第35卷第12期材料保護(hù)Vol.35 No. 122002年12月MATERIALS PROTECTIONDec. 2002氯化鉀鍍鋅添加劑的電化學(xué)性能蒲海麗洪榕高中平(廣州市二輕研究所廣東廣州510170 )[摘要]對(duì)BH-51氯化鉀鍍鋅添加劑及其主要成分的極化性能微分電容、整平性、反應(yīng)電阻等進(jìn)行了初步研究結(jié)果表明氯化鉀鍍鋅添加劑可明顯加大陰極極化對(duì)鍍層具有整平性。[關(guān)鍵詞]氯化鉀鍍鋅 添加劑極化曲線(xiàn)微分電容整平性反應(yīng)電阻[中圖分類(lèi)號(hào)] TQ153. 1[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)] 1001 - 1560 2002 )12- 0045 - 02Electrochemical Behavior of Additive for Potassium Chloride Zinc PlatingPU Hai-li , HONG Rong , GAO Zhong _ping( Institute of Guangzhou 2nd Light Industry , Guangzhou 510170 , China )Abstract : The polarization , differential capacitance , flttening capability and reaction resistance of BH 51 zineplating additive and its main components were all studied. Results showed that the additive could increase the cathodicpolarization and thus had flattening effect for zine plating.Key words : potassium chloride zinc plating ; additive ; polarization curve ; dfferential capacitance ; fattening ca-pability ; reaction resistance甘汞電極測(cè)定微分電容交流信號(hào)的頻率取10 Hz測(cè)定反應(yīng)電阻1前言交流信號(hào)的頻率范圍為0.1 MHz~5.0Hz溫度26-~28 C ,pH 值無(wú)銨氯化物鍍鋅工藝具有環(huán)境污染小鍍層光亮度高沉積為5.5 開(kāi)路電位-1.044 V。速度快等特點(diǎn)因此在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用。目前我國(guó)氯化物鍍鋅(4)溶液配制采用分析純化學(xué)試劑、 去離子水配制?；A(chǔ)已超過(guò)全部鍍鋅的45%[1。近年來(lái)鍍鋅多用于裝飾性鍍層要液配方 :Kal 200 g/L 2nCl; 6H20 60 g/L HBO3 30g/L。微分電容求鍍層有較高的光亮度和整平性。因此研制了-種全光亮、低脆底液配方 :KCl 200 g/L HBO3 30 g/Lo性、低消耗的氯化鉀鍍鋅新工藝。本文著重對(duì)其極化性能、整平3結(jié)果與討論性和吸附能力等進(jìn)行了初步的研究。3.1陰極極化2.試驗(yàn)與其他過(guò)渡金屬相比,Zn/Zn2+電極的電化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)2.1試驗(yàn)儀器很大因此在鋅離子無(wú)添加劑的無(wú)銨氯化物鍍液中只能得到粗糙所用儀器包括:美國(guó)PARC公司MODEL370-8電化學(xué)系統(tǒng)及無(wú)光的鍍鋅層。要降低鋅的電沉積速度鍍出細(xì)致光亮的鍍層,M378電化學(xué)阻抗系統(tǒng)美國(guó)PINE公司旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極裝置上海常 采用添加強(qiáng)配位體或有機(jī)添加劑的方法。新研制的BH-51氯辰華儀器公司電化學(xué)工作站。化鉀鍍鋅添加劑由載體光亮劑、輔助光亮劑和主光劑組成，可獲2.2試驗(yàn) 條件得令人滿(mǎn)意的鍍鋅層。( 1)極化曲線(xiàn)參比電極為飽和甘 汞電極研究電極為鉑電載體光亮劑主要由表面活性劑組成在鍍液中主要起提高鍍極面積約為0.07 cn2 ,輔助電極為大面積鉑電極,掃描速度液的陰極極化 促進(jìn)主光劑在鍍液中均勻分布的作用。圖1為基20 mV/s溫度26~28 C。礎(chǔ)液中加入不同量載體光亮劑的陰極極化曲線(xiàn)。由圖1可知載(2)整平性研究電極、 輔助電極均為鉑電極,參比電極為體光亮劑的加入明 顯增大了鍍液的陰極極化,且陰極極化曲線(xiàn)的飽和甘汞電極研究電極面積為0.2 am2輔助電極為大面積鉑電形狀也發(fā)生 了較大的變化。在-1.13~ -1. 18 V( vs SCE )的電位極掃描速度10 mV/s,掃描 范圍- 1.5~ 0 V ,旋轉(zhuǎn)速度區(qū)間出現(xiàn)了 一個(gè)不隨電位變化的電流平臺(tái)此極限電流遠(yuǎn)小于極3 000 r/min溫度26~28 C。限擴(kuò)散電流。這表明鋅的電沉積過(guò)程出現(xiàn)了新的控制步驟。載(3)微分電容與反應(yīng)電阻選用交流阻抗法。 研究電極為體光亮劑在電 極表面吸中國(guó)煤化工Zn2+必須穿鉑上鍍鋅面積為0.2 cm?輔助電極為鉑電極參比電極為飽和過(guò)此吸附層 才能在電極MHCNMHG化能。由于Zn2+ 在電極上放電是-個(gè)快反應(yīng)但其穿越吸附層是一個(gè)慢反[收稿日期] 2002 -08-12.應(yīng)因此鋅的電沉積速度得到了有效抑制。隨著載體光亮劑濃度45氯化鉀鍍鋅添加劑的電化學(xué)性能的增大陰極極化也增大。當(dāng)載體光亮劑的濃度增大至一定量時(shí)陰極極化不再明顯增大。這是因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的吸附層往往只具有單分子濃度而載體光亮劑是一種大分 子的表面活性劑其C 8:51掭加劑空間位阻效應(yīng)較強(qiáng)導(dǎo)致了載體光亮劑的飽和現(xiàn)象。1.0 1.2 1.4 1.6 1.8E(vs SCE)/V圖4微分電容曲線(xiàn)3.3電極反 應(yīng)電阻本文測(cè)定電極反應(yīng)電阻選用交流阻抗法。鍍液含添加劑時(shí)E(vg SCE)/V電極反應(yīng)電阻達(dá)到100 2/em2左右,而鍍液不含添加劑時(shí)電極反圖1基礎(chǔ)液中加入不同量載體 光亮劑的陰極極化曲線(xiàn)應(yīng)電阻不到14 Q/cm2鍍液含添加劑比無(wú)添加劑電極反應(yīng)電阻增圖2為基礎(chǔ)液中加入不同量主光劑的陰極極化曲線(xiàn)。主光大幾倍。試驗(yàn)說(shuō)明此體系的載體光亮劑、主光劑和輔助光亮劑劑是用-定量的溶劑溶解而成的,由圖2可知主光劑的加入可共存時(shí)使鋅電極表面被添加劑分子所覆蓋放電離子只有穿透在一-定程度上增加鍍液的陰極極化井隨主光劑量的增加陰極極吸附層才 能在電極上放電。由于放電離子穿透吸附層需要較大化加大。主光劑是-種芳香醛酮類(lèi)化合物可以在鋅電結(jié)晶生長(zhǎng)的活化能即電極反應(yīng)電阻明顯增大使陰極過(guò)電位也增大從而較快的位置上吸附并阻擋鋅離子放電在鋅電結(jié)晶的同時(shí)還發(fā)獲得光亮細(xì)致的鍍層s61。生光亮劑的電化學(xué)還原,從而降低吸附位置上鋅電沉積的電流效3.4整平性率起到微觀整平和光亮的作用。圖3為基礎(chǔ)液同時(shí)加入載體光本文選擇旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極循環(huán)溶出法測(cè)定鍍層整平性7]圖5亮劑30 mL/L與主光劑I ml/L和單獨(dú)添加載體光亮劑30 mL/L為基礎(chǔ)液中加入 BH.51氯化鉀鍍鋅添加劑的循環(huán)伏安曲線(xiàn)。同或主光劑1 mlL/L的極化曲線(xiàn)。同時(shí)添加載體光亮劑和主光劑的時(shí)測(cè)得陽(yáng)極溶解電 量;靜 止時(shí)電量Qs=0. 127 3 C旋轉(zhuǎn)時(shí)電量鍍液陰極極化比單獨(dú)添加時(shí)明顯增大這是由于較小分子的芳香Qr=0.007 112 C整平能力L=( (s- QrVQsx 100% =44.13%。醛酮類(lèi)化合物和大分子載體光亮劑結(jié)合使表面吸附層更緊密、更用同樣的方法測(cè)得基礎(chǔ)液僅加入載體光亮劑的整平能力為完整鋅離子放電過(guò)程受到了阻滯。負(fù)值，可見(jiàn)主光劑具有整平作用?；A(chǔ)液、 T主光劑1.0 mL/L入主光劑0.8 mL/L主光劑1.2 /L1.P主光劑1.6 /LB(vs SCE)/N場(chǎng)-1.04 -1.081.12 -1.16 -1. 20圖5基礎(chǔ)液中加入BH-51氯化鉀鍍鋅添加劑的循環(huán)伏安曲線(xiàn)圖2基礎(chǔ)液中加入不同量 主光劑的陰極極化曲線(xiàn)1 L/主光劑薔礎(chǔ)液- H7H-30 /載體光亮劑0/-30 m/L貌體光亮劑和1叫幾主光劑”-0.8 -0.9 -1.0 -1.1 -1.2 -1.30.5 0.70.9后1315B(vs SCE)NE(vs SCEB)/N圖6不同轉(zhuǎn)速 下添加BH-51氯化鉀鍍鋅圖3基礎(chǔ)液和基礎(chǔ)液加入30 mL/L載體光亮添加劑鍍液陰極極化曲線(xiàn)劑和1 mL/L主光劑的陰極極化曲線(xiàn)圖6為不同轉(zhuǎn)速下添加BH-51氯化鉀鍍鋅添加劑鍍液陰極3.2 微分電容本文測(cè)定微分電容選用交流阻抗法圖4為微分電容底液和極化曲線(xiàn)。隨轉(zhuǎn)速增加極化加大。一般認(rèn)為添加劑的整平性是加入BH-51氯化鉀鍍鋅添加劑的微分電容曲線(xiàn)。由圖可見(jiàn),在底由其擴(kuò)散控制的阻化作用來(lái)決定的因而用旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極模擬微液中加入BH-51添加劑微分電容后其微分電容Ca顯著降低從觀表面峰、谷的電沉積。擴(kuò)散層較薄時(shí)相當(dāng)于-般工件溝槽的凸105 F/cm?降到24 pF/cm2 ,并在-定電位范圍內(nèi)(大約為E=處擴(kuò)散層較厚時(shí)相當(dāng)于-般工件的凹處。隨著轉(zhuǎn)速增大擴(kuò)散1. 12~1.52 V )保持穩(wěn)定說(shuō)明在此電位范圍內(nèi),BH-51添加劑有層厚度變薄擴(kuò)散到電榍吉中國(guó)煤化工整平劑對(duì)鋅沉積阻化作用加強(qiáng)，;反之轉(zhuǎn)速吸附至E≈-1.52v左右電容值急劇上升開(kāi)始明顯析出氫氣。小時(shí)擴(kuò)散層厚度大添，:YH_C NM.H G極表面覆蓋(下轉(zhuǎn)第52頁(yè))6熱法磷酸燃燒塔余熱回收裝置內(nèi)表面高溫防腐蝕量控制試驗(yàn)管出口水溫為150~ 160 c。試驗(yàn)期間停爐5次，以水箱水銀溫度計(jì)考察涂層抗熱震性能。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。壓力表-熱電偶5結(jié)論. 試驗(yàn)爐申調(diào)節(jié)閥申試驗(yàn)管通過(guò)以上試驗(yàn)研究確定涂層設(shè)計(jì)為0.2mmNiCrAl底層+坩堝0.5mmZrO.陶瓷涂層+水玻璃封孔采用以上等離子體噴涂陶瓷涂層做為熱法磷酸余熱回收裝置的內(nèi)壁可以有效地防止高溫磷流量計(jì)水泵電壓調(diào)壓器酸的腐蝕。該涂層已在云南化工研究院中試基地?zé)岱姿嵫b置圖5模擬實(shí)際腐 蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置示意圖上成功運(yùn)用。[ 1 ]熊家林.磷化工概論[ M].北京化學(xué)工業(yè)出版社, 1994.[ 2 ] Godstein. 掃描電子顯微鏡和x射線(xiàn)微區(qū)分析[ M]. 天津南開(kāi)大學(xué)出版社, 1988.[ 3 ] Yji, Yoshioka , Toshio. 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