钢铁件化学镀锡铜合金

第一篇：钢铁件化学镀锡铜合金

钢铁件化学镀锡铜合金

摘要

目前铜锡合金镀层主要由电镀方法获得，但电镀法存在镀层的组成和色泽随电流密度的大小变化、复杂零件色泽不均匀、镀液电流效率低、镀液大多采用剧毒氰化物、对环境污染严重等不足，应用受到了限制。因此本文采化学镀的方法研究了采用以硫酸铜和硫酸亚锡为主盐，加入络合剂,酒石酸，锡盐稳定剂，研究了一种化学镀锡铜合金工艺。探讨了主要成分的影响，研究了金黄色和银白色两种颜色的镀层，采用阴极极化曲线法和循环伏安曲线法来检查镀液镀层的性能。从而制定出工艺配方，金黄色镀层为：硫酸铜：1.2g/L，硫酸锡：15g/L，酒石酸：14g/L，稳定剂：10ml/L，硫酸（98%）：10ml/L，温度：室温，时间：3~5min。银白色镀层为：硫酸铜：0.2g/L，硫酸锡：17g/L，酒石酸：14g/L，稳定剂：8ml/L；硫酸（98%）：10ml/L；温度：室温；时间：3~5min；两种颜色的镀液得到的镀层结晶细致、光亮、附着力好；研究表明化学镀锡铜层结合力强，覆盖力高与其它镀层配套性好，是一种替代氰化镀锡铜合金的新工艺。

关键词

锡铜合金；结合力；化学镀；

Electroless plating of tin-copper alloy on steel and iron Abstract At present tin-copper alloy coating mainly obtains by the electroplating, but the electroplating process existence coating composition with the luster along with the current density size change, the complex components luster non-uniformity, plated the fluid current efficiency lowly, plates the fluid mostly to use the violently poisonous cyanide, to be serious and so on the insufficiency to the environmental, pollution, the application has been restricted.Therefore this literary talent chemical plating method studied has used by the cupric sulfate and the stannous sulfate primarily salt, joined the chromium mixture tartaric acid, the tin salt stabilizer, studied one chemistry to tin-copper alloy craft.From but establish the craft formulation，the Golden color coating：CuSO4：1.2g/L，SnSO4：15g/L，Tartaric acid：14g/L，Stabilize：10ml/L，H2SO4（98%）：10ml/L，Temperature：room temperature，Time：3~5min。the silvery white plating: CuSO4：0.2g/L，SnSO4：17g/L，Tartaric acid：14g/L，Stabilize：10ml/L，H2SO4（98%）：10ml/L，Temperature：room temperature，Time：3~5min。Has discussed the principal constituent influence, has studied golden yellow and silver-white color two kind of colors coating, and inspected has plated fluid coating the performance.The research indicated chemistry tin-copper copper level binding force, the cover strength is high good with other coating necessary, is one kind of substitution cyaniding copper-tin alloy the new craft.Key words tin copper alloy;Binding force;Electroless plating;0 前言

目前铜锡合金镀层主要由电镀方法获得，所形成的镀层随锡含量的不同而呈现红色、金黄色、淡黄色及银白色，镀层耐蚀性良好，可以与同厚度的镍层媲美，因而在防护—装饰性镀层中有一定的作用。但电镀法存在镀层的组成和色泽随电流密度的大小变化、复杂零件色泽不均匀、镀液电流效率低、镀液大多采用剧毒氰化物、对环境污染严重等不足，应用受到了限制。为避免使用氰化物，人们从无氰电镀和化学镀铜锡合金方面进行了研究，先后开发了焦磷酸盐—酒石酸盐电镀铜锡合金、酒石酸(柠檬酸)—锡酸盐电镀铜锡合金。但镀层光泽欠佳，且钢铁件直接电镀，镀层结合力不能满足要求。为此人们开始尝试浸镀Cu-Sn合金方法，取得了较成功的经验[1-2]。

浸镀，即置换镀或接触镀，是一种无需外界电流或还原剂，而是利用两种金属的电位差产生的电动势驱动的置换反应。它具有设备少、效率高、成本低、操作简单、镀层色调一致等优点，尤其适用于管状、深孔等复杂零件的施镀[3-4]。

通常置换反应因其速度太快，形成的镀层大都为粗糙疏松、多孔和结合力不良的镀层。在电镀时被枧为有害反应，人们想尽方法去克服或避免它。如在铜上镀银时需先对铜进行汞齐化或用高氰化物预镀银；钢铁件或锌压铸件在电镀酸性光亮铜前需先预镀氰化铜，防止置换反应的发生；或者研制无置换反应的钢铁件直接HEDP镀铜及铜件直接采用丁二酰亚胺镀银工艺等。然而，如果人们能很好控制置换反应的速度，那就可变害为利．直接获得光亮细致且结合力优良的浸镀层[5-7]。实验材料与仪器

1.1 实验材料

硫酸铜（工业级）；硫酸亚锡（化学纯）；酒石酸(分析纯)；锡盐稳定剂；硫酸（分析纯）；铁片；导线；饱和甘汞电极；铂片电极；砂纸。

1.2 实验仪器

电镀槽；电子天平（湘仪电子天平厂）；烘箱（长沙仪器仪表厂）； ZDA-20A/12V 硅整流器（浙江省绍兴市承天电器厂）；CHI660B型电化学工作站； 实验研究部分

2.1 钢铁件化学镀锡铜合金的原理

据资料报导[8-10]在一种同时含有Cu2+、Sn2+ 离子的溶液中,Fe与Cu2+、Sn2+能否同时产生置换反应呢?这可以从金属的电极电位和反应的电动势来判断。将一片处理好的试片放入含有Cu2+和Sn2+的溶液中时，将发生的反应如下：

Cu2+ + Fe→Cu + Fe2+

E = + 0.778 V Sn2+ + Fe→Sn + Fe2+

E = + 0.304 V

以上两个反应的电动势均大于+ 0.2 V，这说明在铁上可以自发的进行Cu2+与Sn2+的还原反应。反应（1）的电动势大于（2），表明置换铜比置换锡更为容易。为了控制置换铜的反应，使其得到不同锡的质量分数的合金镀层，因此在溶液中必须加入一 种络合剂。

2.2工艺流程

试样（钢铁片）→化学除油→热水洗→流水洗→酸洗除锈→两次水洗→电解除油→热水洗→流水洗→化学抛光→水洗→弱浸蚀（1：1盐酸）→水洗→浸镀Cu-Sn合金→两次水洗→钝化→两次流水洗→去离子水洗→烘干→检验→成品。

2.2.1 化学除油工艺

具体配方及条件如下：

NaOH

Na2CO

3Na3PO4·12H2O

Na2SiO3

温度（℃）

时间（t）

2.2.2 电解除油工艺

具体配方及条件如下：

NaOH

Na2CO3

Na3PO4·12H2O

Na2SiO3

温度（℃）

电流密度（A/dm3）阴极除油时间（t）阳极除油时间（t）

2.2.3 酸洗除锈工艺

具体配方及条件如下：

H2SO4（d=1.84）

HCl（d=1.19）

温度（℃）

时间（t）

50~100g/L 20~40g/L 30~40g/L 50~15g/L 80 ~ 85℃~ 7min

10~30g/L 20~40g/L 30~40g/L 30~50g/L

80℃ 10A/dm3

1min 0.2~0.5min

200mL/L 480mL/L

室温

10min

2.2.4 抛光处理工艺

经过筛选本工艺采用的化学抛光工艺如下：

HNO3（65%）

mL/L H2SO4（98%）

300mL/L H3PO4（85%）

600mL/L 铬酐（CrO3）

5~10g/L 温度（℃）

120~140℃ 时间（t）

<10min

2.2.5 弱浸蚀工艺

具体配方及条件如下：

HCl

（d=1.19）

1：1 温度（℃）

室温

时间（t）

0.5~2min

2.2.6 镀后处理工艺

锡铜合金镀层虽然化学稳定性较高，但若长期放置在空气或潮湿的环境中，表面颜色仍会逐渐变暗发黑。镀后镀层需要进行钝化处理。在表面生成一层钝化膜，可以防止镀层表面发暗。虽然膜薄，但却能对膜层起很好的保护和装饰作用。

2.3性能检测

参照相应的国家标准及实验研究的需要，对试样的外观、附着力、耐酸腐蚀性以及极化曲线等性能进行综合考察，以确定其工艺特点。2.3.1 锡铜合金镀层的外观

通过目测，对形成锡铜合金镀层的颜色、光泽及均匀程度进行评价。

2.3.2镀层的结合力的检测

对镀层采用弯曲试验将试片镀膜向外表面弯曲成直角直至折断，看试片上有没有出现剥离或裂纹现象。

将浸镀铜锡合金试片在光亮镀镍液中电镀3 min，然后镀层采用弯曲试验将试片镀膜向外表面弯曲成直角直至折断，看试片上有没有出现剥离或裂纹现象。

2.3.3 镀液覆盖能力检测

采用内径ΦlO mm×100 mm的塑料管，内插宽度10 mm、长度100 mm钢片测定。以“钢片有镀层长度／钢片长度×100％”计算镀液的覆盖能力。2.3.4 锡铜合金镀层的极化曲线测量

采用CHI660B型电化学工作站，对未浸镀的钢铁试样、镀有金黄色镀层的试样和镀有银白色镀层的试样进行极化曲线测试，测试溶液为5%NaCl溶液，测试工作电极用蜡封装，仅露出l0mm×l0mm面积的表面，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为铂片电极。曲线测试动电位扫描速度均为0.1V/s，用计算机软件拟合，直接绘制出曲线。

2.4.5 循环－伏安曲线的测量

采用CHI660B型电化学工作站，对未浸镀钢铁的试样、镀有金黄色镀层的试样和镀有银白色镀层的试样进行循环伏安曲线测试。测试溶液为5%NaCl溶液，循环伏安曲线溶液则仅采用5%NaCl溶液。测试工作电极用蜡封装，仅露出l0mm×l0mm面积的 表面，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为铂片电极。曲线测试动电位扫描速度均为0.1V/s，用计算机软件拟合，直接绘制出曲线。实验结果与讨论

3.1 基础配方的确定

通过查阅参考文献，基本确定了基础配方，如下：

CuSO4·5H2O

0.5 g/L

SnSO4

10g/L 酒石酸

10g/L

锡盐稳定剂

10mL/L H2SO4（98%）

10mL/L

时间

－ 10min 温度

室温（25－35℃）

化学镀液的配制：称取流酸铜（CuSO4• 5H2O）于烧杯中，加入蒸馏水形成A液。在定量的硫酸中加入SnSO4，搅拌使之溶解，然后依次加入锡盐稳定剂、络合剂使其完全溶解后形成B液。将B液在搅拌下加入A液中，加蒸馏水至刻度形成C液。最后用硫酸调整镀液pH值，定溶过滤后形成D液待用。

3.2 镀液中各组分的作用

3.2.2 硫酸亚锡的影响

硫酸亚锡是浸镀液的主盐，其含量直接影响镀层的色泽和镀层质量。

表1 硫酸亚锡的影响 Table 1 Effect of the SnSO4 SnSO4浓度g/L

实验现象及结果 红铜色镀层，结晶细致光亮，结合力良好 4

金黄色镀层，结晶细致光亮，结合力良好 8

金黄色镀层，结晶细致光亮，结合力良好 12

浅金黄色镀层，结晶细致光亮，结合力良好

浅金黄色镀层，结晶细致光亮，结合力良好 20

锡白色镀层，结晶粗糙，结合力很差

由表可见，硫酸亚锡的含量低于4g/L时，镀层呈红铜色。硫酸亚锡的含量高于16g/L时，镀层呈锡白色。硫酸亚锡的含量4g/L－8g/L时，镀层呈金黄色。硫酸亚锡的含量8g/L－16g/L时，镀层颜色从浅金黄色到金黄色过渡。因此，为了得到银白色的镀层，硫酸亚锡的含量在16g/L－20g/L为宜，而要得到金黄色的镀层，硫酸亚锡的含量应在4g/L－16g/L为宜。

3.2.2 硫酸铜的影响

硫酸铜也是浸镀液的主盐，其含量也会直接影响镀层的色泽和镀层质量。

表2

硫酸铜的影响

Table2 Effect of the CuSO4 CuSO4浓度g/L

实验现象及结果

0.1 锡白色镀层，结晶细致光亮，结合力良好 0.4

锡白色镀层，结晶细致光亮，结合力良好 0.8

浅金黄色镀层，结晶细致光亮，结合力良好1.2

浅金黄色镀层，结晶细致光亮，结合力良好 1.6

金黄色镀层，结晶细致光亮，结合力良好 2.0

金黄色镀层，结晶细致光亮，结合力良好 2.4

铜红色镀层，结晶粗糙，结合力很差

由表可见，硫酸铜的含量低于0.4g/L时，镀层呈锡白色。硫酸铜的含量高于2.4g/L时，镀层呈铜红色。硫酸铜的含量0.8g/L－2.0g/L时，镀层颜色从浅金黄色到金黄色过渡。因此，为了得到银白色的镀层，硫酸铜的含量在0.1g/L－0.4g/L为宜，而要得到金黄色的镀层，硫酸铜的含量应在0.8g/L－2.0g/L为宜。

3.2.3 络合剂的影响

因为铁置换铜的速度要比置换锡快的多，因此简单的Cu2+、Sn2+的盐溶液中很 难获得金黄色和银白色的镀层，因此只有加入一种络合剂来抑制Cu2+的置换反应或者促进Sn2+的置换反应。本实验采用酒石酸作为络合剂。

表3

络合剂的影响

Table3 Effect of the complexing agent

酒石酸浓度g/L

实验现象及结果 1 镀液稳定性很差，镀层偏黄 4

镀液稳定性很差，结晶细致光亮 8

镀液稳定性好，结晶细致光亮

镀液稳定性好，结晶细致光亮 16

镀液稳定性好，结晶细致光亮 20

镀液稳定性好，镀层有些发花

由表可见，酒石酸含量低于4g/L时，镀层偏黄，镀液稳定性不好。酒石酸的含量高于16g/L时，沉积速度下降，镀层的有些发花。因此，酒石酸含量应控制在4 g/L－16g/L为宜。

3.2.3硫酸的影响

在镀液中加入硫酸后，一方面可以降低铜离子的有效浓度，能细化结晶，另一方面可以防止亚锡盐的水解，提高镀液的稳定性。

表4

硫酸的影响

Table4 Effect of the H2SO4 H2SO4(98%)浓度mL/L

实验现象及结果 1 置换反应速度很慢，结晶细致光亮 4

置换反应速度很较慢，结晶细致光亮 8

置换反应速度加快了，结晶细致光亮

置换反应速度加快了，结晶细致光亮 16

置换反应速度较快，结晶较细致光泽度降低 20

置换反应速度很快，镀层粗糙光泽度降低

由表可见，硫酸含量底于4g/L时，置换反应速度很慢。硫酸的含量高于16g/L时，置换反应速度很快，但镀层粗糙光泽度降低。因此，硫酸含量应控制在8g/L－16g/L为宜。

3.2.3锡盐稳定剂的影响

由于镀液中Sn2+易发生氧化和水解，生成亚锡酸盐沉淀，使镀液变成浑浊，镀层质量变差，因此必须加入稳定剂。

表5 稳定剂的影响

Table5 Effect of the stabilizer agent

锡盐稳定剂浓度mL/L

实验现象及结果

不加稳定剂

放置7天后，产生大量沉淀，镀液发黄，无法进行浸镀

放置7天后，产生很多沉淀，镀液发黄，但仍可以浸镀 8

放置7天后，产生较少沉淀，但仍可以浸镀 12

放置7天后，镀液澄清，可以浸镀

放置7天后，镀液澄清，可以浸镀 20

放置7天后，镀液澄清，可以浸镀

由表可见，未加入稳定剂放置几天后就不能进行浸镀了，而加入稳定剂放置几天后仍能进行浸镀了。稳定剂含量的多少没有多大的影响，其用量控制在8g/L－16g/L为宜。

3.3 最佳配方的确定

通过以上单因素法试验,确定了影响锡铜合金镀层形成的主要因素，以下将采用正交实验来确定最佳配方。

3.3.1 镀银白色镀层的配方确定

表6 L16(34)正交各因素水平Table 6 The level of the orthogonal factors

因素

水平

CuSO4（g/L）

SnSO4（g/L）

酒石酸（g/L）

稳定剂（mL/L）

3

0.1 17

0.2

0.3 20

表7

正交试验结果

Table 7 The result of the orthogonal experiments 因素 1 3 4 5 6 7 8 9

CuSO

4SnSO4

酒石酸

稳定剂2 3

结合力

外观9 8 8 8 9 8 8 9 试样号2 2 3 1 3 1 2 K1＝ΣⅠi

K2＝ΣⅡi

K3＝ΣⅢI

R1＝K1/3 R2＝K2/3

16.7 R3＝K3/3

15.3

15.7 16

16.3

16.3

15.7 S＝│Rmax―Rmin│0.4

0.6

0.6 由S值的大小可知，各因素对镀层的影响大小为:

SnSO4 >酒石酸>稳定剂> CuSO4

由R值大小可评定最佳配方为 2，2，2，1 即镀银白色镀层的最佳配方为：

CuSO4

0.2g/L SnSO4

17g/L 酒石酸

14g/L 稳定剂

mL/L H2SO4（98%）

mL/L 时间

5min 温度

室温 3.3.1镀金黄色镀层的配方确定

表8 L16(34)正交各因素水平Table8 The level of the orthogonal factors

因素

水平

CuSO4（g/L）

SnSO4（g/L）

酒石酸（g/L）

稳定剂（mL/L）

3

0.8

14 20

1.2

1.5

表8

正交试验结果

Table 8 The result of the orthogonal experiments 因素 1 3 4 5 6 7 8 9

K1＝ΣⅠi

K2＝ΣⅡi

K3＝ΣⅢI

R1＝K1/3

16.7

R2＝K2/3

17.3 R3＝K3/3

11.7 17.3

16.3 17

CuSO4

SnSO4

酒石酸

稳定剂2 3

结合力

外观9 9 9 9 9 8 8 9 试样号2 2 3 1 3 1 2

17.7 S＝│Rmax―Rmin│0.6

1.3

酒石酸>SnSO4 > CuSO4>稳定剂

1.4

0.6 由S值的大小可知，各因素对镀层的影响大小为: 由R值大小可评定最佳配方为 2，3，2，任意 即镀金黄色镀层的最佳配方为：CuSO4

1.2g/L SnSO4

15g/L 酒石酸

14g/L 稳定剂

mL/L H2SO4（98%）

mL/L 时间

5min 温度

室温

3.6 镀液、镀层的性能检测

3.6.1 镀层的外观的检测

镀层的外观当硫酸铜不变时随着硫酸亚锡含量的增加而变化，其镀层的颜色依次变化为红铜色—金黄色―浅黄色―锡白色。当硫酸亚锡不变时镀层的外观随着硫酸铜含量的增加而变化，其镀层的颜色依次变化为锡白色—浅黄色―金黄色―红铜色。

3.6.2 镀层的结合力的检测

对镀层采用弯曲试验，镀层均无脱皮和揭起现象。将浸镀锡铜合金试片在光亮镀镍液中电镀3 min后再采用弯曲试验，镀层也均无脱皮和揭起现象。这说明这种浸镀锡铜合金的镀层的结合力很好。

3.6.3 镀液的覆盖能力的检测

采用内径Φ10mm×100mm的塑料管，内插宽度10mm、长度100mm钢片测定。经过多次测量，钢片有镀层长度均为钢片长度，以“钢片有镀层长度/钢片长度×100%”计算镀液的覆盖能力，则镀液的覆盖能力为100%。

3.6.4 阴极极化曲线的测量结果

采用CHI660B型电化学工作站，对镀有金黄色镀层的试样、镀有银白色镀层的试样、未镀的钢铁试样在5％NaCl溶液中进行恒电流极化曲线的测量。参比电极采用饱和甘汞电极，辅助电极采用10cm2的铂电极。研究电极为待测蜡封试样，仅露出1cm2的表面。

以下图1为镀有金黄色镀层的试样、镀有银白色镀层的试样、未镀的钢铁试样在5%NaCl溶液中的极化曲线图。

A ———金黄色镀层 B———银白色镀层 C———铁基体

图1 各试样在5%NaCl溶液中的极化曲线图

Fig 1 The polarization curve of the samples in the solution of 5%NaCl

从上面的图，可以看出三者的阴极极化曲线有明显的区别，金黄色镀层和银白色镀层使阴极极化曲线向低电流密度方向移动，由于阴极反应被抑制，整个电化学反应被抑制，使锡铜合金的腐蚀电流密度减少，从而锡铜合金的腐蚀速度减缓。

3.6.5 循环－伏安曲线的测量结果

以下图2为镀有金黄色镀层的试样、镀有银白色镀层的试样、未镀的钢铁试样在5%NaCl溶液中的循环伏安曲线图。根据循环伏安曲线的面积大小可评定试样的耐蚀性能。

A ———金黄色镀层 B———银白色镀层 C———铁基体

图2 各试样在5%NaCl溶液中的循环伏安曲线

Fig 2 The circulatory voltampere curve of the samples in the solution of 5%NaCl 12 从上面的图可以看出，镀有银白色镀层试样的循环伏安曲线所围成的面积介于镀有金白色镀层试样和未浸镀过的试样之间，在回扫后，在相同的电位下，镀有银黄色镀层试样和镀有银白色镀层试样的电流均低于未浸镀过的试样的电流，由此可说明，在浸镀过锡铜合金的镀层的试样显著提高其耐蚀性。结论

本文研究的化学镀锡铜合金的工艺配方 金黄色镀层：

CuSO4• 5H2O

1.2g/L

SnSO4

15g/L 酒石酸

14g/L

稳定剂

10mL/L H2SO4（98%）

10mL/L

时间

5min

温度

室温

银白色镀层：

CuSO4• 5H2O

0.2g/L

SnSO4

17g/L 酒石酸

14g/L

稳定剂

8mL/L H2SO4（98%）

mL/L

时间

5min

温度

室温

本文研究的化学镀锡铜合金镀层结合力强，覆盖力高，能提高镀层的耐蚀性能，装饰性好，生产效率高，无公害。具有进一步研究和发展的价值和现实意义。很适于小五金、装饰品、文具等小商品上应用。适当改变条件后也可获得高铜(红色)或高锡(白色)的锡铜合金层。

由于时间紧，而测定镀层的耐蚀性能需要花较多的时间，因此在评定镀层的性能时，只从镀层的外观来评定，因此，人为因素影响比较大。如果有充裕的时间，可以从镀层的耐蚀性能来综合评定镀层，减少人为因素的影响。可以进一步的研究镀液的组成，针对镀层的不足之处，改善镀层的性能和外观。致谢

在本次实验中，在肖鑫副教授的悉心指导和帮助下，得以顺利地完成本次实验，在此特表示衷心的感谢，同时也衷心的感谢其他的老师和同学的帮助和支持。参考文献

[1] 肖鑫．钢铁浸镀铜锡合金工艺研究[J]．电镀与涂饰，2003，22(6)：26-28． [2] 钟萍，黄先威．浸渍镀仿金工艺[J]．电镀与涂饰，2001，20(6)：8-lO．

[3] 张允诚．置换镀铜-锡合金替代氰化物镀铜工艺的探讨[J]．电镀与精饰，2002，24(5)：23-25． [4] Hirsch S,Rosensteon C.[J].Metal Finishing Guidebook &Directory,1992.90(1):358.[5] 王丽丽.化学镀锡合金[J].电镀与精饰,2001.23(1):41-14．

[6] Klein,Rita J.Electroless deposition of doped noble metals and noble metal alloys[P]

US:20040020565,2005.1.13．

[7] 左正忠，何细华，侯润香.无氰溶液中沉积铜锡合金电化学行为的研究[J].武汉大学学报,1996, 42(2)：141-146.[8] 尚书定，张耀华.宽温镀铜锡新工艺[J].材料保护,1999, 32(11)：21-22.[9] 蔡积庆.化学镀Sn-Zn合金[J].电镀与环保,2001, 21(2): 27-29.[10] 方景礼，刘琴，宋文宝，等．钢铁件直接浸镀Cu-Sn合金[J]．材料保护，1993，26(7)：8-11． 附录

电化学性能测定数据图: 5%NaCl溶液中的极化曲线阴化曲线

图1 金黄色镀层的阴极极化曲线图

Fig 1 The cathode polarization curve of the golden yellow plating

图2 银白色镀层的阴极极化曲线图

Fig 2 The cathode polarization curve of the silvery white plating

图3 铁基体的阴极极化曲线图

Fig 3 The cathode polarization curve of the steel and iron

5%NaCl循环－伏安曲线的测量结果

图4 金黄色镀层的循环伏-安曲线

Fig 4

the circulatory voltampere curve of the golden yellow plating

图5 银白色镀层的循环伏-安曲线

Fig 5

the circulatory voltampere curve of the silvery white plating

图6 铁基体的循环伏-安曲线

Fig 6

the circulatory voltampere curve of the steel and iron

第二篇：铜合金件生产整改措施

铜合金件生产整改措施

一 原材料 原因及存在的问题分析

我厂近年来一直由小型铜材生产企业提供货源，这些企业产品的缺点是质量控制水平低，质量稳定性差。优点是可小批量订货、供货及时、能垫付资金，减小我厂生产资金的压力。

我厂目前铜材验收检验只能化验四种主要元素，而对性能影响较大的其它五种元素靠外协。对杂质元素无内控标准，特别是铅的含量。

材料存在的问题：锻造用铜合金材料按TＢ２０７３－２００２标准要求应为挤制棒材。目前，供应的材料均为拉制棒，对于关键受力零件加工，材料锻压比不够。化学成份不稳定、材料表面存在微裂，材料端头切除不够，内外表杂质等缺陷较多。2 纠正预防措施

１）对关锻受力零件，如定位线夹、吊弦线夹、接头线夹、终锚线夹等材料选用国内大型企业的产品，如洛铜、西北铜等。２）增加本厂化验设施，确保能按ＧＢ５２３１－２００１标准所列的项目进行分析。如增加光谱分析仪或原子吸收分光光度计。３）加强对铜材表面裂纹和端头缩孔的检查，可采用浸酸、宏观分析或电气仪表测试等手段。二 下料方式 原因及存在的问题分析

我厂因考虑大批量生产的原因，对直径小于３０ｍｍ棒材一直采用冲切下料方式，对于铝青铜类较脆性的材料来说，易在下料端头形成冲切裂纹，锻造时，若坯料放置不当，易将裂纹带入到产品中。2 纠正预防措施

对于青铜类材料在下料时，改为锯切下料。三 锻造过程控制 原因及存在的问题分析

此阶段存在的主要问题为：始锻和终锻温度不能严格保证，若采用在线淬火，淬火温度不能严格保证，人为控制影响因素大，原设备上的自动推料和实时测温系统得不到应用。易造成零件的过热、过烧、开裂。锻后冷却消除脆性措施得不到保证。2 纠正预防措施

１）完善加热设备自动推料和实时测温系统，进行工艺试验，确定每种产品的加热工艺参数（电流和生产节拍）。２）对于在线淬火，应在锻锤上增加红外温度监测仪，测量锻后淬火温度。

３）每个锻锤处增加适合的冷却水槽，确保锻后零件能有效冷却。

４）结合产品的特性，充分利用设备的退料系统，不但提高设备的生产效率，也可保证锻后零件的冷却温度点（＞650℃）。

５）增加锻造后零件晶粒度控制点，监督锻造工艺温度。四 热处理 1 原因及存在的问题分析

存在问题：本厂采用45kW箱式电阻加热炉，该炉由于结构方面的原因，温差最大可达150℃，不能保证热处理工艺要求。热处理人员未经过专业培训，无完善的热处理工艺规范。2 纠正预防措施

１）按照我厂目前的生产量，易增加2台36kW井式热处理炉。２）结合产品，通过工艺试验，制订出合适的热处理工艺规范，并对人员进行专业培训。五 表面处理 原因及存在的问题分析

存在问题：本厂采用化学酸洗抛光的方式作为产品最后的表面处理工艺，由于长时间的浸酸，易使零件形成氢脆。并且，酸洗后的零件表面光泽不易长期保存。2 纠正预防措施

结合国内外经验，铜合金件表面处理易采用水磨抛光处理工艺，增加1台振动抛光机。六 出厂检验 原因及存在的问题分析

存在问题：铜合金锻造时，由于材料、模具、产品结构和操作方法等原因，或多或少地存在表面裂纹、折叠、夹层等锻造缺陷，近年来我厂所发生的质量问题，大部分集中在出厂检验不严格上。2 纠正预防措施

１）增加检验人员配置，制订切实可行的奨惩办法，对检验人员进行经常性的培训和考核。

２）适当增添检验设置，如：检验平台、工作灯、工作放大镜等。３）对成品件，每批增加1件残余应力测试控制点。

４）条件允可时，总厂应增添产品疲劳试验机，以解决用静态力学试验不能发现的问题。

第三篇：常用钢铁化学元素符号对照表

常用钢铁化学元素符号对照表

元素名称化学元素称号元素名称化学元素称号元素名称化学元素称号铁锰铬镍钴铜钨钼矾钛铝铌钽

Fe锂Mn铍Cr镁Ni钙Co锆Cu锡W铅Mo铋V铯Ti钡Al镧Nb铈Ta

钕

Li钐Be锕Mg硼Ca碳Zr硅Sn硒Pb碲Bi砷Cs硫Ba磷La氨Ce氧Nd

氢

SmAcBCSiSeTeAsSPNOH

第四篇：九年级化学7.3《钢铁的锈蚀与防护》教案鲁教版

第七单元

第三节

钢铁的锈蚀与防护 教案

一、简介

本节课的主题：从学生已有的有关钢铁生锈的生活经验入手，引导学生对钢铁生锈的原因和促进钢铁生锈的因素提出猜想，然后设计实验验证猜想，再通过交流、讨论得出导致钢铁锈蚀原因及促进钢铁生锈的因素,分析提出减缓钢铁生锈的措施。

关键信息：

以教材作为出发点，依据《化学课程标准》，利用实验探究的方法进行教学。第一个实验是探究铁生锈的条件，这个实验涉及的内容对学生来说较为陌生，因此该实验的探究应在教师的引导下进行；第二个实验是探究促进铁生锈的因素，这个实验思路与第一个实验相似，因此这个实验的探究主要由学生自己来完成，这样安排完全符合学生的认知特点，可以使学生在有趣的实验探索中，轻松愉快的掌握铁生锈条件及促进钢铁生锈的因素。

由于减缓钢铁生锈的措施和废旧金属的回收利用这两部分内容与生活实际的联系比较密切，学生比较熟悉；因此对于要解决的问题，大胆放手让学生自己去分析、研究、讨论直至找到解决的办法，使学生在思考的过程中加深了对知识的理解，体验到了探究的乐趣，感受到了成功的快乐。

二、学习者分析

初中学生正处于生理、心理、思维等各方面的迅速发展时期。在初中生的思维中，抽象逻辑思维虽然开始占优势，很大程度上仍需依赖具体形象的经验材料来理解抽象的逻辑关系，故本节课老师让学生亲自动手做了两个探究性实验，旨在启迪学生的科学思维，揭示化学现象的本质，加深对所学知识的理解。

三、教学/学习目标及其对应的课程标准：

1、了解导致钢铁锈蚀的因素以及减缓钢铁锈蚀的方法。

2、知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属对环境及金属资源保护的重要性。

3、通过对钢铁锈蚀条件的探究，进一步加深对科学探究各要素的理解，提高学生的科学素养。

四、教育理念和教学方式：

1、给每个学生提供平等的学习机会，鼓励他们积极探索化学的奥秘，勇于思考，敢于对教科书及老师质疑。

给予学生更多的机会去体验探究过程，在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度，获得科学的方法，在“做科学”的探究实践中逐步形成终身学习的意识和能力。

学生是学习的主人，在教师指导下主动的、富有个性的学习，用自己的亲身经历去领会知识的精髓。

2、采用实验探究的教学方法，即按照提出问题——猜想与假设——设计实验方案——动手实验——得出结论的模式展开教学。利用各种实验器材及问题情景，激发学生的探究兴趣，强调学生的动手操作和主动参与。在教师的引导下，通过丰富多彩的集体讨论、小组活动，以合作学习促自主探究。教师创造很多机会让学生自己去研究，使学生在思索与分析的过程中加深了对教材的理解，训练了抽象思维。

3、教学评价方式：

①当学生获得进展时，及时用自己的语言、动作、神情传达给学生“你能行”“你真棒！”“我真佩服你的勇气。”“你还有别的办法吗？”当学生失败时就激励他们，必要的时候当成一个合作者，向他们提出：“需要我为你做些什么？” ②通过课后访谈和作业分析，及时查漏补缺，确保达到预期的教学效果。

本次教学需要各种实验器材和多媒体课件的辅助，实验器材包括：试管、橡皮塞、水、生锈铁钉、植物油、食醋、氯化钠等。

五、教学和活动过程：

（一）教学准备阶段：

1、将所需的实验器材准备好。

2、制作本节的课件，精心备好每一个教学环节。

（二）整个教学过程叙述：

本节课主要为化学教学活动，教材内容“钢铁的锈蚀与防护”共一课时。本节需45分钟完成。

需要对学生分组，前后桌4人一组，每组包括能力不同的学生，设中心发言人1名，其他人可适时补充。

第一部分：探究钢铁生锈的条件

1、提出问题：家里用的菜刀，隔一段时间不用就变得锈迹斑斑，你知道这是为什么吗？ 【说明：从学生常见的生活现象入手，使学生感到化学与生活实际是紧密联系的，有助于激发学习的兴趣】

2、猜想：钢铁生锈是空气、水与铁共同作用的结果。

【说明：这一过程可以充分发挥学生的想象力，让每个学生充分发表自己的见解】

请你设计实验证明这一猜想

3、设计实验方案：

⑴小组讨论，提出个人或小组方案。

⑵交流讨论，对各种方案进行评价，筛选出可实施的方案。⑶多媒体展示学生设计三个对比实验：

①把洁净的铁钉放在干燥的试管中,用橡皮塞密封试管口。

②把洁净的铁钉全部浸没在盛满煮沸过蒸馏水的试管中,用橡皮塞密封试管口。③把洁净铁钉的一半浸入试管中的蒸馏水里,将试管敞口放置。

（说明：让学生自己设计实验，能够把学生带入科学思维状态中，学生通过对这些问题的思考，既可以培养学生分析问题、解决问题的能力，又能促进学生智力的发展）

4、进行实验：学生按照方案进行实验，四人为一组。由于该实验速率比较缓慢，大约需用一周的时间，让学生每隔一段时间进行观察、对比、记录。一周后，学生普遍发现：①②中的铁钉不生锈，③中的铁生锈了。

【说明：该实验持续的时间较长，可以培养学生的耐心、观察能力和交流与合作能力】

想一想：这说明了什么？

5、结论：学生相互交流后，共同认为：钢铁生锈的条件是：铁与氧气、水同时接触就会生锈。

第二部分：探究促进钢铁生锈的因素

1、提出问题：哪些因素会促进钢铁的生锈？

2、猜想与假设：酸和盐溶液能加速钢铁的生锈。

想一想：设计一个怎样的实验才能证明这一观点？

3、设计实验方案：

⑴小组讨论，提出个人或小组方案。

⑵交流讨论，对各种方案进行评价，筛选出可实施的方案。⑶多媒体展示方案内容： ①把洁净铁钉的一半浸入试管中的蒸馏水里,将试管敞口放置。②把洁净铁钉的一半浸入试管中的食盐水里,将试管敞口放置。③把用食醋浸湿的铁钉放在干燥的试管中，将试管敞口放置。

4、进行实验：学生四人一组进行实验，该实验约需一周时间。一周后，学生对实验进行了仔细的观察，发现②③中铁钉的锈蚀程度均比①强烈。

想一想：这个现象说明了什么？

5、结论：说明酸和氯化钠能加快铁生锈的速度。

【说明：教师在第一部分、第二部分中精心设计了两个环环相扣探究性实验，完全符合学生的认知规律，容易被学生接受。在探究过程中让学生自己设计实验并进行操作，可以培养学生的探究能力、实验操作能力，能够调动学生学习的积极性，对化学产生浓厚而持久的兴趣】

第三部分：减缓钢铁锈蚀的方法

1、提出问题：请同学们结合钢铁生锈的条件，思考一下如何才能防止钢铁的生锈？

2、得出结论：学生在讨论的基础上，归纳问题的答案。

3、多媒体展示防锈措施：①钢铁制品的表面保持干燥。②在钢铁的表面涂上一层保护层。③将铁制成不易生锈的合金。

（说明：由于这部分知识是建立在第一部分知识的基础之上且内容为学生所熟悉，因此我采用了如下教学方法：由教师提出问题，由学生通过推理、分析及相互讨论等方法自行解答老师的问题。这样做既可加深学生对前面所学知识的理解，又能培养学生的逻辑推理能力）

第四部分：废旧金属的回收利用

1、提出问题：为什么要回收废旧金属？

2、学生结合课本42页的内容展开讨论。

3、学生归纳回收废旧金属的原因。

4、引导：回收利用废旧金属，注重环境保护和资源的再利用，你已经做到了哪些？以后打算怎么办？

5、学生各抒己见。第五部分：感悟与收获

本节课研究了哪些内容？从这些知识中你想到了什么？运用这些知识你想做点什么？ 【说明：学生对这样的问题很感兴趣。它是引导学生知识迁移，让学生展开联想，发展学生创造性思维，给学生留下今后乃至一生都想来回答的问题。所以这样的提问是很有价值的，很科学的。】

第六部分：布置作业

课后反思：本课时安排了两个相关的探究性实验：探究铁生锈的条件和探究促进铁生锈的因素。尽管这两个实验持续的时间较长，但学生对这些感性的实验仍表现出了浓厚的兴趣，学习热情非常高，学习的效果也很好。学生通过对减缓钢铁生锈的措施和废旧金属的回收利用这两部分内容的分析、研究，深刻的体会到了理性的推理给人带来的成就感和快乐。在这节课中学生先经历了感性的实验，后经历了理性的推理。这样的动静交叉非常符合学生的心理特点，很受学生欢迎。