一、 实验目的
1. 了解电镀的主要装置。
2. 了解镀铜电解液的主要成分和作用。
二、 实验仪器及材料
1. 仪器:直流稳压源、导线、化学试剂、电子天平、铜板,烧杯(500mL 2只,100mL1只),鳄鱼夹,砂纸,一元硬币。
2. 药品:NaOH,Na4P2O7,CuSO4,Na2HPO楼顶钢筋如何防锈4,NH4NO3,Na2CO3,Na3PO4, Na2SiO3,肉桂酸。
图1 电镀Cu实验装置
三、 实验原理
电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中,以被镀基体金属为阴极,通过电解作用,使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来,形成镀层的一种表面加工方法。
本实验采用焦磷酸盐镀铜液,能获得厚度均匀、结晶致密的镀铜层,而且操作简便、成本较低且污染小。这种电镀液的主要成分是硫酸铜和焦磷酸钠(Na4P2O7)在溶液中形成的配合物焦磷酸铜钠,反应式为:
CuSO4+2 Na4P标准电阻器2O7→Na4[Cu(P2O7)2LED光柱]+ Na2SO4;
配离子[Cu(P2O7)2]6-较稳定,溶液中游离的Cu2+浓度很低,所以阴极上的电极反应为:
[Cu(P2O7)2]6-→ Cu2+ +2P2O74-
Cu2++2e→Cu
总反应:[Cu(P2O7)2]6- +2e-→Cu+2P2O74-
四、 实验内容及步骤
1. 实验内容
(1)熟悉镀铜装置的各种仪器及作用;
(2)配制镀铜电解液;
(3)观察镀铜工艺过程;
(脱模剂原料4)检查铜镀层质量,分析工艺参数对镀层质量的影响。
2. 实验步骤
(1) 硬币的预处理。用砂纸打磨硬币,然后用去离子水冲洗干净,放入50℃的除油液中,超声清洗10分钟,将硬币用去离子水冲洗干净并擦干,用电子天平称量,质量记为m1。
除油液配方:NaOH 30g/L,Na2CO3 30g/L,Na3PO4 30g/L,Na2SiO3 4g/L。
(2) 电镀条件。以铜片为阳极,硬币为阴极,接通直流稳压电源,将盛电镀液的烧杯置于水浴锅中,在25℃下,电流密度为0.50 -0.75A·dm-2,电镀液的pH值为8.5,极板间距为1.5cm,电镀时间在10分钟~l5分钟的条件下进行电镀。
电镀液配方:Na4P2O单兵作战系统7 150g/L,CuSO4 40g/L,Na2HPO4 25g/L,NH4NO3 12g/L,肉桂酸3g/L。
(3) 镀后处理及镀件质量比较。电镀完毕后将硬币用去离子水冲洗干净并擦干,用电子天平称量,质量记为m2,观察镀层表面的牢固程度和光亮程度。
五、 实验结果与讨论
表1 电镀前后硬币的质量
分析影响镀层质量的主要因素。
六、 实验注意事项
1. 电解液化学品有一定的腐蚀和污染,实验和观察过程中应避免手、皮肤直接接触;
2. 实验完成后电解液必须倒入专用容器集中处理,不能随意倒入下水道,避免污染和腐蚀环境。镀槽和电极零件应清洗干净。