本發(fā)明涉及一種在堿性電解液中電解制備光亮鎳的方法，屬于有色冶金技術(shù)領(lǐng)域。
(二)
背景技術(shù)：
在當(dāng)前鎳的電解工業(yè)生產(chǎn)中，主要以硼酸體系的瓦特鍍鎳液來電解制備光亮鎳，此工藝經(jīng)過數(shù)十年的改造與革新，不斷完善，已經(jīng)日漸成熟，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)的電解鎳工藝在生產(chǎn)中日益顯露其存在的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的電解鎳工藝存在的缺點(diǎn)如下：
1.采用酸性體系電解鎳工藝，以硼酸為緩沖劑，需要嚴(yán)格將pH控制在4.5～5.4的范圍內(nèi)，pH過低會(huì)導(dǎo)致陰極效率降低，pH過高會(huì)導(dǎo)致氫氧化鎳的形成，鎳的物理性能和形貌變差。
2.采用硫酸鹽～氯化鹽混合體系電解鎳電流密度低，難以強(qiáng)化生產(chǎn)，產(chǎn)能過低。
3.以高冰鎳為陽(yáng)極的酸性電沉積鎳體系生產(chǎn)周期長(zhǎng)，廢料多，能耗大，而且凈化系統(tǒng)流程長(zhǎng)，操作難度大。
因此，研究一種相對(duì)高效綠色，工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)便，能夠適用機(jī)械化自動(dòng)化生產(chǎn)，增加產(chǎn)能，擴(kuò)大緩沖添加劑的pH范圍來制備光亮鎳的電解方法對(duì)于鎳工業(yè)生產(chǎn)有著不言而喻的巨大意義，而且也符合當(dāng)下國(guó)家倡導(dǎo)的綠色生產(chǎn)政策。堿性體系下以高冰鎳為陽(yáng)極電解制備鎳具有很高的研究?jī)r(jià)值，但是相對(duì)于目前成熟的鎳工業(yè)電解鎳體系，這方面的研究幾乎空白，并且相關(guān)應(yīng)用中存在著諸多不足。
本發(fā)明闡述了在堿性體系下以高冰鎳為陽(yáng)極電解制備光亮鎳的研究，具有巨大的前景、環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)效益。
(三)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有硼酸體系的不足，以及鎳氨絡(luò)合堿性體系電解制備鎳發(fā)黑發(fā)脆的問題，提出一種堿性體系高冰鎳電解制備光亮鎳的方法，通過在鎳氨絡(luò)合堿性體系加入適量苯亞磺酸鈉，可有效地解決沉積鎳層發(fā)黑發(fā)脆的難題，成功制備光亮鎳，這種方法具有電流效率高，制備的鎳光亮、韌性佳等優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種在堿性電解液中電解制備光亮鎳的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)電解槽包含陰極室和陽(yáng)極室，將高冰鎳置于1～5mol/L的硝酸中浸泡15～50min去除表面氧化層及雜質(zhì)，對(duì)陰極材料進(jìn)行電沉積去除表面氧化層、除油處理，將前處理后的高冰鎳和陰極材料分別置于陰極室和陽(yáng)極室；陽(yáng)極室電解液為氯化銨濃度范圍為30～300g/L的氯化銨水溶液；陰極室電解液為經(jīng)過除雜凈化處理的高冰鎳陽(yáng)極電解液，其中含氯化鎳濃度范圍為20～400g/L、氯化銨濃度范圍為30～300g/L、氨水濃度范圍為25～250g/L，苯亞磺酸鈉濃度范圍為0.02～1.5g/L；
(2)在電解槽中，控制電沉積溫度20～70℃和電解液攪拌速度300～700r/min，采用恒電流的方式，控制電流密度電流密度為-50～-400A/m2，電沉積1～50h，電沉積結(jié)束后將陽(yáng)極室電解液導(dǎo)出進(jìn)行除雜凈化，取出陰極用去離子水洗凈、冷風(fēng)吹干后即得到光亮平整的鎳層。
進(jìn)一步，步驟(1)中，所述陽(yáng)極室電解液中，氯化氨濃度優(yōu)選為50～200g/L，最優(yōu)選150g/L。
進(jìn)一步，步驟(1)中，所述陰極室電解液中，氯化鎳濃度優(yōu)選為100～300g/L，最優(yōu)選160g/L。
進(jìn)一步，步驟(1)中，所述陰極室電解液中，氯化銨濃度優(yōu)選為80～250g/L，最優(yōu)選150g/L。
進(jìn)一步，步驟(1)中，所述陰極室電解液中，氨水濃度優(yōu)選為60～200g/L，最優(yōu)選100g/L。
進(jìn)一步，步驟(1)中，所述陰極室電解液中，苯亞磺酸鈉濃度優(yōu)選為0.05～0.3g/L，最優(yōu)選0.2g/L。
進(jìn)一步，步驟(1)中，陰極材料可以是現(xiàn)有電解技術(shù)領(lǐng)域可用來作為陰極的電極材料，例如不銹鋼、鎳、銅、鈦等；優(yōu)選陰極材料為不銹鋼、鎳、銅。
進(jìn)一步，步驟(1)中，陽(yáng)極材料為高冰鎳，成份組成中鎳含量范圍為55～65％，銅含量8～15％，鐵含量范圍1～4％，鈷含量范圍0.5～1.2％，硫含量范圍21％～24％。
進(jìn)一步，步驟(1)中，硝酸濃度優(yōu)選為2～4mol/L，浸泡時(shí)間優(yōu)選為20～35min。
進(jìn)一步，步驟(2)中，電解溫度范圍優(yōu)選為40～60℃，最優(yōu)選50℃。
進(jìn)一步，步驟(2)中，電解液攪拌速度優(yōu)選為400～600r/min，最優(yōu)選500r/min。
進(jìn)一步，步驟(2)中，電流密度優(yōu)選為-100～-300A/m2，最優(yōu)選-200A/m2。
進(jìn)一步，步驟(2)中，電解時(shí)間優(yōu)選為1～30h。
進(jìn)一步，步驟(2)中，電解所得到的光亮鎳層，為高純度鎳
進(jìn)一步，所述制備由步驟(1)～(2)組成。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明解決了鎳氨堿性體系中電解鎳發(fā)黑發(fā)脆的問題，在堿性體系下制備得到的光亮鎳，有較好的韌性，能夠滿足工業(yè)需求。本發(fā)明原料可循環(huán)利用，工藝流程簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，具有巨大的前景、環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)效益。
(四)附圖說明
圖1為實(shí)施例3電鍍鎳的掃描電子顯微鏡照片。
(五)具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。
本發(fā)明實(shí)施例采用的高冰鎳電極來自金川集團(tuán)股份有限公司。
實(shí)施例1
配置含氯化銨30g/L的陽(yáng)極室電解液。以高冰鎳電極為陽(yáng)極，在1mol/L的硝酸中浸置50min去除表面氧化層及雜質(zhì)，取出用去離子水沖洗，冷風(fēng)吹干。以不銹鋼為陰極材料，分別經(jīng)過1#、3#、5#砂紙打磨、無水乙醇除油、去離子水洗滌冷風(fēng)吹干后，將陰極、陽(yáng)極同時(shí)放入電解槽陰、陽(yáng)極室中，陰極室倒入含氯化鎳為20g/L、氯化銨30g/L、氨水25g/L，苯亞磺酸鈉0.02g/L的電解液，控制電沉積溫度為20℃，電流密度為-50A/m2，攪拌電解液速度為700r/min，電沉積1h后，取出陰極，用水沖洗表面的殘留電解液，冷風(fēng)吹干后，將鎳從不銹鋼上剝離，得到表面光亮且富有韌性的高純鎳。
以實(shí)例1為基礎(chǔ)的電解鎳的陽(yáng)極電流效率為68.35％，陰極電流效率為97.21％。
對(duì)實(shí)施例1所得的鎳電沉積層進(jìn)行宏觀觀察和SEM表征，鎳沉積層宏觀形貌光亮有韌性，微觀形貌平整致密。
實(shí)施例2
配置含氯化銨300g/L的陽(yáng)極室電解液。以高冰鎳電極為陽(yáng)極，在5mol/L的硝酸中浸置15min去除表面氧化層及雜質(zhì)，取出用去離子水沖洗，冷風(fēng)吹干。以不銹鋼為陰極材料，分別經(jīng)過1#、3#、5#砂紙打磨、無水乙醇除油、去離子水洗滌冷風(fēng)吹干后，將陰極、陽(yáng)極同時(shí)放入電解槽陰陽(yáng)中，陰極室倒入含氯化鎳為400g/L、氯化銨300g/L、氨水250g/L，苯亞磺酸鈉1.5g/L的電解液，控制電沉積溫度為70℃，電流密度為-400A/m2，攪拌電解液速度為300r/min，電沉積50h后，取出陰極，用水沖洗表面的殘留電解液，冷風(fēng)吹干后，將鎳從不銹鋼上剝離，得到表面光亮且富有韌性的高純鎳。
以實(shí)例2為基礎(chǔ)的電解鎳的陽(yáng)極電流效率為75.66％，陰極電流效率為98.55％。
對(duì)實(shí)施例2所得的鎳電沉積層進(jìn)行宏觀觀察和SEM表征，鎳沉積層宏觀形貌光亮有韌性，微觀形貌平整致密。
實(shí)施例3
配置含氯化銨50g/L的陽(yáng)極室電解液。以高冰鎳電極為陽(yáng)極，在2mol/L的硝酸中浸置35min去除表面氧化層及雜質(zhì)，取出用去離子水沖洗，冷風(fēng)吹干。以不銹鋼為陰極材料，分別經(jīng)過1#、3#、5#砂紙打磨、無水乙醇除油、去離子水洗滌冷風(fēng)吹干后，將陰極、陽(yáng)極同時(shí)放入電解槽陰陽(yáng)中，陰極室倒入含氯化鎳為100g/L、氯化銨80g/L、氨水60g/L，苯亞磺酸鈉0.05g/L的電解液，控制電沉積溫度為40℃，電流密度為-100A/m2，攪拌電解液速度為400r/min，電沉積1h后，取出陰極，用水沖洗表面的殘留電解液，冷風(fēng)吹干后，將鎳從不銹鋼上剝離，得到表面光亮且富有韌性的高純鎳。
以實(shí)例3為基礎(chǔ)的電解鎳的陽(yáng)極電流效率為76.58％，陰極電流效率為96.96％。
對(duì)實(shí)施例3所得的鎳電沉積層進(jìn)行宏觀觀察和SEM表征，鎳沉積層宏觀形貌光亮有韌性，微觀形貌平整致密。
實(shí)施例4
配置含氯化銨200g/L的陽(yáng)極室電解液。以高冰鎳電極為陽(yáng)極，在4mol/L的硝酸中浸置20min去除表面氧化層及雜質(zhì)，取出用去離子水沖洗，冷風(fēng)吹干。以不銹鋼為陰極材料，分別經(jīng)過1#、3#、5#砂紙打磨、無水乙醇除油、去離子水洗滌冷風(fēng)吹干后，將陰極、陽(yáng)極同時(shí)放入電解槽陰陽(yáng)中，陰極室倒入含氯化鎳為300g/L、氯化銨250g/L、氨水200g/L，苯亞磺酸鈉0.3g/L的電解液，控制電沉積溫度為60℃，電流密度為-300A/m2，攪拌電解液速度為600r/min，電沉積30h后，取出陰極，用水沖洗表面的殘留電解液，冷風(fēng)吹干后，將鎳從不銹鋼上剝離，得到表面光亮且富有韌性的高純鎳。
以實(shí)例4為基礎(chǔ)的電解鎳的陽(yáng)極電流效率為75.88％，陰極電流效率為97.57％。
對(duì)實(shí)施例4所得的鎳電沉積層進(jìn)行宏觀觀察和SEM表征，鎳沉積層宏觀形貌光亮有韌性，微觀形貌平整致密。
實(shí)施例5
配置含氯化銨150g/L的陽(yáng)極室電解液。以高冰鎳電極為陽(yáng)極，在3mol/L的硝酸中浸置30min去除表面氧化層及雜質(zhì)，取出用去離子水沖洗，冷風(fēng)吹干。以不銹鋼為陰極材料，分別經(jīng)過1#、3#、5#砂紙打磨、無水乙醇除油、去離子水洗滌冷風(fēng)吹干后，將陰極、陽(yáng)極同時(shí)放入電解槽陰陽(yáng)中，陰極室倒入含氯化鎳為160g/L、氯化銨150g/L、氨水100g/L，苯亞磺酸鈉0.2g/L的電解液，控制電沉積溫度為50℃，電流密度為-200A/m2，攪拌電解液速度為500r/min，電沉積15h后，取出陰極，用水沖洗表面的殘留電解液，冷風(fēng)吹干后，將鎳從不銹鋼上剝離，得到表面光亮且富有韌性的高純鎳。
以實(shí)例5為基礎(chǔ)的電解鎳的陽(yáng)極電流效率為78.56％，陰極電流效率為98.55％。
對(duì)實(shí)施例5所得的鎳電沉積層進(jìn)行宏觀觀察和SEM表征，鎳沉積層宏觀形貌光亮有韌性，微觀形貌平整致密。
實(shí)施例6
配置含氯化銨150g/L的陽(yáng)極室電解液。以高冰鎳電極為陽(yáng)極，在3mol/L的硝酸中浸置30min去除表面氧化層及雜質(zhì)，取出用去離子水沖洗，冷風(fēng)吹干。以銅為陰極材料，分別經(jīng)過1#、3#、5#砂紙打磨、無水乙醇除油、去離子水洗滌冷風(fēng)吹干后，將陰極、陽(yáng)極同時(shí)放入電解槽陰陽(yáng)中，陰極室倒入含氯化鎳為160g/L、氯化銨150g/L、氨水100g/L，苯亞磺酸鈉0.2g/L的電解液，控制電沉積溫度為50℃，電流密度為-200A/m2，攪拌電解液速度為500r/min，電沉積15h后，取出陰極，用水沖洗表面的殘留電解液，冷風(fēng)吹干后，將鎳從不銹鋼上剝離，得到表面光亮且富有韌性的高純鎳。
以實(shí)例6為基礎(chǔ)的電解鎳的陽(yáng)極電流效率為78.36％，陰極電流效率為98.29％。
對(duì)實(shí)施例6所得的鎳電沉積層進(jìn)行宏觀觀察和SEM表征，鎳沉積層宏觀形貌光亮有韌性，微觀形貌平整致密。
實(shí)施例7
配置含氯化銨150g/L的陽(yáng)極室電解液。以高冰鎳電極為陽(yáng)極，在3mol/L的硝酸中浸置30min去除表面氧化層及雜質(zhì)，取出用去離子水沖洗，冷風(fēng)吹干。以鎳為陰極材料，分別經(jīng)過1#、3#、5#砂紙打磨、無水乙醇除油、去離子水洗滌冷風(fēng)吹干后，將陰極、陽(yáng)極同時(shí)放入電解槽陰陽(yáng)中，陰極室倒入含氯化鎳為160g/L、氯化銨150g/L、氨水100g/L，苯亞磺酸鈉0.2g/L的電解液，控制電沉積溫度為50℃，電流密度為-200A/m2，攪拌電解液速度為500r/min，電沉積15h后，取出陰極，用水沖洗表面的殘留電解液，冷風(fēng)吹干后，將鎳從不銹鋼上剝離，得到表面光亮且富有韌性的高純鎳。
以實(shí)例7為基礎(chǔ)的電解鎳的陽(yáng)極電流效率為77.89％，陰極電流效率為97.35％。
對(duì)實(shí)施例7所得的鎳電沉積層進(jìn)行宏觀觀察和SEM表征，鎳沉積層宏觀形貌光亮有韌性，微觀形貌平整致密。