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电镀基础知识之四:电极与极化(下)

时间: 2025-01-06 12:48:07 作者: 造型机系列
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  在必定规模内,阴极极化值越大,镀层结晶越详尽。因为电堆积构成金属结晶时,总是先在阴极外表活性点(负电荷最多、金属离子最易放电还原处)生成小的晶核,然后晶核逐步长大,衔接构成镀层。若晶核生成速度大于晶核生长速度,则生成晶核多,每个晶核的生长速度慢,镀层结晶就详尽;反之,晶核生成少而晶核长大速度快,则结晶粗大,镀层不详尽。

  将阴极外表扩大,其外表总是不平坦的。如图1所示。因为电荷的“尖端放电”现象(避雷针即依据此原理),阴极上堆集的电子总是先会集在微观不平的凸起点,这些凸起点就成为金属离子优先放电构成金属晶核的活性点。若阴极极化值小,即堆集的电子少(如图1a),仅在少量最凸起的部位易放电构成晶核,则晶核少,晶核长大速度快,镀层结晶粗大;若阴极极化值大时,阴极外表堆集的电子多(如图1b),不仅在最凸出的少量点上,在其它稍微凸起之处也有过多的电子,这一些当地也成了易放电的活性点,晶核的生成速度就大,而电源送来的电子被涣散到了许多点上,结晶的晶核生长得慢,镀层结晶也就详尽了。

  当阴极浓差极化或电化学极化过大时,金属离子放电过于困难,溶液中的H+就易乘机放电而析氢。析氢使镀层易起气体针孔、麻点,在阴极电流密度稍大的区域,镀层易疏松、多孔、长毛刺。在大电流密度区,极化更大,析氢严峻,镀层易烧焦,下降了答应阴极电流密度Jk。

  对浓差极化的影响,应一分为二地看待。关于络合物电镀,因生成了络合物,电化学极化简略到达较大值,若浓差极化再过大,则更易析氢,镀层易烧焦:故此刻浓差极化不宜太大。比如有的人觉得选用络合物电镀的锌酸盐镀锌时,镀液浓一倍则电镀效果更好;而氰化物镀铜时,“高效率”的镀较厚铜层的配方也比预镀铜配方要浓得多。但关于主要靠添加剂来发生阴极极化的简略盐电镀,坚持适度的浓差极化能进步涣散才能及低电流密度区镀层的亮光性。因为过多参加添加剂非但效果不大,反而有害。如关于氯化钾镀锌,2 A赫尔槽静镀5 min,挂镀试片应有1 cm左右烧焦,滚镀试片则应有2~3 cm烧焦。若全无烧焦,则浓差极化过小,效果并不好。关于低染料或微染料的酸性亮光镀铜,选用“中酸中铜”配方时,低电流密度区全亮光规模更宽些。

  阴极极化曲线是电化学的重要研讨手法之一。如图2所示,将阴极电流密度从零开始逐步加大,一同测定相应阴极电流密度下的阴极电极电位k-ϕ ,则得到许多个点。将这些点用滑润曲线衔接起来,就成为“阴极极化曲线”,从中能够分分出许多电化学信息。

  阴极极化曲线的斜率(浅显讲,即曲线的陡与平),叫“阴极极化度”。图2中曲线I与Ⅱ的阴极极化度分别为Δφk1/ΔJk与Δφk2/ΔJk。明显,曲线/ΔJk,曲线Ⅱ的阴极极化度更大。

  阴极极化对电镀影响很大,要素也杂乱,在第八讲将专门评论:镀液的阴极极化度越大,则涣散才能越好,工件上不同电流密度处镀层厚度的均匀性越好。

  若电镀层在腐蚀介质下的电极电位比基体资料的电极电位更负(如钢铁基体上的锌、镉镀层)或比基层镀层的电极电位更负(如半亮光镍上的亮镍层),在湿润情况下发生电化学腐蚀(微电池腐蚀)时,镀层会成为阳极而先腐蚀,基体或基层镀层作为阴极然后腐蚀。此刻的镀层称为献身阳极性镀层,简称阳极性镀层。阳极性镀层的耐蚀性取决于其厚度与本身的耐蚀特性。

  相反,若镀层比基体(如铁上的单层镍)或基层镀层(如亮镍上的镀铬层)电位更正,在湿润环境下发生电化学腐蚀时,基体或基层镀层作为阳极而先被腐蚀,镀层作为阴极然后被腐。此刻的镀层称为阴极性镀层。阴极性镀层无电化学维护效果而只起机械维护效果,此刻尤应留意镀层的细密性(低孔隙率,少裂纹或无裂纹)。当镀硬铬没方法做到无裂纹时,使用细而密的微裂纹替代广大的一般裂纹,以此来减小腐蚀电流密度,使腐蚀更趋均匀,也能有用提高铬层的全体耐蚀性。

  腐蚀介质的改动有时会改动镀层性质。例如钢铁件上的镀锡层在大气环境下为防蚀力差的阴极性镀层,但在含有机酸的介质中却是耐蚀性较好的阳极性镀层。加之锡无毒,故罐头筒曩昔广泛选用铁皮镀锡。

  双性电极现象是一种电化学特别现象,它对某些电镀工艺的操作要求及设备设备使用关系密切。

  如图3所示,镀槽中挂有工件并通电后,当持续挂入的工件在镀液中没有与阴极杆触摸或事前取出的工件已脱离阴极杆而未通电时,因为金属工件(或镀层)是电的杰出导体(比镀液的导电性更好),电力线的“借道”经过(若为塑料之类的绝缘体,则只能“绕道”而行),从离阳极近的一端流入,发生阴极反响,从离阴极近的一端流出,发生阳极反响。这种在同一个导体中一同发生阴阳极反响的现象,就叫双性电极现象。即在同一个工件上一部分成为阴极,另一部分成为阳极。

  【例 10】在镀多层镍时(例如半亮光镍加亮镍的双镍工艺),若手艺作业,从槽中分次取出或放入工件时发生的双性电极现象会导致镀层部分层间脱皮毛病。原因是镍层易钝化,当发生双性电极时,工件的阳极部分更易发生电解钝化,在钝化了的镍上再镀镍,结合力很差,易起双层镍。除了从半亮光镍液取出时的最终一挂以及进入亮镍槽中时放入的第一挂之外,都或许会发生这一问题。有用方法是:对半亮光镍下降电压取槽,对亮镍液下降电压下入槽(若关死电,又恐在镀液中发生化学钝化)。关于龙门式自动线,因是整槽连阴极杆一同取出或放入,单排镀时无此现象。

  【例 11】镀镍时工件与挂具宜弹性触摸杰出,挂具与阴极杆之间也应坚持杰出电触摸,不然时而通电时而断电,既有镍的化学钝化又或许构成双性电极,形成全体或部分起双层或多层脱皮。镀塑料等轻件时,为确保挂钩与阴极杆的触摸压力,最好在制造挂具时,下端焊一重铁件,一齐作绝缘处理。

  【例 12】不宜直接用金属资料做镀槽,而应内衬塑料,不然镀槽发生双性电极时,阴极部分易堆积上镀层(曩昔镀镍有用钢槽内衬铅板的,常呈现此问题)。六价铬镀铬槽可用钛槽是一特例,原因有二:一是钛槽钝化严峻,发生双性电极现象时阴极部分也难被活化;二是六价铬镀铬的分出电位很负,双性电极上阴极部分的负电位达不到铬的分出电位。故钛槽上不会镀上铬。双性电极现象有时还会形成工件部分腐蚀,加热冷却不锈钢管上部分腐蚀与部分金属堆积。使用双性电极现象也可完成“感应电镀”,但用得不多。

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