電鍍液的電流效率：陰極上的主反應與副反應

【簡介】

1   陰極上的主反應

電鍍時通入電流，是要在作為陰極的工件上電沉積所需要的鍍層組分，即希望主鹽金屬離子放電還原為金屬原子，最終形成符合要求的電鍍層。故一般僅將主鹽金屬離子的還原反應視為主反應。如鍍鋅是 Zn²⁺+2e^- → Zn，鍍銅是Cu²⁺+2e^- → Cu，鍍鉻是 Cr₂O^2-₇ + 14H⁺ + 12e^- → 2Cr + 7H₂0，鍍鎳鐵合金是 Ni²⁺ + 2e^- → Ni及Fe²⁺ + 2e^- → Fe，等等。對帶n個正電荷的金屬離子Meⁿ⁺而言，一般還原反應的通式為：

Meⁿ⁺ + ne^- → Me。

    事實上，金屬離子并非均以簡單離子的形式存在，因而實際反應要復雜些，如絡離子的破絡、多價金屬離子的分步還原等。主反應是我們希望在陰極上發(fā)生的還原反應。

2   陰極上的副反應

    實際在陰極上除了發(fā)生主反應之外，或多或少會發(fā)生一些多數(shù)情況下我們不希望的其他反應，這些統(tǒng)稱為副反應。

2．1  氫離子的還原

氫離子H⁺還原，最終生成氫氣：

2H++2e^- → H₂↑。

    這是一個最易發(fā)生的主要副反應。多數(shù)情況下該反應都有害：

    (1)降低了電源所供電流的利用效率。

    (2)氫氣泡附著在工件表面而不能及時逸出時，鍍層會產(chǎn)生氣體針孔、麻點。

    (3)由于氫氣分子的體積小，易滲入基體材料，使其產(chǎn)生脆性(專稱為“氫脆”)，甚至產(chǎn)生“氫致延遲斷裂”。

    (4)滲入基體的氫氣富集時產(chǎn)生很大的壓力，使鍍層在存放一段時間后起小泡。

    (5)引起鍍層缺陷，最常見的是高電流密度區(qū)鍍層結(jié)晶粗糙、疏松、燒焦。

    (6)裝掛不恰當時，產(chǎn)生的氫氣使工件內(nèi)部局部“窩氣”，無法形成鍍層。