電鍍的原理

電鍍的原理

電鍍需要一個向電鍍槽供電的低壓大電流電源以及由電鍍液、待鍍零件（陰極）和陽極構(gòu)成的電解裝置。其中電鍍液成分視鍍層不同而不同，但均含有提供金屬離子的主鹽，能絡合主鹽中金屬離子形成絡合物的絡合劑，用于穩(wěn)定溶液酸堿度的緩沖劑，陽極活化劑和特殊添加物（如光亮劑、晶粒細化劑、整平劑、潤濕劑、應力消除劑和抑霧劑等）。電鍍過程是鍍液中的金屬離子在外電場的作用下，經(jīng)電極反應還原成金屬原子，并在陰極上進行金屬沉積的過程。因此，這是一個包括液相傳質(zhì)、電化學反應和電結(jié)晶等步驟的金屬電沉積過程。

在盛有電鍍液的鍍槽中，經(jīng)過清理和特殊預處理的待鍍件作為陰極，用鍍覆金屬制成陽極，兩極分別與直流電源的正極和負極聯(lián)接。電鍍液由含有鍍覆金屬的化合物、導電的鹽類、緩沖劑、pH調(diào)節(jié)劑和添加劑等的水溶液組成。通電后，電鍍液中的金屬離子，在電位差的作用下移動到陰極上形成鍍層。陽極的金屬形成金屬離子進入電鍍液，以保持被鍍覆的金屬離子的濃度。在有些情況下，如鍍鉻，是采用鉛、鉛銻合金制成的不溶性陽極，它只起傳遞電子、導通電流的作用。電解液中的鉻離子濃度，需依靠定期地向鍍液中加入鉻化合物來維持。電鍍時，陽極材料的質(zhì)量、電鍍液的成分、溫度、電流密度、通電時間、攪拌強度、析出的雜質(zhì)、電源波形等都會影響鍍層的質(zhì)量，需要適時進行控制。

首先電鍍液有六個要素：主鹽、附加鹽、絡合劑、緩沖劑、陽極活化劑和添加劑。

電鍍原理包含四個方面：電鍍液、電鍍反應、電極與反應原理、金屬的電沉積過程。

電鍍反應中的電化學反應：下圖是電鍍裝置示意圖，被鍍的零件為陰極，與直流電源的負極相連，金屬陽極與直流電源的正極聯(lián)結(jié)，陽極與陰均浸入鍍液中。當在陰陽兩極間施加一定電位時，則在陰極發(fā)生如下反應：從鍍液內(nèi)部擴散到電極和鍍液界面的金屬離子Mn+從陰極上獲得n個電子，還原成金屬M。另一方面，在陽極則發(fā)生與陰極完全相反的反應，即陽極界面上發(fā)生金屬M的溶解，釋放n個電子生成金屬離子Mn+。

反應機理

A、電極電位

當金屬電極浸入含有該金屬離子的溶液中時，存在如下的平衡，即金屬失電子而溶解于溶液的反應和金屬離子得電子而析出金屬的逆反應應同時存在：Mn++ne=M。

平衡電位與金屬的本性和溶液的溫度，濃度有關。為了精確比較物質(zhì)本性對平衡電位的影響，人們規(guī)定當溶液溫度為250℃，金屬離子的濃度為1mol/L時，測得的電位叫標準電極電位。標準電極電位負值較大的金屬都易失掉電子被氧化，而標準電極電位正值較大的金屬都易得到電子被還原。

B、極化

所謂極化就是指有電流通過電極時，電極電位偏離平衡電極電位的現(xiàn)象。所以，又把電流-電位曲線稱為極化曲線。產(chǎn)生極化作用的原因主要是電化學極化和濃差極化。