硼酸在光亮镀镍中的作用硼酸是一种白色粉末状结晶物,分子量62,密度1.g/cm3。它是一种弱酸,电离度很小,电离常数为5.8×10-10.在水溶液中会产生如下的化学平衡:H3BO3H++H2BO3-.
硼酸是光亮镀镍的必要成分。由于镀镍液属弱酸性电解液(pH6),因而在光亮镀镍中除了发生镍离子在阴离子在阴极上放电而还原为金属镍的反应外(Ni2++2e=Ni),还存在氢离子还原为氢气的副反应:2H++2e=H2。因而在光亮镀镍中阴极区内的pH值会因氢气的析出而逐渐上升。当其上升到一定值就会影响电镀层质量。而硼酸在水溶液中电离出来的H+就能补充因氢气的析出而消耗的H+,以维持一定的酸度,防止酸度的急剧变化,使pH值相对稳定。这就是硼酸的缓冲作用。
电镀现场生产实践表明,光亮镍中的硼酸含量低于20g/L时,缓冲作用较弱,当其含量达到30g/L时,缓冲作用方始显著,所以普通镀镍液中硼酸含量宜控制在25~35g/L范围内;一般光亮镍中常以35~40g/L为宜;而现代光亮快速镀镍中则提倡硼酸含量在40~50g/L范围内。之所以提倡硼酸含量宜高一些,是因为在镀镍液中的硼酸除一部分离解为H+和H2B03-外,另有一部分硼酸会转化为四硼酸,反应式为:4H3B03H2B+5H20,四硼酸具有防止镍离子在阴极上形成氢氧化物或碱式盐的作用,比硼酸的缓冲作用更好。
当镀液中的pH值过低时,H+易于放电,阴极电流效率降低和光亮度下降,并使镀层产生针孔和麻点;pH过高,阴极周围的金属离子会以氢氧化物或碱式盐形式夹杂在镀层中,影响镍层质量使镀层产生诸如粗糙、脆性等缺陷和镀液变浑油。
由于常温下硼酸的溶解度为40g/L,所以当硼酸含量过于偏高时,会降低阴极电流效率,在温度低时易结晶析出,造成镀层粗糙、毛刺和原材料的浪费。
现代电镀研究和电镀生产实践表明,硼酸在光亮镀镍中不单纯起稳定PH值的缓冲作用,而且能扩大阴极光亮电流密度范围,以使用较高的电流密度,并使镀层结晶细致,不易烧焦,还能使镀层的延展性良好和改善镀层和基体金属结合力的作用。另外,由于硼酸的离解作用,有利于抑止硫酸镍的水解,使电沉积反应的顺利进行。
正由于硼酸有上述作用,所以现场生产中必须严格控制硼酸含量和正确使用,避免因硼酸而引起的故障。
