‘壹’ 标题 电镀要防止析氢危害,那么提高析氢时过电位措施有哪些
解决的办法有两个：
一个是利用电镀添加剂，调整电极电位，提高电镀的效率。
二是在电镀时添加表面活性剂，使析出的氢快速离开阴极表面，如在电镀镍时添加十二烷基硫酸钠。
析氢对电镀的影响:析氢在电镀过程中，几乎是不可避免的。析出的氢渗入镀层和基体金属产生氢脆，影响零件的机械性能。如果析出的氢以气泡形式停留在零件表面，则会造成镀层的孔隙和麻点。消除的方法:加入氧化剂、湿润剂及镀后除氢处理等。有机杂质的存在对氢有吸附作用，使氢气泡滞留在阴极表面不易逸出，则更易出现针孔和麻点。
加强镀液搅拌，对减少氢气在镀件上滞留会有一定的作用。
‘贰’ 如何提高电解锰浆液的固液分离效率
电解金属锰生产工艺流程主要分两个阶段：
(1)制备电解溶液。采用锰矿粉与无机酸反应，加热制取锰盐溶液，同时向溶液中加入铵盐作缓冲剂，用加氧化剂氧化中和的方法除去铁，加硫化净化剂除去重金属，然后过滤分离，在溶液中加入电解添加剂作为电解溶液。目前工业生产广泛采用硫酸浸锰方法制取电解液，用氯化锰盐溶液电解制取金属锰的方法还未形成规模性生产。
制取硫酸锰所用的锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种。用菱锰矿粉制取硫酸锰的主要化学反应为：
MnCO3+H2SO4→MnSO4+CO2↑+H2O
用软锰矿制取硫酸锰，先要对软锰矿进行还原焙烧，还原成一氧化锰，然后用硫酸浸取，其主要化学反应为：
MnO+H2SO4→MnSO4+H2O
(2)电解操作过程。向隔模电解槽注入含硫酸铵的硫酸锰水溶电解液，接通直流电，产生电析作用，在阴极板上析出金属锰，阳极板析出氧气；周期性地更换阴极板，对电析产物进行钝化、水洗、烘干、剥离等处理，获得金属锰产品。
阴极板上的反应为：
Mn2++2e→Mn↓
阳极板上的反应为：
生产方法
原料技术条件
用硫酸锰作原料制取金属锰，所需原料主要有锰矿粉、硫酸、硫酸铵、氧化剂、还原剂、添加剂等。
锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种：
(1)菱锰矿(MnCO3)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。
(2)软锰矿(MnO2)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。
锰矿粉以锰含量高，杂质元素种类少、含量低为佳，特别是铁和重金属元素的含量要求尽可能低。
工业硫酸(H2SO4)质量指标应符合国家标准GB534-82。
硫酸铵［(NH4)2SO4］，质量指标应符合国家标准GB535-83。
液氨或氢氧化铵(NH3、NH4OH)质量指标应符合国家标准GB536-82(CO2含量不大于0.05g/L)。
还原剂用无烟煤粉，粒度 2mm以下，灰分小于14%。
净化剂(用于沉淀重金属)有：
(1)饱和(NH4)2S溶液；
(2)福美钠［(CH3)2NCS2Na］简称SDD，含量大于88%；
(3)乙硫氮［(CH3CH2)2NCS2Na·3H2O］。
电解添加剂有二氧化硫(SO2)和二氧化硒(SeO2)。
用菱锰矿制取硫酸锰溶液
菱锰矿粉含锰量应大于20%，钙镁含量宜尽量低，粒度小于0.125mm。在80-90℃条件下，以硫酸为溶剂，可将菱锰矿粉中的MnCO3转化为硫酸锰。反应式为：
MnCO3+H2SO4→MnSO4+CO2↑+H2O
此反应是放热反应，平衡常数随温度的升高而减少。
用软锰矿制取硫酸锰溶液
软锰矿的主要成分为MnO2，浸取前先在反射炉或沸腾人还原焙烧成MnO，所用锰粉粒度小于0.125mm，无烟煤粉粒度小于1mm，煤粉的配比为锰粉质量的0.16-0.18，焙烧温度850-900℃，其综合反应为：
2MnO2+C===2MnO+CO2↑+174.6kJ
焙烧还原率85%-92%，理想的还原率应依据锰粉的含铁量确定，以满足下道工序Fe2+的需要。焙烧后获得的锰粉用稀硫酸浸取硫酸锰的反应为：
MnO+H2SO4===MnSO4+H2O
制取硫酸锰电解液的操作过程
锰粉的浸取包括两个基本过程：吸咐化学反应过程和硫酸及反应产物的扩散过程。扩散速度对浸取反应起着极为重要的作用。影响扩散速度的主要因素有温度、搅拌强度、矿粉粒度、硫酸浓度等。
实际生产中搅拌速度一般为40-70r/min，硫酸浓度一般在100-150g/L范围内。
硫酸浸锰的操作过程：在酸浸罐中加入1/5体积的阳极液或回收废锰渣，开动搅拌器，加入计算好的锰粉，慢慢放入计量的硫酸。再打开蒸汽阀加热以加速反应，剧烈反应过后，再加入阳极液至4/5体积，继续升温到90℃。pH值2-3时，检验Fe2+浓度，酌量加入MnO2，以使Fe2+氧化成Fe3+，反应1.5-2小时，检验Fe2+是否完全氧化。反应为：
MnO2+2Fe2++4H+←→2Fe3++Mn2++2H2O
再用NH3或NH4OH调整pH值到6.5以上，进行Fe3+离子的水解。反应为：
Fe3++3OH-←→Fe(OH)3↓
Fe3++3H2O←→Fe(OH)3↓+3H+
检验Fe3+离子完全水解后，趁热过滤。在滤液中检测(NH4)2SO4与重金属离子的含量后，酌量补加硫酸铵，滴入净化剂，生成重金属螯合物沉淀，静置6小时以上，充分沉淀后，进行第二次压滤，除去滤渣；再滴加电解添加剂，即成电解液。
固液分离是制液过程的重要环节，分离恰当，可减少浪费，保证溶液质量。我国现有工业生产广泛采用橡胶板框压滤机，设备结构简单，易于操作，分离效果好，只是劳动强度较大。
硫酸锰电解液的技术要求如表1-2所示。
表1-2 硫酸锰电解液的技术要求
项目
Mn2+/(g/L)
(NH4)2SO4/(g/L)
pH
杂质的最大允许量/(mg/L)
Co
Ni
Cu
Fe
指标
36-40
110-130
6.5-7.0
0.5
1
5
15-20
原料：
用硫酸锰作原料制取金属锰，所需原料主要有锰矿粉、硫酸、硫酸铵、氧化剂、还原剂、添加剂等。
锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种：
(1)菱锰矿(MnCO3)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。
(2)软锰矿(MnO2)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。
锰矿粉以锰含量高，杂质元素种类少、含量低为佳，特别是铁和重金属元素的含量要求尽可能低。
工业硫酸(H2SO4)质量指标应符合国家标准GB534-82。
硫酸铵［(NH4)2SO4］，质量指标应符合国家标准GB535-83。
液氨或氢氧化铵(NH3、NH4OH)质量指标应符合国家标准GB536-82(CO2含量不大于0.05g/L)。
还原剂用无烟煤粉，粒度 2mm以下，灰分小于14%。
净化剂(用于沉淀重金属)有：
(1)饱和(NH4)2S溶液；
(2)福美钠［(CH3)2NCS2Na］简称SDD，含量大于88%；
(3)乙硫氮［(CH3CH2)2NCS2Na·3H2O］。
电解添加剂有二氧化硫(SO2)和二氧化硒(SeO2)。
工艺操作：
电解操作
电解槽
电解是在隔膜电解槽中进行的。电解遭由槽体、假底、隔模、蛇形铅管、阴极和阳极等部分组成。
槽体为内衬聚氯乙烯塑料软板的长方体。
假底为用杉木加工制的隔膜框座。隔膜框座下端就安放在假底的凹槽内。
隔膜由杉木制或聚氯乙烯制隔膜框外套隔膜袋构成。隔膜下部漏空，使假底下部与隔膜内的窨连通，构成阳极区；其余区域为阴极区。
蛇形铅管外径φ25mm，材质PbSb或PbSb2；内通自来水，以降低槽液温度。
阴极一般采用厚度1.5mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢板制作。
阳极采用铅锑锡银四元合金制成，阳极板的有效面积要求为阴极板有效面积的55%-60%，阳极板外形尺寸略小于阴极板(一般长度小2cm，宽度小于4cm)，必要时在阳极板上开栅孔。
电解条件
电解法生产金属锰除对电解液有严格的技术要求外，还要严格控制电解条件，如电流密度、槽液锰含量、pH值、温度、硫酸铵浓度、二氧化硒加入量等。
电解槽控制指标如表1-3所示。
表1-3 电解槽控制指标
序号
名称
指标
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Mn2+(阴极房)/(g/L)
(NH4)2SO4/(g/L)
pH
温度/℃
亚硒酸(以Se计)/(g/L)
阴极电流密度/(A/m2)
阳极电流密度/(A/m2)
槽电压/V
同名极距/mm
电解周期/h
15-20
110-130
7-8.4
35-40
0.03-0.04
350-420
600-700
4.2-5.3
100左右
24
加入补充液
国外有48h、72h
最佳阴极电流密度为350-420A/m2，提高阳极电流密度可减少MnO2的沉积，提高阳极电流效率，通常阳极电流密度确定为阴极电流密度的1.7-2倍。
若阴极液中的Mn2+浓度过高，容易产生Mn(OH)2沉淀；若Mn2+浓度过低，则会由于严重的浓差极化作用而降低电流效率。生产中Mn2+离子浓度以15-20g/L为宜，当pH值、温度较低时，Mn2+浓度可高一些；当pH值、温度较高时，Mn2+浓度可低一些。
若阴极液的pH值过低，不利于抑制析氢反应，导致阴极电积锰的电流效率降低；若pH值过高，将导致Mn(OH)2沉淀，降低析氢过电位，降低电流效率，或使电解过程无法进行。工业生产中一般控制pH值在7.0-8.4的范围内。
‘叁’ 使用装饰镀铬添加剂生产时电流密度控制在多少合适呢
我们在镀铬生产时，电流密度的大小会影响镀层的光亮度剂镀层质量，一般在生产时可根据生产情况适当提高电流密度，但也不能超过允许的电流密度。当电流密度值超过允许的上限后，由于析氢多，在阴极附近镀液的pH值升高，镀铬的电流效率会提高，而且镀液的分散能力及覆盖能力都会有所提高，镀层的光亮度也在提高。
‘肆’ 2、析氢腐蚀的特点和控制途径是什么
以氢离子还原反应为过程的金属腐蚀叫做析氢腐蚀。析氢过电位对腐蚀速度有很大影响。它属于活化极化体系，去极化剂为带电氢离子，迁移和扩散的能力都大；去极化剂浓度也大，在酸性溶 液中由氢离子放电；产物以氢气泡逸出，电极表面溶液得到附加搅拌。其电极可以按照均相腐蚀电极处理，欧姆电阻可以忽略，只需要比较阴极反应和阳极反应的阻力。又由 于它属于活化极化腐蚀体系，阳极反应都受活化极化控制。因此，比较电极反应的阻力，只需比较交换 电流密度就行了。
‘伍’ 为什么电催化析氢、析氧反应的过电位要取电流密度为10mA/cm²的值
在潮湿的空气中，钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜。
如果这层水膜呈较强酸性时，H+得电子析出氢气，这种电化学腐蚀称为析氢腐蚀；如果这层水膜呈弱酸性或中性时，能溶解较多氧气，此时O2得电子而析出OH—，这种电化学腐蚀称为吸氧腐蚀，是造成钢铁腐蚀的主要原因。析氢腐蚀吸氧腐蚀发生条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性正极反应2H++2e—=H2O2+4e—+2H2O=4OH—负极反应Fe—2e—=Fe2+2Fe—4e—=2Fe2+溶液pH升高的极正极正极其他反应Fe2++OH—=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
‘陆’ 电化学实验充氢时电流密度一直波动，什么原因
电化学实验充氢时电流密度一直波动，什么原因
对于电力系统和电子系统的设计而言，电流密度是很重要的。电路的性能与电流量紧密相关，而电流密度又是由导体的物体尺寸决定。例如，随着集成电路的尺寸越变越小，虽然较小的元件需要的电流也较小，为了要达到芯片内含的元件数量密度增高的目标，电流密度会趋向于增高。更详尽细节，请参阅摩尔定律。
在高频频域，由于趋肤效应，传导区域会更加局限于表面附近，因而促使电流密度增高。
电流密度过高会产生不理想后果。大多数电导体的电阻是有限的正值，会以热能的形式消散功率。为了要避免电导体因过热而被熔化或发生燃烧，并且防止绝缘材料遭到损坏，电流密度必须维持在过高值以下。假若电流密度过高，材料与材料之间的互连部分会开始移动，这现象称为电迁徙（electromigration）。在超导体里，过高的电流密度会产生很强的磁场，这会使得超导体自发地丧失超导性质。
此外，对于电流密度所做的分析和观察，可以用来探测固体内在的物理性质，包括金属、半导体、绝缘体等等。在这科学领域，材料学家已经研究发展出一套非常详尽的理论形式论，来解释很多机要的实验观察。
‘柒’ 什么是析氢过电位，和析氧过电位，有什么用
就是说，实际的电极反应在进行的时候，会发生阴极电位比理论值低，阳极电位比理论值高的情况，这就叫做过电位．如果阴极析出的是氢气，就叫析氢过电位，析氧过电位也一样．过电位是由于电极的极化而产生的，就是说实际的电极反应已经偏离了理想的电极反应．
析氢过电位（一定程度上）可以用塔菲尔常数衡量，塔菲尔常数越大，过电位越大．常见金属塔菲尔常数较大的有Pb1.56,Hg1.41,Zn1.24,Sn1.20等．
详细的东西我分两部分讲。
A.电化学有一个很有名的方程叫Nernst（能斯特）方程，大意是电极的电位与电极周围的离子浓度有关，氧化形式的离子浓度越高，或还原形式的离子浓度越低，则电极的电位就越高，反之亦然。
B.实际的电极在工作过程中，会发生偏离理想电极模型的情况，这就叫极化。电极的极化有两种：
1.浓差极化。由于实际电极反应要消耗附近的溶液的溶质（这是理想电极不考虑的），造成浓度下降，而溶液的浓度扩散不及时，导致电极周围溶液浓度下降。对析氢电极（阴极），是氧化态浓度下降；对析氧电极（阳极），是还原态浓度下降。于是由Nernst方程，析氢电位会下降，而析氧电位会上升。
2.活化极化。由于电极反应并不是如理想中的那样迅速，所以当电位达到理论电位，电极反应的速率却仍然很慢。要使速率达到可观的水平，必须升高电位，这就叫活化过电位，而这种效果在气体的析出上非常明显。塔菲尔（Tafel）认为活化过电位η与电流密度i有η=a+blgi的关系，其中a,b叫塔菲尔系数。不同金属的b值相差不大而a相差明显，因此常以a作为活化过电位大小的判据。
由于过电位的存在，因此在实际的电解操作中，要把这些问题也考虑进去。比如电解水，理论上O2/H2O的电位是1.23V,但实际上一般需要达到1.36V左右，这就是O2的析出存在活化过电位的结果。
‘捌’ 金属做阳极进行催化析氧时，为什么电流密度越大，析氧性能越好
由于电极反应并不是如理想中的那样迅速： 1就是说,或还原形式的离子浓度越低,实际的电极反应在进行的时候.于是由Nernst方程,而析氧电位会上升.20等．详细的东西我分两部分讲,其中a.电化学有一个很有名的方程叫Nernst（能斯特）方程.56,是还原态浓度下降.要使速率达到可观的水平,大意是电极的电位与电极周围的离子浓度有关,Hg1,会发生阴极电位比理论值低.23V.比如电解水,阳极电位比理论值高的情况,这就叫做过电位．如果阴极析出的是氢气,造成浓度下降,因此常以a作为活化过电位大小的判据,这就叫极化. A,Zn1.实际的电极在工作过程中,而溶液的浓度扩散不及时,就叫析氢过电位;H2O的电位是1,塔菲尔常数越大,这就叫活化过电位,则电极的电位就越高,因此在实际的电解操作中.由于实际电极反应要消耗附近的溶液的溶质（这是理想电极不考虑的）,析氢电位会下降.36V左右,导致电极周围溶液浓度下降；对析氧电极（阳极）,析氧过电位也一样．过电位是由于电极的极化而产生的,反之亦然.对析氢电极（阴极）,氧化形式的离子浓度越高,所以当电位达到理论电位,会发生偏离理想电极模型的情况,但实际上一般需要达到1.24,就是说实际的电极反应已经偏离了理想的电极反应．析氢过电位（一定程度上）可以用塔菲尔常数衡量.塔菲尔（Tafel）认为活化过电位η与电流密度i有η=a+blgi的关系,b叫塔菲尔系数.电极的极化有两种,电极反应的速率却仍然很慢,而这种效果在气体的析出上非常明显,必须升高电位,是氧化态浓度下降,过电位越大．常见金属塔菲尔常数较大的有Pb1.不同金属的b值相差不大而a相差明显. 由于过电位的存在.浓差极化.41,理论上O2/,Sn1.活化极化. B,要把这些问题也考虑进去. 2,这就是O2的析出存在活化过电位的结果
‘玖’ 电镀中，如何消除电解过程中的氢气逸出，加强氧化剂行吗
析氢是因为电流效率不能达到100%，比如80%的电用来电解金属了，那剩下20%的电就用于析氢了，所以，提高电流效率就可以减少析氢，比如镀银的电流效率是接近100%的，几乎就没有析氢。
提高金属离子浓度，提高温度，增强搅拌什么的都可以提高电流效率，但加强氧化剂肯定不行，一般的镀液，加强氧化剂后就废掉了。
‘拾’ 何种添加剂能提高析氢过电位
稀土的氟化物可以提高阴极极化，提高析氢的过电位，阻碍氢气的析出，同时提高了电流效率。加入氨基酸如：氨基乙酸、氨基丙酸、甘氨酸等是利用其活化作用，吸附在电极上，形成活性络合物，使阴极增大，阴极电流效率可提高