电镀锌及电流效率测定

电镀锌及阴极电流效率测定
一、实验目的：
掌握金属锌的电镀工艺及电流效率测定
二、实验原理：
电镀时通入电流，是要在作为阴极的工件上电沉积所需要的镀层组分，即希望主盐金属离子放电还原为金属原子，最终形成符合要求的电镀层。

故一般仅将主盐金属离子的还原反应视为主反应。

如镀锌是Zn2+ + 2e− → Zn。

对带n 个正电荷的金属离子Men+而言，一般还原反应的通式为：Men+ + ne− → Me。

事实上，金属离子并非均以简单离子的形式存在，因而实际反应要复杂些，如络离子的破络、多价金属离子的分步还原等。

因此电镀过程中有许多副反应（氢气的析出、水的电解、络合剂的电解等），而主反应是我们希望在阴极上发生的还原反应。

电沉积时，人们希望直流电源所提供至阴极的电子全部用来还原沉积镀层所需的金属组分，即全部用于主反应上。

但实际上，副反应的发生也会消耗电子，即电流的利用率往往达不到百分之百，这就存在一个电流利用效率的问题。

电流效率定义为：通过一定电量时阴极上实际沉积的金属质量与通过相同电量时理论上应沉积的金属质量之比；
不同价态的金属离子还原为金属原子理论上所需的电量或通过一定电量(常用安培·小时即A·h 表示)时理论上应沉积的单金属质量，被称为“电化学当量”（g/Ah），如：锌的电化学当量为1.22 g/Ah。

实际沉积的金属质量可用“增重法”称量得知：增重= 镀后试样质量− 镀前试样质量。

因此可以容易求出电镀过程中阴极电流效率。

三、实验工艺条件:
电镀锌目的是为了防止钢铁类物体被腐蚀，提高钢铁的耐蚀性及使用寿命，同时也使产品增加装饰性的外观，钢铁随着时间的增长会被风化，水或泥土腐蚀。

国内每年被腐蚀的钢铁差不多占整个钢铁量的十分之一，所以，为了保护钢铁或其零件的使用寿命，一般都采用电镀锌来将钢铁加工处理。

镀锌有酸性镀锌和碱性镀锌，本实验主要介绍氯化钾型酸性镀锌。

氯化钾镀液的特点：①是不含络合剂的单盐镀液，废水极易处理；②镀层的光亮性和整平性优于其他镀液体系；③电流效率高，沉积快；④氢过电位低的钢材如高碳钢、铸件、锻件等容易施镀。

四、实验设备：
电镀前处理槽（碱洗槽、酸洗槽等）、整流器、电镀阳极、烘箱、空气净化装置、废水回收装置等。

五、实验内容及步骤：
(1) 先将计算量的氯化钾、硼酸分别用热水溶解后加人槽内；
(2) 将计算量的氯化锌用少量水溶解后加入槽内；
(3) 搅拌静置2h～3h；
(4) 加入添加剂，然后加水至总体积，搅拌均匀，测定pH值并调整到工艺规范内。

(5) 对施镀基底进行碱洗、酸洗等前处理完毕后，称重并测量初始厚度。

(6) 不同电流密度（0.5，1，1.5，2 A/dm2）条件下电镀锌。

(7) 镀锌结束后，对样品烘干，称重，并测试厚度。

(8) 总结电镀密度在电镀锌过程中对镀层镀速和厚度的影响，并计算出镀锌
电流效率。

六、实验报告要求
1）写出实验目的、内容及步骤，设计表格记录实验过程中的数据。

2）要求测量镀层的厚度，并记录数据。

3）绘制不同电镀时间下，镀层厚度和镀速的变化图。

4）计算出镀锌的电流效率。

思考题：
1、电镀的过程中电流效率为什么不能达到100%？
2、电镀锌为什么需要钝化？。