對電鍍過程中的雙性電極現(xiàn)象的討論

張昕　朱曉剛　程華

【摘　要】雙性電極是電鍍中經(jīng)常遇到的一種特殊現(xiàn)象,本文對雙性電極的起因、產(chǎn)生條件以及危害作以說明和討論。

【關(guān)鍵詞】雙性電極　電鍍

一、起因

在電鍍過程中,當(dāng)電流通過電鍍?nèi)芤簳r會發(fā)生一種特殊情況,稱為“雙性電極”現(xiàn)象。假設(shè)有一種既不與陽極相連,又不與陰極相連的金屬A(如圖1所示)存在于電鍍?nèi)芤褐?通電后有一部分電流從金屬A上直接通過,這種特殊情況稱作電流的“借道”。當(dāng)電流通過兩類導(dǎo)體的界面時,必然發(fā)生電極反映?，F(xiàn)在鍍液中的金屬A上既然有電流通過,那么電流流入A的一端和流出A的一端,也一定有電極反映發(fā)生。兩端究竟發(fā)生什么反應(yīng),可從電流出入的方向來判斷。在電鍍中電流總是從陽極流出而進(jìn)入陰極的,因此電流流出的地方發(fā)生陽極反應(yīng),電流流入的地方發(fā)生陰極反應(yīng)。對于金屬A來講,右端電流流入發(fā)生的是陰極反應(yīng),而左端電流流出,發(fā)生的是陽極反應(yīng)。這種陰、陽兩極的反應(yīng)同時發(fā)生在同一金屬上的現(xiàn)象,稱為雙性電極現(xiàn)象。而金屬A就是雙性電極。顯然,在雙性電極發(fā)生陽極反應(yīng)的一端,可能引起金屬的溶解或“鈍化”;而在發(fā)生陰極反應(yīng)的一端,可能引起金屬的沉積。

二、條件

電流能否從鍍液中的第一類導(dǎo)體上借道通過而產(chǎn)生雙性電極現(xiàn)象,必須具備一定的條件,而不是任何情況下皆能發(fā)生的。如圖所示,電流遇到金屬A時,不外兩種情況:一種是直接借道通過;一種是繞道而過。顯然,只有當(dāng)借道而過的電阻小于繞道電阻時,借道電流才較大,雙性電極現(xiàn)象也明顯。如觀察被借道的金屬A,有時發(fā)現(xiàn)邊緣部分無鍍層(或不溶解),而中間部分則有鍍層(或溶解)。這就是因為在邊緣部分,電流繞道通過的電阻比借道電阻小,不發(fā)生明顯的借道現(xiàn)象之故。反之,對于中間部分,電流繞道的途徑較長,因而電阻可能大于借道電阻,所以電流往往容易借道而過。這與電鍍時的情況正好相反,電鍍時因為陰、陽極的邊緣部分電流集中,所以總是鍍的較厚或溶解的較多。

借道電阻的大小,由界面發(fā)生電化學(xué)反映的阻力和被借道金屬的電阻所決定。因一般金屬的電阻都很小,所以借道電阻主要取決于界面的電化學(xué)反應(yīng)阻力。繞道電阻取決于繞程的長短和鍍液的導(dǎo)電性。因此,在電鍍時凡與這兩種電阻有關(guān)的各種因素都對雙性電極作用的大小產(chǎn)生影響。當(dāng)電流一定時,溫度的高低、借道金屬阻擋電流的能力(由其形狀、位置決定)與表面狀態(tài)、鍍液的電導(dǎo)率等,都不同程度的影響著雙性電極作用的強(qiáng)弱。而槽壓的高低、電流的大小對雙性電極作用影響更顯著。槽壓越高、電流越大,雙性電極現(xiàn)象也越嚴(yán)重。

三、危害

雙性電極現(xiàn)象在電鍍生產(chǎn)中是屢見不鮮的。它的危害是造成破壞性的鈍化或溶解,以及形成無益的鍍層。舉例說明如下:

1、直接影響產(chǎn)品質(zhì)量

在雙層鍍鎳的工藝中,往往產(chǎn)生兩層鎳之間結(jié)合不良的弊病。除了其他原因外,雙性電極造成的陽極鈍化常常是十分重要的。如圖2所示,為鍍好暗鎳的零件放入鍍鎳槽中時發(fā)生的情況。當(dāng)掛具已入鍍槽但尚未與陰極導(dǎo)電棒接觸的片刻,相當(dāng)于上述金屬A的地位,此時因電流的借道而產(chǎn)生雙性電極現(xiàn)象,致使電流流出的一邊鎳層成為陽極而鈍化。顯然,在已鈍化了的鎳層表面再鍍覆第二層鎳,結(jié)合力就差。由雙性電極引起的這種結(jié)合不良的現(xiàn)象有一特征,即總是某一邊(電流流出處)結(jié)合不好,而另一邊(電流流入處)結(jié)合良好,不是全部結(jié)合不好。