電鍍和化學鍍.ppt

電鍍和化學鍍 實驗目的 1 掌握恒電流密度法在銅基體上電鍍鋅的原理和實驗技術 通過實驗使學生了解到電鍍的原理和過程 2 了解添加劑 電流密度 鍍液pH值對電鍍的影響 通過電流效率的計算認識到電鍍過程中存在的副反應 3 了解化學鍍的原理和過程 電鍍 在含有金屬離子的溶液中 在電場的作用下 金屬離子在陰極得到電子并被還原 從而沉積在陰極金屬基體表面 以鍍銅為例 陰極主要反應 Cu2 aq 2e Cu s 陽極主要反應 Cu s Cu2 aq 2e 實驗原理 化學鍍 以化學鍍鎳為例 利用鎳鹽溶液在強還原劑次亞磷酸鈉的作用下 使鎳離子還原成金屬鎳 反應過程為 Ni2 H2PO2 H2O HPO32 3H Ni反應必須發(fā)生在催化活性表面上 如Fe等金屬基體 且需要在較高的溫度 60 T 95 下 反應才能進行 實驗原理 儀器和試劑 恒電位 電流儀 磁力攪拌器 水浴加熱裝置 銅 鋅電極 不銹鋼片 pH試紙 KCl ZnCl2 H3BO3 鍍鋅添加劑 氯鋅 8號 NaOH 鹽酸 硫酸鎳 次磷酸鈉 檸檬酸鈉 蘋果酸 琥珀酸 乳酸 丙酸 實驗步驟 1 工作電極的準備 用剪刀裁取6段1 5cm的銅片 用砂紙將銅片一面打磨至光亮 然后進行陰極電解除油 陽極為不銹鋼片 電壓為2 5V 時間1min左右 銅片為陰極 觀察有明顯氣泡在電極表面析出 隨后用一次水清洗銅片 用濾紙吸干表面水分 然后在銅片上標記出1 1cm2的面積待電鍍 注意每次實驗中 銅片只能使用一次 計算面積時銅片的兩面都要計算在內 2 電鍍液的配制按以下的配方配制100ml鍍鋅基礎溶液 KCl200g LZnCl260g LH3BO325g L 實驗步驟 3 添加劑對電鍍的影響取上述電鍍液40ml在小燒杯中 用pH試紙測量出溶液的pH值并記錄 然后插入鋅片作為陽極 銅片為陰極 施加直流電 電鍍過程中開啟攪拌 調節(jié)電流密度為15mA cm 2 電鍍時間為5分鐘 觀察銅片電極表面鍍鋅層的顏色和均勻性 實驗步驟 3 添加劑對電鍍的影響然后在上述溶液中加入鍍鋅添加劑 氯鋅 8號 20mL L 溶解均勻后 同樣在銅片上進行電鍍 電流密度為15mA cm 2 電鍍時間為5分鐘 觀察銅片電極表面鍍鋅層的顏色和均勻性 和以上未加添加劑的進行對比 實驗步驟 4 電流密度對電鍍的影響在上述加入添加劑的鍍液 對銅片進行電鍍 電流密度為70mA cm 2 電鍍時間為5分鐘 觀察銅片電極表面鍍鋅層的顏色和均勻性 實驗步驟 5 鍍液pH值對電鍍的影響用鹽酸將上述溶液的pH值調整至2 然后在此條件下進行電鍍 電流密度為15mA cm 2 觀察銅片上鋅鍍層的顏色和電鍍過程中的現(xiàn)象 然后在上述溶液中加入20wt 的NaOH溶液 調節(jié)pH值為8 觀察溶液的現(xiàn)象 然后在此條件下進行電鍍 電流密度為15mA cm 2 觀察銅片上鋅鍍層的顏色和電鍍過程中的現(xiàn)象 實驗步驟 6 電流效率的計算 另取上述鋅基礎溶液40mL在小燒杯中 加入鍍鋅添加劑 氯鋅 8號 20mL L并溶解均勻 取一個銅工作電極稱其質量 待鍍面積總共為2cm2 然后放入鍍液中 施加電流密度為15mA cm 2 電鍍時間為10分鐘 然后取出用蒸餾水沖洗干凈 并用熱風吹干 稱重 計算出沉積上的Zn的質量 再和理論沉積量進行比較 計算出電流效率 實驗步驟 7 化學鍍鎳 按以下配方配100mL化學鍍鎳溶液NiSO4 7H2O30g LNaH2PO2 H2O36g LC4H6O45g LNa3C6H5O7 2H2O14g LC4H6O515g LC3H6O315mL LC3H6O25mL L 實驗步驟 7 化學鍍鎳 取上述溶液40mL于小燒杯中 加熱至90度 將鐵制樣品 如螺釘 先進行陰極電解除油 條件同銅片的處理方式一樣 然后用5 鹽酸溶液浸泡除去表面的銹 然后放入溶液中 觀察實驗現(xiàn)象 注意 如果溶液中水蒸發(fā)較快 應適當補充一次水維持溶液體積 20分鐘后取出 用蒸餾水沖洗干凈 并用熱風吹干 觀察鐵制樣品上的鎳鍍層并記錄實驗現(xiàn)象 實驗步驟 注意事項 1 測定前仔細了解儀器的使用方法 2 電極表面一定要處理干凈 除油完全后水膜應浸潤金屬表面 思考題 1 在電鍍Zn的溶液中加入添加劑后 鍍層會變得致密和光亮