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電鍍的工作原理

      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、電化學反應和電結晶等步驟的金屬電沉積過程。 


      在盛有電鍍液的鍍槽中,經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調節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、電源波形等都會影響鍍層的質量,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結,陽極與陰均浸入鍍液中。當在陰陽兩極間施加一定電位時,則在陰極發生如下反應:從鍍液內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,在陽極則發生與陰極完全相反的反應,即陽極界面上發生金屬M的溶解,釋放n個電子生成金屬離子Mn+。


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