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焦磷酸鹽電鍍中正磷酸鹽的影響及控制

   日期:2014-12-12     瀏覽:1621    評論:0    
      銅鍍層廣泛用于鋼鐵件多層鍍覆以及鍍錫、鍍金和鍍銀等的“底”層,以提高基體金屬與鍍層的結合力。當銅鍍層無孔時,可大大提高表面鍍層的抗蝕性。目前,工業上最普遍的電鍍銅方法是使用含氰化物鹽類的鍍液,氰化鍍液最大的缺點是具有毒性,在使用過程中對環境帶來危害。采用低毒或無毒鍍銅的方法是電鍍行業的發展趨勢。

    焦磷酸鹽鍍銅工藝成分簡單、鍍液穩定、電流效率高、均鍍能力和深鍍能力較好、鍍層結晶細致,鍍速快,電鍍過程沒有刺激性氣體逸出,是一種低毒、性能優異的鍍銅方法。焦磷酸鹽鍍液的主要成分是供給銅離子的焦磷酸銅和作為絡合劑的焦磷酸鉀,此兩者能作用生成絡鹽焦磷酸銅鉀。焦磷酸鉀除了與銅生成絡鹽外,還有一部分游離于鍍液中,它可以使絡鹽穩定并可提高鍍液均鍍能力和深鍍能力。因此,隨著國家對氰化電鍍禁限令的執行,作為無氰電鍍的代表--焦磷酸鹽鍍銅將被更多的電鍍廠采用。

    焦磷酸鹽鍍銅與氰化鍍銅比較有一個缺點,就是焦磷酸鹽電鍍液中存在著正磷酸鹽,隨著時間的延長電鍍液中正磷酸鹽的含量會增加,將嚴重影響電鍍質量。本文就正磷酸鹽對電鍍液極化行為的影響,正磷酸鹽產生的原因與控制,焦磷酸鉀檢測方法進行討論。
 
1、正磷酸根離子對焦磷酸鹽鍍液極化行為的影響
 
    當電流密度在10-20mA cm-2左右時,隨著正磷酸根離子含量的增加,在相同的電流密度下,陰極電位負移,因此在實際電鍍中將致使槽電壓升高,能耗增大;同時極化曲線在強極化區的塔菲爾斜率有略微降低,影響鍍液的絡合能力。

2、正磷酸鹽產生的原因

     鍍液中的正磷酸鹽來源可分成兩部分:一部分在焦磷酸鉀生產過程中產生,采用不同的生產工藝,生產技術、參數,生產設備生產的焦磷酸鉀,內含正磷酸鹽的含量差異巨大(而國內對焦磷酸鉀的檢測標準HG/T3591-1999是不能區分焦磷酸主含量及正磷酸鹽、三聚磷酸鹽、三偏磷酸鹽、多聚磷酸鹽等含量)。另一部分是在電鍍液中焦磷酸根發生水解反應生成正磷酸根而成。水解過程如下:
 

     K4P2O7+H2O==2 K2HPO4,HPO42-+H+== H2PO4-,H2PO4-+H+== H3PO4。

    造成焦磷酸根水解的原因也有兩個:一個原因是電鍍液的pH發生變化,在酸性條件下加速焦磷酸鹽水解成正磷酸鹽,另一個原因是在焦磷酸鉀聚合過程中由于生產工藝,生產技術、參數,生產設備的不同,生產的焦磷酸鉀的空間結構會有差異,這種差異會影響焦磷酸鉀的水解速率,同時會對焦磷酸鉀的絡合能力產生巨大影響。

3、正磷酸鹽的控制

    ① 選擇正磷酸鹽含量低的焦磷酸鉀,在對焦磷酸鉀產品質量進行檢測時應采用離子交換樹脂法,這種檢測可檢定焦磷酸鉀(主含量)及內含的正磷酸鹽、三聚磷酸鹽、三偏磷酸鹽、多聚磷酸鹽等含量。

    ②選擇掌握焦磷酸鉀聚合先進的技術并具備先進生產工藝、設備的企業所生產的產品。產品空間結構完整并且優異的絡合能力(CAI),降低焦磷酸鉀的水解速率。  
        
CAI測試方法如下:

    稱量1.000g焦磷酸鉀用蒸餾水溶解后定容至100ml,配成1%的溶液100ml,往100ml溶液里滴加1%硝酸銀溶液,攪拌至產生的白色沉淀不能完全被絡合止,記錄滴加1%硝酸銀溶液的量(ml)即為焦磷酸鉀的絡合能力指數(CAI),CAI≥2.5ml才是品質優良的焦磷酸鉀。

    ③保持電鍍液pH值的穩定:焦磷酸鹽電鍍有預鍍和電鍍兩步。在預鍍時pH為10.5-11.5,電鍍時pH值控制在8.7-9.0,如能較好的將pH值控制在此范圍,高品質焦鉀水解的速率很小,ACTI焦磷酸鉀能在366天內保持穩定。
 
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