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电镀镍原理
新闻作者:电镀镍   发布时间:2014/6/11   阅读:3436

电镀是通过阴极使电镀金属失去电子成为阳离子,再通过电镀池中的电镀液使这些阳离子在阳极的待镀金属表面得电子形成镀层,这就是电镀
(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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