硼酸在電鍍工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用,硼酸為一元弱酸, Ka=7.3 X 10-10,硼酸的分子式習(xí)慣寫成H3BO3,實際上,硼酸的分子式應(yīng)該是B(OH)3。,硼酸在水溶液中之所以顯示出極弱酸性,是由于水中OH-中氧的孤電子對填入了硼原子的P空軌道中,即加合一個OH-,而不是本身電離出質(zhì)子。

1.硼酸的應(yīng)用

1.1在鍍鎳中的應(yīng)用

      19世紀(jì)90年代硼酸就已經(jīng)用作緩沖劑,只是應(yīng)用不太普遍, 1900年英國Canning公司選用中性硫酸鎳按溶液鍍鎳,添加了硼酸、檸檬酸和氯化鈉。1916年,美國威斯康辛大學(xué)的Watts教授提出的配方,是現(xiàn)代鍍鎳的基礎(chǔ),硼酸的應(yīng)用是電鍍技術(shù)的進步。硼酸是光亮鍍鎳的必要成分,硼酸在光亮鍍鎳中不單純起穩(wěn)定pH值的緩沖作用,而且能擴大陰極光亮電流密度范圍,以使用較高的電流密度,并使鍍層結(jié)晶細(xì)致,不易燒焦,還能使鍍層的延展性良好和改善鍍層和基體金屬結(jié)合力。另外,由于硼酸的加合作用,有利于抑制硫酸鎳的水解,使電沉積反應(yīng)順利進行。硼酸含量低于20 g/L,緩沖作用較弱,不能滿足生產(chǎn)需要,超過70 g/L時,溶液冷卻至室溫會有硼酸結(jié)晶出來,容易被循環(huán)過濾掉,不僅造成浪費,還可能造成鎳鍍層粗糙。普通鎳取20~30 g/L為宜,光亮鎳取35 ~45 g/L為宜,滾鍍鎳取40~55 g/L為宜。假如添加醋酸作為緩沖劑,雖然醋酸的pKa=4. 74,具有更大的緩沖能力,鍍鎳溶液的ph值變化更加緩慢。但是,所得鎳鍍層卻不如硼酸型鍍液白。可見,硼酸是鍍鎳?yán)硐氲木彌_劑.

1.2在鍍鎳合金中的應(yīng)用

       硼酸在鍍鎳鐵、鎳銘、鎳鉬、鎳銦、鎳鈷合金及系列三元合金中都有應(yīng)用。硼酸能加合陰極界面過剩的OH-,防止溶液ph值上升,導(dǎo)致產(chǎn)生氫氧化鎳和氫氧化鐵。

1.3在化學(xué)鍍鎳中的應(yīng)用

       化學(xué)鍍鎳過程不斷產(chǎn)生H+,溶液pH值逐漸下降,與硼酸的加合OH-作用相反,應(yīng)該說不能起到緩沖作用。但是也有配方含有硼酸。具體起到什么作用及原理不明。

1.4在鍍鋅中的應(yīng)用

      王瑞祥介紹的硫酸鹽鍍鋅配方,溶液成分簡單,深鍍能力較好,鍍層具有很高的光亮度。添加一點硼酸,緩沖鍍液pH值。硫酸鋅300~450 g/L,硼酸20~30 g/L,硫鋅一30, 14~18 mL/L, pH值 3.5~5.5,溫度10~50 ℃，電流密度14 A/dm2。

1.5在鍍銘中的應(yīng)用

        在標(biāo)準(zhǔn)鍍銘溶液中加入硼酸及氧化鎂,可使用很高的電流密度,從而提高鍍銘速度。硼酸與氫氟酸聯(lián)合使用,電流效率會更高,但是氟離子對陽極、對鍍件都有腐蝕,使鍍液性能惡化,現(xiàn)已基本不用。

用硼酸、氟硅酸為添加劑的鍍黑銘溶液,依然在生產(chǎn)中應(yīng)用。

     配方:銘酐250~300 g/L,硝酸鈉7~11 g/L,硼酸15~20 g/L,氟硅酸0.1~0.2 mL/L,碳酸鋇2g/L,溫度25~30 ℃,電流密度30~40 A/dm2。三價銘電鍍工藝是最有希望取代六價銘電鍍的工藝之一,目前商業(yè)化的硫酸鹽體系三價銘電鍍工藝多在40~50 ℃施鍍,沉積速度慢。

1.6在化學(xué)轉(zhuǎn)化膜中的應(yīng)用

       在鋁的化學(xué)氧化中應(yīng)用。加入硼酸是為了穩(wěn)定溶液pH值,控制轉(zhuǎn)化反速度,改善膜層外觀質(zhì)量。

1.7 在電解著色工藝中的應(yīng)用

      關(guān)于鋁或鋁合金陽極氧化膜電解著色工藝的改進。采用直流陽極氧化、交流電解著色。電解著色液的組成為:硫酸鎳20~80 g/L,硫酸錳2~20g/L,硫酸銨20~70 g/L,硼酸15~35g/L,檸檬酸銨5~30 g/L。

該發(fā)明提出的著色液化學(xué)性能穩(wěn)定,長期使用不會混濁或沉淀,分散能力好,溫度范圍寬,抗雜質(zhì)離子干擾能力較強。交流電電解著黑色配方:硫酸鉆25 g/L,硫酸銨15 g/L,硼酸 25 g/L, pH值4.0~4.5,溫度13℃,電流密度0.2~0.8 A/dm2,電壓17 V,時間13 min.

1.8鋁及鋁合金直接化學(xué)著黑色

        鋁酸銨 15 g,氯化銨 30 g,硼酸8g,硝酸鉀8g,溫度82℃。

2.使用硼酸應(yīng)注意事項

       硼酸在純水中溶解度為: 0℃ 3g、20℃ 5g、100℃37g。

在電鍍?nèi)芤褐?存在各種無機鹽類和有機物,鹽效應(yīng)會使硼酸的溶解度低于純水中的溶解度。

(1)根據(jù)不同液溫控制其含量至近飽和狀。硼酸過多的唯一害處是因溶解度小而結(jié)晶析出。液溫高而含量過多時,冷的工件入槽后可能在表面形成結(jié)晶使鍍層粗糙;液溫低時懸浮于鍍液中的細(xì)小結(jié)晶也造成鍍層粗糙。

(2)必須用優(yōu)質(zhì)工業(yè)品,否則一是效果差,二是溶解性不良。

(3)必須用沸水溶解好后加入。直接將固體傾倒入槽肯定難攪溶。最好勤加少加,一次加入過多時,常因溶解不好,反而使鍍層粗糙,

(4)務(wù)必及時補加不斷帶出損耗的硼酸。

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