人们生活中的金属用具,经常会生锈,俗话也有:“快刀不用黄锈生”的说法,但是越王勾践剑经历2000余年却仍是锋利如昔。据《考工记》记载,战国时期的工匠已累积了足够的经验,能充分掌握冶炼青铜的技术,按照器具不同的用途,合金中的铜与铅、锡比例也有所不同。这样的冶炼技术领先西方国家近千年。 越王勾践剑的主要成分是铜、锡以及少量的铝、铁、镍、硫组成的青铜合金。剑身的黑色菱形花纹是经过硫化处理的,剑刃的精磨技艺水平可同现代在精密磨床上生产出的产品相媲美。因剑的各个部位作用不同,因此铜和锡的比例不一。剑脊含铜较多,能使剑韧性好,不易折断;而越王勾践剑青铜合金配比刃部含锡高,硬度大,使剑非常锋利;花纹处含硫高,硫化铜可以防止锈蚀,以保持花纹的艳丽。 科研人员测试后发现,越王勾践剑的表面有一层10微米厚的铬盐化合物。这一发现立刻轰动了世界,因为这种铬盐氧化处理方法,只是近代才出现的先进工艺,德国在1937年、美国在1950年先后发明并申请了专利。 除了工艺超群,越王勾践剑千古不锈与其保存的方法也有很大的关系。与越王勾践剑时代相近、制造工艺也相近的吴王夫差矛,1983年出土于江陵马山楚墓。但由于该墓的保存情况不好,棺木等大都已经腐烂,夫差矛出土时不仅矛柄几乎全部腐烂,其青铜表面也都布满了绿色的锈层。
1,铬是一种微带蓝色的银白色金属,相对原子质量51.99,密度6.98~7.21g/cm3,熔点为1875~1920℃,标准电极电位为尤什/c,-0.74V,老”/c,”-0.41V和P甚e+/Cr抖-1.33V,金属铬在空气中极易钝化,表面形成一层极薄的钝化膜,从而显示出贵金属的性质。
镀铬层具有很高的硬度,根据镀液成分和工艺条件不同,其硬度可在很大范围400~1200HV内变化。镀铬层有较好的耐热性,在500℃以下加热,其光泽性、硬度均无明显变化,温度大于500℃开始氧化变色,大于700℃硬度开始降低。镀铬层的摩擦系小数,特别是干摩擦系数,在所有的金属中是最低的。所以镀铬层具有很好的耐磨性。
镀铬层具有良好的化学稳定性,在碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸中均不发生作用,但能溶于氢氯酸(如盐酸)和热的硫酸中。
在可见光范围内,铬的反射能力约为65%,介于银(88%)和镍(55%)之间,且因铬不变色,使用时能长久保持其反射能力而优于银和镍。
2,分类
由于镀铬层具有优良的性能,广泛用作防护一装饰性镀层体系的外表层和功能镀层,在电镀工业中一直占重要的地位。随着科学技术的发展和人们对环境保护的日趋重视,在传统镀铬的基础上相继发展了微裂纹和微孔铬、黑铬、松孔铬、低浓度镀铬、高效率镀硬铬、三价铬镀铬、稀土镀铬等新工艺,使镀铬层的应用范围进一步扩大。
根据镀铬液的组成和性能不同,可将镀铬液分为如下几类。
①普通镀铬液 以硫酸根作为催化剂的镀铬溶液。镀液中仅含有铬酐和硫酸,成分简单,使用方便,是目前应用最为广泛的镀铬液。铬酐和硫酸的比例一般控制在Cr03:H2SO4=100:1,铬酐的浓度在150~450g/L之间变化。根据铬酐浓度的不同,可分为高浓度(350~500g/L)、中浓度(150~250g/L)和低浓度(50~150g/L)镀铬液。习惯上把Cr03250g/L和H2SO42.5g/L的中等浓度镀铬液称为“标准镀铬液”,又称为“万能镀铬液”,用于装饰及功能性多种镀铬。低浓度的镀铬液电流效率高,铬层的硬度也高,但覆盖能力较差,主要用于功能性电镀,如镀硬铬、耐磨铬等;高浓度镀液稳定,导电性好,电解时只需较低的电压,覆盖能力较稀溶液好,但电流效率较低,主要用于装饰性镀铬及复杂件镀铬。
②复合镀铬液 以硫酸和氟硅酸作催化剂的镀铬液。氟硅酸的添加,使镀液的电流效率、覆盖能力和光亮范围均比普通镀铬液有所改善,如阴极的电流效率可达到20%以上。然而,氟硅酸对阳极和阴极零件镀不上铬的部位及镀槽的铅衬均有较强的腐蚀作用,必须采取一定的防护措施,其衬里和阳极最好采用铅一锡合金。此镀液主要用于滚镀铬。
③自动调节镀铬液 以硫酸锶和氟硅酸钾为催化剂的镀铬液。在一定温度及一定浓度的铬酸溶液中,硫酸锶和氟硅酸钾各自存在着沉淀溶解平衡,并分别有一溶度积常数Ksp,即当溶液中[S042-]或[SiF62-]浓度增大时,相应的离子浓度乘积将大于溶度积常数,过量的S042-或SiF62-便生成SrS04或K2SiF6沉淀而析出;相反,当溶液中[S042-]或[ SiF62-]浓度不足时,槽内的SrS04或K2SiF6沉淀溶解,直至相应的离子浓度乘积等于其溶度积时为止。所以,当镀液的温度和铬酐的浓度一定时,镀液中[S042-]或[SiF62-]浓度可通过溶解沉淀平衡而自动的调节,并不随电镀过程的持续而变化。这类镀液具有电流效率高(270A),允许电流密度范围大(高达80~100A/dm2),镀液的分散能力和覆盖能力好,沉积速度快(50/-m/h)等优点,故又称“高速自动调节镀铬”。但镀液的腐蚀性强。
④快速镀铬液在普通镀铬液基础上,加入硼酸和氧化镁,允许使用较高的电流密度,从而提高了沉积速度,所得镀层的内应力小,与基体的结合力好。
⑤四铬酸盐镀铬液这类镀液的铬酐浓度较高,镀液中除含有铬酐和硫酸外,还含有氢氧化钠和氟化钠,以提高阴极极化作用。添加糖或醇作为还原剂,以稳定镀液中的Crs+;添加柠檬酸钠以掩蔽铁离子。这类镀液的主要优点是电流效率高(35%以上),沉积速度快、
镀液的分散能力好,但镀液只在室温下稳定,操作温度不宜超过24℃,采用高电流密度时需冷却镀液;镀层的光亮性差,硬度较低,镀后需经抛光才能满足装饰铬的要求。
⑥常温镀铬镀液由铬酐和氟化物(NH4F或NaF)组成,也可加入少量的硫酸。这种镀液的工作温度(15~25℃)和电流密度(8~12A/dm2)低,沉积速度慢,适用于薄层电镀。其电流效率和分散能力较高,可用于挂镀和滚镀。
⑦低浓度铬酸镀铬镀液中铬酐浓度较标准镀铬液低5倍,可大大降低对环境的污染。电流效率及镀层的硬度介于标准镀铬液和复合镀铬液之间,其覆盖能力和耐蚀性与高浓度镀铬相当。但镀液的电阻大,槽电压高,对整流设备要求严格,同时镀液的覆盖能力有待提高。
⑧三价铬镀铬镀液中以Cr3+化合物为主盐,添加络合剂、导电盐及添加剂。该工艺消除或降低了环境污染,镀液的分散能力和覆盖能力较铬酸镀液高,阴极电流效率有所改善;可常温施镀;槽压低;电镀不受电流中断的影响。但镀液对杂质敏感,镀层的光泽较暗,镀层厚度为几微米,并不能随意增厚;镀层的硬度低,镀液成分复杂不利于维护。
⑨稀土镀铬液在传统镀铬液的基础上加入一定量的稀土元素及氟离子。采用稀土元素可降低铬酐的浓度、拓宽施镀温度范围(10~50℃)及阴极电流密度范围(5~30A/dm2),降低槽压,改善镀层的光亮度及硬度。使镀铬生产实现低温度、低能耗、低污染和高效率,即所谓的“三低一高”镀铬工艺。但对于镀液的稳定性和可靠性,目前尚有不同的看法,尤其是对其机理的研究还有待深入。
3主要特点
从常用的铬酸镀液镀铬,与其他单金属镀液相比,镀铬液虽成分简单,但镀铬过程却相当复杂,并具有如下特点。
①镀铬液的主要成分不是金属铬盐,而是铬的含氧酸——铬酸,属于强酸性镀液。电镀过程中,阴极过程复杂,阴极电流大部分消耗在析氢及六价铬还原为三价铬两个副反应上,故镀铬的阴极电流效率很低(10%~l8%)。而且有三个异常现象:电流效率随铬酐浓度的升高而下降l随温度的升高而下降;随电流密度的增加而升高。
②在镀铬液中,必须添加一定量的阴离子,如SO42-、SiF62一、F一等,才能实现金属铬的正常沉积。
③镀铬液的分散能力很低,对于形状复杂的零件,需采用象形阳极或辅助阴极,以得到均匀的镀铬层。对挂具的要求也比较严格。
④镀铬需采用较高的阴极电流密度,通常在20A/dm2以上,比一般的镀种高l0倍以上。由于阴极和阳极大量析出气体,使镀液的电阻较大,槽压升高,对电镀电源要求高,需采用大于l2V的电源,而其他镀种使用8V以下的电源即可。
⑤镀铬的阳极不用金属铬,而采用不溶性阳极。通常使用铅、铅一锑合金及铅一锡合金。镀液内由于沉积或其他原因而消耗的铬需靠添加铬酐来补充。
⑥镀铬的操作温度和阴极电流密度有一定的依赖关系,改变二者关系可获得不同性能的铬镀层。
4类型及用途
镀铬工艺种类众多,按其用途可作如下分类。
①防护一装饰性镀铬 防护一装饰性镀铬俗称装饰铬,镀层较薄,光亮美丽,通常作为多层
电镀的最外层,为达到防护目的,在锌基或钢铁基体上必须先镀足够厚的中间层,然后在光亮的中间层上镀以0.25~0.5μm的薄层铬。常用的工艺有Cu/Ni/Cr、Ni/Cu/Ni/Cr、Cu—Sn/Cr等。经过抛光的制品表面镀装饰铬后,可以获得银蓝色的镜面光泽。在大气中经久不变色。这类镀层广泛用于汽车、自行车、缝纫机、钟表、仪器仪表、日用五金等零部件的防护与装饰。经过抛光的装饰铬层对光有很高的反射能力,可用作反光镜。
在多层镍上镀微孔或微裂纹铬,是降低镀层总厚度,获得高耐蚀性防护一装饰体系的重要途径,也是现代电镀工艺的发展方向。
②镀硬铬(耐磨铬) 镀层具有极高的硬度和耐磨性,可延长工件使用寿命,如切削及拉拔工具,各种材料的压制模及铸模、轴承、轴、量规、齿轮等,还可用来修复被磨损零件的尺寸公差。镀硬铬的厚度一般为5~50μm,也可根据需要而定,有的高达200~800μm。钢铁零件镀硬铬不需要中间镀层,如对耐蚀性有特殊要求,也可采用不同的中间镀层。
③镀乳白铬镀铬层呈乳白色,光泽度低、韧性好、孔隙低、色泽柔和,硬度比硬铬和装饰铬低,但耐蚀性高,所以常用于量具和仪器面板。为提高其硬度,在乳白色镀层表面可再镀覆一层硬铬,即所谓双层铬镀层,兼有乳白镀铬层和硬铬镀层的特点,多用于镀覆既要求耐磨又要求耐腐蚀的零件。
④镀松孔铬(多孔铬) 是利用铬层本身具有细致裂纹的特点,在镀硬铬后再进行机械、化学或电化学松孔处理,使裂纹网进一步加深、加宽。使铬层表面遍布着较宽的沟纹,不仅具有耐磨铬的特点,而且能有效地储存润滑介质,防止无润滑运转,提高工件表面抗摩擦和磨损能力。常用于受重压的滑动摩擦件表面的镀覆,如内燃机汽缸筒内腔、活塞环等。
⑤镀黑铬黑铬镀层色黑具有均匀的光泽,装饰性好,具有良好消光性;硬度较高(130~350HV),在相同厚度下耐磨性比光亮镍高2~3倍;其抗蚀性与普通镀铬相同,主要取决于中间层的厚度。耐热性好,在300℃以下不会变色。黑铬层可以直接镀覆在铁、铜、镍及不锈钢表面,为提高抗蚀性及装饰作用,也可用铜、镍或铜锡合金作底层,在其表面上镀黑铬镀层。黑铬镀层常用于镀覆航空仪表及光学仪器的零部件、太阳能吸收板及日用品的防护与装饰。
5电极过程
工业上广泛使用的镀铬液由铬酐辅以少量的阴离子构成,镀液中Cr6+的存在形式根据铬酐浓度的不同而有差异,一般情况(Cr03200~400g/L)下,主要以铬酸(CrO42-)和重铬酸(Cr2O72-)形式存在。当pH值小于1时,Cr2072-为主要存在形式;当pH值为2~6时,Cr2O72-与CrO42-存在下述平衡,即
Cr2072-+H20====2H2Cr04-+2CrO]一十2H+
当pH值大于6时,CrO42-为主要存在形式。由此可以看出,镀铬电解液中存在的离子有Cr2072-、H+、cro42-和S042-等。实践证明,除SO42-外,其他离子都可以参加阴极反应,采用示踪原子法对铬酸镀铬过程的研究表明,镀铬层是由六价铬还原得到的,而不是三价铬。这也可由镀铬液的阴极极化曲线(见图4-18)得到。
⑴阴极过程
由恒电位法测定的镀铬液(含硫酸或不含硫酸)
图4—18镀铬阴极极化曲线
1一由250g/L Cr03镀铬溶液中获得;2一由250g/L CrO3,5g/L H2S04的标准镀铬溶液中获得
阴极极化曲线可知,当镀液中不含硫酸时(曲线l),在阴极上仅析氢,不发生任何其他还原反应。当镀液中含有少量硫酸时(曲线2),阴极极化曲线由几个线段组成,在不同的曲线段上发生不同的还原反应。
ab段,随着阴极电流增加,电极电位逐渐负移,阴极上没有氢气析出和铬的生成。阴极区镀液pH值小于1,离子存在形式主要是Cr2072-,此时的阴极反应为
Cr2O72一+14H++6e_2Cr3++7H20
随着电极电位不断负移,b点达到最大值。b点以后,除了Cr2072-还原为Cr3+外,还可观察到阴极表面有大量气泡产生,表明H+离子被还原为氢气。
bc段,同时进行着Cr2072-还原为cr3+和H+还原为H2两个反应,但在这一段中随着电极电位负移,电流逐渐下降,表明电极表面状态发生了变化。胶体膜理论解释为,由于上述两个反应的进行,阴极表面附近的H+被大量消耗,pH值迅速升高(pH值大于3时),当生成的Cr3+离子数量达到Cr(OH)3的溶度积时,便与六价铬生成一层橘**的碱式铬酸铬胶体膜Cr(OH)3·Cr(OH)Cr04,覆盖在阴极表面上,阻碍了电极反应的进行,使得反应速度显著下降;又由于镀液中的硫酸对阴极胶体膜有一定溶解作用,使胶体膜的形成和溶解不断交替进行,致使曲线呈现如段形状。
由于氢的不断析出,使阴极区镀液pH值逐渐增大,促进Cr2072-转化成HCr04-离子,使HCrO4-离子浓度迅速增加。当电极电位负移到C点时,CrO42-便开始被还原成金属铬在阴极上析出,反应方程式为
CrO42-+4H++6e-===Cr+4OH一
由此可以看出,只有当阴极电极电位达到c点以后,金属铬才能被还原析出。此时,在阴极上三个反应同时进行,随着阴极电极电位的负移,阴极电流迅速上升,反应速度加快,生成金属铬的主反应占的比重逐渐增大,即随着阴极电流密度的增大,阴极电流效率增加。⑵阳极过程
镀铬所用的阳极是铅、铅锑(含锑6%~8%)或铅锡(含锡6%~8%)合金等不溶性阳极,这是镀铬不同于一般镀种的特点之一。因为在铬酸电解液中,金属铬镀层是由六价铬直接还原得到的。而金属铬阳极溶解时,却是以不同价态的离子形式存在,主要是三价铬的离子形式进入溶液,而且阳极的电流效率接近100%,这将导致三价铬含量迅速增加。而阴极电流效率只有10%~25%,使得镀液的组成不稳定。另外,金属铬硬而脆,不易加工成各种形状。
在正常生产中,铅或铅合金阳极的表面上生成一层暗褐色的二氧化铅膜。
Pb+2H2O一4e—PbO2+4H+
这层膜不影响导电,阳极反应仍可正常进行,其电极反应为
2Cr3++7H2O一6e—Cr2O;
一+14H+2H2O一4e—O2↑+4H+
由上述反应可以看出,在阴极上生成的cr3+离子,在阳极上又重新氧化成Cr2072-离子,从而使电解液中Cr3+浓度维持在一定的水平,以保证镀铬生产的正常进行。当镀液中的三价铬含量过高时,可采用大面积阳极和小面积阴极的方法进行电解处理,以降低镀液中三价铬的含量。在生产中一般控制阳极面积:阴极面积=(2:1)~(3:2),即可使Cr3+浓度保持在工艺允许的范围内。
在不通电时,悬挂于镀液中的铅或铅合金阳极,由于遭受铬酸浸蚀而在其表面形成导电性很差的**铬酸铅(PbCr04)膜,使槽电压升高,严重时造成阳极不导电,因此在不生产时,宜将阳极从镀槽中取出,浸在清水中,还应经常洗刷,除去铬酸铅黄膜。若黄膜很牢固,可在碱液中浸几天,待膜软化后,再洗刷除去。此外,镀铬液的分散能力和覆盖能力较差,必须注意阳极的形状和排布,在电镀复杂零件时,宜采用象形阳极和辅助阴极。
6新发展
铬镀层由于具有一系列优良的性能而得到广泛的应用,特别是随着机械制造业的发展, 铬镀层的用量越来越大。但是传统的镀铬工艺使用的电解液都由剧毒的铬酐配制。据报道,.在镀铬过程中约有2/3铬酐消耗在废水或废气中,只有l/3左右的铬酐用于铬镀层上。大量的废水和废气对环境造成了严重污染。多年来,尽管加强了对含铬废水的回收和处理,但未得到根本解决,另外传统的镀铬工艺还存在不少缺点。针对上述存在的问题,广大电镀工作者对镀铬工艺做了大量的研究工作。
⑴低浓度铬酐镀铬工艺
低浓度铬酐镀铬工艺是指镀铬液中铬酐含量在30~60g/L的镀铬工艺,铬酐使用量只有普通标准镀铬工艺的l/5~1/8,既减轻了铬酐对环境的污染,又节约了大量的原材料。低浓度铬酐镀铬工艺组成及操作条件见表4—32。
表4-32低浓度铬酐镀铬工艺组成及操作条件
采用低铬酐镀铬工艺可以获得装饰性铬镀层和硬铬镀层,其光泽性、硬度、结合力以及裂纹等方面,均能满足质量要求。但有时镀层表面会出现黄膜或彩色膜,可在5%的硫酸溶液中除去,然后在碱性溶液中清洗。
低铬酐镀铬液的分散能力比常规镀铬电解液好,但深镀能力比较差,这给形状复杂的零件带来了一定困难。同时,电导率下降,槽电压升高,因而能耗高,镀液升温快。低铬酐镀铬的阴极电流效率达到l8%~20%。
由于上述原因,使得低铬酐镀铬工艺受到一定的限制,目前的研究方向集中在寻求新的催化剂,以改善镀液性能,降低槽电压。
⑵三价铬盐镀铬
三价铬电镀作为最重要、最直接有效的代六价铬电镀工艺,人们对其研究已有一百多年的历史,但由于电镀液的稳定性、铬镀层的质量等方面始终无法与铬酸镀铬相比,因此一直未能得到大规模的应用。
大多数三价铬镀液均为络合物镀液,由主盐、络合剂、一定量的导电盐、缓冲剂及少量润湿剂构成。表4—33列出国内研究的三价铬镀液的组成及工艺条件。
表4-33 三价铬镀液的组成及工艺条件
1)镀液中各成分的作用
①主盐可用三价铬的氯化物或硫酸盐,电解液中的铬含量以20g/L为宜。
②络合剂一般采用甲酸、乙酸、苹果酸等有机酸为络合剂,以甲酸盐(甲酸钾或甲酸胺)为好。
③辅助络合剂选用蚁酸盐能收到很好的效果,并起稳定剂作用,使镀液长期使用而不产生沉淀。
④导电盐碱金属或碱土金属的氯化物或硫酸盐都可用作导电盐,但不宜用硝酸盐,因硝酸根在电极上放电,给镀层质量带来不利影响,常用的有氯化铵、氯化钾或氯化钠。铵离子常有特殊作用,有利于得到光亮的镀层。
⑤溴化物溴离子的加入,能抑制六价铬生成和氯气的析出,电解液中六价铬是极其有害的。
⑥缓冲剂为稳定镀液pH值,以加入硼酸效果最好。
⑦润湿剂加入十二烷基硫酸钠或十二烷基碘酸钠,能减少镀层的针孔,从而提高镀层的质量。
镀液对金属杂质比较敏感,如Cu2+、Pb2+、Ni2+、Fe2+、Zn2+等离子,其最高允许含量为:Cu2+0.025g/L,Pb2+0.02g/L,Zn2+0.15g/L,Ni2+0.2g/L,Fe2+1.0g/L,Cr6+0.8g/L,NO3- 0.05g/L。操作时应避免杂质的带入,并注意带电人槽。镀液中若含有少量的杂质,可用小电流(DK l~2A/dm2)电解处理,若含量过高,可用相应的净化剂处理。
2)三价铬盐电镀的主要特点及存在的问题
三价铬盐镀铬电解液的最大特点是可以在室温下操作,阴极电流密度也较低,一般控制在10A/dm2左右,既节约了能源又降低了对设备的投资。
三价铬的毒性低,消除或降低了环境污染,有利于环保,并且镀液的阴极极化作用较大,镀层结晶细致,镀液的分散能力和深镀能力都比铬酸镀铬好;阴极电流效率在20%左右。
从三价铬电解液中获得的镀铬层略带**,不如铬酸镀铬美观,镀层结合力较好,内应力较高,且有微裂纹性质。镀层的最大厚度只能达到3tim左右,而且硬度较低,不能用于镀硬铬。
三价铬镀铬不宜镀厚铬,其主要原因有以下几点:
①镀液pH值,特别是阴极表面附近层的pH值升高导致形成Cr(OH)2胶体,阻碍三价铬镀层的继续增厚;
②Cr3+的水解产物发生羟桥、聚合反应,形成高分子链状凝聚物吸附在阴极,阻碍Cr3+的还原;
③Cr3+还原的中间产物Cr2+的富集,对Cr3+羟桥反应有引发和促进作用;
④持续电解过程中Cr3+的活性络合物逐步减少和消失。
Sharif等在氨基乙酸体系中采用提高镀液循环速度、降低pH值、提高活性络合物浓度等方法可实现以100~300μm/h的速度镀取三价铬的厚镀层;Ibrahim等则在以尿素作络合剂的三价铬镀铬体系中,通过添加甲醇和甲酸,可以50~100μm/h的速度镀取三价铬;Hon9等则采用双槽电镀工艺,通过添加三种羧酸作络合剂,镀取了50~450μm厚性能良好的三价铬镀层;美国商业局和Atotech公司也分别镀取了厚度l00~450μm的三价铬镀层。三价铬镀铬相对六价铬镀铬,容易操作,使用安全,无环境问题。但是存在一次设备投入较大和成本较高的不足。而且用户习惯了六价铬的色泽,在色度上有一个适应过程。三价铬镀铬与六价铬镀铬的性能比较见表4-34。
三价铬电镀工艺发展至今,国外对装饰性电镀工艺研究已经进入逐渐完善成熟的时期,生产应用不断扩大。但由于进口产品的价格较高、工艺不够稳定等原因,在国内大规模的推广应用仍有困难。而在三价铬镀硬铬方面,据报道北美已有超过30%的工厂开始使用三价铬代替六价铬来电镀,国内则尚未见报道。
⑶稀土镀铬
20世纪80年代中期,开发了稀土镀铬添加剂,主要成分是稀土化合物,在中国已经获得了广泛的应用。在镀铬电解液中加入少量(1~4g/L)的稀土化合物,可使电解液中铬酐含量降低到150g/L,并且在较低温度(30~40℃)下就可以获得光泽度高的光亮镀铬层,阴极电流效率达到22%~26%,显著高于常规镀铬电解液。采用稀土镀铬添加剂可以节约大量能源和原材料,同时还大大减轻了铬酐对环境的污染。稀土镀铬工艺规范见表4—26。关于稀土金属阳离子的作用机理虽然还不能给予完美的解释,但从实验现象可知,稀土元素的加入能在阴极上产生特性吸附,改变了阴极膜的性质,使得铬的临界析出电位变小,并增加了析氢过电位,从而使电流效率最高;X射线衍射图谱也证实了加入稀土阳离子后镀层结晶结构发生一定的变化,使表面晶粒趋于择优取向,晶粒细化、光亮度增加,同时镀层的硬度有所提高。
尽管稀土镀铬有许多优点,但也有一些有待解决的问题:
①有些稀土添加剂镀铬超过5min后,镀层呈白色而不光亮,有时镀层上有一层黄膜较难除去,硬度不稳定,外观也难于达到要求;
②在稀土添加剂中必然引入F一,氟化物过多,镀件的低电流密度区易产生电化学腐蚀;
③稀土添加剂多为物理混合体系,成分复杂,镀液具有不可靠和不稳定性;
④镀液维护困难。
⑷有机添加剂镀铬
采用有机添加剂及卤素释放剂联合使用的镀铬液被称为“第三代镀铬溶液”,它们的共同特点是:阴极电流效率高达22%~27%,不含F一,不腐蚀基体;覆盖能力强,HV亦高达1000以上,既可用于镀硬铬,也可用于镀微裂纹铬,配合双层或三层镍工艺,用于汽车或摩托车减振器的电镀,已开始在机械行业获得应用。
有机添加剂包括有机羧酸、有机磺酸及其盐类等。卤素释放剂是指碘酸钾、溴酸钾、碘化钾及溴化钾等。有机添加剂在镀液中的作用机理尚待查明,一般认为有机物的加入活化了基体金属,使镀液的覆盖能力得到改善;使析氢过电位增加,提高电流效率;并由于有机物的夹带,形成碳化铬而使镀层硬度增大。表4—35列出有机添加剂镀铬液的工艺规范。
①烷基磺酸中s/c≥1,电流效率可达27%,HV>1i00。
②含氮有机化合物:烟酸、甘氨酸、异烟酸、吡啶、2一氨基吡啶、3一氯代吡啶、皮考啉酸。
③HEEF(High Efficiency Etch Free)高效能、无低电流区腐蚀,阴极电流效率达25%,900~1000HV。开缸成分为:HEEF25550mL/L,硫酸2.7g/L,温度55~60℃,电解4~6h,(电压>6V,阴阳面积比l5:1)。
影响镀铬后表面粗糙度的因素
工件表面镀铬后的表面粗糙度与以下条件有直接的关系:
1、镀前基体的表面粗糙度(基体表面粗糙度值越小镀后表面粗糙度值也小);
2、镀液温度的高低(温度高镀后表面粗糙度值就大);
3、电流密度的大小(电流密度越大镀后表面粗糙度值就大);
4、镀夜浓度(镀液浓度大镀后表面粗糙度值就大);
5、电镀时间(电镀时间越长镀后表面粗糙度值就大)。
装饰镀铬镀前镀后表面粗糙度值差别不大,镀硬铬镀前镀后表面粗糙度值差别大。
皮革中六价铬含量的影响因素探析论文
前言
六价铬具有致癌性和致突变性,它的毒性是三价铬的100多倍,多产生于印染、皮革加工、有机合成等行业[1]。在生产过程中,如何防止六价铬的产生是当今亟待解决的一个重要问题。在制革领域,因铬鞣革具有收缩温度高、耐水洗能力强、耐贮存、柔软、丰满、弹性和延伸性好等优点,铬盐鞣革在皮革加工中占有绝对的主导地位。虽鞣革使用的是三价铬盐,但是成品革中却能检测出六价铬,有的六价铬含量甚至高达100mg/kg。鉴于六价铬的毒性,世界各国对皮革中的六价铬含量做了严格规定:一般要求残留在成革中的六价铬含量低于5mg/kg,欧盟则要求低于3mg/kg,皮革手套的限量为2mg/kg[2]。随着人们对生态环境和健康要求的不断提高,为消费者提供合格的皮革及其制品是皮革行业的必然选择。
据文献报道,皮革含有六价铬的主要原因有[3-5]:(1)使用了含六价铬或六价铬含量超标的化工材料;(2)坯革在湿态染整过程中浴液pH偏高;(3)使用的部分加脂剂或复鞣剂有助于六价铬的形成;(4)皮革受强热和光照等作用或储运过程中因环境温度、湿度等作用等,这些因素都有可能使皮革中六价铬含量超标,特别是后2种情况。面对日益严峻的形势,制革工作者多试图用植物鞣剂和抗氧化剂解决皮革六价铬含量超标的问题[6-10]。
本文就常用的复鞣剂及CR63抗氧化剂对皮革中六价铬含量的影响做了进一步考察,希望对皮革加工中六价铬含量的控制有一定的参考和指导作用。
1试验部分
11主要材料和仪器
111主要试验材料
二苯碳酰二肼,上海试剂三厂,丙酮、磷酸、磷酸氢二钾,成都长联化工试剂有限公司;冰乙酸、重铬酸钾,成都科龙化工试剂厂,以上均为分析纯;TergotanRACpdr复鞣剂、Synco-tanMRL复鞣剂,Clariant化料公司;SILVATEAMLEDORESINFF复鞣剂,广州市施华化工技术有限公司;荆树皮栲胶,阿根廷;栲胶BA,广西百色林化总厂;DESOTANCL复鞣剂,德赛尔化工实业有限公司;BA加脂剂,德国司马化学公司;JM加脂剂,四川达威科技股份有限公司;FATMATEWHI加脂剂,福建巴特斯化工实业有限公司,均为工业品,皮革系工艺实验室提供。
112主要仪器
试验转鼓,上海华泰机床电器厂;DHG-9053A型电热恒温鼓风干燥箱,上海精宏实验设备有限公司;HZS-H水浴振荡器,哈尔滨东联电子技术开发;BS110S电子天平,北京赛多利斯天平有限公司;UV-9100紫外可见分光光度计,北京瑞利分析仪器公司。
12试验方法
121复鞣加脂基本工艺
原料:铬鞣山羊蓝湿革,厚度09~11mm(单层)。(1)水洗回软:水200%,温度25℃,转15min。(2)中和:水150%,温度32~35℃甲酸钠1%,小苏打06%~08%,60min(要求:pH值50~55)水洗:水250%~300%,32~35℃,闷洗10min。(3)复鞣:水150%,温度32~35℃复鞣剂适量,转60min;排液水洗。(4)加脂:水150%,温度50~55℃加脂剂10%,转60min;甲酸1%~12%,20min×2(要求:pH值35~36)(5)抗氧化剂处理:在加脂液中进行,CR63抗氧化剂15%,转60min甲酸03%~04%,30min(要求:pH值35~36)水洗出鼓,静置过夜,干燥备用。
122复鞣及干燥
将山羊蓝湿革沿背脊线对称分为8块,取其中7块称重,编号。1号坯革中和后直接用FATMATEWHI加脂剂加脂;2~7号坯革中和后分别用不同的复鞣剂复鞣,其后用FATMATEWHI加脂剂加脂。所得的每一份革样一分为二,分别经室温48h和60℃6h干至全透。所用复鞣剂的性能见表1。
123抗氧化剂处理皮革
将山羊蓝湿革沿背脊线对称分为6块,分别称重,编号。1~3号中和后用氨基树脂复鞣剂(TergotanRACpdr)复鞣,1号和2号分别用FAT-MATEWHI加脂剂和BA加脂剂加脂,3号用FATMATEWHI加脂后再用抗氧化剂CR63处理;4~6号中和后先用SILVATEAMLEDORESINFF复鞣剂复鞣,4号和5号分别使用FAT-MATEWHI加脂剂和BA加脂剂加脂,6号用FATMATEWHI加脂后再用抗氧化剂CR63处理。所得革样经60℃6h干燥后,检测坯革中六价铬的含量。
124六价铬含量的测定
按国际通用的IUC-18方法,用pH=80±01的磷酸盐缓冲溶液持续振荡3h,萃取革样中的六价铬,过滤,滤液中的六价铬在酸性条件下和二苯碳酰二肼发生显色反应,用分光光度法测定,标准曲线法定量。
2结果与讨论
21复鞣剂种类对皮革中六价铬含量的影响
铬鞣坯革经不同的复鞣剂复鞣,在相同的加脂、干燥条件下,其中六价铬的含量如表2所示。在室温自然干燥条件下,所用复鞣剂对坯革中六价铬的形成都具有一定的抑制作用,尤其是含有酚羟基的复鞣剂其作用更强。如经聚氨酯DESOTANCL和改性栲胶BA复鞣后,革样中的六价铬含量都降低了40%以上。因为这些复鞣剂能与革内的Cr3+形成较稳定的结构,使Cr3+难以被氧化成Cr6+。表2结果还显示,复鞣剂抑制革内Cr6+形成的能力与其分子组成和结构密切相关,尤其是在较高温度下。像氨基树脂、马来酸酐这类复鞣剂在室温下对Cr6+形成有一定的抑制作用,但在60℃以上的干燥条件下,几乎不具有任何抑制作用。而聚氨酯复鞣剂DESOTANCL、酚醛树脂SyncotanMRL、荆树皮栲胶和改性栲胶BA仍然具有较好的抑制作用,尤其改性栲胶BA的抑制效果最好。
22栲胶对皮革六价铬含量的影响
蓝湿革用荆树皮栲胶和改性栲胶BA复鞣后,用JM加脂剂加脂,所得革样经60℃6h或80℃10h干燥后,坯革中六价铬的含量如图1所示。与空白样相比(只用JM加脂剂处理的革样),使用栲胶复鞣剂能抑制革中六价铬的形成,既或是在80℃高温下干燥,栲胶仍有非常好的抑制效果。使用荆树皮栲胶复鞣,革中六价铬的含量降低了809%,使用改性栲胶BA复鞣降低了925%。这是因为栲胶中存在多酚羟基,革中的酚羟基可以通过捕获氧化物自由基,抑制不饱和双键的氧化作用,从而阻止脂类自由基的链式反应,抑制过氧化物自由基的进一步形成,防止了成革中六价铬的形成,与俞从正等人的研究结果一致[8]。使用改性栲胶BA复鞣的革,其六价铬含量比使用荆树皮栲胶复鞣革的更低。这可能是由于栲胶BA经过改性,分子更小,渗透性能及与铬的结合性能更好。尽管栲胶对皮革中六价铬的形成有很好的抑制作用,但由于栲胶的颜色较深、分子较大,在生产实践中,其应用受到成革风格和颜色等限制。
23抗氧化剂对皮革中六价铬形成的预防作用
考虑到栲胶运用的局限性,作者就生产实践中应用较多的氨基树脂(TergotanRACpdr)和SILVATEAMLEDORESINFF复鞣剂,与抗氧化剂或与分子中不含不饱和双键的加脂剂搭配使用,探索抑制皮革中六价铬形成的另一途径。如图2所示,经Terg-otanRACpdr和SILVATEAMLE-DORESINFF复鞣的革样,经WHI加脂剂及CR63抗氧化剂处理后,革样中六价铬含量明显降低,其含量几乎都在3mg/kg以下,表明CR63抗氧化剂对皮革中六价铬的产生具有较好的抑制作用。
作者曾考察了加脂剂对皮革中六价铬含量的影响。结果发现:BA加脂剂不但有良好的加脂效果,而且对坯革中六价铬的形成也有很好的抑制作用。如图2所见,经TergotanRACpdr和SILVATEAMLEDORESINFF复鞣的革样,经BA加脂剂加脂后,革样中六价铬含量显著降低,其六价铬含量也都在3mg/kg以下,表明BA加脂剂对皮革中六价铬的形成亦有良好的抑制效果。
试验结果表明:虽然使用TergotanRAC、LEDORESINFF和WHI进行复鞣、加脂,有利于成革中六价铬的形成,使其六价铬的含量仍高于规定标准,如若配合使用CR63抗氧化剂或使用BA加脂剂进行加脂,便可使成革六价铬含量降低到规定指标。当然,从2组数据可见,CR63有较好的抑制皮革中六价铬生成的作用,但其抑制作用因使用不同的复鞣剂而异。如果不使用抗氧化剂,选择合适的加脂剂,也能有效地控制皮革中六价铬的含量。
3结论
(1)栲胶和CR63抗氧化剂对皮革中六价铬的产生具有较好的抑制作用。
(2)CR63抗氧化剂在不同的复鞣加脂条件下,对皮革中六价铬产生的抑制效果不同,使用时应综合考虑所用的复鞣剂和加脂剂类型。
(3)在不使用植物鞣剂和抗氧化剂的情况下,注意复鞣剂和加脂剂的搭配,也能较好地控制皮革中六价铬的产生。
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采购不锈钢材料,先要了解其化学成分,性能,应用领域等今天带大家解以下这款产品不锈钢440C详细信息,对一款产品的了解,将是对客户在采购或生产中少走一些弯路。
不锈钢440C介绍:
不锈钢440C是一种马氏体型不锈钢。含碳量10%,含铬量16-18%。抗锈能力强,是优质不锈钢。
适用:主要用于制造在腐蚀环境和无润滑强氧化气氛中工作的轴承零件。不锈钢440C具有较好的高温尺寸稳定性,所以也可以作为耐腐蚀高温轴承钢使用。
不锈钢440C化学成分:
碳 C :095——120
硅 Si: ≤100
锰 Mn: ≤100
硫 S : ≤0030
磷 P : ≤0035
铬 Cr:1600——1800
镍 Ni:允许含有≤060
HRC:57——62
不锈钢440C特性:
较高硬度和中等的耐磨性能,在打磨时,它的缺点是粘性比较大,而且升温很快。建议选用铬刚玉或者微晶刚玉的砂轮进行打磨。440C的退火温度很低,作为刀具和轴承进行热处理的时候,推荐的硬度在HRC57-59,如果进行了深冷处理,硬度可以达到HRC60。耐蚀性和韧性都很强,现更广泛应用于手制刀及优质厂制刀具。
440:高强度刃具钢,含碳稍高,经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度,硬度可以达到58HRC,属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有 三种:440A、440B、440C,另外还有440F(易加工型)
不锈钢440C应用:
在国内不锈钢牌号中,440C具有较高的硬度。主要用于制造在腐蚀环境和无润滑强氧化气氛中工作的轴承零件。440C具有较好的高温尺寸温度性,所以也可以作为耐腐蚀高温轴承钢使用。另外,还可以用来制造高质量的刀具,如医用手术刀,剪刀,喷嘴、轴承等。440F:是提高440C钢的易切性能的钢种,用于自动车床、马氏体型不锈钢与普通合金钢一样具有通过淬火实现硬化的特性,因此可通过选择牌号及热处理条件来得到较大范围的不同的力学性能。 440C承受动载荷的能力较低。
440C淬火后硬度高,耐蚀性好(有磁性) 餐具(刀)、涡轮机叶片 淬火后,比440A钢硬度升高(有磁性), 刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具(剪刀)。
不锈钢440C力学性能:
不锈钢440C硬度:退火,≤269HB;淬火回火,≥633HV
不锈钢440C机械性能:内应力(250 N/mm2) 抗拉强度(560 N/mm2) EL(18 %) HB(250)
不锈钢440C热处理工艺:
不锈钢440C热处理规范及金相组织: 热处理规范:
1、不锈钢440C退火,800——920℃缓冷;
2、不锈钢440C淬火,1010——1070℃油冷;
3、不锈钢440C回火,100——180℃快冷。
不锈钢440C金相组织:组织特征为马氏体型。
不锈钢440C交货状态:一般以热处理状态交货,其热处理种类在合同中注明;未注明者,按不热处理状态交货。
不锈钢440C
参考资料:
大家选购时主要注意不锈钢的性能、成分、特点,因为材料性能决定着的适用范围及应用的合理性;所以选择供应商很关健
由于镀铬层具有优良的性能,广泛用作防护一装饰性镀层体系的外表层和功能镀层,在电镀工业中一直占重要的地位。随着科学技术的发展和人们对环境保护的日趋重视,在传统镀铬的基础上相继发展了微裂纹和微孔铬、黑铬、松孔铬、低浓度镀铬、高效率镀硬铬、三价铬镀铬、稀土镀铬等新工艺,使镀铬层的应用范围进一步扩大。复合镀铬液。以硫酸和氟硅酸作催化剂的镀铬液。氟硅酸的添加,使镀液的电流效率、覆盖能力和光亮范围均比普通镀铬液有所改善,如阴极的电流效率可达到20%以上。然而,氟硅酸对阳极和阴极零件镀不上铬的部位及镀槽的铅衬均有较强的腐蚀作用,必须采取一定的防护措施,其衬里和阳极最好采用铅一锡合金。此镀液主要用于滚镀铬。
原理:浓硫酸:吸水性
生石灰:吸水性
氢氧化钠:吸湿性
浓硫酸物理性质:
纯硫酸是一种无色无味油状液体。常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为983%,其密度为184g·cm-3,其物质的量浓度为184mol·L- 1。硫酸是一种高沸点难挥发的强酸,易溶于水,能以任意比与水混溶。浓硫酸溶解时放出大量的热,因此浓硫酸稀释时应该“酸入水,沿器壁,慢慢倒,不断搅。”
(二)特性
除了酸固有的化学性质外,浓硫酸还具有自己特殊的性质,与稀硫酸有很大差别,主要原因是浓硫酸溶液中存在大量未电离的硫酸分子(H2SO4),这些硫酸分子使浓硫酸有很强的性质。
1.吸水性
将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中,其质量将增加,密度将减小,浓度降低,体积变大,这是因为浓硫酸具有吸水性。
⑴就硫酸而言,吸水性是浓硫酸的性质,而不是稀硫酸的性质。
⑵浓硫酸的吸水作用,指的是浓硫酸分子跟水分子强烈结合,生成一系列稳定的水合物,并放出大量的热:H2SO4 + nH2O == H2SO4·nH2O,故浓硫酸吸水的过程是化学变化的过程,吸水性是浓硫酸的化学性质。
⑶浓硫酸不仅能吸收一般的游离态水(如空气中的水),而且还能吸收某些结晶水合物(如CuSO4· 5H2O、Na2CO3·10H2O)中的水。
2.脱水性
⑴就硫酸而言,脱水性是浓硫酸的性质,而非稀硫酸的性质,即浓硫酸有脱水性且脱水性很强。
⑵脱水性是浓硫酸的化学特性,物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程,反应时,浓硫酸按水分
子中氢氧原子数的比(2∶1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子。
⑶可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物,其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物,被脱水后生成了黑色的炭(碳化)。
浓硫酸 如C12H22O11————>12C + 11H2O
3.强氧化性
⑴跟金属反应
①常温下,浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。主要原因是硫酸分子与这些金属原子化合,生成致密的氧化物薄膜,防止氢离子或硫酸分子继续与金属反应.
Fe+nH2SO4(浓)===Fe·nH2SO4
②加热时,浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应,生成高价金属硫酸盐,本身一般被还原成SO2
△
Cu + 2H2SO4(浓) ==== CuSO4 + SO2↑+ 2H2O
△
2Fe + 6H2SO4(浓) ==== Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O
在上述反应中,硫酸表现出了强氧化性和酸性。
⑵跟非金属反应
热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为SO2。在这类反应中,浓硫酸只表现出氧化性。
△
C + 2H2SO4(浓) ==== CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O
△
S + 2H2SO4(浓) ==== 3SO2↑ + 2H2O
△
2P + 5H2SO4(浓) ==== 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O
⑶跟其他还原性物质反应
浓硫酸具有强氧化性,实验室制取H2S、HBr、HI等还原性气体不能选用浓硫酸。
△
H2S + H2SO4(浓) ==== S↓ + SO2↑ + 2H2O
△
2HBr + H2SO4(浓) ==== Br2↑ + SO2↑ + 2H2O
△
2HI + H2SO4(浓) ==== I2↑ + SO2↑ + 2H2O
4.难挥发性(高沸点):制氯化氢、硝酸等(原理:利用难挥发性酸制易挥发性酸) 如,用固体氯化钠与浓硫酸反应制取氯化氢气体
2NaCl(固)+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
Na2SO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+SO2↑
再如,利用浓盐酸与浓硫酸可以制氯化氢气。
5酸性:制化肥,如氮肥、磷肥等
2NH3+H2SO4==(NH4)2SO4
Ca3(PO3)2+2H2SO4==2CaSO4+Ca(H2PO4)
6稳定性:浓硫酸与亚硫酸盐反应
Na2SO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+SO2↑
附言:浓硫酸的稀释
浓硫酸溶于水后能放出大量的热,因此,在稀释浓硫酸时一定要将浓硫酸沿着烧杯壁慢慢地注入水中,并用玻璃棒不断搅拌。
切不能将顺序颠倒,这样会引发事故。切记“酸入水,沿器壁,慢慢倒,不断搅。”
个体防护:
身防止皮肤直接接触用棉布先吸去皮肤上的硫酸,再用大量流动清水冲洗,最后用001%的苏打水(或稀氨水)浸泡
误食,催吐,用牛奶或蛋清
浓硫酸和稀硫酸
硫酸的浓稀概念有一个大概的标准:最高的发烟硫酸密度为196含游离的SO3 40%,含SO3总量达89%。一般来说密度为184的硫酸叫浓硫酸其中含SO3的总量达到82%,含游离SO3 4%,它的浓度为18 mol/L,中等浓度的是指密度在15到18左右,它们的浓度分别是在92mol/L到16mol/L。那么稀硫酸是指密度在15以下,浓度在 92mol/L以下。
生石灰的主要成分是氧化钙(CaO),白色固体耐火难容。将(CaO)含量高的石灰岩在通风的石灰窑中锻烧至900℃以上即得。是有吸水性,可用作干燥剂,我国民间常用以防止杂物回潮。与水反应(同时放出大量的热),或吸收潮湿空气中的成水分,即成熟石灰[氢氧化钙Ca(OH)2],又称“消石灰”。熟石灰在一升水中溶解156克(20℃),它的饮和溶液称为“石灰水”,呈碱性,在空气中吸收二氧化碳而成碳酸钙沉淀。
生石灰性状与使用:外形为白色(或灰色、棕白),无定形,在空气中吸收水和二氧化碳。氧化钙与水作用生成氢氧化钙,并放出热量。溶于酸水,不溶于醇。系属无机碱性蚀物品,国家危规编号95006。
用于钢铁、农药、医药、干燥剂、制革及醇的脱水等。生石灰中一般都含有过火石灰,过火石灰熟化慢,若在石灰浆体硬化后再发生熟化,会因熟化产生的膨胀而引起隆起和开裂。适用范围:特别适用于膨化食品、香菇、木耳等土特产,以及仪表仪器、医药、服饰、电子电讯、皮革、纺织等行业的产品
生石灰的主要成分是CaO,一般呈块状,纯的为白色,含有杂质时为淡灰色或淡**。生石灰吸潮或加水就成为消石灰,消石灰也叫熟石灰,它的主要成分是Ca(OH)2
炼钢用生石灰做造渣材料,除去硫、磷等有害杂质。电石(主要成分是CaC2)是生石灰与焦炭在电炉里反应制得。消石灰能除去水的暂时硬性,用作硬水软化剂。石灰石烧加工制成较纯的粉状碳酸钙,用做橡胶、塑料、纸张、牙膏、化妆品等的填充料。石灰与烧碱制成的碱石灰,用作二氧化碳的吸收剂。生石灰用作干燥剂和消毒剂。农业上,用生石灰配制石灰硫黄合剂、波尔多液等农药。土壤中施用熟石灰可中和土壤的酸性、改善土壤的结构、供给植物所需的钙素。用石灰浆刷树干,可保护树木。
注意事项:
1、使用操作过程时间越短越好,放置在包装容器内的适当处,起到密封吸湿的作用
2、存放在干燥库房中,防潮,避免与酸类物接触
3、运输过程中避免受潮,小心轻放,以防止包装破损而影响产品质量
4、禁止食用,万一入口,大量喝水并立即求医
付(浓硫酸和稀硫酸界定方法:
1.称重法:浓硫酸比稀硫酸密度大(98%的浓硫酸密度为184g/mL),故重的是浓硫酸。
2.粘度法:浓硫酸是粘稠的液体,而稀硫酸则接近于水的粘度,所以将试剂瓶拿起摇动几下,就可看出哪个是浓硫酸,液体较满时可取少许于试管中振荡。
3.沸点法:硫酸是高沸点的酸,98%的浓硫酸沸点为338℃,故可取少许于试管中加热,先沸腾且有大量水蒸气产生的为稀硫酸。难以沸腾的是浓硫酸。
4.稀释法:浓硫酸溶解于水放出大量的热,故可在小烧杯中加10mL水,沿烧杯壁慢慢加酸(切不可将水加到酸中),溶解时放出大量热的是浓硫酸。
5.铁铝法:分别取少许于试管中,加入铁丝或铝片,无现象的是浓硫酸,有气泡出现的是稀硫酸。因为浓硫酸在常温时可使铁、铝等金属表面快速氧化生成一种致密的氧化膜而发生“钝化”。
6.铜碳法:分别取两支试管,加入铜片或木炭后,再分别加入酸,然后加热,能够产生刺激性气体的是浓硫酸。
7.胆矾法:分别取两支试管,加入胆矾少许,再分别加入酸,晶体溶解溶液变蓝色的是稀硫酸,晶体表面变白色的是浓硫酸。
8.纤维素法:分别用玻璃棒醮取两种酸在纸或木材或棉布上画痕,一段时间后,表面脱水炭化的是浓硫酸。
9.蔗糖法:在小烧杯中加入约10g蔗糖,滴入1mL水后,再加入酸,能使蔗糖脱水炭化产生“黑面包”的是浓硫酸。
10.露置法:浓硫酸具有吸水性,露置一段时间后,质量增加的是浓硫酸。
11.食盐(亚硝酸钠)法:在试管中加入少许工业用盐,然后分别加入酸,产生刺激性气体的是浓硫酸,工业盐溶解无刺激性气体产生的是稀硫酸。
12.电导法:取两个碳棒作电极,插入酸中,电路中串联上小灯泡,用两节干电池构成闭合回路,小灯泡发光且较亮的是稀硫酸,因为浓硫酸中水较少,绝大部分硫酸分子没有电离,故自由移动的离子很少,导电性较差。)
NaOH
式量4001。密度2130克/厘米3,熔点3184℃,沸点1390℃。钠(Na)元素在元素周期表中为第11号元素,位于元素周期表第ⅠA族(第Ⅰ主族)第3周期,属于碱金属族(该族元素均呈强碱性,氢(H)元素除外)。其核外电子排布为2、8、1(1s2,2s2,2p6,3s1),最外层3s1电子为其价电子,Na元素很容易失去3s1电子而形成正一价的钠离子(Na+),故呈强金属性。Na元素与水反应(与水反应时,应用烧杯并在烧杯上加盖玻璃片,反应时钠块浮在水面上,熔呈球状,游于水面,有“丝丝”的响声,并有生成物飞溅),生成强碱性NaOH溶液,并放出氢气。固体NaOH中OH以O-H共价键结合,Na与OH以强离子键结合,溶于水其解离度近乎100%,故其水溶液呈强碱性,可使无色的酚酞试液变成红色,或使PH试纸变蓝等。
纯的无水氢氧化钠为白色半透明,结晶状固体。氢氧化钠极易溶于水,溶解度随温度的升高而增大,溶解时能放出大量的热。它的水溶液有涩味和滑腻感,溶液呈强碱性,具备碱的一切通性。市售烧碱有固态和液态两种:纯固体烧碱呈白色,有块状、片状、棒状、粒状,质脆;纯液体烧碱为无色透明液体。氢氧化钠还易溶于乙醇、甘油;但不溶于乙醚、丙酮、液氨。对纤维、皮肤、玻璃、陶瓷等有腐蚀作用,溶解或浓溶液稀释时会放出热量;与无机酸发生中和反应也能产生大量热,生成相应的盐类;与金属铝和锌、非金属硼和硅等反应放出氢;与氯、溴、碘等卤素发生歧化反应。能从水溶液中沉淀金属离子成为氢氧化物;能使油脂发生皂化反应,生成相应的有机酸的钠盐和醇,这是去除织物上的油污的原理。
氢氧化钠的用途十分广泛,在化学实验中,除了用做试剂以外,由于它有很强的吸湿性,还可用做碱性干燥剂。烧碱在国民经济中有广泛应用,许多工业部门都需要烧碱。使用烧碱最多的部门是化学药品的制造,其次是造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业。另外,在生产染料、塑料、药剂及有机中间体,旧橡胶的再生,制金属钠、水的电解以及无机盐生产中,制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等,也要使用大量的烧碱。工业用氢氧化钠应符合国家标准 GB 209-93;工业用离子交换膜法氢氧化钠应符合国家标准 GB/T 11199-89;化纤用氢氧化钠应符合国家标准 GB 11212-89;食用氢氧化钠应符合国家标准 GB 5175-85。
在工业上,氢氧化钠通常称为烧碱,或叫火碱、苛性钠。这是因为较浓的氢氧化钠溶液溅到皮肤上,会腐蚀表皮,造成烧伤。它对蛋白质有溶解作用,有强烈刺激性和腐蚀性(由于其对蛋白质有溶解作用,与酸烧伤相比,碱烧伤更不容易愈合)。用002%溶液滴入兔眼,可引起角膜上皮损伤。小鼠腹腔内LD50: 40 mg/kg,兔经口LDLo: 500 mg/kg。粉尘刺激眼和呼吸道,腐蚀鼻中隔;溅到皮肤上,尤其是溅到粘膜,可产生软痂,并能渗入深层组织,灼伤后留有瘢痕;溅入眼内,不仅损伤角膜,而且可使眼睛深部组织损伤,严重者可致失明;误服可造成消化道灼伤,绞痛、粘膜糜烂、呕吐血性胃内容物、血性腹泻,有时发生声哑、吞咽困难、休克、消化道穿孔,后期可发生胃肠道狭窄。由于强碱性,对水体可造成污染,对植物和水生生物应予以注意。
只有固体NAOH才作干燥剂
浓硫酸:主要干燥酸性或中性气体(NH3等碱性气体还原性的物质,如H2S, HI ,HBr等 除外)
生石灰:主要干燥碱性或中性气体(NH3除外)
氢氧化钠:主要干燥碱性或中性气体
一样的东西,两种表述。都是指钝化,不同的是:
铬酸盐
是含三价或
六价铬
的,化学转化膜多指的是
无铬钝化
。
铬酸盐钝化
是含有铬离子的表面,无铬钝化是钼酸盐成分。表面
生成物
是有区别,各自耐腐蚀性也有差异,总体来说铬酸盐钝化比无铬钝化耐腐蚀性要好。希望能帮到你。
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