作用。
阴极反应:
Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH- 阴极副反应:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-阳极反应:
Zn-2e-=Zn2+
阳极副反应:
4OH-4e-=O2↑+2H2O
7.2如何选择电镀的电流密度,而镀完后零件要立即冲洗干净?
电流大小取决以下因素:
温度、零件外型复杂程度、活动与搅拌等。
确定电镀电流密度的最好方法是进行霍尔槽试验,经过短时间试验便能得到在较宽的电流密度范围内镀液的电镀效果。
镀完后零件要立即冲洗干净是因为产品电镀完毕出槽之后,表面及孔洞粘附有大量的镀液,而镀液本身通常都有一定的腐蚀性。
如果不清洗干净,会对镀层及基体产生腐蚀,影响了产品的外观及防护性能。
故镀件出槽后,应即用清水冲洗干净,然后加以干燥。
7.3化学镀镍溶液为什么要加缓冲剂?
化学镀镍过程中由于有氢离子产生,使溶液pH值随施镀进程而逐渐降低,化学镀镍体系必须具备PH值缓冲能力,即能维持在一定pH值范围内的正常值,从而稳定镀速及保证镀层质量。
7.4化学镀镍的溶液镀后发生了什么变化,分析可能的原因。
化学镀镍的溶液镀后颜色绿色变浅,溶液的体积减小。
可能因为化学镀镍的过程中由于镍的析出导致二价镍离子量变少,绿色变浅;
且水生成氢气逸出,故溶液体积总体变小。
7.5化学镀镍有什么优点?
化学镀镍的有点有:
工艺简单,适应范围广,不需要电源,不需要制作阳极。
镀层与基体的结合强度好,结合均匀。
成品率高,成本低,溶液可循环使用,副反应少。
由于化学镀镍层含磷(硼)量的不同及镀后热处理工艺的不同,镀镍层的物理化学特性,如硬度、抗蚀性能、耐磨性能、电磁性能等具有丰富多彩的变化,是其他镀种少有的。
篇二:
金属的电镀实验金属的电镀实验一、实验目的
1.了解梯形槽的使用方法;
2.了解电镀溶液的分散能力、电流效率的测定方法;
3.了解电镀溶液中添加剂的作用和杂质对镀层的影响。
二、实验原理
把化学能转化为电能的过程称为电解。
电镀属于电解,是一种电化学沉积过程,是指在含有欲镀金属的盐类溶液中,在直流电的作用下,以欲镀金属或其它惰性导体为阳极,通过电解作用,阴极镀件表面上沉积出金属,获得牢固的金属膜的过程。
(一)梯形槽实验原理
梯形槽也叫赫尔槽,其形状如图II-13-1所示。
槽的容积有三种,即lL、267mL和250mL。
由于槽中阴阳极
放置不平行,故阴极上各部分电流分布是不均匀的,在离阳极近的近阴极端,电流密度较高,在另一端电流密度较低。
通过大量实验,对267mL的梯形槽而言,得到一个在阴极各部分电流密度分布的经验公式(II-13-1),即
DK?
I?
(5.1?
5.24logL)(II-13-1)
式中:
Dk为阴极上某点的电流密度(A/dm2);
I为实
验时的电流强度(A);
L为阴极上该点距近阴极端的距离(cm)。
图II-13-1梯形槽
(二)镀液分散能力的测定原理
镀液的分散能力是指电解液所具有的使镀层厚度均匀分布的能力。
测定的方法有多种,方法不同用来表达分散能力的公式也不同。
因此,为了比较不同镀液分散能力的大小,必须采用同一种方法测量才有意义。
本实验采用远阴极和近阴极的方法(图II-13-2),远阴极和近阴极与阳极的距离比为L2/L1等于K,用这种方法所测得的分散能力可用下式(II-13-2)表达:
m12
Tp?
?
100%(II-13-2)K?
1
K?
式中Tp为分散能力(%);
K为远阴极和近阴极与阳极
距离之比;
m1、m
2为近阴极上和远阴极上金属的增重。
图II-13-2测定分散能力的电镀槽
(三)电镀效率的测定原理
根据法拉弟定律,在电镀镍时,通过电镀槽的电量若为lF(96500C),则应得镍镀层0.5mol(58.69/2g)。
而实际上沉积的镍不到0.5mol,这是由于在电镀过程中,阴极上进行的
--
反应不只是Ni2++2e=Ni,还有2H++2e=H2副反应的存在,使得用于沉积金属的电流只是通过总电流的一部分,而其余部分消耗在副反应上,所以电流效率达不到100%。
电流效率计算公式(II-13-3)如下:
Q实
100%?
100%
W理Q总
II-13-3
图II-13-3测量电流效率线路图
在实际测定镀液的电流效率时,与被测镀槽串联一个铜库仑计(见图II-13-3)。
因为铜库仑计上铜阴极的电流效率为100%,所以根据铜阴极上镀层重量可以得到理论上
的金属镀层的重量或通过电极的总电量。
当采用铜库仑计时,电流效率的计算公式(II-13-4)可表达为:
Qw?
MCu
Q总M?
WCuII-13-4
式中W为被测金属镀层的重量;
M为被测金属的摩尔质
量;
WCu为库仑计阴极上铜镀层质量;
MCu为铜的摩尔质量
(注:
被测金属和铜的摩尔质量的值均随所取的基本单元而定。
)
三、实验仪器和试剂
直流稳压电源;
塑料镀槽;
导线;
普通镍镀液;
库仑
镀液
四、实验步骤
(一)具体操作方法
1.配制电镀溶液(已配好)2.梯形槽实验
将铜阴极和镍阳极均用金相砂纸打磨光亮,用水冲洗干净。
在267mL梯形槽中注入一定量的普通镀镍溶液,装上阳极、阴极试片,接通电源,控制电流在1A,电镀5
min后,取出阴极片用水冲洗,观察其外观,并将试片各区域的镀层外观按下述符号记录下来。
3.镀液分散能力的测定
取两片铜片,用金相砂纸打磨光亮。
用水冲洗,做好近、远阴极标记,吹干后分别准确称重。
将镍阳极和两片铜阴极放在长方槽中,并使L2/L1=2。
将普通镀镍溶液注入长方槽中,接通电源,电流密度控制在1A/dm2。
电镀30
min后,取出阴极用水冲洗、吹干,用分析天平分别称出远、近阴极重量。
4.电流效率的测定
将被测镀液和铜库仑计的阴、阳极(被测镀液为铜阴极、镍阳极,铜库仑计阴、阳极均为纯铜)用金相砂纸打磨,冲洗干净。
两阴极吹干后分别准确称重。
接好线路,镀槽中注入镀液,接通电源,电流密度控制在1A/dm2,电
镀30min后,取出两阴极洗净、吹干,分别准确称取重量。
(二)注意事项
1.电解液化学品有一定的腐蚀和污染,实验和观察过程中应避免手、皮肤直接接触。
2.镀液分散能力和电流效率测定中不是电流为1A,而是电流密度控制在1A/dm2(应该根据实验中试片浸入到镀液中的实际面积进
行计算)。
3.实验完成后,镀液必须倒回原瓶中重复使用。
4.两溶液不可互相污染。
(三)提问
1.由梯形槽实验中所观察的现象说明什么问题?
2.镀液分散能力和电流效率测定中为什么不是电流为
1A,而是要控制电流密度为1A/dm2?
3.铜库仑计在实验中的作用是什么?
五、实验总结
(一)数据处理
1.用规定的符号绘制和标明梯形槽的阴极镀层外观图,并分析所观察现象的原因。
2.将实验数据列表如下,计算镀液的分散能力,并说明镀液分散能力的优劣。
3.将实验数据列表如下,计算电流效率。
写出普通镀液电解池阴、阳电极所发生的半反应,并分析电流效率不为100%的原因。
(二)实验讨论
电镀前要对金属片进行打磨,其目的是为了处理、清洁被镀金属的表面,从而得到结合力好的镀层。
镀层质量的好坏要考虑的因素有很多,主要有:
被镀金属的特性、镀层特性、合适的前处理、合适的电镀溶液、合适的操作条件(电流密度、镀液浓度和各组分比例、镀液温度、时间、后处理)、合适的电镀设备和器具、环境条件等。
1.添加剂对电镀效果的影响
在电镀溶液中加添加剂:
糖精、1,4-丁炔二醇、香豆素等可以明显的提高镀层的光亮度。
加入光亮剂的镀镍溶液称光亮镀液,其中一个配方如下:
试剂名称试剂用量
NiSO4·
7H2O250~300g/L
H3BO3 30~40g/LNiCl2 ·
6H2O20~30 g/L糖精0.6~1g/L
1,4-丁炔二醇0.1~0.2g/L香豆素0.2~0.5g/L十二烷
基硫酸钠0.05~0.1g/LpH4~4.5
2.杂质对镀层质量的影响
在电镀液中如果含有一定量的金属杂质,会影响渡层
的质量,如镀镍溶液中含有Fe离子就会使镀层的质量下降。
3.镀液深度能力的测定
在实际应用中电镀的对象很复杂,好多是管件和带凹槽的工件,因此就要求电镀液有深度能力。
也就是说电镀液在阴极镀件深凹(或孔内)部分镀上金属层的能力。
测定电镀液深度能力的方法很多,方法不同,深度能力的表示方式也不同(与分散能力的测定类似),所以为了比较不同种镀液的深度能力,必须用同一种方法测定。
4.镀件的表面状态对镀层的影响
镀件的表面状态对镀层的光洁度,亮度,镀层的附着力等都有很大的影响。
所以为了得到合格的镀层,镀件的表面必须经过合格的酸洗除锈、碱洗(或有机溶剂清洗)除油,机
械或电化学抛光等。
六、实验延伸
(一)电镀技术
电镀是一个普遍的工业流程。
使用电流,可以将一层金属如铜或镍镀在一有导电性的物体上。
传统电镀的主要目的通常是改变基体表面的特性,改善基体材料的外观、耐腐蚀性和耐磨性。
现在,电镀技术在制备半导体、催化材料、纳米材料等功能性材料和微机电加工领域正日益发挥着重要作用。
国内期刊“电镀与环保”、“电镀与精饰”、
“材料保护”等刊登这方面的研究。
(二)设计一个趣味实验--电镀小饰品
铜片和石墨棒(铅笔芯)分別充当电池的阴极和阳极。
含有镍离子的电解液,在电池的作用下,带正电的镍离子会转移至阴极,在铜片的表面取得电子并附于其上。
电镀前,可用油性书写笔在铜片表面上画图。
由于书写笔的油墨是非导电体,所以镍离子是不会附于油墨所成之图画上,而其余部分均可镀上一层镍(如下图)。
电镀完成后,清水冲洗镀件并用丙酮擦去图画的油墨痕迹,露出底色铜,这样一件工艺电镀品便告完成。
(三)参考文献
1.霍胜娟、李翔晔、黄胜标等(XX)提高电镀锌钢板耐指纹性的研究。
电镀与精饰,31,6-10页。
2.古晓雁、
潘湛昌、肖楚民等(XX)纳米Ni-ZrO2复合电镀研究。
化学工程与装备,(11),5-7页。
3.LeungT.M.,LeeC.C.,YauL.(1987)PhysicalChemistry,2ndedition,FillansLtd,179-197pp.
篇三:
塑料镀金属(大化实验预习)
工科大学化学实验报告实验32塑料表面镀金属
姓名李振坤班号1409103日期XX.10.24同组人学号1140910320大二上学期第6周6课节1~2
一、实验目的
1.熟悉化学镀和电镀的基本知识
2.掌握塑料表面镀金属(化学镀和电镀)的基本原理和操作方法
二、实验原理1.化学镀
三、预习思考题
1.金属电镀与非金属电镀有何异同?
2.敏化处理后,为什么用自来水冲洗后还需要去离子水洗?
四、实验内容
2.化学镀铜
3.镀镍
五、实验结果与讨论
1.说明化学镀和镀镍的现象及原因。
2.讨论镀金属效果的因素。