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西北工業(yè)大學 (710072)

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摘要：本文詳細介紹了不同類型刷鍍用陽極的基本特性及其選用原則，指出每一類陽極都有其獨有的特點和不足，選用陽極時應具體問題具體分析。陽極使用不當時，可能導致刷鍍質(zhì)量下降、成本增加、環(huán)境污染或安全生產(chǎn)問題。相比之下，選用FJY系列自補償刷鍍技術、使用金屬活性陽極具有更多的優(yōu)點。

關鍵詞：FJY刷鍍，陽極，電刷鍍

1 前言

　　雖然在很多資料或刷鍍書籍上都介紹刷鍍陽極的特點及使用方法，但是，直到如今，也只有少數(shù)人能恰當?shù)剡x用刷鍍陽極，經(jīng)常有人因陽極使用不當而導致刷鍍失敗。為了進一步詳細說明不同種類陽極的特點及其使用過程中應注意的事項，本文再次就刷鍍陽極的使用方法給出具體的指導意見，以免刷鍍工作者因為陽極使用不當而帶來不必要的經(jīng)濟損失。

2 陽極的種類

　　根據(jù)電化學反應過程中陽極的作用，可將其分為兩大類，一類是不溶性陽極，另一類是可溶性陽極。每一大類陽極又包含許多性能各異分支，本文僅講述常見刷鍍陽極的種類、特點及使用方法。

　　2.1不溶性陽極

　　在刷鍍過程中，陽極材料本身不發(fā)生化學變化(但可能發(fā)生物理變化，如粉化、變色等)，陽極只起導電作用。在陽極上發(fā)生的陽極反應主要是析出氧氣(如常規(guī)快鎳)、析出氯氣(如特殊鎳)、析出混合氣體(氧氣、氯氣)、或鍍液中低價金屬離子氧化成高價離子的反應(如刷鍍鐵、刷鍍錫過程中低價鐵離子、錫離子的氧化等)。具有這種特性的刷鍍不溶性陽極包括：石墨、金屬鉑、鉑-銥合金、鍍鉑鈦陽極、貴金屬材料(金或鍍金陽極)、DSA陽極(鈦材表面導電性改性材料)等。近年來，也有人開始使用不銹鋼陽極，雖然它不是嚴格意義上的不溶性陽極(因為不銹鋼作陽極時會發(fā)生不同程度的電化學溶解)，但很多人為了制作仿形陽極，使用它代替難以仿形的石墨陽極刷鍍大型、異型零件。常用不溶性陽極的種類及其特點如下。

　　2.1.1 石墨陽極

　　高純石墨是常用的不溶性陽，目前大多數(shù)用戶刷鍍時使用的都是石墨陽極。石墨陽極的優(yōu)點是廉價，不會對鍍液造成嚴重污染。石墨的缺點是易粉化，鍍液的電流效率越低(沉積速度慢的鍍液，電流效率通常較低)，粉化越嚴重，如果不及時去掉粉化層，很難正常刷鍍。石墨機械強度差，不易制成輕便的大型陽極和形狀復雜的小型陽極也是其缺點之一。石墨材料的品種很多，作為刷鍍陽極使用的石墨應具有高純度、高密度、高強度的特性。否則不宜作刷鍍陽極使用。下圖是石墨陽極實物照片。

　　2.1.2 金屬鉑陽極

　　金屬鉑(或鉑-銥合金)是性能最好的不溶性陽極。這是因為金屬鉑具有最好的化學穩(wěn)定性，因此不會污染鍍液。金屬鉑比石墨有更好的導電性，而且陽極反應的過電位小，有利于在較低的電壓下刷鍍高質(zhì)量的鍍層。但是金屬鉑的價格太貴(比黃金還要貴一倍)，沒有人敢使用價格如此高昂的刷鍍陽極，我們也只是在無氰電刷鍍金時用用它。下圖是金屬鉑陽極的實物照片。

　　2.1.3 鍍鉑鈦陽極

　　替代純鉑陽極的最好途徑是使用鍍鉑陽極，目前可供選用的鍍鉑陽極是鍍鉑鈦陽極。鍍鉑鈦陽極是在鈦材上電鍍一層厚度為1微米以上的純鉑，其電化學性能與純鉑相近。該陽極的價格約為150-250元/平方分米(價格與鍍鉑層厚度有關)。國內(nèi)有很多廠家生產(chǎn)鍍鉑鈦陽極，相比之下，國外進口的鍍鉑鈦陽極具有更長的使用壽命，價格差別并不大。下圖是鍍鉑鈦陽極的實物照片。

　　2.1.4 DSA陽極

　　比鍍鉑鈦陽極稍便宜的是DSA陽極(也稱作尺寸穩(wěn)定型陽極)，近年來在電解工業(yè)常用這類不溶性陽極。它是利用高溫燒制的辦法在鈦材表面形成具有電化學活性的稀貴金屬氧化物，其作用相當于鍍鉑鈦陽極。與鍍鉑鈦陽極相比，DSA陽極的使用壽命、允許加載的電流密度要低一些。合格的DSA陽極可以在100A/平方分米的電流密度下連續(xù)工作80小時以上。有很多廠家生產(chǎn)DSA陽極，價格約為100元/平方分米。在使用DSA陽極時，應針對不同的鍍液特性選擇恰當DSA陽極。陽極上發(fā)生析氧反應(快速鎳)的應選用析氧型DSA陽極;陽極上發(fā)生析氯反應(特殊鎳)的應選用析氯型DSA陽極，否則會降低陽極的使用壽命。下圖是DSA陽極的實物照片。

　　2.1.5 不銹鋼陽極

　　很多人開始喜歡用不銹鋼作陽極，相對于前面提到的幾種不溶性陽極而言，不銹鋼陽極具有價廉、易得、成形、使用方便等特點。在鍍液供應充足的情況下，也能夠保證刷鍍質(zhì)量。但是，需要強調(diào)的是，不能選用低質(zhì)量的不銹鋼(如1Cr13,2Cr13不銹鋼等)、不能選用不知牌號的不銹鋼作陽極。因為不銹鋼是一類以鐵為主要成份，添加多種合金元素(鉻、鎳、鉬、鈦、鈮等)的合金材料，這些金屬元素在刷鍍過程中會溶解到鍍液中，縮短鍍液的使用壽命，降低鍍層質(zhì)量。如果必須選用不銹鋼作陽極，一定要選用化學穩(wěn)定性好的超低碳不銹鋼(如316L，304L等)，至少要選用比1Cr18Ni9Ti穩(wěn)定性更好的不銹鋼材料。實踐證明不論選用哪一類的不銹鋼，都會降低鍍液的使用壽命，因此應經(jīng)常更新鍍液，加大鍍液的循環(huán)量。一般說來，刷鍍時所用鍍液的成本只占維修收費金額的5-10%，為了快速、方便的完成刷鍍?nèi)蝿?，只要能及時更新鍍液，可以使用高質(zhì)量的不銹鋼陽極。下圖是不銹鋼陽極的實物照片。

　　2.2 可溶性陽極

　　使用不溶性陽極刷鍍的缺點是在刷鍍進行的過程中，鍍液的組成、鍍層的性能不斷地發(fā)生著變化，導致刷鍍質(zhì)量劣化。當鍍液組成變到一定程度后，盡管鍍液中仍含有待鍍的金屬離子，但鍍液已不能再繼續(xù)使用下去。實踐證明，鍍液的利用率不到60%。但是，到目前為止，即使是電刷鍍行業(yè)知名的賽來創(chuàng)(Selectron)、達立克(Dalic)、以及波音(Boeing)飛機工業(yè)公司，在實際電刷鍍生產(chǎn)中使用的仍然是以使用不溶性陽極為主的電刷鍍技術。

　　近年來，越來越多的人開始試用可溶性陽極刷鍍技術，許多商家也都宣稱自己擁有可溶性陽極刷鍍技術。其實采用可溶性陽極刷鍍并不難，一般說來，只要使用的是強酸性鍍液，添加一些促進陽極溶解的活化劑，在低電流密度下刷鍍是可以的。但是，由于酸性鍍液存在的問題很多，如氫脆、腐蝕、出現(xiàn)疏松的置換層等問題，真正好的可溶性陽極刷鍍技術并不多見。

　　屬于可溶性陽極的材料很多，應根據(jù)鍍液的特性不同而選用。例如，在常見的酸性電刷鍍鐵技術應選用的鐵陽極，酸性鍍銅時可選用磷銅陽極，目前有人推出的酸性鍍鎳中選用鎳陽極。

　　西北工業(yè)大學研制成功具有自補償特性的FJY系列可溶性陽極刷鍍技術是一類近中性鍍液，并在許多軍民關鍵設備上得到成功應用。對于超大型、異型零件，建議使用該類鍍液。FJY系列自補償刷鍍技術的另外特點還包括刷鍍成本降低5-10倍、沉積速度提高10倍、鍍層硬度高等一系列優(yōu)點。下圖是自補償(鎳)陽極的實物照片。

3 結(jié)論

　　通過上述關于不同類型刷鍍陽極特性及選用原則的介紹可知，每一類陽極都有其獨有的特點，選用時必須具體問題具體分析。陽極使用不當時，可能導致刷鍍質(zhì)量下降、成本增加、環(huán)境污染或安全生產(chǎn)問題。相比之下，選用FJY系列自補償刷鍍技術、使用金屬活性陽極具有更多的優(yōu)點。

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