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硼酸百科
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硼酸在电镀工业中的应用

硼酸在电镀工业中有着广泛的应用,硼酸为一元弱酸, Ka=7.3 X 10-10,硼酸的分子式习惯写成H3BO3,实际上,硼酸的分子式应该是B(OH)3。,硼酸在水溶液中之所以显示出极弱酸性,是由于水中OH-中氧的孤电子对填入了硼原子的P空轨道中,即加合一个OH-,而不是本身电离出质子。

1.硼酸的应用

1.1在镀镍中的应用

      19世纪90年代硼酸就已经用作缓冲剂,只是应用不太普遍, 1900年英国Canning公司选用中性硫酸镍按溶液镀镍,添加了硼酸、柠檬酸和氯化钠。1916年,美国威斯康辛大学的Watts教授提出的配方,是现代镀镍的基础,硼酸的应用是电镀技术的进步。硼酸是光亮镀镍的必要成分,硼酸在光亮镀镍中不单纯起稳定pH值的缓冲作用,而且能扩大阴极光亮电流密度范围,以使用较高的电流密度,并使镀层结晶细致,不易烧焦,还能使镀层的延展性良好和改善镀层和基体金属结合力。另外,由于硼酸的加合作用,有利于抑制硫酸镍的水解,使电沉积反应顺利进行。硼酸含量低于20 g/L,缓冲作用较弱,不能满足生产需要,超过70 g/L时,溶液冷却至室温会有硼酸结晶出来,容易被循环过滤掉,不仅造成浪费,还可能造成镍镀层粗糙。普通镍取20~30 g/L为宜,光亮镍取35 ~45 g/L为宜,滚镀镍取40~55 g/L为宜。假如添加醋酸作为缓冲剂,虽然醋酸的pKa=4. 74,具有更大的缓冲能力,镀镍溶液的ph值变化更加缓慢。但是,所得镍镀层却不如硼酸型镀液白。可见,硼酸是镀镍理想的缓冲剂.

1.2在镀镍合金中的应用

       硼酸在镀镍铁、镍铭、镍钼、镍铟、镍钴合金及系列三元合金中都有应用。硼酸能加合阴极界面过剩的OH-,防止溶液ph值上升,导致产生氢氧化镍和氢氧化铁。

1.3在化学镀镍中的应用

       化学镀镍过程不断产生H+,溶液pH值逐渐下降,与硼酸的加合OH-作用相反,应该说不能起到缓冲作用。但是也有配方含有硼酸。具体起到什么作用及原理不明。

1.4在镀锌中的应用

      王瑞祥介绍的硫酸盐镀锌配方,溶液成分简单,深镀能力较好,镀层具有很高的光亮度。添加一点硼酸,缓冲镀液pH值。硫酸锌300~450 g/L,硼酸20~30 g/L,硫锌一30, 14~18 mL/L, pH值 3.5~5.5,温度10~50 ℃,电流密度14 A/dm2。

1.5在镀铭中的应用

        在标准镀铭溶液中加入硼酸及氧化镁,可使用很高的电流密度,从而提高镀铭速度。硼酸与氢氟酸联合使用,电流效率会更高,但是氟离子对阳极、对镀件都有腐蚀,使镀液性能恶化,现已基本不用。

用硼酸、氟硅酸为添加剂的镀黑铭溶液,依然在生产中应用。

     配方:铭酐250~300 g/L,硝酸钠7~11 g/L,硼酸15~20 g/L,氟硅酸0.1~0.2 mL/L,碳酸钡2g/L,温度25~30 ℃,电流密度30~40 A/dm2。三价铭电镀工艺是最有希望取代六价铭电镀的工艺之一,目前商业化的硫酸盐体系三价铭电镀工艺多在40~50 ℃施镀,沉积速度慢。

1.6在化学转化膜中的应用

       在铝的化学氧化中应用。加入硼酸是为了稳定溶液pH值,控制转化反速度,改善膜层外观质量。

1.7 在电解着色工艺中的应用

      关于铝或铝合金阳极氧化膜电解着色工艺的改进。采用直流阳极氧化、交流电解着色。电解着色液的组成为:硫酸镍20~80 g/L,硫酸锰2~20g/L,硫酸铵20~70 g/L,硼酸15~35g/L,柠檬酸铵5~30 g/L。

该发明提出的着色液化学性能稳定,长期使用不会混浊或沉淀,分散能力好,温度范围宽,抗杂质离子干扰能力较强。交流电电解着黑色配方:硫酸钻25 g/L,硫酸铵15 g/L,硼酸 25 g/L, pH值4.0~4.5,温度13℃,电流密度0.2~0.8 A/dm2,电压17 V,时间13 min.

1.8铝及铝合金直接化学着黑色

        铝酸铵 15 g,氯化铵 30 g,硼酸8g,硝酸钾8g,温度82℃。

2.使用硼酸应注意事项

       硼酸在纯水中溶解度为: 0℃ 3g、20℃ 5g、100℃37g。

在电镀溶液中,存在各种无机盐类和有机物,盐效应会使硼酸的溶解度低于纯水中的溶解度。

(1)根据不同液温控制其含量至近饱和状。硼酸过多的唯一害处是因溶解度小而结晶析出。液温高而含量过多时,冷的工件入槽后可能在表面形成结晶使镀层粗糙;液温低时悬浮于镀液中的细小结晶也造成镀层粗糙。

(2)必须用优质工业品,否则一是效果差,二是溶解性不良。

(3)必须用沸水溶解好后加入。直接将固体倾倒入槽肯定难搅溶。最好勤加少加,一次加入过多时,常因溶解不好,反而使镀层粗糙,

(4)务必及时补加不断带出损耗的硼酸。

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