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電鍍鎳原理

新聞作者：電鍍鎳發(fā)布時(shí)間：2014-06-11 閱讀：12544次

電鍍是通過(guò)陰極使電鍍金屬失去電子成為陽(yáng)離子，再通過(guò)電鍍池中的電鍍液使這些陽(yáng)離子在陽(yáng)極的待鍍金屬表面得電子形成鍍層，這就是電鍍
(1)陰極過(guò)程
由于鎳在電化反應(yīng)中的交換電流密度較小(Ni2+，i0為10-8～10-9A/cm2；Zn2+，i0約為10-5A/cm2；Cu2+，i0約為10-3A/cm2)，因此鎳本身具有較大的極化電阻，在單鹽鍍液中就有較大的電化學(xué)極化，獲得良好的鍍層，而且鎳分散能力好，得到的鍍層均勻，因此鍍液種類雖多，但均由單鹽組成。鍍鎳液中陽(yáng)離子有Na+、Mg2+、NH4+、H+等，陰離子有SO42-、Cl-、OH-等，由于Na+、Mg2+、NH4+的電位較負(fù)，在電鍍電位下，不發(fā)生電解反應(yīng)，因此其陰極反應(yīng)
Ni2++2e→Ni
2H++2e→H2↑
生產(chǎn)中鍍液pH=3～6之間（pH值高于6時(shí)，易生成Ni（OH）2沉淀，pH值低于3時(shí)析氫嚴(yán)重），因此H+的有效濃度很低，而鍍液中Ni2+濃度很高。如當(dāng)NiSO4·7H2O 350g/L時(shí)，Ni2+活度為0.0492mol/L，根據(jù)能斯特方程計(jì)算，鎳析出的平衡電位為-0.29V；當(dāng)pH=6或pH=3時(shí)，按照能斯特方程式計(jì)算，析氫的平衡電位分別為-0.36V和-0.18V。
H2在鎳上的超電位為0.42V（50℃，5A/dm2），析鎳的超電位為0.34V，因此鎳的實(shí)際析出電位為-0.63V，而Ph=6時(shí)析氫的實(shí)際電位為-0.78V，pH=3時(shí)析氫的實(shí)際電位為-0.60V。
實(shí)際析出電位非常接近或略低于Ni2+/Ni，因此鍍鎳溶液中，析鎳的電流效率受酸度及鎳離子濃度影響較大，鎳離子濃度越高，酸度越低，析鎳電流效率越高，反之，析鎳電流效率越低。普通鍍鎳溶液中，當(dāng)pH值降至2～3時(shí)，陰極析氫嚴(yán)重，鎳難以析出；在接近中性的鍍鎳液中，pH值稍有變化，電流效率變化顯著。
（2）陽(yáng)極過(guò)程
鍍鎳一般采用金屬鎳為陽(yáng)極材料，常有的電解鎳、鑄造鎳、含硫鎳、含氧鎳等。正常情況下，鎳陽(yáng)極溶解的反應(yīng)為
Ni-2e→Ni2+
此時(shí)，鎳陽(yáng)極呈活化狀態(tài)，表面為灰白色，溶解的Ni2+不斷補(bǔ)充溶液中的Ni2+濃度。
但由于金屬鎳易鈍化，使溶解電位變正，導(dǎo)致鎳溶解受阻，其他離子可能放電，主要發(fā)生如下反應(yīng)，即
4OH--e→2H2O+O2↑
2Cl--2e→Cl2↑
由于氧氣的生成又促使陽(yáng)極表面鈍化，進(jìn)一步增加鎳的溶解電位，陽(yáng)極可能發(fā)生下列反應(yīng)，即
Ni2+-e→Ni3+
Ni3+不穩(wěn)定，水解后生成Ni（OH）3，進(jìn)而分解為暗棕色的Ni2O3沉積到電極表面，使陽(yáng)極完全鈍化，停止溶解，導(dǎo)致陰極電流效率降低和鍍層質(zhì)量惡化。
Ni3++3OH-→Ni(OH)3↓
Ni(OH)3→Ni2O3+H2O
由于氯氣析出，陽(yáng)極上有時(shí)能嗅到氯氣的氣味。
目前，解決陽(yáng)極鈍化的最有效的辦法是向鍍液中加入適當(dāng)?shù)年?yáng)極活化劑，常用的是氯化鈉或氯化鎳，Cl-對(duì)鎳陽(yáng)極的活化作用及機(jī)理查看參考文獻(xiàn)1的相關(guān)內(nèi)容。但氯離子含量不宜過(guò)高否則會(huì)引起陽(yáng)極過(guò)腐蝕或不規(guī)則溶解，產(chǎn)生大量陽(yáng)極泥懸浮于鍍液中，使鍍層粗糙或形成毛刺。
生產(chǎn)中，為克服平板狀鎳陽(yáng)極電流分布不均，鑄造鎳陽(yáng)極產(chǎn)生泥渣多的缺點(diǎn)，為降低電極殘留率，常將電解鎳軋制成圓形截面，如鎳球等，裝入陽(yáng)極袋中，以防止鎳陽(yáng)極泥進(jìn)入鍍液，產(chǎn)生毛刺。電鍍鎳由潤(rùn)美電鍍整理提供！

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