硼酸在光亮鍍鎳中的作用
硼酸是一種白色粉末狀結晶物,分子量62,密度1.435g/cm3。它是一種弱酸,電離度很小,電離常數為5.8×10-10
。在水溶液中會產生如下的化學平衡:H3BO3 H﹢+H2BO3-。硼酸是光亮鍍鎳的必要成分。由于鍍鎳液屬弱酸性電
解液(pH﹤6),因而在光亮鍍鎳中除了發(fā)生鎳離子在陰離子在陰極上放電而還原為金屬鎳的反應外(Ni2﹢+2e=Ni
),還存在氫離子還原為氫氣的副反應:2H﹢+2e=H2↑。因而在光亮鍍鎳中陰極區(qū)內的pH值會因氫氣的析出而逐漸
上升。當其上升到一定值就會影響電鍍層質量。而硼酸在水溶液中電離出來的H﹢就能補充因氫氣的析出而消耗的H
﹢,以維持一定的酸度,防止酸度的急劇變化,使pH值相對穩(wěn)定。這就是硼酸的緩沖作用。
電鍍現場生產實踐表明,光亮鎳中的硼酸含量低于20 g/L時,緩沖作用較弱,當其含量達到30 g/L時,緩沖作用方
始顯著,所以普通鍍鎳液中硼酸含量宜控制在25~35 g/L范圍內;一般光亮鎳中常以35~40 g/L為宜;而現代光亮
快速鍍鎳中則提倡硼酸含量在40~50 g/L范圍內。之所以提倡硼酸含量宜高一些,是因為在鍍鎳液中的硼酸除一部
分離解為H﹢和H2BO3-外,另有一部分硼酸會轉化為四硼酸,反應式為:4H3BO3 H2B4O7+5H2O。四硼酸具有防止鎳
離子在陰極上形成氫氧化物或堿式鹽的作用,比硼酸的緩沖作用更好。當鍍液中的pH值過低時,H﹢易于放電,陰極
電流效率降低和光亮度下降,并使鍍層產生針孔和麻點;pH過高,陰極周圍的金屬離子會以氫氧化物或堿式鹽形式
夾雜在鍍層中,影響鎳層質量使鍍層產生諸如粗糙、脆性等缺陷和鍍液變渾濁。由于常溫下硼酸的溶解度為40g/L
,所以當硼酸含量過于偏高時,會降低陰極電流效率,在溫度低時易結晶析出,造成鍍層粗糙、毛刺和原材料的浪
費。
現代電鍍研究和電鍍生產實踐表明,硼酸在光亮鍍鎳中不單純起穩(wěn)定pH值的緩沖作用,而且能擴大陰極光亮電流密
度范圍,以使用較高的電流密度,并使鍍層結晶細致,不易燒焦,還能使鍍層的延展性良好和改善鍍層和基體金屬
結合力的作用。另外,由于硼酸的離解作用,有利于抑止硫酸鎳的水解,使電沉積反應的順利進行。正由于硼酸有
上述作用,所以現場生產中必須嚴格控制硼酸含量和正確使用,避免因硼酸而引起的故障。
我們在生產中曾遇到過下述兩起故障:一、鍍層高電流密度區(qū)呈藍灰色調的鍍層。我廠在鍍自行車曲柄時發(fā)生過這
種情況。具體表現為曲柄的兩邊緣和兩端呈藍光色調的條狀鍍層,經調低pH值可消除此現象,但不一會兒又重復出
現,經添加適量的硼酸后故障是徹底消除。二、鍍層發(fā)白霧:在現場生產中,補充硼酸時沒有用熱水溶解好就倒入
槽內,由于硼酸的溶解度較小,使鍍液中的硼酸含量偏低。所以鍍液中的鎳含量偏高而硼酸含量低于30g/L時,則
往往易發(fā)生白霧??傊?,在鍍鎳液的維護中,對硼酸在光亮快速鍍鎳中的所起作用應予以高度的重視,切切不可掉
以輕心,疏忽大意。這樣方可避免或減小鍍鎳故障的發(fā)生。