现代精饰装饰与电镀绪论教案.doc

化学化工学院教 案 2007 2008 学年 第 2 学期教 研 室应用化学教研室课程名称现代精饰装饰与防护电镀授课对象2005级应用化学专业本科生授课教师王红强职 称副教授教材名称防护装饰性镀层教 案 首 页章节绪论讲授内容防护装饰性镀层的研究和应用电镀基本知识金属及非金属材料的防护与装饰镀层转化膜与金属着色 什么是电镀、基本过程和设备、工艺参数、电流效率、电镀方式镀层的分类、按使用目的、按镀层结构、按电化学关系镀层的选择、镀层质量要求、镀层金属和镀层厚度的选择学时分配2学时目的要求了解装饰性、防护性镀层的意义； 掌握电镀的基本概念、明确电镀的基本过程和设备、对电镀达到的要求有一定的了解。教学重点防护装饰性镀层的研究和应用电镀基本知识镀层的分类、按使用目的、按镀层结构、按电化学关系镀层的选择、镀层质量要求、镀层金属和镀层厚度的选教学难点镀层的分类、按使用目的、按镀层结构、按电化学关系镀层的选择、镀层质量要求、镀层金属和镀层厚度的选参考资料作业对生活中防护性、装饰性镀层进行分析，并说明其用途。教 学 过 程教学内容备注1防护装饰性镀层的应用防护装饰性镀层的研究和应用已经有100余年的历史。特别是近20年来，科学技术和现代工业的发展以及新技术、新工艺和新型添加剂的不断开发、改进和提高，大大促进了防护装饰性镀层的研究、应用和发展。2本课程内容电镀基本知识金属及非金属材料的防护与装饰镀层转化膜与金属着色 什么是电镀 1.1 定义 1.2 基本过程和设备 1.3 工艺参数 1.4 电流效率 1.5 电镀方式镀层的分类 2.1 按使用目的 2.2 按镀层结构 2.3 按电化学关系*复合镀层固体微粒均匀地分散在金属中形成的镀层，又称为弥散镀层。如 镍碳化硅，铜氧化铝3镀层的选择 3.1 镀层质量要求 3.2 镀层金属和镀层厚度的选择4电镀的优点和发展概况 4.1 电镀的优点电镀已发展成为制备表面材料的有效方法 在普通材料表面上电镀具有要求性能的镀层，在某些环境中可以代替昂贵的整体材料。 与一些需要高温，高压，高真空的表面层制备技术相比，电镀工艺设备简单，操作容易控制。电镀技术适用范围宽，从正电性金属到负电性金属，从低熔点金属到高熔点金属，从高纯金属到合金，都可以进行电镀。 4.2 电镀的发展功能性镀层发展很快。电镀技术发展重点由解决防护和装饰要求逐步向制备表层金属材料以节约昂贵金属方面转移。引发兴趣举例说明重点介绍举例说明举例说明注：此表不够可加页。教 案 首 页章节金属的腐蚀与防护与镀前处理讲授内容金属的腐蚀与防护金属的镀前处理学时分配2学时目的要求掌握金属在某些环境中的腐蚀与防护的方法，电镀对防护的意义。掌握金属的镀前处理工序，了解镀前处理的作用及意义。教学重点1 金属在某些环境中的腐蚀与防护2 金属的镀前处理教学难点1 电化学腐蚀在金属腐蚀中的地位，电镀对防护及装饰的意义；2 金属镀前的机械处理；3 镀前电解抛光和化学抛光；4 镀前除油(脱脂)；5 镀前浸蚀；6 镀前组织预处理工艺流程的几项原则。参考资料作业1金属的腐蚀原理是什么？2金属的防腐蚀方法有哪些？电镀在防护中的作用是什么？3什么是机械抛光和磨光，它们所起的作用有什么不同？4浸蚀的作用是什么，什么是强浸蚀，什么是弱浸蚀？教 学 过 程教学内容备注一、金属的腐蚀与防护1金属在某些环境中的腐蚀与防护 （1）大气腐蚀与防锈大气的腐蚀性空气中氧的含量约23%，是大量的也是主要的腐蚀剂，直接参与金属的腐蚀反应。空气相对湿度对金属的大气腐蚀也有重要影响。(相对湿度 ：空气中水蒸气含量与同温度下饱和水蒸气含量的比值的百分数)。当空气湿度达到100%，形成肉眼可见的水膜；当空气的相对湿度低于100%，金属表面也可能形成水膜，原因是： 由于金属表面上形成的水膜并不是纯净的水，形成电解质溶液。因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴l 大气腐蚀的类型干的大气腐蚀：空气十分干燥，金属表面上不存在水 膜,金属的腐蚀属于常温氧化。 潮的大气腐蚀：Rh100%，在金属表面上存在肉眼 不可见的薄液膜,随水膜厚度增加,V-迅速增大。湿的大气腐蚀：Rh100%，金属表面上形成肉眼可 见的水膜，随水膜厚度增加， V-逐渐减小。 l 大气腐蚀的特点氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的主要地位；在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴极极化控制；此外，腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。 l 大气腐蚀的影响因素 （1）气候条件：湿度、降水量、温度 、日照量； （2）大气污染物质：SO2 ：能强烈促进钢铁的大气腐蚀 盐粒 ：溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性， 氯离子还具有强腐蚀性。烟尘 ：烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质，或 者在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚。 （2）土壤腐蚀与埋地金属管道保护土壤是土粒、水和空气的混合物。由于水中溶有各种盐类，故土壤是一种腐蚀性电解质，金属在土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀。 土壤是多相结构，含有多种无机和有机物质，这些物质的种类和含量既影响土壤的酸碱性，又影响土壤的导电性。土壤是不均匀的，长距离地下管道和大尺寸地下设施，其各个部位接触的土壤的结构和性质变化大。还有大量微生物，对金属腐蚀起加速作用。 影响土壤腐蚀性的主要因素 含水量既影响土壤导电性又影响含氧量。氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响。 覆盖层保护 石油沥青层有良好的防水性和耐蚀性。氧煤焦沥青耐蚀性很好，但毒性大 。塑料粘结带适宜长距离管道的现场机械化施工，但费用较高。 （3）海水腐蚀与海洋设施的防护l 海水的组成和性质海水近似看做3%或3.5%的氯化钠溶液。几乎含有地壳中所有的自然状态的元素。 由于海水导电性好，腐蚀电池的欧姆电阻很小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显著的电偶腐蚀破坏。 海水中含大量氯离子，容易造成金属钝态局部破坏。碳钢在海水中发生吸氧腐蚀，凡是使氧极限扩散电流密度增大的因素，如流速增大，都会使碳钢腐蚀速度增大。 海洋环境的腐蚀分为几个区域 ：海洋大气区、飞溅区、潮汐区、全浸区和海泥区。 （4）高温气体腐蚀及防护（5）循环冷却水的腐蚀与水质稳定技术（6）工业建筑物的和构筑物的腐蚀与防护二、金属的镀前处理1 概述预处理的重要性2 机械处理目的：主要是整平，使工件表面平整光滑，并达到要求的光洁度。机械磨光和机械抛光作用有何不同?比较磨光轮和抛光轮，磨料和抛光粉？3 电解抛光和化学抛光电解抛光的优点 电解抛光是通过电化学过程来使被抛光表面整平，因此表面不会产生机械抛光时所形成的变形层，也不会有外来的物质夹杂。 抛光表面粗糙度低，反射能力强，抛去厚度易于控制。 能抛光几何形状复杂的零部件(特别适用于小的零件)，抛光速度快，效率高。操作方便，易于掌握，劳动强度小。 经过电解抛光的零件进行电镀，可提高镀层与基体的结合力。化学抛光的优点：不需要通电，不存在电流分散能力问题，可以处理形状复杂的工件，生产效率高。4 除油(脱脂)除油的方法：有机溶剂除油化学除油水基清洗剂除油电化学除油5 浸蚀分类：强浸蚀 弱浸蚀6 组织预处理工艺流程的几项原则电镀预处理工序安排实例 (防护-装饰性电镀)教 案 首 页章节讲授内容学时分配2学时目的要求掌握金属在某些环境中的腐蚀与防护的方法，电镀对防护的意义。掌握金属的镀前处理工序，了解镀前处理的作用及意义。教学重点3 金属在某些环境中的腐蚀与防护4 金属的镀前处理教学难点7 电化学腐蚀在金属腐蚀中的地位，电镀对防护及装饰的意义；8 金属镀前的机械处理；9 镀前电解抛光和化学抛光；10 镀前除油(脱脂)；11 镀前浸蚀；12 镀前组织预处理工艺流程的几项原则。参考资料作业1金属的腐蚀原理是什么？2金属的防腐蚀方法有哪些？电镀在防护中的作用是什么？3什么是机械抛光和磨光，它们所起的作用有什么不同？4浸蚀的作用是什么，什么是强浸蚀，什么是弱浸蚀？教 学 过 程教学内容备注一、金属的腐蚀与防护1金属在某些环境中的腐蚀与防护 （1）大气腐蚀与防锈大气的腐蚀性空气中氧的含量约23%，是大量的也是主要的腐蚀剂，直接参与金属的腐蚀反应。空气相对湿度对金属的大气腐蚀也有重要影响。(相对湿度 ：空气中水蒸气含量与同温度下饱和水蒸气含量的比值的百分数)。当空气湿度达到100%，形成肉眼可见的水膜；当空气的相对湿度低于100%，金属表面也可能形成水膜，原因是： 由于金属表面上形成的水膜并不是纯净的水，形成电解质溶液。因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴l 大气腐蚀的类型干的大气腐蚀：空气十分干燥，金属表面上不存在水 膜,金属的腐蚀属于常温氧化。 潮的大气腐蚀：Rh100%，在金属表面上存在肉眼 不可见的薄液膜,随水膜厚度增加,V-迅速增大。湿的大气腐蚀：Rh100%，金属表面上形成肉眼可 见的水膜，随水膜厚度增加， V-逐渐减小。 l 大气腐蚀的特点氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的主要地位；在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴极极化控制；此外，腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。 l 大气腐蚀的影响因素 （1）气候条件：湿度、降水量、温度 、日照量； （2）大气污染物质：SO2 ：能强烈促进钢铁的大气腐蚀 盐粒 ：溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性， 氯离子还具有强腐蚀性。烟尘 ：烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质，或 者在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚。 （2）土壤腐蚀与埋地金属管道保护土壤是土粒、水和空气的混合物。由于水中溶有各种盐类，故土壤是一种腐蚀性电解质，金属在土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀。 土壤是多相结构，含有多种无机和有机物质，这些物质的种类和含量既影响土壤的酸碱性，又影响土壤的导电性。土壤是不均匀的，长距离地下管道和大尺寸地下设施，其各个部位接触的土壤的结构和性质变化大。还有大量微生物，对金属腐蚀起加速作用。 影响土壤腐蚀性的主要因素 含水量既影响土壤导电性又影响含氧量。氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响。 覆盖层保护 石油沥青层有良好的防水性和耐蚀性。氧煤焦沥青耐蚀性很好，但毒性大 。塑料粘结带适宜长距离管道的现场机械化施工，但费用较高。 （3）海水腐蚀与海洋设施的防护l 海水的组成和性质海水近似看做3%或3.5%的氯化钠溶液。几乎含有地壳中所有的自然状态的元素。 由于海水导电性好，腐蚀电池的欧姆电阻很小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显著的电偶腐蚀破坏。 海水中含大量氯离子，容易造成金属钝态局部破坏。碳钢在海水中发生吸氧腐蚀，凡是使氧极限扩散电流密度增大的因素，如流速增大，都会使碳钢腐蚀速度增大。 海洋环境的腐蚀分为几个区域 ：海洋大气区、飞溅区、潮汐区、全浸区和海泥区。 （4）高温气体腐蚀及防护（5）循环冷却水的腐蚀与水质稳定技术（6）工业建筑物的和构筑物的腐蚀与防护二、金属的镀前处理1 概述预处理的重要性2 机械处理目的：主要是整平，使工件表面平整光滑，并达到要求的光洁度。机械磨光和机械抛光作用有何不同?比较磨光轮和抛光轮，磨料和抛光粉？3 电解抛光和化学抛光电解抛光的优点 电解抛光是通过电化学过程来使被抛光表面整平，因此表面不会产生机械抛光时所形成的变形层，也不