高磷化学镀镍体系的设计及镀层钝化方案




实验仪器:试片材料为铁片(规格50mm*25mm*2mm);实验所用水为去离子水;实验所用镀槽为400mL的烧杯;分析天平,托盘天平,100mL容量瓶,玻璃棒,10μL—1000μL移液枪,玻璃棒,水浴锅,电极电源,导线,精密试纸,石墨阳极,参比电极,对电极,卧式电解池,工作站,托盘,挂具,吹风机,保鲜膜。
实验药品:
六水合硫酸镍(NiSO4 •6H2O)、磷酸二氢钠(NaH2PO4•H2O)、三水合醋酸钠、乳酸、柠檬酸、苹果酸、丁二酸、十二烷基硫酸钠、碘化钾(KI)、碘酸钾(KIO3)、氢氧化钠(NaOH)、浓盐酸、浓硝酸、硫酸铜(CuSO4)、碳酸钠(NaCO3)、硅酸钠(Na2SiO3)、高锰酸钾(KMnO4)、重铬酸钾(K2Cr2O7)、氨水。
实验内容:
一.配制化学镀镍液:
(一)、镀液配方
配方一:
1、准确称取络合剂(三水合醋酸钠<20.4g/L>6.12g、乳酸<8mL/L>2.4mL、柠檬酸<4.2g/L> 1.26g、苹果酸<5.4g/L>1.62g、丁二酸<12.3g/L>3.69g),依次加入装有去离子水的烧杯中溶解;
3、称取主盐六水合硫酸镍盐<25g/L>7.50g,在不断搅拌下倒入含络合物的溶液中;称取磷酸二氢钠(NaH2PO4•H2O)9g在剧烈搅拌下,倒入上述配置好的溶液中;
4、加入稳定剂KI/KIO3 (各5g /L) 0.5mL和表面活性物质十二烷基硫酸钠(8mg/L)0.0024g,充分搅拌,用去离子水稀释至300mL;
5、用氨水调节溶液pH≈4.9。
配方二:
1、准确称取络合剂(三水合醋酸钠<15g/L> 4.50g、乳酸<15mL/L> 4.5mL、柠檬酸<25g/L> 7.50g),依次加入装有去离子水的烧杯中溶解;
2、使用NaOH调节溶液pH,中和至pH=5.5;
3、称取主盐六水合硫酸镍盐<35g/L> 9.00g,在不断搅拌下倒入含络合物的溶液中;称取磷酸二氢钠(NaH2PO4•H2O)<35g/L> 10.50g在剧烈搅拌下,倒入上述配置好的溶液中;
4、加入稳定剂KI/KIO3 (各5g /L) 0.5mL和表面活性物质十二烷基硫酸钠(0.01g/L)0.0030g,充分搅拌,用去离子水稀释至300mL;
5、用氨水调节溶液pH≈4.9。
配方三:
1、准确称取络合剂(三水合醋酸钠<15g/L> 4.50g、乳酸<10mL/L> 3.0mL、柠檬酸<12g/L> 3.60g、丁二酸<8g/L> 2.40g),依次加入装有去离子水的烧杯中溶解;
2、使用NaOH调节溶液pH,中和至pH=5.5;
3、称取主盐六水合硫酸镍盐<25g/L> 7.50g,在不断搅拌下倒入含络合物的溶液中;称取磷酸二氢钠(NaH2PO4•H2O)<32g/L> 9.60g在剧烈搅拌下,倒入上述配置好的溶液中;
4、加入稳定剂KI/KIO3 (各5g /L) 0.5mL、表面活性物质十二烷基硫酸钠(5mg/L)0.0015g和光亮剂硫酸铜<80mg/L> 24mg,充分搅拌,用去离子水稀释至300mL;
5、用氨水调节溶液pH≈4.9。
(二)其他溶液配制:
1、酸洗溶液:浓盐酸稀释,按照1:10稀释,得酸洗溶液;
2、碱洗溶液:50g/L NaCO3、50g/L NaOH、50g/LNaH2PO4 配制300mL溶液;
3、稳定剂(5g/L KI/KIO3 ):分别称取0.5000g的KI 和KIO3于烧杯中,用去离子水溶解,转移至100mL容量瓶中,定容摇匀;
4硝酸点滴液:浓硝酸1:1稀释。
(三)工艺流程:
1、铁片前处理:取三个铁片,称重记录编号和铁片质量m1,进行碱洗除油脱脂,铁片正反面各1min,水洗,酸液中浸泡1min;
2、将上述三种配方配制的镀液至于90℃水浴锅中,将经过处理的铁片分别置于不同配方的镀液中,进行化学镀0.5h;
3、经过化学镀后的铁片经过去离子水冲洗,吹干,称重,记录m2,求算镀速;
4、对经过化学镀后的铁片进行硝酸点滴,记录铁片变色时间t,判断镀层稳定性。
(四)数据记录
编号 | M1 /g | M2 /g | △M/g | △v/(μm/h) | t/s |
1632 | 19.4459 | 19.6348 | 0.1889 | 16.86 | 28 |
1631 | 19.2768 | 19.4437 | 0.1669 | 14.90 | 68 |
1634 | 19.8334 | 20.0218 | 0.1884 | 16.82 | 42 |
二、化学镀镍
根据化学镀速和稳定性,故采用配方二进行化学镀镍
(一)镀液配制:
1、准确称取络合剂(三水合醋酸钠<15g/L> 4.50g、乳酸<15mL/L> 4.5mL、柠檬酸<25g/L> 7.50g),依次加入装有去离子水的烧杯中溶解;
2、使用NaOH调节溶液pH,中和至pH=5.5;
3、称取主盐六水合硫酸镍盐<35g/L> 9.00g,在不断搅拌下倒入含络合物的溶液中;称取磷酸二氢钠(NaH2PO4•H2O)<35g/L> 10.50g在剧烈搅拌下,倒入上述配置好的溶液中;
4、加入稳定剂KI/KIO3 (各5g /L) 0.5mL和表面活性物质十二烷基硫酸钠(0.01g/L)0.0030g,充分搅拌,用去离子水稀释至300mL;
5、用氨水调节溶液pH≈4.9。
(二)补加液配方:
A液:263g/L NiSO4•6H2O (称取13.15g的六水合硫酸镍配制50mL的A液浓缩液);
B液:159g/L一水合次磷酸钠、34g/L 三水合醋酸钠、24g/L 柠檬酸、12g/L乳酸(称取23.40g一水合次磷酸钠,3.40g三水合醋酸钠,2.40g柠檬酸,1.2mL乳酸配制100mL的B液浓缩液);
(三)工艺流程:
1、铁片前处理:取一片铁片,称重记录编号和铁片质量m1,进行碱洗除油脱脂,铁片正反面各1min,水洗,酸液中浸泡1min;
2、将配制的镀液至于90℃水浴锅中,将经过处理的铁片分别置于不同配方的镀液中,进行化学镀1h;
3、经过化学镀后的铁片经过去离子水冲洗,吹干,称重,记录m2;
4、对经过化学镀后的铁片进行硝酸点滴,记录铁片变色时间t。
(四)数据记录:
编号 | M1 /g | M2 /g | △M/g | △v/(μm/h) |
1633 | 19.1348 | 19.3843 | 0.2495 | 11.1384 |
1635 | 19.4457 | 19.6785 | 0.2328 | 10.3829 |
1637 | 19.2623 | 19.3944 | 0.1321 | 5.8973 |
1638 | 19.3118 | 19.4473 | 0.1355 | 6.0491 |
1640 | 19.8930 | 20.0173 | 0.1243 | 5.5491 |
1797 | 21.5539 | 21.6416 | 0.0877 | 3.9152 |
三、钝化
(一)、钝化液的配制
配方一:30g/L 重铬酸钾 300mL的钝化液;
配方二:15g/L NaOH、15g/ L Na2CO3、50g/L Na3PO4•12H2O、15g/L Na2SiO3、5g/L KMnO4,配制300mL的钝化液。
(二)工艺流程:
1、将两种钝化液至于40℃的水浴锅中;
2、取化学镀后编号1635、1797铁片,分别置于配方一和配方二的钝化液中,放置5min,取出水洗吹干,称重记录数据;
3、对上述处理后的铁片进行硝酸点滴,记录铁片变色时间t。
四、电化学测试
对上述铁片进行交流阻抗谱图和塔菲尔图的测量,进一步测试配方的镀速及镀层稳定性。


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