極化曲線在電鍍中的應(yīng)用

    鍍層質(zhì)量與電極極化有極其密切的聯(lián)系，如鍍層結(jié)晶的細(xì)致程度、光亮度、整平度與分散能力等評定鍍層質(zhì)量的主要指標(biāo)，都直接受電極極化行為的影響，而電極的極化行為，則依賴于極化曲線的測量。

    一般地，凡能適當(dāng)增大陰極極化度的各種因素，均能提高鍍層的細(xì)致程度、光亮度、整平度與分散能力，因此，通過極化曲線可從理論上直觀地分析各種工藝條件對鍍層質(zhì)量的影響，并進(jìn)行選擇，然后結(jié)合赫爾槽試驗和電鍍生產(chǎn)實踐確定最優(yōu)的工藝參數(shù)。下面分別敘述極化曲線在電鍍中的應(yīng)用。

    (1)鍍液性能的比較與選擇

    圖2—4所示為室溫下測得的五種鍍鋅液的陰極極化曲線，可見在相同的電流密度下(如2A／dm²)，它們所對應(yīng)的陰極電位依次趨負(fù)，這說明在1～5號溶液中，第5號溶液產(chǎn)生的陰極極化作用最大，其余依次遞減。從鍍液的組成可見，單純的氧化鋅溶液不如加入氯化銨的溶液極化作用大，但這種極化的增大，又不如再加入氨三乙酸后顯著。由此可見，氨三乙酸是無氰鍍鋅的一種較好的絡(luò)合劑。同時添加劑聚乙二醇和硫脲可使極化進(jìn)一步提高，從而可能獲得細(xì)致、光亮與分散能力強的鍍鋅層。通過上述分析可知第4號溶液可初步定為較理想的無氰鍍鋅溶液，其實用性如何，有待生產(chǎn)實踐的檢驗。圖中曲線5是在氰化物鍍液中測得的，它的極化作用最大，這正是它易獲得優(yōu)質(zhì)鋅層的主要原因。

圖2—4鍍鋅溶液極化曲線

1一ZnCl₂50g／L  2--ZnCl₂50g／L+NH₄C1₂50g／L；3—ZnCl₂ 50g／L+NH₄C1₂50g／L+氨三乙酸40g／L;4一ZnCl₂50g／L+NH₄C1₂50g／L+氨三乙酸40g／L+硫脲2g／L+聚乙二醇2g／L；5一氰化鍍鋅液鋅液

圖2—5幾種堿性鍍鋅液的陰極極化曲線1一Zn010g／L+NaOH l00g／L; 2一Zn010g／L+NaOH 70g／L+三乙醇胺20g／L+乙二胺5g／L+六次甲基次胺3g／L+明膠lg／L；3一Zn0₂0g／L+KOH 70g／L+三乙醇胺l00g／L+KCl l0g／L+添加劑(環(huán)氧氯丙烷與六次甲基四胺的反應(yīng)物)適量;4一Zn035g／L+NaCN 90g／L+

NaOH 75g／L+Na2S 2g／L

    圖2-5所示為幾種堿性鍍鋅液的陰極極化曲線。由曲線1可見，單純的鋅酸鹽鍍液是不能獲得良好鍍層的。因其在工作電流范圍內(nèi)極化很小，只能獲得海綿狀疏松的黑色鍍層。曲線1還出現(xiàn)了一個明顯的極限電流，在此電流下電鍍，鍍層同樣是疏松或粗糙的。曲線2的陰極極化作用在工作電流范圍內(nèi)已比曲線l有明顯增大，因而能獲得較好的鍍層。曲線3為使用復(fù)合添加劑的鍍液，在低電流密度區(qū)，陰極極化顯著增大，構(gòu)成獲得結(jié)晶細(xì)致鍍層的條件，而在高電流密度區(qū)，極化作用減小，與曲線1、2相比較，極限電流完全消失，整個電極反應(yīng)由電化學(xué)極化控制，因而使得電流密度的工作范圍大大擴(kuò)大。在電流密度等于2A／dm²時，曲線2所對應(yīng)的鍍液的陰極電位已明顯負(fù)移，其后便是陰極大量析氫的過程，所以它的電流密度范圍狹小。對比上述3種鍍鋅液，當(dāng)然以第3種鍍液為佳。若將這3種鍍液與氰化鍍液的曲線相較，仍以后者的極化度較大，因而可知在分散能力上，與氰化鍍液仍會有一些差距。 

    (2)添加劑的影響

    由圖2-6可見，當(dāng)電流密度在0．25A／dm²以下時，添加硫脲極化度稍有增大；在0．25～2A／dm²的范圍內(nèi)，極化度反而減小；電流密度達(dá)2A／dm²以上時，極化度又增大。因而，欲在加硫脲的鍍銅液內(nèi)獲得細(xì)致的鍍層，必須采用大的電流密度。

    為研究添加劑濃度的變化對極化作用的影響，在電流密度為3A／dm²下，測出了硫酸鍍銅溶液中的陰極電位隨添加劑濃度而變化的關(guān)系曲線，見圖2-7。當(dāng)提高硫脲的濃度時，極化度幾乎成直線增大，但至(4～5)×10^-4mol／L時，極化度則保持不變。添加乙酰硫脲、烯丙基硫脲及苯硫脲時，當(dāng)添加量達(dá)l×10^-4mol／L，極化度顯著增大，若再繼續(xù)增加，極化度的增大就很緩慢，至(2～3)×10^-4mol／L時，極化度幾乎不變。而添加甲基異硫脲和六甲基二硫脲時，隨著濃度的提高，極化度反而下降，因此通過對極化曲線測定，為選擇適宜的添加劑及濃度提供了可靠依據(jù)。

圖2-6硫脲的影響

  1一沒有添加劑；2～添加硫脲10mg／L

圖2—7添加劑濃度的影響(DK=3A／dm²)

    (3)附加鹽的影響

    如圖2-8所示，在焦磷酸鹽鍍銅錫合金的溶液中加入硝酸鉀，有擴(kuò)大電流密度范圍的作用。曲線l不含KN0₃，加入KN0₃后，曲線即向正方顯著移動，表明陰極極化降低，電極反應(yīng)更易進(jìn)行，即使在較高的電流密度下工作，也無燒焦之虞，從而提高了工作電流密度。的上限。若取同一電位加以比較，如訊