【机械行业标准(JB)】 电镀溶液试验方法 极化曲线测定

中华人民共和国机械行业标准 电镀溶液试验方法 极化曲线测定 主题内容与适用范围 1 本标准规定了测量电镀溶液极化曲线的方法。本标准适用于测量电镀溶液阴极和阳极极化曲线。 2 术语 2.1 极化 电解过程中电极电势的变化。在此变化中，阳极电势总比其静态电势（无电流时的电势）更正，阴极电势则比其静态电势更负。极化值等于静态电势与动态电势之差，通常用mV表示。 2.2 极化曲线 电极电势与通过电极的电流密度的关系曲线。 2.3 液界电势 相接触的两种不同电解质溶液，其界面的电势差。 3 概述 在测量镀液极化曲线时，若将电流密度依次控制于不同的恒值，同时测定相应电流密度值下的电极电势，则所测得的极化曲线为恒电流极化曲线。若将电极电势恒定，测定其恒值相应的电流密度，则测得的极化曲线为恒电势极化曲线。通常恒电流法和恒电势法都可用于测量单调函数（即一个电流密度只对应一个电势或一个电势只对应一个电流密度)的极化曲线（例如图1）。但某些电极过程中的电极极化达到一定程度后，电流密度会随着电极极化的增加达到极大值，而不能采用恒电流法。因为在这种电极过程中，一个电流值可能对应几个电极电势值，此时必须采用恒电势法才能测得真实的极化曲线（例如图2）。在实际测量时，可以采用稳态静电位法，即按一定的电流（或电势）时间间隔逐点测量读数。也可以采用稳态动电位法，即以慢速扫描方式自动连续改变电流密度或电极电势，自动记录相应的电极电势与电流密度的关系曲线。本标准主要规定了测量极化曲线的稳态法。 图1 某阴极极化曲线 图2 某阳极极化曲线 4 影响测量结果的因素 4.1 镀液 镀液中的杂质（金属杂质或有机杂质）会吸附于电极表面并影响其电化学行为，使测量受到很大的干扰。因此，镀液除了应用分析纯化学试剂和蒸馏水配制外，还应对镀液进行净化处理，例如预电解，以消除镀液中的各种杂质。键液中溶解的氧对测量结果有严重影响，必要时应在测量前在镀液中通以纯净的氮气或氢气予以排除。 4.2 电解池 电解池的几何结构对电极上的电流分布及测量精度有不同程度的影响。因此，在设计、制做或选用时应考虑电解池的容积；各电极在电解池中的放置；加入或排出镀液和气体的方便等方面的合理性。 4.3 电极面积和电极的放置 电极面积的大小、电极面积与溶液体积之比以及电极间的距离，对测量精度有影响。电极面积的大小应根据测量目的、设备条件（如仪器的输出功率）、计算方便等因素综合考虑。电极面积与溶液体积之比应根据测量过程中溶液组成变化来考虑。电极之间的距离应根据溶液的导电性和仪器的功率确定。电极在电解池中的安放位置和方向很重要，由于待测电极表面各处和辅助电极间溶液电力线的路径不同，电流分布不同，从而引起溶液欧姆电压降的不同，以致所控制的或测得的电势就不同。为了使电流和电势在电极表面上分布均匀，待测电极的工作面与辅助电极应对称平行放置。为了消除电解液引起的欧姆电压降，连接参比电极的盐桥一端的鲁金毛细管管口应尽量靠近待测电极工作面的中间位置。 4.4 参比电极 参比电极在规定的条件下应具有稳定的、重现的可逆电极电势，并应有温度系数小的特点。当它经过长时间使用或由于使用不当，电极电势可能会发生变化，甚至发生很大变化，使测量结果发生很大的误差，因此应定期校核参比电极。 4.5 盐桥 当被测镀液与参比电极溶液不同时，为消除溶液之间的相互污染，减小液界电势的影响，应用盐桥将它们连接起来。盐桥溶液浓度应饱和。溶液中阴阳离子的扩散速度相差越小越好。 5 测量方法 5.1 恒电流法 5.1.1 基本原理 恒电流电源输出的一定的电流通过待测电极、辅助电极和被测镀液时，电极发生极化，调节恒电流仪上的电位器。可以改变通过待测电极的电流值，得到一系列不同的电流密度值，同时通过电势测量仪测出相应电流密度下的电极电势，从而得到相应的极化曲线。 5.1.2 测量线路 恒电流法测量极化曲线的线路如图3所示。图3所示的测量线路包括：恒电流仪（G-）、电势测量仪（P-）、直流电流表（A）、待测电极（W）、辅助电极（E）、参比电极（R）、电解池（1）、盐桥（2）和中间容器（3）。 5.1.3 测量装置、仪器及设备 5.1.3.1 恒电流仪 用作极化电源的直流恒电流仪应具有稳定的较宽的电流范围，其精度应满足被测镀液体系的测量要求。使用时应按仪器说明书进行操作。 5.1.3.2 电势测量仪 电势测量仪应具有不小于10^5的输入电阻，使测量时通过测量回路电流足够小，并应具有足够的量程（0.5-2V）、精度（<1.0mV）和灵敏度（即测量速度和响应速度）。直流数字电压表可满足测量的需要。