[发明专利]一种带镍离子补充装置的电铸镍系统及其工作方法

说明书

一种带镍离子补充装置的电铸镍系统及其工作方法。工艺装置主要分为电铸单元，离子补充单元与电铸液储液单元。阴离子膜交换将离子补充单元分为阳极室与阴极室。镍离子在电铸单元中消耗，在离子补充单元阳极室中产生且无法通过阴离子交换膜进入阴极室沉积。电铸单元与离子补充单元阳极室的溶液经循环系统进入电铸液储液单元充分搅拌，镍离子被引回电铸单元，补充阴极沉积消耗的镍离子，保持电铸单元镍离子浓度的稳定性。

技术领域

本发明涉及了一种带镍离子补充装置的电铸镍系统及其工作方法，属电铸加工领域。

背景技术

镍是电铸工业中应用最为广泛的金属之一，良好的物理化学性质和化学稳定性，优异的机械加工性能和力学性能，主要用于精密模具、火箭发动机推力室身部、超音速风洞喷管和药型罩等零部件的制造。

电铸阳极一般可分为可溶性阳极和不可溶性阳极，前者又称为活性阳极，后者为惰性阳极。可溶性的阳极金属材料可以补充电铸溶液中金属离子的消耗，但是由于阳极钝化等原因，长时间电铸中镍离子浓度会降低。不溶性阳极电铸镍提高了电铸层质量的稳定性以及电铸层厚度的均匀性。但阳极无法产生镍离子，溶液中的镍离子被消耗，使得电铸液中的镍离子浓度减少。这两种情况都会影响电铸液成分的稳定性。溶液成分的改变会导致电铸层的机械加工性能和力学性能变差，无法满足使用要求。

传统镍离子补加方式主要是添加镍盐。这种方式的缺点：一是电铸镍离子消耗量大时，需要不断检测镍离子浓度与添加镍离子，大大提高电铸液的维护成本；二是长期添加新的电解质会导致溶液中杂质的累积，导致电铸液失效。

发明内容

本发明针对使用不溶性阳极电铸镍过程中溶液中金属离子浓度不断降低的问题，提供一种用以实时补充电铸单元电铸液中损失的镍离子的带镍离子补充装置的电铸镍系统及其工作方法

一种带镍离子补充装置的电铸镍系统，其特征在于：包括电铸单元、电铸液储液单元、离子补充单元、离子补充单元阴极室储液单元；上述电铸单元内有与第一电源的正极相连的不溶性钛阳极，与负极相连的阴极不锈钢板；该电铸单元具有电铸液入口和出口； 上述电铸液储液单元具有第一入口、第一出口，第二入口、第二出口；上述离子补充单元内有与第二电源的正极相连的可溶性阳极镍板，与负极相连的不锈钢阴极；离子补充单元中在可溶性阳极镍板与不锈钢阴极之间还布置有阴离子交换膜；阴离子交换膜将离子补充单元分成了离子补充单元阳极室和离子补充单元阴极室；离子补充单元阳极室的溶液为电铸液，上述离子补充单元阴极室的溶液为稀酸溶液；离子补充单元阳极室具有入口和出口，离子补充单元阴极室具有入口和出口；上述离子补充单元阴极室储液单元具有入口和出口；上述电铸单元的出口和与电铸液储液单元的第一入口相连，电铸液储液单元的第一出口通过第一恒流泵与电铸单元的入口相连组成回路；上述离子补充单元阳极室的出口与电铸液储液单元的第二入口相连，电铸液储液单元的第二出口通过第二恒流泵与离子补充单元阳极室的入口相连组成回路；上述离子补充单元阴极室的出口与离子补充单元阴极室储液单元的入口相连，离子补充单元阴极室储液单元的出口通过第三恒流泵与离子补充单元阴极室的入口相连组成回路。

带镍离子补充装置的电铸镍系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：电铸过程在电铸单元中进行，氧气在不溶性钛阳极逸出，镍离子在阴极不锈钢板沉积，镍离子被消耗；在离子补充单元中，离子补充单元阳极室中的可溶性阳极镍板溶解成为镍离子进入溶液;由于阴离子交换膜的作用，离子补充单元阳极室中的镍离子无法进入离子补充单元阴极室；电铸单元通过第一恒流泵与电铸液储液单元形成一条回路；离子补充单元阳极室通过第二恒流泵与电铸液储液单元形成一条回路；电铸单元的溶液与离子补充单元阳极室的溶液在电铸液储液单元中充分混合，加速中镍离子进入电铸单元，以此保持电铸单元中镍离子浓度的稳定；镍离子在电铸电源中被消耗，在离子补充单元阳极室生成，由于第一电源和第二电源的电流参数相同，消耗的镍离子数量与生成的镍离子数量相同。