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摘要：為提高低溫氯化物電鍍鐵溶液的穩(wěn)定性，采用赫爾槽試驗(yàn)和陰極極化曲線測(cè)量方法，研究了 5 種穩(wěn)定劑對(duì)鍍層光亮區(qū)、陰極極化過(guò)程以及鍍鐵液穩(wěn)定性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，取抗壞血酸 13 mL/L（10%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以下同）、氨基酸 5 mL/L（10%）、氟化物 8 mL/L（10%）組成的復(fù)合穩(wěn)定劑，不僅能顯著增大低溫氯化物電鍍鐵鍍層光亮區(qū)范圍，而且當(dāng) Jk在 2 ~
關(guān)鍵詞：電鍍鐵；氯化物；低溫；穩(wěn)定劑；光亮區(qū)；陰極極化
中圖分類號(hào)：TQ153.19 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004 – 227X (2007) 08 – 0014 – 03
1 前言
鐵鍍層具有很高的導(dǎo)磁率和低頻屏蔽效果[1]，同時(shí)具有硬度高（50 ~ 55 HRC）、結(jié)合力強(qiáng)（35 ~
鍍鐵工藝早在 1846 年已有報(bào)道，此后出現(xiàn)了不對(duì)稱電鍍電源和不同的工藝規(guī)范，對(duì)鍍層組織結(jié)構(gòu)及性能方面也有深入研究，并初步得到了強(qiáng)化機(jī)理和熱穩(wěn)定性機(jī)理[6-8]。電鍍鐵一直未能得到大規(guī)模推廣使用，主要有 2 個(gè)重要原因：一是鍍液的穩(wěn)定性較差，鍍液中 Fe2+極易被空氣中的氧氣氧化成 Fe3+，而 Fe3+易水解，造成鍍液渾濁而失效；二是鍍液分散能力較差，采用普通電源獲得的鍍層粗糙，脆性大，在鐵基體上結(jié)合力差。在鍍液中添加穩(wěn)定劑可提高鍍液穩(wěn)定性，采用不對(duì)稱電源電鍍也可改善鍍液的分散能力。
為了提高鍍液的抗氧化能力，保證鍍液穩(wěn)定性，人們進(jìn)行了大量研究[9-13]。加入穩(wěn)定劑減緩 Fe2+氧化速度，并使已經(jīng)氧化生成的 Fe3+保持穩(wěn)定狀態(tài)，是最常用、最簡(jiǎn)便的方法。目前報(bào)道的穩(wěn)定劑主要有稀土類化合物、還原性物質(zhì)及與 Fe3+具有配位能力的絡(luò)合劑等，其作用機(jī)理不同，效果也不相同。本文通過(guò)赫爾槽試驗(yàn)和陰極極化曲線等方法，研究了單一穩(wěn)定劑和復(fù)合型穩(wěn)定劑對(duì)電鍍鐵溶液穩(wěn)定性及鍍層光亮區(qū)的影響，并探討了其電化學(xué)行為。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2. 1 赫爾槽試驗(yàn)
以普通低碳鋼板為陽(yáng)極，電解銅片（
2. 2 陰極極化曲線的測(cè)定
以鉑電極為輔助電極，以飽和甘汞電極為參比電極，以
2. 3 所用溶液及實(shí)驗(yàn)條件
實(shí)驗(yàn)中所用基礎(chǔ)鍍液為
3 結(jié)果與討論
3. 1 單一穩(wěn)定劑對(duì)鍍層光亮度區(qū)的影響
將不同體積的 10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以下同）VC、10%氨基酸、10% MnSO4、10% KI、10%氟化物溶液分別加入基礎(chǔ)鍍液中，進(jìn)行赫爾槽試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 1 所示。
由圖 1 可知，抗壞血酸、氨基酸、氟化物改善鍍層光亮度效果顯著，它們的適宜用量范圍分別為8~15mL/L、5 ~ 13 mL/L、3 ~ 8 mL/L；硫酸錳和碘化鉀作用不明顯。
3. 2 復(fù)合穩(wěn)定劑對(duì)鍍層光亮區(qū)的影響
每種穩(wěn)定劑的作用機(jī)理不同。為考察穩(wěn)定劑間的相互作用，以 3.1 試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn)因素水平表，見表 1。
正交試驗(yàn)結(jié)果見表 2
由3個(gè)因素各個(gè)水平的 k 值得知，以光亮區(qū)寬度為考察指標(biāo)，最佳復(fù)合型穩(wěn)定劑的組成為：13 mL/L 抗壞血酸、5 mL/L 氨基酸、8 mL/L 氟化物。此時(shí)，赫爾槽樣板的光亮區(qū)寬度達(dá)到
3. 3 穩(wěn)定劑對(duì)陰極極化作用的影響
按照 2.2 所述的試驗(yàn)方法，分別對(duì)基礎(chǔ)鍍液（簡(jiǎn)稱基液）（圖 2 中曲線 1）、基液 + 8 mL/L（10%水溶液）的氟化物（圖 2 中曲線 2）、基液 + 5 mL/L 的氨基酸（圖 2 中曲線 3）、基液 + 13 mL/L 抗壞血酸（圖 2 中曲線 4）、基液 + 復(fù)合穩(wěn)定劑（圖 2 中曲線 5）作陰極極化曲線，如圖 2 所示。
圖 2 表明：（1）在 Jk >
3 種穩(wěn)定劑的作用機(jī)理推論如下：
鍍液中的 F–可與 Fe3+配位形成配位離子，掩蔽Fe3+，避免 Fe(OH)3 沉淀的形成，同時(shí) F–與 Fe3+配位，反應(yīng)式為 Fe3+ +
可見電流密度在 2 ~
3. 4 穩(wěn)定劑對(duì)鍍液抗氧化能力的影響
穩(wěn)定劑對(duì)鍍液抗氧化能力的影響見表3。
由表 3 看出，氟化物、抗壞血酸和復(fù)合穩(wěn)定劑能大幅度提高氯化物低溫電鍍鐵溶液的穩(wěn)定性，其中以基液 + 8 mL/L 的氟化物穩(wěn)定效果最好，復(fù)合穩(wěn)定劑次之。但考慮到電鍍液的極化能力等綜合因素，選擇復(fù)合穩(wěn)定劑綜合效果更好。
4 結(jié)論
(1) 抗壞血酸用量在 8 ~ 15 mL/L、氨基酸用量在 5 ~ 13 mL/L、氟化物用量在 3 ~ 8 mL/L 范圍內(nèi)，能顯著增大低溫氯化物電鍍鐵鍍層光亮區(qū)范圍，提高鍍液的陰極極化能力，在 Jk = 2 ~
(2) 由13 mL/L抗壞血酸、5 mL/L氨基酸、8 mL/L氟化物形成的復(fù)合穩(wěn)定劑，盡管光亮區(qū)范圍和鍍液穩(wěn)定性比單一的氟化物略差，但當(dāng) Jk在 2 ~
(3) 鍍液中添加 13 mL/L 抗壞血酸、10 mL/L 氨基酸、8 mL/L 氟化物、復(fù)合型穩(wěn)定劑（13 mL/L 抗壞血酸、5 mL/L 氨基酸、8 mL/L 氟化物）均具有一定的抗氧化能力，鍍液在敞口的小燒杯中出現(xiàn)沉淀的時(shí)間分別為 250、80、420、305 h。
