電鍍理論與工藝課后復習

1、1、 電鍍的概念？答：電鍍是用電化學方法在固體表面電沉積一薄層金屬、合金或金屬與非金屬粉末一起形成復合電沉積層并承擔一定功能的過程。2、 電鍍的目的？答：電鍍的主要目的是對基體的防護，耐磨，防腐，同時兼有裝飾的功能，還起到特點功能和特定意義。3、 合格電鍍層的基本要求？答：鍍層結構致密、厚度均勻、鍍層與基體結合牢固并能夠承受一定條件下的腐蝕（指鍍層對基體的防護特性）。在某些情況下，進一步要求鍍層內應力要小，柔順性好有較高的硬度、色彩、光亮和均勻沙面等。對于功能性鍍層，根據其具體要求使用目的，要求鍍層可耐高溫、耐潮濕環(huán)境腐蝕、耐海洋性氣候腐蝕等。4、 電鍍層的分類？答：按用途可分為防護性鍍層、防

2、護性-裝飾性鍍層、功能性鍍層；按鍍層的電化學性質分類可分為陰極性鍍層、陽極性鍍層。第二章1、 游離配合劑的影響？答：1、能使電解液穩(wěn)定；2、促進陽極的溶解；3、增大陰極極化。2、 合金共沉積的類型？答：合金共沉積可分為正則共沉積、非正則共沉積、平衡共沉積、異常共沉積和誘導共沉積。3、 要實現二元合金共沉積的必要條件？答：1、合金中的兩種金屬至少有一種金屬能單獨從水溶液中沉積出來；2、金屬共沉積的基本條件是兩種金屬的析出電位要十分接近或相等。4、 實際金屬共沉積是的特點和影響因素？答：電極材料在形成合金時的去極化作用、極化作用、雙電層結構的影響、金屬離子在溶液中狀態(tài)的影響。5、 添加劑的主要作用

3、？答：使鍍層具有良好的致密性、光澤性；增加了陰極極化作用、增加光亮作用、增加整平特性、降低內應力的作用、提高電流效率等。6、 添加劑應該具有哪些特性？答：1、擴寬電鍍液的pH、溫度和電流密度的使用范圍；2、能影響電結晶的結構，具有微觀整平效果，有利于提高鍍件表面的平滑和光亮；3、降低表（界）面張力，有利于對鍍件的潤濕；4、促進在陰極表面產生的氫氣盡快脫離，可防止鍍件產生凹痕和針孔；5、經過表面活性劑清洗的鍍件，其電鍍效果明顯改善。7、 電鍍添加劑的類型？答：電鍍添加劑可分為絡合劑、光亮劑、表面活性劑、整平劑、應力消除劑、除雜劑和潤濕劑等。8、 整平劑的整平作用可分為哪幾類？答：正整平、負整平、

4、幾何整平。9、 整平劑的特點？答：1、能強烈阻化陰極過程，能使陰極極化提高50120mV；2、能夾雜在鍍層中，或在陰極上陰極上還原而被消耗；3、整平劑在峰處的吸附量大于谷處的吸附量。10、 三層鎳及雙層鎳的抗腐蝕原理？答：如圖所示，電鍍雙層鎳是在鋼鐵基體上先鍍上一層低硫（S<0.005%）的半光鎳，再在半光亮鎳上鍍上一層含硫（0.04%<S<0.15%)的光亮鎳，表面在鍍鉻。在雙層鎳之間，由于含低硫的半光亮鎳的電位較正，當腐蝕介質穿過鉻及光亮鎳層的孔隙到達半光亮鎳時，在光亮鎳和半光亮鎳之間，就產生電位差，形成腐蝕電池，含硫量高的光亮鎳成為陽極，半光亮鎳成為陰極，光亮鎳成為犧牲

5、陽極而腐蝕，從而延緩了腐蝕介質向基體垂直穿透速度，顯著提高了鍍層對基體的防腐蝕保護作用，維持雙層鎳之間的電位差，是提高鍍層耐蝕性的關鍵，通常要求兩層鍍層的電位差應在120mv之上，電位差的形成是采用不同含硫量的光亮劑來實現的。雙層鎳的耐蝕性還同時受光亮鎳和半光亮鎳厚度比的影響。對鋼鐵基體來說，半光亮鎳的厚度占鍍鎳層總厚度的2/3時，耐蝕性最好。電鍍三層鎳是在半光亮和光亮鎳之間，再鍍上一層約1um左右的高硫鎳（S>0.15%），最后在鍍鉻。因為高硫鎳層中的含硫量比光亮鎳層更高，在三層鎳中電位最負，當腐蝕介質通過鉻、光亮鎳、高硫鎳的孔隙，到達半光亮鎳表面時，半光亮鎳與高硫鎳之間的電位差比雙電

6、層鎳更大，而且相對于光亮鎳來說，高硫鎳是陽極鍍層，它是犧牲自己，來保護光亮鎳和半光亮鎳不受腐蝕，從而進一步延緩腐蝕介質沿垂直方向穿透的速度，所以三層鎳防護性比雙層鎳的防護性更為優(yōu)越。11、 電鍍液分散能力和覆蓋能力的概念？答：分散能力就是電解液使零件表面鍍層的厚度均勻分布的能力，也叫均鍍能力；覆蓋能力就是電解液使零件深凹處沉積金屬鍍層的能力，也叫深度能力。12、 以初次電流分布、二次電流分布來說明電解液的分散能力？答：當不存在極化時，電流在陰極表面上的分布稱為初次分布，及不考慮點化學系因素的影響，而只考慮幾何因素的影響，在陰極表面上的電流分布。這時電流流過電路的阻力只有導線和金屬電極的電阻與電

7、解液的電阻。由于金屬導線和金屬電極的電阻遠小于電解液的電阻,可以忽略不計。假設陰極極化不存在時的電流分布為初次電流分布，此時 R極化0。當電流為初次分布時：I1/I2=R電液2/R電液1，因電解液的電阻R=pL/S，由于遠近陰極的面積S相同，電解液的電阻率也相同，并且令L2=L1+L。因此I1/I2=R電液2/R電液1=L2/L1=1+L/L1=K(K為常數），可見當陰極極化不存在時，近陰極和遠陰極上的電流密度與他們和陽極距離成反比。I1/I2=D1/D2=1+L/(L1+1/p + /D)，式中I1/I2=D1/D2就是陰極的實際電流分布；p為電解液電阻率；L為遠近陰極與陽極距離只差；/D為

8、極化率（度），只有當I1/I21時為理想的分散能力。13、 改善電解液分散能力的方法？答：在電鍍溶液中加入一定量的強電解質、采用配合物電解液、在電鍍溶液中加入適量的添加劑、改善幾何影響因素如采用象形陽極法、保護陰極法、輔助陽極法、調整陽極的排布等。14、 影響覆蓋能力的因素及改善覆蓋能力的方法？答：影響因素有基體金屬本性的影響、基體金屬組織均勻程度的影響、基體金屬表面狀態(tài)的影響；改善方法有施加沖擊電流、增加欲鍍工序、加強鍍前處理等。15、 微觀整平能力的概念？答：在一定的條件下，電鍍溶液在微觀粗糙表面上均勻地沉積出金屬的能力。16、 電鍍液的成分組成及其相應的作用？答：主鹽：提供被鍍金屬離子，

9、能在陰極上沉積出所要求的鍍層金屬的鹽；導電鹽：能夠提高溶液的電導率，對放電金屬離子不起絡合作用的堿金屬或堿土金屬的鹽類（包括銨鹽）；緩沖劑：加入電鍍液中，能使溶液在遇到酸或堿時，溶液的PH值變化幅度減小；絡合劑：在電鍍生產中，加入絡合劑，可以控制電鍍液電位，提高極化；陰極極化劑：在電解時能使陽極電位變負，促進陽極活化，防止鈍化；潤濕劑：能消除電鍍液中內應力，防止出現針孔；添加劑，如光亮劑，整平劑等，能夠提高電鍍液中陽極極化，光亮劑能夠提高鍍層光亮度，整平劑提高鍍層平整度，即添加劑能夠改善電鍍液性能和鍍層質量。第三章1、 電鍍中，鍍層與基體金屬結合的基本形式？答：鍍層與基體金屬結合方式主要有三種

10、：1、基體表面微觀不平而產生機械附著；2、基體金屬與沉積金屬分子間的作用力；3、沉積金屬延續(xù)基體金屬金相結構或擴散入基體金屬中的金屬間力作用。只有當鍍層與基體金屬發(fā)生分子間和金屬間力的結合時，鍍層與基體的結合才是牢固的。分子間力和金屬間力只有在很小的距離內才能表現出來。2、 電鍍前處理方式及其類型？答：1、粗糙表面的整平，如機械磨光、機械拋光、電拋光、滾光、震動光飾、離心光飾、刷光、噴砂處理等；2、除油，如有機溶劑除油、化學除油及電化學除油；3、侵蝕，如強侵蝕、電化學侵蝕、弱侵蝕；4、活化，如化學方法、電化學方法等。3、 常見的除油方法有哪幾種？答：常見的除油方法有化學除油、有機溶劑除油、電化

11、學除油和超聲波除油。4、 簡述堿性溶液除油方法的皂化作用和乳化作用？答：皂化作用，可以除去動植物油，就是可皂化油與堿性溶液發(fā)生化學反應而生成肥皂的過程，其反應通式為：(RCOO)3C3H5 + 3NaOH = 3RCOONa + C3H5(OH)3，當R是含有1721個碳原子的烴基時叫硬脂，硬脂發(fā)生皂化反應生成物就是普通肥皂（硬脂酸鈉），如：(C17H35COO)3C3H5 + 3NaOH + 3C17H35COONa + C3H5(OH)3。生成的肥皂和甘油很好的溶解在水中，所以油脂可以從零件表面完全清除掉。乳化作用：就是兩種互不相容的液體形成乳濁液的過程，就是一種液體呈極細小的液滴分散在另

12、一種液體中。乳化劑是一種表面活性劑，降低了油-液之間的界面張力，油變成小液滴分散在溶液中以達到除油的目的。4、 堿性除油溶液的主要成分？答：氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸三鈉、乳化劑和（偏硅酸鈉）5、 電化學除油中陰、陽極除油方法的特點？答：陰極除油特點是在制件中析出H2，除油時析出氫氣量多，分散性好，氣泡尺寸小，故乳化作用強烈，除油效果好，速度快，不腐蝕零件。但析出的氫氣會滲入金屬內部引起氫脆，當溶液中含有鋅等離子時，零件表面析出一層海綿狀金屬，污染金屬零件，并影響鍍層結合力。陽極除油時在制件中析出氧氣，除油時一方面析出氣泡，泡少兒大，與陰極除油相比起乳化能力差，其除油效率低；另一方面由于OH-放電

13、，使陽極表面溶液的PH值降低，不利于除油，同時陽極除油時析出的氧氣促使金屬表面氧化，甚至某些油脂也被氧化，有些金屬或多或少發(fā)生陽極溶解，但陽極除油不會發(fā)生氫脆，鍍件上也不會有其他金屬雜質析出。6、 制定表面準備工藝流程的原則？答：1、若金屬零件附著大量油污，且銹蝕嚴重時，在侵蝕前必須進行初步除油；2、零件每經過一次除油之后，必須用水充分洗滌，而且用熱水洗滌；3、零件經過侵蝕之后，至少要經過兩道冷水洗滌，第二道流動水洗，并且應合理的確定水流方向，以使油污的不斷排除。侵蝕后不要用熱水洗滌，以免零件表面遭到過腐蝕；4、零件附著礦物油和拋光膏時，最好先用有機溶劑或清洗劑除油，除油后零件進行干燥。不要把

14、有機溶劑帶入后續(xù)工序；5、零件經過前處理后，在電鍍之前最好在進行一次電化學除油，除油時間在12分鐘即可，隨后清洗干凈，馬上轉入弱侵蝕液中處理0.51分鐘，然后迅速轉入電解槽進行電鍍；6、弱侵蝕永遠是前處理的最后一道工序。弱侵蝕后只能用流動冷水清洗，換著去電鍍，如果弱侵蝕后不能馬上進行電鍍，則應將處理后的零件存放在稀的碳酸鈉溶液中，在進行電鍍時要充分清洗，并重新進行弱侵蝕。第四章（鋅對鐵基材料而言屬于陽極性鍍層）1、硫酸鹽鍍鋅的優(yōu)缺點？答：優(yōu)點為成分簡單，鍍液無毒性，成本低廉、維護容易、允許使用較高的電流密度，沉積速度快、電流效率高（接近100%），適合在線材、帶材上高速電鍍。缺點是由于沒有配離

15、子。陰極極化小，鍍層結晶粗大，鍍液的分散能力和覆蓋能力較差，只使用于形狀比較簡單的零件。2、 硫酸鹽鍍鋅溶液中的基本組成及各組分的主要作用？答：1、硫酸鋅，硫酸鋅既是提供鋅離子的主鹽又是導電鹽；2、硫酸鈉，起到導電鹽作用，提高鍍液的導電能力，并提高電流密度上限，但過高會縮小工作溫度的范圍；3、硼酸，為鍍液的緩沖劑，維持pH值的穩(wěn)定性；4、光亮劑，提高陰極極化，改善鍍液的分散能力和覆蓋能力，并增加鍍層的光亮性和整平性。3、 鍍鋅層鍍后處理工藝及目的？答：鍍后處理包括除氫、出光和鈍化處理，其目的是為了消除電鍍過程中產生的一些缺陷，改善鋅鍍層的理化性能及基材的力學性能，提高鍍層的抗腐蝕能力，延長壽命

16、，改善鍍層的裝飾性能。除氫處理防止氫脆，提高部件使用壽命等；出光處理提高鍍液的光潔度，使平面得到平整；鈍化處理，提高鍍鋅層的耐蝕性，并能夠增加表面光澤和抗污染能力，還可以作為涂層底層使用。4、 鍍鋅后鍍層鈍化膜的形成機理？答：鉻酸鈍化處理是固液界面上進行的多相化學反應過程。其反應交錯進行，相當復雜。成膜機理一般認為是金屬鋅和六價鉻之間的氧化還原反應。鋅作為還原劑，六價鉻是氧化劑，它被還原成三價鉻，主要反應：Cr2O2-7 + 3Zn2+ + 14H+ 3Zn2+ + 2Cr3+ + 7H2O; 2CrO2-4 + 3Zn2+ + 8H2O，其中一式占絕對優(yōu)勢，印在酸性較強的溶液中六價鉻主要以C

17、r2O2-7形式存在。還有以下反應：Zn + 2H+ Zn2+ + H2，由于反應消耗大量的氫離子，是金屬溶液界面上的pH值升高，當pH值上升到一定值時，凝膠狀鈍化膜就在界面上析出。鈍化膜主要由三價鉻和六價鉻化合物，水和金屬離子組成，大都是鉻酸鋅等難溶性堿式鹽。在鈍化過程總，膜的生成和膜的溶解同時進行，開始階段，膜的生成占主導地位，隨著時間增長，膜的溶解加快，保持一個動態(tài)平衡。5、 鍍鋅后的鈍化類型？答：軍綠色鈍、金黃色鈍、黑色鈍、藍白色鈍、白色鈍等鈍化工藝。第5章 （銅對鐵基而言屬于陽極性鍍層）1、 為什么光亮酸性鍍銅要用銅陽極？答：在光亮酸性鍍銅中，一般不用電解銅，而采用含磷的銅陽極，這是

18、因為使用電解銅陽極時，一方面溶液產生氧化亞銅（銅粉），使鍍層表面粗糙，產生不合格的銅鍍層。另一方面如果用也會使溶液中的Cu2+濃度升高，鍍液不穩(wěn)定，光亮劑的消耗增加，降低鍍層質量。當陽極和電解液中的Cu2+接觸時產生下列反應：Cu + Cu2+ = 2Cu，另外，陽極的不完全氧化也會產生一價銅離子：Cu - e = Cu+,這些Cu+在陽極表面形成Cu2O而懸浮在電解液中，產生“銅粉”、毛刺、鍍層粗糙不亮。如果陽極中含有少量的磷，在陽極表面生成一層黑色膜，它的成分是Cu3×104S/cm)，它覆蓋在銅陽極表面，阻止過多的Cu2+生成，并加速Cu+的氧化，減少了Cu+的積累和產生，大大

19、減少了Cu+進入溶液的機會。也減少了陽極泥的生成量。第六章1、 光亮鍍鎳工藝與操作上的特點？答：光亮鍍鎳已經形成了三高一低的特點，即高濃度、高溫度、高電流密度和低pH值。硫酸鎳濃度高的鍍液導電性能較好，工作范圍較寬，允許使用較高的電流密度，能提高沉積速度、鍍層的光亮度和整平性，但鍍液均一性差，成本高，帶出損失大。2、 鍍鎳光亮劑的分類且分別說明其主要作用？答：鍍鎳光亮劑可分為1、初級光亮劑（第一類光亮劑）：具有顯著減小鍍鎳層晶粒尺寸的作用，使鍍層產生柔和的光澤，但不能產生鏡面光澤，也能抵消次級光亮劑所產生的張應力，能降低鍍層的內應力，提高鍍層的韌性和延展性；2、次級光亮劑（第二類光亮劑）：能得

20、到光亮鍍層，但光亮區(qū)電流密度范圍狹窄，鍍層張應力和脆性大，還具有整平作用，對基體表面原油的細微粗糙處起到補漏、填平作用，能大幅度提高陰極極化，顯著改善電解液的分散能力；3、輔助光亮劑，可改善鍍層的覆蓋能力，降低電解液對金屬雜質的敏感性，減少針孔；出光快；降低次級光亮劑的消耗量。3、 光亮鍍鎳電解液的組成成分？答：有主鹽、緩沖劑、陽極活化劑、潤濕劑、光亮劑、組合劑等。4、 簡述鎳封閉原理？答：鎳封閉又稱復合鍍鎳。鎳封閉工藝是在一般光亮鎳電解液中加入固體非金屬微粒（直徑<0.5um），借助攪拌，使固體微粒與鎳離子共同沉積并均勻分布在金屬組織中，在制品表面形成金屬鎳和非金屬固體顆粒組成的致密鍍

21、層，在這種鍍層上沉積鉻時，由于微粒不導電，所以微粒上無鉻沉積，從而得到微孔型的鍍層。作為防護性裝飾性鍍層的微孔數一般以100005000孔/cm2為宜，微孔數過少，耐蝕性提高的不明顯，微孔數過多（達80000孔/cm2）鍍層會出現倒光現象，影響裝飾性，同時鍍鉻層厚度也不能過厚，一般在0.250.5um為好，如鍍鉻層過厚，會出現搭橋現象，把微孔表面遮住，微孔會因此而消失，達不到鍍微孔鉻的目的。5、 在電鍍鎳鐵合金中電解液的主要組成和穩(wěn)定劑的主要作用？答：主要組成有硫酸鎳、氯化鈉、硼酸、潤濕劑、光亮劑等等。穩(wěn)定劑的作用能在較寬的工藝范圍內，與三價鐵形成十分穩(wěn)定的絡合物，以阻止氫氧化鐵的形成，同時在

22、電解過程中，消耗要慢，并能與光亮劑很好的配合，且不影響鍍層的力學性能和物理性能。第7章 （鍍鉻對鐵基材料而言屬于陽極鍍層）1、 鍍鉻的種類？答：基本類型，按鍍鉻層分類：鍍硬鉻、乳白鉻、松孔鍍鉻、黑鉻與其他黑色鍍鉻層；按電解液分類：普通鍍鉻電解液、復合鍍鉻電解液、自動調節(jié)鍍鉻電解液、快速鍍鉻電解液、四鉻酸鹽鍍鉻電解液、低濃度鉻酸鍍鉻電解液、三價鉻鍍鉻電解液。2、 鍍鉻的特點？答：特點1、鍍鉻電解液的主要成分是鉻酸而不是金屬鉻鹽；2、在鍍鉻液中，必須加入一定量的局外陰離子才能是電鍍過程正常進行；3、電解液的分散能力很低，不易得到均勻的鍍層；4、鍍鉻時使用的電流密度很高，槽電壓很高，通常612V；5

23、、鍍鉻電解液的電流效率低；6、陽極采用鉛、鉛-銻合金或鉛錫合金等不溶解行陽極，不能用金屬鉻作陽極；7、不同的工藝參數可得到不同性質的鍍層。3、 簡述電鍍鉻的陰極過程？答：當鍍液的pH值<1時，Cr2O2-7為主要存在形式；當鍍液的pH值為26時存在下列平衡：Cr2O2-7 + H2O 2HCrO-4 2H+ + 2CrO2-4；當pH值>6時，CrO2-4為主要形式，因此，鍍鉻的同時存在其他離子，當pH值減小或鉻酐的濃度增加時，平衡向左移動，反之，平衡向右方向移動。鍍鉻陰極過程，當電解液中不含硫酸時，陰極上只析出氫氣，沒有其他還原反應發(fā)生；鍍液中含有少量的硫酸時，陰極極化曲線由幾段

24、曲線組成，在ab段，陰極上沒有氫氣析出和鉻的還原，測定陰極區(qū)鍍液的PH值小于1，存在的離子形式主要是Cr2O2-7，此時的陰極反應為Cr2O2-7 + 14H+ +6e = 2Cr3+ +7H2O，隨著電極電勢向負方向移動，反應速度不斷增加，到達b點過后，陰極上明顯的有氫氣析出：2H+ + 2e = H2 ，在bc段，隨著兩個反應同時進行，但表征反應速度的電流密度確隨著電極電勢的變質而降低，顯然有物質阻礙了電化學速度，這是由于陰極膠體膜的形成阻礙電極反應速度。陰極膠體膜理論：在陰極極化曲線b點以后，由于氫氣的析出，導致近陰極區(qū)PH值增高，當PH值達到3左右時，近陰極區(qū)的Cr3+生成Cr(OH)

25、3膠體沉淀并與Cr(VI)組成了堿式鉻酸鉻Cr(OH)3Cr(OH)CrO4，這是一種粘膜物質稱為膠體膜或陰體膜，這種膠體膜致密而均勻地吸附在陰極表面上，它只允許半徑較小的H+通過膠體膜放電，而HCrO-4的放電收到阻礙，使陰極極化顯著增加，電流密度明顯較低。如果電解液中沒有硫酸存在，PH值較高，沒有Cr(VI)還原Cr3+的過程。氫氣的析出阻礙了鉻的析出，當鍍液中有硫酸存在時，硫酸對陰體膠體膜有一定的溶解作用，因此近陰極區(qū)膠體膜處于不斷形成與不斷溶解的動態(tài)過程。當電極電勢達到c點相對應的數值時，發(fā)生HCrO-4 還原為鉻的反應：HCrO-4 + 6e + 3H+ Cr + 4OH-，在cd段，同時進行前三個反應，且隨著電極電勢向負方向移動，反應速度不斷增加。4、 簡述鋼鐵零件多層鎳鍍鉻的