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关于电镀镍的原理(电镀镍)

2022-03-24 14:22:46

电镀是使被镀金属通过阴极失去电子成为阳离子,然后利用镀液中的镀液使这些阳离子在被镀金属表面获得电子,在阳极上形成镀层,涉及电镀。

电镀镍,镀液,电解镍

(1) 阴极工艺

由于电化学反应中镍交换的电流密度低(Ni2+,i0 约 10-8~10-9 A/cm2;Zn2+,i0 约 10-5 A/cm2;Cu2+,i0 约 10-3 A/cm2 ),因此镍本身具有较大的极化电阻,在单盐镀液中存在较大的电化学极化以获得良好的镀层,而且镍的分散性好,得到的镀层均匀,所以虽然有许多类型的电镀溶液,但它们都由单独的盐组成。镀镍液中的阳离子包括Na+、Mg2+、NH4+、H+等,阴离子包括SO42-、Cl-、OH-等。由于Na+、Mg2+和NH4+的电位相对为负,在原电池电位,不发生反应,所以它的阴极反应

Ni2++2e→Ni

2H++2e→H2↑

镀液生产中,pH值在3~6之间(pH高于6时Ni(OH)2易析出,低于3时析氢严重),因此有效H+浓度很低,镀液中Ni2+浓度很高。例如,在 NiSO4·7H2O 浓度为 350 g/l 时,Ni2+ 的活度为 0.0492 mol/l。根据 Nernst 方程,平衡镍沉积电位为 -0.29 V,在 pH=6 或 pH=3 时,根据能斯特方程 根据方程的计算,析氢的平衡电位分别为-0.36V和-0.18V。

镍上的H2过电压为0.42V(50℃,5A/dm2),镍沉积过电压为0.34V,因此实际镍沉积电位为-0.63V,pH=6时实际氢沉积电位为-0.78V, pH=3 时析氢的实际电位为 -0.60V。

实际沉积电位非常接近或略低于Ni2+/Ni,因此,在镀镍液中,目前的镍沉积效率很大程度上取决于酸度和镍离子浓度,镍离子浓度越高,酸度越低,镀镍电流效率越高,反之,镀镍电流效率越低。常规镀镍液,当pH值降至2-3时,阴极析氢严重,镍难以沉积;在接近中性的镀镍液中,pH值变化不大,电流输出发生变化。基本的。

(2) 阳极工艺

镀镍一般采用金属镍作为阳极材料,如电解镍、铸造镍、硫镍、氧镍等。正常情况下,镍阳极的溶解反应进行

Ni-2e→Ni2+

此时镍阳极处于活化状态,表面呈灰白色,溶解的Ni2+不断补充溶液中Ni2+的浓度。

但由于金属镍的轻微钝化,溶解电位变为正值,使镍难以溶解,可能会排出其他离子,主要发生以下反应:

4OH--e→2H2O+O2↑

2Cl--2e→Cl2↑

由于氧气的产生有助于阳极表面的钝化并进一步增加镍的溶解电位,因此阳极会发生以下反应:

Ni2+-e→Ni3+

Ni3+不稳定,水解后生成Ni(OH)3,然后分解成深棕色Ni2O3沉积在电极表面,使阳极完全钝化,停止溶解,导致阴极电流效率下降和劣化的涂层质量。

Ni3++3OH-→Ni(OH)3↓

Ni(OH)3→Ni2O3+H2O

由于氯气的释放,有时会在阳极处感觉到氯气的气味。

目前解决阳极钝化问题较有效的方法是在镀液中加入适当的阳极活化剂,通常与氯化钠或氯化镍配合使用。但氯离子含量不宜过高,否则会造成阳极过度腐蚀或溶解不均匀,造成大量阳极泥悬浮在镀液中,使镀层粗糙或形成毛刺。 .

在生产中,为了克服扁平镍阳极电流分布不均和铸造镍阳极产生大量油泥降低电极剩余速度的缺点,常将电解镍轧制成圆形截面,如镍球,并放入阳极包。

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