低溫鍍鐵電解液的配制及維護(hù)
一。電解液的配制：
鍍鐵電解液的主要成分是氯化亞鐵，用氯化亞鐵直接溶于水配制方法雖然簡(jiǎn)單迅速，但成本很高，供應(yīng)困難。所以很少采用.“力求節(jié)省用較少的錢，辦較多的事"，根據(jù)具體條件的不同，可采取下列兩種配方：
1. 三氯化鐵溶于水電解還原法：
1) 配制的理論基礎(chǔ)及計(jì)算：
FeCl 3·6H 2O 溶于水，用鐵極板點(diǎn)解還原時(shí)，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
根據(jù)上面反應(yīng)方程式，可計(jì)算出配制不同濃度的電解液，F(xiàn)eCl 2·4H 2O 與FeCl 3·6H 2O 的重量比：
即:
所以 X 1=0.906·X 2
式中：X 1、X 2為三氯化鐵、二氯化鐵的重量. 各元素的原子量可以從元素周期表中查的。 得： Fe —5
5.85 ，Cl —35。5，H —1,O-16。
例1。配制濃度為450克/升，100升二氯化鐵電解液，需要多少克的三氯化鐵? 解：先求出100升電解液中FeCl 2·4H 2O 重量： X 2=450克/升＊100升=45000克
需要FeCl 3·6H 2O 的重量：
X 1=0.906·X 2=0.906*45000克=40645克
2) 配制步驟:
根據(jù)電解液的濃度，體積的要求，先計(jì)算出三氯化鐵的重量（如例1中的40645克）后放入耐酸容器中，加蒸餾水或者凈化水溶解，當(dāng)全部溶解，再加水稀釋至要求體積（100升），用鹽酸調(diào)節(jié)PH0.5—1在常溫下低碳鋼板做電極，按工作面積計(jì)算，陽(yáng)極為陰極面積的4-8倍，以陰極電流密度10A/dm 2通直流電處理，使三價(jià)鐵離子全部還原成二價(jià)鐵離子即可。
電解還原處理過(guò)程中，PH 值應(yīng)保持穩(wěn)定，通電量約為36-40安·時(shí)/升.電解液是否處理好了，可通過(guò)觀察陰極邊緣鍍層的形狀來(lái)判斷，當(dāng)毛刺邊尖角時(shí)，說(shuō)明三價(jià)鐵離子尚未全部還原，繼續(xù)處理，當(dāng)尖角邊緣析出物呈光亮圓球時(shí)，說(shuō)明處理完畢。溶液呈草綠色，斷電、過(guò)濾或沉淀。用蒸餾水或純凈水及鹽酸校正電解液濃度及PH 值，即可使用。
2. 鐵與鹽酸反應(yīng)法：
利用車床下的廢鋼屑(低碳鋼或中碳鋼）加入一定比例的工業(yè)鹽酸而配成。此法原料充足，成本低，便于推廣，也是我們采用的方法。 1).電解液的配制反應(yīng)及計(jì)算：
根據(jù)上面化學(xué)反應(yīng)方程式，可算出配制FeCl 2·4H 2O 時(shí)所需的純Fe 與純HCl 的重量比。 配制FeCl 2·4H 2O 電解液各種濃度，所需要的鋼屑重量和各種鹽酸濃度的重量。可用下述公式計(jì)算：
實(shí)際用鋼屑重量：
2
現(xiàn)用濃度鹽酸的重量：
K—配方電解液濃度(克/升）
A-鋼屑的含鐵量一般低碳鋼、中碳鋼取0。98-0。99
B—使用工業(yè)鹽酸的實(shí)際濃度如一般工業(yè)鹽酸的比重1。140，其純度為0。2766
為了使鹽酸的反應(yīng)完全，在算出的鋼屑用量基礎(chǔ)上可多加3％—5%。
2）.電解液的配制過(guò)程：
先依據(jù)所需要電解液的濃度、鐵的純度、鹽酸濃度和體積，計(jì)算出鋼屑和鹽酸的重量.將鹽酸放入耐酸槽中，在通電良好的條件下，取除過(guò)油的鋼屑分4—6次加入酸中.當(dāng)鋼屑全部加入后，靜置24—32小時(shí)，反應(yīng)基本停止，PH符合要求（PH=0。5—1)便可過(guò)濾。先用玻璃絲布或亞麻布粗略過(guò)濾一次，然后用細(xì)紗的確良布細(xì)過(guò)濾1-2次，用純凈水和鹽酸校正電解液濃度和PH值，通直流電進(jìn)行三價(jià)鐵離子還原處理，由于三價(jià)鐵離子較少，時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng)，只當(dāng)陰極邊緣鍍層呈現(xiàn)圓球即可使用.
二.電解液的維護(hù)
1.Fe3+離子危害，防止及消除：
氯化亞鐵是一種不飽和價(jià)的化合物，很不穩(wěn)定極易氧化成三氯化鐵，所以由氯化亞鐵組成的電解液也是很不穩(wěn)定的.當(dāng)長(zhǎng)期存放不鍍，一部分二價(jià)鐵離子被氧化成三價(jià)鐵離子，這使電解液由亮草綠色變成黃綠色。當(dāng)三價(jià)鐵離子聚積較多時(shí)，使獲得的鍍層粗糙變脆，并且電流效率急劇下降，因此要電解還原處理。
配制不同濃度氯化亞鐵電解液用料表:
注：在上述鋼屑用量基礎(chǔ)上可多加入3%—5％。防止鹽酸反應(yīng)不安全，液在使用前，需通直
2
流電處理，以消除三價(jià)鐵離子，電流密度可達(dá)15-20A/
dm
為了防止二價(jià)鐵離子氧化，應(yīng)使電解液經(jīng)常與鐵接觸:
不鍍時(shí)陽(yáng)極應(yīng)保留在鍍槽中或槽中加入一定量鐵屑。但是鐵與電解液中的酸作用會(huì)使酸含量降低，故還需經(jīng)常在鍍液中加鹽酸，以補(bǔ)充消耗，保持所需的酸度。2。其他有害雜質(zhì)的消除：通電處理電解液，一方面消除三價(jià)鐵離子，另一方面也使多數(shù)有害元素也被消除，因?yàn)槎鄶?shù)有害雜志比較易析出，附著在處理陰極上。因此，在一般情況下處理陰極不能當(dāng)陽(yáng)極用，以免有害元素重新污染電解液。
2-離子用通電處理是不能出去的，可加氯化鋇生成硫酸鋇白色沉淀，將沉淀或過(guò)濾除去。
SO
4
2—離子主要來(lái)源，由于酸刻蝕沒(méi)用水沖洗凈零件帶入鍍槽內(nèi)。達(dá)到一定量時(shí)，會(huì)破壞鍍層性SO
4
能，因此一方面注意刻蝕后水洗工序，另一方面一旦發(fā)現(xiàn)，帶入應(yīng)及時(shí)除去。
銅銹帶入電解液與電解液中酸作用生成氯化銅，又與工件金屬發(fā)生置換反應(yīng)，將置換出的銅沉淀在機(jī)體表面上，會(huì)造成鍍層脫落或脫皮。
其反應(yīng):
因此，銅掛具入電解液部分一定要絕緣好，防止與溶液接觸，另外銅板不用時(shí)，應(yīng)與電解液隔開，防止銅銹掉入，禁止銅質(zhì)工具插入電解液.
2.電解液的校正：
當(dāng)電解液表面浮游類似油狀棕色蕩膜時(shí)，這是出現(xiàn)的氫氧化鐵，他直接影響鍍層質(zhì)量，并說(shuō)明電解液酸度過(guò)低，加入鹽酸，校正到所需的酸度。
當(dāng)酸度過(guò)高時(shí)，不通電陰極會(huì)出現(xiàn)白色氣泡，電鍍時(shí)降低電流效率，滲氫多鍍層變色，這樣可用通電處理或加入苛性鈉中和校正。電解過(guò)程中，電解液中的水被電解及蒸發(fā)會(huì)逐漸減少，應(yīng)隨時(shí)加入凈水補(bǔ)充，保持濃度穩(wěn)定.
3.保持電解液清潔：
為了防止陽(yáng)極泥弄臟電解液，在電鍍過(guò)程中，每個(gè)20-40分鐘輪流清晰陽(yáng)極一次，每周應(yīng)將電解液沉淀過(guò)濾一次.
不鍍時(shí)，鍍槽應(yīng)加蓋或用塑料布覆蓋，防止外界雜質(zhì)落入電解液。
三.電解液濃度
實(shí)踐證明，電解液中的FeCl
2·4H
2
O含量在120-900克/升范圍時(shí)，均可獲得深鍍層。但鍍層
的質(zhì)量，性能相差很大。電解液濃度越低，極化作用越大，鐵析出越困難，氫析出越多，所得鍍層滲氫多變脆，應(yīng)力硬度很高，電阻也比較大。隨著電解液濃度增加，內(nèi)阻下降，鍍層滲氫減少，其應(yīng)力和硬度均隨著有所下降。一般情況下，氯化亞鐵含量±10克/升.鍍層的顯微硬度±2個(gè)單位。當(dāng)達(dá)到400
克/升濃度時(shí)，內(nèi)阻最小，再增大濃度，內(nèi)阻回升，鍍層顯微硬度±1個(gè)單位，濃度達(dá)到900克/升時(shí)，仍能獲得深鍍層。
通過(guò)上述，電解液FeCl
2·4H
2
O濃度400±50克/升為好。
四。電解液酸度
當(dāng)電解液中酸度達(dá)到0。3克/升時(shí)，鍍液具有夠的穩(wěn)定性，隨著酸度增加氫的析出越容易，
