JB/T 7704.6-1995 电镀溶液试验方法 极化曲线测定

中华人民共和国机械行业标准电镀溶液试验方法JB/T7704.6-95极化曲线测定1主题内容与适用范围本标准规定了测量电镀溶液极化曲线的方法本标准适用于测量电簧溶液阴极和阳极极化曲线。2术语2.1极化电解过程中电极电势的变化在此变化中阳极电势总比其静态电势(无电流时的电势)更正,阴极电势则比其静态电势更负。极化值等于静态电势与动态电势之差,通常用mⅤ表示。2.2极化曲线电极电势与通过电极的电流密度的关系曲线2.3液界电势相接触的两种不同电解质溶液,其界面的电势差。3概述在测量镀液极化曲线时,若将电流密度依次控制于不同的恒值,同时测定相应电流密度值下的电极电势,则所测得的极化曲线为恒电流极化曲线。若将电极电势恒定,测定其恒值相应的电流密度,则测得的极化曲线为恒电势极化曲线通常恒电流法和恒电势法都可用于测量单调函数(即一个电流密度只对应一个电势或一个电势只对应一个电流密度)的极化曲线(例如图1)。但某些电极过程中的电极极化达到一定程度后,电流密度会随着电极极化的增加,达到极大值,而不能采用恒电流法因为在这种电极过程中,一个电流值可能对应几个电极电势值,此时,必须采用恒电势法才能测得真实的极化曲线(例如图2)。在实际测量时,可以采用稳态静电位法,即按一定的电流(或电势〕时间间隔逐点测量读数。也可以采用稳态动电位法,即以慢速扫描方式自动连续改变电流密度或电极电势.自动记录桕应的电极电势与电流密度的关系曲线。本标准主要规定了测量极化曲线的稳态法E图1某阴极极化曲线图2某阳极极化曲线机械工业部1995-0620批准1996-0I-01实施21JB/T7704.6--954影响测量结果的因素4.1镀液镀液中的杂质(金属杂质或有机杂质)会吸附于电极表面并影响其电化学行为,使测量受到很大的干扰、因此镀液除了应用分析纯化学试剂和燕馏水配制外,还应对镀液进行净化处理,例如预电解以消除镀液中的各种杂质镀液中溶解的氧对测量结果有严重影响,必要时应在测量前在镀液中通以纯净的氮气或氢气于以排除4.2电解池电解池的几何结构对电极上的电流分布及测量精度有不同程度的影响因此在设计制做或选用时应考虑电解池的容积;各电极在电解池中的放置;加入或排出镀液和气体的方便等方面的合理性。43电极面积和电极的放置电极面积的大小和电极面积与溶液体积之比以及电极间的距离,对测量精度有影响电极面积的大小应根据测量目的、设备条件(如仪器的输出功率)计算方便等因素综合考虑。电极面积与溶液体积之比应根据测量过程中溶液组成变化来考虑。电极之间的距离应根据溶液的导电性和仪器的功率确定。电极在电解池中的安放位置和方向很重要,由于待测电极表面各处和辅助电极间溶液电力线的路径不同,电流分布不同,从而引起溶液欧姆电压降的不同,以致所控制的或测得的电势就不同。为了使电流和电势在电极表面上分布均匀,待测电极的工作面与辅助电极应对称平行放置。为了消除电解液引起的欧姆电压降,连接参比电极的盐桥一端的鲁金毛细管管口应尽量靠近待测电极工作面的中间位置4.4参比电极参比电极在规定的条件下应具有稳定的、重现的可逆电极电势,并应有温度系数小的特点。当它经过长时间使用或由于使用不当,电极电势可能会发生变化,甚至发生很大变化,使测量结果发生很大的误差,因此应定期校核参比电极4.5盐桥当被测镀液与参比电极溶液不同时,为消除溶液之间的相互污染减小液界电势的影响,应用盐桥将它门连接起来。盐桥溶液浓度应饱和,溶液中阴阳离子的扩散速度相差越小越好5测量方法5.1恒电流法5.1.1基本原理恒电流电源输出的一定的电流通过待测电极、辅助电极和被测镀液时,电极发生极化,调节恒电流仪上的电位器.可以改变通过待测电极的电流值,得到…系列不同的电流密度值,同时通过电势测量仪测出相应电流密度下的电极电势,从而得到相应的极化曲线。5.1.2测量线路恒电流法测量极化曲线的线路如图3所示。JB/T7704.6-95R图3恒电流法测量极化曲线线路示意图G-恒电流仪P电势测量仪;A一直流电流表;WE一待测电极;AE-辅助电极;RE一参比电极;1-电解池:2—盐桥;3-中间容器5.1.3测量装置、仪器及设备5.1.3.1恒电流仪用作极化电源的直流恒电流仪应具有稳定的较宽的电流范围,其精度应满足被测镀液体系的测量要求。使用时应按仪器说明书进行操作。5.1.3.2电势测量仪电势测量仪应具有不小于109的输入电阻,使测量时通过测量回路电流足够小,并应具有足够的量程(-0.5~2V)精度(<1.0mV)和灵敏度(即测量速度和响应速度)。直流数字电压表可满足测量的需要。5.1.3.3电流测量仪电流测量仪应能在105~1A范围内使测量电流的相对误差小于1%。测量时为使读数精确,可在电路中另接一直流毫安表或微安表。5.1.3.4电解池电解池必须选用耐蚀、不变质、不污染镀液的材料进行加工,其结构应满足42的有关要求。电解池可有各种各样结构形式,图4所示例的仅是一个简单方便的“H”形电解池。AEWERE图4“H形电解池示例图5.1.3.5待测电极23JB/T7704.6-95根据待测镀液体系·选用相应的金属片、不锈钢片或铂金片作为待测电极。精确测量电极工作面表面积(通常取1cm2),电极非工作面及导线必须采取有效的封包绝缘措施。5.1.3.6辅助电极辅助电极只用于通过电流实现待测电极的极化可选用与实际电镀中所用的高纯度阳极材料,也可用铂片作为辅助电极。辅助电极的表面积应大于待测电极,电极的非工作部位必须采取有效的封包绝缘揩施5.1.3.7参比电极根据待测镀液的体系,应合理选用参比电极,例如:酸性溶液可用硫酸或盐酸甘汞电极,碱性溶液可用氧化汞电极,中性溶液可用饱和甘汞电极,氯化物溶液可用饱和甘汞或氯化银电极,硫酸盐溶液可用硫酸亚汞电极等。5.1.3.8盐桥盐桥用玻璃制成,并根据待测镜液体系在盐桥内注入合适的饱和溶液,盐桥内不得留有空气泡。513.9中间容器当待测镀液与参比电极溶液阴离子成分相近时,中间容器一般装待测溶液,当待测镀液与参比电极溶液阴离子成分相差较大时,中间容器应装与参比电极相同的溶液。5.1.4测量步骤51.41用分析纯化学试剂和蒸馏水配制待测镀液注入电解池中。将适当的溶液注入中间容器。51.4.2将辅助电极、参比电极分别置于电解池和中间容器中,并用盐桥连接。5.143若有温度要求,可将电解池置于恒温水浴中控温。5.1.4.4必要时,可在镀液中通以纯净的氮气或氢气,将镀液中氧气全部排除514.5将已制作的待测电极工作面(单面),依次用280、320、400、600号碳化硅水磨砂纸湿磨然后再用金相砂纸湿磨抛光至镜面光亮,经水洗,干燥后,精确测量其表面积。51.4.6待测电极经脱脂活化蒸馏水冲洗,滤纸吸干后放置于电解池中,使其工作面与辅助电极相对调节鲁金毛细管,使毛细管管口距待测电极表面中间部位大约为2mm或者2倍于毛细管口直径的位置。5.1.4.7参照图3连接线路(亦可根据所使用仪器说明书连接线路)。当测量阴极极化曲线时,待测电极作为阴极,应与电源输出的负极相接测量阳极极化曲线时,待测电极作为阳极应与电源输出的正极相接。线路经检查无误后、即可准备测量。5148待测电极在溶液中静置一定时间(30~60min)使之达到稳态时,测量开路(无电流通过)时的电极电势。5.1.4.9打开电源开关,调节电位器按预定的电流间隔和时间间隔(根据不同的被测体系电流一般在0.5~1mA之间选定,时间在05~10min之间选定)由小到大逐步改变电流值,并测量相应的电极电势记录不同电流密度下所对应的电极电势。具体仪器操作方法,应按仪器使用说明书进行。5.1.5测量结果将一系列极化电流值换算成电流密度值,在坐标纸上,作电流密度与电极电势的关系曲线即E=f(I)注:在极化曲线测量中常以参比电极的电势作为零所测得的电势值就等于待测电极相对参比电极的电势,因此在坐标图上应用文字说明所用的参比电极除此之外还应注明被测体系的成分、浓度、温度等有关条件。52恒电勢法5.2.1基本原理恒电势仪使流过电解池的电流变化时电压仍保持恒定,即将待测电极的电势恒定在所给的数值。调节恒电势仪上的电位器.可得到一系列不同的电极电势值同时测出相应电极电势下的电流值。5.2.2测量线路JB/T7704.6-95恒电势法测量极化曲线的线路如图5所示。R图5恒电势法测量极化曲线线路图G-恒电势仪;WE一待测电极;AE一辅助电极RE一参比电极;1一电解池2一盐桥;3…中间容器5.23测量装置、仪器及设备5.2.3.1恒电势仪用作极化电源的恒电势仪,应具有稳定的较宽的电势范围和较宽的电流输出,其精度应满足被测镀液体系的测量要求。使用时应按仪器说明书进行操作。5.2.3.2电势测量仪电势测量仪应符合5.1.3.2的规定。很多恒电势仪都已具备5.1.3.2所要求的电路5.23.3电流测量仪与5.1.3.3规定相同。52.3.4电解池与5.1.3.4规定相同。5.2.3.5待测电极与5.1.3.5规定相同。5.2.3.6辅助电极与5.1.3.6规定相同52.3.7参比电极与5.1.3.7规定相同5.2.3.8盐桥与5.1.3.8规定相同523.9中间容器与51.3.9规定相同。5.2.4测量步骤5.2.4.1按5.1.4.1~5.1.4.6步骤进行。52.42参照图5连接线路并按51.4.7有关规定进行。524.3与5.1.4.8规定相同。5.2.4,4打开电源开关,调节电位器,按预定的电势间隔和时间间隔(根据不同的被测体系,电势在500mV之间选定,时间在0.5~10min之间选定),由低到高逐步改变电势值,并记录不同电势下所对应的电流密度值具体仪器操作方法应按仪器使用说明书进行。5.2.5测量结果25JB/T7704.6-95测量结果同于5.1.5。53自动记录极化曲线法在上述两个测量方法的基础上,利用一个足够慢的扫描速度,自动连续改变极化线路电流(或电势的装置(如电镜参数测量仪)配用xy函数记录仪,将极化电流和电极电势直接输入函数记录仪内,直接记录极化曲线。测量时应按仪器使用说明书进行。6测试报告测试报告一般应包括以下内容待测镀液体系名称;b.本标准编号及澜试方法;测试仪器及设备d.测试条件,包括溶液浓度、温度、电极材料、电极面积、参比电极及电势值、扫描速度等e.测量结果及分析;f.测试日期及测试人员。附加说明:本标准由全国金属与非金属覆盖层标委会提出。本标准由机械工业部武汉材料保护研究所归口并负责起草。本标准主要起草人钟立畅。26