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公示欄
電解鎳應用于電鍍中存在的問題,一起來分析如何改進?
发布日期:2020-08-24 00:00:00    来源:

來源︰環球電鍍網

電解鎳作為一種重要的戰略物質,廣泛應用于冶金、化工、電子、航天軍工、能源電池等領域。現代工業的高速發展,使化學鍍鎳的應用

電解鎳作為一種重要的戰略物質,廣泛應用于冶金、化工、電子、航天軍工、能源電池等領域。現代工業的高速發展,使化學鍍鎳的應用更加廣泛,特殊電鍍、電鑄、滾鍍等新技術也蓬勃興起。電解鎳的生產工藝經過幾十年的發展,已逐漸趨于成熟,電解鎳的質量、化學成分也能滿足冶金、化工、電子等行業的要求。然而,隨著新興工業、表面裝飾工業等的不斷發展,對電鍍陽極材料電解鎳的性能要求愈來愈高。在電鍍工業中,電解鎳用作電鍍的陽極材料,其質量對電鍍鍍件的質量至關重要。長期以來,電解鎳應用于電鍍中所暴露的質量問題,主要表現為電解鎳夾渣、鎳殘極率高、多層鎳、電溶不均勻等。這些問題的存在,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,鎳鍍件質量受到影響,給電鍍廠家造成較大的經濟損失。本文對電解鎳在電鍍應用中存在質量問題的主要原因進行分析,並根據現有的電解鎳生產工藝條件,提出相應的改進措施和建議。

一、存在的主要質量問題及產生原因

1.存在的主要質量問題

電解鎳在電鍍過程中作為可溶陽極所存在的質量問題,可歸納為如下兩方面︰

(1)由電解鎳自身的質量問題引起,主要表現為產生電解鎳夾渣、鎳殘極分層、多層鎳、電溶不均勻等現象,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量受到影響,嚴重時還將導致電鍍生產出現故障,損壞鍍件,造成重大的經濟損失。

(2)電解鎳作為電鍍過程中的可溶陽極,其溶解基于麻點腐蝕,故易產生金屬殘渣,從而不利于電鍍過程的正常進行。

2.產生質量問題的主要原因

電鍍鎳作為陽極材料在電鍍過程中所出現的質量問題,與電解鎳本身的電解生產工藝控制及管理密切相關。

陰極液pH值升高

在電解鎳的工業生產中,需將鎳電解新液的pH值控制在4.5~5.0範圍內。電解過程中,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,即實際的陰極過程在pH值約為6的條件下進行。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澱的可能,從而形成電解鎳的夾渣與分層。

始極片表面處理不干淨

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淨,則電解生產過程中極易使電解鎳形成分層。這種分層現象,在電解鎳的剪切截面清晰可見。

電解新液“跑混”

在電解液淨化階段,若過濾器的過濾管穿透,將造成溶液跑濾,大量的沉澱渣、泥直接進入電解槽的陰極室或沉積在高位槽的槽底,放液過低或向高位槽添加溶液時,電解液沖刷沉于槽底的沉渣,使之隨同電解液一起進入陰極袋內,並附著在陰極表面,隨著電解進行,這些沉澱、沉渣被包裹在電解鎳中。而在電鍍生產過程中,這種包裹有沉澱、沉渣的電解鎳極易產生分層、夾渣現象。

電流強度提升幅度過大

電解過程是溶液中陰、陽離子在電極上放電的過程,陰極析出物質量與陽極溶解量隨電流強度的增大而增大。在電解鎳的生產中,要求在調整陰極電流強度時盡量保持直流電流的變化平穩且波動幅度較小,最好能采取漸進式調節。而現場生產中,對電解鎳生產的電流調整為每檔500A,由于電流強度調整的幅度較大,使調整前後的電解鎳晶體結構發生變化,結晶致密程度也產生差異。同時,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,而不同層間的內應力有所不同。因此,將電解鎳用作電鍍陽極時,很容易產生分層、起皮現象,影響電鍍生產的順利進行。

其他不利因素

由于電解鎳的生產規模大,工序復雜,各環節稍有疏忽,就會造成電解鎳的質量問題,如陰極隔膜袋穿孔漏液、陽極泥或其他雜物及“打火”時產生的固體殘渣落入隔膜袋、有機物含量過高等情況均會引起鎳在陰極的析出異常,導致電解鎳出現厚薄不均、夾雜殘渣、分層等質量問題。

二、相應的改進措施

針對電解鎳應用于電鍍中所存在質量問題進行的分析表明︰影響電解鎳質量的因素既有操作方面的原因,又有設備方面的原因,故可在電解鎳的現有工藝流程基礎上,采取相應措施加以改進。

1.加強電解鎳的生產工藝管理

電解鎳的生產過程復雜,與其密切相關的有除鐵、除銅、除鈷三段淨化除雜工序。其中某一環節稍有疏忽,就會造成電解鎳產品的質量問題。因此在生產過程中,應進一步加強淨化工作,確保每道工序的質量,堅決杜絕不合格溶液進入下一工序,層層把關,嚴格控制。

2.嚴格按照操作規程精心操作

電解鎳表面結粒或結瘤,一方面,主要因溶液含有某種雜質,陽極泥進入隔膜袋和電解液過濾跑渾帶入塵、渣所造成;另一方面,也由于始極片尺寸不符合標準,或電解過程中陰、陽極板面沒有正對而造成。因此,始極片的加工一定要確保尺寸準確;裝配過程中,陰、陽極板面力求正對,極距均勻,接觸點導電良好,防止陽極泥、結晶物掉入隔膜袋。一旦發現板面有結粒,應及時除掉。針對板面不平、不規則及有夾層的現象,在電解鎳的生產操作中,電解鎳始極片于下槽前必須先進行酸洗,以除去其表面的氧化膜及其他雜質︰電解過程中,若發現爆皮、卷曲的電解鎳陰極板,應立即取出,以防粘袋和發生短路。

3.其他改進措施

在電解鎳的生產過程中,電流的升降幅度不宜過大且需平穩,針對電流升降幅度過大的問題,應加設恆電流裝置,循序漸進地控制好電流升降,以確保生產過程電流相對穩定;始極片存放時間不宜過長,電解液的成分和pH值需保持穩定,波動幅度應嚴格控制;進一步加強崗位培訓,提高操作人員的素質水平,以確保電解鎳產品的優質和穩定。

三、加快新型產品的開發及工業應用

除上述加強工藝管理、改進生產設施,以有效保證電解鎳的產品質量外,大力研究、開發適用于電鍍工業的新型陽極材料也非常重要。含硫電解鎳和含硫活性鎳扣是近年來用作電鍍陽極的重要材料,尤其是在精密電鍍和特殊電鍍等領域具有廣泛的應用基礎。在電鍍工業中,含硫電解鎳和含硫活性鎳扣用作電鍍陽極之所以深受廣大用戶的歡迎,是因為該類產品與傳統的電解鎳相比具有如下顯著優點︰

(1)該類產品的硫含量在0.01%~0.03%範圍內,溶解和分散在鎳中的少量硫可使陽極在較低且穩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生陽極鈍化現象,陽極效率大大提高,鍍鎳層質量好,電鍍液中也不需要添加氯化物。

(2)產品的電接觸性能好,槽電壓降低,節省了電能。

(3)含硫活性鎳中所添加的微量硫,大大提高了產品的電化學活性,溶解均勻,殘渣量少,提高了電解鎳的利用率。

(4)含硫活性鎳陽極溶解時,不會產生海綿狀結構。而以普通電解鎳作陽極,則無論在何種電鍍液中,溶解時均易形成麻點腐蝕,表層下面有側向不規則凹孔,形成海綿狀,導致導電不好,鎳塊溶解不規則,以致造成很多海綿狀破碎小鎳塊的浪費。由于活性電解鎳產品用作電鍍陽極材料具有不可比擬的優越性,因此應加大含硫電解鎳和含硫活性鎳扣等的研究與開發,解決其生產的工程化問題並盡快實現大規模產業化,以滿足電鍍工業生產的特殊需求。

四、結論

(1)電解鎳在電鍍應用過程中所存在的質量問題,主要表現為電解鎳產生分層、夾渣、電溶不均勻、有殘渣碎屑等。

(2)根據存在的具體問題,采取相應措施,加強工藝管理,改進生產設施,可消除影響電解鎳產品質量的不利因素。

(3)應加速活性電解鎳等新產品的開發,以滿足電鍍工業生產的特殊需求。

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