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高磷化学镀镍体系的设计及镀层钝化方案

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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 /gM2 /g△M/g△v/(μm/h)t/s
163219.445919.63480.188916.8628
163119.276819.44370.166914.9068
163419.833420.02180.188416.8242

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 /gM2 /g△M/g△v/(μm/h)
163319.134819.38430.249511.1384
163519.445719.67850.232810.3829
163719.262319.39440.13215.8973
163819.311819.44730.13556.0491
164019.893020.01730.12435.5491
179721.553921.64160.08773.9152

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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