電鍍液中主要成份的作用
2020-12-14 12:59
電鍍溶液的組成對電鍍層的結構有著很重要的影響。不同的鍍層金屬所使用的電鍍溶液的組成可以是各種各樣的.但是都必須含有主鹽。根據主鹽性質的不同，可將電鍍溶液分為簡單鹽電鍍溶液和絡合物電鍍溶液兩大類。
簡單鹽電鍍溶液中主要金屬離子以簡單離子形式存在(如cu2+、Ni2+、Zn2+等)，其溶液都是酸性的。在絡合物電鍍溶液中，因含有絡合劑，主要金屬離子以絡離子形式存在(如[Cu(CN)3]2-、[Zn(CN)4]2-、[Ag(CN)2]-等)，其溶液多數是堿性的，也有酸性的。除主鹽和絡合劑外，電鍍溶液中經常還加有導電鹽、緩沖劑、陽極去極化劑以及添加劑等，它們各有不同的作用。
一、主鹽
能夠在陰極上沉積出所要求的鍍層金屬的鹽。
主鹽濃度高，溶液的導電性和電流效率一股都較高，可使用較大的電流密度，加快了沉積速度。在光亮電鍍時，鍍層的光亮度和整平性也較好。但是，主鹽濃度升高會使陰極極化下降，出現鍍層結晶較粗，鍍液的分散能力下降，而且鍍液的帶出損失較大，成本較高，同時還增加了廢水處理的負擔。主鹽濃度低，則采用的陰極電流密度較低.沉積速度較慢，但其分散能力和覆蓋能力均較濃溶液好。
因此，主鹽濃度要有一個適當的范圍，并與溶液中其他成分的濃度維持一個適當的比值。有時，由于使用要求不同.即使同一類型的鍍液，其主鹽含量范圍也不同。對于電鍍形狀復雜的零件或用于預鍍、沖擊鍍時，要求較高的分散能力，一般多采用主鹽濃度較低的電鍍溶液。而快速電鍍的溶液，則要求主鹽含量高。
二、導電鹽
能提高溶液的電導率，而對放電金屬離子不起絡合作用的物質。這類物質包括酸、堿和鹽，由于它們的主要作用是用來提高溶液的導電性，習慣上通稱為導電鹽。如酸性鍍銅溶液中的H2SO4，氯化物鍍鋅溶液中的KCL、NaCl及氰化物鍍銅溶液中的NaOH和NaCO3等。
導電鹽的含量升高，槽電壓下降，鍍液的深鍍能力得到改善，在多數情況下，鍍液的分散能力也有所提高。
導電鹽的含量受到溶解度的限制.而且大量導電鹽的存在還會降低其他鹽類的溶解度。對于含有較多表面活性劑的溶液，過多的導電鹽會降低它們的溶解度，使溶液在較低的溫度下發生乳濁現象.嚴重的會影響鍍液的性能。所以導電鹽的含量也應適當。
三、絡合劑
在溶液中能與余屬離子生成絡合離子的物質稱為絡合劑。如氰化物鍍液中的NaCN或KCN，焦磷酸鹽鍍液中的K4P2O7或Na4P2O7等。
在絡合物鍍液中，最具重要意義的，并不是絡合劑的絕對含量，而是絡合劑與主鹽的相對含量，通常用絡合劑的游離量來表示，即除絡合金屬離子以外多余的絡合劑。
絡合劑的游離量增加，陰極極化增大，可使鍍層結晶細致，鍍液的分散能力和覆蓋能力都得到改善，但是陰極電流效率下降，沉積速度減慢。過高時，大量析氫會造成鍍層針孔，低電流密度區沒有鍍層，還會造成基體金屬的氫脆。對于陽極來說，它將降低陽極極化，有利于陽極的正常溶解。絡合劑的游離量低，鍍層結晶變粗，鍍掖的分散能力和覆蓋能力都較差。
四、緩沖劑
用來穩定溶液的PH值，特別是陰極表面附近的PH值。緩沖劑一般是用弱酸或弱酸的酸式鹽，如鍍鎳溶液中的比H3BO3，和焦磷酸鹽鍍液中的Na2HPO4等。
任何一種緩沖劑都只能在一定的范圍內具有較好的緩沖作用，超過這一范圍其緩沖作用將不明顯或完全沒有緩沖作用，而是還必須要有足夠的量才能起到穩定溶液PH值的作用，由于緩沖劑可以減緩陰極表面因析氫而造成的局部PH值的升高，并能將其控制在最佳值范圍內，所以對提高陰極極化有一定作用，也有利于提高鍍液的分散能力和鍍層質量。過多的緩沖劑既無必要，還有可能降低電流效率或產生其他副作用。
五、穩定劑
用來防止鍍液中主鹽水解或金屬離子的氧化，保持溶液的清澈穩定。如酸性鍍錫和鍍銅溶液中的硫酸，酸性鍍錫溶液中的抗氧化劑等。
六、陽極活化劑
在電鍍過程中能夠消除或降低陽極極化的物質，它可以促進陽極正常溶解，提高陽極電流密度。如鍍銀溶液中的氯化物，氰化鍍銅溶液中的酒石酸鹽等。
七、添加劑
是指那些在鍍液中含量很低，但對鏈液和鍍層性能卻有著顯著影響的物質。近年來添加劑的發展速度很快.在電鍍生產中占的地位越來越重要，種類越來越多，而且越來越多地使用復合添加劑來代替單一添加劑。按照它們在電鍍溶液中所起的作用，大致可分為如下幾類。
(一)光亮劑
它的加入可以使鍍層光亮。如鍍鎳中的糖精及1,4-丁炔二醇;氯化物鍍鋅中的芐叉丙酮等。當在鍍液中含有幾種光亮劑或將幾種物質配制成復合光亮劑時，常根據光亮劑在鍍液中的作用、性能和對鍍層的影響等，又將它們分為初級光亮劑、次級光亮劑、載體光亮劑和輔助光亮劑等。
(二)整平劑
具有使鍍層將基體表面細微不平處填平的物質。如鍍鎳溶液中的香豆素，酸性光亮鍍銅溶液中的四氫噻唑硫酮、甲基紫等。
(三)潤濕劑
它們的主要作用是降低溶液與陰極間的界面張力，使氫氣泡容易脫離陰極表面，從而防止鍍層產生針孔。這類物質多為表面活性劑，其添加量很少，對鍍液和鍍層的其他性能沒有明顯的影響。如鍍鎳溶液中的十二烷基硫酸鈉。
(四)應力消除劑
能夠降低鍍層內應力，提高鍍層韌性的物質。堿性鍍鋅溶液中的香豆素等。
(玉)鍍層細化劑
它是能使鍍層結晶細化并具有光澤的添加劑。如堿性鍍鋅溶液中的DE及DPE等添加劑。
(六)抑霧劑
這是一類表面活性劑。具有發泡作用，在氣體或機械攪拌的作用下，可以在液面生成一層較厚的穩定的泡沫以抑制氣體析出時帶出的酸霧、堿霧或溶液的飛沫。選擇的原則是它對鍍液和鍍層的其他性能沒有有害的影響，而本身在溶液中相當穩定，如鍍鉻溶液中使用的F53。抑霧刑的加入量一般都很小，過多會造成泡沫外溢或爆鳴，如果選擇或使用不當則會在鍍層上造成氣流痕、針孔等。
(七)無機添加劑
此類添加劑多數是硫、硒、碲的化合物及一些可與鍍層金屬共析的其他金屬鹽。這些金屬離子對鍍層的性能會有顯著的影響，而且這種影響是多方面的。例如在鍍鎳溶液中加入鎘鹽可以得到光亮的鍍層，在硫酸鹽鍍錫溶液中加入鉛鹽可防止鍍層長錫須，在鍍銀或鍍金溶液中加入銻或鈷鹽可以提高鍍層的硬度等等。但是這些金屬的含量必須很低，否則將會使鍍層惡化，如發黑、發脆、產生條紋等。
八、陽極
電鍍時發生氧化反應的電極為陽極。它有不溶性陽極和可溶性陽極之分。不溶性陽極的作用是導電和控制電流在陰極表面的分布;可溶性陽極除了有這兩種作用外，還具有向鍍液中補充放電金屬離子的作用。后者在向鍍液補充金屬離子時，最好是陽極上溶解入溶液的金屬離子的價數與陰極上消耗掉的相同。如酸性鍍錫時，陰極上消耗掉的是Sn2+，要求陽極上溶解入溶液的也是Sn2+;在堿性鍍錫時，陰極上消耗掉的是Sn4+，要求陽極上溶解入溶液的也是Sn4+。同是還希望陽極上溶解入溶液中的金屬離子的量與陰極上消耗掉的基本相同，以保持主鹽濃度在電鍍過程中的穩定。
陽極的純度、形狀及它在溶液中的懸掛位置和它在電鍍時的表面狀態等對電鍍層質量都有影響
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