電鍍是一種常見的金屬表面處理工藝，具有多種工業(yè)應(yīng)用，從純化妝品到保護(hù)涂層應(yīng)用。該過程使用電流將離子驅(qū)動到接受金屬表面，對幾個關(guān)鍵參數(shù)很敏感，仔細(xì)控制對于實(shí)現(xiàn)所需的電鍍效果至關(guān)重要?？梢哉{(diào)整電鍍液中的離子濃度、電鍍液溫度和電流密度等幾個因素來影響最終結(jié)果。電鍍過程產(chǎn)生了許多正確操作的經(jīng)驗(yàn)法則，但通過用 pH 測量代替常規(guī)規(guī)則，可以使用定量反饋來指導(dǎo)電鍍過程控制，以提高產(chǎn)品一致性和有效處理廢物。
準(zhǔn)備電鍍化學(xué)品
電鍍液的制備對電鍍工藝的成功至關(guān)重要。電鍍化學(xué)包括將金屬鹽溶解在溶劑中。產(chǎn)生的電鍍浴必須具有足夠高的金屬離子濃度以促進(jìn)零件的電鍍。當(dāng)氫離子 (H+) 被還原為氫氣 (H2) 時，在陰極發(fā)生電鍍。由于這些氫離子從陰離子膜中丟失，當(dāng)金屬離子（例如鎳離子）“介入”以取代氫離子時，就會發(fā)生電鍍。
有時，電鍍過程會在陰極上產(chǎn)生深灰色或黑色片狀沉積物。這通常被稱為“燃燒”。如果電鍍液準(zhǔn)備不當(dāng)，電鍍過程中會燃燒。如果金屬離子濃度過低，電流會使水水解產(chǎn)生氫離子（H+）和氫氧根離子（OH-）。氫氧根離子的產(chǎn)生會導(dǎo)致金屬氫氧化物的形成，例如氫氧化鎳 II (Ni(OH)2)，而不是金屬離子在零件表面的沉積。測量 pH 值可以讓操作員檢測到這種影響，因?yàn)闅溲醺x子的產(chǎn)生會導(dǎo)致 pH 值增加。
電鍍過程中防止燒焦的一些策略包括：增加電鍍液中金屬離子的濃度，增加陰極附近溶液的攪拌，提高操作溫度。
電鍍過程中控制pH值
此外，某些電鍍工藝可能會受益于使用緩沖劑（例如硼酸）。緩沖液可確保陰極周圍的 pH 值穩(wěn)定在金屬鍍層水平。電鍍過程的 pH 值取決于要電鍍的金屬以及溶劑和任何其他添加劑。添加劑。取決于金屬在溶劑中的溶解度，合適的 pH 值可以是酸性、中性或堿性。酸浴中的鎳和銅鍍層范圍為 3.8 至 4.2，很難超過 pH 5。堿性浴可用于更快地電鍍金、鋅和鉻等材料，合適的 pH 值為 9.0 至 13.0。
電鍍鎳3.8-4.2、電鍍銅3.8-4.2、電鍍金9.0-13、鍍鉻9.0-13、電鍍鋅9.0-13
在初始化妝和整個電鍍過程中監(jiān)測 pH 值 有助于發(fā)現(xiàn)程序錯誤。即使該過程在開始前已正確配置，pH 值也可用于監(jiān)測離子隨時間的消耗，并告知何時以及如何補(bǔ)充電鍍液。有效電流也是濃度的函數(shù)，因?yàn)殄円撼洚?dāng)兩個電極之間的電阻，因此可以使用 pH 監(jiān)測來確保提供恒定電流，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的沉積物。
電鍍廢水處理
電鍍廢水必須經(jīng)過處理以去除有毒化學(xué)物質(zhì)，然后才能排入市政下水道。正如電鍍過程中需要控制 pH 值以使金屬離子保持在溶液中一樣，pH 值也可用于廢水處理中以沉淀離子，以便通過沉淀和過濾去除。六價鉻對人體有劇毒，可以分兩步去除。首先通過降低 pH 值和增加氧化還原電位將六價鉻還原為三價鉻。然后，將pH值升高到8.5以上以使鉻以氫氧化鉻的形式沉淀。
鋅和銅也可以通過高 pH 調(diào)節(jié)去除，這會使金屬以氫氧化物絡(luò)合物的形式沉淀。然而，當(dāng)氰化物浴用作溶劑時，金屬與氰化物絡(luò)合，不能通過調(diào)節(jié)pH值來去除。鋅、銅、金和鎳通常都使用氰化物浴進(jìn)行電鍍。為了去除氰化物，增加氧化還原電位以將氰化物還原為氰酸酯，從而釋放金屬離子并使其與氫氧化物絡(luò)合并形成沉淀。
選擇 pH 電子
金屬表面處理涉及多個工業(yè)用水和廢水處理過程，這些過程可以使用在線傳感器和儀器來完成。但由于電鍍液和廢水中金屬離子濃度較高，因此，組合式 pH 電池可能需要經(jīng)常更換。組合式 pH 計依賴于探頭內(nèi)的銀和氯化銀參考溶液，該參考溶液可能被鉻、鉛和氰化物等重金屬離子污染。新的探頭設(shè)計通過防止通過連接處與傳感器接觸或延長離子在探頭內(nèi)的傳播路徑來保護(hù)參考溶液。一些探頭甚至使用其他參考解決方案。定期清潔以去除堆積物和沉淀物將最大限度地延長 pH 傳感器的使用壽命。 |
