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该如何解决电镀镍存在的问题?

电解镍作为一种重要的战略物资,广泛应用于冶金、化工、电子、航天、能源电池等领域。随着现代工业的迅速发展,人们对化学镀镍的应用越来越广泛,特种电镀、电铸、滚镀等新技术蓬勃发展。经过几十年的发展,电解镍的生产工艺已逐渐成熟。电解镍的质量和化学成分也能满足冶金、化工、电子等行业的要求。然而,随着新工业和表面装饰行业的发展,对电解镍阳极材料的性能要求越来越高。在电镀工业中,电解镍作为电镀的阳极材料,其质量对电镀件的质量至关重要。长期以来,电解镍在电镀应用中暴露出的质量问题主要有夹渣、镍残留率高、多层镍、电溶解不均匀等,这些问题导致电镀液受到污染镍板镀层分层翘曲,镍损耗大,利用率低,影响镀镍件质量电镀厂家庭造成巨大的经济损失。分析了电解镍在电镀中应用过程中出现质量问题的主要原因,并根据现有的电解镍生产工艺条件,提出了相应的改进措施和建议。

一、主要质量问题及原因

1、主要质量问题

电解镍作为可溶阳极在电镀过程中存在的质量问题可以概括为:(1)电解镍的质量问题是由电解镍本身的质量问题引起的,主要表现在电解镍渣、镍渣层的产生,多层镍、不均匀溶解等现象,造成电镀液污染和镍残留层的上升,严重时会增加镍的损耗和镀镍件的质量,从而导致电镀生产的中断、电镀件的损坏和巨大的经济效益损失。(2) 电解镍是电镀过程中的一种可溶阳极。其溶解是以点蚀为基础的,易产生金属残渣,不利于电镀工艺的正常进行。

2、质量问题的主要原因

电镍板作为阳极材料在电镀过程中所出现的质量问题,与电解镍本身的电解生产工艺控制及管理密切相关。

① 阴极液pH值升高

在电解镍工业生产中,必须将新溶液的pH值控制在4.5-5.0之间。在电解过程中,溶液中的H与阴极中的Ni2一起排出,使阴极附近液膜的pH值升高,导致阴极附近溶液的pH值比主阴极液体高出约1.0,即,实际的阴极过程是在pH值为6左右的条件下进行的。结果,镍电解阴极液的局部pH值升高,有可能在阴极表面形成氢氧化镍沉淀,从而形成夹渣和电解镍分层。

② 起始电极表面处理不干净

由于电解镍初始极板表面有氧化膜或夹渣、粉尘、泥浆等杂质,如果在下一台电解槽前不清除,电解镍在电解生产过程中容易形成分层。在电解镍的剪切断面上可以清楚地看到分层现象。

③ 新型电解溶液“跑混”

在电解液净化阶段,如果过滤器的过滤管穿透,溶液会跑掉,大量的沉淀渣和泥浆会直接进入电解槽的阴极室或沉积在高位槽的底部。当溶液放得太低或加入到高位槽中时,电解液会冲洗槽底部的沉积物,使其与电解液一起进入阴极袋,附着在阴极表面,并随电解OK进入,这些沉淀物和渣滓被电解镍包裹。在电镀过程中,这种镀有沉淀和沉淀物的电解镍容易产生分层和夹渣。

④ 电流强度增加太多

电解过程是溶液中的阴阳离子在电极上放电的过程。随着电流强度的增加,阴极析出物的质量和阳极溶解量增加。电解镍生产中,在调整阴极电流强度时,应尽量使直流电流的变化平稳,波动幅度小,宜采用渐进式调节。在现场生产中,电解镍生产电流调整为每档500A。由于电流强度调整范围大,调整前后电解镍的晶体结构发生变化,结晶密度也随之变化。同时,随着电流的增大或减小,从阴极析出的电解镍具有明显不同的边界层厚度,不同层间的内应力也不同。因此,用电解镍作电镀阳极时,容易发生脱层和剥落,影响电镀的顺利生产。

⑤ 其他不利因素

由于电解镍生产规模大,工艺复杂,各环节稍有疏忽,会造成电解镍质量问题,如阴极隔膜袋穿孔泄漏,阳极泥等杂物,固体残渣在“点火”时落入隔膜袋,有机物含量高,等,会引起阴极镍的异常析出,造成电解镍的厚度不均和残渣夹杂、分层等质量问题。

二、相应的改进措施

通过对电解镍在电镀中应用中存在的质量问题的分析,指出影响电解镍质量的因素不仅是操作原因,而且是设备原因。因此,在现有电解镍工艺的基础上,可以采取相应的改进措施。

1、加强电解镍生产过程管理

电解镍生产工艺复杂,与除铁、除铜、除钴三种净化除杂工艺密切相关。其中一个环节稍有疏忽,就会造成电解镍产品的质量问题。因此,在生产过程中,要进一步加强净化工作,保证每道工序的质量,坚决防止不合格溶液进入下道工序,层层把关,严格控制。

2、严格按照操作规程认真操作

一方面是由于溶液中的一些杂质,阳极泥进入隔膜袋和电解液过滤,泥浆流入粉尘和炉渣;另一方面也是由于初始极板尺寸不符合标准,或正负极板在电解过程。因此,必须保证起始电极的尺寸准确;组装过程中,阴阳极板应尽量对齐,电极间距均匀,接触点导电良好,防止阳极泥和晶体落入隔膜袋。一旦发现板面有颗粒,应及时清除。针对镀片表面不均匀、不规则、夹心现象,在电解镍生产操作中,电解镍的初始电极片必须经过酸洗后才能放入槽中,除去表面的氧化膜等杂质;在电解过程中,如发现电解镍阴极板开裂卷曲,应立即取出,防止粘袋和短路。

3、其他改进措施

在电解镍生产过程中,电流的升降幅度不宜过大和太稳定。针对电流升降幅度过大的问题,增加恒流装置,逐步控制电流升降,保证生产过程电流的相对稳定;启动电极的存放时间不宜过长,电解液的组成和pH值要稳定,严格控制波动范围;进一步加强岗位培训,提高操作人员的素质水平,确保电解镍产品的高质量和稳定性。

三、加快新产品开发和产业化应用

除了加强工艺管理,完善生产设施,有效保证电解镍产品质量外,大力研发适合电镀行业的新型阳极材料也十分重要。近年来,含硫电解镍和含硫活性镍扣是电镀阳极的重要材料,特别是在精密电镀和特种电镀领域。在电镀工业中,含硫电解镍和含硫活性镍扣与传统的电解镍相比具有以下显著的优点,被广泛用作电镀阳极:

(1)该类产品的硫含量在0.01%~0.03%范围内,溶解和分散在镍中的少量硫可使阳极在较低且稳定的电位下均匀溶解,其溶解活性高,即使在较高的电流密度下也不易发生阳极钝化现象,阳极效率大大提高,镍板层质量好,电镀液中也不需要添加氯化物。(2) 该产品电接触性能好,降低了电池电压,节约了电能。

(3) 在含硫活性镍中加入少量硫,大大提高了产品的电化学活性,溶解均匀,残渣少,提高了电解镍的利用率。

(4) 含硫活性镍阳极溶解时,没有海绵状结构。但无论采用何种电镀液,普通电解镍溶解时易形成点蚀,表层下有侧面不规则凹孔,形成海绵状,导致镍块导电性差,溶解不规则,造成许多海绵状破碎的小镍块的浪费。由于活性电解镍产品作为电镀阳极材料具有无可比拟的优势,应加大含硫电解镍和含硫活性镍扣的研发力度,解决其生产中的工程问题,尽快实现大规模产业化尽可能满足电镀行业的特殊需要。

四、结论

(1) 电解镍在电镀应用中存在的质量问题主要表现为分层、夹渣、电解液不均匀、残渣和碎屑等。

(2) 针对存在的问题,采取相应措施,加强工艺管理,完善生产设施,可以消除影响电解镍产品质量的不利因素。

(3) 为适应电镀行业的特殊需要,应加快活性电解镍等新产品的开发。


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