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请看如下示意图

如图所示,镀液中的导体A既不与阴极相连、也不与阳极相连,当电流通过镀槽时,A的右端会有镀层沉积,而左端可能会发生金属的溶解(或钝化、腐蚀),这是为什么呢?


当电流通过镀槽时,必然会有一部分电流从金属A上直接通过,电流通过情况如图中所示。我们知道,当电流通过两类导电体的界面时,必然会发生电极反应,电流流入的地方(为阴极)发生阴极反应,电流流出的地方(为阳极)发生阳极反应。这样的话,金属A的右端为电流流入的地方,为阴极,发生阴极反应,则有镀层沉积;金属A的左端为电流流出的地方,为阳极,发生阳极反应,则可能会发生金属的溶解(或钝化、腐蚀)。这种阴、阳两极的反应同时发生在同一金属上的现象,称为双性电极现象。而金属A则为双性电极。


那么,双性电极现象在电镀生产中有什么利害呢?

例一


此例说明可利用双性电极现象为电镀生产服务。


如图中所示,不锈钢阳极布置在圆筒内,当电流导通时会从圆筒内壁流入,而从圆筒外壁流出。这样的话,根据双性电极原理,圆筒内壁因是电流流入处而镀上铜镀层,从而达到防渗碳的目的。而圆筒外壁虽是电流流出处,但因是在强碱性镀液(氰化物镀铜溶液)中,所以可避免钢制圆筒外壁溶解而损坏。


另外,生产中发现,此例中圆筒上端的两个开孔较大时,图中所示的﹡处不易沉积上铜镀层,这是为什么呢?根据上文的分析知道,利用双性电极原理进行电镀时,需要电镀的部位应有电流流入。圆筒上端的两个开孔较大时,电流很容易从开孔处流走而绕开﹡处,从而使﹡处因电流不易流入而沉积不上铜镀层。这点与普通电镀正好相反,在普通电镀时,﹡处因属于高电流密度区而更容易沉积上镀层。知道了问题产生的原因,就应该知道怎么解决这个问题,此处暂做保留。

例二

此例说明双性电极现象在电镀生产中的危害。


生产中发现,采用“一槽多筒”的形式(如四头机)滚镀双层镍时,两层镍之间容易出现结合力不良问题。镍层在大气中容易钝化,所以担心半亮镍出槽后再镀亮镍会结合力不良是可以理解的。但问题往往不是由半亮镍出槽后自然钝化引起的,而是由双性电极现象造成的半亮镍层钝化引起的。采用“一槽多筒”的形式生产时,滚筒出半亮镍槽和入亮镍槽总是一只一只地接替进行,当一只滚筒出(或入)槽时,其他滚筒的电镀仍在进行,则出(或入)槽滚筒中的零件因双性电极现象而表面钝化,在表面钝化的零件上镀亮镍就会很容易出现结合力问题。而采用单槽单筒时或采用单槽多筒时滚筒同时出(或入)槽,则不会产生双性电极现象,因而不会出现两层镍间的镀层结合力问题。知道了问题产生的原因,就应该知道怎么解决这个问题,如滚筒带电入槽、滚筒同时出入槽(此法在连续生产时可能不太好操作)等。


同样的道理,钕铁硼采用“一槽多筒”的形式打底或直接镀时,(除混合周期影响上镀易造成零件表面氧化腐蚀外),也会因双性电极现象造成零件表面氧化腐蚀而影响镀层与基体的结合力,因该问题较隐蔽容易被忽视,希望有关人员看到此文后能引起注意。


当然,以上例子问题的产生还有其内因所在,比如镍层容易钝化、钕铁硼表面化学活性极强,此时再加上外因——双性电极现象,内外因结合,造成零件表面钝化或氧化腐蚀而产生结合力不良问题。若是普通钢件采用“一槽多筒”的形式,虽然也会受到双性电极现象的影响,但氧化腐蚀不明显,若非质量要求很高基本可以忽略。


生产中因双性电极现象造成危害的例子还很多,比如电镀设备(如镀液中的不锈钢加热管、镀铬槽衬铅层等)因双性电极现象而腐蚀损坏,腐蚀产物污染镀液等,篇幅所限不再一一举例。



某圆筒形钢铁零件内壁需要镀铜,目的是防渗碳,而外壁则不允许有铜镀层,因外壁需要渗碳,若有铜镀层则无法渗碳。若采用普通电镀的方法,需要先在外壁做绝缘处理(如涂防镀剂、包裹绝缘材料等),等内壁镀完铜后,还要将外壁的绝缘物质去除,否则外壁不能渗碳,比较繁琐。但若利用双性电极现象进行圆筒内壁镀铜,则操作上会简单得多。请看如下示意图。

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