化學(xué)鍍鎳綜述

1、化學(xué)鍍鎳綜述化學(xué)鍍鎳，又稱為無電解鍍鎳，是在金屬鹽和還原劑共同存在的溶液中靠自催化的化學(xué)反應(yīng)而在金屬表面沉積了金屬鍍層的新的成膜技術(shù)。電鍍是利用外電流將電鍍液中的金屬離子在陰極上還原成金屬的過程。而化學(xué)鍍是不外加電流，在金屬表面的催化作用下經(jīng)控制化學(xué)還原法進(jìn)行的金屬沉積過程。因不用外電源直譯為無電鍍或不通電鍍。由于反應(yīng)必須在具有自催化性的材料表面進(jìn)行，美國材料試驗協(xié)會（ASTMB-347）推薦用自催化鍍一詞（Autocatalytic plating）。對化學(xué)鍍鎳而言，我國1992年頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T13913-92)則稱為自催化鎳磷鍍層（Autocatalytic Nickel Pho

2、sphorus Coating），其意義與美國材料試驗協(xié)會的名稱相同。由于金屬的沉積過程是純化學(xué)反應(yīng)（催化作用當(dāng)然是重要的），所以將這種金屬沉積工藝稱為“化學(xué)鍍”最為恰當(dāng)，這樣它才能充分反映該工藝過程的本質(zhì)。從語言學(xué)角度看Chemical,Non electrolytic,Electroless三個詞主是一個意義了，直譯為無電鍍一詞是不確切的?！盎瘜W(xué)鍍”這個術(shù)語目前在國內(nèi)外已被大家認(rèn)同和采用。化學(xué)鍍鎳所鍍出的鍍層為鎳磷合金，按其磷含量的不同可分為低磷、中磷、高磷三大類：· 磷含量低于3%的稱為低磷； · 磷含量在3-10%的為中磷； · 磷含量高于10%的為高磷；

3、 其中中磷的跨度比較大，一般我們常見的中磷鍍層為6-9%的磷含量。當(dāng)然，本站主要介紹的是化學(xué)鍍鎳磷合金，有時為了方便我們簡稱化學(xué)鍍了，而且EN也是化學(xué)鍍鎳簡稱。但化學(xué)鍍不僅此一種鍍種，比較成熟的還有化學(xué)鍍銅，化學(xué)鍍金，化學(xué)鍍錫，還有一種復(fù)合鍍層。其它鍍種的市場占有量不足總量的1%，本站不做重點介紹?；瘜W(xué)鍍層的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)密度：鎳的密度在20時為8.91。含磷量1%-4%時為8.5；含磷量7%-9%時為8.1；含磷量10%-12%時為7.9。酸性鍍液中磷含量與密度關(guān)系極為緊密。熱學(xué)性質(zhì)：熱膨脹系數(shù)是用來表示金屬尺寸隨溫度的變化規(guī)律，一般是指線膨脹系數(shù)m/m/。化學(xué)鍍Ni-P（8%-9%）的

4、熱膨脹系數(shù)在0100內(nèi)為13m/m/。電鍍鎳相應(yīng)值為12.3-13.6m/m/。電學(xué)性質(zhì)：由于鍍層是很薄的一層金屬，測定比電阻困難。Ni-P（6%-7%）比電阻為52-68·cm，堿浴鍍層只有28-34·cm，純鎳鍍層的比電阻小，僅為6.05·cm。鍍層比電阻的大小與鍍浴的組成、溫度、pH值，尤其是磷含關(guān)系密切。另外熱處理也明顯影響著比電阻值的大小。磁學(xué)性質(zhì)：化學(xué)鍍Ni-P合金的磁性能決定于磷含量和熱處理制度，也就是其結(jié)構(gòu)屬性晶態(tài)或者非晶態(tài)。P8%（wt）的非晶態(tài)鍍層是非磁性的，含5%-6%P的鍍層有很弱的鐵磁性，只有P3%（wt）的鍍層才具有鐵磁性，但磁性仍比電

5、鍍鎳小。 力學(xué)性質(zhì)：化學(xué)鍍鎳是脆性涂層，其力學(xué)性能與玻璃相似，抗張強度高，但彈性模量與延伸率低。Ni-P合金弗度好、韌性差的根本原因在于它的非晶或微晶結(jié)構(gòu)阻礙塑性變形，在發(fā)生彈性變形后隨即斷裂。實驗發(fā)現(xiàn)5.5%（wt）含磷量的鍍層韌性最好。延伸率隨著硬度的增加而降低。均鍍能力及厚度：化學(xué)鍍是利用還原劑以化學(xué)反應(yīng)的方式在工件表面得到鍍層，不存在電鍍中由于工件幾何形狀復(fù)雜而造成的電力線分布不均、均鍍能力和深鍍能力不足問題。無論有深孔、盲孔、深槽或形狀復(fù)雜的工件均可獲得厚度均勻的鍍層。下圖就顯示出化學(xué)鍍鎳的均鍍能力。鍍層厚度從理論上講似乎是無限的，但太厚了應(yīng)力朋、表面變得粗糙、又容易剝落，有報道稱最

6、厚可達(dá)400微米。結(jié)合力及內(nèi)應(yīng)力：一般講化學(xué)鍍鎳的結(jié)合力是良好的，如軟鋼上為210-420MPa、不銹鋼上為160-200MPa、Al上為100-250MPa。鎳磷合金通常比鎳硼合金的結(jié)合力要好。釬焊性能：鐵基金屬上化學(xué)鍍鎳層不能熔融焊接，因高溫作業(yè)后磷會引起基材產(chǎn)生脆性，但釬焊是可行的。在電子工業(yè)中，輕金屬元件用化學(xué)鍍鎳改善其釬焊性能，如Al基金屬。鎳磷合金層的釬焊性隨磷含量的增加而下降，鍍液中有些添加劑也顯著影響焊接性能，如加1.5g/L糖精有利于釬焊?；瘜W(xué)鍍鎳溶液的基本組成優(yōu)異的鍍液配方對于產(chǎn)生最優(yōu)質(zhì)的化學(xué)鍍鎳層是必不可少的?；瘜W(xué)鍍鎳溶液應(yīng)包括：鎳鹽、還原劑、絡(luò)合劑、緩沖劑、促進(jìn)劑、穩(wěn)定

7、劑、光亮劑、潤濕劑等。主鹽化學(xué)鍍鎳溶液中的主鹽就是鎳鹽，如硫酸鎳、氯化鎳、醋酸鎳等，由它們提供化學(xué)鍍反應(yīng)過程中所需要的鎳離了。早期曾用過氯化鎳做主鹽，由于氯離子的存在不僅會降低鍍層的耐蝕性，還產(chǎn)生拉應(yīng)力，所以目前已不再使用。同硫酸鎳相比用醋酸鎳做主鹽對鍍層性能的有益貢獻(xiàn)因其價格昂貴而被抵消。其實最理想的鎳離子來源應(yīng)該是次磷酸鎳，使用它不至于在鍍浴中積存大量的硫酸根，也不至于使用中被加次磷酸鈉而大量帶入鈉離子，同樣因其價格因素而不能被工業(yè)化應(yīng)用。目前應(yīng)用最多的就是硫酸鎳，由于制造工藝稍有不同而有兩種結(jié)晶水的硫酸鎳。因為硫酸鎳是主鹽，用量大，在鍍中還要進(jìn)行不斷的補加，所含雜質(zhì)元素會在鍍液的積累，造

8、成鍍液鍍速下降、壽命縮短，還會影響到鍍層性能，尤其是耐蝕性。所以在采購硫酸鎳時應(yīng)該力求供貨方提供可靠的成分化驗單，做到每個批量的質(zhì)量穩(wěn)定，尤其要注意對鍍液有害的雜質(zhì)元鋅及重金屬元素的控制。還原劑用得最多的還原劑是次磷酸鈉，原因在于它的價格低、鍍液容易控制，而且合金鍍層性能良好。次磷酸鈉在水中易于溶解，水溶液的pH值為6。是白磷溶于NaOH中，加熱而得到的產(chǎn)物。目前國內(nèi)的次磷酸鈉制造水平很高，除了國內(nèi)需求外還大量出口。絡(luò)合劑化學(xué)鍍鎳溶液中除了主鹽與還原劑以外，最重要的組成部分就是絡(luò)合劑。鍍液性能的差異、壽命長短主主決定于絡(luò)合劑的選用及其搭配關(guān)系。絡(luò)合劑的第一個作用就是防止鍍液析出沉淀，增加鍍液穩(wěn)

9、定性并延長使用壽命。如果鍍注保沒有絡(luò)合劑存在，由于鎳的氫氧化物溶液度較小，在酸性鍍液中艱險可析出淺綠色絮狀含水氫氧化鎳沉淀。硫酸鎳溶于水后形成六水合鎳離子，它有水解傾向，水解后呈酸性，這時即析出了氫氧化物沉淀。如果六水合鎳離子中有部分絡(luò)合劑分子存在則可以明顯提高其抗水解能力，甚至有可能在堿性環(huán)境中以鎳離子形式存在。不過，pH值增加，六水合鎳離子中的水分子會被OH取代，促使水解加劇，要完全抑制水解反應(yīng)，鎳離子必須全部螯合以得到抑制水解的最大穩(wěn)定性。鍍液中還有較多次磷酸根離子存大，但由于次磷酸鎳溶液度較大，一般不致析出沉淀。鍍液使用后期，溶液中亞磷酸根聚集，濃度增大，容易析出白色的NiHPO3.6

10、H2O沉淀。加絡(luò)合劑以后溶液中游離鎳離子濃度大幅度降低，可以抑制鍍液后期亞磷酸鎳沉淀的析出。 絡(luò)合劑的第二個作用就是提高沉積速度，加絡(luò)合劑后沉積速度增加的數(shù)據(jù)很多。加入絡(luò)合劑使鍍液中游離鎳離子濃度大幅度下降，從質(zhì)量作用定律看降低反應(yīng)物濃度反而提高了反應(yīng)速度是不可能的，所以這個問題只能從動力學(xué)角度來解釋。簡單的說法是有機添加劑吸附在工件表面后，提高了它的活性，為次磷酸根釋放活性原子氫提供更多的激活能，從而增加了沉積反應(yīng)速度。絡(luò)合劑在此也起了加速劑的作用。能應(yīng)用于化學(xué)鍍鎳中的絡(luò)合劑很多，但在化學(xué)鍍鎳溶液中所用的絡(luò)合劑則要求它們具有較大的溶解度、在溶液中存大的pH范圍能與化學(xué)鍍工藝要求一致，還存大一

11、定的反應(yīng)活性，價格因素不容忽視。目前，常用的絡(luò)合劑主要是一些脂肪族羧酸及其取代衍生物，如丁二酸、檸檬酸、乳酸、蘋果酸及甘氨酸等，或用它們的鹽類。在堿浴中則用焦磷酸鹽、檸檬酸鹽及銨鹽。不飽和脂肪酸很少用，因不飽和烴在飽和時要吸收氫原子，降低還原劑的利用率。而常見的一元羧酸如甲酸、乙酸等則很少使用，乙酸常用作緩沖劑，丙酸則用作加速劑。穩(wěn)定劑化學(xué)鍍鎳溶液是一個熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，由于種種原因，如局部過熱、pH值提高，或某些雜質(zhì)影響不可避免的會在鍍液中出現(xiàn)一些活性微粒催化核心，使鍍液發(fā)生激烈的自催化反應(yīng)產(chǎn)生大量NiP黑色粉末，導(dǎo)致鍍液短期內(nèi)發(fā)生分解，逸出大量氣泡，造成不可挽救的經(jīng)濟損失。這些黑色粉末是高

12、效催化劑，它們具有極大的比表面積與活性，加速了鍍液的自發(fā)分解，幾分鐘內(nèi)鍍液將變成無色。穩(wěn)定劑的作用就在于抑制鍍液的自發(fā)分解，使施鍍過程在控制下有序進(jìn)行。穩(wěn)定劑是一種毒化劑，即反催化劑，只需加入痕量就可以抑制鍍液自發(fā)分解。穩(wěn)定劑不能使用過量，過量后輕則減低鍍速，重則不再起鍍。穩(wěn)定劑吸附在固體表面抑制次磷酸奶的脫氫反應(yīng)，但不阻止次磷酸鹽的氧化作用。也可以說穩(wěn)定劑掩蔽了催化活性中心，阻止了成核反應(yīng)，但并不影響工件表面正常的化學(xué)鍍鎳過程。我們大致把我們從前用的穩(wěn)定劑分為四類： 1. 第六主族元素S、Se、Te的化合物； 2. 某些含氧化合物； 3. 重金屬離子 4. 水溶性有機物。以上所說的是以次磷酸

13、根作還原劑為例子，但其基本原理在胺基硼化物浴中同樣適用。但強堿性的硼氫化鈉浴及90度溫度下，有些穩(wěn)定劑往往會分解、沉淀而失效。有報道說用鉈鹽效果不錯。另外，硝酸鉈還能增加較低溫度下鍍浴的沉積速度。鉈鹽能在NiB鍍層中共沉積，有時高達(dá)6%的含量。加速劑為了增加化學(xué)鍍的沉積速度，在化學(xué)鍍鎳溶液中還加入一些化學(xué)藥品，它們有提高鍍速的作用而被稱為加速劑。加速劑的作用機理被認(rèn)為是還原劑次磷酸根中氧原子可以被一種外來的酸根取代形成配位化合物，或者說加速劑的陰離子的催化作用是由于形成了雜多酸所致。在空間位阻作用下使H-P鍵能減弱，有利于次磷酸根離子脫氫，或者說增加了次磷酸的活性。實驗表明，短鏈飽和脂肪酸的陰

14、離子及至少一種無機陰離子，有取代氧促進(jìn)次磷酸根脫氫而加速沉積速度的作用?；瘜W(xué)鍍鎳中許多絡(luò)合劑即兼有加速劑的作用。緩沖劑化學(xué)鍍鎳過程中由于有氫離子產(chǎn)生，使溶液pH值隨施鍍進(jìn)程而逐漸降低，為了穩(wěn)定鍍速及保證鍍層質(zhì)量，化學(xué)鍍鎳體系必須具備緩沖能力，也就是說使之在施鍍過程中pH值不至于變化太大，能維持在一定pH值范圍內(nèi)的正常值。某些弱酸（或堿）與其鹽組成的混合物就能抵消外來少許酸或堿以及稀釋對溶液pH值變化的影響，使之在一個較小范圍內(nèi)波動，這種物質(zhì)稱為緩沖劑。緩沖劑緩沖性能好壞可用pH值與酸濃度變化圖來表示，酸濃度在一定范圍內(nèi)波動而pH值卻基本不變的體系緩沖性能好。化學(xué)鍍鎳溶液中常用的一元或二元有機酸

15、及其鹽類不僅具備絡(luò)合鎳離子的能力，而且具有緩沖性能。在酸性鍍浴中常用的HAC-NaAC體系就有良好的緩沖性能，但醋酸根的絡(luò)合能力卻很小，它一般不做絡(luò)合劑用。 其它組份與電鍍鎳一樣，在化學(xué)鍍鎳溶液中加入少許的表面活性劑，它有助于氣體的逸出、降低鍍層的孔隙率。另外，由于使用的表面活性劑兼有發(fā)泡劑作用，施鍍過程中在逸出大量氣體攪拌情況下，鍍液表面形成一層白色泡沫，它不僅可以保溫、降低鍍液的蒸發(fā)損失、減少酸味，還使許多縣浮的臟物夾在泡沫中而易于清除，以保持鍍件和鍍液的清潔。表面活性劑是這樣一類物質(zhì)，在加入很少量時就能大幅度地降低溶劑的表面張力界面張力，從而改變體系狀態(tài)。在固液界面上由于固體表面上原子或

16、分子的價鍵力是未飽和的，與內(nèi)部原子或分子比較能量相對較高，尤其金屬表面是屬于高能表面之列，它與液體接觸時表面能總是減小的。換句話說，金屬的固氣界面很容易被固液界面代替（潤濕定義就是固體表面吸附的氣體為液體取代）?；瘜W(xué)鍍鎳是一種功能性鍍層，一般不做裝飾用，故不要求光亮。但有人將電鍍鎳用的光亮劑如苯基二磺酸鈉用于酸性化學(xué)鍍浴中收到一定效果。蛋白質(zhì)、萘磺酸、脂肪醇磺酸鹽以及糖精等據(jù)報道在醋酸緩沖鍍浴中也能起到光亮作用。某些金屬離子的穩(wěn)定劑還兼有光亮劑的作用，如鉻離子、鉈離子、銅離子，認(rèn)為是與Ni-P形成合金的原因。加痕量銅離子因改變鍍層結(jié)構(gòu)而呈現(xiàn)鏡面光亮的外觀。但目前很多廠家在化學(xué)鍍的要求上都明確表

17、面要無鉻鍍層。化學(xué)鍍鎳的成本成本可能是我們最表面處理大多數(shù)情況下第一個要考慮的問題。我們?nèi)绻儐栆话愕幕瘜W(xué)鍍鎳供應(yīng)商，化學(xué)鍍鎳的成本是多少，對方大多會回答0.4元每平方分米或0.2元每平方分米。但他們大多沒有說明的是這只是鍍液的成本或是原材料的成本。沒有加進(jìn)其它成本，據(jù)站長估計，如果您是新學(xué)者，化學(xué)鍍鎳的前后處理、水費、電費應(yīng)該是原材料成本的一倍（如果您是購買成品液），這還不包括設(shè)備折舊等穩(wěn)形的費用。所以一般的地區(qū)化學(xué)鍍鎳加工價格在1.5元至2元之間。這當(dāng)然是開票價。如果對方是自配液，也就是擁有自主配方的話，費用會下降20%，如果加工廠的業(yè)務(wù)比較連續(xù)成本可能會再降10%，生產(chǎn)上的節(jié)約不會很大，

18、不浪費就已經(jīng)不錯了，故但自配液的加工成本絕不會低于0.5元平方分米。算起來，留開廠家的毛利潤在50左右,基本符合正常加工的情況。做市場調(diào)查時應(yīng)該考到加工量的問題，如果加工量不能連續(xù)，那么我們必續(xù)在建主鍍槽的同時，附建小鍍槽，以備淡季的零星加工及新鍍液小試。建廠前我們可以算一個小帳，一升濃縮液（60克升）的硫酸鎳用量應(yīng)該是280克左右，按我們市場價，硫酸鎳33元公斤，那么僅硫酸鎳一項成本就為9.24元，可鍍覆76平方分米，那么每平方分米消耗硫酸鎳的費用為0.12元，還原劑、絡(luò)合劑及其它藥品價值總和基本與硫酸鎳相當(dāng)，經(jīng)站長簡單計算，每平方米分米的基本成本在0.22元至0.24元之間。以浙江一家小廠

19、，主鍍槽300升為例，連續(xù)生產(chǎn)的電價是每方平分米0.06元，不連續(xù)生產(chǎn)每平方分米電價是0.15元，水費(純凈水按70元噸計算)為0.05元，前后處理液成本為0.05元。這樣我們可以算出四項費用總和在0.38元至0.49元之間。我們可以看出，這個不包括設(shè)備折舊及廠房租金的生產(chǎn)成本就已經(jīng)很高了，有人說化學(xué)鍍鎳成本低于電鍍，是不現(xiàn)實的，而且直接與電鍍總體相比應(yīng)該說是沒有可比性的，因為電鍍有好多鍍種，成本也差別很大?；瘜W(xué)鍍鎳注意事項注意事項 1. 每班開槽前應(yīng)分析調(diào)整鍍液，并進(jìn)行試鍍，確定鍍液狀況良好后再批量入槽生產(chǎn)。 2. 每班關(guān)槽前必須將鍍液循環(huán)過濾，去除有害微粒，掉入槽內(nèi)的工件應(yīng)及時撈出 3.

20、過濾機的濾芯用后要取出徹底沖洗干凈，在過濾不同鍍液時更應(yīng)如此，嚴(yán)禁過濾機及濾芯不經(jīng)清洗直接過濾槽液（過濾過亂鍍鍍液或分解鍍液的濾芯應(yīng)廢棄不能再使用）。 4. 根據(jù)工件重要程度可選擇新舊鍍液區(qū)別對待，也可先用舊鍍液進(jìn)行預(yù)鍍，取出后放入新鍍液中鍍覆，尤其在鍍覆鋁基體工件時，此法可延長鍍液使用壽命。 5. 工件入槽時采取小批量同時入槽的方式，并記下每批入槽的準(zhǔn)確時間，鍍覆時間的長短應(yīng)根據(jù)鍍層的厚度要求而定，必須采用測定小試片的鍍厚及鍍速來決定鍍覆時間。 6. 工件放入鍍槽后要經(jīng)?；蝿雍蛿嚢?，嚴(yán)禁相互接觸和碰撞，同時不斷變換工件放置位置，一般使盲孔向上，以利氣泡的排出，圓柱形工件應(yīng)豎放，以避免機械雜質(zhì)

21、落于工件表面，造成鍍層出現(xiàn)毛刺。 7. 槽液的裝載量一般為 1-2dm 2 /L，應(yīng)根據(jù)工件的數(shù)量選擇鍍槽大小，槽液多少；工件入槽的數(shù)量不能超過鍍槽裝載量的上限。 8. 在鍍覆過程中，應(yīng)連續(xù)攪拌過濾，每小時分析補加一次，同時調(diào)整 pH值，生產(chǎn)班組長必須指定專人看管,做到槽不離人,嚴(yán)防工件入槽后無人問津的現(xiàn)象發(fā)生。 9. 鋼 鐵電加熱管應(yīng)定期放入 1：1硝酸中鈍化一下，可防止熱管被鍍上。如果加熱管已經(jīng)被鍍上，則需放入1：1硝酸中退鍍。在加熱管鈍化或退鍍處理后，都應(yīng)徹底清洗，以免將NO 3 - 等雜質(zhì)帶入鍍槽。如為蒸汽管加熱，則應(yīng)涂上保護(hù)漆，并定期檢查有無鍍上，脫漆的地方應(yīng)及時補上。 10. 工件

22、出槽后應(yīng)徹底沖洗 ,注意盲孔中殘留鍍液,然后用干凈吸水抹布擦干、吹干，質(zhì)檢合格后應(yīng)立即包裝并清點入庫，作好記錄，嚴(yán)禁用手觸摸工件，嚴(yán)禁隨便放置。 11. 不合格鍍層應(yīng)退除后重鍍，工件的基體不同，退鍍液也不一樣，銅基體上的化學(xué)鍍鎳層退鍍液應(yīng)與其它鋼鐵件區(qū)分開，以免退鍍液中的 Cu 2+ 在其它工件上被置換出來。 12. 槽液（包括前處理溶液）的維護(hù)管理特別重要，任何物件進(jìn)入槽液前，必須先弄清它是什么材質(zhì)，對槽液有何影響，并保證它不會給槽液帶來任何危害，嚴(yán)禁隨意將東西放入槽液，嚴(yán)禁不經(jīng)除油、除銹，不經(jīng)徹底清洗進(jìn)入鍍槽，鍍液中嚴(yán)防帶入 Cu 2+ 、Zn 2+ 、Ag + 、Hg 2+ 、Cd 2+

23、 、Pb 2+ 、Fe 2+ 、Al 3+ 、Cu + 、Sb 2+ 、NO 3 - 等水溶性雜質(zhì)。 13. 槽液每天的生產(chǎn)狀況、維護(hù)補加情況及產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)由生產(chǎn)班組長在專用記錄單上作詳細(xì)記錄，并定期將記錄交于技術(shù)負(fù)責(zé)人查閱，并存檔備查。 14. 鍍槽應(yīng)定期清理，定期檢查軟 PVC襯墊有無鍍上或破損，及時處理或修補。學(xué)鍍鎳與基體材料從化學(xué)鍍定義可知，化學(xué)鍍的前提是基體表面必須具有催化活性，這樣才能引發(fā)化學(xué)沉積反應(yīng)，另一方面化學(xué)鍍層本身了必須是化學(xué)鍍的催化表面，這樣沉積過程能持續(xù)下去，達(dá)到所需要的鍍層厚度?；瘜W(xué)鍍鎳本身就是化學(xué)沉積反應(yīng)的催化劑，這是毫無疑問的；然而，需要化學(xué)鍍鎳的基體材料幾乎可以是

24、任何一種金屬或非金屬材料。根據(jù)對于化學(xué)鍍鎳過程的催化活性，基體材料可分為以下幾類： 第一類本身具有催化活性的材料；第二類無催化活性的材料；第三類催化毒性的材料；對于次磷酸鈉化學(xué)鍍鎳液，元素周期表中第VIII族中氫析出反應(yīng)低超電勢的金屬：例如鉑、銥、銠、釕以及鎳，均屬于第一類本身具有催化活性的材料。這些金屬可以直接化學(xué)鍍鎳。大多數(shù)材料屬于第二類，無催化活性的材料。這些材料表面不具備催化活性，必須通過在它表面沉積的第一類本身具備催化活性的金屬，使這種表面具有催化活性之后才能引發(fā)化學(xué)沉積。第二類無催化活性材料又可分為三種： 比鎳活潑的金屬材料如鐵金屬材料浸入化學(xué)鍍液時，由于置換反應(yīng)開始在鐵表面上沉積

25、鎳，成為引發(fā)化學(xué)鍍反應(yīng)的成核中心，繼而使化學(xué)鍍鎳反應(yīng)在大面積上持續(xù)進(jìn)行。電位比鎳負(fù)的金屬，除鐵之外，還有鋁、鈹、鈦等，但是在生產(chǎn)實踐中，為獲得足夠的鍍層結(jié)合強度，燕不采用像處理鐵金屬材料那種直接的方式。· 比鎳穩(wěn)定的金屬如銅、銀、金等，這些材料的表面上不可能在鍍液中發(fā)生置換反應(yīng)而沉積鎳，因此必須通過施加陰極脈沖電流或者使被鍍表面與一片比鎳活潑的金屬接觸，以便被鍍表面沉積上鎳從而引發(fā)化學(xué)沉積反應(yīng)。· 非金屬材料這些材料必須預(yù)先在表面上沉積第一類本身具備催化活性的金屬，如浸膠體鈀等方法，才能進(jìn)行化學(xué)鍍鎳。· 鉛、鎘、鉍、銻、鉬、汞、硫均屬于第三類催化毒性材料?；w合金

26、成分中含有這些無素超過某一百分?jǐn)?shù)時，假若浸入鍍液，不僅基體表面不可能鍍上，還會溶解而且進(jìn)入鍍液的這些材料的離子將阻滯化學(xué)鍍鎳反應(yīng)，甚至停鍍。因此這類材料進(jìn)入化學(xué)鍍液之前必須進(jìn)行預(yù)鍍，如采用電鍍鎳或其他方式在其表面形成一層具有足夠厚度的完整致密的預(yù)鍍層；即一方面預(yù)鍍層具有引發(fā)化學(xué)鍍鎳的催化活性，另一方面阻止催化毒性元素的溶出。 基體材料對于化學(xué)鍍鎳反應(yīng)的催化活性及其分類也不是一成不變的?；w材料在不同的鍍液中具有不同的催化活性，特別是受還原劑和鍍液pH值影響很大。例如金屬鈷在堿性次磷酸鈉興中屬于本身具備催化活性，屬于第一類材料。在次磷酸鈉鍍液中屬于第二類材料的銅、鉬、鎢、金、銀和石墨等基體材料在

27、硼氫化鈉鍍液中可以直接催化沉積?；瘜W(xué)鍍液對基體材料的影響也是應(yīng)該考慮的重要因素之一；鎂、鋁、鋅、銅等到是在強堿性鍍液中易腐蝕的基體材料，上述有色金屬在中性或弱酸性的胺基甲硼烷鍍液中沉積鎳硼俁金是比較有利的。同樣，某些不耐溫的非金屬材料，如塑料等應(yīng)該采用低溫化學(xué)鍍液進(jìn)行施鍍。 除基體材料的化學(xué)成分和性質(zhì)對化學(xué)鍍鎳有顯著影響之外，基體材料的表面形貌的影響也是十分突出的。由于化學(xué)沉積是無外加電場的影響，化學(xué)鍍鎳層是十分均勻的，因此對于基體材料的表面原有缺陷和粗糙形貌幾乎沒有任何整平和掩蓋的作用；換言之，只有在少缺陷和表面粗糙度較低的基體材料表面上才能獲得高質(zhì)量的化學(xué)鍍鎳層。攪拌裝置的設(shè)計化學(xué)鍍生產(chǎn)線

28、上，有多個工位必須采用攪拌?；瘜W(xué)鍍液的攪拌方式分為氣體攪拌、溶液攪拌、機械攪拌、超聲波攪拌等?；蛘哂蒙鲜鲋鞣ǖ木C合方式進(jìn)行。一個好的攪拌裝置應(yīng)該在槽內(nèi)形成一種溶液強制流動，使浸入式加熱管和槽壁處的鍍液流量盡可能地充足；使鍍液中和槽底的固體微粒被沖向槽底出口管而被循環(huán)泵吸走；消除工件上的氫氣泡，以便鍍層均勻、光滑、無針孔。（）氣體攪拌采用工廠壓縮空氣站供氣時，應(yīng)經(jīng)油水分離、過濾凈化。最好是采用無油、低壓鼓風(fēng)機作為空氣源；鼓風(fēng)機的傾家蕩產(chǎn)氣進(jìn)口處于相對無塵，無揮發(fā)有機物污染的環(huán)境中，并且在進(jìn)口處安裝袋式或箱式除塵器。考慮到空氣攪拌所引起的鍍液熱能和水分損失，一種理想的設(shè)計是壓縮空氣進(jìn)入鍍槽前，經(jīng)過

29、一個水蒸氣飽和器，并將壓縮空氣加熱至65-75度。（）液體攪拌大流量泵送鍍液攪拌可以消除氣體攪拌源可能帶來的污染問題，通過槽內(nèi)定向噴嘴的排列和組合，可達(dá)到十分理想的攪拌效果。液體攪拌適用于鍍層質(zhì)量要求嚴(yán)格，光潔度高，針孔少的工件，如計算機硬盤的化學(xué)鍍鎳。這種攪拌方式用于復(fù)合化學(xué)鍍鎳，則有利于固體微粒的懸浮和分散。對于不適用空氣攪拌的溶液，如含氨水的鍍液，亦可采用液體攪拌。這種攪拌方式的缺點是成本較高。若使用不銹鋼泵送鍍液，則應(yīng)考慮定期清洗、鈍化等問題。（）工件攪拌當(dāng)工件尺寸精度和表面光潔要求苛刻，或者化學(xué)鍍超厚層時，多采用工件攪拌方式。根據(jù)工件形狀和工作面要求，工件攪拌可采用往復(fù)式、轉(zhuǎn)動式。工

30、件攪拌的缺點在于設(shè)備投資增大；特別是大型工件的臥式旋轉(zhuǎn)攪拌，設(shè)計要求和造價都較高。大批量小型工件的滾筒化學(xué)鍍可以看成是工件攪拌方式的一種。滾鍍應(yīng)注意工件裝載量不應(yīng)超過滾筒容積的二分之一，操作時應(yīng)留心溶液的帶入污染和鍍液的帶出損失。過濾裝置的設(shè)計現(xiàn)代規(guī)范化的化學(xué)鍍鎳操作是在施鍍過程中連續(xù)循環(huán)過濾鍍液，而不只是間歇式的，僅在倒槽時過濾低溫鍍液。因此，對循環(huán)過濾設(shè)備的要求很高。循環(huán)過濾系統(tǒng)主要由循環(huán)泵和過濾器兩部分組成。循環(huán)泵必須耐高溫，耐硝酸，不污染鍍液；因此多數(shù)由氟塑料、氯化聚氯乙烯、聚丙烯塑料，不銹鋼等材料組成。（）液下泵這種循環(huán)泵垂直于安裝槽邊（或槽內(nèi)），電機部分高出化學(xué)鍍浴液面，比較安全；

31、在中、小型化學(xué)鍍鎳槽中使用比較普及。這種泵適合采用濾袋的循環(huán)過濾系統(tǒng)。缺點在于占據(jù)了部分槽面操作空間；并且，當(dāng)出口壓力過高時，鍍液容易進(jìn)入泵軸甚至進(jìn)入電機之中。（）磁力泵機械離心泵用于化學(xué)鍍鎳時多數(shù)出現(xiàn)密封問題；設(shè)計人員自然地想到采用沒有泵軸密封問題的耐蝕磁力泵，氟塑料制成的磁力泵可以耐熱硝酸，價格雖貴，性能卻比較可靠。磁力泵的缺點在于泵葉后部間隙很小，如果泵送的溶液中含有固體磨粒，磨粒凈可能阻塞間隙，泵殼泵葉迅速磨損，甚至泄露。因此，化學(xué)鍍鎳循環(huán)過濾采用磁力泵時，應(yīng)該認(rèn)真檢查，清洗，并且定期維修。（）濾袋濾袋一般為PP纖維織成。鍍液由于重力作用，自行流動過濾。濾袋目前在國內(nèi)的使用并不是很多。

32、（）濾芯濾芯為PP等合成纖維在PP或不銹鋼支撐筒上繞制而成的。用于鍍液受壓過濾。一般在過濾器筒上安有壓力表。國內(nèi)有成品的過濾機銷售，并且國內(nèi)的過濾機制造水平已經(jīng)可以滿足正常的化學(xué)鍍鎳生產(chǎn)了。（）活性炭地濾質(zhì)量合格的活性炭通常封裝在濾餅或濾筒中。經(jīng)活性炭過濾后，鍍液中的有機添加劑損失較多，必須重新被充。除非有特別的原因，一般不用。化學(xué)鍍鎳中掛具的設(shè)計化學(xué)鍍鎳有掛具應(yīng)該比電鍍用掛具簡單，因為它不用考慮電流的相關(guān)問題，站長建議大家到專業(yè)掛具廠家定購掛具。但是許多化學(xué)鍍廠的技術(shù)人員都喜歡自己制作掛具，因為可能生產(chǎn)線上會經(jīng)常接到一些非常規(guī)形狀的工件，這樣自己做比較方便。我們也贊成做掛具就地取材，越方便越

33、好，但也要遵循一定的原則。掛具要求：   惰性材料，不具備催化活性，不能隨工件被鍍覆；   不向鍍液中帶入雜質(zhì)；   在高溫下不能變形；   充分考慮到化學(xué)鍍時的排氣問題，例如杯狀工件的吊掛； 這樣，不銹鋼絲、丙綸帶、PP等金屬與非金屬材料都可以做為我們化學(xué)鍍鎳生產(chǎn)用的掛具。加熱方式的選擇化學(xué)鍍鎳過程對溫度十分敏感，加熱方式對鍍液穩(wěn)定性影響極大。酸性浴化學(xué)鍍鎳合金的操作溫度大多數(shù)都超過85度，水溶液的熱容又比較大，熱能消耗大；因此化學(xué)鍍鎳溶液的加熱方式，升溫時間，控溫精度，絕熱技術(shù)等直接關(guān)系到鍍鎳溶液使用壽命，鍍層質(zhì)量和生產(chǎn)成本的因素，務(wù)必要仔細(xì)考慮，精

34、心設(shè)計。常用的加熱方法有浸入式電加熱、浸入式蒸汽加熱、常壓熱水電復(fù)合加熱。浸入式電加熱器最為普遍，比較適合于體積較小的鍍槽，一般在一噸以下。一般為鋼管電加熱器外套聚四氟乙烯或石英玻璃套管加熱器等。它的優(yōu)點是投資小，安裝容易，加熱效率高，缺點在于加熱器占用鍍槽空間，而且加熱器容易鍍上。使用時還要注意防止漏電。浸入式蒸汽加熱器比較適合大型鍍槽的加熱，現(xiàn)在我國的集束式聚四氟乙烯毛細(xì)管蒸汽加熱器的制造水平已經(jīng)完全可以適合化學(xué)鍍鎳的要求了。這種加熱器一次性投資比較大，但性能穩(wěn)定，壽命長。但在使用過程中應(yīng)該注意對集束管的保護(hù)，因為集束管壁很薄，要注意防止漏汽。常壓熱水電復(fù)合加熱，在我國的南方地區(qū)十分適合。

35、在一些城市可能上馬有壓鍋爐的審批可能沒那么容易，而且對于一些廠家來講，運行成本較高。所以我們建議大家使用這種辦法，上一臺常壓熱水鍋爐及集束式聚四氟乙烯毛細(xì)管加熱器，這樣鍍液可以輕松加熱到七十幾度，對付低溫鍍液完全可行。如果每噸配上三到六千瓦的聚四氟電加熱管就可以把鍍液加熱到九十度。這種方法對于地處市中心的廠家特別適用。鍍槽的設(shè)計及材料選擇鍍槽的材料必須由耐熱、化學(xué)穩(wěn)定性好、不污染鍍液的材料制成。設(shè)計制造時應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)強度，熱應(yīng)力的影響等因素。設(shè)計尺寸上應(yīng)盡可能使鍍槽裝載量處于政黨操作范圍之內(nèi)。鍍槽應(yīng)成對使用，以做備用?；瘜W(xué)鍍槽附近最好有硝酸儲槽。采取高位自流或泵送方式，方便鍍槽清洗和鈍化。有些

36、人認(rèn)為自己的鍍液穩(wěn)定性好，甚至可以幾個周期不倒槽，用不到硝酸槽，其實這種觀不近全對，正規(guī)生產(chǎn)線的設(shè)計應(yīng)該考慮到這一點。下面介紹幾種鍍槽材料：聚丙烯PP純將的（不含添加劑、填料、顏料）、去應(yīng)力的聚丙烯塑料是化學(xué)鍍鎳鍍槽的理想材料之一。取丙烯的優(yōu)點在于材料比較價謙易得，加工方便，且保溫性能極佳。制造時應(yīng)在保護(hù)氣氛下，用專用聚丙烯焊條焊接槽體以防止聚丙烯塑料氧化，特別是鍍槽的棱邊棱角脫焊；槽體外周應(yīng)有足夠強度的加強筋或鋼鐵外槽支撐。聚丙烯鍍槽的缺點在于聚丙烯塑料的抗光老化，抗氧化性較差，使用兩三年后容易硬化開裂，壽命有限。聚丙烯塑料不耐熱淚盈眶硝酸，所以不能用熱硝酸清洗。此外，聚丙烯塑料易燃；槽內(nèi)使

37、用電加熱器時，如果液位過低，或者在空槽時，誤開了電加熱器，將會引起聚丙烯槽壁熔化，甚至造成火災(zāi)。 氯化聚氯乙烯CPVC氯化聚氯男烯塑料強度較高，不易被硝酸氧化，槽壁亦不易鍍上。不像PP那樣易燃，安全性好。缺點在于材料價格貴，焊接制造比較困難；而且在使用過程，同樣的槽不如PP板的強度高。不銹鋼鍍槽市場上易得的建造化學(xué)鍍槽的不銹鋼材主要是奧氏體不銹鋼，其他牌號還有304、316不銹鋼等。不銹鋼鍍槽的制造技術(shù)成熟，機械強度高，比較完全，使用壽命長，但是價格較貴，首期投資較高。為防止施鍍槽壁，在每次使用前必須在室溫下使用50%硝硝鈍化不銹鋼槽壁；施鍍時最好對槽壁施加陽極保護(hù)，常用的陽極電流密度約為每平

38、方分米1mA，其實目的是提高不銹鋼槽壁的電位，使之高于槽壁上鎳磷起始沉積的電位。市場上有相應(yīng)商品不銹鋼鍍槽及專用槽壁保護(hù)系統(tǒng)出售，該系統(tǒng)具有自動控制、越界報警等功能?；瘜W(xué)鍍鎳加工零件工藝的確定化學(xué)鍍生產(chǎn)的工藝都可分為前處理、化學(xué)鍍、后處理三個部分，其中化學(xué)鍍與后處理基本相同，只有前處理區(qū)別較大，不同的材質(zhì)、基體應(yīng)有不同的前處理工藝：   工件如已經(jīng)經(jīng)過熱處理，需除掉表面氧化膜；   工件如已經(jīng)經(jīng)過磁性處理，需先消磁；   工件如已經(jīng)經(jīng)過滲碳或氮處理，則不能進(jìn)行化學(xué)鍍；   如果需要達(dá)到鏡面效果的光亮度則需進(jìn)行鍍前精拋和鍍后的精拋；   如果表面

39、化已有鍍層，則需先退鍍；   如果某些部位不要求化學(xué)鍍，可以涂保護(hù)漆；   如果工件多微孔、小孔，正常清洗困難時，則需超聲波清洗；   當(dāng)工件多而又前處理復(fù)雜時應(yīng)考慮集中前處理后一起化學(xué)鍍；   如果有非常規(guī)基體材料，請向?qū)I(yè)技術(shù)人員問詢具體工藝。 化學(xué)鍍鎳生產(chǎn)用實驗室采購清單名稱  說明  數(shù)量 半自動滴定管  12L  1 套 數(shù)顯恒溫水浴鍋   1 臺 3千瓦電爐 普通 只錐形瓶  250ml  3 只 容量瓶  1L  1 只 燒杯  1

40、L 、 500ml  各 5 只 量筒  1 、 100ml 、 50ml  各 2 只 移液管  5ml  5 只 移液管架  塑料白色  1 個 吸耳球   2 個 滴瓶  透明玻璃  2 只 溫度計 酒精 量程 100   5 只 水洗瓶  塑料  2 只 天平  0.2 克  1 臺 研缽  陶瓷  2 只 鑷子   1 套 PH 試紙  3.85.4  10

41、 本 濾紙  18 、12.5  5 盒 大濾紙  60*60cm  10 張 鐵架臺及鐵架臺用鐵圈   1 套 玻璃漏斗  15 、7  各 2 只 玻璃棒   10 只 藥勺  小  5 只 千分尺  哈爾濱或上海產(chǎn)  1 個 紫脲酸銨  試劑級  1 瓶 氯化鈉  試劑級  2 瓶 氫氧化鈉  試劑級  1 瓶 EDTA  試劑級  1 瓶 試管刷  

42、 1 套 不銹鋼絲  4 毫米  50 米 防酸手套   若干 氫氧化鈉  工業(yè)級  1 袋 碳酸鈉  工業(yè)級  1 袋 磷酸鈉  工業(yè)級  1 袋 OP-10   鹽酸  工業(yè)級  硫酸  工業(yè)級  化學(xué)鍍鎳工藝鍍前處理需知化學(xué)鍍鎳的對象是具體的工件，進(jìn)廠待鍍的工件狀況，包括工件材質(zhì)、制造或維護(hù)方法，工件尺寸和最終使用情況是不同的；因此前處理方法應(yīng)有所不同。在確定正確的前處理工藝流程時，必須對工件善有充分的了解。合金類型為保證鍍層足夠

43、的結(jié)合力以及鍍層質(zhì)量，必須鑒定基體材質(zhì)。某些含有催化毒性合金成分的材料在鍍前處理時加以表面調(diào)整，保證除去這些合金成分后才能進(jìn)行化學(xué)鍍鎳。例如：鉛（含鉛鋼）、硫（含硫鋼）、過量的碳（高碳鋼）、碳化物（滲碳鋼）等。因為這些物質(zhì)的殘留會產(chǎn)生結(jié)合力差和起泡問題。而且，在未除凈這些物質(zhì)的表面、鍍層會產(chǎn)生針孔和多孔現(xiàn)象。另一種處理方法是在鍍前采用預(yù)鍍的方法隔離基體才料中有害合金元素的影響。在不清楚待鍍工件材質(zhì)而且又不可能進(jìn)行材料分析的情況下，必須進(jìn)行預(yù)先試驗，試合格后方可處理工作。工件的制造歷史鋼件表面狀況由于滲碳、滲氮、淬火硬化后提高表面硬度是重要的變化途徑之一。通?；瘜W(xué)鍍鎳在硬度范圍HRC58-62的

44、鐵件表面上鍍層的結(jié)合力是難以合格的。一方面，上述硬度范圍的工件必須進(jìn)行特別的清洗方法，即在含氰化物的溶液中周期換向電解活化或其它合適的電解清洗，以便溶解除去表面的無機物質(zhì)諸如碳化物。另一方面，在施鍍中產(chǎn)生的表面應(yīng)力，諸如航天工業(yè)用的表面有較高張應(yīng)力的工件，必須在鍍前鍍后進(jìn)行去應(yīng)力處理，以獲得合格的結(jié)合力。在制造過程中工件表面大量通訊以除去的機械潤滑油和拋光劑等也必須在鍍前清除干凈。工件的維修歷史工件維修時為除去表面的有機涂層、鐵銹或氧化皮，采用噴砂處理，這種工件是化學(xué)鍍前最難處理的。因為這些工件表面不僅嵌進(jìn)了殘留物質(zhì)，而且腐蝕產(chǎn)物附著得很牢。在這種情況下，應(yīng)先采用機械方法清潔表面，以保證后續(xù)化

45、學(xué)清洗和活化工序的質(zhì)量。為除去工件表面嵌進(jìn)的油脂和化學(xué)臟污，有時預(yù)先烘工件十分有效，盡管這不是唯一的好用的清除方法。工件的幾何尺寸許多工件的幾何贓妨礙了采用某前處理技術(shù)，如大尺寸的容器以及內(nèi)表面積很大的管件就是如此。通常清洗和活化鋼件應(yīng)包括電解清洗和活化，在上述情況下，應(yīng)采用機械清洗、化學(xué)清洗和活化更為可行。對于具有盲孔和形狀復(fù)雜的零件，需要加強清洗工序以解決除去污垢、氫氣泡逸出和溶液帶出的問題。在工件吊掛和放置方法上也應(yīng)考慮解決上述問題。工件非鍍面的阻鍍問題許多工件要求局部化學(xué)鍍鎳，因此必須彩屏蔽材料將非鍍部分保護(hù)起來。屏蔽材料可用壓敏膠帶、涂料、專用塑料夾具等。當(dāng)然市場上現(xiàn)在有商品的阻鍍涂

46、料（或叫保護(hù)漆）出售，并且高級一點的，可以鍍后輕松除去，用專用溶劑溶解后可以反復(fù)使用?；瘜W(xué)清洗浸洗是化學(xué)鍍前處理的重要步驟之一，其重要的功能在于清除工件表面的污垢，為保證清洗效果，通常使用清洗劑、機械攪拌和加溫。采用堿性清洗劑時必須加熱至60-80，以便徹底清洗污垢，大多數(shù)堿性清洗采取浸洗并且強力攪拌，也可以采用噴淋清洗方式。市售的浸洗清潔劑的質(zhì)量和去污能力差異很大，因此根據(jù)工件污染程度選用清潔劑是很重要的。電解清洗電解清洗化學(xué)鍍鎳活化處理前的末道清洗方法，多適用于精密零件。直流電解清洗即阻極電解清洗的優(yōu)點在于工件表面產(chǎn)生大量的氫氣增加了洗滌效果；其缺點在于工件帶負(fù)電，因而吸附清洗溶液中的銅、鋅和其它金屬離子、皂類和某些膠體物質(zhì)，在工件上形成疏松的電極泥以致帶去。電解清洗時采用周期換向電注，當(dāng)工件為陽極時，迫使工件表面帶正電荷的離子和污垢脫離。而且工件表面生成的氧氣有利于有效地洗滌掉嵌牢在工件上的污垢，由清洗溶液中的清潔劑去潤濕污垢，乳化轉(zhuǎn)換掉污垢。水洗兩個前處理工序之間的水洗工序，目的在于防止上道工序帶出的溶液對下道工序溶液的