電解鎳應(yīng)用于電鍍中存在的問(wèn)題

電解鎳作為一種重要的戰(zhàn)略物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電子、航天軍工、能源電池等領(lǐng)域?，F(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，使化學(xué)鍍鎳的應(yīng)用更加廣泛，特殊電鍍、電鑄、滾鍍等新技術(shù)也蓬勃興起。電解鎳的生產(chǎn)工藝經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已逐漸趨于成熟，電解鎳的質(zhì)量、化學(xué)成分也能滿(mǎn)足冶金、化工、電子等行業(yè)的要求。然而，隨著新興工業(yè)、表面裝飾工業(yè)等的不斷發(fā)展，對(duì)電鍍陽(yáng)極材料電解鎳的性能要求愈來(lái)愈高。在電鍍工業(yè)中，電解鎳用作電鍍的陽(yáng)極材料，其質(zhì)量對(duì)電鍍鍍件的質(zhì)量至關(guān)重要。長(zhǎng)期以來(lái)，電解鎳應(yīng)用于電鍍中所暴露的質(zhì)量問(wèn)題，主要表現(xiàn)為電解鎳夾渣、鎳殘極率高、多層鎳、電溶不均勻等。這些問(wèn)題的存在，造成電鍍液被污染、鍍鎳層分層翹起，金屬鎳損失大，利用率低，鎳鍍件質(zhì)量受到影響，給電鍍廠(chǎng)家造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。本文對(duì)電解鎳在電鍍應(yīng)用中存在質(zhì)量問(wèn)題的主要原因進(jìn)行分析，并根據(jù)現(xiàn)有的電解鎳生產(chǎn)工藝條件，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施和建議。

1存在的主要質(zhì)量問(wèn)題及產(chǎn)生原因

1存在的主要質(zhì)量問(wèn)題

電解鎳在電鍍過(guò)程中作為可溶陽(yáng)極所存在的質(zhì)量問(wèn)題，可歸納為如下兩方面：(1)由電解鎳自身的質(zhì)量問(wèn)題引起，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生電解鎳夾渣、鎳殘極分層、多層鎳、電溶不均勻等現(xiàn)象，造成電鍍液被污染、鎳殘極分層翹起，從而使金屬鎳損失增大且鎳鍍件質(zhì)量受到影響，嚴(yán)重時(shí)還將導(dǎo)致電鍍生產(chǎn)出現(xiàn)故障，損壞鍍件，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。(2)電解鎳作為電鍍過(guò)程中的可溶陽(yáng)極，其溶解基于麻點(diǎn)腐蝕，故易產(chǎn)生金屬殘?jiān)瑥亩焕陔婂冞^(guò)程的正常進(jìn)行。

2產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的主要原因

電鍍鎳作為陽(yáng)極材料在電鍍過(guò)程中所出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，與電解鎳本身的電解生產(chǎn)工藝控制及管理密切相關(guān)。

①陰極液pH值升高

在電解鎳的工業(yè)生產(chǎn)中，需將鎳電解新液的pH值控制在4.5～5.0范圍內(nèi)。電解過(guò)程中，溶液中的H+隨同Ni2+一起在陰極放電析出，使陰極附近液膜局部的pH值升高，導(dǎo)致陰極附近溶液的pH值比主體陰極液pH值高1.0左右，即實(shí)際的陰極過(guò)程在pH值約為6的條件下進(jìn)行。由此造成鎳電解陰極液局部pH值升高，使陰極表面有生成氫氧化亞鎳沉淀的可能，從而形成電解鎳的夾渣與分層。

②始極片表面處理不干凈

由于電解鎳始極片表面常附有氧化膜或粘附有渣、塵、泥等夾雜物，若在下電解槽前未將其清除干凈，則電解生產(chǎn)過(guò)程中極易使電解鎳形成分層。這種分層現(xiàn)象，在電解鎳的剪切截面清晰可見(jiàn)。

③電解新液“跑混”

在電解液凈化階段，若過(guò)濾器的過(guò)濾管穿透，將造成溶液跑濾，大量的沉淀渣、泥直接進(jìn)入電解槽的陰極室或沉積在高位槽的槽底，放液過(guò)低或向高位槽添加溶液時(shí)，電解液沖刷沉于槽底的沉渣，使之隨同電解液一起進(jìn)入陰極袋內(nèi)，并附著在陰極表面，隨著電解進(jìn)行，這些沉淀、沉渣被包裹在電解鎳中。而在電鍍生產(chǎn)過(guò)程中，這種包裹有沉淀、沉渣的電解鎳極易產(chǎn)生分層、夾渣現(xiàn)象。

④電流強(qiáng)度提升幅度過(guò)大

電解過(guò)程是溶液中陰、陽(yáng)離子在電極上放電的過(guò)程，陰極析出物質(zhì)量與陽(yáng)極溶解量隨電流強(qiáng)度的增大而增大。在電解鎳的生產(chǎn)中，要求在調(diào)整陰極電流強(qiáng)度時(shí)盡量保持直流電流的變化平穩(wěn)且波動(dòng)幅度較小，最好能采取漸進(jìn)式調(diào)節(jié)。而現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中，對(duì)電解鎳生產(chǎn)的電流調(diào)整為每檔500A，由于電流強(qiáng)度調(diào)整的幅度較大，使調(diào)整前后的電解鎳晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，結(jié)晶致密程度也產(chǎn)生差異。同時(shí)，電流大幅度升高或降低，使陰極析出的電解鎳存在較明顯的不同厚度分界層，而不同層間的內(nèi)應(yīng)力有所不同。因此，將電解鎳用作電鍍陽(yáng)極時(shí)，很容易產(chǎn)生分層、起皮現(xiàn)象，影響電鍍生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

⑤其他不利因素

由于電解鎳的生產(chǎn)規(guī)模大，工序復(fù)雜，各環(huán)節(jié)稍有疏忽，就會(huì)造成電解鎳的質(zhì)量問(wèn)題，如陰極隔膜袋穿孔漏液、陽(yáng)極泥或其他雜物及“打火”時(shí)產(chǎn)生的固體殘?jiān)淙敫裟ご⒂袡C(jī)物含量過(guò)高等情況均會(huì)引起鎳在陰極的析出異常，導(dǎo)致電解鎳出現(xiàn)厚薄不均、夾雜殘?jiān)?、分層等質(zhì)量問(wèn)題。

2相應(yīng)的改進(jìn)措施

針對(duì)電解鎳應(yīng)用于電鍍中所存在質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行的分析表明：影響電解鎳質(zhì)量的因素既有操作方面的原因，又有設(shè)備方面的原因，故可在電解鎳的現(xiàn)有工藝流程基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)措施加以改進(jìn)。

1加強(qiáng)電解鎳的生產(chǎn)工藝管理

電解鎳的生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，與其密切相關(guān)的有除鐵、除銅、除鈷三段凈化除雜工序。其中某一環(huán)節(jié)稍有疏忽，就會(huì)造成電解鎳產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題。因此在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)凈化工作，確保每道工序的質(zhì)量，堅(jiān)決杜絕不合格溶液進(jìn)入下一工序，層層把關(guān)，嚴(yán)格控制。

2嚴(yán)格按照操作規(guī)程精心操作

電解鎳表面結(jié)粒或結(jié)瘤，一方面，主要因溶液含有某種雜質(zhì)，陽(yáng)極泥進(jìn)入隔膜袋和電解液過(guò)濾跑渾帶入塵、渣所造成;另一方面，也由于始極片尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)，或電解過(guò)程中陰、陽(yáng)極板面沒(méi)有正對(duì)而造成。因此，始極片的加工一定要確保尺寸準(zhǔn)確;裝配過(guò)程中，陰、陽(yáng)極板面力求正對(duì)，極距均勻，接觸點(diǎn)導(dǎo)電良好，防止陽(yáng)極泥、結(jié)晶物掉入隔膜袋。一旦發(fā)現(xiàn)板面有結(jié)粒，應(yīng)及時(shí)除掉。針對(duì)板面不平、不規(guī)則及有夾層的現(xiàn)象，在電解鎳的生產(chǎn)操作中，電解鎳始極片于下槽前必須先進(jìn)行酸洗，以除去其表面的氧化膜及其他雜質(zhì);電解過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)爆皮、卷曲的電解鎳陰極板，應(yīng)立即取出，以防粘袋和發(fā)生短路。

3其他改進(jìn)措施

在電解鎳的生產(chǎn)過(guò)程中，電流的升降幅度不宜過(guò)大且需平穩(wěn)，針對(duì)電流升降幅度過(guò)大的問(wèn)題，應(yīng)加設(shè)恒電流裝置，循序漸進(jìn)地控制好電流升降，以確保生產(chǎn)過(guò)程電流相對(duì)穩(wěn)定;始極片存放時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，電解液的成分和pH值需保持穩(wěn)定，波動(dòng)幅度應(yīng)嚴(yán)格控制;進(jìn)一步加強(qiáng)崗位培訓(xùn)，提高操作人員的素質(zhì)水平，以確保電解鎳產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)和穩(wěn)定。

3加快新型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及工業(yè)應(yīng)用

除上述加強(qiáng)工藝管理、改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)施，以有效保證電解鎳的產(chǎn)品質(zhì)量外，大力研究、開(kāi)發(fā)適用于電鍍工業(yè)的新型陽(yáng)極材料也非常重要。含硫電解鎳和含硫活性鎳扣是近年來(lái)用作電鍍陽(yáng)極的重要材料，尤其是在精密電鍍和特殊電鍍等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)。在電鍍工業(yè)中，含硫電解鎳和含硫活性鎳扣用作電鍍陽(yáng)極之所以深受廣大用戶(hù)的歡迎，是因?yàn)樵擃?lèi)產(chǎn)品與傳統(tǒng)的電解鎳相比具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)該類(lèi)產(chǎn)品的硫含量在0.01%～0.03%范圍內(nèi)，溶解和分散在鎳中的少量硫可使陽(yáng)極在較低且穩(wěn)定的電位下均勻溶解，其溶解活性高，即使在較高的電流密度下也不易發(fā)生陽(yáng)極鈍化現(xiàn)象，陽(yáng)極效率大大提高，鍍鎳層質(zhì)量好，電鍍液中也不需要添加氯化物。

(2)產(chǎn)品的電接觸性能好，槽電壓降低，節(jié)省了電能。

(3)含硫活性鎳中所添加的微量硫，大大提高了產(chǎn)品的電化學(xué)活性，溶解均勻，殘?jiān)可?，提高了電解鎳的利用率?/span>

(4)含硫活性鎳陽(yáng)極溶解時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生海綿狀結(jié)構(gòu)。而以普通電解鎳作陽(yáng)極，則無(wú)論在何種電鍍液中，溶解時(shí)均易形成麻點(diǎn)腐蝕，表層下面有側(cè)向不規(guī)則凹孔，形成海綿狀，導(dǎo)致導(dǎo)電不好，鎳塊溶解不規(guī)則，以致造成很多海綿狀破碎小鎳塊的浪費(fèi)。由于活性電解鎳產(chǎn)品用作電鍍陽(yáng)極材料具有不可比擬的優(yōu)越性，因此應(yīng)加大含硫電解鎳和含硫活性鎳扣等的研究與開(kāi)發(fā)，解決其生產(chǎn)的工程化問(wèn)題并盡快實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，以滿(mǎn)足電鍍工業(yè)生產(chǎn)的特殊需求。

4結(jié)論

(1)電解鎳在電鍍應(yīng)用過(guò)程中所存在的質(zhì)量問(wèn)題，主要表現(xiàn)為電解鎳產(chǎn)生分層、夾渣、電溶不均勻、有殘?jiān)樾嫉取?/span>

(2)根據(jù)存在的具體問(wèn)題，采取相應(yīng)措施，加強(qiáng)工藝管理，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)施，可消除影響電解鎳產(chǎn)品質(zhì)量的不利因素。

(3)應(yīng)加速活性電解鎳等新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，以滿(mǎn)足電鍍工業(yè)生產(chǎn)的特殊需求。