化学镀镍磷合金技术 NI-p 简介
镍磷硼化学镀
强力镍磷硼化学镀——让金属表面更耐磨
镀层是一种经常使用的金属表面处理技术，可以保护金属表面不
受腐蚀并提高其耐磨性。
而镍磷硼化学镀作为一种高性能的表面处理
技术，因其具有超强的耐磨性、高硬度和优异的耐腐蚀性而成为广泛
应用的技术。
镍磷硼化学镀的镀层主要由镍、磷和硼三种元素组成，是一种具
有高级别防护性的合金镀层。
其厚度可以轻松控制，一般在1-100微
米之间，而且可以实现在金属表面均匀分布。
这使得镍磷硼化学镀将
耐磨性和耐腐蚀性发挥到最大。
镍磷硼化学镀的优点不止于此。
它不仅可以在各种金属（如铝、铜、钢、铸铁等）表面镀层，还可以在复杂的几何形状和内部管道等
表面进行处理。
此外，反应时间短，厚度容易控制，操作简单容易实
现自动化生产。
镍磷硼化学镀的主要应用领域包括汽车制造、电子和通信设备、
空间航空、医疗器械和机械加工等行业。
例如，汽车制造行业使用镍
磷硼化学镀来保护各种发动机和变速器的金属部件，从而延长其使用
寿命和性能。
医疗器械方面，镍磷硼化学镀可用于生产各种医疗器械，如手术工具和血糖监测器等。
在选择镀层材料时，应考虑到应用环境、物理位置和增材制造技
术等因素。
但总的来说，镍磷硼化学镀在耐腐蚀性、耐磨性和机械性
能等方面都具有很好的表现，可以为各种行业提供卓越的保护能力。
化学镀镍(无解电镀镍介绍)
化学镀镍介绍化学镀镍的定义与分类化学镀镍，又称为无电解镀镍，是在金属盐和还原剂共同存在的溶液中靠自催化的化学反应而在金属表面沉积了金属镀层的新的成膜技术。
化学镀镍所镀出的镀层为镍磷合金，按其磷含量的不同可分为低磷、中磷、高磷三大类，磷含量低于3%的称为低磷，磷含量在3-10%的为中磷，高于10%的为高磷，其中中磷的跨度比较大，一般我们常见的中磷镀层为6-9%的磷含量。
当然，本站主要介绍的是化学镀镍磷合金，有时为了方便我们简称化学镀了，而且EN也是化学镀镍简称。
但化学镀不仅此一种镀种，比较成熟的还有化学镀铜，化学镀金，化学镀锡，还有一种复合镀层。
其它镀种的市场占有量不足总量的1%，本站不做重点介绍。
化学镀镍的特点与发展简史化学镀镍的历史与电镀相比，比较短暂，在国外其真正应用到工业仅仅是70年代末80年代初的事。
1844年，Wurtz发现金属镍可以从金属镍盐的水溶液中被次磷酸盐还原而沉积出来。
经过了很多年1911年Bretau等研究者发表了有关次磷酸盐对镍盐的还原反应的研究的报告。
但那时的化学镀镍溶液极不稳定，自分解严重，只能得到黑色粉末状镍沉积物或镍镜附着物镀层，没有实际价值。
化学镀镍技术的真正发现并使它应用至今是在1944年，美国国家标准局的 A.Brenner和G.Riddell的发现，他们发现了克服沉积出粉末状镍的配方，于1946年和1947年两年中发表了很有价值的研究报告。
化学镀镍工艺的庆用比实验室研究成果晚了近十年。
第二次世界大战以后，美国通用运输公司对这种工艺发生了兴趣，他们想在运输烧碱筒的内表面镀镍，而普通的电镀方法无法实现，五年后他们研究了发展了化学镀镍磷合金的技术公布了许多专利。
1955年造成了他们的第一条试验生产线，并制成了商业性有用的化学镀镍溶液，这种化学镀镍溶液的商业名称为“Kanigen”。
目前在国外，特别是美国、日本、德国化学镀镍已经成为十分成熟的高新技术在各个工业部门得到了广泛的应用。
化学镀Ni_P合金工艺
第19卷第3期 沈阳师范学院学报(自然科学版)Vol.19,No.3 2001年7月 Journal of S henyang Norm al U niversity(N atural Science)J ul.2001文章编号:1008-374X(2001)03-0045-07化学镀Ni-P合金工艺周婉秋,杨 光,张 红(沈阳师范学院化学与生命科学学院,辽宁沈阳 110034) 摘 要:研究了化学镀镍磷合金溶液的组成对镀层沉积速度及耐蚀性的影响,确定了Ni-P合金的化学镀工艺.该工艺沉积速度较快,平均沉积速度约为11μm/h,且在HCl,H2SO4等酸性介质中,表现出良好的耐蚀性能. 关键词:化学镀;Ni-P合金;耐蚀性 中图分类号:TG174.4 文献标识码:A0 引言Ni-P合金镀层以其优异的耐蚀性能,受到国内外学者们的关注.在美国、德国、日本等发达国家已用于工业生产,而在我国尚处于实验研究阶段.目前,获得Ni-P合金镀层主要有电镀和化学镀两种方法.电镀法由于受电场电力线分布不均的影响,对工件的不规则部位很难镀覆,而化学镀技术却以均镀能力接近100%的优点备受青睐.本文研究确定了硫酸镍(NiSO4・6H2O)为主盐,次亚磷酸钠(NaH2PO2・H2O)为还原剂,乳酸、丙酸为络合剂,控制p H为4.5,温度为90℃的酸性化学镀Ni-P合金的工艺配方,并对镀层的沉积速度和耐蚀性能进行了测试.结果显示,该工艺的平均沉积速度可达11μm/h,且所得镀层光亮、细致,有较强的耐蚀性能.1 实验方法1.1 仪器药品仪器:本实验采用PHS-2C型精密酸度计测定镀液的p H值,以SSY电热恒温水浴 收稿日期:2000-11-02 作者简介:周婉秋(1963-),女,辽宁本溪人,沈阳师范学院副教授,博士生. ・46・ 沈阳师范学院学报(自然科学版)2001年锅为恒温装置,并用电动搅拌机搅拌,镀件的厚度变化(△L)用螺旋测微器进行测量.药品:本实验所用药品硫酸镍(NiSO4・6H2O)、次亚磷酸钠(NaH2PO2・H2O)、乳酸(C3H6O388%)、丙酸(C3H6O2)均采用分析纯.镀液使用蒸馏水配制.镀液装载量为0. 4dm2/L.试片:镀锌钢板1.2 工艺流程试片→化学除油→水洗→除锌皮(1∶1HCl)→水洗→除锈→流动水洗→吹干→测厚→弱浸蚀→流动水洗→化学镀Ni-P→冷水洗→吹干→测厚→干燥贮存1.3 沉积速度的测定本实验用螺旋测微器分别测定了镀锌钢板镀镍前后的厚度,得出镀层厚△L(μm),再用镀层厚度与所镀时间的比,求出镀速v(μm/h),即v=△L/t.1.4 腐蚀实验采用失重法测试.将试片分别放在H2SO4(10%),HCl(5%),NaCl(5%)溶液中浸蚀,每隔24小时用分析天平称重,观察镀层外观变化,计算失重△G(mg),再量出镀件尺寸,计算镀件表面积S(dm2).用△G与腐蚀时间t(h)和镀件表面积S的比值,求得腐蚀速度v(mg/dm2・h),即v=△G/t・s.2 实验结果与讨论2.1 机理Ni-P合金化学镀是利用强还原剂次亚磷酸盐的氧化,使镍离子还原成金属Ni,并提供镀层磷原子形成Ni-P合金镀层[1],反应过程如下:H2PO-2+H2O 催化HPO2-3+2H吸附+H+Ni2++2H 供能Ni+2H+2H吸附吸附H2↑H2PO-2+H吸附供能H2O+OH-+2P由反应机理可以看出,在化学镀Ni的过程中Ni2+还原成Ni,H2PO-2转变为H2PO-3,且需要提供足够的能量,反应才能进行.沉积速度取决于镀液温度,故酸性化学镀Ni都在高温90℃～95℃之间进行[2].在实验中我们分别选用碳钢板和黄铜板作为基体材料,实验结果证明在铁碳钢基体上能获得较厚较光亮的镀层,但在黄铜基体上没有镀层.化学镀镍是自催化镀,必须选择比镍活泼的金属作为基体材料.当这些金属浸在溶液中时,通过置换反应在表面上沉积镍核,使表面具有催化活性.[1] 第3期 周婉秋等:化学镀Ni-P合金工艺・47・2.2 主盐浓度对沉积速度的影响本实验采用硫酸镍(NiSO4・6H2O)为主盐,分别取NiSO4・6H2O的浓度为5g/L,10g/ L,15g/L,20g/L,25g/L,得到镀层沉积速度与主盐浓度的关系如图1.从图中可以看出,随着NiSO4・6H2O浓度的增加,沉积速度逐渐加快,当NiSO4・6H2O浓度为20g/L,沉积速度最快,而后又下降.故本实验从沉积速度角度考虑,确定主盐NiSO4・6H2O的浓度为20g/L. 图1 沉积速度与主盐浓度的关系 图2 沉积速度与还原剂浓度的关系2.3 还原剂浓度对沉积速度的影响本实验选用次亚磷酸钠(NaH2PO2・H2O)为还原剂,使其浓度分别为8g/L,16g/L, 24g/L,32g/L,40g/L,得到沉积速度对NaH2PO2・H2O浓度的曲线如图2.由图可知,当还原剂NaH2PO2・H2O浓度在8g/L～24g/L变化时,沉积速度明显加快,浓度为24g/L时,沉积速度最快,达9.5μm/h.虽然增加镀层含磷量有利于提高镀层的耐蚀性能[3],但当继续增加NaH2PO2・H2O的浓度时,镀层沉积速度下降,故确定还原剂NaH2PO2・H2O的浓度为24g/L.2.4 温度对沉积速度的影响温度是影响镀层沉积速度的重要因素.化学镀过程涉及的大多数氧化和还原反应都需要热能.因为许多单独的反应步骤只能在50℃以上才能以明显的速度进行,尤其是酸性化学镀镍溶液,必须在明显高于此值的温度下操作[1].一般酸性次亚磷酸盐镀液,操作温度在85℃～95℃之间.故本实验在70℃～95℃之间改变温度,得到温度对沉积速度的曲线如图3所示.由图可知,温度低于75℃时,沉积速度很慢,80℃后沉积速度明显加快.实验表明,当温度高于95℃时,镀液不稳定,出现白色沉淀.90℃时,沉积速度可达11. 2μm/h,而且所得镀层光亮、耐蚀性好.经综合考虑,确定镀液温度为90℃. ・48・ 沈阳师范学院学报(自然科学版)2001年 图3 沉积速率和温度的关系 图4 沉积速度与p H的关系2.5 p H对沉积速度的影响由图4可以看出,p H对酸性次亚磷酸盐镀液的沉积速度影响显著.p H为3.5时,镀层沉积速度仅为4.8μm/h,而p H为4.5时,镀速升高到15.8μm/h,增加了2倍,且所得镀层光亮细致,耐腐蚀性好.当p H继续升高时,沉积速度逐渐下降,而且镀层不均匀,故确定p H为4.5.2.6 其它成分的作用配方中还加入了乳酸、丙酸作为络合剂,一方面它们起络合作用,另一方面它们又是缓冲剂,保证镀液的p H不致降落太快.这类有机酸能形成镍的各种络合物,因此降低了游离镍离子在溶液中的浓度,同样还稳定了镀液,抑制了亚磷酸镍的析出.综上所述,本实验确定化学镀Ni-P合金的工艺配方如下: NiSO4・6H2O 15～25g/L NaH2PO2・H2O 20～30g/L丙酸2mL/L乳酸30mL/LT85～90℃p H 4.5～5.02.7 腐蚀实验用浸泡法将高磷Ni-P合金试片、低磷Ni-P合金试片、碳钢、不锈钢分别浸在HCl (5%),H2SO4(10%),NaCl(5%)三种介质中,每隔24h称重,计算腐蚀速率,观察镀层表面变化.2.7.1 5%HCl中各试片的腐蚀情况由表1可以看出,不锈钢和碳钢的腐蚀速率大约是高磷Ni-P合金镀层的10倍左右,而低磷Ni-P合金镀层的腐蚀速率也是高磷Ni-P合金镀层2-3倍.说明在5%HCl 溶液中,高磷Ni-P合金镀层的耐蚀性能最好,低磷Ni-P合金镀层次之,而碳钢和不锈钢的耐蚀性最差. 第3期 周婉秋等:化学镀Ni-P合金工艺・49・表1 5%HCl中各式片的腐蚀情况腐蚀时间(h)试 片项 目244872△G(mg)7.7 2.610.7高磷Ni-Pv(mg/h・dm2) 6.36 2.168.85△G(mg) 5.17.913.4低磷Ni-Pv(mg/h・dm2) 6.249.6916.41△G(mg)7.3594142.4不锈钢v(mg/h・dm2)41.452.9280.19△G(mg)874827.9碳钢v(mg/h・dm2)88.248.7828.352.7.2 10%H2SO4中各式片的腐蚀情况由表2可以看出,在10%H2SO4介质中浸蚀72h,不锈钢、碳钢、低磷Ni-P合金镀层的腐蚀速率是高磷Ni-P合金镀层腐蚀速率的几十倍到几百倍,说明高磷Ni-P合金镀层在H2SO4介质中的耐蚀性能优异.表2 10%H2SO4中各式片的腐蚀情况腐蚀时间(h)试 片项 目244872△G(mg) 1.10.76高磷Ni-Pv(mg/h・dm2)0.980.62 5.34△G(mg)13.3 3.314.6低磷Ni-Pv(mg/h・dm2)13.2 3.27314.49△G(mg)586700.7926.3不锈钢v(mg/h・dm2)302.84362.22478.86△G(mg)140.7406.398.1碳钢v(mg/h・dm2)111.78322.8377.942.7.3 5%NaCl中各式片的腐蚀情况表3列出了各试片在5%NaCl中168h的腐蚀速率,从中可以看出,高磷Ni-P合金镀层腐蚀速率仍然是最低的.故在NaCl溶液中,高磷Ni-P合金仍有较好的耐蚀性能. ・50・ 沈阳师范学院学报(自然科学版)2001年表3 5%NaCl中各式片的腐蚀情况试 片项 目腐蚀时间(h)24487296120144168高磷Ni-P△G(mg)0.10.40.722.98.5 5.356.1v(mg/h・dm2)0.120.460.8126.59.84 6.1364.93低磷Ni-P△G(mg)0.60.6 1.437.4137.120.688v(mg/h・dm2)0.590.59 1.37936.84135.0520.2986.68不锈钢△G(mg) 1.621.721.713546.581.3116.8v(mg/h・dm2)0.7910.7610.7666.9623.0640.3357.94碳钢△G(mg)0.69.73137.515.810.37.9v(mg/h・dm2)0.6610.6433.9941.1217.3211.298.66 表4列出了高磷Ni-P镀层、低磷Ni-P合金镀层、不锈钢、碳钢分别在三种腐蚀介质中总的腐蚀情况.由表4可知,高磷Ni-P合金镀层和低磷Ni-P合金镀层的腐蚀速率较慢,而碳钢、不锈钢的腐蚀速率是Ni-P合金镀层的几十倍甚至几百倍.可见Ni-P 合金镀层的耐蚀是非常好的.而高磷Ni-P合金镀层与低磷Ni-P合金镀层腐蚀速率相比较,高磷Ni-P合金镀层的耐蚀性能是低磷Ni-P镀层的2-4倍,表现出良好的耐蚀性.表4 镀层腐蚀实验结果项 目低磷Ni-P 高磷Ni-P 不锈钢 碳钢 HCl 5% 72h 实验前重(g) 1.1952 1.698112.9045 1.2593实验后重(g) 1.1688 1.677112.5000 1.0964腐蚀速度(mg/dm2・h)10.89 5.7975.8655.18现象光亮→从边缘被腐蚀光亮→有较浅的腐蚀斑点青灰色→大块黄斑灰白→黄斑→黑H2SO4 10% 72h 实验前重(g) 1.4035 1.559314.2202 1.6407实验后重(g) 1.3723 1.551512.96900.7121腐蚀速度(mg/dm2・h)10.34 2.31215.55245.94现象光亮→两边缘部被腐蚀光亮→光亮无明显变化青灰色→大块黄斑灰白→黄色锈迹 第3期 周婉秋等:化学镀Ni-P合金工艺・51・ 续表NaCl 5% 168h 实验前重(g) 1.5202 1.277515.5182 1.1738实验后重(g) 1.4110 1.252715.11420.8342腐蚀速度(mg/dm2・h)15.37 4.1128.63 1.043现象光亮→有大块黄斑光亮→表面有黄斑(较浅)青灰色金属→两面均变黑灰白→两面均变黑3 结论3.1 本实验研究确定了Ni-P合金的化学镀工艺为: NiSO4・6H2O 15～25g/L NaH2PO2・H2O 20～30g/L丙酸2mL/L乳酸30mL/LT80～90℃p H 4.5～5.0t4h3.2 镀层的沉积速度快,平均可达11μm/h3.3 镀层的耐蚀性能好,其耐蚀性是碳钢、不锈钢的几十倍到上百倍.参考文献:[1] 沃尔夫冈・里德尔.化学镀镍[M].上海:上海交通大学出版社,1996.11.[2] 孙克宁.化学镀Ni-P工艺研究[J].电镀与环保,1998,8(3):18-20.[3] 胡信国.化学镀镍新技术及其在工业中的应用[J].电镀与精饰,1998,20(2):30-32.T echnique of chemical plating nickel-phosphorus alloyZH OU W an-qiu,YANG G uang,ZHANG H ong(Chemist ry and L if e Science College,S henyang Normal U niversity,S henyang110034,Chi na)Abstract:The effects of both composition on the deposition rate and corrosion resistance of electroless Ni-P alloy films are studied in this paper.A technique of chem2ical plating Ni-P alloy film is determined.The technique has a quick deposi2tion rate which reaches nearly11μm/h.The alloy films show a good corrosionresistivity in HCl and H2SO4solutions.Key words:chemical plating;Nickel-phosphorus alloy;corrosion resistivity。
化学镀镍
化学镀镍化学镀镍已成为国际上表面处理领域中发展最快的工业技术之一，以其优良的性能，在几乎所有的工业部门都得到了广泛应用，每年总产值达10亿美元，而且每年还以5%～7%的速度递增。
化学镀镍是以次磷酸盐为还原剂，经自催化电化学反应而沉积出镍磷合金镀层的新技术。
镀履过程由于是无电流通过的条件下进行的，又称无电解镀镍（Elctroless Nickelplating）简称EN技术。
它具有深镀能力强、均镀能力好、镀层致密、孔隙率低等技术特点，应用范围已扩展到工业生产的各个领域，目前是全球最优秀的表面处理之一。
一、性质和用途用次磷酸钠作还原剂获得的镀层实际上是镍磷合金。
依含磷量不同可分为低磷（1%～4%）、中磷（4%～10%）和高磷（10%～12%）。
从不同pH值的镀液中可获得不同含磷量的镀层，在弱酸性液（pH=4～5）中可获得中磷和高磷合金；从弱碱性液（pH=8～10）中可获得低磷和中磷合金。
含磷为8%以上的Ni-P合金是一种非晶态镀层。
因无晶界所以抗腐性能特别优良。
经过热处理（300～400℃）变成非晶态与晶态的混合物时硬度可高达HV=1155；化学复合镀层硬度更高，如Ni-P-SiC，镀态HV=700，350℃热处理后可达到HV=1300。
非晶态合金是开发新材料的方向，现已成为工程学科的一大热门。
近年低磷化学镀镍是研究开发的又一热点，含磷1%～4%的Ni-P合金，镀态的HV=700，热处理后接近硬铬的硬度，是替代硬铬层的理想镀层，又是可在铝上施镀的好镀种。
化学镀层的种类、性质和主要用途，列于表3-1-2。
化学镀镍层与电镀镍层的性能比较，列于表3-1-3。
表3-1-2 化学镀镍种类性质和主要用途表3-1-3 化学镀镍与电镀镍的性能比较化学镀镍的脆性较大，在钢上仅能经受2.2%的塑性变形而不出现裂纹。
在620℃下退火后，塑性变形能力可提高到6%；当热处理温度达840℃时，其塑性还可进一步改善。
化学镀镍层同钢铁、铜及其合金、镍和钴等基体金属有良好的结合力。
化学镀简介
能，晶粒细，无孔，耐蚀性好。 5. 化学镀工艺设备简单，不需要电源、输出系统及辅助
电极，操作时只需把工件正确悬挂在镀液中即可。 6. 化学镀溶液稳定性较差，寿命短，成本高。
化学镀的条件
1. 镀液中还原剂的还原电位要显著低于沉积金属的电位。 2. 镀液不产生自发分解。 3. 调节溶液PH值、温度时，可以控制金属的还原速率，
比较单纯 比较小 比较小 大 长 不均匀 导体 低
相当复杂 大 大 小 短 非常均匀 导体、非导体 高
化学镀镍的基本原理
化学镀镍的发展
1944年，Brenner和Riddell进行了第一次实验室实验，开 发了可以工作的镀液并进行了科学研究。
60~70年代，研究人员主要致力于改善镀液性能。
80年代后，镀液寿命、稳定性等得到初步解决，基本实 现镀液的自动控制。
原子氢态理论
1946年，Brenner和Ridder提出；1959年Gutgeit实验验证了该假说 1967年，苏联人对该理论又做了深入研究提出：还原镍的物质实质上就
是原子氢。
NaH2PO2→ Na++H2PO2-
1）镀液在加热时，通过次亚磷酸盐在水溶液中脱氢，形成亚磷酸根，同 时放出初生态原子氢
活化：
为了使待镀件获得充分活化的表面，以催化化学镀反应的进行。
化学镀铜基本原理
• 化学镀铜概述：
化学镀铜是电路板制造中的一种工艺，通常也叫沉铜， 是一种自身催化性氧化还原反应。首先用活化剂处理，使 绝缘基材表面吸附上一层活性的粒子通常用的是金属钯 （ba）粒子（钯是一种十分昂贵的金属），铜离子首先在 这些活性的金属钯粒子上被还原，而这些被还原的金属铜 晶核本身又成为铜离子的催化层，使铜的还原反应继续在 这些新的铜晶核表面上进行。
化学镀Ni-W-P合金镀层(5)
化学镀Ni一W一P合金镀层的性能通常，Ni一W一P非晶态合金层具有均匀的结构，不存在偏析、夹杂物和第二相、原子间呈现短程有序结构，没有晶界、位错和层错以及与晶态有关的其它缺陷，具有较好的化学和电化学均匀性，缺少造成腐蚀的成核中心，因此，其耐蚀性高。
Ni一W一P非晶态合金层在空气及腐蚀介质中极易形成钝化膜。
这种镀层不论在酸性还是在碱性介质中都有钝化现象，使镀层迅速形成均匀而细密的钝化膜，这是该镀层具有高耐蚀性的因素之一。
当钝化膜遭到局部破坏时，有快速修复的能力。
镀层形成钝化膜之前，有活化溶解过程，这种快速活化溶解对钝化元素的溶解过程起到了堡垒作用，造成了表面钝化元素的富集，形成了良好的保护性能的钝化膜，提高了镀层的耐蚀性。
在非晶态镀层表面形成钝化膜与晶态表面形成的钝化膜没有严格的本质不同，差别在于非晶态镀层表面形成的钝化膜是均匀的，这种均匀的钝化膜使得非晶镀层比晶态镀层有更高的耐蚀性。
(1)在HNO3介质中的耐蚀性Ni一W一P三元合金镀层的组织结构特征导致了镀层的致密性，降低镀层的孔隙率，提高了耐蚀性，表2一4是对不同厚度的二元Ni一P和三元Ni一W一P镀层分别进行孔隙率测定和浓HNO3快速腐蚀试验，从表中可以看出，三元Ni一W一P镀层比二元Ni一P镀层更致密，且有更好的耐蚀性。
表2-4 Ni-P及Ni-W-P镀层的孔隙率和耐蚀性在化学镀Ni一W一P合金中，钨含量对镀层的孔隙率影响较大，随钨含量的增加，孔隙率减少。
化学镀Ni一P二元合金层的孔隙率明显高于任何一种Ni一W一P三元合金层，即Ni一W一P合金层的致密性优于Ni一P合金层，这是Ni一W一P合金镀层耐蚀性高的原因。
(2)在HC1介质中的耐蚀性表2一5给出了不同W含量的Ni一W一P合金镀层在5%(重量)及10%（重量）HCl介质中的腐蚀失重结果，并与Ni一P合金镀层及1Cr18Ni9做了对比。
测定结果表明，Ni一W一P合金镀层在HCl介质中有腐蚀发生，且随着镀层中W含量的降低，腐蚀速度增大，但与1Cr18Ni9相比，其耐蚀性要好得多。
化学镀镍配方
化学镀镍配方化学镀镍已成为国际上表面处理领域中发展最快的工业技术之一，以其优良的性能，在几乎所有的工业部门都得到了广泛应用，每年总产值达10亿美元，而且每年还以5%～7%的速度递增。
一、性质和用途用次磷酸钠作还原剂获得的镀层实际上是镍磷合金。
依含磷量不同可分为低磷（1%～4%）、中磷（4%～10%）和高磷（10%～12%）。
从不同pH值的镀液中可获得不同含磷量的镀层，在弱酸性液（pH=4～5）中可获得中磷和高磷合金；从弱碱性液（pH=8～10）中可获得低磷和中磷合金。
含磷为8%以上的Ni-P合金是一种非晶态镀层。
因无晶界所以抗腐性能特别优良。
经过热处理（300～400℃）变成非晶态与晶态的混合物时硬度可高达HV=1155；化学复合镀层硬度更高，如Ni-P-SiC，镀态HV=700，350℃热处理后可达到HV=1300。
非晶态合金是开发新材料的方向，现已成为工程学科的一大热门。
近年低磷化学镀镍是研究开发的又一热点，含磷1%～4%的Ni-P合金，镀态的HV=700，热处理后接近硬铬的硬度，是替代硬铬层的理想镀层，又是可在铝上施镀的好镀种。
化学镀层的种类、性质和主要用途，列于表3-1-2。
化学镀镍层与电镀镍层的性能比较，列于表3-1-3。
表3-1-2 化学镀镍种类性质和主要用途表3-1-3 化学镀镍与电镀镍的性能比较化学镀镍的脆性较大，在钢上仅能经受2.2%的塑性变形而不出现裂纹。
在620℃下退火后，塑性变形能力可提高到6%；当热处理温度达840℃时，其塑性还可进一步改善。
化学镀镍层同钢铁、铜及其合金、镍和钴等基体金属有良好的结合力。
在铁上镀覆10～12μm的化学镀镍层，经反复弯曲180°后未出现任何裂纹和脱落现象。
但与高碳钢、不锈钢的结合力比上述金属差；同非金属材料的结合力会更差些，重要的是取决于非金属材料镀前预处理质量。
化学镀镍层的化学稳定性在大多数介质中都比电镀镍高，在大气中曝晒试验、盐雾加速试验中，其耐蚀性显著地优于镍；在海水、氨和染料等介质中相当稳定。
化学镀简介
简介化学镀简介化学镀一、化学镀（chemical plating）化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受到人们的关注。
化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。
在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。
化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。
与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。
另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。
目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。
二、化学镀原理化学浸镀（简称化学镀）技术的原理是：化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。
化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。
目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应，已经提出的理论有“原子氢态理论”、“氢化物理论”和“电化学理论”等。
在这几种理论中，得到广泛承认的是“原子氢态理论”。
三、对非金属的化学镀需要敏化活化处理敏化就是使非金属表面形成一层具有还原作用的还原液体膜。
这种具有还原作用的处理液就是敏化剂。
好的敏化效果要求具有还原作用的离子在一定条件下能较长时间保持其还原能力，并且能控制其还原反应的速度，要点是敏化所要还原出来的不是连续的镀层，而只是活化点。
目前最适合的还原剂只有氯化亚锡。
目前，对于非金属化学镀镍用得最多的是Pd活化工艺。
当吸附有Sn的非金属表面接触到Pd活化液时，Pd会被Sn还原而沉积到非金属表面形成活化中心，从而顺利进行化学镀。
化学镀Ni-W-P合金镀层(3)
化学镀Ni 一W 一P 合金镀层的性能镀层的硬度为了提高零部件的表面硬度及耐磨性，常常采用化学镀Ni- P 合金技术。
含P 量在12%的化学镀Ni-P 合金镀层的硬度在HV500左右。
若将一定含量的W 引入镀层，可以使镀层的硬度大幅度地提高。
由于科学技术的高速发展，原有的化学镀二元合金已不能满足石油、电子、机械及计算机等工业部门的要求。
国外不少研究者都在致力于化学镀镍基三元合金的研究，国内同行也在关注这一课题。
金属W 具有极高的硬度，在一 表2-2镀层成分对镀层硬度的影响 些无机酸如盐酸、氢氟酸、硫酸、铬酸及许多混合酸中都很稳定。
若将w 引入Ni 一P 合金镀层，制备出Ni 一W 一P 三元合金镀层，使其在性能上超过化学镀Ni 一P 合金，以适应我国化学镀技术应用的需要。
表2-2给出了不同W 含量的化学镀Ni-W-P 合金镀层的硬度值。
由表中的数据可以看出，随着镀层中W 含量的增加，镀层的硬度增加。
实验中发现，经过热处理后，镀层的硬度还可以进一步提高。
图2-27为不同W 含量及Ｐ含量的化学镀Ni-W-P 合金镀层硬度随热处理温度的变化关系曲线。
镀 层 硬度/HV Ni-2.62%W-12.57%P856 Ni-2.93%W-12.37%P872 Ni 一3.57%w-13.01%P923 Ni-4.01%W-12.46%P930 Ni-5.47%W-12.93%P960结果表明，在300℃以下，镀层的硬度随热处理温度的升高而缓慢地增加；在300~400℃的范围内，镀层硬度随热处理温度的升高而急剧升高，于400℃时达最高值，例如W含量为4.8%和P含量为11.56%的镀层经400℃热处理后，其硬度值达HV1458，完全可以代替硬铬镀层。
当热处理温度由400℃继续升高时，镀层硬度呈下降趋势。
化学镀镍磷合金-培训学习资料之七
化学镀镍磷合金培训学习资料之七一.化学镀镍磷合金的技术原理化学镀是一种不需要通电，仅仅依据氧化还原反映之原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。
化学镀镍磷合金就是利用次亚磷酸钠还原镍离子为金属镍，即在水溶液中镍离子和次亚磷酸阴离子碰撞时，由于镍触媒作用析出原子态氢，而原子态氢又被催化金属吸附并使之活化，把水溶液中的镍离子还原为金属镍，形成镀层；另外次亚磷酸阴离子由于在催化表面析出原子态氢的作用，被还原成活性磷，与镍结合形成镍磷合金镀层。
二.化学镀镍磷合金的沉积机理化学镀镍磷合金的沉积机理为原子氢理论：1.化学镀镍溶液加温后，在催化作用下，次亚磷酸根脱氢形成亚磷酸根，同时析出初生态原子氢；2.初生态原子氢被吸附在催化金属表面上使其活化，使溶液中的镍阳离子还原，在催化金属表面上沉积金属镍；3.催化金属表面上的初生态原子氢使次亚磷酸根还原成磷；同时，由于催化作用使次亚磷酸根分解，形成亚磷酸；原子态的氢还会合成氢气放出；4.镍原子和磷原子共沉积，形成镍磷-合金层（固溶体或非晶态）。
次亚磷酸盐在催化剂作用下，可生成活性氢原子，它将镍离子还原为金属镍，与此同时，活性氢原子还将次亚磷酸根还原生成单质磷，因而所得的镀层为镍磷合金固溶体。
所沉积的镍具有自催化作用，使氧化还原反应不断进行，从而使镍磷层不断增厚，理论上，镀层厚度与反应时间成正比。
从反应可知，伴随反应产生活性氢原子吸附在催化剂表面上并有大量氢气析出（副反应），故在镀层中夹杂有氢，因此镀层有较大的内应力和氢脆，镀层表现出较大的脆性；另一方面，当含磷量较高时，镀态组织形成非晶态，更增加了镀层的脆性，削弱了镀层与基体的结合力，正是由于这些原因，才出现了化学镀镍磷合金和热处理的复合处理技术。
化学镀镍磷合金层根据磷含量不同可分为低磷2％～5％，中磷6％～9％，高磷10％～l3％。
低磷镀层硬度高、耐磨，特别是在碱性介质中的耐蚀性明显优于中磷和高磷镀层，若经热处理后可接近硬铬的硬度，是替代硬铬层的理想镀层，又是可在铝上施镀；中磷镀液沉积速率快，稳定性好，寿命长，镀层既耐蚀又耐磨，工业中应用最为广泛；高磷镀层呈非晶态、非磁性，在酸性介质中有很高的耐蚀性。
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化学镀镍磷合金技术 NI-p 简介
高性能的镍磷合金化学镀工艺是近年来迅速发展起来的一种新型表面保护和表面强化技术手段，具有广泛的应用前景。
目前化学镀镍磷合金已广泛地应用在石油化工、石油炼制、电子能源、汽车、化工等行业。
石油炼制和石油化工是其最大的市场，并且随着人们对其镀层特性的认识，它的应用也越来越广泛，主要用在石油炼制、石油化工的冷换设备上，并且得到了许多用户的认可。
经实际应用，能显著提高设备的耐磨、耐蚀性能，延长其寿命3倍以上，性能优于目前使用的有机涂料，而且适用于碳钢、铸铁、有色金属等不同基材。
1、化学镀镍磷合金的原理
其主要反应为次亚磷酸钠还原镍离子为金属镍，即在水溶液中镍离子和次亚磷酸根离子碰撞时，由于镍触媒作用析出原子态氢，而原子态氢又被催化金属吸附并使之活化，把水溶液中的镍离子还原为金属镍形成镀层，另外次亚磷酸根离子由于在催化表面析出原子态氢的作用，被还原成活性磷，与镍结合形成Ni－P 合金镀层。
2、镀层的特性及技术指标
(1)镀层均匀性好
非晶态Ni－P合金镀层是通过化学沉积的方法获得，凡是镀液能浸到的部位，任何形态复杂的零件，都能得到均匀的镀层。
不需外加电流，是非晶态均一单相组织，不存在晶界、位错，也无化学成份偏析,且避免了电镀形成的边角效应等缺陷。
另外，镀层十分致密还具有较高的光洁度。
(2)镀层附着力好
镀层在钢铁基体上产生压应力（4MPa），而镀层与钢的热膨胀系数相当，所以具有优良的附着力，一般为300－400MPa。
(3)镀层硬度高，抗磨性能优良
镀层具有高硬度，低韧性和较低热导率、电导率，它的抗拉强度超过700MPa，与很多合金钢相似，镀层硬度和延伸率都超过了电镀铬，弯曲无裂纹，但不适合反复弯折和拉抻等剧烈变形的部件，经热处理硬度可达HV1100，但在320℃时开始发生晶型转变，耐磨性能增强，耐蚀性能减弱。
(4)优良的抗腐蚀性能
由于镀层为非晶态，不存在晶界、位错等晶体缺陷，是单一均匀组织，不易形成电偶腐蚀，决定其有较高的耐蚀性，Ni－P镀层均匀性好，拉应力小，致密性好，为防止介质的腐蚀提供了理想的阻挡层。
在碱、盐、高温油测、有机介质和溶剂、酸性气体中有抗蚀能力，经实际应用证明，特别对石油炼制、石油化工中的Cl-应力腐蚀，高低温H2S和环烷酸的腐蚀具有超凡的抗蚀能力。
(1)石化工业中：冷换设备、盘管、采注管线、控制阀泵、吸入活塞杆等。
(2)汽车和造船工业中：发动机轴、防滑活塞、空气调节器元件、交流发电机散热片、油箱、燃料喷射器传动推力热圈等、
(3)轻纺工业中：塑料模具、刻花滚筒、导布辊、导纸辊、贮槽、横机、导轨、针筒、烘缸、织物刀刃、塑料切粒刀等。
(4)饲料食品工业中：烤锅、轴承、罐头生产线设备、滑轮、切片装置、分类机、搅拌机等。
(5)其它工业中：液压装置、离合器、泵、轴辊、拉丝机滚筒等。
化学镀防腐蚀技术最早应用于石油和化学工业。
Ni-P合金镀层为非晶态结构，具有优良的化学惰性，可有效地抗碱、盐溶液和海水腐蚀，抗石油和各种碳氢化合物腐蚀，加之Ni-P镀层的耐磨性能，因此形成了其在石油、天然气开发和石化生产中腐蚀防护的优势，成为石化装备方面最新发展起来的一种防腐材料。
在中东、美国和德国的石油和天然气开采中，在管线、阀体、泵站的防蚀保护方面，该技术得到了广泛应用，并取得了明显效果。
我国在八十年代末开始在油田行业开发应用该技术，在不断实践的基础上实现了换热设备大面积整体化镀技术的突破，大大降低了成本，提高了生产效率和生产能力。
目前这项比较成熟的工艺技术已在大庆、胜利、中原油田推广开来，应用于采注管线的防腐；在石化、化纤、化肥、制盐、制药、制碱、发电、冶金焦化等工业的冷换设备的防腐领域，可以代替不锈钢，但造价为不锈钢的1/2。
应用该技术后可使设备提高耐磨性和耐蚀性，延长其使用寿命3倍以上，性能优于目前使用的有机涂料，而且适用于碳钢、铸铁、有色金属等不同基材，能大大节约原材料和能源，提高开工率，经济效益显著。
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