[发明专利]水电解极板镀镍添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种对碳钢极板的表面进行镀镍处理时所添加的辅助溶，属于金属镀覆技术领域。

背景技术

水电解是使水在直流电的作用下分解出氢气或氧气。整套水电解设备中电解槽是其最核心的装置之一。工业上常用的水电解槽根据需要由数十个到上百个电解小室按规律叠压构成。每个电解小室由阳极板、氧催化电极、阻气隔膜、绝缘密封垫片、氢催化电极、阴极板等组成。阳极板和阴极板通常采用碳钢钢板制成。

由于强酸性电解质组成的电解液对金属具有强烈的腐蚀性，所以电解槽的电解液一般采用浓度为25%至30%的氢氧化钾或氢氧化钠溶液。在电场的作用下，钾离子或钠离子向负极移动，氢氧根离子向正极移动，从而析出氢气和氧气。为了降低过电位，减少电能消耗，电解槽的工作温度一般为85℃至90℃。这样的碱浓度和温度极易对碳钢钢板造成碱蚀，所以必须对阳极板和阴极板进行防腐处理。由于纯镍的耐碱蚀性能十分优异，目前，水电解行业通常采用镀镍的碳钢钢板作为水电解槽的阴阳极板。

根据研究结果显示，由于镀镍的碳钢极板实际上并不可能被镀镍层完全地包覆，镀镍层上不可避免地会存有微孔。当极板处于有害离子形成的电解液中，这些有害离子可进入镀镍层的微孔中，并在微孔中富集，与铁离子发生水解反应，形成腐蚀性极强的酸，持续对极板进行腐蚀。此外，由于镀镍层是一种阴极性的镀层，镍的标准电极电位为-0.25V，铁的标准电极电位为-0.44V，镀镍层与碳钢基体会形成一对电偶，当它们同时暴露在电解液中就会发生电化学反应。在微孔内的铁是阳极，失去电子被溶解；在外的镍是阴极，得到电子，并将水电解放出氢。由此可知，采用一般工艺制成的镀镍碳钢极板被腐蚀的可能性极大。一旦极板出现严重的腐蚀会导致氢氧气体互串、漏碱以及电短路，很有可能引起爆炸，威胁人员和设备的安全。

常用的镀镍液主盐是硫酸镍，还原剂是次磷酸钠，单一的使用这样的镀镍液，获得的镀层质量不高。为了提高镀层的光洁度和耐腐蚀性，目前，一般的做法是在镀镍液中加入少量的络合剂、缓蚀剂、表面活性剂，以提高镀层的质量，但是效果良莠不齐，而且成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出一种可以使得镀镍层致密、均匀、光亮，结合强度高，耐腐蚀性更强的水电解极板镀镍添加剂。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种水电解极板镀镍添加剂，包括以下成分：10wt%至25wt%的羟基羧酸或氨基羧酸，5wt%至15wt%的乳酸，0.05wt%至0.2wt%的缓蚀剂，0.02wt%至0.1wt的表面活性剂，20wt%至30wt%的缓冲剂，0.2wt%至2wt%的光亮剂，其余为水；所述添加剂的pH值为4至5.5；所述添加剂在1L镀液中的用量为8ml至15ml。

上述羟基羧酸是α-羟基乙酸或2-羟基丙三羧酸；所述氨基羧酸是二氨基单羧酸或氨基环丙烷羧酸。

上述缓蚀剂是苯并三氮唑、碘化钾、甲基苯并三唑中的一种或多种。

上述表面活性剂是十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或正辛基硫酸钠中的一种或多种。

上述添加剂用pH调节剂，调节pH值；所述pH调节剂是氢氧化钠、氨水或冰乙酸中的一种或多种。

上述缓冲剂是醋酸钠。

上述光亮剂是1，4-丁炔二醇或三芳基甲烷染料。

本发明具有积极的效果：本发明的水电解极板镀镍添加剂中采用了由羟基羧酸或氨基羧酸与乳酸组成的复合络合剂，可以与镍离子生成三元络合物。其中羟基羧酸或氨基羧酸作为第一配位体，有两个或两个以上的配位院子，在水溶液中可与镍离子形成较为定的螯合物，并且由于成环张力和空间位阻的作用，所形成的五、六元环的螯合物最为稳定；乳酸作为第二配位体将镍离子的剩余配位位置占用，从而使得三元络合物结构更加精密，所以更加稳定，有利于提高镀层的耐腐蚀性。本发明的添加剂以缓蚀剂、表面活性剂、光亮剂作为辅助成分，缓蚀剂可以进一步提高镀镍层的耐腐蚀性，表面活性剂可以明显提高镀镍层的表面张力使得镀镍层更加均匀、致密，光亮剂可以提高镀镍层表面的光亮度。

具体实施方式

（实施例1）

本实施例的水电解极板镀镍添加剂，包括以下成分：20wt%的α-羟基乙酸，10wt%的乳酸，0.1wt%的苯并三氮唑，0.3wt%的十二烷基硫酸钠，20wt%的醋酸钠，1wt%的1，4-丁炔二醇，其余为水，用氢氧化钠调节pH值为4。

本实施例的水电解极板镀镍添加剂，使用时，向硫酸镍和次磷酸钠配制而成的电镀液中加入10ml/L的该添加剂，并按镀液消耗速度，不断补充。