焦磷酸盐镀铜

焦磷酸盐镀铜焦磷酸盐镀铜 1．了解焦磷酸盐镀铜的基本原理及其影响因素。 2．掌握钢铁表面电镀铜的一般工艺，学习电镀操作。在工程实际中应用的金属材料，其表面往往有一层或几层覆盖层，常见的如氧化膜层、金属层等，以满足抗蚀、耐磨等各种性能的要求。电镀就是一种应用电解原理在金属表面沉积出一薄层其它金属或合金的过程。在电镀时，将待镀的工件作为阴极，而用作镀层的金属作为阳极（阳极也可以是不溶性的金属，如镀铜时阳极可用Pb，Pb仅起导电作用），两极置于欲镀金属的盐溶液即电镀液中。在适当的电压下，阳极上发生氧化反应，金属失去电子...

焦磷酸盐镀铜 1．了解焦磷酸盐镀铜的基本原理及其影响因素。 2．掌握钢铁表面电镀铜的一般工艺，学习电镀操作。在工程实际中应用的金属材料，其表面往往有一层或几层覆盖层，常见的如氧化膜层、金属层等，以满足抗蚀、耐磨等各种性能的要求。电镀就是一种应用电解原理在金属表面沉积出一薄层其它金属或合金的过程。在电镀时，将待镀的工件作为阴极，而用作镀层的金属作为阳极（阳极也可以是不溶性的金属，如镀铜时阳极可用Pb，Pb仅起导电作用），两极置于欲镀金属的盐溶液即电镀液中。在适当的电压下，阳极上发生氧化反应，金属失去电子而成为正离子进入溶液中，即阳极溶解（若为不溶性阳极，则一般是溶液中的OH一失去电子放出O）；阴极发生还原反应，金属正离子在阴极镀件上获得电子，析出沉积成金属镀层。2 一般，电镀层是靠镀层金属在基体金属上结晶并与基体金属结合形成的。电镀液（电解液）的选择直接影响着电镀质量。例如镀铜工艺若用酸性镀铜液（基本成分为硫酸铜和硫酸），不仅镀层粗糙，而且与基体金属结合不牢。本实验采用焦磷酸盐镀铜液，能获得厚度均匀、结晶较细致的镀铜层，而且操作简便、成本较低且污染小。这种电镀液的主要成分是硫酸铜和焦磷酸钠（NaPO）。硫酸铜在过量焦磷酸钠溶液中形成配合物427 焦磷酸铜钠，反应式为： CuSO＋2 NaPO ? Na[Cu(PO)]＋NaSO 442762724－692+配离子[Cu(PO)]较稳定（K=1×10），溶液中游离的Cu浓度很低，所以阴极上的电稳272 极反应为：－－－6[Cu(PO)]＋2e ? Cu＋2PO 27227在具体电镀工艺过程中，镀液的pH值、温度及搅拌程度、电流密度、极板间距、施镀时间等因素均对镀层质量有一定影响。 1．仪器 33恒流恒压计、电热板、水银温度计（0～100?）、烧杯（500 cm，2只；100 cm，1 #只）、玻璃棒、导线、鳄鱼夹、砂纸（棕刚玉，粒度60目〈2〉）、金相砂纸（W2801）、洗瓶、不锈钢片（60 mm×40 mm，打孔）、铜板（60 mm×60 mm，打孔）、电子天平（公用）、游标卡尺或直尺（公用）、吸水纸、电极挂钩（自制，取10 cm长漆包线，用砂纸磨去两端绝缘漆层各约2 cm，然后一端弯成钩状，一端缠绕在玻璃棒上）。 2．药品酸：柠檬酸 HOOCCHC(OH)(COOH)CHCOOH 22 碱：氢氧化钠 NaOH 盐: 焦磷酸钠 NaPO?10HO、硫酸铜 CuSO?5HO、磷酸氢二钠 NaHPO?12HO、427222242 硝酸铵 NHNO、碳酸钠NaCO、磷酸钠NaPO?10HO、硅酸钠NaSiO?9HO。 4323342242 其它: 低碳钢片（60 mm 40 mm，打孔） 3．实验装置图（图1） 1 图1 电镀铜实验装置图 1．水银温度计 2．加热板 3. 恒流垣压计 4. 玻璃棒 5．电极板 6．电镀增 4．电化学除油液、电镀液配方（由实验室配制） 333（1）电化学除油液：NaOH 30 g/dm、NaCO 30 g/dm、NaPO?10HO 30 g/dm、232423NaSiO?9HO 4 g/dm。 23233（2）电镀液：NaPO?10HO 150 g/dm、CuSO?5HO 40 g/dm、NaHPO?12HO 42722224233325 g/dm、NHNO 12 g/dm、HOOCCHC(OH)(COOH)CHCOOH 3 g/dm，4322 pH＝8.0～8.5。 1．预处理 #用棕刚玉砂纸打磨低碳钢片正反两面至表面锈层、毛刺除尽，再改用W2801金相砂纸打磨、消去划痕（注意不宜打磨得很光亮。为什么？），然后用去离子水冲洗干净，挂在电极挂钩上，放入经预加热、温度为50?的除油液中进行电化学除油（仪器装置图同图1），要求待加工的低碳钢片作阴极、不锈钢片或另一低碳钢片作阳极，并控制两极板平行且间 2距为1～2 cm（调节电极挂钩）。通过调节恒流恒压计使阳极电流密度为2 A/dm，通电时间为2 min。再将经电化学除油的低碳钢片用去离子水冲洗干净并擦干，用电子大平称量，质量记为m。 1 2．电镀铜按图1装好各仪器，将经预处理的低碳钢片作阴极，铜板作阳极，置于电镀液中，并要 2求控制两极板平行且间距为1～2 cm，阳极电流密度为 0.25～0.30 A/dm，电镀温度为室温，时间为10 min左右。 3．镀层厚度测定将钢片冲洗干净、擦干，用电子天平称量，质量记为m。用游标卡尺（或直尺）测量2 钢片的长、宽、高，分别记为a、a、a。由钢片总表面积S = 2(aa＋aa＋aa)及电镀前1231223313后的质量差Δm = m－m＝ρSh，估算出所镀铜层的厚度h（ρ取8.94 g/cm）。 21 4．镀层质量评定由教师根据镀层结合牢固程度、光亮程度等评出等级。 (1) 了解焦磷酸盐镀铜法的主要电极反应。 (2) 明确低碳钢电化学除油和电镀铜的工艺条件：阴阳极板材料、极板间距、温度、阳极电流密度、时间等。 (1) 钢铁表面镀钢是否能提高其抗蚀性能？为什么？ (2) 为了保证镀层质量，在实验操作过程中主要应注意哪些问题？为什么？ (3) 本实验中电镀铜时，阳极极板采用钢板或铅板，其电极反应是否相同？最好采用钢板还是铅板？为什么？ 2

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