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低温镀铁层沉积速率的研究

放大字体  缩小字体发布日期:2013-03-28  浏览次数:995
核心提示:研究了pH值、温度、电流密度以及主盐的质量浓度对低温镀铁层沉积速率的影响。结果表明:当pH值为1.O时,镀层的沉积速率最大;随着温度的升高,电流密度的增加或者镀液中主盐的质量浓度的增加,镀层的沉积速率增大。

(辽宁工程技术大学矿业技术学院,辽宁葫芦岛125100)

摘要:研究了pH值、温度、电流密度以及主盐的质量浓度对低温镀铁层沉积速率的影响。结果表明:当pH值为1.O时,镀层的沉积速率最大;随着温度的升高,电流密度的增加或者镀液中主盐的质量浓度的增加,镀层的沉积速率增大。

关键词:镀铁层;pH值;温度;电流密度;主盐;沉积速率

中图分类号:TQ153文献标识码:A之章编号:1000-4742(2012)06-0016-02

0前言

无刻蚀低温镀铁工艺是在不对称交流电镀铁工艺的基础上,经过长期的摸索、实践,调整工艺而发展起来的新型镀铁工艺。它省略了槽外刻蚀处理过程,简化了工艺程序,又保持了原工艺的优点,其适用范围也在不断拓宽[1-2]。

在保证镀件质量的前提下,提高镀层的沉积速率,将为企业节约生产成本,带来一定的经济效益。本文讨论了pH值、温度、电流密度以及主盐的质量浓度对低温镀铁层沉积速率的影响,为正确把握镀铁工艺以及合理控制镀层的沉积速率提供一定的理论参考。

1实验

1.1实验设备

FA1104N型分析天平,HH-4型恒温水浴锅,自制不对称交一直流电源。

1.2镀铁工艺参数

FeCl2·4H20350~450g/L,pH值0.8~1.2,12~16A/dm2,45~55℃。

1.3工艺流程

镀液制备→镀前处理(磨光→酸洗→清洗→碱洗→清洗→不对称交直流电镀(对称交流活化→交流起镀→交流过渡镀→初转直流镀→直流过渡镀→全直流镀→镀后处理(碱液浸泡→清洗→干燥)

1.4性能检测

根据《轻工产品金属镀层和铝氧化膜的厚度测试方法测重法》(GB5928-1986)测量镀层的厚度,再计算其沉积速率。

2结果与讨论

2.1pH值对镀层沉积速率的影响

在FeCl2·4H20400g/L,14A/dm2,45℃的条件下,测试pH值对镀层沉积速率的影响,实验结果,如图1所示。

测试pH值对镀层沉积速率的影响

由图1可知:当pH值为1.O时,镀层的沉积速率最大。当pH值为0.8时,镀液的酸度增加,镀液中H+的浓度也相应地增大,镀层的析氢量增加,导致铁的析出变得困难,从而使镀层的沉积速率降低。当pH值为1.2时,H+相对较缺乏,OH-的浓度有所升高,镀液中的Fe3+与OH-反应生成Fe(OH)3沉淀的几率增大,对电镀过程中铁的沉积产生阻碍作用,降低了镀层的沉积速率。所以当pH值为1.0时,镀层的沉积速率最大。

2.2温度对镀层沉积速率的影响

在FeCl2·4H20400g/L,pH值1.0,14A/dm2的条件下,测试温度对镀层沉积速率的影响,实验结果,如图2所示。

温度对镀层沉积速率的影响

由图2可知:随着温度的升高,镀层的沉积速率增大,但增加的幅度不是很明显。温度升高,镀液中Fe2+的热运动速率加大,离子的扩散速率加快,浓差极化减少;同时,温度高时化学反应速率增大,电极反应加快,电化学极化减小。因此,总的阴极极化减小,使铁的析出电位向负方向移动得少,这样有利于铁的析出。铁的析出量增多,则可以使Fe2+在镀件上的沉积速率增大。

2.3电流密度对镀层沉积速率的影响

在FeCl2·4H20400g/L,pH值1.O,45℃的条件下,测试电流密度对镀层沉积速率的影响,实验结果,如图3所示。

电流密度对镀层沉积速率的影响

由图3可知:随着电流密度的增加,镀层的沉积速率增大。由于镀液中的Fe2+受到阴极吸引,不断地向基体表面汇聚。电流密度的增加,使阴极表面提供的还原电子增多,从而吸引更多的Fe2+向阴极表面靠近并发生沉积,导致镀层的沉积速率增大。然而,电流密度过大时,电解液的分散能力差,电极表面上的电流密度分布不均匀,得到的镀层粗糙且厚度不均。因此,实验没有采用更高的电流密度。

2.4主盐的质量浓度对镀层沉积速率的影响

在pH值1.O,45℃的条件下,测试主盐的质量浓度对镀层沉积速率的影响,实验结果,如图4所示。

主盐的质量浓度对镀层沉积速率的影响

由图4可知:随着主盐的质量浓度的增加,镀层的沉积速率增大。当电解液中Fe2+的质量浓度较高时,铁析出时的阴极极化作用较小。这是由于电镀铁时,随着铁的析出,阴极附近离子的质量浓度发生变化。稀溶液的离子的质量浓度变化比浓溶液的相对要快一些,因此,Fe2+的质量浓度低的电解液的阴极极化作用更大一些。由于阴极极化作用越大,使铁的析出电位向负方向移动得越多,铁的析出就相对较难,从而使镀层的沉积速率降低。所以镀液中主盐的质量浓度越高,镀层的沉积速率越快。

3结论

(1)当pH值为1.O时,镀层的沉积速率最大。

(2)随着温度的升高,电流密度的增加或者镀液中主盐的质量浓度的增加,镀层的沉积速率增大。

参考文献:

[1]刘维波,张小鹏,刘增利.机车曲轴镀铁修复疲劳对比试验研究[J].实验力学,2003,18(3):378-382.

[2]戴善生.柴油机曲轴低温镀铁修复工艺[J].机车车辆工艺,2005(3):12-13.

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