3电化学三电极体系https://www.doczj.com/doc/988118412.html,work Information Technology Company.2020YEAR
.3电化学三电极体系 电化学传感器中用得最多的是三电极体系，对应的三个电极分别是工作电极、参比电极和辅助电极。三个电极组成两个回路，工作电极和辅助电极(对电极)组成的回路，用来测电流;工作电极和参比电极组成的回路，用来测电极的电位。图1.2是电化学传感器中常用的三电极体系示意图， 辅助电极又叫对电极(counter electrode )，它在整个体系中的作用是与工作电极形成回路，保持电流的畅通稳定，就好比电路里需同时具备火线和零线一样，由此可见，对电极在电化学测试体系中不可或缺。对电极保证电化学反应发生在工作电极上但又不会影响工作电极上的反应。对电极的表面积比工作电极的表面积要大，这样就能降低加在对电极上的电流密度，使它在检测过程中不容易被极化。常用的对电极材料有Ag, Pt, Ni等。
参比电极(reference electrode)是指具有己知恒定电位，且接近理想不极化的电极，基本上没有电流通过它。在电化学检测的三电极体系中，参比电极一方面在热力学上提供参比，另一方方面则是将工作电极隔离起来。为了满足电化学检测体系的需要，参比电极必须是良好的可逆电极，且电极电势要符合能斯特方程，在很小的电流流经过后，电极的电势能快速回到原状，当然电势的稳定和重现性必须很好。常用的参比电极主要有三种:标准氢电极(normal hydrogenelectrode , NHE );甘汞电极(calomel electrode ) }}0 g' 20};银/氯化银电极(Ag/AgCI协”，’‘]。其中的甘汞电极和银/氯化银电极在实验室最为常用。甘汞电极的电极反应是:Hg2Cl2 + 2e二2Hg十 2C1"，而银/氯化银电极的电极反应则是AgCI + e一Ag +Cl"，从反应式中可看出，二者的电位皆与氯离子的浓度有关。在本课题中所使用的三电极系统中，参比电极均为银/氯化银电极。 所研究的反应发生在工作电极(working electrode)上，各种能导，一匕的材料都能用作工作电极，既可以是固体，也可以是液体。虽然对_!_作电极的材料没有很明确的限制，但是对_f作电极本身有一定的要求。最堪本的一矛a--是工作电极自身所发生的反应不会影响到所研究的电化学反应，并且电极的工作电位窗口要尽可能宽;最一暇要的是电极必须不能与溶剂或者电解质组分发生反应;电极的表面应该呈光滑镜面状态，表面面积不能太大，而且就算沾染到污物，也能通过简单的预处理使电极表面达到使用要求。固体电极使用较为广泛的有玻碳电极[f6} }l、铂电极[[g}、金电极[9-川、碳糊电极
二次碱性电池锌电极的研究进展 郎俊山付强 (中国船舶重工集团公司七一二研究所，武汉430064) 摘要：介绍了二次碱性电池锌电极近年来的研究进展，综述了现有的制备手段和电化学性能改进研究状 况，指出锌电极现存的变形、枝晶生长、自腐蚀及钝化等主要问题，并展望了其未来的应用领域。 关键词：二次碱性电池锌电极电化学性能 中图分类号：TM912.2 文献标识码：A文章编号：1003-4862 (2010) 07-0047-04 Development of Zinc Electrodes for Secondary Akaline Batteries Lang Junshan，Fu Qiang (Wuhan Marine Electric Propulsion Research Institute, CSIC, Wuhan, 430064, China) Abstract:This paper introduce reseach and development of the zinc electrodes for secondary zinc electrodes. It summarizes the way to prepare the zinc electrodes and the research on the improvement of the electrochemistry performance, and indicates the major problems, such as deformation, dendrite growth, self-corrosion and passivation. It also prospects its application fields. Key words: Secondary alkaline batteries; zinc electrodes; electrochemical performance 1 引言 与其它碱性电池用电极相比，二次锌电极具有比能量高、价格低廉，原料来源广且对环境无害等优点。因此，锌电极可以和很多材料组合成化学电源，广泛应用于航空、军事、能源等多个领域。表1比较了锌电池与铅酸电池的理论/实际比能量。由于锌电极在充放电循环过程中会出现锌“形变”、锌枝晶、腐蚀及钝化等问题，造成锌电池循环寿命低，在很大程度上限制了锌电池的应用。解决或减少锌电极所存在的这些问题是加快、加大锌电池商业化的关键。本文综述近年来有关二次碱性电池锌电极的研究和开发情况。 表1 几种锌电池与铅酸电池的理论比能量与实际比能量 2 锌电极的制备方法 目前，市场上的锌粉大致分为雾化锌粉和电沉积锌粉两大类。 2.1 雾化法 雾化锌粉是将原料锌通过熔化进入带有高温塔盘的精馏塔内使其雾化为锌蒸气并进行精馏，利用各组分的熔点和比重不同，进行除杂、提纯；然后将锌蒸气引入主冷凝器中急剧冷凝，主冷凝 电池类型负极正极开路电压 ( V) 标称电压 ( V) 理论比能量 （Wh/kg） 实际比能量 （Wh/kg） 铅酸蓄电池Pb Pb2O 2.1 2V 175.5 30～50 锌镍蓄电池Zn Ni氧化物 1.73V 1.6V 372 60 银锌蓄电池Zn Ag氧化物 1.85V 1.5V 487.5 100～150 锌空蓄电池Zn 环境空气 1.65V 1.5V 1350（不计O2重） 100～250 收稿日期：2009-12-21 作者简介：郎俊山(1983-)，男，硕士研究生，从事化学 电源方面的研究工作。 47
锌合金基本常识 2009-10-14 14:04:51 什么是锌合金 锌合金，英文名称为zinc alloy，是以锌为基体加入铝、铜、镁等其他元素而构成的有色合金。锌合金常温下呈蓝白色，有光泽，质硬脆。锌合金的熔点约为380℃，浇铸温度为440～460℃之间。 锌合金分类 铸造用锌合金按铸造方法分，可分为压铸合金和重力铸造合金两大类；目前国际上用作铸件的标准系列有两大类： 1、ZA系列锌合金，一般用于重力铸件。 2、ZAMAK合金，发展要先于ZA系列合金、主要用于压力铸造。 ZAMAK合金分：ZAMAK 2、ZAMAK 3、ZAMAK5、ZAMAK 7型号，其中ZAMAK 3型号锌合金比较适合工艺品、饰品铸造。 ZAMAK 3锌合金元素含量参考：锌96%以上，铝，镁，铜≤%，铁≤%，锡≤%，铅≤%，镉≤%。 锌合金成分 一、有效合金元素 铝Al 1、改善合金的铸造性能，增加合金流动性，细化晶粒，引起固溶强化，提高机械性能。 2、降低锌对铁的反应能力，减少对铁质材料，如模具的侵蚀。铝含量控制在~ %。主要考虑到所要求的强度及流动性，流动性好是获得一个完整、尺寸准确、表面光滑的铸件必需的条件。 铜Cu 1、增加合金的硬度和强度； 2、改善合金的抗磨损性能； 3、减少晶间腐蚀。 不利：
1、含铜量超过%时，使压铸件尺寸和机械强度因时效而发生变化； 2、降低合金的可延伸性。 镁Mg 1、减少晶间腐蚀 2、细化合金组织，从而增加合金的强度 3、改善合金的抗磨损性能 不利： 1、含镁量> %时，产生热脆、韧性下降、流动性下降。 2、易在合金熔融状态下氧化损耗。 二、有害杂质元素 铅Pb、镉Cd、锡Sn 它们在合金中固熔度极微，吸附于晶介，构成众多的电极电位差，形成较大的微腐蚀电池，能使合金晶介结合松弛、粗化（老化），令锌合金的晶间腐蚀变成十分敏感，在温、湿环境中加速了本身的晶间腐蚀，降低机械性能，并引起铸件尺寸变化。当锌合金中杂质元素铅、镉含量过高，工件刚压铸成型时，表面质量一切正常，但在室温下存放一段时间后（八周至几个月），表面出现鼓泡。 铁Fe 1、铁与铝发生反应形成Al5Fe2金属间化合物，造成铝元素的损耗并形成浮渣。 2、在压铸件中形成硬质点，影响后加工和抛光。 3、增加合金的脆性。 铁元素在锌液中的溶解度是随温度增加而增加，每一次炉内锌液温度变化都将导致铁元素过饱和（当温度下降时），或不饱和（当温度上升时）。当铁元素过饱和时，处于过饱和的铁将与合金中铝发生反应，结果是造成浮渣量增加。当铁元素不饱和时，合金对锌锅的腐蚀将会增强，以回到饱和状态。两种温度变化的一个共同结果是最终造成对铝元素的消耗，形成更多的浮渣。
.3电化学三电极体系 电化学传感器中用得最多的是三电极体系，对应的三个电极分别是工作电极、参比电极和辅助电极。三个电极组成两个回路，工作电极和辅助电极(对电极)组成的回路，用来测电流;工作电极和参比电极组成的回路，用来测电极的电位。图1.2是电化学传感器中常用的三电极体系示意图， 辅助电极又叫对电极(counter electrode )，它在整个体系中的作用是与工作电极形成回路，保持电流的畅通稳定，就好比电路里需同时具备火线和零线一样，由此可见，对电极在电化学测试体系中不可或缺。对电极保证电化学反应发生在工作电极上但又不会影响工作电极上的反应。对电极的表面积比工作电极的表面积要大，这样就能降低加在对电极上的电流密度，使它在检测过程中不容易被极化。常用的对电极材料有Ag, Pt, Ni等。
参比电极(reference electrode)是指具有己知恒定电位，且接近理想不极化的电极，基本上没有电流通过它。在电化学检测的三电极体系中，参比电极一方面在热力学上提供参比，另一方方面则是将工作电极隔离起来。为了满足电化学检测体系的需要，参比电极必须是良好的可逆电极，且电极电势要符合能斯特方程，在很小的电流流经过后，电极的电势能快速回到原状，当然电势的稳定和重现性必须很好。常用的参比电极主要有三种:标准氢电极(normal hydrogenelectrode , NHE );甘汞电极(calomel electrode ) }}0 g' 20};银/氯化银电极(Ag/AgCI协”，’‘]。其中的甘汞电极和银/氯化银电极在实验室最为常用。甘汞电极的电极反应是:Hg2Cl2 + 2e二2Hg十2C1"，而银/氯化银电极的电极反应则是AgCI + e一Ag +Cl"，从反应式中可看出，二者的电位皆与氯离子的浓度有关。在本课题中所使用的三电极系统中，参比电极均为银/氯化银电极。
开题报告 镍电沉积及镀层的结构与性能的测试——电沉积工艺条件―Hull槽试验及镀层的 结构与性能的测试 开题报告 一、课题的名称：镍电沉积及镀层的结构与性能的测试 二、课题的目的和意义： 目的： 1．熟悉Hull 槽试验的基本原理、实验操作和结果分析。 2．试验并了解添加剂糖精、苯亚磺酸钠、镍光亮剂XNF 和十二烷基硫酸钠对电沉积光亮
镍的影响。 意义： 不锈钢具有良好的耐蚀性,但不锈钢硬度较低,表面强度低,耐磨性差,摩擦因数较大,在碰撞或者磨损环境中工作时,易发生局部损伤和表面钝化膜受损而导致局部腐蚀。所以为了提高不锈钢的耐磨性和耐蚀性,常对其表面进行处理，通过对不锈钢表面镀镍来改善材料的外观、耐腐蚀性和耐磨损性性能结构。 三、镍电沉积及镀层的特点及国内外研究现状： 镍具有银白色(略呈黄色)金属光泽，具有铁磁性，密度为8.9，原子量为58.71，标准电极电位为一0.25伏。镍具有很强的钝化能力，在空气中能迅速地形成一层极薄的钝化膜，使其保持经久不变的光泽。常温下，镍能很好地防止大气、水、碱液的浸蚀。在碱、盐和有机酸中很稳定，在硫酸和盐酸中溶解很慢，易溶于稀硝酸。 由于镍的硬度较高(HV 240-500)，所以镍层可以提高制品表面硬度，并使其具有较好的耐磨性。镍是铁族元素，属于电化学极化较大的元素，当电解时能产生较大的极化作用，即使在很小的电流密度下，也会产生显著的极化作用。因此，镀镍与镀锌、镀铜不同，它不需要特殊添加剂。因为电沉积镍时有较大的极化作用，所以在强酸性介质中，根本不可能把它沉积出来，只能使用弱酸性电解液。 化学镀镍技术具有悠久的历史,但其技术的广泛运用还是在近期。化学镀镍的发展史是化学镀发展的重要组成部分。在1947年美国国家标准局A.Brenner和G.Riddell提出了沉积非粉末状镍的方法,并弄清楚了形成镀层的催化特性,奠定了化学镀镍技术的基础。化学镀镍技术的最早工业应用是1955年在美国通用运输公司(GATC)在系统研究该技术后建立的第一条生产线。早期化学镀镍技术的应用极少,直到70年代末化学镀镍技术才被大规模地运用到工业中。为了满足复杂的工况、获得更多的性能,近年来又发展起来了化学复合镀镍技术。化学镀镍技术的核心是镀液的组成及性能,所以化学镀镍发展史中最值得注意的是镀液本身的进步。20世纪60年代前后,由于化学知识贫乏,只有中磷镀液配方,镀液不稳定(往往只能稳定数小时),工艺落后。70年代后出现了络合剂、稳定剂等多种添加剂,经过大量的实验研究、筛选、复配以后,新发展的镀液均采用“双铬合”或“双铬合、双稳定、双促进”配方,极大地提高了镀液的稳定性,镀速加快,大幅度增加了镀液对亚磷酸根的容忍性、目前,化学镀液均已商品化,根据用户要求有各种性能化学镀的开缸及补加浓缩液的出售,施镀过程中只需要按消耗的主盐、还原剂、PH调节剂及适量添加剂进行补充,使用十分方便。 在化学镀镍溶液质量提高的基础上,化学镀镍生产线的装备和技术发展迅速,逐渐从小槽
锌合金材料，国内外牌号对照表 锌合金压铸件主要做：家具配件；手袋配件；皮带扣；扳手;首饰盒与相框; 奖章与LOGO牌; 钥匙扣与开瓶器; 圣诞礼品；手机饰物; 烟灰缸; 金属玩具，平衡块，偏心轮等机械零件。 1，国产锌合金产品系列参数 成分包装物理性质 铝：4% 抗拉强度：3P(牛顿/ mm2) 镁：0.038% 伸长率：5.1% 铜：0.70% 铁：0.02% 铅：0.003% 镉：0.001% 锡：0.001% 重量(平均)：10.3kg 尺寸(mm)：480×95×45 整件重量(平均)：980kg 整件数量(块)：95 整件尺寸(mm)：960×480 ×510 密度g/cm3：6.7 熔点℃：386.1 热膨胀系数K-1：27.4×10-6 热导度w/mk：108.8 热容量J/(kg·k)：418.4 电导度S/m(20℃)：15.08×10-6(2 6%IACS) 组别牌号 机械性能 抗拉强度牛/毫米 2 伸长率 % 布氏硬度H B 压铸ZZnAL4 245 5.0 65 ZZnAL4-0.5 275 5.0 75 ZZnAL4-1 275 5.0 80 Y41(ZZnAL4C ul) 275 2.0 90 砂型铸 造ZZnAL10-5 275 0.5 80 ZZnAL9-1.5 275 0.7 90 金属铸 造ZZnAL10-5 294 1.0 100 ZZnAL9-1.5 314 1.5 105 ZZnAL4-1 177 0.5 80 1.7锌合金： 1.7.1锌合金的压铸性能：机械性能、电镀性能都非常好，是目前本厂所生产的铝、镁、锌中压铸性能最好一种压铸合金。压铸件的表面粗糙度、强度、延伸性都很好。由于锌的流动性很好所以可以做较薄的产品（壁厚可做到0.5），锌最大的缺陷是比重太大，故产品的重量及成本较高，较适合做小件产品。同时，锌合金尺寸稳定性较差。 1.7.2比重：纯锌：6.6g/cm3；压铸锌合金：6.7-6.9g/cm3； 1.7.3熔点：纯锌：419℃；锌合金：387-390℃；压铸温度：390-410℃ 1.7.4锌合金的种类： 通常锌合金可分为三类： 1.7.4.1纯锌：纯度99.9%以上，用于电镀 1.7.4.3加工锌：纯度、98%以上，用于照相制版、胶印制版、电镀等
电化学测量三电极系统：工作电极，辅助电极(对电极)，参比电极。参比电极的作用是在测量过程中提供一个稳定的电极电位，对于一个三电极的测试系统，之所以要有一个参比电极，是因为有些时候工作电极和辅助电极(对电极)的电极电位在测试过程中都会发生变化的，为了确切的知道其中某一个电极的电位(通常我们关心的是工作电极的电极电位)，我们就必须有一个在测试过程中电极电位恒定的电极作为参比来进行测量。如果可以确定辅助电极的电极电位在测试过程中是不发生变化或者变化可以忽略不计时，我们就不必使用参比电极。这就是所谓的双电极测试系统。辅助电极的作用是在整个测试中形成一个可以让电流通过的回路，只有一个电极外电路上是不可能有稳定的电流通过的。这就好比电路里面必须要有火线和零线一样。因此辅助电极对于电化学测试是必须的，而参比电极则可以根据具体情况进行选择，并不是一定要有的。 参比电极（Reference electrode）： 参比电极具有已知恒定的电位，为研究对象提供一个电位标准。测量时，参比电极上通过的电流极小，不致引起参比电极的极化。经常使用的参比电极主要有以下三种： A.标准氢电极（NHE）：常以在标准状态下，氢离子和氢气的活度为1时的电位即E?为电极电位的基准，其值为0. B.甘汞电极（Calomel electrode）：甘汞电极是实验室最常用的参比电极之一，它的电极反应是：Hg2Cl2 + 2e = 2Hg + 2Cl-，可见其电位与氯离子的浓度有关。当溶液中的KCl达到饱和时，叫做饱和甘汞电极（SCE），标准电极电位为0.2412 V；KCl浓度为1 时的电极电位为0.2801 V；KCl浓度为0.1 M时的电极电位为0.3337 V. C.银氯化银电极(Ag/AgCl)：银氯化银电极也是实验室最常用的参比电极之一，其电极反应为：AgCl + e = Ag + Cl-，其电位也受Cl-浓度的影响。KCl饱和时的电极电位为0.199 V. 银—氯化银电极：银—氯化银电极具有非常良好的电极电位重演性、稳定性，由于它是固体电极，故使用方便，应用很广。甚至有取代甘汞电极的趋势，这是由于汞有毒性，此外，甘汞电极的温度变化所引起的电极电位变化的滞后现象较大，而氯化银电极的高温稳定性较好。它是一种常用的参比电极。AgCl在水中的溶解度约为10-5（25 ℃），是很小的。但是如果在KCl溶液中，由于AgCl和Cl-能生成络合离子，使其AgCl的溶解度显著增加。在1 M KCl 溶液中，AgCl的溶解度为1.4×10-2 g/L，而在饱和KCl溶液中则高达10 g/L。因此为保持电极电位的稳定，所用KCl溶液需要预先用AgCl饱和。特别是在饱和KCl溶液中更应注意。此外，如果把饱和KCl溶液的Ag/AgCl电极插在稀溶液中，在液接界处KCl溶液被稀释，这是部分原先溶解的Ag离子将会分解，而析出Ag沉淀。这些Ag沉淀容易堵塞参比电极管的多孔性封口。由于上述缺点，通常不采用饱和KCl溶液作为Ag/AgCl电极的电解液。
电化学在制备纳米材料方面的应用 摘要：应用电化学方法制备纳米材料是近年来发展起来的一项新技术。本文对应用电化学技术制备纳米材料的方法进行分类，着重介绍了电化学沉积法、电弧法、超声电化学法和电化学腐蚀法，并对其应用前景做了展望。 关键词：电化学纳米材料电沉积 1 前言 纳米材料和纳米技术被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当材料的粒子尺寸小至纳米级时，材料就具有普通材料所不具备的三大效应：(1)小尺寸效应，指当纳米粒子的尺寸与传统电子的德布罗意波长以及超导体的相干波长等物理尺寸相当或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，光吸收、电磁、化学活性、催化等性质发生很大变化的效应；(2)表面效应，指纳米微粒表面原子与总原子数之比。纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。随着粒径减小，表面原子数迅速增加。由于表面原子数增加，原子配位不足及高的表面能，使得这些表面原子具有高的活性，极不稳定，使其在催化、吸附等方面具有常规材料无法比拟的优越性；(3)宏观量子隧道效应。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。研究发现，一些宏观量，如纳米粒子的磁化强度、量子相干器件中的磁通量也具有隧道效应，称为宏观量子隧道效应。正是由于纳米材料具有上面的三大效应，才使它表现出：(1)高强度和高韧性；(2)高热膨胀系数、高比热容和低熔点；(3)异常的导电率和磁化率；(4)极强的吸波性；(5)高扩散性等令人难以置信的奇特的宏观物理特性。 自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来，一维纳米材料由于具有许多独特的性质和广阔的应用前景而引起了人们的广泛关注。纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的重视。美国自1991年开始把纳米技术列入“政府关键技术”，我国的自然科学基金等各种项目和研究机构都把纳米材料和纳米技术列为重点研究项目。 由于纳米材料的形貌和尺寸对其性能有着重要的影响，因此，纳米材料形貌和尺寸的控制在纳米材料合成中是非常重要的。 目前制备纳米材料主要采用机械法、气相法、磁控溅射法等物理方法和溶胶—凝胶法、离子液法、溶剂热法、微乳法化学方法。但在这些方法中，机械法、气相法、磁控溅射法的生产设备及条件要求很高，生产成本高；化学方法中的离子液法和微乳法是近几年发展起来的新兴的研究领域，同时离子液离子液作为一种特殊的有机溶剂，具有粘度较大、离子传导性较高、热稳定性高、低毒、流动性好等独特的物理化学性质，但是离子液体用于纳米材料制备的技术还未成熟。 应用电化学技术制备纳米材料由于简单易行、成本低廉等特点被广泛研究与采用。与其他方法相比，电化学制备方法主要具有以下优点：1、适合用于制备的纳米晶金属、合金及复合材料的种类较多；2、电化学制备纳米材料过程中的电位可以人为控制。整个过程容易实现计算机监控，在技术上困难较小、工艺灵活，易于实验室向工业现场转变；3、常温常压操作，避免了高温在材料内部引入的热应力；4、电沉积易使沉积原子在单晶基底上外延生长，可在大面积和复杂形状的零件上获得较好的外延生长层。 电化学方法已在纳米材料的制备研究领域取得了一系列具有开拓性的研究成果。本文综述了应用电化学技术制备纳米材料的主要的几种方法及其制备原理，并对其优劣进行了比较。 2 应用电化学技术制备纳米材料的种类 2.1 电化学沉积法 与传统的纳米晶体材料制备相比，电沉积法具有以下优点：(1)晶粒尺寸在1~100 nm内；(2)
铸造锌合金材料
第二篇铸造锌合金材料 2.1 概述 2.1.1 锌的存在形式及基本属性 自然界中未曾发现过自然锌，锌往往是以硫化矿物和氧化矿物的形式存在。在硫化矿物中，锌主要是以闪锌矿形式存在，而在氧化矿中主要以菱锌矿和异极矿的形式存在。在现代炼锌工业所采用的原料，绝大部分是硫化矿物。同时，自然界中很少存在单一的锌矿床，一半多与其他金属伴生，如铅锌矿、铜锌矿及铜铅锌矿等。 锌是一种具有金属光泽的银白色金属。其熔点为419.5℃，沸点为907℃。在未合金化时，它是一种较软的金属，其强度和硬度值要比锡和铅大，但比铝和铜要小。锌是同素异晶型金属，在低于170℃时，主要以μ形式存在，在170～330℃范围以β形式存在，在330～419℃范围以α形式存在。μ相具有密排六方结构，因此室温下锌通常形成六面体晶体，在断裂面出现结晶状。一般讲，锌的晶格常数a及c分别为0.2665nm和0.4947nm，c/a的理论值为1.856。每个锌原子周围有12个临位原子，其中6个原子的间距为0.2665nm，另外6个为0.2907nm。在六方基面中，原子之间的结合力要比层间强。这就是锌各向异性的根源所在。锌晶体学的另一个很重要的方面是高温条件下原子在晶格中的易动性及纯锌在室温条件下变形后的在结晶。假如某些合
金元素如镉、铜等会形成锌固溶体，锌金属的再结晶温度则会提高。对纯锌而言，几乎不发生加工硬化，因为在结晶会使加工造成的应力得到松弛。由于锌的恢复特性及加工硬化程度很小，因此其蠕变抗力或在长期作用下承受变形的能力较小。这就是锌不能用作工程材料的原因，但是如果加入某些合金元素如Ti及Cu等，蠕变抗力会增加许多倍。 2.1.2 铸造锌合金的优缺点 铸造锌合金的生产历史较长，主要适用于压力铸造或重力铸造，用来浇注汽车、拖拉机等机电部门的各种仪表壳体类铸件或浇注各种起重设备、机床、水泵等的轴承，并且近些年来又发展了高铝的高强度高耐磨性的铸造锌合金。纯金属在铸造后，如在水中淬火，可变得相当硬。商品锌因含有杂质，因而性脆而硬度高。但在大于100℃温度下可以变形，能被压成薄板或拉制成金属丝。加热到250℃后，这种锌又会变脆，在钵中能研成粉末。所以锌的延性与杂质和温度是有关系的。锌与其他金属一样有加工硬化的特点，在机械加工硬化后可在低温状态焖火以恢复其延展性。实验表明，1.5mm厚的纯锌片，在125℃保温半小时后，基本可以软化。由于其蠕变抗力低，因而不能直接用于承载。锌的延性比通宵，但是比锡大。含有细晶粒的锌容易被辊轧。金属中晶粒大小视冷却条件不同而定，若熔
锌合金的主要成份是锌, 还有铝。它们都是两性金属, 化学稳定性差, 在空气中容易氧化、变色.腐蚀. 所以我们首先必须了解电镀或涂装锌合金压铸件表面状态的质量控制 1.1工件的几何形状设计 锌合金铸件在设计其几何形状时, 尽量避免盲孔深的凹部等结构, 因此, 要求在零件设计时,在不影响外观和使用的部位, 留出便于溶液、气体流动的排泄工艺孔。这样不仅能很好地实施镀覆, 而且减轻了镀液被污染的程度。 1.2 压铸件的模具设计和压铸工艺 锌合金压铸件表面是致密层, 厚度约0.1 mm, 内部则是疏松多孔结构。在模具设计和采用压铸工艺时, 尽量使工件表面光滑, 减少裂纹、气孔、冷隔缝隙、飞边及毛刺等铸造缺陷。为此, 必须进行机械清理, 这时应避免损伤表面致密层, 以免露出多孔的基体造成电镀困难,并影响电镀质量。锌合金压铸时常常使用脱模剂, 对脱模剂的使用和去除应给予一定的重视, 它是影响镀层结合力的因素之一。 1.3 工件的材质选择 常用的锌合金材料中用于电镀的有2ZnAl 4-3、2ZnA1 4-1、2ZnAl 4-0.5、2ZnA14 使用最多的牌号为ZnAl-925, ZnAl-903, 但ZnAl-903 比ZnAl-925 更好。 另外, 在压铸时常用一部分回料, 其比例应控制在15%, 最好不要超过20%。因回料中容易掺杂其他(如硅)成分, 影响镀层的结合力。若使用回料多的铸件, 电镀时最好用氢氟酸活化。 2、镀前处理 2.1 毛坯检验 (1) 外观: 查看毛坯表面是否存在裂纹、凸泡、划伤、松孔等严重弊病。判断这些弊病的程度, 若可以使用机械手段(磨光、抛光等)除去, 可以增加打磨工序。 (2) 材质检验: 查阅锌合金的牌号, 了解使用回料的比例, 测试压铸件的质量, 把工件放置在100-110℃烘箱中保温30min, 查看外表有否凸泡。 2.2 表面的机械清理 锌合金压铸件表面存在着铸造缺陷, 必须进行机械清理、磨光和抛光。 (1) 较大工件须采用磨光及抛光除去表面缺陷。例如, 除去毛刺、飞边、模痕等。磨光的砂轮使用的砂粒一般应大于220目, 采用红色抛光膏; 新砂头应适当倒角, 布轮的直径50-4 00 mm, 圆周速度视工件大小而定, 通常为1100-2200 m/min。锌合金磨光时不要过度
工作电极参比电极对电极 研究对象工作电极 参比电极:确定工作电极电位 辅助电极有时也称对电极:传导电流 三电极体系含两个回路，一个回路由工作电极和参比电极组成，用来测试工作电极的电化学反应过程，另一个回路由工作电极和辅助电极组成，起传输电子形成回路的作用。 电化学需要两个电极同时发生氧化还原反应，那么需要两个电极 但是针对您要研究的工作电极，需要参比电极精确地控制工作电极的电极电位， 那么就需要额外的参比电极， 以三者成为三电极体系。 参比电极和工作电极构成测试回路，体系可当成断路。 工作电极和对电极构成另外的回路，是构成电解槽的回路，满足电化学反应平衡的。 研究的是工作电极，只有精确地测定工作电极的电位，才能够考察电位同电化学反应，吸附等界面反应的规律。 至于辅助电极和工作电极之间的联系，主要是在于构建电化学反应平衡，另外要保证辅助电极不要影响到工作电极。 而确定辅助电极和工作电极之间的电位，用电压表就ok了，不需要双参比电极分别确定两电极电位。 当然，是否以后的电化学工作站，可以确定双参比，分别控制辅助电极和参比电极，可能也算是个新思路吧 三电极是指工作电极；电导电极；甘汞电极。用上电化学工作站的时候需要用上250ml电解池再放上三电极做自己想要做的式样。 同时，三个电极不要接触上，但要尽可能的近 工作电极与对电极构成电流的回路，它们之间的电压叫槽牙，可用普通的伏特计测量。工作电极与参比电极之间通过高输入阻抗的电位差计测量，类似于电位法的装置，是用来监控工作电极电位的线路。上面有位说是断路，不确切，应该有微小电流流过。
楼上的说得都差不多了，本人补充点：参比电极要尽可能地靠近研究电极，一般用甘汞电极；辅助电极也就是对电极一般用铂电极或者其他，面积一般比研究电极的大5倍或以上。 对于电化学三电极体系的工作原理，用一句话概括就是三电极两回路： 三电极指的是工作电极、参比电极和对电极，工作电极又称为研究电极，顾名思义就是我们所要考察的电极；参比电极是用来测量工作电极电势的；对电极又称为辅助电极，只是用来通过电流的 两回路指的是极化回路和测量回路 电化学研究最常用的测试手段是电极极化曲线的测量，在三电极体系中，通过对工作电极施以不同的极化，测试电流密度与电势的对应关系曲线，了解工作电极的电化学性能。 借贵宝地问一下，参比电极中Ag/AgCl和甘汞电极的区别，仅仅是参考电位不同吗，还是有其他不一样的地方？ Ag/AgCl与SCE相比，具有较小的温度系数，可制作的更加紧凑。要根据实验体系来选择参比电极 你也说过了，电化学需要两个电极同时发生氧化还原反应，但是一般情况下对电极不发生氧化或还原反应，只起着导电的作用，而真正氧化或者还原的电极是工作电极，那整个电路之发生了单一的反应啊？ 您提到的对电极不发生氧化或还原反应的，这句话是不对的 在循环伏安测试中，如果工作电极处于某一电位下的氧化或者还原反应，那么与之对应的对电极一定会发生还原或者氧化反应。 这是一定的。 因此，在电解槽中阳极和阴极的反应是成对出现的，而三电极体系是同一道理。 因为维持电化学反应平衡是要由阳极氧化反应的失电子用于阴极反应的得电子上。电子不是槽电流产生的，而是电极反应产生的，发生一侧的还原，必然有一侧的氧化，这才是真实的电化学反应平衡，是存在耦合关系的。 前面说得很有道理，但是有一点我觉得不妥，你说阳极氧化反应的失电子用于阴极反应的得电子上，我觉得在电解的时候阴极的电子是有电源负极提供的，虽然阳极氧化失去电子，但是他的电子也是回到电源正极。你说呢？ 我觉得我们应该探讨下就是阳极氧化失去的电子回到正极上的情况，这么说回到正极的话难道会增大电源的电压，或者是这部分回到正极的电子作用到了阴极还原所需要的电子
电化学体系三电极介绍 所有电化学体系至少含有浸在电解质溶液中或紧密附于电解质上的两个电极，而且在许多情况下有必要采用隔膜将两电极分隔开。我们将分别介绍电极、隔膜、电解质溶液及电解池的设计与安装。 电极(electrode)是与电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体，为多相体系。电化学体系借助于电极实现电能的输入或输出，电极是实施电极反应的场所。一般电化学体系分为二电极体系和三电极体系，用的较多的是三电极体系。相应的三个电极为工作电极、参比电极和辅助电极。 工作电极: 又称研究电极，是指所研究的反应在该电极上发生。一般来讲，对工作电极的基本要求是:工作电极可以是固体，也可以是液体，各式各样的能导电的固体材料均能用作电极。(1) 所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定; (2) 电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应; (3) 电极面积不宜太大，电极表面最好应是均一平滑的，且能够通过简单的方法进行表面净化等等。 工作电极的选择：通常根据研究的性质来预先确定电极材料，但最普通的“惰性”固体电极材料是玻碳(铂、金、银、铅和导电玻璃）等。采用固体电极时，为了保证实验的重现性，必须注意建立合适的电极预处理步骤，以保证氧化还原、表面形貌和不存在吸附杂质的可重现状态。在液体电极中，汞和汞齐是最常用的工作电极，它们都是液体，都有可重现的均相表面，制备和保持清洁都较容易，同时电极上高的氢析出超电势提高了在负电位下的工作窗口记被广泛用于电化学分析中。 辅助电极:又称对电极，辅助电极和工作电极组成回路，使工作电极上电流畅通，以保证所研究的反应在工作电极上发生，但必须无任何方式限制电池观测的响应。由于工作电极发生氧化或还原反应时，辅助电极上可以安排为气体的析出反应或工作电极反应的逆反应，以使电解液组分不变，即辅助电极的性能一般不显著影响研究电极上的反应。但减少辅助电极上的反应对工作电极干扰的最好办法可能是用烧结玻璃、多孔陶瓷或离子交换膜等来隔离两电极区的溶液。
锌电解沉积 electrowinning of zinc x}nd一anJ一e ehenjl 锌电解沉积(eleetrowinning of:inc)采用不溶阳极，在直流电作用下使硫酸锌电解液中的锌沉积在阴极上的过程，为湿法炼锌流程的重要组成部分。工艺将已净化合格的硫酸锌溶液(简称新液)和返回的电解液(简称废液)按一定的比例混合后，连续不断地从电解槽的进液端送入电解槽，槽中插入用铅银合金板制成的阳极和压延纯铝板做的阴极。当通入直流电时，在阴极发生析出锌的反应: ZnZ++Ze—Zn 在阳极则发生水被分解成H+和氧气的反应: HZO一Ze—ZH十+l/202 锌电解沉积的总反应为: ZnSO;+HZO一Zn+HZSO‘+l/202 随着锌不断地在阴极上电解沉积，电解液中含锌量逐渐减少，而硫酸却相应增加。为使电解槽内电解液中锌和硫酸的浓度稳定地保持在规定范围，并维持稳定的电解液液面，须连续向电解槽加入新液，从另一端排出含锌50一609/L、硫酸120一2609/L 的废液。部分废液冷却后返回电解配液，以使电解槽内的电解液达到必要的循环速度。每隔一定周期(24~48h)取出沉积锌的阴极，经洗净后剥离锌。阴极锌经干燥后，送熔铸成产品锌锭。阴极铝板经刷洗处理，再装入电解槽中继续使少月。主要技术经济指标锌电积的主要技术条件和指标有电能消耗、电流效率、槽电压和电锌质量。电能消耗湿法炼锌每生产h电锌锭消耗电能3800一400Okw·h，电耗是构成电锌成本的重要部分。而锌电解沉积的电单耗达300。一3500kw·h，为总电能耗的79%一55%。因此，降低锌电解沉积的电能消耗，对降低电锌成本意义重大。从电解沉积电能消耗公式: 电能消耗(kW·h/t)~ 槽电压(V)只100 锌的电化当量(g/(A·h))x电流效率(环) 可知，锌的电化当量为一恒量，为降低电能消耗，应采取一切措施提高电流效率和降低槽电压。电流效率定义为实际产出的锌量和通过相同电量时，理论上应得的锌量比的百分数。生产中，除由于漏电和短路引起电流效率下降外，阴极上氢的析出是使电流效率下降的主要原因。因此，提高氢在阴极L的超电位，就可以提高锌电解沉积的电流效率。生产上常采用提高电流效率的措施有:提高电流密度(阴极电流密度一般为35。~600A/mZ)，控制好电解液的温度(常控制在308~313K)，加速电解液的循环，稳定电解液成分并合理使用添加剂。正常生产的锌电解沉积的电流效率为88%一92%。槽电压是影响锌电解沉积电能消耗的重要技术参数，降低槽电压就能相应降低电能消耗。槽电压由硫酸锌分解电压(占槽电压的75%一80%)，电解液电阻电压降(占13%一17%)，阴、阳极极板电阻电压降(占1%一1，3%)，阳极泥电阻电压降(占5%一6写)及各接触点电阻电压降(1%一1.4%)组成。一般工厂的锌电解沉积槽电压多控制在3.3一3.4V，如电流密度和极间距过大，也可能达到3.5一3.6V。可采取降低槽电压的措施有:使接触点导电良好，定期刷洗阳极泥，保持电解液中合适的镁、锰等离子的浓度。电锌质量电锌中的主要杂质有铅、福、铜。福主要来自新液，铜则是由于电解槽槽面操作不洁净引入的，铅基合金阳极是杂质铅的主要来源。生产实践中影响电锌质量的主要杂质是铅，铅是由于阳极腐蚀进入电解液，在电解沉积过程中沉积入阴极锌中的。因此，大多数的锌电积厂都采用耐腐蚀性能好的含银0.5% 一1%的铅银合金或铅、银、钙、惚四元合金制造的阳极。由于直接生成的PbO，膜较间接生成的致密，许多工厂采用预先镀膜的阳极，以减少从阳极进入电解液中的铅量。电解液中氯离子含量增加或电解液温度升高，都会引起阳极中铅的溶解，但当电解液中Mn与Cl 的浓度比大于3~3.5时，氯的有害影响受到明显抑制。提高电流密度以提高单位时间内锌的析出量，可相应降低电锌含铅量。向进槽电解液中添加铭或钡的碳酸盐，使之与铅形成溶解度更小的类质同晶硫酸盐共沉淀，可有效地降低电锌中的铅。设备锌电解沉积系统由贮槽、电解槽、阴极板、阳极板、废液冷却塔、管道、溜槽、输送泵和供电系统等组成。电解槽是一个钢筋混凝土制成的矩形槽子，内衬软聚氯乙烯塑料或环氧玻璃钢，也有用辉绿岩制成的。用单槽供液。阳极板材料一般为含
金属电沉积理论 一.研究概况 在电化学中,金属的电化学沉积学是一种最古老的学科。在电场的作用下，金属的电沉积发生在电极和电解质溶液的界面上，沉积过程含有相的形成现象。 首先，在金属的电化学沉积实验的研究时间要追溯到19世纪，并且在引进能产生直流电的电源以后，电镀很快成为一种重要的技术。电镀被用来制造各种不同的装饰性和功能性的产品，尽管在开始的早期，电镀技术的发展和应用建立是在经验的基础上。 金属电沉积的基本原理就是关于成核和结晶生长的问题。1878年，Gibbs在他的著名的不同体系的相平衡研究中，建立了成核和结晶生长的基本原理和概念。20世纪初，Volmer、Kossel、Stransko、Kaischew、Becker和Doring用统计学和分子运动模拟改进了基本原理和概念。按照这些早期的理论，成核步骤不仅要求一个新的三维晶体成核，而且完美单晶表面的层状二维生长。对于结晶理论的一个重要改进是由Avrrami提出的结晶动力学，他认为在成核和生长过程中有成核中心的重复碰撞和相互交迭。在1949年，Frank提出在低的过饱和状态下的一个单一晶面成长会呈螺旋状生长。Cabrera和Frank等考虑到在成长过程中吸附原子的表面表面扩散作用，完善了螺旋成核机理。 20世纪二三十年代，Max、V olmer等人对电化学结晶进行了更为广泛的基础研究。Erday-gruz和Volmer是第一次认识到过饱和度与过电位，稳态电流密度和由电荷转移引起的电结晶过电位之间的关系。 20世纪三四十年代，Finch和他的同事做了大量的关于多晶电化学沉积的实验，研究了决定结晶趋向与金属薄膜的组织结构的主要因素。在这一时期，Gorbunova还研究了底层金属与电解质溶液组成对电结晶过程的影响，并发现了由于有有机添加剂的吸附作用可能导致金属晶须的生长。 1945年，Kaischew对电结晶理论做了重大改进。考虑到单一晶体表面上金属原子的结合和分开的频率，可利用分子运动学模拟电化学结晶过程。这项工作对电结晶理论的发展有着重大的影响。 20世纪50年代是在电化学结晶理论与实验技术取得重大进步的阶段。Fincher等人完成在实际的电镀体系中抑制剂对电结晶成核与生长的影响的系统研究，并按照其微观结构和形态对金属电沉积进行了分类。Piontell等人对基体的取向作用和在金属沉积系统中同向和异向的金属沉积的阴离子的特性进行了进一步的研究。Kardos、Kaischew等人利用新的实验技术证实Volmer`s的三维形核的正确性。Wranglen，Vermilyea等人对结晶树枝状生长进行了深入的研究，提出了新的电化学结晶的理论模型。 20世纪60年代初，Flischman和Thirsh发展了在电结晶状态下多重成核与生长的一般
锌合金材料，国内外牌号对照表
锌合金的压铸性能：机械性能、电镀性能都非常好，是目前本厂所生产的铝、镁、锌中压铸性能最好一种压铸合金。压铸件的表面粗糙度、强度、延伸性都很好。由于锌的流动性很好所以可以做较薄的产品（壁厚可做到），锌最大的缺陷是比重太大，故产品的重量及成本较高，较适合做小件产品。同时，锌合金尺寸稳定性较差。 比重：纯锌：cm3；压铸锌合金：； 熔点：纯锌：419℃；锌合金：387-390℃；压铸温度：390-410℃ 锌合金的种类： 通常锌合金可分为三类： 纯锌：纯度%以上，用于电镀 加工锌：纯度、98%以上，用于照相制版、胶印制版、电镀等 铸造锌合金：合金锌通常有两种； 翻砂锌合金：含有的锌合金，用于砂型铸造。 压铸锌合金：目前用于压铸的锌合金型号比较少，最常用的是3#锌合金（ZAMAK 3）。 压铸锌合金型号： ZAMAK 3对应的各国标准及型号如下： 英国BS：1004-1972 Alloy A 美国ASTM:B240-74Alloy AG40A;SAE:903 日本JIS:H2201 Na 2(ZDC2)
德国DIN 1743:1978 GB ZN A14 澳洲AS 1881-1977 Zn A14 台湾CNS:ZAC1 中国GB:Z ZnAl4 压铸锌合金成分： 常用的几种锌合金的化学成份如下： ZAMAK 2 ZAMAK 3 ZAMAK 5 铝Al 铜Cu ≤ 镁Mg 铅Pb ≤ ≤≤ 铁Fe ≤ ≤≤ 镉Cd ≤ ≤≤ 锡Sn ≤ ≤≤ 硅Si ≤ ≤≤
镍Ni ≤ ≤≤ 锌合金的尺寸稳定性 锌合金产品在成型后将会持续的收缩，在6个月后，将基本稳定。锌压铸件之收缩量如下： 铸件处理时间合金3号 mm/m 合金5号mm/m 正常时效变化5周后6月后5年后8年后 经过稳定化处理5周后3月后2年后 由于锌合金有明显的持续收缩现象，对尺寸要求较严格的产品，建议做稳定后处理，100-120℃、2-4H 锌合金中化学成份的作用： 铝(Al) 压铸用锌合金中，通常含有的铝。铝能改善铸件的强度，但只有在%及%两个点时铸件的强度最好，同时，铝的加入会影响锌合金的流动性。锌合金中铝的含量在0%及5%时流动性最好。由于铝的含量对锌合金铸件的影响有相对的矛盾性，所以锌合金中铝的含量控制较严格，通过以下两个图表可以明显的看出：
电化学沉积3D打印金属零件 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 3D打印通过材料层间凝固形成复杂的三维几何体，金属3D打印提供的自由设计与制造已经在航空航天、汽车和医疗领域获得了应用。金属增材制造多以DMLS、SLM、LENS等技术常见，通过选择性激光烧结金属粉末层实现零件成型。由于金属打印机的高成本、零件内部易产生缺陷等问题，目前对金属增材制造的商业应用受到很大限制。因此，今年XJET开发出了基于喷墨的金属增材方式，开启了金属打印的新模式，近来伦敦帝国学院推出了一种成本较低的金属成型方式，该技术是基于FDM的电化学增材制造工艺。 电化学增材制造的基本原理是源于电镀工艺。电镀通常用于诸如首饰镀金或硬币镀铜的应用，它的工作原理是溶液中的金属离子如硫酸铜中的Cu2+离子通过施加外部电位而被还原成其元素组分，从而形成金属结构。
该工艺的优点是可在室内环境条件下沉积多种材料和合金，而不会造成热损伤，不需要激光器或惰性气体环境，成本很低。而且，在沉积过程还可以通过电位的逆转来实现增材和减材，从而通过电化学溶解来回收组分。 这项技术主要缺点是沉积速度慢，该问题的解决主要基于设备本身，研发团队采用半月板隔离法，将离子溶液装入注射器中，通过机械方法使电解质挤出，在喷嘴和导电板之间形成弯液面，通过施加电压来沉积金属，并且通过打印头移动来建立3D零件。采用该方法，金属沉积率比等效系统高出三个数量级。印刷的铜结构具有多晶质的特性，随着电压的增加，其粒尺寸减小，从而提高维氏硬度和电阻率。 电化学沉积技术通过控制电压正反可实现增材和减材制造，对于回收金属非常有限，大大降低了成本，并且通过安装打印头给复合材料制造提供了可能。