(1)阳极的功能
在电镀过程中,阳极过程与阴极过程是同时发生的,这两个过程既统一又矛盾。由于电镀过程中,阴极过程是获得产物的过程,因而是主要的过程;而将阳极过程视为从属于阴极过程的辅助过程。
阳极的功能之一是导电,是与阴极过程密不可分的过程。没有阳极与阴极形成的电场,就不可能有阴极过程,因此,导电是阳极首要的和必要的功能,这是任何阳极都必须具备的功能。
阳极的另一个功能提供欲镀金属的离子,但是这并不是必需的功能。也就是说,阳极也可以不提供阴极过程需要的金属离子,比如不溶性阳极。
但是不管是什么样的阳极,都将影响电解液的稳定性和镀层的质量,因而不能只重视阴极过程而忽视阳极过程。当然,对于理想的阳极过程,即金属可以成功地进行电化学溶解而进入电解液的过程,在电极过程动力学中已经有详尽的研究。正是基于这些研究,才使人们有可能在工艺实践中选择适当的阳极材料和电流密度,以及某些阳极活性剂,以保证阳极在电镀过程中的正常溶解。但是,即便在传统电镀过程中,也并不总是可以选择到理想的阳极,而不得不采用其他方法来加以弥补,例如,镀铬中使用的就是不溶性阳极,而完全依靠往镀液中添加铬酸来补充金属离子,这是因为有些阳极过程不能满足阴极过程的需要,当人们以阴极过程的正常进行为前提条件时,阳极不可能总是与阴极过程相适应的,不是电流密度达不到正常溶解的程度,就是溶解不是按需要的价态提供金属离子,或者溶解太快而大大地超过了随阴极过程的需要。这样,当阳极过程影响到阴.极过程的正常工作时,就必须采取措施调整阳极过程,以使整个电沉积过程得以正常进行。
(2)阳极的分类
电镀过程中常用阳极有如下几类。
①可溶性阳极。它是在电镀过程中可以在工作液中正常溶解而消耗的阳极。在大多数络合剂型的工作液或阳极过程能与阴极过程协调的简单盐溶液中使用的阳极,大多数是可溶性阳极,比如,所有的氰化物镀液,镀镍、镀锡等,都是采用可溶性阳极。并且,对于可溶性阳极来说,是需要镀什么金属,就要采用什么金属做阳极,绝对不可以张冠李戴。曾经有某电镀企业因放错了阳极而使镀液金属杂质异常上升导致镀液报废的例子。
并不是任意金属材料都可以用作阳极材料。对于可溶性阳极的材料,首先要求的是纯度,一般都要求其纯度在99.9%以上,有些镀种还要求其纯度达到99.99%,即行业中所说的“四个九”。其次是其加工的状态,对于高纯度的阳极,多半是经过电解精炼了的。有些镀种要直接采用电解阳极,如氰化物镀铜的电解铜板阳极、镀镍的电解镍板阳极等。但是,有时要求对阳极进行适当的加工,比如,锻压、热处理等,以利于正常溶解。
现在比较专业的做法是采用阳极篮装入经过再加工的阳极块或球,也有在阳极篮中使用特制的活性阳极材料,比如高硫镍饼等。
除使用阳极篮之外,可溶性阳极一般还需要加阳极套。阳极套的材料对于不同镀液采用不同的材料,通常是耐酸或耐碱的人造纺织品。
②不溶性阳极。它主要用于不能使用可溶性阳极的镀液,比如镀铬。镀铬不能使用可溶性阳极的原因主要有两条,一是阳极的电流效率大大超过阴极,接近l00%,而镀铬的阴极电流效率只有13%左右,如果采用可溶性阳极,镀液中的铬离子会很快增加以致超过工艺规范,镀液会不能正常工作;二是镀铬如果采用可溶性阳极,其优先溶解的一定是低阻力的三价铬,而镀铬主要是六价铬在阴极还原的过程,过多的三价铬会无法得到合格的镀层。
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