镀镍溶液深镀能力测试+文献综述(5)
凹穴法：该法阴极试片加工复杂，采用较少。
1.5 本课题主要研究内容
以不同型号的电池壳体电镀镍为研究对象，研究1孔径大小对镀层结构和形貌的影响,孔深度对镀层结构和形貌的影响和孔径-深度比镀层结构和形貌的影响的规律。
2 技术原理
2.1 电镀镍原理
(1)阴极过程
由于镍在电化反应中的交换电流密度较小(Ni2+，i0为10-8～10-9A/cm2；Zn2+，i0约为10-5A/cm2；Cu2+，i0约为10-3A/cm2)，因此镍本身具有较大的极化电阻，在单盐镀液中就有较大的电化学极化，获得良好的镀层，而且镍分散能力好，得到的镀层均匀，因此镀液种类虽多，但均由单盐组成。镀镍液中阳离子有Na+、Mg2+、NH4+、H+等，阴离子有SO42-、Cl-、OH-等，由于Na+、Mg2+、NH4+的电位较负，在电镀电位下，不发生电解反应，因此其阴极反应：
Ni2++2e→Ni
2H++2e→H2↑
生产中镀液pH=3～6之间（pH值高于6时，易生成Ni（OH）2沉淀，pH值低于3时析氢严重），因此H+的有效浓度很低，而镀液中Ni2+浓度很高。如当NiSO4•7H2O 350g/L时，Ni2+活度为0.0492mol/L，根据能斯特方程计算，镍析出的平衡电位为-0.29V；当pH=6或pH=3时，按照能斯特方程式计算，析氢的平衡电位分别为-0.36V和-0.18V。H2在镍上的超电位为0.42V（50℃，5A/dm2），析镍的超电位为0.34V，因此镍的实际析出电位为-0.63V，而PH=6时析氢的实际电位为-0.78V，pH=3时析氢的实际电位为-0.60V。实际析出电位非常接近或略低于Ni2+/Ni，因此镀镍溶液中，析镍的电流效率受酸度及镍离子浓度影响较大，镍离子浓度越高，酸度越低，析镍电流效率越高，反之，析镍电流效率越低。普通镀镍溶液中，当pH值降至2～3时，阴极析氢严重，镍难以析出；在接近中性的镀镍液中，pH值稍有变化，电流效率变化显著。
（2）阳极过程
镀镍一般采用金属镍为阳极材料，常有的电解镍、铸造镍、含硫镍、含氧等。正常情况下，镍阳极溶解的反应为
Ni-2e→Ni2+
此时，镍阳极呈活化状态，表面为灰白色，溶解的Ni2+不断补充溶液中的Ni2+浓度。
但由于金属镍易钝化，使溶解电位变正，导致镍溶解受阻，其他离子可能放电，主要发生如下反应，即
4OH--e→2H2O+O2↑
2Cl--2e→Cl2↑
由于氧气的生成又促使阳极表面钝化，进一步增加镍的溶解电位，阳极可能发生下列反应，即
Ni2+-e→Ni3+
Ni3+不稳定，水解后生成Ni（OH）3，进而分解为暗棕色的Ni2O3沉积到电极表面，使阳极完全钝化，停止溶解，导致阴极电流效率降低和镀层质量恶化。
Ni3++3OH-→Ni(OH)3↓
Ni(OH)3→Ni2O3+H2O
由于氯气析出，阳极上有时能嗅到氯气的气。
目前，解决阳极钝化的最有效的办法是向镀液中加入适当的阳极活化剂，常用的是氯化钠或氯化镍，Cl-对镍阳极的活化作用及机理查看参考文献1的相关内容。但氯离子含量不宜过高否则会引起阳极过腐蚀或不规则溶解，产生大量阳极泥悬浮于镀液中，使镀层粗糙或形成毛刺。生产中，为克服平板状镍阳极电流分布不均，铸造镍阳极产生泥渣多的缺点，为降低电极残留率，常将电解镍轧制成圆形截面，如镍球等，装入阳极袋中，以防止镍阳极泥进入镀液，产生毛刺。
3 工艺研究方法
3.1 工艺研究方法
实验设计是对实验进行科学合理安排，已达到最好的实验效果。由于本课题的题目的是测量不同口径，不同深度的钢壳的深镀能力，所以实验的设计方向对比实验：其目的是高效率的找出实验规律，按照实验材料的不同，又可以分为单因素优化实验和多因素优化实验。