实验 焦磷酸盐镀铜.doc

设计实验 焦磷酸盐镀铜一、 实验目的1. 理解焦磷酸盐镀铜的基本原理及影响因素。2. 了解钢铁表面电镀铜的一般工艺。3. 掌握阴极（或阳极）电流效率的计算方法，明确电化当量的基本概念。二、 实验原理电镀是金属表面处理的重要组成部分。它是以被镀基体为阴极，通过电解作用，在基体上获得结合牢固的金属或合金膜（即镀层）。根据工程实际和人们日常生活中对金属镀层的不同要求，镀层分防护性镀层，防护装饰性镀层，电性能镀层，可焊性镀层，修复性镀层等等。 电镀的基本过程（以焦磷酸盐镀铜为例）是将镀件浸在金属盐（ K6Cu(P2O7)2 ）的溶液中作为阴极，金属铜板浸在金属盐的溶液中作为阳极。接通直流电源后，阴极发生还原反应，溶液中的简单金属离子或络离子，在电极与溶液界面间获得电子，在镀件表面被还原形成一定晶体结构的铜镀层。电极反应式为：Cu(P2O7)26- + 2e Cu +2P2O74-在阳极铜失去电子变成铜离子。电极反应为：Cu - 2e Cu2+在具体电镀工艺过程中，电镀液的温度，PH值及搅拌程度，电流密度，极间距离，施镀时间等因素均对镀层质量有一定的影响。三、 实验仪器、药品及装置。1、 仪器稳压稳流电源 1台 500mA电流表 1只调温电炉 1只 温度计（01000C） 1支 烧杯500mL 2只 烧杯250mL 1只 玻璃棒 1根 镊子（200mm） 1把不锈钢片（60mmx40mm打孔） 1片 电解铜片（60mmx60mm打孔） 2片低碳钢片（60mmx40mm打孔） 1片自制挂勾（用漆包线制作） 3个棕刚玉砂纸和金相砂纸各1小片电子天平（公用） 游标卡尺（公用）2、 药品Cu2P2O7(市售) K4p2O7.3H2O(市售) NaOH Na2CO3 Na3PO4.H2O Na2SiO3.9H2O柠檬酸 NH3.H2O3、 电化学除油液、电镀液配方（由实验室配制）a. 电化学除油液NaOH 30g.dm-3 Na2CO3 30g.dm-3 Na3PO4.H2O 30g.dm-3 Na2SiO3.9H2O 9g.dm-3b. 电镀液Cu2P2O7（市售） 65g.dm-3 K4P2O7.3H2O (市售) 300g.dm-3(NH4)2HC6H5O7 (柠檬酸铵) 22g.dm-3 NH3.H2O 2.5g.dm-3 pH 8.28.84、装置 四、实验步骤及数据处理 1、镀前预处理 用棕刚玉砂纸擦去低碳钢片表面锈迹和毛刺，再用金相砂纸打磨，磨得越光越好。然后用水洗净，放在500C去油液中进行电解除油。要求低碳钢片做阴极，不锈钢片做阳极，片间距离12cm，阴极电流密度取2A.dm-2，通电时间5min。取出低碳钢片用去离子水冲洗干净并吸干，用电子天平称量，质量记为m1。2、电镀铜按电镀装置，将经预处理的低碳钢片作阴极，电解铜片作阳极，置于电镀液中，片间距离为12cm ,阴极电流密度取0.5A.dm-2，室温，电镀30min。将已镀低碳钢片取出洗净擦干，用电子天平称量，质量记为m2。3、 镀层厚度的测定 用游标卡尺测量低碳钢片的长(a), 宽(b)，高(h)。由钢片总面积 S=2(ab+bh+ah)及电镀前后质量差 m = m2 m，估算出镀层的平均厚度（）。(铜的密度为=8.94g*cm-3)= (m2-m1)/s4、 计算焦磷酸盐镀铜实验阴极电流效率（）阴极电流效率是指当一定电量通过时，在电极上实际获得产物的质量（m实）与通过同一电量按法拉第定律获得产物的质量（m理）之比。=m实/m理*100%=m实/KIT*100%将式中电化当量K=M/nF代入上式并整理得=nF*m实/MIt*100%五、思考题1、钢铁表面镀铜能否提高抗腐蚀性能？2、为什么焦磷酸盐镀铜的电镀液pH值要控制在8.2