响应曲面法优化氯化物体系三价铬电沉积工艺

[目的]三价铬电沉积过程中伴随的剧烈析氢反应导致局部pH升高,是镀速急剧下降、镀层难以增厚及镀层性能恶化的主要原因。[方法]采用甲酸钠、草酸钠和尿素为氯化物体系三价铬电镀的配位剂,以在150 mA/cm²电流密度下电沉积10 min的沉积速率为响应因子,采用响应曲面法优化了镀液配方,建立了氯化物体系三价铬电沉积速率的多项式模型方程。通过单因素实验研究了添加剂、pH、温度、电流密度和沉积时间对沉积速率、镀液深镀能力和镀层耐蚀性的影响。[结果]三价铬电沉积的最佳配方和工艺条件为：三氯化铬0.6 mol/L,甲酸钠0.8 mol/L,草酸钠0.2 mol/L,尿素0.3 mol/L,p H 1.8,温度30℃,电流密度150 mA/cm²,时间30 min。在该条件下所得Cr镀层为非晶态结构,厚度在12μm以上,耐蚀性良好。[结论]选用合适的配位剂抑制电沉积过程中铬的羟桥化反应,是维持较高镀速和改善镀层性能的有效手段。     

镍离子对氨羧配位体系无氰镀镉工艺的影响

采用氨羧配位体系无氰镀液对30Cr Mn Si A钢电镀镉。镀液组成和工艺条件为：CdCl₂·2.5H₂O 40～50 g/L,NH₄Cl 180～220 g/L，氨三乙酸60～80 g/L，乙二胺四乙酸20～30 g/L,NiCl₂·6H₂O 50～300 mg/L(即Ni²⁺12.3～74.1 mg/L), pH 6.5～7.5，室温，电流密度1 A/dm²，时间15～25 min。通过阴极极化曲线测试、循环伏安分析和霍尔槽试验研究了Ni²⁺质量浓度对镉电沉积行为和镀液均镀能力的影响，并通过光泽度测定、扫描电镜观察和塔菲尔曲线测量分析了Ni²⁺质量浓度对Cd镀层外观、表面形貌和耐蚀性的影响。结果表明，镀液中添加适量Ni²⁺可以在一定程度上改善Cd镀层的外观和耐蚀性，但对其他性能的影响不明显。Ni²⁺不宜单独用作无氰镀镉的添加剂。     

5,5-二甲基乙内酰脲含量对碱性无氰镀镉的影响

选用5,5-二甲基乙内酰脲(DMH)作为配位剂、CdO作为主盐在45钢基体上进行碱性无氰镀镉。通过阴极极化曲线测试、循环伏安分析、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段研究了DMH质量浓度对镉电沉积行为及镀层性能的影响。结果表明,随着DMH质量浓度从120 g/L增大至180 g/L,镉离子的初始沉积电位显著负移,阴极极化增强,Cd镀层结晶更加细致,耐蚀性有所改善。继续增大DMH质量浓度至210 g/L时,Cd镀层的形貌和耐蚀性变化不大,但镀液稳定性变差。当DMH的质量浓度为180 g/L时,在1.0 A/dm²下电镀40 min时可以获得结晶细致、耐蚀性良好的Cd镀层。     

5,5-二甲基乙内酰脲配位体系酸性镀镉工艺优化

针对无氰镀镉体系镀液稳定性差、镀层性能不佳等问题，选用5,5-二甲基乙内酰脲(DMH)为主配位剂、CdCl₂为主盐研究了新型镀镉工艺。通过赫尔槽试验、阴极极化等技术研究了镉盐和DMH含量、辅助络合剂类型及浓度、pH值以及电流密度等因素的影响，优化了酸性DMH镀镉工艺方案。结果表明：酸性DMH镀镉体系中可以选择柠檬酸铵作为辅助络合剂。适当增加镉盐与DMH含量，可拓宽光亮电流密度范围，提高镉镀层致密性；增加柠檬酸铵浓度有利于提高镀速，但过多的镉盐和DMH会降低镀液稳定性。提高镀液pH值，镉沉积极化电位不断负移，有助于获得细致结晶，但pH>4后镀液易出现沉淀；此外，该体系许可的电流密度不宜超过1.5 A/dm²。综合确定较佳的酸性DMH镀镉工艺方案为：CdCl₂30 g/L,DMH 60 g/L，柠檬酸铵40 g/L,KCl 30 g/L,pH=3，电流密度1.0～1.5 A/dm²。在此体系下所得镉镀层表面结晶细致、均匀致密，晶粒尺寸为650 nm左右，镀层中Cd元素含量为95.6 wt.%。     

硫酸盐体系三价铬电沉积厚铬工艺研究

以较为环保的硫酸盐体系进行三价铬电镀,研究了甲酸钠、羧酸和硫酸铵质量浓度以及镀液pH、温度、电流密度和电沉积时间对铬镀层厚度和光亮范围的影响,通过扫描电镜和X射线衍射对镀层结构进行了表征。得出了三价铬电沉积厚铬的较佳工艺条件为:硫酸铬90 g/L,甲酸钠30 g/L,羧酸21 g/L,硫酸铵10 g/L,pH 2.0,温度50°C,电流密度20 A/dm2,时间30~60 min。在以上条件下电沉积铬,镀层厚度可达15.26~22.51μm,持续电镀能力为53 A·h/L。铬镀层微观形貌为胞状凸起,经过热处理后该胞状凸起消失并出现微裂纹,而且热处理后镀层由非晶态转变为晶态。     

添加剂JFC-SF对柠檬酸盐体系电镀锡的影响

采用循环伏安法研究了在由0.1 mol/L SnCl₂·2H₂O和0.20 mol/L Na₃C₆H₅O₇·2H₂O组成的弱酸性基础镀液中加入脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚类添加剂JFC-SF对锡电沉积行为的影响,并通过扫描电镜分析和X射线衍射考察了添加剂JFC-SF的体积分数和电流密度对电镀锡电流效率及Sn镀层形貌和物相结构的影响。结果表明,添加JFC-SF能够增强锡电沉积的阴极极化,JFC-SF的体积分数为4 mL/L时可在电流密度0.6～1.2 A/dm²范围内电沉积得到平整、均匀、致密的Sn镀层。     

电流密度对烧结钕铁硼电镀镍性能的影响

以烧结钕铁硼磁体为基体电沉积镍,镀液组成和工艺条件为：六水合硫酸镍340 g/L,六水合氯化镍45 g/L,硼酸45 g/L,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)0.1 g/L,pH≈5,温度50℃。研究了电流密度对镍镀层表面形貌、结合力、磁性能和耐蚀性的影响。结果表明,随电流密度升高,镍镀层的致密性改善,厚度和结合强度增大。在2.5 A/dm²电流密度下电沉积30 min所得镍镀层的厚度为11μm,结合强度为19.04 MPa,耐温性和耐蚀性最好。     

硫酸盐溶液体系中三价铬镀厚铬工艺及镀层性能研究

采用硫酸盐溶液体系进行三价铬电镀,获得厚度超过30μm的铬镀层。分别探讨了ρ(Cr3 )、ρ(添加剂)、ρ(H3BO3)、φ(络合剂)和pH对镀液覆盖能力和镀速,电镀时间对镀速和镀层厚度的影响。研究了不同热处理温度下镀层的硬度和表面形貌。通过正交实验获得了最佳工艺条件:144g/LNa2SO4,50g/LK2SO4,60～80g/L硼酸,15g/LCr3 ,10～15mL/L络合剂,1.0～1.5g/L添加剂,适量润湿剂,pH=2.5～3.0,温度40°C,电流密度为10～20A/dm2。在此工艺下,获得了半光亮、银白色的铬镀层,硬度为706HV。通过200°C热处理后,铬镀层的硬度达到最大值,为1401HV。但热处理温度升高,铬镀层表面出现裂纹而影响镀层质量。     

复合配位剂对硫酸盐三价铬电沉积的影响

采用动电位扫描法和计时电流法研究了丁二酸、1,6-己二醇、尿素和乙二胺作辅助配位剂时,以甘氨酸为主配位剂的硫酸盐镀液中三价铬的电沉积机理。测试了不同配位体系镀液中所得铬镀层的外观和耐蚀性。辅助配位剂的加入可增强三价铬电沉积的阴极极化作用,但不会改变其三维瞬时成核机理。以尿素或乙二胺作辅助配位剂时,铬镀层均匀、光亮,耐蚀性好,因此尿素和乙二胺较适用于装饰性镀铬工艺。     

铬污染建筑废物不同清洗剂的作用效果比较

以海北化工厂的铬污染建筑废物为研究对象,采用改良的BCR顺序提取法研究了不同洗涤药剂对水洗一次后的建筑废物样品总Cr和Cr⁶⁺的清洗效果,分析了6种洗涤药剂对各形态铬的去除效果,并最终筛选出最佳的清洗剂。结果表明:柠檬酸和高浓度盐酸对总Cr和Cr⁶⁺去除率最高,总铬达到90%以上,Cr⁶⁺达到99%以上;高浓度柠檬酸、高浓度盐酸和高浓度醋酸降低了建筑废物的pH值,在酸性条件下Cr⁶⁺被有机酸自发地还原成Cr³⁺,导致Cr⁶⁺具有很好的去除效果;6种洗涤剂均对酸可提取态铬有很好的去除;由于络合作用,柠檬酸对可氧化态存在的Cr³⁺的去除效果很好。综上,柠檬酸是较合适的建筑废物二次洗涤药剂。     

氯化物熔盐中铬的价态对镍基合金腐蚀性的影响

氯化物熔盐的腐蚀性是制约其应用的重要因素,对富铬金属材料的腐蚀会导致金属中铬元素优先流失到熔盐中。探讨进入熔盐中不同价态的铬对后续腐蚀的影响,是了解熔盐长期运行中金属持续受腐蚀的关键。通过浸没腐蚀实验研究在三元NaCl-MgCl₂-CaCl₂熔盐中引入Cr⁰、Cr²⁺与Cr³⁺后,对一种贫铬Hastelloy B-2(HB-2)和两种富铬Hastelloy C-276(HC-276)、Hastelloy X(HX)镍基合金腐蚀性的影响。通过比较腐蚀前后质量变化、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱分析(EDS)的结果,探讨含不同价态铬的熔盐对贫铬与富铬金属的腐蚀性差异。实验结果表明,Cr⁰和Cr²⁺能消耗熔盐中H₂O、O₂等氧化性物种,从而有效抑制腐蚀;Cr³⁺会抑制贫铬HB-2的腐蚀,但能促进富铬HC-276和HX的腐蚀;SEM和XRD分析结果表明,Cr³⁺在增强富铬金属铬优先流失的同时也会增强铁流失。热力学理论计算结果表明,CrCl₃氧化Cr、Fe的反应进行得很彻底;而CrCl₃氧化Ni、Mo的反应进行程度有限。因此,熔盐中含CrCl₃会氧化合金中Cr和Fe从而促进富铬合金腐蚀,而含Cr⁰和CrCl₂能降低熔盐中的氧化性物质含量而抑制腐蚀。     

氯化物熔盐中铬的价态对镍基合金腐蚀性的影响

氯化物熔盐的腐蚀性是制约其应用的重要因素,对富铬金属材料的腐蚀会导致金属中铬元素优先流失到熔盐中。探讨进入熔盐中不同价态的铬对后续腐蚀的影响,是了解熔盐长期运行中金属持续受腐蚀的关键。通过浸没腐蚀实验研究在三元NaCl-MgCl₂-CaCl₂熔盐中引入Cr⁰、Cr²⁺与Cr³⁺后,对一种贫铬Hastelloy B-2(HB-2)和两种富铬Hastelloy C-276(HC-276)、Hastelloy X(HX)镍基合金腐蚀性的影响。通过比较腐蚀前后质量变化、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱分析(EDS)的结果,探讨含不同价态铬的熔盐对贫铬与富铬金属的腐蚀性差异。实验结果表明,Cr⁰和Cr²⁺能消耗熔盐中H₂O、O₂等氧化性物种,从而有效抑制腐蚀;Cr³⁺会抑制贫铬HB-2的腐蚀,但能促进富铬HC-276和HX的腐蚀;SEM和XRD分析结果表明,Cr³⁺在增强富铬金属铬优先流失的同时也会增强铁流失。热力学理论计算结果表明,CrCl₃氧化Cr、Fe的反应进行得很彻底;而CrCl₃氧化Ni、Mo的反应进行程度有限。因此,熔盐中含CrCl₃会氧化合金中Cr和Fe从而促进富铬合金腐蚀,而含Cr⁰和CrCl₂能降低熔盐中的氧化性物质含量而抑制腐蚀。     

三价铬硫酸盐溶液快速镀装饰铬

采用赫尔槽试验和直流电解方法研究了三价铬硫酸盐溶液镀铬工艺.研究结果表明,三价铬硫酸盐溶液快速镀装饰铬的最佳镀液组成和工艺条件为:Cr3+15g/L,主配位剂(甲酸)10 mL/L,辅助配位剂15 g/L,Na2SO4 144g/L,K2SO4 50g/L,硼酸60g/L,润湿剂1 g/L,镀液温度35℃,pH 2.5,电流密度12A/dm2.采用这种镀液组成和工艺条件在光亮镍镀层上镀装饰铬,电镀2 min和3min获得的光亮铬镀层厚度分别为0.32 μm和0.49μm,平均镀速可达0.16 μm/min.镀液中的辅助配位剂使镀液的覆盖能力增加,但电镀一定时间后,镀层厚度和平均镀速减小.     

实验室COD废水处理研究

实验室COD废水含有大量的Cr⁶⁺、Ag⁺和Hg²⁺等重金属离子,若不经处理直接排放,会对生态环境造成不利影响。采用氧化还原法和中和沉淀法处理实验室COD废水中重金属离子,通过单因素实验和正交实验优化了处理条件。结果表明,当葡萄糖加量为10 g时,废水中Cr⁶⁺完全转化为Cr³⁺;当氯化钠加量为2.1 g时,废水中Ag⁺去除率为100%;在氢氧化钠加量为5.0 g、反应时间为20 min、反应温度为20℃的最佳条件下,总Cr和Hg²⁺综合去除效率最佳,去除率分别为75.13%、86.51%。     

电沉积方式对镍–铬–钼合金镀层性能的影响

分别采用直流(DC)、单脉冲(PC)和换向脉冲(PRC)方式在Q235钢表面制备Ni–Cr–Mo合金镀层。镀液组成为:NiSO_4·6H_2O 131.4 g/L,CrCl_3·6H_2O 13.3 g/L,Na_2MoO_4·2H_2O 12.1 g/L,柠檬酸铵145.9 g/L,尿素60 g/L,抗坏血酸8.8 g/L,H_3BO_3 14 g/L,NH_4Br 10 g/L,十二烷基硫酸钠0.1 g/L。对比了采用不同方式电沉积所得Ni–Cr–Mo合金镀层的外观、表面形貌、元素组成、沉积速率、表面粗糙度和耐蚀性。3种方式电沉积所得合金镀层的外观均良好。单脉冲和换向脉冲电沉积合金镀层的组成相近,直流电沉积合金镀层的镍、钼含量比它们高,但铬含量较低。换向脉冲电沉积合金镀层的微观表面最均匀、致密,粗糙度最低(0.587μm),耐蚀性最好。     

镀液组成对铬-金刚石复合电沉积的影响

以紫铜片为基体,采用电沉积法在三价铬镀液中制备了铬-金刚石复合镀层。在pH=1.0、电流密度12A/dm2、搅拌速率150r/min、温度30°C及施镀时间15min的条件下,研究了镀液中主要组分的质量浓度对铬-金刚石复合镀层厚度和外观的影响,得到较好的镀液配方为:CrCl3·6H2O170g/L,HCOOK60g/L,KCl20g/L,CH3COONa·3H2O20g/L,NH4Cl60g/L,超细金刚石25g/L。采用该配方制备的Cr-金刚石复合镀层表面平整、裂纹细小,金刚石颗粒均匀镶嵌在铬镀层中,显微硬度高达1292.6HV,综合性能优于纯铬镀层。     

介绍一种快速提高电镀铬溶液中三价铬离子的新方法

镀铬质量的好坏与镀铬溶液中三份铬离子的含量密切相关。当三价铬离子含量过低时,电镀铬沉积速度慢,镀层软,溶液均镀能力差;而当三价铬离子含量过高时,镀层光亮度差,光亮范围缩小。通常镀铬溶液中三价铬离子含量应保持在2—4g/L。提高镀液中三价铬离子一般采用小阳极大阴极电解处理方法,这种方法要求在特定条件下进行     

磁场辅助电沉积镍-纳米碳化硅复合镀层及其性能

采用磁场辅助电沉积法在低碳钢表面上制备了纯Ni镀层和Ni–纳米SiC复合镀层。镀液组成和工艺条件为：NiSO₄·6H₂O285 g/L,NiCl₂·6H₂O28 g/L,H₃BO₃ 25 g/L,十六烷基三甲基溴化铵80 mg/L,纳米SiC(平均粒径35 nm) 0 g/L或7 g/L,pH 4.8,温度46℃,电流密度5.5 A/dm²,占空比30%,磁场强度0.2 A/m或0.4 A/m,时间30 min。对比了纯Ni镀层和Ni–纳米Si C复合镀层的组织结构、显微硬度和耐磨性,分析了磁场强度对镀层性能的影响。结果表明,在0.2 A/m磁场强度下所得Ni–纳米SiC复合镀层比相同磁场强度下制备的纯Ni镀层更均匀细致,显微硬度更高,耐磨性更强。增大磁场强度至0.4A/m时,Ni–纳米SiC复合镀层的性能进一步提升。     

三价铬复合镀铬的研究现状及发展

电化学复合电沉积是将惰性固体颗粒加入到电解液中,以得到金属基复合镀层。由于Cr(Ⅵ)的毒性及对环境的严重危害,三价铬电沉积具有明显的优越特性。综述了从环保的三价铬镀液中电沉积复合镀层的实验研究现状,并对三价铬复合电沉积工艺、镀液和镀层特性及应用进行了讨论,预计三价铬复合电镀有着广阔的应用和发展前景。     

纯铜管式换热器电镀镍工艺

对铜换热器表面电镀镍,镀液配方和工艺条件为：六水合氯化镍200 g/L,硼酸40 g/L,糖精3 g/L,十二烷基硫酸钠0.1 g/L,pH 4～5,温度(60±5)℃,电流密度1.5 A/dm²,时间20～50 min。所得的镍镀层呈光亮的银白色,电镀50 min时厚度为9.30μm,显微硬度为149 HV,结合力和高温抗氧化性优良。