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最佳温度留住锌

2017-06-12罗瑜

发明与创新·中学生 2017年6期
关键词:镀液电解液电镀

罗瑜

锌是地球上第四“常见”的金属,在冶金、机械、电气、化工、轻工、军事和医药等领域有着重要作用。近年来,随着炼锌技术不断提升,锌原料消耗巨大,锌矿资源越来越少,金属锌面临原料供应短缺的局面,未来将有更多地区可能出现无锌矿可采的情形。有资料分析,全球锌储量静态开采保证年限为24 年。

为缓解并从根本上解决這种资源危机,许多大型锌业公司纷纷采用锌废料资源作为锌冶炼的主要原料。其中,钢铁厂含锌烟尘是一种重要的锌再生资源,从中综合回收锌已成为企业和科技工作者关注的重点。

国内对含锌烟尘中回收锌的方法主要是湿法。我在国内对Zn(II)-NH4Cl-H2O体系和Zn(II)-NH3-(NH4)2CO3-H2O体系电沉积锌的基础上,利用氨性溶液易浸出锌及易净化除杂的优点,同时避免Cl-易腐蚀电解设备的缺点,采用从烟尘灰中浸出锌的浸出液Zn(II)-NH3-(NH4)2CO3-H2O作电解液,用镀钛惰性节能电极和铝电极分别作阳极和阴极进行电解实验,重点研究了电解液温度对电解产率及锌层外观的影响。

一、电镀前金属基体的表面准备

本实验采用镀钌钛阳极和铝阴极。

电镀产品的质量检验中,常常发现局部镀层脱落、起泡或出现花斑以及局部无镀层等,究其原因,多数情况下都是由于金属镀前处理不当造成的。

电镀是发生在被镀件与镀液接触面间的电化学反应。为确保电镀层的质量,与镀液接触的被镀零件表面必须是基体材料本身,即镀件表面不含任何污物,也无其他锈蚀产物膜层,同时表面应力求平整光滑。这样才能使基体表面很好地被镀液润湿,镀出的金属才能与平整光滑的表面牢固地结合。可见,电镀前金属基体表面的准备工作很重要。

所以,镀前预处理的工序为打磨(金相砂纸)-水洗-除油-水洗-侵蚀(酸洗)-蒸馏水清洗。

二、测定工作温度(T)对电解产率(ηK)(实际产量与理论产量之比)、沉积锌层外观的影响

固定阴极电流密度为每立方分米2A,磁力搅拌器搅拌速率为850 rpm,均匀搅拌,改变电解液温度(T),按照实验方法进行电解实验,实验结果见表1。

由图1可知,在电解液温度30℃至60℃范围内,电解产率的变化不明显,其中在40℃时电流效率最高。但沉积锌层的形貌随着电解温度上升而变差,这与高温有利于锌晶体生长的原理有关。因此,40℃为最佳电解液温度。

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