实验10电镀锌的工艺设计实验报告

实验10：电镀锌的工艺设计

一、实验目的

1. 了解赫尔槽的结构特点并掌握赫尔槽的使用；

2. 掌握锌酸盐镀锌的工艺流程

二、实验原理

赫尔槽是R·O·Hull于1935年设计的形似梯形的一种电镀工艺试验仪，它具有结构简单，使用方便，速度快，效果好，消耗镀液少等特点，是电镀工艺者必须掌握的试验手段，随着电镀技术的发展，赫尔槽的用途和结构都有了新的发展，不仅用于研究镀液组分的影响，添加剂的选择，查明故障，确定电流密度范围等，而且用于测定分散能力，深镀能力。镀层的其他性能（整平性、脆性、内应力、耐蚀性等），能测定镀液和镀层的许多主要性能。

在电镀中，阴极和阳极总是平行放置的，如图14（a）所示，为的是阴极上各部位电流密度趋向分布。但如果把阴极斜放，使阴极各部位与阳极的距离不同，如图14（b）所示，则阴极上的电流密度就随各部位而异，赫尔槽就是应用这个原理设计的。

在赫尔槽中，阴极两端与阳极距离不同，离阳极近的一端叫近端，电流密度大，随着远离阳极电流密度逐渐变小，距阳极最远的一端称为远端，电流密度最小，如267毫升的赫尔槽试片上近端与远端电流密度相差50倍，因此通过一次赫尔槽试验就可以直接从阴极试片上观察到不同电流密度下镀层的状况，改变电镀液的组分和工艺参数并分别做赫尔槽试验，对阴极试片进行比较和分析从而可确定合理的配方和工作规范。

图1.赫尔槽的结构图

镀锌过程:

阴极过程: Zn(OH)42- - 2OH- → Zn(OH)2

Zn(OH)2 + 2e → Zn + 2OH-

另外；

2H+ + 2e → H2 ↑

阳极过程；

Zn - 2e + 4OH-→ Zn(OH)42-

Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2 ↑

也存在；

4OH- - 4e → 2H2O + O2

三、实验器材

赫尔槽、直流稳压电源、锌阳极、铜试片、NaOH、ZnO、一些添加剂

四、实验步骤

1 . 锌版用砂纸打磨后用去离子水清洗处理；铜片用去离子水清洗。

2.在赫尔槽加入体积为1/2的电镀液，将铜片与锌片依次放入赫尔槽。

3.计算出铜片被电镀液浸没部分的面积为，分别以dm2、1A/dm2、2A/dm2计算出电解时的电流，得出电流分别为, ,

4.以上述电流恒流电镀五分钟

五、结果与讨论

1. 将不同条件下制备的电镀试片拍照，并标明实验条件；

图2.电流密度为dm2电镀5min后的铜板

图3.电流密度为1A/dm2电镀5min后的铜板

图4.电流密度为2A/dm2电镀5min后的铜板

2.根据试片前后的质量变化，计算不同条件下镀锌的电流效率。

/2F计算出各电流密度下的理论电镀质量，又有实验时测得的实际电镀质由m=ItM

Cu

量，可算出个电流密度下的电镀效率。结果如表一。

铜片编号 1 2 3

电流/A

镀前质量/g

镀后质量/g

实际电镀质量/g

理论电镀质量/g

电流效率% % %

表1 不同电镀电流下的电镀质量及电流效率