氟硼酸體系二價錫合金鍍液抗氧化劑的篩選

     (嘉應(yīng)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境學(xué)院,廣東梅州514015)

摘要：為了防止鍍液中Sn2+的氧化,需在基礎(chǔ)鍍液中加入抗氧化劑。采用自然氧化法做分析試驗(yàn):(1)測定苯酚、間苯二酚和對苯二酚3種不同抗氧化劑對鍍液穩(wěn)定性的影響;(2)測定添加不同質(zhì)量濃度的對苯二酚對鍍液的穩(wěn)定性及鍍層成分的影響。分析結(jié)果表明,在Pb-Sn-Cu三元合金電鍍中采用質(zhì)量濃度5g/L的對苯二酚作為抗氧化劑,鍍液的穩(wěn)定性適中,鍍層質(zhì)量良好。

鍵詞：氟硼酸體系;Pb-Sn-Cu三元合金;電鍍;對苯二酚;抗氧化劑

中圖分類號：TQ153.2

在鋁鋅合金軸瓦電鍍Pb-Sn-Cu三元合金的電鍍液中,Sn2+容易被電鍍?nèi)芤褐械?/SPAN>O2氧化成Sn4+,Sn4+水解生成偏錫酸沉淀,使Sn2+的濃度降低:

合適的Pb-Sn-Cu三元合金各組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常Cu為2%~3%,Sn為9%~10%,其余為Pb。在無抗氧化劑存在的情況下,鍍液中的Sn2+很快被O2全部轉(zhuǎn)化成Sn4+,造成鍍液中Sn2+有效濃度下降和電鍍液的混濁,從而影響鍍層的成分和質(zhì)量,因此,必須設(shè)法抑制Sn2+的氧化,提高鍍液的穩(wěn)定性,關(guān)鍵措施是在鍍液中加入抗氧化劑。國外公開的工藝配方中作為抗氧化劑的主要有苯酚、間苯二酚和對苯二酚,國內(nèi)文獻(xiàn)介紹的有苯酚、甲酚、苯二酚、β-萘酚、酚磺酸、萘酚磺酸等。

1 試驗(yàn)

1.1 基礎(chǔ)鍍液

在室溫25℃下,基礎(chǔ)鍍液成分見表1。

1.2 抗氧化劑

試驗(yàn)采用苯酚、間苯二酚、對苯二酚作為抗氧化劑。

1.3 自然氧化法試驗(yàn)

在基礎(chǔ)鍍液中加入一定質(zhì)量濃度的抗氧化劑,將其露置于空氣中自然氧化,每隔一段時間測一次Sn2+質(zhì)量濃度。

1.4 鍍層分析方法

1.4.1 鍍層中Sn質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定

稱樣0.5000g(ms),加硝酸15mL,酒石酸10mL,飽合氯化鉀25mL,過氧化氫2mL,加熱溶解,將溶液移入250mL容量瓶,定容。

取已稀釋溶液25mL于250mL錐形瓶中,加入飽和硫脲5mL,質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的鄰菲羅啉2mL,0.05mol/L的EDTA溶液20mL,水50mL,煮沸冷卻,用六次甲基四胺調(diào)整pH至5.5左右,加二甲酚橙指示劑數(shù)滴,以硝酸鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至紅色。然后加入氟化銨1g,放置10min或加熱至40℃后,用0.05mol/L標(biāo)準(zhǔn)硝酸鉛滴定至紅色為終點(diǎn),記錄消耗的體積V。則:

式中:w(Sn)———鍍層中Sn質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;

M———硝酸鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol/L;

V———耗用標(biāo)準(zhǔn)0.05mol/L硝酸鉛溶液的體積,mL;

ms———合金鍍層的取樣質(zhì)量,g;

其中0.1187是Sn的相對原子質(zhì)量/1000。

1.4.2 鍍層中Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析

用BCO光度法測定鍍層中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[9]。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同抗氧化劑對鍍液的穩(wěn)定效果

在1L基礎(chǔ)鍍液中分別加入5.0g的苯酚、間苯二酚和對苯二酚,露置于空氣中自然氧化,分別于0d,10d,25d,50d,100d,200d時測定鍍液中Sn2+的質(zhì)量濃度,結(jié)果見表2。

試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)在不加抗氧化劑的情況下,鍍液中的Sn2+經(jīng)過25d幾乎全被氧化成Sn4+,而加了抗氧化劑鍍液中Sn2+的氧化速度大大減緩。(2)各種抗氧化劑對鍍液中Sn2+質(zhì)量濃度的穩(wěn)定效果不同,其中對苯二酚的抗氧化效果最好。

2.2 不同質(zhì)量濃度的對苯二酚對鍍液的穩(wěn)定效果

在1L基礎(chǔ)鍍液中分別加入0,1,3,5,8g的對苯二酚,每隔一段時間測定鍍液中Sn2+的質(zhì)量濃度,結(jié)果見表3。

由表3可以看出,加入對苯二酚可大大延緩Sn2+的轉(zhuǎn)化,提高鍍液的穩(wěn)定性,且對苯二酚質(zhì)量濃度超過5g/L之后,效果更為顯著,因此,綜合考慮對苯二酚的添加量以5g/L為宜。

2.3 對苯二酚的質(zhì)量濃度對鍍層成分的影響

在基礎(chǔ)鍍液中加入不同濃度的對苯二酚,并采用6.0A/dm2的電流密度,放入試片進(jìn)行電鍍,然后測定鍍層中Sn和Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù),結(jié)果見表4。

由表4可以看出,對苯二酚的質(zhì)量濃度對鍍層中Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較大,不加對苯二酚,鍍層中Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低;加入對苯二酚后,隨著對苯二酚質(zhì)量濃度的增加,鍍層中錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸上升。而對苯二酚的質(zhì)量濃度對鍍層中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較小。對苯二酚對鍍層成分影響的原因還有待研究。

3 結(jié)論

(1)對苯二酚對鍍液的抗氧化效果最好,其次是間苯二酚,苯酚的效果最差。

(2)不同質(zhì)量濃度的對苯二酚對鍍液的抗氧化效果各不相同,對鍍層中Sn質(zhì)量分?jǐn)?shù)也有很大影響,但鍍層中的Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)與對苯二酚的質(zhì)量濃度關(guān)系不大。

(3)綜合各種因素,在Pb-Sn-Cu三元合金電鍍中可以選擇對苯二酚作為抗氧化劑,其使用質(zhì)量濃度為5g/L。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介:

何優(yōu)選1974年生,實(shí)驗(yàn)師,嘉應(yīng)學(xué)院設(shè)備與試驗(yàn)室管理處科長。

郭遠(yuǎn)凱1974年生,高級實(shí)驗(yàn)師,嘉應(yīng)學(xué)院科研處科長。

唐春保1962年生,教授,嘉應(yīng)學(xué)院化學(xué)試驗(yàn)教學(xué)示范中心主任。