C. M. Whittington , Kinny L. K. Yeung , W. Y. Lo , 全成軍(譯)

（1.C. M. Whittington & Associates Pty Ltd, Melbourne and Hong Kong；2.香港生產(chǎn)力促進(jìn)局，香港；3.FCI Asia Pte Ltd, Singapore）

在國家和國際標(biāo)準(zhǔn)中，均指出精煉鎳適合用作電鍍用陽極。

鎳陽極的開發(fā)過程以及J. K. Denis與T. E. Such[1]、D. R. Gabe[2]和Whittington等人[3]的文獻(xiàn)綜述中曾報(bào)道鎳陽極溶出時(shí)的特性。在電鍍和電鑄工藝中，均以鈦籃盛裝各種類型的商用精煉鎳作為陽極。這些精煉鎳的形狀包括電解鎳陰極板的方形切塊，產(chǎn)生于電鑄金屬模芯平面上的圓餅形，羰基鎳球形顆粒及被機(jī)械方法壓平的顆粒。壓成塊狀的鎳粉(不論是否燒結(jié))不適合于做電鍍陽極應(yīng)用，因?yàn)樗鼤?huì)在陽極籃中分解為導(dǎo)電差的鎳渣。

1965 年，Sellers及 Carlin[4]基于 Wesley 的文章[5]，指出硫是活化鎳反應(yīng)的最有力的添加元素。電鍍鎳主要采用瓦特電解液。在正常溫度和pH條件下，人們發(fā)現(xiàn)硫能減少極化，令鎳陽極的溶解更順利，并且陽極電壓比純鎳低0.4 V。他們指出：“雖然這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果有趣和重要，但鎳在電鍍工廠生產(chǎn)中的表現(xiàn)行為是更為實(shí)際的問題?！彪m然許多發(fā)表于上世紀(jì)60年代末至70年代的文章報(bào)道了優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果，但以下問題并沒有解決：

(1) 將受控的試驗(yàn)工廠里長期陽極良好溶解的結(jié)果復(fù)制并推廣和應(yīng)用到現(xiàn)代化的電鍍生產(chǎn)實(shí)踐，或應(yīng)用到不同行業(yè)的電鍍廠生產(chǎn)本身。

(2) 鎳陽極裝于底部也導(dǎo)電的鈦陽極籃里，并且加上緊身陽極袋，能否順利溶解仍然是一個(gè)顯著的問題(這對鍛造或鑄造的鎳陽極而言非常重要)。

(3) 因?yàn)樾纬刹蝗芙?、不?dǎo)電的陽極殘?jiān)孕枰ㄆ谇逑搓枠O、鈦籃和陽極袋。

(4) 從不同的精煉廠出產(chǎn)了各種各樣商用鎳陽極原料。

操作員報(bào)告需要定期清洗陽極、鈦籃和陽極袋是因?yàn)椴蝗艿年枠O渣，而那些使用含硫(含 0.02%的硫)活性鎳者會(huì)遇到電壓/電流不穩(wěn)定以及大量黑色不溶殘?jiān)e聚。這兩個(gè)問題使得工廠必需采用昂貴的保養(yǎng)維護(hù)制度，暫停生產(chǎn)并清理陽極袋內(nèi)的殘?jiān)扒逑粹伝@內(nèi)的鎳陽極。

停止生產(chǎn)，重新啟動(dòng)時(shí)的次品，撕裂的陽極袋，損失的鎳渣、金屬鹽，有機(jī)添加劑損耗和廢水處理都導(dǎo)致顯著的生產(chǎn)成本增加。此外，工人暴露于可溶性鎳鹽可能引起接觸性皮炎，吸入致癌的霧化電解液會(huì)危害健康。兩者都是職業(yè)健康與安全(OH&S)的重要問題。

在本研究中，筆者開發(fā)出模擬生產(chǎn)和分析的方法，以評估不同類型的精煉鎳在鈦籃中的陽極溶解特性。由于迄今為止最大的消耗均在裝飾鍍鎳的應(yīng)用，因此本研究同時(shí)使用了掛鍍和橫向滾鍍設(shè)備來模擬生產(chǎn)情況。

1 實(shí)驗(yàn)

工業(yè)常用的各種鎳陽極類型及產(chǎn)地列于表1。

研究采用傳統(tǒng)的瓦特裝飾性鍍鎳電解液，并使用正常操作參數(shù)以及一般商用光亮鍍鎳的有機(jī)添加劑。

圖1顯示了試驗(yàn)用的掛鍍及滾鍍的鍍槽及相關(guān)設(shè)備，配備了鈦陽極籃、陽極袋、恒溫控制加熱器和連續(xù)過濾設(shè)備。掛鍍采用空氣攪拌和虛擬陰極，而水平滾鍍采用虛擬緊固件作為陰極。

鈦籃被聚丙烯(PP)陽極袋緊緊圍繞及捆綁，因此任何細(xì)小的鎳塊或其殘?jiān)鼘⒈Ａ粼诨@內(nèi)，并繼續(xù)接受陽極電流以得到完全溶解。

表1 精煉鎳類型和來源Table 1 Refined nickel forms and origin

圖1 滾、掛鍍試驗(yàn)用中試鍍槽及相關(guān)設(shè)備Figure 1 Pilot plating tanks and associated equipment for rack and barrel plating tests

采用硫活化的鎳(含 0.02%的硫)會(huì)形成硫化鎳殘?jiān)粼陉枠O籃內(nèi)，導(dǎo)致直流電鍍中電路的電阻增加，因此，恒定電流的電鍍時(shí)間需加以延長，直至電壓穩(wěn)定。

為了確定剩余在陽極鈦籃及陽極袋中的鎳渣能在電解陽極的條件下得以溶解，構(gòu)建了一個(gè)測試槽，如圖2。

(800 ± 10) mL的標(biāo)準(zhǔn)瓦特電解液放到實(shí)驗(yàn)鍍缸中并在標(biāo)準(zhǔn)工藝條件下運(yùn)作。

圖2 用于溶解電鍍測試后陽極殘?jiān)难b置Figure 2 Apparatus for dissolution of anode fines remaining after plating tests

從N1、N3、N4、N5、N7和N8中取出7 ～ 10 g的鎳渣，放到一個(gè)多孔燒結(jié)玻璃膜的惰性容器作測試。鉑電極放進(jìn)鎳渣當(dāng)中，用以提供陽極電流。電鍍?nèi)芤壕S持在正常的操作溫度、pH并加上攪拌，使用4 cm2的銅片作虛擬陰極，陰極電流密度為3.0 A/dm2，直到陽極極化電壓增加，表示鎳溶解實(shí)驗(yàn)完成。大約 50%的陽極殘?jiān)?8 h內(nèi)溶解，消耗了4.6 A·h。

2 結(jié)果與討論

2. 1 功耗

2. 1. 1 掛鍍

圖 3顯示了在固定的陰極面積及恒定電流密度3.0 A/dm2的條件下，鈦籃中不同類型的精煉鎳陽極在頭100個(gè)小時(shí)掛鍍時(shí)所需的電壓。

圖3 以恒電流3.0 A/dm2掛鍍100 h過程中電壓隨時(shí)間的變化Figure 3 Variation of voltage with time for 100 h of rack plating at constant current of 3.0 A/dm2

利用純鎳25 mm × 25 mm方塊(N3和N4)、圓餅(N2)和扁平珠粒(N8)作為一般工業(yè)基準(zhǔn)，含硫活化鎳(N1)的溶解電壓低0.4 V，純鎳 25 mm × 25 mm方塊(N5)高 0.1 V，50 mm × 50 mm 方塊(N6)則高 0.4 V，100 mm × 100 mm方塊(N9號)和羰基鎳珠(N7)同樣會(huì)高0.45 V。

使用 100 mm × 100 mm方塊時(shí)，鎳件與鈦籃之間的供電接觸點(diǎn)較少。正常來說，每一個(gè)接觸點(diǎn)能提供相當(dāng)于25 mm × 25 mm的正方形塊16倍大的面積。100 mm × 100 mm的正方形塊需要更高的電壓才能提供相同的電流，或在固定電壓時(shí)只能提供較低的電流。當(dāng)接觸點(diǎn)與鈦籃之間距離很大時(shí)，鈦氧化物的擊穿電壓可能被超過，而導(dǎo)致鈦本身的腐蝕，鈦籃網(wǎng)上會(huì)出現(xiàn)明顯的孔以及有麻點(diǎn)出現(xiàn)在鈦籃的側(cè)板。這些問題經(jīng)常出現(xiàn)在采用100 mm × 100 mm方塊鎳陽極的生產(chǎn)工廠。

使用含硫活性電解鎳的生產(chǎn)工廠報(bào)告稱，隨著時(shí)間延長(超過幾周或幾個(gè)月)，需要不斷增大電壓以保持恒定的電鍍電流。這是由于不溶性鎳硫化物殘留累積和由此產(chǎn)生的電阻增加所引起。為此，進(jìn)行了2 600 h長期掛鍍測試，但此試驗(yàn)沒有必要在滾鍍中重復(fù)。圖4顯示了在陽極鈦籃內(nèi)含硫活性電解鎳長期溶解的結(jié)果。

圖4 以恒電流3.0 A/dm2掛鍍的條件下含硫活性電解鎳(N1)的長期陽極溶解Figure 4 Long term anodic dissolution of sulfur activated electrolytic nickel (N1) under rack plating conditions, at constant current of 3.0 A/dm2

以 3.0 A/dm2相同的電流密度及在固定的陰極面積進(jìn)行了長達(dá)7 800 A·h(即電鍍2 600 h)的測試，不斷增加電壓以保持恒定電流是必要的。這是由于鎳作為陽極溶解時(shí)產(chǎn)生及累積了不能溶解、細(xì)化及不導(dǎo)電的硫化鎳殘?jiān)Ｒ约冩囎魃虡I(yè)基準(zhǔn)，初始穩(wěn)定后，含硫活化電解鎳的起始電壓會(huì)低0.4 V。但經(jīng)過3 900 A·h之后(即電鍍1 300 h)，電壓逐步增大至純鎳基準(zhǔn)水平。繼續(xù)延長時(shí)間直至7 800 A·h之后，電壓比純鎳高0.4 V。許多生產(chǎn)廠家的實(shí)際情況也證實(shí)了這一結(jié)論。

2. 1. 2 滾鍍

圖 5顯示了將不同類型的精煉鎳放于陽極鈦籃中，在滾桶裝載同樣2.5 kg緊固件后以穩(wěn)壓16.0 V進(jìn)行滾鍍時(shí)的電流變化。該測試不包括含硫活化鎳。

圖5 以16.0 V恒電壓滾鍍100 h內(nèi)電流和功率的關(guān)系Figure 5 Current and power relationships for 100 h of barrel plating at constant voltage of 16.0 V

在恒定16.0 V電壓下，電流最低的是100 mm ×100 mm鎳塊(N9)，為17 A；鎳珠(N7)為19.8 A，純鎳25 mm × 25 mm鎳塊(N5)為20.5 A，50 mm × 50 mm鎳塊(N6)為21.0 A，鎳餅(N2)和25 mm × 25 mm鎳塊(N3)為 24.8 A；而25 mm × 25 mm鎳塊(N4)提供了26.0 A電流。N1和N8沒有參與測試。

2. 2 陽極效率

所有類型的陽極溶解效率都大于99%，因此放于傳統(tǒng)的陽極鈦籃中都適合于商業(yè)應(yīng)用。

2. 3 陽極殘?jiān)?/h3>

在掛鍍及滾鍍實(shí)驗(yàn)中所收集的陽極殘?jiān)?，以每次試?yàn)鎳溶解總質(zhì)量的百分比表示，列于表2及表3。

表2 掛鍍中陽極溶解后剩下的不溶性殘?jiān)?N7沒有進(jìn)行測試)Table 2 Insoluble residue remaining after anodic dissolution in rack plating (N7 not tested)

表3 滾鍍中陽極溶解后剩下的不溶性殘?jiān)?N1和N2沒有進(jìn)行測試)Table 3 Insoluble residue remaining after anodic dissolution in barrel plating (N1 and N2 not tested)

2. 3. 1 掛鍍

純電解鎳N2、N3、N4、N5和N6各產(chǎn)生外觀相似、質(zhì)量比約 0.4%的鎳殘?jiān)8比較難以評估，因?yàn)殛枠O溶解后殘留薄半球(反映了鎳珠在羰基過程中的層狀結(jié)構(gòu))。這些薄半球被移除后，其鎳殘?jiān)馁|(zhì)量比是1.11%。硫活化鎳N1的鎳殘?jiān)馁|(zhì)量比是0.63%。

2. 3. 2 滾鍍

純電解鎳N3、N5、N6和N9各產(chǎn)生質(zhì)量比約0.2%或更少的鎳殘?jiān)?，?N4產(chǎn)生的鎳殘?jiān)|(zhì)量比大于0.4%，這些鎳殘?jiān)庥^相似。N7和N8比較難以評估，因?yàn)殛枠O溶解后殘留薄半球。同樣，這些薄半球被移除后，其鎳殘?jiān)馁|(zhì)量比分別是0.3%和0.45%。

圖6給出完成了電鍍測試后剩余在鈦陽極籃及陽極袋中陽極殘?jiān)膬蓚€(gè)例子。

精煉鎳在陽極鈦籃中溶解時(shí)，鎳件變得越來越小且細(xì)顆粒不斷增生。表4顯示了利用如圖2所示的試驗(yàn)裝置所量度的陽極殘?jiān)褂寐省?/p>

N3、N4、N5、N7和N8純鎳的鎳渣，溶解出鎳的質(zhì)量比(即陽極殘?jiān)褂寐?大約等同于由化學(xué)分析得悉的數(shù)據(jù)；在最高純度的N4中，兩者更有特別密切的關(guān)系。含硫的N1有10個(gè)百分點(diǎn)左右的差異，可能是由于不溶性陽極渣不均勻所致。

圖6 電鍍試驗(yàn)后陽極殘?jiān)耐庥^Figure 6 Appearance of anode fines remaining after plating tests

表4 使用圖2的裝置測試陽極殘?jiān)芙夂笫Ｓ嗟牟蝗芪?N2、N6、N9沒有進(jìn)行測試)Table 4 Insoluble residue remaining after dissolution of anode fines (N2, N6 and N9 not tested) using set-up of Figure 2

這些陽極殘?jiān)娜芙鉁y試項(xiàng)目表明：

(1) 硫活化電解鎳留下不溶物，它們會(huì)分割出細(xì)小殘留物(已知是含硫化合物)，并繼續(xù)累積。

(2) 純鎳幾乎完全溶解，但仍有少量可測量的殘留物足以區(qū)分鎳的來源及類型。從這一研究來看，想充分利用所有鈦陽極籃內(nèi)的鎳塊，鎳渣必須持續(xù)地接受陽極電流以確保陽極完全溶解。在實(shí)踐中最好的解決方法是使用緊身陽極袋，并且不予干擾。

2. 4 表面微孔點(diǎn)蝕

以N1、N3、N4和N5這4種有代表性的不同類型和來源而又用于工業(yè)中的精煉電解鎳，使用 ASTM G46-1994的方法分析點(diǎn)蝕坑的密度和深度。圖7顯示了表面蝕孔的數(shù)量、平均深度和最大點(diǎn)蝕深度，結(jié)果如下：

(1) N1有大量的表面孔蝕，是由當(dāng)中0.02%的硫所引起。但是，小孔沒有形成不受控的更大的孔蝕而最終形成一個(gè)完全多孔結(jié)構(gòu)，大概是由于溶出的不溶性鎳化合物堵塞了初期的小孔。

(2) N3的表面孔蝕最少，它們不會(huì)發(fā)展成大型孔蝕。

(3) N4沒有大量的表面孔蝕，但它們發(fā)展成大而深的麻孔，從而形成一個(gè)非常多孔的表面。

(4) N5開始時(shí)有大量的孔蝕，但不會(huì)發(fā)展成深的麻孔。

圖7 不同精煉鎳陽極溶解后的表面點(diǎn)蝕狀況Figure 7 Surface pitting of different refined nickels under anodic dissolution

本研究沒有嘗試去解釋在微觀上這些孔蝕形成的差異及其原因。但由于高度多孔結(jié)構(gòu)有較大的有效陽極面積，以較低的表面電流密度作溶解，可令局部極化的可能性大大減少或消除。這與對不同類型的鎳陽極電流與電壓關(guān)系的觀察大致相同。

以這種孔蝕機(jī)理溶解會(huì)導(dǎo)致陽極出現(xiàn)破壞性結(jié)構(gòu)。其實(shí)Sellers和Carlin[4]已報(bào)道過，常見純鎳溶解是以這種方式發(fā)生，并出現(xiàn)不規(guī)則海綿狀殘?jiān)?/p>

DiBari[6]指出，羰基純鎳珠的溶解是不均勻的，因?yàn)樗怯赏耐鈿ぷ龀?，?huì)導(dǎo)致外殼分離。鎳珠通過表面孔蝕向內(nèi)部溶解，并可能在較后的溶解階段形成空心結(jié)構(gòu)。這類似于一般電解鎳形成“海綿”的狀態(tài)。

2. 5 堆積密度

新鎳陽極的堆積密度與鈦籃內(nèi)在穩(wěn)定工作狀態(tài)下溶解的鎳陽極的堆積密度比較見表5。

表5 新陽極鈦籃內(nèi)未使用的精煉鎳陽極的堆積密度與穩(wěn)定狀態(tài)下陽極鈦籃內(nèi)正溶解的鎳陽極的堆積密度比較Table 5 Packing density of refined nickel in new anode basket of undissolved nickel versus working anode basket of dissolving nickel under steady state

表5顯示，工作鈦籃內(nèi)，高度多孔結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了較低的鎳陽極堆積密度，即在同一尺寸的陽極鈦籃內(nèi)鎳件有較低的凈重。純鎳25 mm × 25 mm(N4)的堆積密度最低，甚至低于100 mm × 100 mm的鎳塊(N9)。而硫活化電解鎳(N1)的堆積密度高出17%以上，扁珠鎳(N8)高出18%以上，羰基鎳珠(N7)則高出25%以上。

2. 6 所涉及的工業(yè)問題

這項(xiàng)研究對商業(yè)鎳電鍍和電鑄廠商在決定以最優(yōu)方式使用用于鈦籃里的精煉鎳陽極提供了指導(dǎo)方針。

2. 6. 1 功耗

第一，所有類型的鎳陽極在掛鍍和滾鍍條件下的效率都大于99%。

第二，硫活化電解鎳(含硫 0.02%)初始溶解電壓低于其他類型純鎳0.4 V。然而，積累細(xì)小殘?jiān)?，不溶性及不?dǎo)電的鎳硫化物殘留導(dǎo)致電阻增加，直至取出陽極、鈦籃及陽極袋清理。此外，最初電位低0.4 V是暫時(shí)的，不等于整體工藝過程會(huì)節(jié)約，因?yàn)檫@將被加熱電解液所需的外部能量抵消。

第三，純精煉鎳不會(huì)產(chǎn)生不導(dǎo)電鎳渣，可在穩(wěn)定的電流和電壓的條件下長期操作。它們并不需要像硫活化鎳或其他有不溶殘?jiān)e累類型的鎳陽極那樣做定期清理。

第四，純鎳塊的形狀與大小對功耗和陽極鈦籃腐蝕存在潛在影響：

(1) 25 mm × 25 mm鎳塊及直徑約25 mm的鎳餅具有最低的電力需求。對于有較高電壓要求的滾鍍，有明顯電力需求的差異。在同一電壓使用更多的電流會(huì)使電鍍速度加快及每天的產(chǎn)能增加；若每天裝載量相同，以較低的電壓進(jìn)行電鍍能降低功耗。

(2) 由于鎳塊與鈦籃之間有較少的接觸點(diǎn)，與情況(1)相比，50 mm × 50 mm的鎳塊需要更大的功率，在固定電流下需要更高的電壓或在固定電壓下產(chǎn)生較低的電流。

(3) 扁珠與25 mm × 25 mm鎳塊及25 mm直徑鎳餅有相似的功耗。然而，其陽極殘?jiān)臄?shù)量是測試中所有類型純鎳中最多的。

(4) 鎳珠需要比上述情形更大的功率，由于堆積密度大于其他類型的精煉鎳，因此電解液的流動(dòng)受限制。由此產(chǎn)生的濃差極化需要通過增大電壓以保持恒定電流，或在固定的電壓下只能提供較低的電流。

(5) 100 mm × 100 mm鎳塊最令人不滿意。更少的電接觸點(diǎn)需要更高的電壓提供固定電流，或在固定電壓下只能提供較低的電流。若接觸點(diǎn)的間距較大，在工業(yè)上鈦籃的腐蝕會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)。

2. 6. 2 材料利用率

優(yōu)化資源利用率是高效生產(chǎn)的關(guān)鍵。這包括所有有關(guān)費(fèi)用，如材料、人工、管理和間接費(fèi)用，以及解決環(huán)境問題和關(guān)注工人的OH&S。

2. 6. 3 堆積密度

堆積密度限制了在鈦陽極籃內(nèi)鎳庫存的質(zhì)量，即所謂工作進(jìn)程中(WIP)的庫存。所有投資在陽極鈦籃內(nèi)鎳的價(jià)值，對運(yùn)用生產(chǎn)過程的營運(yùn)資金具有重大影響。

新鎳塊的堆積密度只一次性適用于新的生產(chǎn)線，對于后續(xù)生產(chǎn)條件是沒有代表性的。在穩(wěn)定的生產(chǎn)過程中，鈦籃里的鎳陽極是補(bǔ)加的新鎳塊和溶解中的舊鎳塊的混合，所以堆積密度的測試必須以包含經(jīng)歷各個(gè)陽極溶解階段的鎳塊填充在“工作中的陽極籃”上進(jìn)行。

精煉鎳在陽極溶解時(shí)能發(fā)展出高度多孔結(jié)構(gòu)，提供最低的堆積密度。電鍍用鎳可以根據(jù)其形狀、大小和來源進(jìn)行評估，以便獲取在鈦陽極籃內(nèi)最低的堆積密度，令營運(yùn)資金得以最佳利用。

2. 6. 4 陽極鎳渣

如果檢查在穩(wěn)定狀態(tài)下工作的陽極籃，多數(shù)會(huì)發(fā)現(xiàn)一小部分的鎳渣在底部托盤或陽極袋的周圍。問題在于，這些鎳渣是否最終也會(huì)被陽極溶解，或留下一些必須定期清理的不溶殘?jiān)?/p>

硫活化電解鎳產(chǎn)生不溶性殘?jiān)燃冩嚩喑?5%。這說明了為什么在生產(chǎn)工廠會(huì)發(fā)現(xiàn)黑色、細(xì)小的殘留物積累并導(dǎo)致如上所述的電阻增大。

純電解鎳留下很少許的不溶物。評估不同來源的純電解鎳發(fā)現(xiàn)顯著的差異，這與電解鎳表面微孔點(diǎn)蝕的觀測結(jié)果一致。

與電解鎳相比，羰基鎳產(chǎn)品的含碳量較高。尤其是機(jī)械壓制的扁珠，會(huì)產(chǎn)生比其他未鍛造類型的純鎳更多的不溶物。此外，來自羰基類的陽極殘?jiān)ú糠秩芙獾谋づc半球。

2. 7 陽極維護(hù)──最佳實(shí)踐

綜上所述，提供以下建議：

第一，使用精煉的純鎳在陽極溶解時(shí)剩下很少或根本沒有不溶物，定期清洗陽極、鈦籃和陽極袋是不必要的。節(jié)省成本主要是因?yàn)椋?/p>

(1) 無需停止生產(chǎn)。

(2) 消除浪費(fèi)──鎳渣、電鍍鹽和微量添加劑的消耗，陽極袋的損毀和熱量的損失。

(3) 避免了清洗水的廢水處理。

在裝飾瓦特鍍鎳(低速電鍍)以及連接器的卷對卷高速連續(xù)鍍用氨基磺酸鎳電鍍均報(bào)道了可節(jié)省金額為10% ～ 20%的鎳價(jià)值。此外，工業(yè)電鍍所產(chǎn)生的有毒鎳離子和硼酸液對工人職業(yè)健康與安全風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境問題得以避免。

第二，為了確保鎳渣保存在鈦籃的電場內(nèi)，陽極袋應(yīng)緊緊捆綁，以便所有鎳渣均可以接收陽極電流并溶解。不應(yīng)該使用寬松的陽極袋，否則鎳渣會(huì)跌出籃外。陽極袋應(yīng)該緊緊地綁在籃上，如圖8所示，這已于商業(yè)運(yùn)作上證明是非常成功的。

圖8 扎緊套在鈦籃上的陽極袋以留住鎳渣并使其陽極溶解──最佳做法示意圖Figure 8 Optimum practice shown to tie anode bags tightly around titanium basket to retain fines and enable anodic dissolution

3 結(jié)論

用于陽極籃的精煉鎳的化學(xué)成分及形狀，均會(huì)在電鍍和電鑄工業(yè)上影響鎳陽極的性能及運(yùn)營成本。

(1) 實(shí)驗(yàn)室或其他短期的研究發(fā)現(xiàn)，在長期的陽極溶解條件下，硫活化電解鎳不能維持初期節(jié)省功率的效果。非導(dǎo)電及不能溶解的硫化鎳渣累積令電阻增大，需要定期停止生產(chǎn)和清洗陽極、鈦籃及陽極袋。

(2) 羰基鎳，無論是圓珠或扁珠，產(chǎn)生不溶解的碳?xì)堅(jiān)筒蝗芙獾谋ぜ鞍肭?，需要定期清洗陽極和鈦籃，也可能導(dǎo)致陽極電路上電阻增加。

(3) 純電解鎳，如直徑約25 mm的圓形和25 mm ×25 mm的方形，為最理想的形狀和大小。尺寸再小或再大，會(huì)在陽極籃產(chǎn)生更大的電阻，導(dǎo)致較高的電力成本。

純電解鎳的好處是在陽極溶解時(shí)形成高度多孔的蜂窩結(jié)構(gòu)，并留下很少或根本沒有鎳硫化物、碳或其他不溶性的殘?jiān)?/p>

(1) 具有最低的堆積密度，因此在陽極籃內(nèi)的鎳庫存(在制程中)質(zhì)量也最低。

(2) 如果陽極袋與陽極籃緊緊系在一起，確保所有純鎳殘?jiān)诨@子的電路內(nèi)溶解，更無需清洗陽極和鈦籃。

(3) 因沒有清洗陽極、鈦籃和陽極袋的必要，故消除了環(huán)?；蚵殬I(yè)健康與安全上的問題。

(4) 公司的碳足跡得以減少。

芬蘭產(chǎn)(N4)薄身25 mm × 25 mm純電解鎳塊在這次評價(jià)方案的要求上表現(xiàn)出最佳組合性能。

[1] DENIS J K, SUCH T E. Nickel and Chromium Plating [M]. 3rd ed.Cambridge： Woodhead Publishing Limited, 1993： 47-51.

[2] GABE D R. Oxides and Oxide Films [M]. VIJH A K. The anodic behaviour of metals and semiconductors series： Vol. 6. New York/Basel：Marcel Dekker Inc., 1981： 185-192.

[3] WHITTINGTON C M, YEUNG K L K, LO W Y. Refined nickel anodes —Pointers to industrial best practice [J]. Transactions of the Institute of Metal Finishing, 2011, 89 (3)： 122-131.

[4] SELLERS W W, CARLIN F X. The anodic behavior of nickel in electroplating [J]. Plating, 1965, 52 (3)： 215-224.

[5] WESLEY W A. Of nickel atoms, ions and electrons [J]. Transactions of the Institute of Metal Finishing, 1956, 33： 452-470.

[6] DIBARI G A. Notes on nickel anode materials [J]. Plating and Surface Finishing, 1979, 66 (6)： 76-80.