「鍍銀」無氰鍍銀工藝中的陽極鈍化問題以及解決方法-仁昌科技
無論是氰化鍍銀還是以有機(jī)絡(luò)合劑為主的無氰鍍銀工藝均有可能發(fā)生陽極鈍化的現(xiàn)象,但是對(duì)于無氰鍍銀體系鈍化發(fā)生得更早,即使在陽極面積大于陰極面積時(shí)也有可能發(fā)生鈍化。
(1)陽極的鈍化對(duì)陽極的分壓產(chǎn)生影響。鈍化嚴(yán)重則分壓加大,槽壓增加。由于副反應(yīng)占比重加大,鈍化會(huì)使鍍液組分更快地失衡。
(2)陽極面積要足夠大才能有足夠的接觸面積向鍍液提供銀離子,保證絡(luò)合步驟和絡(luò)合離子的擴(kuò)散。從經(jīng)驗(yàn)上看,陽極面積至少要在1.5倍的陰極面積以上陽極溶解才無明顯的鈍化現(xiàn)象。
(3)霍爾槽實(shí)驗(yàn):盡管霍爾槽試驗(yàn)對(duì)于絕大多數(shù)電鍍實(shí)驗(yàn)都是一個(gè)非常好的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),但是對(duì)于無氰鍍銀不完全適用。霍爾槽試驗(yàn)中陽極的面積小于陰極面積,這導(dǎo)致陽極鈍化嚴(yán)重。特別對(duì)于電鍍時(shí)間較長(zhǎng)的霍爾槽實(shí)驗(yàn),鈍化更為明顯。對(duì)于采用有機(jī)絡(luò)合劑的無氰鍍銀工藝來說,霍爾槽試驗(yàn)是不適合的,特別是長(zhǎng)時(shí)間電解。為了了解不同電流密度下的電鍍效果,可以用稍微繁瑣些的試片實(shí)驗(yàn),即試鍍一系列不同電流密度的0.1dm2的銅片,來替代霍爾槽實(shí)驗(yàn)。即使用霍爾槽試驗(yàn),電鍍時(shí)間也不宜過長(zhǎng),同時(shí)加強(qiáng)陽極區(qū)攪拌,及時(shí)觀察,在陽極剛剛出現(xiàn)鈍化的時(shí)候即停止試驗(yàn)。同樣道理,利用霍爾槽試驗(yàn)評(píng)價(jià)鍍液的分散能力也不適用于無氰鍍銀體系,可以選擇遠(yuǎn)近陰極法,或者彎曲陰極法來代替霍爾槽試驗(yàn)法。
(4)電極材料對(duì)陽極鈍化有影響。澆注銀板由于組織疏松,不易鈍化。但是澆注銀板在溶解的過程中會(huì)出現(xiàn)銀顆粒的機(jī)械脫落,所以澆注銀板會(huì)在電鍍中損失些材料,其陽極利用率降低。使用中還必須使用陽極套減少陽極顆粒對(duì)陰極沉積的影響。另一種是碾壓銀板。它的結(jié)構(gòu)相對(duì)致密,電鍍過程中較易發(fā)生鈍化現(xiàn)象。但是其利用率會(huì)較澆注銀板高。所以對(duì)鍍液作一般測(cè)試時(shí),可以選擇澆注銀板,以降低鈍化對(duì)鍍液評(píng)測(cè)的影響。大量工業(yè)生產(chǎn)時(shí)以碾壓銀板為佳,但碾壓銀板作陽極時(shí)特別要注意其面積為陰極面積的2倍以上。
(5)在陽極面積為陰極面積的1.5倍時(shí),采用先澆鑄后碾壓成型的銀陽極,電鍍30min,實(shí)測(cè)陽極消耗比陰極消耗多約20%。如(6)所述,陽極可能形成顆粒剝落損失。此時(shí),需要加陽極套避免鍍銀液污染。如果需要降低陽極消耗,建議采用多次碾壓的陽極,同時(shí)增加電極面積。
(6)當(dāng)陽極面積在1.0至1.5倍陰極面積時(shí),陽極發(fā)生鈍化的幾率急劇增加。鈍化發(fā)生時(shí),有效陽極面積會(huì)減少,隨后鈍化更為劇烈。產(chǎn)生氣泡,直至陽極全部發(fā)黑。遇到鈍化時(shí),一定要停止生產(chǎn),對(duì)陽極重新打磨,洗刷處理,清除鈍化膜。而后適當(dāng)增大陽極面積重新開始生產(chǎn)。從生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)陽極開始鈍化的臨界陽極:陰極面積比,指導(dǎo)后續(xù)的生產(chǎn)。見圖1
圖1陽極鈍化后的照片
如何減輕鈍化,消除鈍化
(1)陽極的鈍化主要是由于陽極電流密度過大造成的,所以降低或避免陽極鈍化可以從以下三個(gè)方面著手,即降低陽極電流密度,提高陽極對(duì)最大電流密度的容忍上限,加速陽極區(qū)的絡(luò)合離子擴(kuò)散提升陽極擴(kuò)散層濃差梯度。
(2)增加陽極面積是降低陽極電流密度最簡(jiǎn)單和有效的方法。但增加陽極面積會(huì)增加生產(chǎn)的前期投入成本。所以可以考慮利用碾壓銀板制成瓦楞形銀陽極,從而增大電極面積。
(3)提高陽極容忍的電流密度上限??梢栽诠に嚨脑试S范圍內(nèi)增加些有助于陽極溶解的物質(zhì)作為輔助絡(luò)合劑。
(4)加強(qiáng)陽極攪拌,提高陽極區(qū)的物質(zhì)擴(kuò)散。減小陽極區(qū)的擴(kuò)散層厚度,增加絡(luò)合劑對(duì)銀陽極的溶解能力。
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