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電鍍鎳原理

新聞作者：電鍍鎳發布時間：2014-06-11 閱讀：13674次

電鍍是通過陰極使電鍍金屬失去電子成為陽離子，再通過電鍍池中的電鍍液使這些陽離子在陽極的待鍍金屬表面得電子形成鍍層，這就是電鍍
(1)陰極過程
由于鎳在電化反應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，在電鍍電位下，不發生電解反應，因此其陰極反應
Ni2++2e→Ni
2H++2e→H2↑
生產中鍍液pH=3～6之間（pH值高于6時，易生成Ni（OH）2沉淀，pH值低于3時析氫嚴重），因此H+的有效濃度很低，而鍍液中Ni2+濃度很高。如當NiSO4·7H2O 350g/L時，Ni2+活度為0.0492mol/L，根據能斯特方程計算，鎳析出的平衡電位為-0.29V；當pH=6或pH=3時，按照能斯特方程式計算，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，因此鎳的實際析出電位為-0.63V，而Ph=6時析氫的實際電位為-0.78V，pH=3時析氫的實際電位為-0.60V。
實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pH值降至2～3時，陰極析氫嚴重，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）陽極過程
鍍鎳一般采用金屬鎳為陽極材料，常有的電解鎳、鑄造鎳、含硫鎳、含氧鎳等。正常情況下，鎳陽極溶解的反應為
Ni-2e→Ni2+
此時，鎳陽極呈活化狀態，表面為灰白色，溶解的Ni2+不斷補充溶液中的Ni2+濃度。
但由于金屬鎳易鈍化，使溶解電位變正，導致鎳溶解受阻，其他離子可能放電，主要發生如下反應，即
4OH--e→2H2O+O2↑
2Cl--2e→Cl2↑
由于氧氣的生成又促使陽極表面鈍化，進一步增加鎳的溶解電位，陽極可能發生下列反應，即
Ni2+-e→Ni3+
Ni3+不穩定，水解后生成Ni（OH）3，進而分解為暗棕色的Ni2O3沉積到電極表面，使陽極完全鈍化，停止溶解，導致陰極電流效率降低和鍍層質量惡化。
Ni3++3OH-→Ni(OH)3↓
Ni(OH)3→Ni2O3+H2O
由于氯氣析出，陽極上有時能嗅到氯氣的氣味。
目前，解決陽極鈍化的最有效的辦法是向鍍液中加入適當的陽極活化劑，常用的是氯化鈉或氯化鎳，Cl-對鎳陽極的活化作用及機理查看參考文獻1的相關內容。但氯離子含量不宜過高否則會引起陽極過腐蝕或不規則溶解，產生大量陽極泥懸浮于鍍液中，使鍍層粗糙或形成毛刺。
生產中，為克服平板狀鎳陽極電流分布不均，鑄造鎳陽極產生泥渣多的缺點，為降低電極殘留率，常將電解鎳軋制成圓形截面，如鎳球等，裝入陽極袋中，以防止鎳陽極泥進入鍍液，產生毛刺。電鍍鎳由潤美電鍍整理提供！

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