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《（?。╇婂冩嚭蜔o(wú)電鍍鎳實(shí)驗(yàn)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、材料基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（二）材料化學(xué)及表面處理實(shí)驗(yàn)(Ⅰ)電鍍鎳與無(wú)電鍍鎳實(shí)驗(yàn)楊聰仁教授編撰一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠傻吞间摰碾婂?、無(wú)電鍍鎳來(lái)瞭解電鍍、無(wú)電鍍之原理及差異，並可認(rèn)識(shí)電鍍、無(wú)電鍍鎳之施鍍方式與鍍層特性。二、實(shí)驗(yàn)原理2.1電鍍技術(shù)電鍍是將鍍件做為陰極，浸於含欲鍍金屬離子之電解液中，另一端置適當(dāng)陽(yáng)極，通入直流電後，在鍍件表面析出金屬膜的表面處理。電鍍目的在於表面改質(zhì)，提高附加經(jīng)濟(jì)價(jià)值，例如裝飾性用途，鍍貴重金屬、光澤鎳、鋁等；提高表面硬度，增加耐磨耗性，如鍍硬鉻；增加抗蝕性，如鍍錫、鉛；增加導(dǎo)電性，如鍍銀、銅等。為了達(dá)到需求性質(zhì)，皮膜色澤、硬度、均一性、被覆
2、力、厚度、銲接性等，皆是考慮因素，此外，為達(dá)到適當(dāng)管理與鍍?cè)》€(wěn)定性，如何分析、補(bǔ)充，都是應(yīng)考慮的操作要點(diǎn)。電鍍作業(yè)步驟，依序?yàn)?1)研磨，(2)前處理，(3)電鍍，(4)後處理，(5)乾燥等，就欲鍍物件之材質(zhì)、形狀、加工後情況，選擇適當(dāng)處理方式。當(dāng)電解液受外加電壓作用時(shí)，電解質(zhì)的陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，而陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，此現(xiàn)象稱為電解(Electrolysis)，在電解時(shí)，通入之電流量與析出金屬量，需遵守法拉第電解定律，即第一電解定律與第二電解定律：第一定律：在陰極析出之金屬量與通入之電量呈正比。第二定律：在不同電解液中，通入相同電量時(shí)，各溶液析出
3、物質(zhì)質(zhì)量與其電化當(dāng)量成正比關(guān)係。以1秒鐘通過(guò)1安培電流，在陰極析出之物質(zhì)重量，稱為該物質(zhì)之電化當(dāng)量，單位為毫克/庫(kù)侖，為使用方便起見(jiàn)，亦可用克/安培一小時(shí)為單位，表一為常見(jiàn)金屬之電化當(dāng)量。表一、常見(jiàn)金屬之電化當(dāng)量名稱鋅鎘銅銅鎳鎳錫錫鉻鉻銀金化合價(jià)221223243613電化當(dāng)量毫克/庫(kù)倫0.3390.5820.6580.3290.3040.2030.6150.3070.180.08961.1180.681克/安培-小時(shí)1.222.0972.3721.1861.0950.7302.2141.1070.6470.3244.0252.452電解時(shí)，實(shí)
4、際析出重量與依電解定律計(jì)算理論值之比例，用百分率表示，稱為電流效率，即38材料基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（二）材料化學(xué)及表面處理實(shí)驗(yàn)式中m：實(shí)際析出重量(克)，I：通入之電流(安培)t：時(shí)間(小時(shí))C：電化當(dāng)量(克/安培一小時(shí))根據(jù)電解定律和電化當(dāng)量，電流效率公式，可以導(dǎo)出電鍍層厚度之公式為：式中δ：鍍層厚度(毫米)γ：金屬比重Dk：電流密度(安培/平方公寸)2.1.1電極電位(ElectrodePotential)當(dāng)金屬(陽(yáng)極)置入電解液中，溶解的金屬陽(yáng)離子，受電解液中的極性分子吸引，往電解液方向移動(dòng)。但是金屬中的自由電子亦有吸引陽(yáng)離子的作用，使金屬陽(yáng)離子聚積
5、在金屬與電解液界面附近，形成「電雙層」(Electricaldoublelayer)，產(chǎn)生了電壓，即金屬的電極電位。金屬的電極電位，可視為金屬釋出電子能力的電化學(xué)位能，金屬釋出電子傾向愈大，其電化學(xué)位能愈高，金屬的電極電位絕對(duì)值無(wú)法測(cè)定，通常以相對(duì)於氫標(biāo)準(zhǔn)電極零電位比較而得。Mn++ne-àME0H++e-à1/2H2E0=0伏特按照能斯特方程式(Nernstequation)在25℃時(shí)，並假設(shè)金屬為標(biāo)準(zhǔn)熱力狀態(tài)(aM=1)離子濃度的改變?yōu)橛绊戨姌O電位的主要因素，將溶液稀釋的話(即降低值)，會(huì)使得E值向負(fù)方向移動(dòng)，也就是金屬更容易溶解，當(dāng)=1，
6、E=E0=標(biāo)準(zhǔn)電極電位，E0值為較大之負(fù)值時(shí)，代表金屬易溶解成陽(yáng)離子，此類金屬如鉀、鈉、鋁，活性大或容易氧化。38材料基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（二）材料化學(xué)及表面處理實(shí)驗(yàn)2.1.2電鍍液的組成(1)欲鍍上金屬之離子欲鍍上金屬之離子在電鍍液中或以簡(jiǎn)單的水合離子(hydratedion)形態(tài)存在，通常用Mn+表示，或以錯(cuò)合離子(complexion)形態(tài)存在，離子濃度一般為1.0~3.0M。在合適電流密度條件下，簡(jiǎn)單的水合離子適合於形狀簡(jiǎn)單的鍍件，電鍍時(shí)金屬沈積速度快，生產(chǎn)率高。但對(duì)於形狀複雜的鍍件，為了使其厚度均勻，通常採(cǎi)用金屬錯(cuò)離子，使金屬在鍍件上的沈積速度減
7、慢，以得到細(xì)致的光亮平滑的鍍層。實(shí)際中採(cǎi)用何種形式的欲鍍金屬離子，應(yīng)視鍍件表面狀態(tài)及鍍層質(zhì)量要求而定。一般情況下，以簡(jiǎn)單金屬水合物離子形態(tài)存在的電鍍液比較穩(wěn)定，不易變質(zhì)，而以金屬錯(cuò)合離子形態(tài)存在的電鍍液則較不穩(wěn)定，容易分解。(2)電解質(zhì)合適的電鍍液導(dǎo)電性是通過(guò)調(diào)整電解質(zhì)的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電解質(zhì)在電鍍液中同時(shí)還有控制pH值的功能，尤其是在陽(yáng)極析出氧氣或陰極析出氫氣時(shí)，電解質(zhì)對(duì)pH值的變化能起緩衝之作用，即減少pH值的變化量。這是因?yàn)椴徽撌顷帢O析出氫氣，使陰極附近的pH值增大，還是陽(yáng)極析出氧氣使陽(yáng)極附近pH值減少，都會(huì)造成氫離子濃度的改變而影響某些電
8、解質(zhì)的電離度或電解質(zhì)形成金屬氫氧化物沈澱，故需使氫離子濃度變化很小，pH值維持不變。(3)錯(cuò)合劑(Complexingagents)為了使某些金屬沈積
