2.2 锌镍合金的电沉积机理
从标准电极电位来看,锌的标准电极电位( -0.762 V ) 比较负,而镍的标准电极电位(-0.25V)较正,按正常电沉积规律,镍比锌应该更易于沉积。但实际上锌先沉积出来了,这属于异常共沉积。关于锌镍合金异常共沉积的机理有几种学说,在文献综述中己经对其发展作了详细的论述,总得来说人们普遍支持Brenner提出的优先生成氢氧化物理论。Brenner[16]认为,由于阴极表面析氢,使阴极表面附近的H+浓度下降,pH值升高,从而首先生成 Zn(OH) 2,吸附在阴极表面上,抑制了镍的沉积,而锌的沉积不受影响,这样就使得锌优先沉积。这与电流密度对镀层组成的影响规律是一致的。当电流密度较低时,pH值的下降不明显,不能形成Zn (OH) 2膜,所以镍的沉积未受到阻滞,就使镍优先沉积。电流密度较高时,按上述理论,锌镍合金的共沉积为异常共沉积。
高中地理差异教学研究+现状调查+实施理念+实施策略+案例设计2.3 电镀合金的阳极
电镀合金阳极的作用主要起导电、 补充金属离子的消耗、 保持阴极电力线均匀分布等作用。当采用合金阳极时,要求它能等量和等比的补充溶液中金属离子的消耗,由此要求阳极成分和镀层成分必须相同, 并能均匀地连续溶解, 使镀液中金属离子的浓度比不至于波动太大。因此,合金电镀比单金属电镀要求更高。
由于锌镍合金电镀的镀液有弱酸性体系、碱性体系和酸性体系,不同的的镀液成分所用的阳极也不同。比如酸性体系镀液中提供了锌离子,因此用的就是镍阳极。
而对于碱性锌镍合金电镀来说,最常用的是锌板和镍镍板的双阳极。
2.4 镀液成分的作用与影响[27]
2.4.1 主盐
氧化锌和镍盐是镀液中金属离子的来源,锌离子的来源还可以采用氧化锌和硫酸锌等盐类。由于氧化锌属两性氧化物,且价格较低,故多采用氧化锌。电镀过程中,锌镍离子含量的比对镀层外观的影响不大,但是对镀层中含镍量影响较大。
2.4.2 氢氧化钠
在镀液中,氢氧化钠主要对锌起络合剂的作用和改善电解液的导电作用,还有利于样机的均匀深镀。当镀液中存在过量的氢氧化钠时,氧化锌与氢氧化钠作用生成[Zn(OH)4]2-络合离子,反应方程式为:
ZnO+2NaOH+H2O= [Zn(OH)4]2-+2Na+ (2.2)
2.4.3 三乙醇胺
可与锌离子和镍离子都形成络合离子,但与锌络合的不稳定常数为K不稳=1.0×10-2,比较大。而与镍络合的不稳定常数则为K不稳=8.15×10-4,比较小。这说明三乙醇胺与镍形成的络合离子更为稳定,并提高了阴极极化,也有利于度也文护和改善镀层外观质量。
2.4.4 镍的络合剂
氨水对镍离子和锌离子有较强的络合作用,形成络合离子[Ni(NH3)6]2+的不稳定常数为为K不稳=1.86×10-9;锌离子和氨作用也可形成四氨合锌络离子[Zn(NH3)4]2+,其不稳定常数为K不稳=3.46×10-10。对镀液的稳定性和镀层的成分都有较大影响。但由于氨水的稳定性较差,生产中应注意尽量少用或不用。络合剂还具有提高阴极极化和细化结晶的作用。
另外,镀液中的乙二胺络合剂也有着较大影响,乙二胺和镍离子形成[Ni(H2NCH2CH2NH2)3]2+,其中不稳定常数为K不稳=8.12×10-13。
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