不锈钢电镀

不锈钢电镀性能测试

——探究镀层对性能影响

摘要：

本实验一方面采用赫尔槽试验方法在不锈钢表面电沉积上一层镍层，通过测定对比两电极不同距离间电镀上的镍层的性能差别，如横向不同位置镀层厚度、硬度、光泽度等多项指标，确定获得较好镀层的两电极距离，从而分析可得获得良好镀层的电流密度范围，初步了解电沉积条件对镍沉积层结构与性能的影响；另一方面通过向原电镀液基础上加入多种添加剂，再继续如上述不锈钢电镀实验测试，测试所获得镀层的性能，性能值与原镀液电镀所得的镀层作比较，探究出镀液中加入添加剂对镀层性能影响。

关键词：不锈钢；电镀；赫尔槽试验；电流密度；镀液；添加剂；性能；

引言

电镀利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸，增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。

本实验通过赫尔槽试验实验方法利用电解沉积原理在不锈钢表面电沉积上一层Ni涂层，由外部电源提供的电流通过镀液中两个电极（阴极和阳极）形成闭合的回路，产生反应：✹阴极反应：Ni2+＋2e ==== N i↓

✹阳极反应：Ni －2e ==== Ni2+（可溶性阳极）

或2H2O －4e ==== O2 ＋4H+（不溶性阳极，酸性）

注：阳极上会有副反应，而镀液中有添加剂时，添加剂也可能在阴极上反应。

Hull槽试验对镀液组成和操作条件的变化非常敏感，而且赫尔槽试验的效果好、速度快、操作简便、耗用镀液的体积少。Hull槽试验两电极距离不同而电流密度不一样，远离阳极的一端称远端它与阳极的距离最远，电流密度最小，随着阴极与阳极的距离逐步靠近，它的电流密度就逐步增大，直至离阳极最近的一端称近端，它的电流密度最大。本实验利用Hull 槽试验实验方法探讨在不同电极距离下，不同镀液组成对不锈钢表面电沉积上镍层的性能差异影响。

实验部分

1.实验仪器与试剂：

1.1仪器及用品：

HCC—24涂层测厚仪，WGG60—Y4 光泽度计，HULL槽，外接电源仪，电子天平，金相砂纸，镍片

267ml HUll槽尺寸规格

物、导电的盐类、缓冲剂、

等的水溶液组成。通电后，电镀液中的金属离子，在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。阳极的金属形成金属离子进入电镀液，以保持被镀覆的金属离子的浓度。

2.实验准备阶段

2.1不锈钢表面处理：

金相砂纸打磨→碱液浸洗除油→ 酸液浸泡弱腐蚀→ 乙酸乙酯冲淋

→ 自来水清洗→干燥→不锈钢片压至平整

2.2基础镀液配制：

将NiSO4·6H2O、NaCI、H3BO3溶解于锥形瓶中，加蒸馏水至溶液200ml，然后引流置267mlHull槽中。

3.实验步骤

3.1不锈钢表面Ni镀层电沉积

表面处理后的不锈钢片至于Hull槽中，并与Hull槽斜面壁贴紧，夹上阴极电极夹子，对面Hull槽壁用阳极电极夹紧（要求整个过程需至于置于电镀液中），然后通1A 电流，用时1h，取出不锈钢片，吹干，最后测量其性能。

3.2原镀液中加入添加剂

3.2.1加入糖精添加剂

向上述原镀液中加入糖精，溶解，然后按上述3.1电沉积操作方法进行实验。

3.2.2加入十二烷基硫酸钠和苯亚磺酸钠添加剂

在前原镀液中加入十二烷基硫酸钠和苯亚磺酸钠，溶解，然后按上述3.1电沉积操作方法进行实验。

4.性能指标测试

4.1镀层厚度测量

使用涂层厚度仪测定不同电极距离处对应横向不同位置不锈钢片面的镀层厚度。

4.2镀层光泽度测定

使用光泽度计测定不同电极距离处对应横向不同位置不锈钢片面的镀层光泽度。

4.3镀层硬度测试

使用不锈钢尖端在不锈片钢镀层表面不同位置刻画，观察表面划痕情况。

4.4镀层质量测定

通过测定不锈钢片电沉积前后的测量差，可得电沉积上镀层的质量。

4.5镀层状况

由于两电极距离不同，横向不同位置不锈钢片面上电流密度不一样，导致电沉积上的镀层有差异。

通过综合上述各项指标的比较，再结合实际实验情况，可推导出较适合的电流密度范围和镀液的组成成分。

5.性能测试数据记录：

表1.参考数据——267mlHull槽中200ml镀液时阴极上的电流分布表（总电流1A）

6.1对比试验A与实验Ｂ

6.2

6.３对比试验B与实验C试验数据，可看出

6.４

结论（并提出存在的问题）

经过Hull槽试验实验探讨，得出在恒定电流为1A时，阴阳两极距离为，阴极上电流密度为，由NiSO4·6H2O、NaCI、H3BO3和添加剂组成的镀液，经电沉积所得到的镍层从外观上、镀层状况上以及相关性能（镀层厚度、光泽度）所表现出较突出的性质效果。

探索与讨论

1.不锈钢片形状存在微微弯曲，不锈钢片并没能紧贴Hull槽斜面壁，这对准确测定电流密度带来偏差。

2. Hull槽试验中只对一面不锈钢表面进行电沉积，若只处理该表面，会有什么情况产生？

3.在硬度性能测定中，不锈钢片上镍层均能被划出划痕，按这操作难以说明什么问题。

4.镀液多次使用，添加多种添加剂，并有镀液中沉淀、杂质，均作忽略因素考虑，镀液体积近似看成200ml。镀液大处理过程中若不加以注意，则镀液的损耗量是相当大的，通常的损耗量达2％～3％，即1000L镀液经处理之后往往需补充20～30L纯净水，及相应的化工材料，才能恢复到原来的液位和原来的浓度，操作时若能细心一点，机械过滤与手工过滤相配合，让镀液尽可能由槽底的沉淀物中滤出来，则可大大减轻镀液的损耗，从而既节省材料的损耗，又能大大改善对环境的污染程度。

5.阳极处的镍片与镀液接触之间在电沉积过程中有很多黑色悬浮物沾着，这对电沉积实验有没有影响？

6.电流输入电机所输入的电流并不稳定，有变化起伏，实验数据处理中近似看为1A。

参考文献

[1] 复合电镀不锈钢镀层的研究；郭鹤桐，覃奇贤，叶德洪；电镀与精饰；；第13卷第l期；

1991年1月