• 電鍍工程師手冊
  • 電鍍的定義

    電鍍是在直流電場的作用下,在電解質溶液(鍍液)中由陽極和陰極構成回路,使溶液中的金屬離子沉積到陰極鍍件表面上的過程。

    金屬墊沉積一般包括電解冶煉、電鍍和電鑄。電解冶煉用于制備金屬材料或提純;電鍍是為零件或材料表面提供防護層或改變基材的表面特性;而電鑄則用于生產特殊形狀的薄壁零件。電沉積可以在水溶液、有機溶液或熔融鹽中進行

    電鍍是表面處理技術中的一種歷史較長、工藝相對成熟、成本低廉、對國民經濟各行業的發展起到重要作用的技術

    電鍍的分類

    (1)按鍍層的種類分

    可以分為單金屬電鍍或合金電鍍

    (2)按鍍層的功能性分類

    可分為:防護性鍍層;裝飾性鍍層;耐磨、耐摩性鍍層;抗高溫氧化性鍍層;耐熱性鍍層;電性能鍍層;磁性能鍍層;光學性能鍍層;半導體性能鍍層;超導性能鍍層;殺菌性能鍍層;印制板電鍍層;磁記錄介質鍍層等。

    電鍍層的基本性能

    為了達到防護要求,對電鍍層的基本要求為:①與基體金屬結合牢固、附著力好;②鍍層完整、結晶細致緊密、空隙??;③具有良好的物理、化學及力學性能;④具有符合標準規定的鍍層厚度,而且鍍層分布要均勻。

    電鍍的基本性能有密度、硬度、內應力、電阻率、強度、塑性和耐腐蝕性能等。

    電流效率

    因為H2不是電鍍過程所需要的產物,所以講H+的還原反應稱為副反應。又如在電解食鹽水制去氯氣時。

    將這類將電極反應產物進一步轉化為其他物質的反應稱為次級反應。

    副反應和次級反應產物都不是所需要的,因此對于所需要的產物來說,就有一個效率問題,于是提出了電流效率概覽。

    電流效率可以定義為:電極上通過單位電量時,某一反應所形成之物的實際質量與其電化當量之比。也可以定義為:當一定電量通過時,在電極上實際獲得的產物質量與通過同一電量時按法拉第定律獲得的產物質量之比,通常以百分比表示

    在電鍍中,對陰極而言,陰極電流效率(ηk)往往小于100%,對于陽極而言,陽極電流效率(ηA)有時小于100%,有時大于100%。這是由于陽極上除了發生電化學溶解以外,還進行著化學溶解的緣故。

    金屬的鈍化

    鈍化和化學鈍化。金屬的鈍化現象是非常普遍的。金屬表面上產生的自然鈍化現象,稱為金屬的自鈍化。

    影響陽極過程的主要因素

    有些金屬比較容易純化,如鉻、鎳、鈦及鉬等,而另一些金屬如銅及銀等則不容易鈍化。

    電鍍液中一些成分能使陽極活化,促進陽極溶解,如絡合物鍍液中的絡合劑和某些鍍液中的陽極去極化劑(如鍍鎳液中的氯化物和氰化鍍銅溶液中的酒石酸鹽等)。有一些成分會促使陽極電位變正,造成陰極純化,如氰化鍍液中累積過多的碳酸鹽及存在的氧化劑;某些鹵素離子尤其是C1—,有很好的活化作用;氧化劑促進陽極純化。

    一般在較強的酸性或堿性溶液中,金屬不易發生鈍化,在中性溶液中易鈍化。由于在較強的酸性溶液中,陽極一般不易生成難溶的物質,較強的堿性溶液中也是如此,而在中性溶液中則易生成不溶性的氧化物或氫氧化物等。

    陽極電流密度是對陽極過程影響最大的一個因素。通常在不大于臨界電流密度的情況下,提高電流密度可以加速陽極的溶解。當電流密度等于臨界值時,提高電流密度將顯著地加速陽極的鈍化過程。低溫有利于發生陽極純化,因為這時的臨界鈍化電流密度值要比高溫時小。攪拌能在某種程度上延緩金屬鈍化。

    電鍍陽極及分類

    電鍍陽極可分為不溶性陽極及可溶性陽極兩類。不溶性陽極的作用是導電和控制電流在陰極表面的分布;可溶性陽極除了有以上兩種作用外,還具有向鍍液中補充放電金屬離子的作用。還希望陽極上溶解進入溶液中的金屬離子的量與陰極上消耗掉的量基本相同以保持主鹽濃度在電鍍過程中的穩定。

    比較理想的可溶性陽極應當具有以下特性:

    ①只有電流通過時才溶解且溶解均勻,同時溶解的量應當與陰極的析出量相一致,不應浸入槽內時自發產生化學溶解,從而使溶液中的金屬離子失去平衡;

    ②便面不易純化、不產生掛灰、允許的極限電流密度較高,而溶解時電流效率高;

    ③成本低,容易制備。


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