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1、第26卷第4期重庆工商大学学报(自然科学版)2009年8月Vol.26NO.4JChongqingTechnolBusinessUniv.(NatSciEd)Aug.2009 文章编号:1672-058X(2009)04-0399-04化学镀镍技术及其工业应用廖西平,夏洪均(重庆工商大学机械工程学院,重庆400067) 摘要:化学镀镍技术具有工艺比较简单,镀层性能优良,是一种新兴发展的表面处理技术,由于化学镀镍层硬度高,耐磨性能好,减摩系数低。镀态结构为非晶态,耐腐蚀性极佳。广泛应用在各种工业中,如石油化工工业、机械模具工业、电子工业、航空航天工业等。最突出的
2、是应用在计算机硬盘镀底层和各种化工耐腐蚀阀门上。多元化学镀镍和化学复合镀进一步提升和丰富了普通化学镀镍技术,使之应用范围更加广泛。关键词:化学镀镍;镀层性能;工业;应用 中图分类号:X703文献标志码:A1化学镀镍基本技术化学镀镍是利用还原镀液中金属离子沉积于金属零件表面上的一种自催化反应过程。使金属零件表面牢固镀上一层镍磷合金层。镀层成分为镍、磷元素,磷占5%～12%。镀态硬度为500～700HV。左右,非晶态结构,经过热处理后析出Ni3P金属化合物,硬度可上升到1000HV左右。化学镀镍分为酸性化学镀、碱性化学镀、多元化学镀和化学复合镀。最常见的是酸性化学镀
3、镍。1.1化学镀镍配方镀液配方有许多种,主要组成为:(1)主盐:硫酸镍Ni2SO4,25～27g/L(以1L蒸馏水为准);(2)还原剂:次磷酸钠NaH2PO2,25～28g/L;(3)缓冲剂:乙酸钠NaAc,20～22g/L;(4)络合剂:乙酸CH3COOH,15～18g/L;(5)稳定剂:硫脲,微量;(6)光亮剂:乙酸铅,微量。镀液用稀碱液或系酸液调整pH值为4.2～4.5,施镀温度控制在84℃左右,施镀时不停地搅拌镀液。1.2化学镀镍的工艺化学镀镍工艺流程:碱性除油※酸洗除锈※弱酸活化※化学镀镍※热处理※钝化处理。化学镀镍过程如图1所示。施镀温度为82～84℃
4、,镀液Ph=4.2～4.5,时间在1.5h左图1化学镀镍实验示意图 收稿日期:2009-03-20;修回日期:2009-04-20。 作者简介:廖西平(1960-),男,广西鹿寨人,高级实验师,从事金属表面处理研究。400重庆工商大学学报(自然科学版)第26卷右。轻微搅拌镀液。镀后工件随镀液冷却至室温,然后冲洗干净,立即200℃低温回火,消除镀层应力。化学镀层的各种性能已经在文献中[1]中详细介绍。1.3化学多元镀和化学复合镀在普通化学镀的基础上,人们又研究和开发了化学多元镀和化学复合镀。在镀液中加入各种金属离子,使金属离子和镍离子、磷原子共沉积,形成多元合金
5、镀层,即化学多元镀。如Ni-Cu-P、Ni-Mo-P、Ni-Sn-P、Ni-Co-P、Ni-Fe-P、Ni-W-P、Ni-Cr-P等。如果在镀液中加入化合物等,则形成化学复合镀,如Ni-P/Al2O3、Ni-P/SiC、Ni-P/TiN、Ni-P/PTFE(聚四氟乙烯)、Ni-P/金刚石等。1.4Ni-P合金镀层结构和形貌镀层表面形貌呈胞状结构(图2所示),内部结构为非晶态。X射线衍射图形如图3,曲线为山丘馒头状,非尖峰,说明内部原子排列不规范,为非晶态。如果是晶态结构那么曲线应该有尖峰。非晶态结构的镀层其耐蚀性极佳[1]。2化学镀镍在工业中的应用化学镀的应用非常
6、广泛,由于化学镀镍的镀层具有突出的特性,如良好的耐蚀性。经试验,双层Ni-P镀层的耐稀硫酸腐图2镀层胞状形貌特征蚀的能力已超过不锈钢,耐稀盐酸腐蚀的能力已接近不锈钢,大大超过了电镀铬[2],镀层经过400℃的热处理其硬度上升到900～1000HV,因此耐磨性非常好。摩擦系数为0.28[2],比未镀的摩擦系数下降5.6%。所以减摩性、电磁性良好等,在各行各业中得到广泛的应用。2.1石油化工工业在石油工业中,油田的工作条件十分恶劣,井下腐蚀介质常有盐水、CO2、H2S等,温度在170～200℃,还拌有泥沙和其它杂质的冲蚀磨损。抽油泵的寿命不超过6个月。经过化学镀镍处理
7、,抽油水泵的使用寿命可延长4a[3],效果明显。其实石油设备很多都可以进行化学镀处理,像管道、阀门等,并取得理想的效果[4]。图3酸性26#镀态镀层(P%=9.87)在化工工业中,要接触大量腐蚀介质,化工管道、各种阀、反应釜内衬等零件极易腐蚀失效,这些设备化学镀镍处理后,大大延长了使用寿命[5]。2.2模具工业采用化学镀镍强化模具,既能保证硬度和耐磨性,又能提高耐蚀性和降低摩擦系数。如黄铜零件拉深模,原用45钢淬火+低温回火来处理模具,结果发现粘铜严重,常常拉伤零件,还要修理模具。现在改用表面化学镀镍,在经过热处理后硬度可达1000HV,连续加工500件不修模,零
8、件质量明显
