影響電鍍鍍層質(zhì)量的因素——鍍液的性能
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發(fā)表時間:2016-11-11
鍍層種類繁多,同時,沉積某種金屬用的鍍液也可有不同類型,因此,各類鍍種的鍍 液組成千差萬別,但較理想的鍍液應(yīng)具有如下的性能:
(1)沉積金屬離子陰極還原極化較大,以獲得晶粒度小、致密,有良好附著力的鍍層。
(2)穩(wěn)定且導(dǎo)電性好。
(3)金屬電沉積的速度較大,裝載容量也較大。
(4)成本低,毒性小。
鍍液配方千差萬別,但一般都是由主鹽、導(dǎo)電鹽(支持電解質(zhì)〕、絡(luò)合劑和一些添加劑等組成。主鹽是指進行沉積的金屬離子鹽,主鹽對鍍層的影響體現(xiàn)在:主鹽濃度高,鍍層較粗糙,但允許的電流密度大;主鹽濃度低,允許通過的電流密度小,影響沉積速度。一 般電鍍過程要求在高的主鹽濃度下進行,考慮到溶解度等因素,常用的主鹽是硫酸鹽或氯化物。導(dǎo)電鹽(支持電解質(zhì)〉的作用是增加電鍍液的導(dǎo)電能力,調(diào)節(jié)?只值,這樣不僅可降 低槽壓、提高鍍液的分散能力,更重要的是某些導(dǎo)電鹽的添加有助于改善鍍液的物理化學(xué)性能和陽極性能。
在單鹽電解液中,鍍層的結(jié)晶較為粗糙,但價廉、允許的電流密度大。而加人絡(luò)合劑 的復(fù)鹽電解液使金屬離子的陰極還原極化得到了提高,可得到的鍍層細(xì)致、緊密、質(zhì)量好,但成本較高。對于Zn、Cu、Cd、Ag、Au等的電鍍,常見的絡(luò)合劑是氰化物;但對于沖、等金屬的電鍍,因這些元素的水合離子電沉積時極化較大,因而可不必添加絡(luò)合劑。在復(fù)鹽電解液的電鍍過程中,因氰化物的毒性較大,無氰電鍍成為發(fā)展方向。
添加劑在鍍液中不能改變?nèi)芤盒再|(zhì),但卻能顯著地改善鍍層的性能。添加劑對鍍層的 影響體現(xiàn)在添加劑能吸附于電極表面,可改變電極一溶液界面雙電層的結(jié)構(gòu),達到提高陰 極還原過程過電位、改變丁曲線斜率等目的。添加劑的選擇是經(jīng)驗性的,添加劑可以 是無機物或有機物,通常指的添加劑有光亮劑、整平劑、潤濕劑和活化劑等。
鍍液的性能可以影響鍍層的質(zhì)量,而鍍液是由溶質(zhì)和溶劑組成的,溶劑對鍍層質(zhì)量也 應(yīng)有一定影響。電鍍液溶劑必須具有下列性質(zhì):①電解質(zhì)在其中是可溶的;②具有較高的介電常數(shù),使溶解的電解質(zhì)完全或大部分電離成離子。電鍍中用的溶劑有水、有機溶劑和 熔鹽體系等。
1.電鍍工藝因素對鍍層影響
電流密度對鍍層的影響主要體現(xiàn)在電流密度大,電鍍同樣厚度的鍍層所需時間短,可 提高生產(chǎn)效率,同時,電流密度大,形成的晶核數(shù)增加,鍍層結(jié)晶細(xì)而緊密,但電流密度太大會出現(xiàn)枝狀晶體和針孔等。對于電鍍過程,電流密度存在一個最適宜范圍。
電解液溫度對鍍層的影響體現(xiàn)在溫度升髙,能提高陰極和陽極電流效率,消除陽極鈍 化,增加鹽的溶解度和溶液導(dǎo)電能力,降低濃差極化和電化學(xué)極化。但溫度太高,結(jié)晶生長的速度超過了形成結(jié)晶活性的生長點,因而導(dǎo)致形成粗晶和孔隙較多的鍍層。
電解液的攪拌有利于減少濃差極化,利于得到致密的鍍層,同時減少氫脆。此外,電解液的值、沖擊電流和換向電流等的使用對鍍層質(zhì)量也有一定影響。
2.陽極
電鍍時陽極對鍍層質(zhì)量也有影響。陽極氧化一般經(jīng)歷活化區(qū)(金屬溶解區(qū)\鈍化區(qū) (表面生成鈍化膜)和過鈍化區(qū)(表面產(chǎn)生高價金屬離子或析出氧氣)三個步驟。電鍍中陽極 的選擇應(yīng)是與陰極沉積物種相同,鍍液中的電解質(zhì)應(yīng)選擇不使陽極發(fā)生鈍化的物質(zhì),電鍍 過程中可調(diào)節(jié)電流密度保持陽極在活化區(qū)域。如果某些陽極(如Cr)能發(fā)生劇烈鈍化則可用惰性陽極。