電鍍是一種常見的金屬表面處理工藝，具有多種工業應用，從純化妝品到保護涂層應用。該過程使用電流將離子驅動到接受金屬表面，對幾個關鍵參數很敏感，仔細控制對于實現所需的電鍍效果至關重要。可以調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果。電鍍過程產生了許多正確操作的經驗法則，但通過用 pH 測量代替常規規則，可以使用定量反饋來指導電鍍過程控制，以提高產品一致性和有效處理廢物。
準備電鍍化學品
電鍍液的制備對電鍍工藝的成功至關重要。電鍍化學包括將金屬鹽溶解在溶劑中。產生的電鍍浴必須具有足夠高的金屬離子濃度以促進零件的電鍍。當氫離子 (H+) 被還原為氫氣 (H2) 時，在陰極發生電鍍。由于這些氫離子從陰離子膜中丟失，當金屬離子（例如鎳離子）“介入”以取代氫離子時，就會發生電鍍。
有時，電鍍過程會在陰極上產生深灰色或黑色片狀沉積物。這通常被稱為“燃燒”。如果電鍍液準備不當，電鍍過程中會燃燒。如果金屬離子濃度過低，電流會使水水解產生氫離子（H+）和氫氧根離子（OH-）。氫氧根離子的產生會導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，因為氫氧根離子的產生會導致 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測 pH 值 有助于發現程序錯誤。即使該過程在開始前已正確配置，pH 值也可用于監測離子隨時間的消耗，并告知何時以及如何補充電鍍液。有效電流也是濃度的函數，因為鍍液充當兩個電極之間的電阻，因此可以使用 pH 監測來確保提供恒定電流，從而產生穩定的沉積物。
電鍍廢水處理
電鍍廢水必須經過處理以去除有毒化學物質，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 調節去除，這會使金屬以氫氧化物絡合物的形式沉淀。然而，當氰化物浴用作溶劑時，金屬與氰化物絡合，不能通過調節pH值來去除。鋅、銅、金和鎳通常都使用氰化物浴進行電鍍。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合并形成沉淀。
選擇 pH 電子
金屬表面處理涉及多個工業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 電池可能需要經常更換。組合式 pH 計依賴于探頭內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的傳播路徑來保護參考溶液。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。 |
