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如何進(jìn)行化學(xué)鍍鎳及注意事項(xiàng)（1）

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2014-07-31 09:42:18點(diǎn)擊率：

　　化學(xué)鍍

　　化學(xué)鍍在表面處理技術(shù)中占有重要的地位。化學(xué)鍍是利用合適的還原劑使溶液中的金屬離子有選擇地在經(jīng)催化劑活化的表面上還原析出成金屬鍍層的一種化學(xué)處理方法。可用下式表示：

　　M2++2e(由還原劑提供)--->M

　　在化學(xué)鍍中，溶液內(nèi)的金屬離子是依靠得到所需的電子而還原成相應(yīng)的金屬。例如，在酸性化學(xué)鍍鎳溶液中采用次磷酸鹽作還原劑，它的氧化還原反應(yīng)過程如下：

　　Ni2++2e--->Ni(還原)

　　(H2PO2)-+H2O--->(H2PO3)-+2e+2H+(氧化)

　　兩式相加，得到全部還原氧化反應(yīng)：

　　Ni2++(H2PO2)-+H2O--->(H2PO3)-+Ni+2H+

　　還原劑的有效程度可以用它的標(biāo)準(zhǔn)氧化電位來推斷。由上述可知，次磷酸鹽是一種強(qiáng)還原劑，能產(chǎn)生一個(gè)正值的標(biāo)準(zhǔn)氧化一還原電位。但不應(yīng)過分地信賴E°值，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用上，由于溶液中不同離子的活度、超電位和類似因素的影響，會(huì)使E°值有很大的差異。但氧化和還原電位的計(jì)算仍有助于預(yù)先估算不同還原劑的有效程度。若全部標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位太小或?yàn)樨?fù)值，則金屬還原將難以發(fā)生。

　　化學(xué)鍍?nèi)芤旱慕M成及其相應(yīng)的工作條件必須是反應(yīng)只限制在具有催化作用的制件表面上進(jìn)行，而溶液本身不應(yīng)自發(fā)地發(fā)生還原氧化作用，以免溶液自然分解，造成溶液很快失效。如果被鍍的金屬(如鎳、鈀)本身是反應(yīng)的催化劑，則化學(xué)鍍的過程就具有自動(dòng)催化作用，使上述反應(yīng)不斷地進(jìn)行，這時(shí)，鍍層厚度也逐漸增加，獲得一定的厚度。除鎳外，鈷、銠、鈀等都具有自動(dòng)催化作用。

　　對于不具有自動(dòng)催化表面的制件，如塑料、玻璃、陶瓷等非金屬，通常需經(jīng)過特殊的預(yù)處理，使其表面活化而具有催化作用，才能進(jìn)行化學(xué)鍍。

　　化學(xué)鍍與電鍍比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　?、俨恍枰饧又绷麟娫丛O(shè)備。

　?、阱儗又旅?，孔隙少。

　?、鄄淮嬖陔娏€分布不均勻的影響，對幾何形狀復(fù)雜的鍍件，也能獲得厚度均勻的鍍層;

　?、芸稍诮饘?、非金屬、半導(dǎo)體等各種不同基材上鍍覆。

　　化學(xué)鍍與電鍍相比，所用的溶液穩(wěn)定性較差，且溶液的維護(hù)、調(diào)整和再生都比較麻煩，材料成本費(fèi)較高。

　　化學(xué)鍍工藝在電子工業(yè)中有重要的地位。由于采用的還原劑種類不同，使化學(xué)鍍所得的鍍層性能有顯著的差異，因此，在選定鍍液配方時(shí)，要慎重考慮鍍液的經(jīng)濟(jì)性及所得鍍層的特性。

　　目前，化學(xué)鍍鎳、銅、銀、金、鈷、鈀、鉑、錫以及化學(xué)鍍合金和化學(xué)復(fù)合鍍層，在工業(yè)生產(chǎn)中已被采用。

　　如何進(jìn)行化學(xué)鍍鎳

　　化學(xué)鍍鎳是化學(xué)鍍應(yīng)用 為廣泛的一種方法，所用還原劑有次磷酸鹽、肼、硼氫化鈉和二甲基胺硼烷等。

　　目前國內(nèi)生產(chǎn)上大多采用次磷酸鈉作還原劑，硼氫化鈉和二甲基胺硼烷因價(jià)格較貴，只有少量使用。

　　1.鍍層的用途

　　化學(xué)鍍鎳層的結(jié)晶細(xì)致，孔隙率低，硬度高，鍍層均勻，可焊性好，鍍液深鍍能力好，化學(xué)穩(wěn)定性高，目前已廣泛用于電子、航空、航天、機(jī)械、精密儀器、日用五金、電器和化學(xué)工業(yè)中。

　　非金屬材料上應(yīng)用化學(xué)鍍鎳越來越多，尤其是塑料制品經(jīng)化學(xué)鍍鎳后即可按常規(guī)的電鍍方法鍍上所需的金屬鍍層，獲得與金屬一樣的外觀。塑料電鍍產(chǎn)品已廣泛用于電子元件、家用電器、日用工業(yè)品等。

　　化學(xué)鍍鎳在原子能工業(yè)，如生產(chǎn)核燃料系統(tǒng)中的零件和容器以及火箭、導(dǎo)彈、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件上已采用。

　　化工設(shè)備中壓縮機(jī)等的零部件為防腐蝕、抗磨，而用化學(xué)鍍鎳層是很有利的。

　　化學(xué)鍍鎳層還能改善鋁、銅、不銹鋼材料的焊接性能，減少轉(zhuǎn)動(dòng)部分的磨耗，減少不銹鋼與鈦合金的應(yīng)力腐蝕。

　　對鍍層尺寸要求精確的精密零件和幾何形狀復(fù)雜的零件的深孔、盲孔、腔體的內(nèi)表面，用化學(xué)鍍鎳能得到與外表面同樣厚度的鍍層。

　　對要求高硬度、耐磨的零件，可用化學(xué)鍍鎳代替鍍硬鉻。

　　2.鍍層的組成和特性

　　<1>鍍層的組成

　　用次磷酸鹽作還原劑的化學(xué)鍍鎳溶液中鍍得的鍍層含有4%～15%的磷，是一種鎳磷合金。以硼氫化物或胺基硼烷作還原劑得到的鍍層才是純鎳層，含鎳量可達(dá)99.5%以上。剛沉積出來的化學(xué)鍍鎳層是無定型的，呈非晶型薄片狀結(jié)構(gòu)。

　　鍍層中磷含量主要決定于溶液的pH值，隨著pH值降低，磷含量增大。常規(guī)的酸性化學(xué)鍍鎳溶液中沉積出的鍍層含磷量為7%～12%，而堿性溶液中沉積的鎳層含磷量為4%～7%。此外，溶液的組成及各組分的含量和它們的相對比率，以及溶液的工作溫度等都對含磷量有一定的影響。

　　<2>鍍層的特性

　?、儆捕?/p>

　　化學(xué)鍍鎳層比電鍍鎳層的硬度高得多，而且更耐磨。電鍍鎳層的硬度僅為HV160～180，而化學(xué)鍍鎳層的硬度一般為HV300～500。

　　用熱處理方法可大大提高化學(xué)鍍鎳層的硬度，在400℃加熱1小時(shí)后，硬度的 值約可達(dá)HV1000。若繼續(xù)提高熱處理溫度，如提高到600℃時(shí)，則硬度反而降低為HV700。

　　熱處理前的化學(xué)鍍鎳層是非晶型的無定型結(jié)構(gòu)，熱處理后則轉(zhuǎn)變成晶型組織，鍍層中有Ni3P相形成。Ni3P相的析出量隨著熱處理溫度的升高而增加，其 大析出量則決定于鍍層的含磷量。

　　為了提高鍍層硬度，合適的熱處理規(guī)定是：溫度380～400℃，時(shí)間為1小時(shí)。為防止鍍層變色， 有保護(hù)氣氛或用真空熱處理。在不具備保護(hù)氣氛條件時(shí)，適當(dāng)降低熱處理溫度(如280℃)和延長處理時(shí)間，同樣可以提高硬度值。

　　當(dāng)鍍層具有 大硬度時(shí)，脆性亦增大，因而不適宜在高載荷或沖擊的條件下使用。選擇恰當(dāng)?shù)臒崽幚項(xiàng)l件，可使鍍層既有一定的硬度又有延展性。

　　一般鋼制工件的化學(xué)鍍鎳層在200℃溫度下處理2小時(shí)，可提高鍍層結(jié)合力和消除應(yīng)力。而鋁制工件以在150～180℃下保持1小時(shí)較為合適。

　?、诖判阅?/p>

　　化學(xué)鍍鎳層的磁性能決定于含磷量和熱處理溫度。含磷量超過8%的鍍層是弱磁性的;含磷量在11.4%以上，完全沒有磁性;含磷量低于8%的鍍層才具有磁性，但它的磁性比電鍍鎳層小，經(jīng)熱處理后磁性能有顯著提高。

　　例如，在堿性化學(xué)鍍鎳液中所得的鍍層，未經(jīng)熱處理時(shí)其磁性能為矯頑磁力H0=160A/m，經(jīng)350℃熱處理1小時(shí)后為H0=8800A/m。

　?、垭娮杪?/p>

　　化學(xué)鍍鎳層的電阻率與含磷量有關(guān)，一般含磷量越高，則電阻率越大。在堿性溶液中所獲得的化學(xué)鍍鎳層，其電阻率約為28～34μΩ·cm.在酸性溶液中所獲得的化學(xué)鍍鎳層，其電阻率約為51～58μΩ·cm，比電鍍鎳層高數(shù)倍(純鎳的電阻率為9.5μΩ·cm)?；瘜W(xué)鍍鎳層的電阻率經(jīng)熱處理后會(huì)明顯下降。例如，含磷量為7%的化學(xué)鍍鎳層，經(jīng)600℃熱處理后，電阻率從72μΩ·cm降至20μΩ·cm。含硼量1.3%～4.7%的鎳硼化學(xué)鍍層，其電阻率為13～15μΩ·cm.用二甲胺基硼烷還原的鎳鍍層，含硼量為0.6%時(shí)，電阻率為5.3μΩ·cm，比純鎳的電阻率低。

　　④熱膨脹系數(shù)和密度

　　化學(xué)鍍鎳層的熱膨脹系數(shù)一般為13×10-6℃-1。

　　化學(xué)鍍鎳層的密度一般為7.9g/cm3左右，化學(xué)鍍鎳層的密度隨含磷量提高而降低。

　　化學(xué)鍍鎳層的綜合性能見表4-24：

　　表4-24化學(xué)鍍鎳層的綜合性能化學(xué)鍍鎳層的綜合性能鎳磷合金層(含磷量8%-10%)

　　硬度(HV)熱處理前500

　　400℃熱處理后1000

　　密度(g/cm3)7.9

　　熔點(diǎn)(℃)890

　　電阻率(μΩ·cm)60～75

　　熱膨脹系數(shù)(℃-1)13×10-6

　　熱導(dǎo)率[W/(m·k)]5.02

　　延伸率(%)3～6

　　反射系數(shù)(%)50(近似值)

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