钢表面化学镀镍工艺的研究
.4陕西科技大学学报Aug.200634JOURNALOFSHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGYVol.24
*文章编号:1000-5811(2006)04-0034-05
钢表面化学镀镍工艺的研究
侯俊英1,赵程1,王海梅1,左献宝2
(1青岛科技大学机电学院,山东青岛266000;2河南高远公路养护技术有限公司,河南新乡453003)
摘要:主要研究了钢材表面化学镀镍的工艺配方。为了得到一个沉积速度快、镀层外观光
亮、与基体结合力好、硬度高等良好性能的化学镀液成分,在参考有关镀液组成研究的基础上,
分析了各成份和工艺条件对沉积速度等性能的影响,利用正交试验优选出一种较好的镀液配
方,并对所得到的化学镀镍层采用金相显微镜、显微硬度计等显微分析仪器进行了外观、硬度、
厚度等方面的性能测试,对所得到的数据进行了分析,在分析工艺配方对镀层性能的影响时,
着重分析了工艺配方对化学镀镍沉积速度的影响。
关键词:化学镀镍;工艺配方;正交试验;沉积速度
中图分类号:TG1744文献标识码:A
0前言
化学镀镍层结晶细致、孔隙率低、硬度高、磁性好。在许多情况下,如内部镀层和复杂形状的钢铁零
件,用化学镀镍替代镀硬铬具有许多优点。目前化学镀镍已广泛应用于电子、航空、航天、化工、精密仪器
等工业中,如用非金属材料制成的零件经化学镀镍后再电镀一装饰层,已经在汽车、家电、日用工业产品中
大规模应用。化学镀镍层的高防腐性和硬度及其对化工材料的稳定性使其在化工用泵、压缩机、阀等产品
部件上的地位越来越高,在核工业、航空航天工业中的应用也越来越广,此外,化学镀镍层优异的磁性能使
其在计算机光盘生产中也得到了大规模应用。由于化学镀镍的种种优点,而且设备简单,因此这一工艺有
良好的市场和应用前景[1]。
1实验
1.1实验装置及材料
本实验所用试样:20mm30mm镀锌铁板。所用试剂:硫酸镍,次亚磷酸钠,柠檬酸,醋酸钠,盐酸,
碘酸钾,氨水,十二烷基苯磺酸钠等,均为化学纯(C.P.)。
主要仪器:76-1型恒温玻璃水浴、玻璃镀槽。其它:pH试纸。实验装置是76-1型恒温玻璃水浴,自动
控温。
1.2实验过程
据文献介绍[2]:在镀液的化学组成中,硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸和醋酸钠的浓度对化学镀镍速度和
*收稿日期:2006-04-11作者简介:侯俊英(1967-),女,陕西省渭南市人,副教授,硕士,研究方向:金属材料表面改性处理第4期侯俊英等:钢表面化学镀镍工艺的研究
镀层质量的影响较显著,因此本实验就选择其为4因素,每个因素选取3个水平,该水平是在参考大量文
献的基础上提出来的,见表1。确定因素水平后,选用L9(34)[3]试验表(即四因素三水平的正交试验表,见
表2)进行正交试验。
表1试验的因素水平确定
水平因素硫酸镍(A)/gL-1次亚磷酸钠(B)/gL-1柠檬酸(C)/gL-1醋酸钠(D)/gL-
112520188228252010330302215
表2正交试验设计
试验号ABCD125201882252520103253022154282020155282522862830181073020221083025181593030208
实验工艺流程为:将准备好的试样进行水洗→去锌→冷水洗→热水洗→盐酸活化→预热→化学镀镍
→热水洗→水洗→干燥,得到表面光亮的镀镍层[2]。
工艺条件包括镀液成分是化学镀镍过程中极为重要的影响因素,必须严格按照实验的要求来进行:
(1)温度要求严格控制在851;
(2)pH值要求控制在4.6~5.0的范围之内;
(3)试样入镀的总面积应在0.5~1dm2L-1之间;
(4)试样每组4块,施镀时间分别为1h、1.5h、2h和2.5h。
2结果与分析
对化学镀镍而言,决定其镀层性能的主要指标有外观、硬度、厚度、沉积速度和结合强度。
2.1结合强度
测试时对每个试样均进行反复弯折直至弯断,均未出现起皮、脱落等现象,镀层与基体间的结合力很
高,镀层的结合力性能良好。结合力的高低主要与前处理工序、温度和pH值有很重要的联系,这就说明
本实验中所采取的前处理工序做的很充分,pH值和温度的控制也比较合理。在实验前进行的试镀采用
了不同的组分,即将本次实验中所采用的络合剂改为乳酸,结果发现镀层的结合力很差,弯折时都出现了
起皮、脱落的现象,从这可以看出,镀层的结合力也与镀镍过程中所采用的络合剂的种类有很大关系。
2.2金相组织镀层的金相照片是比较镀层性能的重要依据,从金相图片上我们可以得出如下结论:镀层的厚度与镀35陕西科技大学学报第24卷
液中各成分的含量有很大的关系,如图1所示。
从图1中可以看出,因为镀液成分的不同,在其它条件,如温度、pH值和施镀时间相同的情况下,镀
层的厚度有了很大的变化,其中镀层最厚的是图1(d)中的试样,即第4组第4个试样。
图1施镀时间为2.5h的试样a:试样1.4,b:试样2.4,c:试样3.4,d:试样4.4,e:试样5.4,f:试样6.4,g:试样7.4,h:试样8.4,i:试样9.436第4期侯俊英等:钢表面化学镀镍工艺的研究
另外,比较图1中的各个试样发现,图1(d)虽然镀层不是非常光亮,但是镀层的金相组织比较致密、
光滑,没有明显的组织缺陷;图1(a)和(b)中,镀层粗糙度高,不平整,会影响镀层的耐蚀性能;图1(e)和
(g)中有气孔,也会影响到镀层的耐蚀性,并且镀层的厚度不大;而图1(f)和(i)虽然镀层的金相组织比较
好,但是镀层厚度太薄,这同样也会影响到镀层的使用性能。所以,综合来看,图1(d)中的试样的金相最
好,没有太大的缺陷,对性能也没有太大的影响。因为图中的几个试样施镀时的pH值、温度和施镀时间
都一样,所以它们的金相的差别主要体现在工艺配方的差别上,从金相图分析可得出工艺配方相对较好的
是图1(d)中的试样,即第4组试样。
2.3厚度
本次实验中的厚度测量采用的是金相法,所用仪器为XJZ-6A正置式金相显微镜。镀层的厚度及其
均匀性是衡量镀层质量的重要指标之一。镀层的厚度直接影响到工件的耐蚀性、耐磨性、孔隙率和导电性
等性能[4],从而在很大程度上影响到产品的可靠性和使用性能。镀层的厚度除与沉积速度有关外,还与镀
液的工艺配方有关。在配方、温度和pH值相同的条件下,镀层厚度与沉积时间有关,这种关系的比例系
数也不一样,为分析厚度与施镀时间的关系,取了第4组的4个试样做了其它条件相同而只有时间不同时
的比较,并作出了厚度与施镀时间的关系图,如图2所示。
图2厚度与施镀时间的关系图3沉积速度的定量趋势图由图2可以看出,在镀层厚度与时间的关系曲线上,曲线开始的走势比较陡,曲线的斜率在0~2h的
范围内不断增大,但在时间到达2h后,这种增加又开始减小,曲线的走势趋于平缓,这说明在刚开始时镀
层厚度的增加随时间的增加而不断加快,但在施镀时间达到2h后,镀层厚度的增加又逐渐变得缓慢下
来,因此,从节约能源角度出发,镀镍时间控制在2~2.5h左右就能得到所需要的镀层。
表3各组实验的沉积速度
实验号沉积速度/mh-114.824.436.0416.855.663.676.084.596.52.4沉积速度
镀层的沉积速度是检验镀液配方好坏的重要标准之一,也是本实验
筛选配方的主要衡量指标。
镀层的沉积速度主要与镀液的成分、工艺条件(pH值和温度)、前
处理工序等有关。镀液的pH值和温度越高,镀层的沉积速度越快。同
样,前处理工序活化工艺越好,基体表面的催化活性就越高,因此沉积速
度也越快。由于本实验的工艺条件即pH值和温度是恒定的,并且前处
理工艺是固定不变的,这样就排除了其它因素的影响,因此,沉积速度的
快慢主要与工艺配方有关系,沉积速度的比较也就是各组实验工艺配方37陕西科技大学学报第24卷
的比较,沉积速度快就间接地说明了这组实验的工艺配方较好,表3是9组实验的沉积速度,图3是沉积
速度的定量趋势图。沉积速度等于镀层厚度与时间的比值。
从表3的实验数据可以得出如下结论:沉积速度受工艺配方的影响差别很大,其中沉积速度最慢的是
编号为6的试样,沉积速度最快的是编号为4的试样,也就是说,单从沉积速度这一方面来考虑,第4组实
验所采用的工艺配方相对来说是最好的。
综合上述性能分析,结果发现综合性能最好的是第4组实验。
3结论
(1)本文通过正交试验得出的最佳镀液配方为:硫酸镍28gL-1、次亚磷酸钠20gL-1、柠檬酸20gL-1、醋酸钠15gL-1。
(2)化学镀中镀液配方对沉积速度的影响很大,采用最佳配方可获得16.8mh-1的沉积速度。
(3)所得到的最佳镀液配方的镀层性能如下:外观:平整,比较光亮;结合力好,反复折弯直至折断都不
起皮;镀层厚度:42m;沉积速度:16.8mh-1。
参考文献
〔1〕李金桂.材料的表面改性与涂镀技术的新发展[J].先进制造与材料应用技术,1998,(6):1~3〔2〕李宁.化学镀实用技术[M].北京:化学工业出版社,2004,1~6〔3〕张冠军.工业级药品配制化学镀镍溶液的研究及其应用[J].表面技术,1993,22(1):30~32〔4〕李宁,袁国伟,黎德育.化学镀镍基合金理论与技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000,89~103
THECRAFTSTUDYOFCHEMICALN-iPLATINGONSTEEL
HOUJun-ying1,ZHAOCheng1,WANGHa-imei1,ZUOXian-bao2
(1MechanicalElectronInstitute,QingdaoScienceTechnologyUniversity,Qingdao266000,China;2GaoyuanRoadProtectingTechnologyL.T.D,Xinxiang453003,China)
Abstract:ThispaperstudiedthecraftformulaofchemicalN-iplatingonsteel.Inordertoget
abettercraftformulationondepositspeed,appearanceandrigidity,referencedtheformer
craftformula,analyzedeachcompositionandthecraftconditiontosinktheinfluenceofaccu-
mulatethespeed.Agoodcraftformulationwasproposedbytheoptimizationexperiment,
andtheexternalappearanceofthelayer,degreeofhardness,thicknessandsinktoaccumu-
化学镀
1.化学镀的发展
化学镀的发展史主要就是化学镀镍的发展史。虽然早在1844年
A.Wurtz就发现次磷酸盐在水溶液中还原出金属镍，但化学镀镍技术
的奠基人是美国国家标准局的A.Brenner和G.Ridell。他们在1947
年提出了沉积非粉末状镍的方法，弄清楚了形成涂层的催化特性，
使化学镀镍技术工业应用有了可能性。所以，化学镀镍技术的历史
还很短暂，真正大规模工业还是70年代末期的事。早期只有含磷
5%-8%（重量）的中磷镀层，80年代初发展出磷含量为9%-12%的高磷
非晶结构镀层，使化学镀镍向前迈进一步。80年代末到90年代初又
发展了磷含量为1%-4%的低磷镀层。含磷量不同的镀层物理化学镀性
能也不同。化学镀镍的最早工业应用是二战后在美国通用运输公司
（GATC）。他们在系统研究该技术后于1955年建立的第一条生产线，
发展出的化学镀镍溶液商品名称为"Kanigen"（是Catalytic Nickel
Gene Ration学缩写)。70年代又发展出仍以次磷酸钠还原剂的
Durnicoat工艺、用硼氢化钠做还原剂Ni-B层的Nibodur工艺，以
后又出现了用肼做还原剂的化学镀镍方法。
化学镀镍技术的核心是镀液的组成及性能，所以化学镀镍发展史
中最值得注意的是镀液本身的进步。在60年代之前由于镀液化学知
识贫乏，只有中磷镀液配方，镀液不稳定，往往只能稳定数小时，
因此为了避免镀液分解只有间接加热，在溶液配制、镀液管理及施
镀操作方面必须十分小心，为此制定了许多操作规程给以限制。此
外，还存在沉积速度慢、镀液寿命短等缺点。为了降低成本，延长
镀液使用周期，只好使镀液“再生”，再生的实质就是除去镀液中
还原剂的反应产物，次磷酸根氧化产生的亚磷酸根。当时使用的方
法有弃去部分旧镀液添加新镀液、加FeCl3或Fe2(SO4)3以沉淀亚磷
酸根（形成Na2［Fe(OH)(HPO3)2］）·20H2O黄色沉淀）、离子交换法
等，这些方法既麻烦又不适用。70年代以后多种络合剂、稳定剂等
不锈钢镀镍工艺 -回复
不锈钢镀镍工艺 -回复
不锈钢镀镍工艺是一种常用的表面处理方法，它可以提高不锈钢材料的耐腐蚀性能、硬度和外观质量，使其具备更多的应用领域。本文将一步一步介绍不锈钢镀镍的工艺流程和影响因素。
一、不锈钢镀镍工艺介绍
1.1 不锈钢镀镍的概念及意义
不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性能的金属材料，但其表面容易受到环境氧化和腐蚀的影响，降低了其使用寿命和外观质量。而镀镍作为一种常用的综合性保护层，可以在不锈钢表面形成一层致密的镍层，有效地提高材料的耐腐蚀性能、硬度和耐磨性，延长其使用寿命。
1.2 不锈钢镀镍工艺的分类
不锈钢镀镍工艺根据不同的操作方式和电镀设备可以分为化学镀镍和电镀镍两种形式。化学镀镍主要通过化学反应在不锈钢表面生成镍层，而电镀镍则是利用电解原理将金属镍离子沉积在不锈钢表面。
二、不锈钢镀镍工艺步骤
2.1 表面处理
在进行不锈钢镀镍前，必须对不锈钢表面进行清洗和预处理。这是因为不锈钢表面常常存在油污、氧化膜和其他杂质，会影响镀液的进入和镀层的质量。表面处理的方法一般包括碱洗、酸洗和电解退火等。
2.2 镀镍处理
镀镍处理是整个镀镍工艺的核心步骤。根据不同的镀液成分和工艺要求，可分为酸性镀镍、碱性镀镍和盐类镀镍等不同类型。在镀镍处理过程中，通过控制镀液的温度、PH值、氨电流密度等参数，使金属镍离子在不锈钢表面沉积形成致密均匀的镀层。
2.3 清洗处理
镀镍处理完成后，需要将残留在不锈钢表面的镍盐溶液和其他污染物进行清洗。清洗处理可以采用水漂、酸洗、中和处理等方法，确保不锈钢表面的洁净度。
2.4 表面处理
镀镍处理完成后，还需要对不锈钢表面进行后处理。后处理包括抛光、光亮化和防氧化等，主要是为了提高镀层表面的外观质量和耐腐蚀性能。
三、不锈钢镀镍工艺影响因素
3.1 材料成分和形状
不锈钢材料的成分和形状对镀镍工艺有着重要影响。不同成分的不锈钢在镀镍过程中各种参数的调控会有所差异，同时金属表面的形状也会影响到镀层的质量。
35CrMo钢管件化学镀镍工艺及质量控制
２０１０年３月 电镀与环保 第３Ｏ卷第２期（总第１７２期） ・４９。
３５ ＣｒＭｏ钢管件化学镀镍工艺及质量控制
杨小亮。 封勇， 康军平， 孙瑜
（陕西群力电工有限责任公司，陕西宝鸡７２１３００）
中图分类号：ＴＱ １５３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：ｌＯ００～４７４２（２０１０）０２—００４９—０２
０ 前言
化学镀镍一磷合金镀层具有较高的硬度，优良的
均匀性、耐磨性和耐蚀性等综合物理化学性能，广泛 应用于航空、航天、汽车、电子、机械、石油、化工等领
域Ⅲ。开采石油油田的机械管件材料为３５ ＣｒＭｏ
钢。因使用环境恶劣，要求其具有耐蚀性、耐磨性。 所以在管件内、外表面化学镀覆厚度为４Ｏ～５０ ｍ
的镍一磷合金镀层 。然而，在实际生产中经常出现
镀层结合力差，针孔多，厚度不均等疵病。为此，研
究在３５ ＣｒＭｏ钢管件内、外表面沉积元表面缺陷， 结合力好，硬度较高的镍一磷合金镀层的工艺及质量 控制方法，对石油机械的制造具有重要意义。
１ 工艺流程
化学除油一清洗一电化学去油一清洗
一浸蚀一清洗一预热一活化一清洗一 化学镀镍一磷合金—一清洗—一热去离子水洗—一热 处理一检验
２主要工序说明
２．１化学除油
磷酸三钠１５～２０ ｇ／Ｌ，金属清洗剂５０～６０ ｇ／Ｌ，４０￣５０℃，１５￣２０ ｍｉｎ。 ２．２电化学去油
氢氧化钠１５～２５ ｇ／Ｌ，磷酸三钠２Ｏ～３０ ｇ／Ｌ， 碳酸钠２０～３０ ｇ／Ｌ，８０～９０℃，电流密度５～１Ｏ Ａ／ｄｉｎ ，５－－１０ ｍｉｎ。 ２．３浸蚀
盐酸３Ｏ～５Ｏ ｍＬ／Ｌ，硫酸８Ｏ～１００ ｍＬ／Ｌ，室 温，１．５～３．０ ｍｉｎ。
２．４活化 室温下，在质量分数为３ ～５ 的稀硫酸中 浸２０～３０ Ｓ。
２．５化学镀镍一磷合金
硫酸镍４５０￣４８０ ｇ／Ｌ，次磷酸钠８Ｏ～１００ ｇ／Ｌ， 乙酸钠８Ｏ～１００ ｇ／Ｌ，柠檬酸钠３Ｏ～４０ ｇ／Ｌ，乳酸 ３０￣４０ ｇ／Ｌ，稳定剂０．０１５～０．０２５ ｇ／Ｌ，ｐＨ值４．４
工艺技术化学镀镍详解
工艺技术：化学镀镍详解
一、化学镀镍层的工艺特点
1.厚度均匀性
厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一，化学镀镍避免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀，电镀层的厚度在整个零件，尤其是形状复杂的零件上差异很大，在零件的边角和离阳极近的部位，镀层较厚，而在内表面或离阳极远的地方镀层很薄，甚至镀不到，采用化学镀可避免电镀的这一不足。化学镀时，只要零件表面和镀液接触，镀液中消耗的成份能及时得到补充，任何部位的镀层厚度都基本相同，即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。
2.不存在氢脆的问题
电镀是利用电源能将镍阳离子转换成金属镍沉积到阳极上，用化学还原的方法是使镍阳离子还原成金属镍并沉积在基体金属表面上，试验表明，镀层中氢的夹入与化学还原反应无关，而与电镀条件有很大关系，通常镀层中的含氢量随电流密度的增加而上升。
在电镀镍液中，除了一小部分氢是由NiSO4和H2PO3反应产生以外，大部分氢是由于两极通电时发生电极反应引起的水解而产生，在阳极反应中，伴随着大量氢的产生，阴极上的氢与金属Ni-P合金同时析出，形成（Ni-P）H，附着在沉积层中，由于阴极表面形成超数量的原子氢，一部分脱附生成H2，而来不及脱附的就留在镀层内，留在镀层内的一部分氢扩散到基体金属中，而另一部分氢在基体金属和镀层的缺陷处聚集形成氢气团，该气团有很高的压力，在压力作用下，缺陷处导致了裂纹，在应力作用下，形成断裂源，从而导致氢脆断裂。氢不仅渗透到基体金属中，而且也渗透到镀层中，据报道，电镀镍要在400℃×18h或230℃×48h的热处理之后才能基本上除去镀层中的氢，所以电镀镍除氢是很困难的，而化学镀镍不需要除氢。
3.很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等均是由材料和零部件的表面层体现出来，在一般情况下可以采用某些具有特殊功能的化学镀镍层取代用其他方法制备的整体实心材料，也可以用廉价的基体材料化学镀镍代替有贵重原材料制造的零部件，因此，化学镀镍的经济效益是非常大的。
一般钢铁件化学镀镍工艺流程及处理方法
一般钢铁件化学镀镍工艺流程及处理方法
钢铁件化学镀镍的工艺流程一般包括以下几个步骤：
1. 表面处理：首先，需要对钢铁件的表面进行处理，以去除油污、氧化物和其他杂质。常用的表面处理方法包括酸洗、电解除锈等。
2. 镀前处理：在进行镀镍之前，需要对钢铁件进行镀前处理。这一步骤的目的是为了提高镀层的附着力和均匀度。镀前处理的方法包括酸洗、活化处理、激活镀镍等。
3. 镀镍：将经过表面处理和镀前处理的钢铁件浸入镀液中进行镀镍。常用的镀液中包含镍盐、化学添加剂和一定的电解质。通过电流作用，将镍离子还原为金属镍，使其在钢铁件表面形成一层镍镀层。
4. 后处理：在镀镍完成后，需要对钢铁件进行后处理。后处理的目的是为了去除镀液残留、改善镀层的外观和性能。后处理方法包括水冲洗、酸洗、中和处理、上光等。
5. 检测和检验：镀镍完成后，需要对钢铁件的镀层进行质量检测和检验。常用的检测方法包括厚度测量、外观检查、耐蚀性测试等。
钢铁件化学镀镍的处理方法主要有以下几种：
1. 酸洗法：利用酸性溶液进行表面处理，如盐酸、硫酸、氢氟酸等。
2. 激活镀镍法：通过在镀镍前对钢铁件进行激活处理，提高镀层的附着力。
3. 金属活化法：在镀镍前使用金属溶液对钢铁件进行活化处理，提高镀层的均匀度。
4. 中和处理法：在镀镍后使用碱性溶液对钢铁件进行中和处理，去除残留的酸性镀液。
5. 上光处理法：使用抛光或其他方法对钢铁件的镀层进行上光处理，提高外观质量。
以上所述仅为一般钢铁件化学镀镍的工艺流程及处理方法，实际应用中可能会根据具体要求和材料的不同而有所调整。
彩色化学镀Ni-P工艺研究
第３６卷第１２期 ２００７年ｌ２月 应用化工 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｖ０１．３６ Ｎｏ．１２ Ｄｅｃ．２０ｏ７
彩色化学镀Ｎｉ—Ｐ工艺研究
姜春扬 ，黄根良
（１．常州工程职业技术学院化工系，江苏常州２１３１６４；２．江苏大学材料学院，江苏镇江２１２０１３）
摘要：对４５钢彩色化学镀镍磷的镀液成分、工艺参数、着色方法进行了比较深入的研究，发现钼酸铵和次亚磷酸 钠可以作为着色液的主要成分，并确定了化学镀Ｎｉ—Ｐ后着色的工艺方法。经多次实验确定了各组分最佳浓度范 围，以及温度、搅拌速度等工艺：钼酸铵０．２５—０．３０ ｇ／Ｌ，次亚磷酸钠０．８０—０．９Ｏ ｇ／Ｌ，温度８５—９Ｏ℃，搅拌器转速 ５Ｏ一７５ ｒ／ｍｌｎ。经过不同时间可得到蓝、黄、紫、天蓝或彩虹等不同颜色。 关键词：彩色化学镀；着色处理；钼酸铵 中图分类号：ＴＱ １５３．１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—３２０６（２００７）ｌ２—１２５２一Ｏ３
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ ｃｏｌｏｒｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｐｌａｔｉｎｇ
ＪＩＡＮＧ Ｃｈｕｎ一 ‘，日 ⅣＧ Ｇｅｎ—ｌｉａｎｇ
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｌ￣ｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ２１３１６４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｔｈ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｄｅｅｐｌｙ ｗｉｔｈ
ｒｅｓｐｅｃｔ ｔｏ ｃｏｌｏｒｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｎｉｃｋｌｅ ｐｌａｔｉｎｇ ｏｎ ４５ ｓｔｅｅ１．Ａｍｍｏｎｉｕｍ ｍｏｌｙｂｄａｔｅ ａｎｄ ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｐｏｐｈｏｓｐｈｉｔｅ
化学镀镍的配方及实际使用实例
1 铸铁复合化学镀镍前的活化工艺
铸铁复合化学镀镍前处理工艺为：机械抛光→除油除锈→活化处理。但不同的活化方法，直接影响镀层的结合力和孔隙率。筛选最佳阴极活化工艺为：70%Ｈ２SO４，室温(最佳200OC)，DＫ=8A/dm２，10s。本活化液可保证镀层结合力最大、孔隙率均为零。
2、如何改善不锈钢化学镀镍层的结合力
不锈钢件(传动轴、啮合件、动配合件等)化学镀镍，可改善镀层的均匀性和自润滑性，比电镀铬好。但不锈钢化学镀镍常因前处理不好而造成镀层与基体结合力不理想，成为实际生产中迫切需要解决的问题。
原工艺流程：机械抛光→有机溶剂除油→化学除油→热水洗→电化学除油→热水洗→冷水洗→30%HCl→冷水洗→20%HCl(50OC)→冷水洗→闪镀镍→化学镀镍。
原工艺的缺点：单独用HCL除氧化皮效果不好；形状复杂件闪镀镍因覆盖能力不好而影响到化学镀镍的均匀性；因工序较长有可能造成不锈钢新鲜表面重新被氧化成膜；闪镀镍溶液易污染化学镀镍溶液等。为此，有人改进工艺。
改进工艺流程：抛光、除油工序同原工艺→混酸除膜(25%HCl+8%HNO３+10%HF)→冷水洗→活化(10%HCl+5%NH４F，60OC)→热水洗→化学镀镍。
改进工艺的优点：①采用混酸除去不锈钢表面难溶的FeCrO４氧化膜、Si、SiO２，使基体表面的化学活性增强；②工序简化，避免了不锈钢新鲜表面重新被氧化；③增加基体的预热工序，消除镀层与基体因温差而产生的应力。因此，化学镀镍与基体结合力好，镀速快等。3 如何进行减压化学镀镍
减压化学镀镍，用镀液的动态载荷取代静态载荷，大大扩展了化学镀镍的应用范围，镀层光亮平整、针孔隙低、耐蚀性好。本法适用小口径长管内壁化学镀镍(φ内≥4cm以上各种细其整平性)。解决办法：系列压力差(P0—P1)控制在(-5.3×-66.7)×10３Pa内，管径细，适当减少压差，降低镀液流速；管径粗，可适当增加压差，提高镀液流速。本工艺系统负压不高，操作安全简便。
镍磷化学镀
镍磷化学镀
镍磷化学镀是一种常用的表面处理技术，可以在金属表面形成一层均匀且具有良好性能的镍磷合金保护层。本文将对镍磷化学镀的原理、工艺以及应用进行详细阐述。
镍磷化学镀是一种通过电化学方法在金属表面形成镍磷合金保护层的技术。它主要通过在镀液中加入适量的镍盐和磷化合物，利用外加电流的作用，将金属离子还原成纯镍和磷，从而在金属表面形成一层镍磷合金保护层。镍磷合金保护层不仅具有良好的耐腐蚀性能，还具有较高的硬度和良好的润滑性，可以提高金属件的耐磨损性能和润滑性能。
镍磷化学镀的工艺包括镀液配制、预处理、镀液调节、电镀、后处理等几个步骤。首先，需要根据镀件的材质和要求配制合适的镀液。镀液的成分应根据不同的应用场景进行调整，通常包括镍盐、磷化合物、缓冲剂、络合剂等。其次，对镀件进行预处理，包括去油、去污、酸洗等步骤，以确保金属表面的清洁度和粗糙度。然后，通过调节镀液的温度、pH值、电流密度等参数，使其达到最佳电镀条件。在电镀过程中，金属离子会在阴极上还原成纯镍和磷，形成镍磷合金保护层。最后，还需要进行后处理，包括洗涤、干燥、烘烤等步骤，以增强镀层的附着力和耐腐蚀性能。
镍磷化学镀具有广泛的应用领域。首先，镍磷合金保护层具有较好的耐腐蚀性能，可以保护金属件不受氧化、腐蚀等环境因素的侵蚀，延长其使用寿命。因此，镍磷化学镀广泛应用于汽车、航空航天、电子电器等行业的零部件和设备中。其次，镍磷合金保护层还具有较高的硬度和良好的润滑性，可以提高金属件的耐磨损性能和润滑性能。因此，镍磷化学镀也广泛应用于摩擦副、滑动轴承等设备中，以减少磨损和摩擦。此外，镍磷化学镀还可以用作金属修复和修饰的手段，可以修复金属件的表面缺陷和损伤，提高其外观质量。
值得注意的是，镍磷化学镀虽然具有许多优点，但也存在一些问题。首先，镍磷化学镀过程中会产生一定的废液和废气，这对环境造成一定的污染。因此，在使用镍磷化学镀技术时，需要采取相应的措施来处理废液和废气，以减少对环境的影响。其次，镍磷化学镀的工艺较为复杂，需要严格控制各种参数，以确保电镀的质量和效果。因此，在使用镍磷化学镀技术时，需要具备一定的技术和经验，以避免出现一些质量问题。
锅炉用钢Ni—P合金化学镀的工艺研究
现代商贸工业 Ｍｏｄｅｒｎ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｔｒａｄｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ２００８年第１２期 锅炉用钢Ｎｉ—Ｐ合金化学镀的工艺研究 田 丰 张 罡 姜 威 黄 刚。 （１．沈阳理工大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳１１０１６８；２．辽阳市锅炉压力容器检验所，辽宁辽阳１１０４２； ３．辽阳汽车弹簧厂，辽宁辽阳１１１Ｏ００）’ 摘 要：以锅炉用钢２０ｇ为基体，介绍了一种高磷的化学镀Ｎｉ—Ｐ合金工艺，研究了工艺参数对化学镀Ｎｉ—Ｐ镀层镀 速和稳定性的影响，并确定最适宜配方。 关键词：化学镀；高磷；Ｎｉ—Ｐ合金；锅炉钢 中图分类号：ＴＢ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—３１９８（２００８）．１２—０３６２—０１ ｌ 引言 目前工业锅炉的腐蚀问题已十分突出和严重，仅沈阳 市就有约四千多台锅炉，由于锅炉的腐蚀和耐磨等问题，不 仅造成锅炉设备大修过早报废，直接导致经济损失，而且易 发生各种事故，给安全生产带来隐患。 化学镀一般指化学镀Ｎｉ—Ｐ合金，是采用镍盐和还原 剂在同一溶液中进行的自催化氧化一还原反应，从而在工 件表面沉积出Ｎｉ—Ｐ合金镀层的表面处理技术。Ｎｉ—Ｐ合 金镀层由于具有较高的硬度、耐磨性、润滑性、优异的耐蚀 性和良好的钎焊性能，尤其是制备的高磷镀层具有非晶态 结构，非晶态的高磷镀层具有非磁性、较低的电阻温度系数 （ＴＣＲ）、优良的耐蚀性等优点，因此利用优质碳素钢锅炉用 钢（２０ｇ）进行表面化学镀实验，在锅炉用钢表面镀上镍磷化 学镀层，从而提高锅炉设备热部件抗磨抗蚀，提高表面硬 度，延长使用寿命，对于我国蒸汽及动力锅炉使用具有重要 实际应用价值和理论意义，同时还可以向大型电站锅炉等 领域推广。 ２实验方法 ２．１镀液组成及工艺条件 ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ ２５～４Ｏ ｇ／Ｌ；Ｎａｉｌ２Ｐ０２ ２５～３０ｇ／Ｌ；Ｐｂ （ＡＣ）２微量；Ｎａ（ＡＣ）１２～１５ｇ／Ｌ；络合剂１（１５ ｇＴＬ乳酸）； 络合剂２（１５ ｇ／Ｌ柠檬酸）；络合剂３（４ ｇ／Ｌ乳酸＋１５ ｇ／Ｌ柠 檬酸）；络合剂４（３ ｇ／Ｌ乳酸＋１３ ｇ／Ｌ柠檬酸）；络合剂５（１２ ｇ／Ｌ乳酸＋３ ｇ／Ｌ柠檬酸）；温度８２～９Ｏ℃；ｐＨ值４．５～４． ８。 ２．２施镀基材 实验采用的试样基材为２０ｇ（锅炉用钢），试样尺寸为 ２０ｍｍＸ １５ｍｍＸ １０ｍｍ，原始硬度为ＨＶ１８９．２２。 ２．３施镀工艺条件及流程 打磨一化学除油一清洗一２Ｏ Ｈ２ＳＯ４一清洗一３ Ｈ２ＳＯ４一清洗一快速入槽一吹干一除氢 ２．４性能测试 ２．４．１沉积速度的测定 采用称重法来测定镀层的沉积速度，沉积速度为： ｖ＝△Ｗ／ｐＸＳＸｔＸ１０ （ｔ￣ｍ／ｈ）式中：△Ｗ一试件的增重，ｇ； ｐ一镀层平均密度，按含磷量为９ 计算，则密度为７． ９ｇ／ｃｍ。； Ｓ一镀层面积，ｃｍ３； ｔ一时间，ｈ。 ２．４．２镀液稳定性的测定 采用ＰｄＣＩ２实验法测定镀液稳定性。将含有稳定剂的 一３６２一 化学镀镍溶液加热到工作温度，向其中加入１—２ｍｌ浓度为 １００ｍｇ／１的氯化把溶液，测量生成黑色沉淀的时间，根据时 间长短来判断其稳定性。 ２．４．３，显微硬度 检测方法用日本Ｆｕｔｕｒｅ科技产的ＦＭ一３００显微硬度 仪测定镀层硬度，对每个试片取５个不同位置测试，然后取 平均值。载荷为１０ｇ，加载时间５ｓ。 ２．４．４镀层表面形貌及镀层合磷量的测定 采用日本岛津公司生产的￥２４００Ｎ扫描电镜及能谱仪 分析测定 ３优化镀层的显微结构及能谱分析 通过多次的实验得到的最适宜方案：硫酸镍３０ｇ／Ｌ，次 亚磷酸钠为２８ｇ／Ｌ，醋酸铅１．０ｍｇ／Ｌ，醋酸钠１３ｇ／Ｌ，络合剂 为柠檬酸１０ｇ／Ｌ，乳酸４，ｐＨ值为４．５，施镀温度为９Ｏ℃。 用ＳＥＭ观察最适宜镀层表面、横截面形貌并进行分析。 ３．１镀层表面显微形貌 镀层具有胞状结构，平均粒度为５“ｍ，沉积方式为颗粒 堆积，为典型的非晶结构，显微硬度为ＨＶ７２７．９２，与原始基 体相比硬度提高约３．７８倍。 ３．２镀层表面能谱分析 由扫描电镜能谱分析获得最适宜镀液的镀层成分结果 见图３．２，由图可以看出，镀层中只有镍和磷两种元素，其 中，磷含量为１５．１Ｏ 。据文献报道Ｎｉ—Ｐ镀层只要含磷量 在８ （ｗ）以上，就具有非晶结构。因此，此镀层为非晶结 构镀层，从而使得镀层的耐蚀性好。 ４结语 （１）最适宜的镀液组成为：硫酸镍３０ｇ／Ｌ，次亚磷酸钠为 ２８ｇ／Ｌ，醋酸铅１．０ｍｇ／Ｌ，醋酸钠１３ｇ／Ｌ，柠檬酸１０ｇ／Ｌ，乳酸 ４，ｐＨ值为４．５，施镀温度为９０℃。 （２）采用最适宜工艺得到的镀层，镀层致密无缺陷，镀 层含磷量为１５．１Ｏ ，镀层硬度高达ＨＶ７２７．９２，镀液稳定， 沉积速度为２２．３８；Ｌｍ／ｈ。 参考文献 ［１］Ｓｈａｏ Ｇ Ｊ，Ｑｉｎ Ｘ Ｊ，Ｗａｎｇ Ｈ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ＲＥ ｅｌｅｍｅｎｔ ｏｎ Ｎｉ—Ｐ ｃｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ＥＪ３．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｎｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，２００３，８０（３）：３３４． ［２３ Ｓｈｕｋｌａ Ｓ，Ｓｅａｌ Ｓ．Ｒａｈａｍａｎ ｚ．Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｃｏｐｐｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｏｆ ｃｅｎｏ— ｓｐｈｅｒｅｓ ｕｓｉｎｇ ｓｉｌｖｅｒ ｎｉｔｒａｔｅ ａｃｔｉｖａｔｏｒ．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００２，５７： １５１．
不锈钢度化镍
不锈钢度化镍
一、不锈钢镀镍的原理和方法
镀镍是在不锈钢表面镀一层镍，以增加不锈钢的硬度和耐腐蚀性。镀镍一般分为电镀镍、界面活性剂镀镍、化学镀镍、喷涂镍等多种方法。其中，电镀镍是应用广泛、生产效率较高的一种方法。电镀镍的过程是在电解液中将纯镍和不锈钢放置在电极上，利用电流将纯镍沉积在不锈钢表面，形成一层均匀的镀层。
二、不锈钢镀镍的优缺点
不锈钢镀镍的优点是可以提高不锈钢的耐腐蚀性和抗氧化性能，同时增加不锈钢表面的硬度和光泽度，美观度更高。但是，不锈钢镀镍的缺点也是不容忽视的。一方面，镀层的厚度和质量会影响镀层的抗腐蚀性和外观质量；另一方面，在镀层过程中可能会出现残留的电镀液和氢气，会对不锈钢表面产生一定的腐蚀和损伤。
三、注意事项
在不锈钢镀镍的过程中，需要注意以下几点：
1. 选择合适的镀镍方法和电镀液，确保不锈钢表面的平整度和表面质量；
2. 控制好电镀液的温度和酸度浓度，避免对不锈钢表面产生腐蚀和损害；
3. 控制电流密度和电镀时间，保证不锈钢表面的镀层厚度和质量；
4. 要彻底清洗不锈钢表面，避免有残留的电镀液或其他杂质对表面产生影响；
5. 镀层完成后，要对不锈钢表面进行检测和测试，确保镀层的厚度和质量符合要求。
【结论】
不锈钢可以进行镀镍，可以提高不锈钢的硬度、耐腐蚀性和美观度。然而，应注意选择合适的镀镍方法和电镀液，严格控制电流密度和镀层厚度等参数，避免产生损伤和缺陷。