化学与技术复习专题4材料加工与性能优化.ppt

第第4 4讲　材料加工与性能优化讲　材料加工与性能优化1一、材料的加工处理一、材料的加工处理1、铝的阳极氧化目的：、铝的阳极氧化目的： ①①制备过程：制备过程：表面处理表面处理（用（用 洗去洗去 ，去除，去除 ））→阳极氧化阳极氧化→染色染色（能染色原因（能染色原因 ））→封孔封孔（方法（方法 ，能封孔原因，能封孔原因 ）②②装置及原理：装置及原理：铝片做铝片做 极，电解质溶液为极，电解质溶液为 ，，反应式：阳极反应式：阳极 ，阴极，阴极 ，， 总反应总反应 ，，③③电解后铝材需要氨洗的原因是电解后铝材需要氨洗的原因是 ，， 在氧化过程中需要不断的调整电压，在氧化过程中需要不断的调整电压，其原因是其原因是 。

氧化膜发生水化，氧化膜发生水化，体积膨胀，使微孔被堵塞体积膨胀，使微孔被堵塞使铝及铝的合金表面生成致密的氧化膜使铝及铝的合金表面生成致密的氧化膜 NaOHNaOH溶液溶液油污油污表面氧化膜表面氧化膜刚形成的氧化膜有微孔刚形成的氧化膜有微孔放入沸水浸煮放入沸水浸煮阳阳 20%的硫酸的硫酸2Al+3H2Al+3H2 2O–6eO–6e- -=Al=Al2 2O O3 3+6H+6H+ +6H++6e-=3H2↑2Al+3H2O=Al2O3+3H2 ↑中和表面的酸中和表面的酸阳极表面不断生成氧化膜，电阻增大，为了阳极表面不断生成氧化膜，电阻增大，为了保持稳定电流，需要不断增大电压保持稳定电流，需要不断增大电压2的表面进行发蓝处理，就能大大3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+H2O+NH3↑8Fe+3NaNO3+5NaOH+2H2O=4Na2Fe2O4+3NH3↑Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4+4NaOH蚀能力 2、钢铁发蓝处理、钢铁发蓝处理 （（1）目的）目的增强抗蚀能力，延长使用寿命增强抗蚀能力，延长使用寿命铁在含有氧化剂和苛性钠的混合溶液中，一定温度下铁在含有氧化剂和苛性钠的混合溶液中，一定温度下经一定时间后，反应生成亚铁酸钠经一定时间后，反应生成亚铁酸钠(Na(Na2 2FeOFeO2 2) )和铁酸钠和铁酸钠(Na(Na2 2FeFe2 2O O4 4) )，亚铁酸钠与铁酸钠又相互作用生成，亚铁酸钠与铁酸钠又相互作用生成FeFe3 3O O4 4氧化膜。

其反应方程式为：氧化膜其反应方程式为：（（只需知道表面的只需知道表面的Fe被氧化成被氧化成Fe3O4））（（2）原理）原理33、电镀：待镀金属做、电镀：待镀金属做 极，镀层金属极，镀层金属 极，极，电镀液中含电镀液中含 ，，为了提高镀层质量，电镀液中常加入为了提高镀层质量，电镀液中常加入 和和 ，它们的作用分别是，它们的作用分别是 阴阴阳阳镀层金属阳离子镀层金属阳离子少量表面活性剂少量表面活性剂配合剂配合剂P694、、HF蚀刻玻璃的工艺原理：蚀刻玻璃的工艺原理： ，，如何实现在玻璃上刻上自己的名字如何实现在玻璃上刻上自己的名字 。

5、氯化铁腐蚀敷铜板制作印刷电路板的原理：、氯化铁腐蚀敷铜板制作印刷电路板的原理： ，，如何制作电路板如何制作电路板 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2OP70P702Fe3++ Cu =2Fe2+ + Cu2+4（（2010山东卷）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其山东卷）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命使用寿命1）以下为铝材表面处理的一种方法：）以下为铝材表面处理的一种方法：①①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是时常有气泡冒出，原因是__________ （用（用离子方程式表示）。

为将碱洗槽液中铝以沉淀形式离子方程式表示）为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的回收，最好向槽液中加入下列试剂中的____________a a．．NHNH3 3 b b．．COCO2 2 c c．．NaOH dNaOH d．．HNOHNO3 3 ②②以铝材为阳极，在以铝材为阳极，在H H2 2SOSO4 4 溶液中电解，铝材表面形溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为成氧化膜，阳极电极反应为________取少量废电解液，取少量废电解液，加入加入NaHCONaHCO3 3，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是的原因是____ _____ _bAl3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑5二、材料组成的优化二、材料组成的优化1、合金：、合金：分类：分为金属分类：分为金属 、金属、金属 和和 等三类，等三类，特性：特性：合金的熔点合金的熔点 其各组成金属熔点；其各组成金属熔点；合金的硬度和强度合金的硬度和强度 其组成金属。

其组成金属某些稀土合金具有某些稀土合金具有 功能，可用来做功能，可用来做 固溶体固溶体 化合物化合物 机械混合物机械混合物 低于低于高于高于用途：用途：贮氢贮氢贮氢材料贮氢材料62 2、硅酸盐材料、硅酸盐材料水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷设备设备原料原料条件条件及及原理原理成分成分特性特性 高温高温时发生时发生复杂的物理复杂的物理化学反应化学反应水泥回转窑水泥回转窑石灰石和黏土石灰石和黏土玻璃熔炉玻璃熔炉纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英黏土黏土高温高温高温高温高温高温时时发生复杂发生复杂的物理、的物理、化学反应化学反应3CaO·SiO3CaO·SiO2 22CaO·SiO2CaO·SiO2 23CaO·Al3CaO·Al2 2O O3 3CaSiO3、、Na2SiO3、、SiO2CaCOCaCO3 3＋＋SiOSiO2 2CaSiOCaSiO3 3＋＋COCO2 2↑↑NaNa2 2COCO3 3＋＋SiOSiO2 2NaNa2 2SiOSiO3 3＋＋COCO2 2↑↑水硬性水硬性（玻璃态）（玻璃态）无固定熔沸点无固定熔沸点抗氧化、耐抗氧化、耐酸碱腐蚀、酸碱腐蚀、耐高温、绝耐高温、绝缘、易成型缘、易成型硅酸盐硅酸盐和和SiO273、精细陶瓷、精细陶瓷 具有具有 、、 、、 ，并具，并具有有 等多方面特殊功能的等多方面特殊功能的新一代无机非金属材料新一代无机非金属材料高强度高强度耐高温耐高温耐腐蚀耐腐蚀声、电、光、热、瓷声、电、光、热、瓷2、提高材料的纯度、提高材料的纯度 ①①制造芯片的材料是制造芯片的材料是 ，制造光导纤维的材料是，制造光导纤维的材料是 。

②②制粗硅及粗硅提纯有关反应制粗硅及粗硅提纯有关反应 3、纳米材料：由、纳米材料：由 级颗粒积聚而成的材料，其颗粒级颗粒积聚而成的材料，其颗粒直径大小为直径大小为 nm纳米材料在纳米材料在 、、 、、 、、 等方面显示等方面显示出许多与宏观材料迥然不同的特性，出许多与宏观材料迥然不同的特性，如草酸亚铁一定如草酸亚铁一定条件下分解制得黑色纳米铁粉具有条件下分解制得黑色纳米铁粉具有 性质单晶硅单晶硅SiO2纳米纳米1～～100化学化学 光学光学 电磁学电磁学 力学力学自燃自燃 8由两种或两种以上物理和化学性质不同的材料由两种或两种以上物理和化学性质不同的材料组合而成。

包括组合而成包括基体材料基体材料和和增强材料增强材料两部分三、复合材料的制造三、复合材料的制造基体材料基体材料—基本构成材料，起黏合作用基本构成材料，起黏合作用增强材料增强材料—分散于基体材料中分散于基体材料中2、常见的复合材料、常见的复合材料基体材料基体材料增强材料增强材料混凝土混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土玻璃钢玻璃钢搪瓷搪瓷水和水泥水和水泥沙和砾石沙和砾石混凝土混凝土钢筋钢筋酚醛树脂酚醛树脂玻璃纤维玻璃纤维金属胚体金属胚体瓷釉瓷釉1.定义定义9A10C11对点训练对点训练C125.下列有关材料的说法不正确的是下列有关材料的说法不正确的是( )A.金属材料是指金属及其合金金属材料是指金属及其合金,且合金的性能优于纯金属且合金的性能优于纯金属B.传传统统无无机机非非金金属属材材料料和和新新型型无无机机非非金金属属材材料料的的主主要要成成分分都都是硅酸盐是硅酸盐C.复合材料是由基体和增强体两部分组成的复合材料是由基体和增强体两部分组成的60也是一种材料也是一种材料解解析析:传传统统无无机机非非金金属属材材料料的的主主要要成成分分一一般般是是硅硅酸酸盐盐,新新型型无无机机非非金金属属材材料料如如SiC､ ､Si3N4陶陶瓷瓷､ ､光光导导纤纤维维､ ､C60等等不不是是硅硅酸盐酸盐,故故B错错｡ ｡B167.钛和钛的合金被认为是钛和钛的合金被认为是21世纪的重要材料世纪的重要材料,它们具有优良它们具有优良的性能的性能,如熔点高如熔点高､ ､密度小密度小､ ､可塑性好可塑性好､ ､易于加工易于加工,钛合金与钛合金与人体有很好的人体有很好的“相容性相容性”,根据它们的主要性能根据它们的主要性能,下列用途下列用途不切合实际的是不切合实际的是( )A.用来作保险丝用来作保险丝B.用于制造航天飞机用于制造航天飞机C.用来制造人造骨骼用来制造人造骨骼D.用于制造船舶用于制造船舶A179.(1)用用地地壳壳中中某某主主要要元元素素生生产产的的多多种种产产品品在在现现代代高高科科技技中中占占重要位置重要位置,足见化学对物质文明的重要作用足见化学对物质文明的重要作用｡ ｡例如例如:①①光导纤维的主要成分是光导纤维的主要成分是____________________｡ ｡②②目目 前前 应应 用用 最最 多多 的的 太太 阳阳 能能 电电 池池 的的 光光 电电 转转 化化 材材 料料 是是______________________｡ ｡SiO2 Si 193.下列叙述正确的是下列叙述正确的是( )①①工工业业上上合合成成非非氧氧化化物物陶陶瓷瓷氮氮化化硅硅(Si3N4)需需要要在在高高温温､ ､空空气气气氛中进行气氛中进行②②钢钢铁铁制制品品锈锈蚀蚀主主要要是是因因为为钢钢铁铁中中含含有有碳碳而而发发生生原原电电池池反反应应,因此生铁炼钢时要尽可能完全除去生铁中的碳因此生铁炼钢时要尽可能完全除去生铁中的碳③③建设三峡大坝需要使用大量水泥建设三峡大坝需要使用大量水泥,水泥是硅酸盐材料水泥是硅酸盐材料④④夏夏天天人人们们佩佩戴戴由由添添加加氧氧化化亚亚铜铜的的二二氧氧化化硅硅玻玻璃璃制制作作的的变变色色眼镜来保护眼睛眼镜来保护眼睛⑤⑤太阳能电池可采用硅材料制作太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保其应用有利于环保､ ､节能节能A.①②③①②③ B.②④②④ C.③④⑤③④⑤ D.③⑤③⑤D22答案答案:D解解析析:本本题题考考查查化化学学与与工工农农业业生生产产的的关关系系｡ ｡①①生生产产Si3N4陶陶瓷瓷若若在在空空气气气气氛氛中中会会生生成成SiO2等等;②②生生铁铁炼炼钢钢的的目目的的是是改改善善其其机机械械性性能能,为为此此要要尽尽可可能能地地除除去去P､ ､S等等杂杂质质,调调整整其其含含碳碳量量;④④添加添加Cu2O的玻璃呈红色的玻璃呈红色,不具有变色性能不具有变色性能｡ ｡2324。