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山东镀锌电镀镍原理

更新时间:2018-05-29 10:25:14点击次数:299次字号:T|T
(1)阴极过程 由于镍在电化反应中的交换电流密度较小(Ni2+,i0为10-8~10-9A/cm2;Zn2+,i0约为10-5A/cm2;Cu2+,i0约为10-3A/cm2),因此镍本身具有较大的极化电阻,在单盐镀液中就有较大的电化学极化,获得良好的镀层,而且镍分散能力好,得到的镀层均匀,因此镀液种类虽多,但均由单盐组成。镀镍液中阳离子有Na+、Mg2+、NH4+、H+等,阴离子有SO42-、Cl-、OH-等,由于Na+、Mg2+、NH4+的电位较负,在电镀电位下,不发生电解反应,因此其阴极反应
电镀
(1)阴极过程
由于镍在电化反应中的交换电流密度较小(Ni2+,i0为10-8~10-9A/cm2;Zn2+,i0约为10-5A/cm2;Cu2+,i0约为10-3A/cm2),因此镍本身具有较大的极化电阻,在单盐镀液中就有较大的电化学极化,获得良好的镀层,而且镍分散能力好,得到的镀层均匀,因此镀液种类虽多,但均由单盐组成。镀镍液中阳离子有Na+、Mg2+、NH4+、H+等,阴离子有SO42-、Cl-、OH-等,由于Na+、Mg2+、NH4+的电位较负,在电镀电位下,不发生电解反应,因此其阴极反应
Ni2++2e→Ni
2H++2e→H2↑
生产中镀液pH=3~6之间(pH值高于6时,易生成Ni(OH)2沉淀,pH值低于3时析氢严重),因此H+的有效浓度很低,而镀液中Ni2+浓度很高。如当NiSO4·7H2O 350g/L时,Ni2+活度为0.0492mol/L,根据能斯特方程计算,镍析出的平衡电位为-0.29V;当pH=6或pH=3时,按照能斯特方程式计算,析氢的平衡电位分别为-0.36V和-0.18V。
H2在镍上的超电位为0.42V(50℃,5A/dm2),析镍的超电位为0.34V,因此镍的实际析出电位为-0.63V,而Ph=6时析氢的实际电位为-0.78V,pH=3时析氢的实际电位为-0.60V。
实际析出电位非常接近或略低于Ni2+/Ni,因此镀镍溶液中,析镍的电流效率受酸度及镍离子浓度影响较大,镍离子浓度越高,酸度越低,析镍电流效率越高,反之,析镍电流效率越低。普通镀镍溶液中,当pH值降至2~3时,阴极析氢严重,镍难以析出;在接近中性的镀镍液中,pH值稍有变化,电流效率变化显著。
(2)阳极过程
镀镍一般采用金属镍为阳极材料,常有的电解镍、铸造镍、含硫镍、含氧镍等。正常情况下,镍阳极溶解的反应为
Ni-2e→Ni2+
此时,镍阳极呈活化状态,表面为灰白色,溶解的Ni2+不断补充溶液中的Ni2+浓度。
但由于金属镍易钝化,使溶解电位变正,导致镍溶解受阻,其他离子可能放电,主要发生如下反应,即
4OH--e→2H2O+O2↑
2Cl--2e→Cl2↑
由于氧气的生成又促使阳极表面钝化,进一步增加镍的溶解电位,阳极可能发生下列反应,即
Ni2+-e→Ni3+
Ni3+不稳定,水解后生成Ni(OH)3,进而分解为暗棕色的Ni2O3沉积到电极表面,使阳极完全钝化,停止溶解,导致阴极电流效率降低和镀层质量恶化。
Ni3++3OH-→Ni(OH)3↓
Ni(OH)3→Ni2O3+H2O
由于氯气析出,阳极上有时能嗅到氯气的气味。
目前,解决阳极钝化的最有效的办法是向镀液中加入适当的阳极活化剂,常用的是氯化钠或氯化镍,Cl-对镍阳极的活化作用及机理查看参考文献1的相关内容。但氯离子含量不宜过高否则会引起阳极过腐蚀或不规则溶解,产生大量阳极泥悬浮于镀液中,使镀层粗糙或形成毛刺。
生产中,为克服平板状镍阳极电流分布不均,铸造镍阳极产生泥渣多的缺点,为降低电极残留率,常将电解镍轧制成圆形截面,如镍球等,装入阳极袋中,以防止镍阳极泥进入镀液,产生毛刺。电镀镍由润美电镀整理提供!

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