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电解镍应用于电镀中存在的问题,一起来分析如何改进?

放大字体  缩小字体发布日期:2020-01-09  作者:侯晓川 彭 俊  浏览次数:727
核心提示:电解镍作为一种重要的战略物质,广泛应用于冶金、化工、电子、航天军工、能源电池等领域。现代工业的高速发展,使化学镀镍的应用

电解镍作为一种重要的战略物质,广泛应用于冶金、化工、电子、航天军工、能源电池等领域。现代工业的高速发展,使化学镀镍的应用更加广泛,特殊电镀、电铸、滚镀等新技术也蓬勃兴起。电解镍的生产工艺经过几十年的发展,已逐渐趋于成熟,电解镍的质量、化学成分也能满足冶金、化工、电子等行业的要求。然而,随着新兴工业、表面装饰工业等的不断发展,对电镀阳极材料电解镍的性能要求愈来愈高。在电镀工业中,电解镍用作电镀的阳极材料,其质量对电镀镀件的质量至关重要。长期以来,电解镍应用于电镀中所暴露的质量问题,主要表现为电解镍夹渣、镍残极率高、多层镍、电溶不均匀等。这些问题的存在,造成电镀液被污染、镀镍层分层翘起,金属镍损失大,利用率低,镍镀件质量受到影响,给电镀厂家造成较大的经济损失。本文对电解镍在电镀应用中存在质量问题的主要原因进行分析,并根据现有的电解镍生产工艺条件,提出相应的改进措施和建议。

1存在的主要质量问题及产生原因

1存在的主要质量问题

电解镍在电镀过程中作为可溶阳极所存在的质量问题,可归纳为如下两方面:(1)由电解镍自身的质量问题引起,主要表现为产生电解镍夹渣、镍残极分层、多层镍、电溶不均匀等现象,造成电镀液被污染、镍残极分层翘起,从而使金属镍损失增大且镍镀件质量受到影响,严重时还将导致电镀生产出现故障,损坏镀件,造成重大的经济损失。(2)电解镍作为电镀过程中的可溶阳极,其溶解基于麻点腐蚀,故易产生金属残渣,从而不利于电镀过程的正常进行。

2产生质量问题的主要原因

电镀镍作为阳极材料在电镀过程中所出现的质量问题,与电解镍本身的电解生产工艺控制及管理密切相关。

①阴极液pH值升高

在电解镍的工业生产中,需将镍电解新液的pH值控制在4.5~5.0范围内。电解过程中,溶液中的H+随同Ni2+一起在阴极放电析出,使阴极附近液膜局部的pH值升高,导致阴极附近溶液的pH值比主体阴极液pH值高1.0左右,即实际的阴极过程在pH值约为6的条件下进行。由此造成镍电解阴极液局部pH值升高,使阴极表面有生成氢氧化亚镍沉淀的可能,从而形成电解镍的夹渣与分层。

②始极片表面处理不干净

由于电解镍始极片表面常附有氧化膜或粘附有渣、尘、泥等夹杂物,若在下电解槽前未将其清除干净,则电解生产过程中极易使电解镍形成分层。这种分层现象,在电解镍的剪切截面清晰可见。

③电解新液“跑混”

在电解液净化阶段,若过滤器的过滤管穿透,将造成溶液跑滤,大量的沉淀渣、泥直接进入电解槽的阴极室或沉积在高位槽的槽底,放液过低或向高位槽添加溶液时,电解液冲刷沉于槽底的沉渣,使之随同电解液一起进入阴极袋内,并附着在阴极表面,随着电解进行,这些沉淀、沉渣被包裹在电解镍中。而在电镀生产过程中,这种包裹有沉淀、沉渣的电解镍极易产生分层、夹渣现象。

④电流强度提升幅度过大

电解过程是溶液中阴、阳离子在电极上放电的过程,阴极析出物质量与阳极溶解量随电流强度的增大而增大。在电解镍的生产中,要求在调整阴极电流强度时尽量保持直流电流的变化平稳且波动幅度较小,最好能采取渐进式调节。而现场生产中,对电解镍生产的电流调整为每档500A,由于电流强度调整的幅度较大,使调整前后的电解镍晶体结构发生变化,结晶致密程度也产生差异。同时,电流大幅度升高或降低,使阴极析出的电解镍存在较明显的不同厚度分界层,而不同层间的内应力有所不同。因此,将电解镍用作电镀阳极时,很容易产生分层、起皮现象,影响电镀生产的顺利进行。

⑤其他不利因素

由于电解镍的生产规模大,工序复杂,各环节稍有疏忽,就会造成电解镍的质量问题,如阴极隔膜袋穿孔漏液、阳极泥或其他杂物及“打火”时产生的固体残渣落入隔膜袋、有机物含量过高等情况均会引起镍在阴极的析出异常,导致电解镍出现厚薄不均、夹杂残渣、分层等质量问题。

2相应的改进措施

针对电解镍应用于电镀中所存在质量问题进行的分析表明:影响电解镍质量的因素既有操作方面的原因,又有设备方面的原因,故可在电解镍的现有工艺流程基础上,采取相应措施加以改进。

1加强电解镍的生产工艺管理

电解镍的生产过程复杂,与其密切相关的有除铁、除铜、除钴三段净化除杂工序。其中某一环节稍有疏忽,就会造成电解镍产品的质量问题。因此在生产过程中,应进一步加强净化工作,确保每道工序的质量,坚决杜绝不合格溶液进入下一工序,层层把关,严格控制。

2严格按照操作规程精心操作

电解镍表面结粒或结瘤,一方面,主要因溶液含有某种杂质,阳极泥进入隔膜袋和电解液过滤跑浑带入尘、渣所造成;另一方面,也由于始极片尺寸不符合标准,或电解过程中阴、阳极板面没有正对而造成。因此,始极片的加工一定要确保尺寸准确;装配过程中,阴、阳极板面力求正对,极距均匀,接触点导电良好,防止阳极泥、结晶物掉入隔膜袋。一旦发现板面有结粒,应及时除掉。针对板面不平、不规则及有夹层的现象,在电解镍的生产操作中,电解镍始极片于下槽前必须先进行酸洗,以除去其表面的氧化膜及其他杂质;电解过程中,若发现爆皮、卷曲的电解镍阴极板,应立即取出,以防粘袋和发生短路。

3其他改进措施

在电解镍的生产过程中,电流的升降幅度不宜过大且需平稳,针对电流升降幅度过大的问题,应加设恒电流装置,循序渐进地控制好电流升降,以确保生产过程电流相对稳定;始极片存放时间不宜过长,电解液的成分和pH值需保持稳定,波动幅度应严格控制;进一步加强岗位培训,提高操作人员的素质水平,以确保电解镍产品的优质和稳定。

3加快新型产品的开发及工业应用

除上述加强工艺管理、改进生产设施,以有效保证电解镍的产品质量外,大力研究、开发适用于电镀工业的新型阳极材料也非常重要。含硫电解镍和含硫活性镍扣是近年来用作电镀阳极的重要材料,尤其是在精密电镀和特殊电镀等领域具有广泛的应用基础。在电镀工业中,含硫电解镍和含硫活性镍扣用作电镀阳极之所以深受广大用户的欢迎,是因为该类产品与传统的电解镍相比具有如下显著优点:

(1)该类产品的硫含量在0.01%~0.03%范围内,溶解和分散在镍中的少量硫可使阳极在较低且稳定的电位下均匀溶解,其溶解活性高,即使在较高的电流密度下也不易发生阳极钝化现象,阳极效率大大提高,镀镍层质量好,电镀液中也不需要添加氯化物。

(2)产品的电接触性能好,槽电压降低,节省了电能。

(3)含硫活性镍中所添加的微量硫,大大提高了产品的电化学活性,溶解均匀,残渣量少,提高了电解镍的利用率。

(4)含硫活性镍阳极溶解时,不会产生海绵状结构。而以普通电解镍作阳极,则无论在何种电镀液中,溶解时均易形成麻点腐蚀,表层下面有侧向不规则凹孔,形成海绵状,导致导电不好,镍块溶解不规则,以致造成很多海绵状破碎小镍块的浪费。由于活性电解镍产品用作电镀阳极材料具有不可比拟的优越性,因此应加大含硫电解镍和含硫活性镍扣等的研究与开发,解决其生产的工程化问题并尽快实现大规模产业化,以满足电镀工业生产的特殊需求。

4结论

(1)电解镍在电镀应用过程中所存在的质量问题,主要表现为电解镍产生分层、夹渣、电溶不均匀、有残渣碎屑等。

(2)根据存在的具体问题,采取相应措施,加强工艺管理,改进生产设施,可消除影响电解镍产品质量的不利因素。

(3)应加速活性电解镍等新产品的开发,以满足电镀工业生产的特殊需求。

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